JP2012179202A - Biological state estimation device and computer program - Google Patents

Biological state estimation device and computer program Download PDF

Info

Publication number
JP2012179202A
JP2012179202A JP2011043428A JP2011043428A JP2012179202A JP 2012179202 A JP2012179202 A JP 2012179202A JP 2011043428 A JP2011043428 A JP 2011043428A JP 2011043428 A JP2011043428 A JP 2011043428A JP 2012179202 A JP2012179202 A JP 2012179202A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frequency
state
analysis
branch point
waveform
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2011043428A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5751475B2 (en
Inventor
Yoshinori Fujita
悦則 藤田
Yumi Ogura
由美 小倉
Yoshika Nobuhiro
良香 延廣
Yoshinori Mukai
美紀 向井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Delta Tooling Co Ltd
Original Assignee
Delta Tooling Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Delta Tooling Co Ltd filed Critical Delta Tooling Co Ltd
Priority to JP2011043428A priority Critical patent/JP5751475B2/en
Publication of JP2012179202A publication Critical patent/JP2012179202A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5751475B2 publication Critical patent/JP5751475B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique with which a state of a person is accurately recognized.SOLUTION: The time series waveforms of frequencies are obtained from time series waveforms of biological signals sampled from an upper body of a person, and further time series waveforms of frequency gradients are obtained. The gradient time series waveforms are frequency-analyzed, and in the relation of logarithmic power spectral density and a logarithmic frequency, a branching point of a regression line is captured, and a state is determined using the appearing position of the branching point and the shape of the regression line, etc. Since the position of the branching point and the shape of the regression line, etc., can be patterned according to the state of the person, the state is easily and accurately determined.

Description

本発明は、生体信号、特に人の体幹から得られる生体信号を基本とし、必要に応じて他の生体信号を加味し、所定状態との相対変化から生体の状態を推定する技術に関する。   The present invention relates to a technique for estimating a state of a living body from a relative change from a predetermined state based on a biological signal, in particular, a biological signal obtained from a human trunk, taking into account other biological signals as necessary.

運転中の運転者の生体状態を監視することは、近年、事故予防策等として注目されている。本出願人は、特許文献1〜3において、シートクッション部に圧力センサを配置し、臀部脈波を採取して分析し、入眠予兆現象を判定する手法を開示している。   In recent years, monitoring the biological state of a driver during driving has attracted attention as an accident prevention measure or the like. In Patent Documents 1 to 3, the present applicant discloses a method of determining a sleep onset symptom by arranging a pressure sensor in a seat cushion portion, collecting and analyzing a heel pulse wave.

具体的には、脈波の時系列波形を、それぞれ、SavitzkyとGolayによる平滑化微分法により、極大値と極小値を求める。そして、5秒ごとに極大値と極小値を切り分け、それぞれの平均値を求める。求めた極大値と極小値のそれぞれの平均値の差の二乗をパワー値とし、このパワー値を5秒ごとにプロットし、パワー値の時系列波形を作る。この時系列波形からパワー値の大域的な変化を読み取るために、ある時間窓Tw(180秒)について最小二乗法でパワー値の傾きを求める。次に、オーバーラップ時間Tl(162秒)で次の時間窓Twを同様に計算して結果をプロットする。この計算(移動計算)を順次繰り返してパワー値の傾きの時系列波形を得る。一方、脈波の時系列波形をカオス解析して最大リアプノフ指数を求め、上記と同様に、平滑化微分によって極大値を求め、移動計算することにより最大リアプノフ指数の傾きの時系列波形を得る。   Specifically, the maximum value and the minimum value of the time series waveform of the pulse wave are obtained by the smoothing differential method using Savitzky and Golay, respectively. Then, the maximum value and the minimum value are divided every 5 seconds, and the average value of each is obtained. The square of the difference between the average values of the obtained local maximum and local minimum is used as a power value, and this power value is plotted every 5 seconds to create a time series waveform of the power value. In order to read the global change of the power value from this time series waveform, the gradient of the power value is obtained by the least square method for a certain time window Tw (180 seconds). Next, the next time window Tw is similarly calculated at the overlap time Tl (162 seconds), and the result is plotted. This calculation (movement calculation) is sequentially repeated to obtain a time series waveform of the gradient of the power value. On the other hand, the maximum Lyapunov exponent is obtained by chaos analysis of the time series waveform of the pulse wave, the maximum value is obtained by smoothing differentiation, and the time series waveform of the gradient of the maximum Lyapunov exponent is obtained by moving calculation.

そして、パワー値の傾きの時系列波形と最大リアプノフ指数の傾きの時系列波形が逆位相となっており、さらには、パワー値の傾きの時系列波形で低周波、大振幅の波形が生じている波形を、入眠予兆を示す特徴的な信号と判定し、その後に振幅が小さくなったポイントを入眠点と判定している。   The time series waveform of the power value slope and the time series waveform of the maximum Lyapunov exponent slope are in opposite phase, and furthermore, the time series waveform of the power value slope has a low frequency and large amplitude waveform. The waveform is determined as a characteristic signal indicating a sleep onset sign, and the point at which the amplitude subsequently decreases is determined as the sleep onset point.

また、特許文献4として、内部に三次元立体編物を挿入した空気袋(エアパック)を備え、このエアパックを人の背部に対応する部位に配置し、エアパックの空気圧変動を測定し、得られた空気圧変動の時系列データから人の生体信号を検出し、人の生体の状態を分析するシステムを開示している。また、非特許文献1及び2においても、腰腸肋筋に沿うようにエアパックセンサを配置して人の生体信号を検出する試みを報告している。このエアパックの空気圧変動は、心臓の動きに伴う下行大動脈の揺れによるものであり、特許文献1及び2の臀部脈波を利用する場合よりも、心臓の動きにより近い状態変化を捉えることができる。   Further, as Patent Document 4, an air bag (air pack) in which a three-dimensional solid knitted fabric is inserted is provided, and the air pack is disposed at a portion corresponding to a person's back to measure air pressure fluctuations of the air pack. A system for detecting a human biological signal from the obtained time-series data of air pressure fluctuation and analyzing the state of the human biological body is disclosed. Non-Patent Documents 1 and 2 also report attempts to detect a human biological signal by arranging an air pack sensor along the lumbar gluteal muscle. This air pressure fluctuation of the air pack is due to shaking of the descending aorta accompanying the movement of the heart, and it is possible to capture a state change closer to the movement of the heart than when using the buttocks pulse wave of Patent Documents 1 and 2. .

特開2004−344612号公報JP 2004-344612 A 特開2004−344613号公報JP 2004-344613 A WO2005/092193A1公報WO2005 / 092193A1 publication 特開2007−90032号公報JP 2007-90032 A

「原著・指尖容積脈波情報を用いた入眠予兆現象計測法の開発」藤田悦則(外8名)、人間工学 Vol41、No.4(’05)“Original, Development of a method for measuring the symptoms of falling asleep using fingertip plethysmogram information” Yasunori Fujita (8 others), Ergonomics Vol 41, No. 1 4 (’05) 「非侵襲型センサによって測定された生体ゆらぎ信号の疲労と入眠予知への応用」、落合直輝(外6名)、第39回日本人間工学会 中国・四国支部大会 講演論文集、平成18年11月25日発行、発行所:日本人間工学会 中国・四国支部事務局"Application of biological fluctuation signals measured by non-invasive sensors to fatigue and sleep prediction", Naoki Ochiai (6 others), 39th Annual Meeting of the Japan Ergonomics Society, Chugoku-Shikoku Branch, 2006 Issued on May 25, Publisher: Japan Ergonomics Society Chugoku-Shikoku Branch Office 「非侵襲生体信号センシング機能を有する車両用シートの試作」、前田慎一郎(外4名)、第39回日本人間工学会 中国・四国支部大会 講演論文集、平成18年11月25日発行、発行所:日本人間工学会 中国・四国支部事務局"Prototype of vehicle seat with non-invasive biological signal sensing function", Shinichiro Maeda (4 others), 39th Japan Ergonomics Society China-Shikoku Branch Conference, Proceedings, November 25, 2006 Place: Japan Ergonomics Society Chugoku / Shikoku Branch Office

特許文献1〜4及び非特許文献1〜3の技術は、上記したように、パワー値の傾きの時系列波形と最大リアプノフ指数の傾きの時系列波形が逆位相となり、かつ、パワー値の傾きの時系列波形で低周波、大振幅の波形が生じた時点をもって入眠予兆現象と捉えている。   As described above, in the techniques of Patent Documents 1 to 4 and Non-Patent Documents 1 to 3, the time-series waveform of the power value gradient and the time-series waveform of the gradient of the maximum Lyapunov exponent are in opposite phases, and the power value gradient When the low-frequency and large-amplitude waveforms occur in the time-series waveform, it is regarded as a sleep onset symptom phenomenon.

また、本出願人は、特願2009−237802として次のような技術も提案している。すなわち、生体信号測定手段により得られる生体信号の時系列波形から周波数の時系列波形を求め、この周波数の時系列波形から求められる周波数傾き時系列波形と周波数変動時系列波形を用いた技術であり、周波数傾き時系列波形の正負、周波数傾き時系列波形の積分波形の正負、周波数傾き時系列波形と周波数変動時系列波形とを重ねて出力した場合における逆位相の出現(逆位相の出現が入眠予兆を示す)等を組み合わせて人の状態を判定する技術である。   The present applicant has also proposed the following technique as Japanese Patent Application No. 2009-237802. In other words, it is a technique that obtains a time series waveform of a frequency from a time series waveform of a biological signal obtained by a biological signal measuring means, and uses a frequency gradient time series waveform and a frequency variation time series waveform obtained from the time series waveform of this frequency. , Positive / negative of frequency slope time series waveform, positive / negative of integral waveform of frequency slope time series waveform, appearance of reverse phase when frequency slope time series waveform and frequency fluctuation time series waveform are output overlaid (appearance of reverse phase falling asleep) This is a technique for determining a person's condition by combining the signs).

本出願人は、上記のように生体信号を用いた人の状態を把握する技術を提案しているが、人の状態をより正確に把握する技術の提案が常に望まれている。また、人の状態を把握する手法が複数あれば、それらを併用することにより、さらに、正確に人の状態を把握することが可能となる。本発明は上記に鑑みなされたものであり、生体信号を新たな分析方法を用いて分析し、人の状態を把握する技術を提供することを課題とする。   Although the present applicant has proposed a technique for grasping a person's state using a biological signal as described above, a proposal for a technique for grasping a person's state more accurately is always desired. Further, if there are a plurality of methods for grasping the state of the person, it becomes possible to grasp the state of the person more accurately by using them together. The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a technique for analyzing a biological signal using a new analysis method and grasping the state of a person.

ここで、心疾患の一つである心房細動において、心・循環系のゆらぎの特性が切り替わるところは、0.0033Hzと言われており、0.0033Hzのゆらぎを調整するためのゆらぎが、0.0033Hz近傍以下に存在すると言われている。生体信号に内在する低周波のゆらぎを算出する周波数傾き時系列波形を求め、それを周波数解析したところ、0.0033Hzよりも低周波の0.0017Hz、0.0033Hz近傍の0.0035Hzを中心にしたゆらぎが生じていることが確認できた。また、これらこの2つ以外に、0.0053Hzを中心としたゆらぎが生じていることが確認できた。   Here, in atrial fibrillation which is one of heart diseases, the place where the characteristics of fluctuations of the heart and circulatory system are switched is said to be 0.0033 Hz, and fluctuations for adjusting fluctuations of 0.0033 Hz are It is said that it exists below 0.0033 Hz. A frequency-gradient time-series waveform for calculating the low-frequency fluctuation inherent in the biological signal is obtained and subjected to frequency analysis. As a result, 0.0017 Hz, which is lower than 0.0033 Hz, and 0.0035 Hz in the vicinity of 0.0033 Hz are mainly used. It was confirmed that the fluctuation occurred. In addition to these two, it was confirmed that fluctuation centered at 0.0053 Hz occurred.

そこで、本発明者は上記した知見から、0.0035Hzの信号(以下、「疲労受容信号」という)を基本として、これを通常の活動状態における疲労の進行度合いを示す信号とし、0.0053Hzの信号(以下、「活動調整信号」という)を、活動時において脳や自律神経系の制御による影響の度合いが出現する信号とし、0.0033Hzよりも低周波の0.0017Hzの信号(以下、機能調整信号)を、体の変調や機能低下を制御する信号として着目した。   In view of the above, the inventor of the present invention based on a 0.0035 Hz signal (hereinafter referred to as “fatigue acceptance signal”) as a signal indicating the degree of progress of fatigue in a normal activity state. The signal (hereinafter referred to as “activity adjustment signal”) is a signal in which the degree of influence by the control of the brain and the autonomic nervous system appears during the activity, and a 0.0017 Hz signal (hereinafter referred to as function) having a frequency lower than 0.0033 Hz. The adjustment signal was focused on as a signal for controlling body modulation and functional deterioration.

一方、24時間の心電図R−R間隔変動の対数パワースペクトル密度と対数周波数の関係から捉えることができる回帰直線の分岐点は、3〜5分間の長周期の帯域にある。通常、心電図のR−R間隔変動成分は1Hz近傍にある。そのため、R−R間隔変動のデータは24時間程度必要となり、計測に時間と労力が掛かるため、日々の体調管理に用いるのは不向きである。0.5Hz近傍にある心房と大動脈の揺れ具合を捉えた生体信号のゼロクロス検出法により求めた時系列波形の周波数成分の解析についても同様のことがいえる。そこで、この生体信号のゼロクロス検出法により求めた時系列波形に傾き時系列解析を施すことで、3〜5分間の長周期の成分からなる時系列波形を作り、短時間の計測データで解析する方法を考案した。この時系列波形を周波数解析した結果は、生体信号のゼロクロス検出法により求めた24時間分の時系列波形を周波数解析した結果と同様の傾向を示すのではないかと考え、その結果、計測時間が0.5〜1時間程度でも、周期関数の対数パワースペクトル密度と対数周波数の関係において、回帰直線の分岐点を捉えることを可能にすると推測し、本発明を完成するに至った。   On the other hand, the branch point of the regression line that can be grasped from the relationship between the logarithmic power spectral density and logarithmic frequency of the electrocardiogram RR interval variation for 24 hours is in a long period band of 3 to 5 minutes. Usually, the RR interval fluctuation component of the electrocardiogram is in the vicinity of 1 Hz. Therefore, RR interval fluctuation data is required for about 24 hours, and it takes time and labor to measure, so it is not suitable for daily physical condition management. The same can be said for the analysis of the frequency components of the time-series waveform obtained by the zero cross detection method of the biological signal that captures the shaking state of the atrium and the aorta in the vicinity of 0.5 Hz. Therefore, the time-series waveform obtained by the zero-cross detection method of the biological signal is subjected to a gradient time-series analysis to create a time-series waveform composed of components having a long period of 3 to 5 minutes, and analyzed with short-time measurement data. A method was devised. The result of frequency analysis of this time series waveform is considered to show the same tendency as the result of frequency analysis of the time series waveform for 24 hours obtained by the zero cross detection method of the biological signal. Even in about 0.5 to 1 hour, it was estimated that the branch point of the regression line could be captured in the relationship between the logarithmic power spectral density of the periodic function and the logarithmic frequency, and the present invention was completed.

また、生体信号としては、指尖容積脈波ではなく、心房、心室及び大動脈の揺れにより背部の体表に生じる振動(本明細書では、この背部を介して検出される体表脈波を特に「心部揺動波」又は「Aortic Pulse Wave(APW)」と称する)を捉えることに着目した。これは、大動脈の壁は、動脈の中でも弾力性に富んでおり、心臓から直接送り出される血液の高い圧力を受け止めることができ、また、心臓の左心室からでたばかりのところには逆流防止の弁である大動脈弁がある。このため、心房、心室及び大動脈の揺れ具合を捉えた生体信号を解析することで、生体の定常性維持のための脳と自律神経系の負のフィードバック機構の調節環をよく捉えることができ、それにより制御される心臓自体のねじるような動きによって発生する圧力波から心臓の活性度合いを捉え、また、自律神経の活動だけでなく脳機能の活性化状態を併せて把握し、より正確に生体状態を推定できるからである。   In addition, as a biological signal, not a finger plethysmogram, but vibration generated on the body surface of the back due to shaking of the atrium, ventricle and aorta (in this specification, the body surface pulse wave detected through the back is particularly We focused on capturing “heart rocking wave” or “Aortic Pulse Wave (APW)”. This is because the wall of the aorta is rich in elasticity among the arteries, and can receive the high pressure of blood pumped directly from the heart, and the valve for preventing backflow is just from the left ventricle of the heart. There is an aortic valve that is. For this reason, by analyzing the biological signal that captures the shaking state of the atrium, ventricle and aorta, it is possible to capture the regulatory ring of the negative feedback mechanism of the brain and autonomic nervous system for maintaining the stasis of the living body, It captures the degree of activity of the heart from the pressure waves generated by the torsional movement of the heart controlled by it, and grasps not only the activity of the autonomic nerve but also the activation state of the brain function, and more accurately This is because the state can be estimated.

すなわち、本発明の生体状態推定装置は、生体信号測定手段により採取した生体信号を用いて、生体の状態を推定する生体状態推定装置であって、
前記生体信号測定手段により得られる所定の測定時間における生体信号の時系列波形から、周波数の時系列波形を求める周波数演算手段と、
前記周波数演算手段により得られた前記生体信号の周波数の時系列波形において、所定のオーバーラップ時間で設定した所定の時間窓毎に前記周波数の傾きを求める移動計算を行い、時間窓毎に得られる前記周波数の傾きの時系列変化を周波数傾き時系列波形として出力する周波数傾き時系列解析演算手段と、
前記周波数傾き時系列解析演算手段から得られる周波数傾き時系列波形を周波数解析し、対数パワースペクトル密度と対数周波数との関係を示す解析波形を出力するとする周波数解析手段と、
前記周波数解析手段により出力される解析波形について、所定の周波数範囲毎に回帰直線を求める回帰直線演算手段と、
前記回帰直線演算手段により求められる複数の回帰直線から、隣接する周波数範囲の回帰直線同士の傾きが所定角度以上変化するポイントを分岐点と特定する分岐点特定手段と、
前記分岐点特定手段により特定される分岐点の位置、前記回帰直線演算手段により求められる前記各回帰直線の形、及び前記周波数解析手段により求められる前記対数パワースペクトル密度の前記解析波形の振幅の大きさのうちの1以上の要素を用いて生体の状態を判定する判定手段と
を具備することを特徴とする。
That is, the biological state estimation device of the present invention is a biological state estimation device that estimates a biological state using a biological signal collected by a biological signal measuring means,
A frequency calculating means for obtaining a time series waveform of a frequency from a time series waveform of a biological signal at a predetermined measurement time obtained by the biological signal measuring means;
In the time-series waveform of the frequency of the biological signal obtained by the frequency calculation means, movement calculation is performed for obtaining a slope of the frequency for each predetermined time window set with a predetermined overlap time, and obtained for each time window. A frequency gradient time series analysis calculating means for outputting a time series change of the frequency gradient as a frequency gradient time series waveform;
Frequency analysis means for performing frequency analysis on the frequency slope time series waveform obtained from the frequency slope time series analysis calculation means and outputting an analysis waveform indicating the relationship between logarithmic power spectral density and logarithmic frequency;
For the analysis waveform output by the frequency analysis means, a regression line calculation means for obtaining a regression line for each predetermined frequency range;
A branch point specifying means for specifying, as a branch point, a point at which the slope of the regression lines in adjacent frequency ranges changes by a predetermined angle or more from a plurality of regression lines obtained by the regression line calculation means;
The position of the branch point specified by the branch point specifying means, the shape of each regression line obtained by the regression line calculation means, and the magnitude of the amplitude of the analysis waveform of the logarithmic power spectral density obtained by the frequency analysis means And determining means for determining the state of the living body using one or more of the elements.

前記判定手段は、前記分岐点特定手段により特定される分岐点の位置、前記回帰直線演算手段により求められる前記各回帰直線の形、及び前記周波数解析手段により求められる前記対数パワースペクトル密度の前記解析波形の振幅の大きさのうちの1以上の要素を、それらの要素の覚醒状態と判定時点とを比較し、その相対的変化により状態を判定する構成とすることが好ましい。
前記判定手段は、前記分岐点が無く、前記各回帰直線の傾きが1/fに近似している場合、又は、前記いずれかの回帰直線同士の交点からなる分岐点が1つで、その位置が周波数0.01Hz以下の長周期側であり、この分岐点を境として短周期側の回帰直線の傾きが1/fに近似している場合に、基準となる健常かつ覚醒状態と判定する構成とすることが好ましい。
前記判定手段は、前記いずれかの回帰直線同士の交点からなる分岐点が2つ以上であって、一方の分岐点の位置が周波数0.01Hz以下の長周期側であり、該一方の分岐点と他方の分岐点との間に対数パワースペクトル密度の値で所定以上の較差がある場合に眠気状態と判定する構成とすることが好ましい。
前記長周期側の回帰直線の傾きが1/fに近似するか、水平状態に近いか、又は右肩上がりかにより、順に、眠気に対し、受容している状態、耐えている状態、又は反撃している状態と判定する構成とすることが好ましい。
前記他方の分岐点よりも短周期側の回帰直線の傾きが1/fに近似するか、水平状態に近いか、又は右肩上がりかにより、順に、眠気に対し、受容している状態、耐えている状態、又は反撃している状態と判定する構成とすることが好ましい。
The determination means includes the analysis of the position of the branch point specified by the branch point specifying means, the shape of each regression line obtained by the regression line calculation means, and the logarithmic power spectral density obtained by the frequency analysis means. It is preferable that at least one element of the amplitude of the waveform is configured to compare the arousal state of these elements with the determination time point and determine the state based on the relative change.
The determination means has no branch point and the slope of each regression line approximates 1 / f n , or one branch point consisting of the intersections of any of the regression lines, When the position is on the long cycle side with a frequency of 0.01 Hz or less and the slope of the regression line on the short cycle side approximates 1 / f n with this branch point as the boundary, it is determined that the reference is healthy and awake It is preferable to adopt a configuration to do so.
The determination means has two or more branch points consisting of intersections of any one of the regression lines, and the position of one branch point is on the long period side with a frequency of 0.01 Hz or less, and the one branch point It is preferable to adopt a configuration in which a drowsiness state is determined when there is a difference of a predetermined value or more in logarithmic power spectral density between the first branch point and the other branch point.
Depending on whether the slope of the regression line on the long-period side approximates 1 / f n , is close to a horizontal state, or rises to the right, in a state of accepting, enduring, It is preferable to adopt a configuration in which it is determined that the player is fighting back.
The state of accepting sleepiness in turn depending on whether the slope of the regression line closer to the short period than the other branch point is close to 1 / f n , close to a horizontal state, or rising to the right, It is preferable to adopt a configuration in which it is determined that the state is enduring or is countering.

前記判定手段は、さらに、前記0.01Hz以下の分岐点よりも長周期側の回帰直線において、覚醒時と比較して、機能調整信号の周波数に対応する対数パワースペクトル密度の値が低下し、活動調整信号の周波数に対応する対数パワースペクトル密度の値が上昇して前記機能調整信号の周波数に対応する対数パワースペクトル密度の値よりも高くなっている場合に入眠予兆現象と判定する手段を有する構成とすることが好ましい。
前記判定手段は、前記いずれかの回帰直線同士の交点からなる分岐点が4つ以上であって、そのうちの2つの分岐点が周波数0.01Hz以下の長周期側に位置し、他の2つの分岐点が周波数0.006Hz以上であって前記長周期側の分岐点よりも短周期側に位置し、
前記長周期側の2つの分岐点間に対数パワースペクトル密度の値で所定以上の較差があり、
前記短周期側の2つの分岐点間に対数パワースペクトル密度の値で所定以上の較差がある場合に病気状態と判定する構成とすることが好ましい。
前記長周期側の他方の分岐点と短周期側の一方の分岐点とを結ぶ回帰直線及び短周期側の他方の分岐点よりもさらに短周期側の回帰直線の傾きが、1/fに近似するか、水平状態に近いか、又は右肩上がりかにより、順に、病気に伴うストレスに関し、受容している状態、耐えている状態、又は反撃している状態と判定する構成とすることが好ましい。
さらに、前記判定手段は、0.006Hz以上の短周期側における前記解析波形の振幅の大きさにより活性状態を判定する構成とすることが好ましい。
The determination means further reduces the logarithmic power spectral density value corresponding to the frequency of the function adjustment signal in the regression line on the long period side from the branch point of 0.01 Hz or less, compared to when awakening, Means for determining a sleep onset symptom when the value of the logarithmic power spectral density corresponding to the frequency of the activity adjustment signal rises and is higher than the value of the logarithmic power spectral density corresponding to the frequency of the function adjustment signal A configuration is preferable.
The determination means has four or more branch points composed of intersections of any of the regression lines, two of which are located on the long period side with a frequency of 0.01 Hz or less, and the other two The branch point is at a frequency of 0.006 Hz or more and is located on the short cycle side from the branch point on the long cycle side,
There is a difference greater than or equal to a predetermined value in terms of logarithmic power spectral density between the two branch points on the long period side,
It is preferable to adopt a configuration in which a disease state is determined when there is a difference of a predetermined value or more in logarithmic power spectral density between two branch points on the short cycle side.
The slope of the regression line connecting the other branch point on the long cycle side and one branch point on the short cycle side and the regression line on the short cycle side further than the other branch point on the short cycle side is 1 / f n Depending on whether it is approximated, close to a horizontal state, or rises to the right, it may be determined that the stress associated with the disease is, in effect, accepted, endured, or counterattacked. preferable.
Furthermore, it is preferable that the determination unit determines the active state based on the amplitude of the analysis waveform on the short cycle side of 0.006 Hz or more.

前記判定手段は、周波数0.006Hz以上に位置する前記短周期側の分岐点を基準に設定される回帰直線のうち、少なくとも1本の回帰直線が右肩上がりの場合に、がんの疑いがあると判定する構成とすることが好ましい。
前記判定手段は、前記生体信号測定手段を用いて覚醒状態で測定した生体信号を解析処理したものにおいて、周波数0.006Hz以上に位置する前記短周期側の分岐点を基準に設定される回帰直線のうち、少なくとも2本の回帰直線が右肩上がりの場合に、がんの疑いがあると判定する構成とすることが好ましい。
The determination means determines that cancer is suspected when at least one of the regression lines set on the basis of the short-period branch point located at a frequency of 0.006 Hz or more is rising. It is preferable to adopt a configuration in which it is determined that there is.
The determination means is a regression line set based on the short-period branch point located at a frequency of 0.006 Hz or higher in the analysis process of the biological signal measured in the awake state using the biological signal measuring means. Of these, it is preferable to determine that there is a suspicion of cancer when at least two regression lines rise to the right.

前記生体信号測定手段を、背部に当接し、背部から得られる生体信号を用いて、前記周波数演算手段、周波数傾き時系列解析演算手段、周波数解析手段、回帰直線演算手段、分岐点特定手段、及び判定手段により、生体の状態を推定する構成とすることが好ましい。
前記生体信号測定手段を、さらに腹部及び胸部の少なくとも一箇所に当接し、腹部及び胸部の少なくとも一箇所から得られる生体信号の解析波形を、前記背部から得られる解析波形と比較して生体の状態を推定する構成とすることが好ましい。
前記判定手段は、さらに、心電図計より得られた心電図のデータを周波数解析して求めた解析波形を、前記背部、腹部又は胸部から得られる解析波形と比較し、それらの解析波形間に、対数パワースペクトル密度の値で所定以上の較差があるか否かを判定する手段を有する構成とすることが好ましい。
前記判定手段は、前記心電図の波形の解析波形が高く、前記背部、腹部又は胸部から得られる解析波形から採取した生体信号に基づく解析波形が低く、両者間に所定以上の較差がある場合であって、その較差が所定の範囲である場合に、睡眠状態と判定する構成とすることが好ましい。
前記判定手段は、さらに指尖容積脈波のデータを周波数解析して求めた解析波形を合わせて比較し、指尖容積脈波に基づく解析波形と、前記背部、腹部又は胸部から得られる生体信号の解析波形との間に、対数パワースペクトル密度の値で所定以上の較差があるか否かを判定する手段を有する構成とすることが好ましい。
前記判定手段は、さらに指尖容積脈波のデータを周波数解析して求めた解析波形を合わせて比較し、指尖容積脈波に基づく解析波形の振幅の大きさにより、前記病気に伴うストレス又は眠気に関し、受容している状態、耐えている状態、又は反撃している状態における程度を判定する構成とすることが好ましい。
前記判定手段は、前記心電図の波形の解析波形が高く、前記背部、腹部又は胸部から得られる解析波形から採取した生体信号に基づく解析波形が低く、両者間に所定以上の較差がある場合に、心肥大傾向があると判定する構成とすることが好ましい。
前記判定手段は、さらに指尖容積脈波のデータを周波数解析して求めた解析波形を合わせて比較し、指尖容積脈波に基づく解析波形と、前記背部から得られる生体信号の解析波形とを比較し、指尖容積脈波の解析波形の短周期側の回帰直線の傾きが1/fに近似しているのに対し、前記背部から得られる生体信号の解析波形の傾きが水平状態に近い場合に、心房細動の徴候を有すると判定する構成とすることが好ましい。
The biological signal measuring means is brought into contact with the back portion, and using the biological signal obtained from the back portion, the frequency calculating means, the frequency inclination time series analysis calculating means, the frequency analyzing means, the regression line calculating means, the branch point specifying means, and It is preferable that the determination unit estimates the state of the living body.
The biological signal measuring means is further brought into contact with at least one part of the abdomen and chest, and the biological waveform obtained from at least one part of the abdomen and chest is compared with the analytical waveform obtained from the back part to determine the state of the biological body It is preferable to adopt a configuration for estimating.
The determination means further compares an analysis waveform obtained by frequency analysis of electrocardiogram data obtained from an electrocardiograph with an analysis waveform obtained from the back, abdomen or chest, and between these analysis waveforms, a logarithm It is preferable to have a means for determining whether or not there is a predetermined difference or more in the value of power spectral density.
The determination means is a case where the analysis waveform of the waveform of the electrocardiogram is high, the analysis waveform based on a biological signal collected from the analysis waveform obtained from the back, abdomen or chest is low, and there is a predetermined difference or more between the two. Thus, it is preferable that the sleep state be determined when the difference is within a predetermined range.
The determination means further compares the analysis waveform obtained by frequency analysis of fingertip volume pulse wave data, compares the analysis waveform based on the fingertip volume pulse wave, and a biological signal obtained from the back, abdomen or chest It is preferable to include a means for determining whether or not there is a difference greater than or equal to a predetermined value in the logarithmic power spectral density value with respect to the analysis waveform.
The determination means further compares the analysis waveform obtained by frequency analysis of fingertip volume pulse wave data, and compares the stress caused by the disease or the amplitude of the analysis waveform based on the fingertip volume pulse wave. With regard to sleepiness, it is preferable to have a configuration that determines the degree in the accepting state, the enduring state, or the counterattacking state.
The determination means has a high analysis waveform of the waveform of the electrocardiogram, a low analysis waveform based on a biological signal collected from an analysis waveform obtained from the back, abdomen, or chest, and there is a predetermined difference or more between them. It is preferable to adopt a configuration in which it is determined that there is a tendency for cardiac hypertrophy.
The determination means further compares the analysis waveform obtained by frequency analysis of fingertip volume pulse wave data, compares the analysis waveform based on the fingertip volume pulse wave, and the analysis waveform of the biological signal obtained from the back The slope of the regression line on the short cycle side of the analysis waveform of the fingertip plethysmogram approximates 1 / f n , whereas the slope of the analysis waveform of the biological signal obtained from the back is horizontal It is preferable to adopt a configuration in which it is determined that there is a sign of atrial fibrillation when close to

また、本発明のコンピュータプログラムは、生体信号測定手段により採取した生体信号を用いて、生体の状態を推定する生体状態推定装置に設定されるコンピュータプログラムであって、
前記生体信号測定手段により得られる所定の測定時間における生体信号の時系列波形から、周波数の時系列波形を求める周波数演算ステップと、
前記周波数演算ステップにより得られた前記生体信号の周波数の時系列波形において、所定のオーバーラップ時間で設定した所定の時間窓毎に前記周波数の傾きを求める移動計算を行い、時間窓毎に得られる前記周波数の傾きの時系列変化を周波数傾き時系列波形として出力する周波数傾き時系列解析演算ステップと、
前記周波数傾き時系列解析演算ステップから得られる周波数傾き時系列波形を周波数解析し、対数パワースペクトル密度と対数周波数との関係を示す解析波形を出力するとする周波数解析ステップと、
前記周波数解析ステップにより出力される解析波形について、所定の周波数範囲毎に回帰直線を求める回帰直線演算ステップと、
前記回帰直線演算ステップにより求められる複数の回帰直線から、隣接する周波数範囲の回帰直線同士の傾きが所定角度以上変化するポイントを分岐点と特定する分岐点特定ステップと、
前記分岐点特定ステップにより特定される分岐点の位置、前記回帰直線演算ステップにより求められる前記各回帰直線の形、及び前記周波数解析手段により求められる前記対数パワースペクトル密度の前記解析波形の振幅の大きさのうちの1以上の要素を用いて生体の状態を判定する判定ステップと
をコンピュータに実行させることを特徴とする。
The computer program of the present invention is a computer program set in a biological state estimation device that estimates a biological state using a biological signal collected by a biological signal measuring means,
A frequency calculation step for obtaining a time series waveform of a frequency from a time series waveform of a biological signal at a predetermined measurement time obtained by the biological signal measuring means;
In the time-series waveform of the frequency of the biological signal obtained by the frequency calculating step, the movement calculation for obtaining the slope of the frequency is performed for each predetermined time window set with a predetermined overlap time, and is obtained for each time window. A frequency slope time series analysis step of outputting the time series change of the slope of the frequency as a frequency slope time series waveform;
A frequency analysis step for performing a frequency analysis on the frequency gradient time series waveform obtained from the frequency gradient time series analysis calculation step and outputting an analysis waveform indicating a relationship between the logarithmic power spectrum density and the logarithmic frequency;
For the analysis waveform output by the frequency analysis step, a regression line calculation step for obtaining a regression line for each predetermined frequency range;
A branch point specifying step for specifying a point where the slope of the regression lines in the adjacent frequency range changes more than a predetermined angle as a branch point from a plurality of regression lines obtained by the regression line calculation step;
The position of the branch point specified by the branch point specifying step, the shape of each regression line determined by the regression line calculation step, and the amplitude of the analysis waveform of the logarithmic power spectral density determined by the frequency analysis means And a determination step of determining a state of the living body using one or more elements among them.

前記判定ステップは、前記分岐点特定ステップにより特定される分岐点の位置、前記回帰直線演算ステップにより求められる前記各回帰直線の形、及び前記周波数解析ステップにより求められる前記対数パワースペクトル密度の前記解析波形の振幅の大きさのうちの1以上の要素を、それらの要素の覚醒状態と判定時点とを比較し、その相対的変化により状態を判定することが好ましい。
前記判定ステップは、前記分岐点が無く、前記各回帰直線の傾きが1/fに近似している場合、又は、前記いずれかの回帰直線同士の交点からなる分岐点が1つで、その位置が周波数0.01Hz以下の長周期側であり、この分岐点を境として短周期側の回帰直線の傾きが1/fに近似している場合に、基準となる健常かつ覚醒状態と判定することが好ましい。
前記判定ステップは、前記いずれかの回帰直線同士の交点からなる分岐点が2つ以上であって、一方の分岐点の位置が周波数0.01Hz以下の長周期側であり、該一方の分岐点と他方の分岐点との間に対数パワースペクトル密度の値で所定以上の較差がある場合に眠気状態と判定することが好ましい。
前記長周期側の回帰直線の傾きが1/fに近似するか、水平状態に近いか、又は右肩上がりかにより、順に、眠気に対し、受容している状態、耐えている状態、又は反撃している状態と判定することが好ましい。
前記他方の分岐点よりも短周期側の回帰直線の傾きが1/fに近似するか、水平状態に近いか、又は右肩上がりかにより、順に、眠気に対し、受容している状態、耐えている状態、又は反撃している状態と判定することが好ましい。
前記判定ステップは、さらに、前記0.01Hz以下の分岐点よりも長周期側の回帰直線において、覚醒時と比較して、機能調整信号の周波数に対応する対数パワースペクトル密度の値が低下し、活動調整信号の周波数に対応する対数パワースペクトル密度の値が上昇して前記機能調整信号の周波数に対応する対数パワースペクトル密度の値よりも高くなっている場合に入眠予兆現象と判定するステップを有することが好ましい。
前記判定ステップは、前記いずれかの回帰直線同士の交点からなる分岐点が4つ以上であって、そのうちの2つの分岐点が周波数0.01Hz以下の長周期側に位置し、他の2つの分岐点が周波数0.006Hz以上であって前記長周期側の分岐点よりも短周期側に位置し、
前記長周期側の2つの分岐点間に対数パワースペクトル密度の値で所定以上の較差があり、
前記短周期側の2つの分岐点間に対数パワースペクトル密度の値で所定以上の較差がある場合に病気状態と判定することが好ましい。
前記長周期側の他方の分岐点と短周期側の一方の分岐点とを結ぶ回帰直線及び短周期側の他方の分岐点よりもさらに短周期側の回帰直線の傾きが、1/fに近似するか、水平状態に近いか、又は右肩上がりかにより、順に、病気に伴うストレスに関し、受容している状態、耐えている状態、又は反撃している状態と判定することが好ましい。
さらに、前記判定ステップは、0.006Hz以上の短周期側における前記解析波形の振幅の大きさにより活性状態を判定することが好ましい。
The determination step includes the analysis of the position of the branch point specified by the branch point specifying step, the shape of each regression line obtained by the regression line calculation step, and the logarithmic power spectral density obtained by the frequency analysis step. It is preferable to determine the state of one or more elements of the amplitude of the waveform by comparing the wakefulness state of these elements with the determination time point, and comparing the relative time.
In the determination step, when there is no branch point and the slope of each regression line is approximated to 1 / f n , or there is one branch point formed by the intersection of any one of the regression lines, When the position is on the long cycle side with a frequency of 0.01 Hz or less and the slope of the regression line on the short cycle side approximates 1 / f n with this branch point as the boundary, it is determined that the reference is healthy and awake It is preferable to do.
In the determination step, there are two or more branch points composed of intersections of any one of the regression lines, and the position of one branch point is on the long period side with a frequency of 0.01 Hz or less, and the one branch point It is preferable to determine a drowsiness state when there is a difference of a predetermined value or more in logarithmic power spectral density between the first branch point and the other branch point.
Depending on whether the slope of the regression line on the long-period side approximates 1 / f n , is close to a horizontal state, or rises to the right, in a state of accepting, enduring, It is preferable to determine that a counterattack is occurring.
The state of accepting sleepiness in turn depending on whether the slope of the regression line closer to the short period than the other branch point is close to 1 / f n , close to a horizontal state, or rising to the right, It is preferable to determine that the state is enduring or counterattacking.
In the determination step, the value of the logarithmic power spectral density corresponding to the frequency of the function adjustment signal is further reduced in the regression line on the longer period side than the branch point of 0.01 Hz or less, compared to when awakening, A step of determining a sleep-onset phenomenon when the value of the logarithmic power spectral density corresponding to the frequency of the activity adjustment signal is higher than the value of the logarithmic power spectral density corresponding to the frequency of the function adjustment signal. It is preferable.
In the determination step, there are four or more branch points composed of intersections of any of the regression lines, two of which are located on the long period side with a frequency of 0.01 Hz or less, and the other two The branch point is at a frequency of 0.006 Hz or more and is located on the short cycle side from the branch point on the long cycle side,
There is a difference greater than or equal to a predetermined value in terms of logarithmic power spectral density between the two branch points on the long period side,
It is preferable that the disease state is determined when there is a predetermined difference or more in logarithmic power spectral density between the two branch points on the short cycle side.
The slope of the regression line connecting the other branch point on the long cycle side and one branch point on the short cycle side and the regression line on the short cycle side further than the other branch point on the short cycle side is 1 / f n It is preferable to determine whether the stress associated with the disease is in an accepting state, a tolerating state, or a countering state in order depending on whether it is approximate, close to a horizontal state, or rises to the right.
Furthermore, it is preferable that the determination step determines the active state based on the amplitude of the analysis waveform on the short cycle side of 0.006 Hz or more.

本発明は、生体信号の時系列波形から周波数の時系列波形を求め、さらに、周波数傾きの時系列波形を求めて周波数解析する手段を有する。このような傾き時系列解析を施すことで、3〜5分間の長周期の成分からなる時系列波形を作り、短時間の計測データでありながら、24時間分の時系列波形を周波数解析した結果と同様の傾向を示すデータを得ることができる。すなわち、短時間の計測で、24時間程度の長時間の計測をしなければ特徴が現れない0.5Hz近傍にある心房、心室及び大動脈の揺れ具合を捉えることができ、生体の状態推定を行う上で有効である。心房、心室及び大動脈の揺れ具合を捉えることとは、生体の恒常性維持機能による作用の反力や病変によって生じる生体内環境の変化に対するストレスを捉えることであり、これにより心臓の動きから逆に制御の状態を推定できる。この結果、本発明によれば、現在の状態推定はもとより、将来起こりえる体調の急変シグナルをも捉えることが可能である。また、本発明は、傾き時系列波形を周波数解析し、対数パワースペクトル密度と対数周波数の関係において、回帰直線の分岐点を捉え、分岐点の現れた位置、回帰直線の形等を用いて状態を判定するが、この分岐点の位置や回帰直線の形等は、人の状態に応じて類型化できるため、状態判定を簡易かつ正確に行うことができる。   The present invention has means for obtaining a time series waveform of a frequency from a time series waveform of a biological signal, and further obtaining a time series waveform of a frequency gradient to perform frequency analysis. By performing such a gradient time series analysis, a time series waveform consisting of components with a long period of 3 to 5 minutes is created, and the result of frequency analysis of the time series waveform for 24 hours while being short-time measurement data Data showing the same tendency as can be obtained. In other words, it is possible to grasp the state of shaking of the atrium, ventricle and aorta in the vicinity of 0.5 Hz, which will not appear unless they are measured for a long time of about 24 hours. Effective above. Capturing the atrial, ventricular, and aortic swaying is to capture the reaction force of the living body's homeostatic function and the stress to changes in the body environment caused by the lesion, and this reverses the movement of the heart. The state of control can be estimated. As a result, according to the present invention, it is possible to capture not only the current state estimation but also a sudden change signal of physical condition that may occur in the future. In addition, the present invention performs frequency analysis of the gradient time series waveform, captures the branch point of the regression line in the relationship between the logarithmic power spectral density and the logarithmic frequency, and uses the position where the branch point appears, the shape of the regression line, etc. However, since the position of the branch point, the shape of the regression line, and the like can be classified according to the state of the person, the state determination can be performed easily and accurately.

図1は、本発明の一の実施形態において用いた生体信号測定手段を示した図である。FIG. 1 is a diagram showing a biological signal measuring means used in one embodiment of the present invention. 図2は、上記実施形態に係る生体信号測定手段の他の態様を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing another aspect of the biological signal measuring means according to the embodiment. 図3は、上記生体信号測地手段をシートに組み込む過程を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing a process of incorporating the biological signal geodetic means into the sheet. 図4は、本発明の一の実施形態に係る生体状態推定装置の構成を示した図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the biological state estimation apparatus according to an embodiment of the present invention. 図5は、睡眠導入実験において、22名の被験者の眠気の無い状態(活性状態)の心部揺動波の原波形を連結したデータの周波数分析結果と、眠気がある状態の心部揺動波の原波形を連結したデータの周波数分析結果を示した図である。FIG. 5 shows the result of frequency analysis of data obtained by connecting the original waveforms of heart swing waves in the sleepless experiment of 22 subjects without sleepiness (active state), and heart swing in the sleepy state. It is the figure which showed the frequency analysis result of the data which connected the original waveform of the wave. 図6は、生体信号測定手段から検出した生体信号をピーク検出法、ゼロクロス法を用いた処理する方法を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a method of processing a biological signal detected from the biological signal measuring unit using a peak detection method and a zero cross method. 図7(a)は、APWにピーク検出法、ゼロクロス法を適用した際の検出点の比較を示した図であり、図7(b)はAPWをピーク検出法及びゼロクロス法を適用して求めた時系列波形である。FIG. 7A is a diagram showing a comparison of detection points when the peak detection method and the zero cross method are applied to the APW, and FIG. 7B is a diagram illustrating the APW obtained by applying the peak detection method and the zero cross method. It is a time series waveform. 図8は、ピーク検出法及びゼロクロス法を用いた時系列波形を周波数解析して両者の検出感度を比較した図である。FIG. 8 is a diagram comparing the detection sensitivities of the time series waveforms using the peak detection method and the zero cross method by frequency analysis. 図9は、周波数傾き時系列波形の求め方を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining how to obtain a frequency gradient time-series waveform. 図10(a),(b)は、被験者a,bの眠気を有していない状態(覚醒状態)の解析波形及び回帰直線を示したデータである。FIGS. 10A and 10B are data showing analysis waveforms and regression lines in a state where the subjects a and b do not have sleepiness (wakefulness state). 図11(a),(b)は、被験者c,dの眠気を有していない状態(覚醒状態)の解析波形及び回帰直線を示したデータである。FIGS. 11A and 11B are data showing analysis waveforms and regression lines in a state in which subjects c and d do not have sleepiness (wakefulness state). 図12(a),(b)は、被験者e,fの眠気を有していない状態(覚醒状態)の解析波形及び回帰直線を示したデータである。FIGS. 12A and 12B are data showing analysis waveforms and regression lines in a state where the subjects e and f do not have sleepiness (wakefulness state). 図13(a),(b)は、被験者g,hの眠気を有していない状態(覚醒状態)の解析波形及び回帰直線を示したデータである。FIGS. 13A and 13B are data showing analysis waveforms and regression lines in a state where the subjects g and h do not have sleepiness (wakefulness state). 図14(a),(b)は、被験者i,jの眠気を有していない状態(覚醒状態)の解析波形及び回帰直線を示したデータである。FIGS. 14A and 14B are data showing analysis waveforms and regression lines in a state where the subjects i and j do not have sleepiness (wakefulness state). 図15は、被験者kの眠気を有していない状態(覚醒状態)の解析波形及び回帰直線を示したデータである。FIG. 15 is data showing an analysis waveform and a regression line in a state where the subject k does not have sleepiness (wakefulness state). 図16は、被験者Aの眠気を生じた状態の解析波形及び回帰直線を示したデータである。FIG. 16 is data showing an analysis waveform and a regression line in a state in which the subject A is drowsy. 図17(a),(b)は、被験者B,Cの眠気を生じた状態の解析波形及び回帰直線を示したデータである。FIGS. 17A and 17B are data showing analysis waveforms and regression lines in a state where the sleepiness of subjects B and C occurred. 図18(a),(b)は、被験者D,Eの眠気を生じた状態の解析波形及び回帰直線を示したデータである。FIGS. 18A and 18B are data showing analysis waveforms and regression lines in a state where the sleepiness of subjects D and E is generated. 図19(a),(b)は、被験者F,Gの眠気を生じた状態の解析波形及び回帰直線を示したデータである。FIGS. 19A and 19B are data showing analysis waveforms and regression lines in a state where the sleepiness of subjects F and G occurred. 図20(a),(b)は、被験者H,Iの眠気を生じた状態の解析波形及び回帰直線を示したデータである。FIGS. 20A and 20B are data showing analysis waveforms and regression lines in a state where the sleepiness of subjects H and I occurred. 図21(a),(b)は、被験者J,Kの眠気を生じた状態の解析波形及び回帰直線を示したデータである。FIGS. 21A and 21B are data showing analysis waveforms and regression lines in a state where the sleepiness of subjects J and K occurred. 図22(a),(b)は、被験者L,Mの眠気を生じた状態の解析波形及び回帰直線を示したデータである。22 (a) and 22 (b) are data showing analysis waveforms and regression lines in a state where the sleepiness of subjects L and M occurred. 図23(a),(b)は、被験者N,Oの眠気を生じた状態の解析波形及び回帰直線を示したデータである。23 (a) and 23 (b) are data showing analysis waveforms and regression lines in a state where the sleepiness of subjects N and O occurred. 図24(a),(b)は、それぞれ眠気の無い状態(覚醒状態)と眠気のある状態における被験者全員のデータを連結してゼロクロス法で処理して傾き時系列波形を求め、周波数解析して解析波形と回帰直線を求めたグラフである。24 (a) and 24 (b) show the time series waveform obtained by linking the data of all subjects in the sleepless state (wakeful state) and the sleepy state, respectively, and processing by the zero cross method, and performing frequency analysis. It is the graph which calculated | required the analysis waveform and the regression line. 図25は、試験例2における60歳代の健康な男性被験者S氏の時系列の波形を示すものであり、上から順に、心部揺動波のゼロクロス法による周波数傾き時系列波形、ピーク検出法による周波数傾き時系列波形、ゼロクロス法とピーク検出法による心部揺動波の周波数傾き重み付平均絶対値時系列波形、各時系列波形から求められる状態判定結果を示す波形、ゼロクロス法による周波数変動方向きの周波数分析率解析波形、ピーク検出法による周波数変動方向きの周波数分析率解析波形を示した図である。FIG. 25 shows time-series waveforms of healthy male subject S in the 60s in Test Example 2, and in order from the top, the frequency gradient time-series waveform and peak detection by the zero cross method of the heart oscillating wave Frequency gradient time-series waveform by the method, frequency gradient weighted average absolute value time-series waveform of the heart swing wave by the zero-cross method and peak detection method, waveform showing the state judgment result obtained from each time-series waveform, frequency by the zero-cross method It is the figure which showed the frequency analysis rate analysis waveform in the direction of fluctuation, and the frequency analysis rate analysis waveform in the direction of frequency fluctuation by the peak detection method. 図26は、試験例2における60歳代の健康な男性被験者S氏の本発明による解析波形と回帰直線を示した図である。FIG. 26 is a diagram showing an analysis waveform and a regression line of a healthy male subject S in his 60s in Test Example 2 according to the present invention. 図27は、試験例2における50歳代の健康な男性被験者F氏の本発明による解析波形と回帰直線を示した図(9時06分から1.5時間分)である。FIG. 27 is a diagram (from 9:06 to 1.5 hours) showing an analysis waveform and a regression line according to the present invention of a healthy male subject F in his 50s in Test Example 2. 図28は、試験例2における50歳代の健康な男性被験者F氏の本発明による解析波形と回帰直線を示した図(11時12分から1.5時間分)である。FIG. 28 is a diagram (from 11:12 to 1.5 hours) showing an analysis waveform and a regression line according to the present invention of a healthy male subject F in his 50s in Test Example 2. 図29は、試験例2における50歳代の健康な男性被験者F氏の本発明による解析波形と回帰直線を示した図(13時54分から1時間分)である。FIG. 29 is a diagram showing an analysis waveform and a regression line according to the present invention of a healthy male subject F in his 50s in Test Example 2 (from 13:54 to 1 hour). 図30(a),(b)は、試験例3における男性被験者FG氏の過労時(座位)、睡眠時(臥位)における対数パワースペクトル密度の解析波形と回帰直線を示した図である。FIGS. 30A and 30B are diagrams showing an analysis waveform and a regression line of the logarithmic power spectral density of the male subject FG in Test Example 3 when he / she is overworked (sitting position) and sleeping (prone position). 図31は、試験例3における男性被験者FG氏の回復時(起床時)における対数パワースペクトル密度の解析波形と回帰直線を示した図である。FIG. 31 is a diagram showing an analysis waveform of a logarithmic power spectral density and a regression line when the male subject FG in Test Example 3 recovers (when getting up). 図32は、試験例3における男性被験者FG氏の食中毒発症時(脱水症状発症時)における対数パワースペクトル密度の解析波形と回帰直線を示した図である。FIG. 32 is a diagram showing an analysis waveform and a regression line of logarithmic power spectral density at the time of onset of food poisoning (at the time of onset of dehydration) of male subject FG in Test Example 3. 図33(a)は、試験例3における男性被験者FG氏の投薬時における対数パワースペクトル密度の解析波形と回帰直線を示した図であり、(b)は投薬中止1日目の対数パワースペクトル密度の解析波形と回帰直線を示した図である。FIG. 33A is a diagram showing an analysis waveform and a regression line of the logarithmic power spectral density at the time of administration of the male subject FG in Test Example 3, and FIG. 33B is a logarithmic power spectral density on the first day of discontinuation of administration. It is the figure which showed the analysis waveform and regression line. 図34(a),(b)は、試験例3における男性被験者FG氏の投薬中止2日目、3日目の対数パワースペクトル密度の解析波形と回帰直線を示した図である。34 (a) and 34 (b) are graphs showing logarithmic power spectral density analysis waveforms and regression lines for the second day and third day of discontinuation of administration of male subject FG in Test Example 3. FIG. 図35(a)〜(f)は、試験例4における20歳代の健常な男性AO氏のデータである。FIGS. 35A to 35F are data of healthy male AO in his 20s in Test Example 4. FIG. 図36(a)〜(f)は、試験例4における20歳代の健常な男性U氏のデータである。36 (a) to 36 (f) are data of healthy male U in his twenties in Test Example 4. 図37(a)〜(f)は、試験例4における89歳代の健常な男性HO氏のデータである。37A to 37F are data of a healthy male HO in the 89s in Test Example 4. 図38(a)〜(f)は、試験例4における89歳代の健常な男性HO氏の睡眠時間が4時間半のときのデータである。38A to 38F are data when the sleep time of a healthy male HO in the 89s in Test Example 4 is 4 and a half hours. 図39(a)〜(f)は、試験例4における86歳の男性被験者(藤田良登氏)のデータである。FIGS. 39A to 39F are data of a 86-year-old male subject (Mr. Yoshito Fujita) in Test Example 4. FIG. 図40は、図39の被験者の血液等の検査結果を示した図である。FIG. 40 is a diagram showing the test results of the subject's blood and the like in FIG. 図41は、図39の被験者のCT撮影結果を示した図である。FIG. 41 is a diagram showing the CT imaging results of the subject in FIG. 図42(a)〜(f)は、62歳の男性被験者YA氏の測定結果を示した図である。42 (a) to 42 (f) are diagrams showing measurement results of a 62-year-old male subject YA. 図43(a)〜(f)は、図42の被験者YA氏の約4ヶ月前のデータを示した図である。43 (a) to 43 (f) are diagrams showing data about four months ago for the subject YA in FIG. 図44(a)〜(f)は、73歳の自覚的には健常な男性被験者HO氏のデータである。44 (a) to 44 (f) are data of a 73-year-old subjectively healthy male subject HO. 図45(a)は、入眠予兆現象を生じた指尖容積脈波の時系列データの代表事例を示す図であり、図45(b)は、入眠予兆現象を本発明の解析波形で示した図であり、図45(c)は、特徴的な3つの信号の分布率によって入眠予兆現象を判定する手段を示した図である。FIG. 45 (a) is a diagram showing a representative example of time-series data of fingertip plethysmogram in which a sleep onset symptom has occurred, and FIG. 45 (b) shows the sleep onset symptom in the analysis waveform of the present invention. FIG. 45 (c) is a diagram showing a means for determining a sleep onset sign phenomenon based on the characteristic three signal distribution rates. 図46は、試験例4の各被験者の事例をまとめて模式的に示した図である。FIG. 46 is a diagram schematically showing a case of each subject in Test Example 4 collectively. 図47は、本発明の解析波形及び回帰直線による判定手法を説明するための図である。FIG. 47 is a diagram for explaining a determination method using an analysis waveform and a regression line according to the present invention. 図48は、睡眠導入実験の代表事例の被験者について、心部揺動波の3つの周波数成分の分布率の波形と各被験者の状態との関係を示した図である。FIG. 48 is a diagram showing the relationship between the waveforms of the distribution ratios of the three frequency components of the heart oscillating wave and the state of each subject for the subject example of the sleep induction experiment. 図49は、覚醒状態におけるゼロクロス法による傾き時系列波形のパターンを示した図である。FIG. 49 is a diagram showing a gradient time-series waveform pattern by the zero cross method in the awake state. 図50は、図48と図49の結果と人の状態との相関を示した図である。FIG. 50 is a diagram showing the correlation between the results of FIGS. 48 and 49 and the human state. 図51は、図48と図49の結果と人の状態との相関を示した図である。FIG. 51 is a diagram showing the correlation between the results of FIGS. 48 and 49 and the human condition. 図52(a),(b)は、心房細動の患者について静的着座状態で生体信号測定手段1により背部から心部揺動波(APW)を得て解析したデータを示した図であり、52(c)は、指尖容積脈波計から得られた指尖容積脈波を解析したデータを示した図である。52 (a) and 52 (b) are diagrams showing data obtained by analyzing a cardiac sway wave (APW) from the back by the biological signal measuring means 1 in a static sitting state for a patient with atrial fibrillation. 52 (c) is a diagram showing data obtained by analyzing the fingertip volume pulse wave obtained from the fingertip volume pulse wave meter. 図53は、図52の被験者(W氏)のAPWの71分間の計測データを分析した解析結果(図52(a)に相当)と、心房細動を有する他の被験者(I氏)のAPWの10分間の計測データの解析結果から得られた回帰直線とを示した図である。53 shows an analysis result (corresponding to FIG. 52 (a)) obtained by analyzing 71-minute measurement data of APW of the subject (Mr. W) in FIG. 52, and APW of another subject (Mr. I) having atrial fibrillation. It is the figure which showed the regression line obtained from the analysis result of measurement data for 10 minutes. 図54は、健常者の回帰直線及び心房細動の患者の回帰直線とを示した図である。FIG. 54 is a diagram showing a regression line for healthy subjects and a regression line for patients with atrial fibrillation. 図55は、救急車防振架台に被験者U氏を寝かせて測定した解析結果を示した図であり、(a)〜(c)は30分間のデータを、(d)は40分間のデータを示したである。FIG. 55 is a diagram showing analysis results obtained by laying the subject U on the ambulance vibration isolator, where (a) to (c) show data for 30 minutes, and (d) show data for 40 minutes. It is. 図56は、救急車防振架台に被験者KO氏を寝かせて測定した解析結果を示した図であり、(a)〜(c)は30分間のデータを、(d)は40分間のデータを示したである。FIG. 56 is a diagram showing analysis results obtained by laying the subject KO on the ambulance vibration isolator, where (a) to (c) show 30-minute data, and (d) shows 40-minute data. It is. 図57(a)〜(c)は、被験者U氏の60分間の座位姿勢での睡眠実験の結果を示した図である。FIGS. 57A to 57C are diagrams showing the results of a sleep experiment in the 60-minute sitting posture of the subject U. 図58は、本発明の生体状態推定装置による状態推定の判定手法をまとめた図である。FIG. 58 is a diagram summarizing determination methods for state estimation by the biological state estimation apparatus of the present invention.

以下、図面に示した本発明の実施形態に基づき、本発明をさらに詳細に説明する。図1及び図2は、本実施形態に係る生体状態推定装置60の分析対象である生体信号、ここでは心部揺動波(人の上体の背部から検出される心房と心室の動き及び大動脈の揺動に伴う体表脈波であり、心臓の動きが直接的に反映される生体信号)を採取する生体信号測定手段1を示した図であり、図3は、該生体信号測定手段1を自動車用のシート100に組み込む過程を示した図である。まず、この生体信号測定手段1について説明する。生体信号測定手段1は、三次元立体編物10、三次元立体編物支持部材15、フィルム16、板状発泡体21,22、振動センサ30を有して構成される。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the embodiments of the present invention shown in the drawings. 1 and 2 are biological signals to be analyzed by the biological state estimating apparatus 60 according to the present embodiment, in this case, cardiac swing waves (atrial and ventricular motion and aorta detected from the back of a human upper body). FIG. 3 is a diagram showing a biological signal measuring means 1 for collecting a biological signal that is a body surface pulse wave accompanying the oscillation of the body and directly reflects the motion of the heart. It is the figure which showed the process of incorporating in the seat 100 for motor vehicles. First, the biological signal measuring means 1 will be described. The biological signal measuring means 1 includes a three-dimensional solid knitted fabric 10, a three-dimensional solid knitted fabric support member 15, a film 16, plate-like foams 21 and 22, and a vibration sensor 30.

三次元立体編物10は、例えば、特開2002−331603号公報に開示されているように、互いに離間して配置された一対のグランド編地と、該一対のグランド編地間を往復して両者を結合する多数の連結糸とを有する立体的な三次元構造となった編地である。   For example, as disclosed in JP-A-2002-331603, the three-dimensional solid knitted fabric 10 includes a pair of ground knitted fabrics spaced apart from each other and a pair of ground knitted fabrics that reciprocate between the pair of ground knitted fabrics. The knitted fabric has a three-dimensional three-dimensional structure having a large number of connecting yarns for joining the two.

一方のグランド編地は、例えば、単繊維を撚った糸から、ウェール方向及びコース方向のいずれの方向にも連続したフラットな編地組織(細目)によって形成され、他方のグランド編地は、例えば、短繊維を撚った糸から、ハニカム状(六角形)のメッシュを有する編み目構造に形成されている。もちろん、この編地組織は任意であり、細目組織やハニカム状以外の編地組織を採用することもできるし、両者とも細目組織を採用するなど、その組み合わせも任意である。連結糸は、一方のグランド編地と他方のグランド編地とが所定の間隔を保持するように、2つのグランド編地間に編み込んだものである。本実施形態では、三次元立体編物の固体振動、特に、連結糸の弦振動を検出するものであるため、連結糸はモノフィラメントから構成することが好ましいが、採取する生体信号の種類に応じて共振周波数を調整するため、連結糸もマルチフィラメントから構成することもできる。   One ground knitted fabric is formed by, for example, a flat knitted fabric structure (fine stitches) that is continuous in both the wale direction and the course direction from a yarn obtained by twisting a single fiber. For example, a knitted structure having a honeycomb-shaped (hexagonal) mesh is formed from a yarn obtained by twisting short fibers. Of course, this knitted fabric structure is arbitrary, and it is also possible to adopt a knitted fabric structure other than a fine structure or a honeycomb shape, and a combination thereof is also arbitrary, such as adopting a fine structure for both. The connecting yarn is knitted between two ground knitted fabrics so that one ground knitted fabric and the other ground knitted fabric maintain a predetermined distance. In this embodiment, since the solid vibration of the three-dimensional solid knitted fabric, in particular, the string vibration of the connecting yarn is detected, the connecting yarn is preferably composed of a monofilament. However, the resonance depends on the type of biological signal to be collected. In order to adjust the frequency, the connecting yarn can also be composed of multifilaments.

また、三次元立体編物10は、厚み方向の荷重−たわみ特性が、測定板上に載置して直径30mm又は直径98mmの加圧板で加圧した際に、荷重100Nまでの範囲で、人の臀部の筋肉の荷重−たわみ特性に近似したバネ定数を備えることが好ましい。具体的には直径30mmの加圧板で加圧した際の当該バネ定数が0.1〜5N/mmの範囲、又は、直径98mmの加圧板で加圧した際の当該バネ定数が1〜10N/mmであるものを用いることが好ましい。人の臀部の筋肉の荷重−たわみ特性に近似していることにより、三次元立体編物と筋肉とが釣り合い、心拍、呼吸、心房や大動脈の揺動などの生体信号が伝播されると、三次元立体編物が人の筋肉と同様の振動を生じることになり、生体信号を大きく減衰させることなく伝播できる。   Further, the three-dimensional solid knitted fabric 10 has a load-deflection characteristic in the thickness direction that is placed on a measurement plate and pressed with a pressure plate having a diameter of 30 mm or 98 mm in diameter within a range up to a load of 100 N. It is preferable to provide a spring constant approximating the load-deflection characteristics of the muscles of the buttocks. Specifically, the spring constant when pressed with a pressure plate with a diameter of 30 mm is in the range of 0.1 to 5 N / mm, or the spring constant when pressed with a pressure plate with a diameter of 98 mm is 1 to 10 N / mm. It is preferable to use one that is mm. By approximating the load-deflection characteristics of the muscles of the human buttocks, the three-dimensional knitted fabric balances with the muscles, and when biological signals such as heartbeat, breathing, atrial and aortic oscillations are propagated, the three-dimensional The three-dimensional knitted fabric generates vibration similar to that of human muscles, and can propagate a biological signal without greatly attenuating it.

このような三次元立体編物としては、例えば、以下のようなものを用いることができる。なお、各三次元立体編物は、必要に応じて複数枚積層して用いることもできる。   As such a three-dimensional solid knitted fabric, for example, the following can be used. Each three-dimensional solid knitted fabric can be used by stacking a plurality of pieces as necessary.

(1)製品番号:49076D(住江織物(株)製)
材質:
表側のグランド編地・・・300デシテックス/288fのポリエチレンテレフタレート繊維仮撚加工糸と700デシテックス/192fのポリエチレンテレフタレート繊維仮撚加工糸との撚り糸
裏側のグランド編地・・・450デシテックス/108fのポリエチレンテレフタレート繊維仮撚加工糸と350デシテックス/1fのポリトリメチレンテレフタレートモノフィラメントとの組み合わせ
連結糸・・・・・・・・・350デシテックス/1fのポリトリメチレンテレフタレートモノフィラメント
(1) Product number: 49076D (manufactured by Sumie Textile Co., Ltd.)
Material:
Front side ground knitted fabric: twisted yarn of 300 dtex / 288 f polyethylene terephthalate fiber false twisted yarn and 700 dtex / 192 f polyethylene terephthalate fiber false twisted yarn Back side ground knitted fabric: 450 dtex / 108 f polyethylene Combination of terephthalate fiber false twisted yarn and 350 decitex / 1f polytrimethylene terephthalate monofilament Linked yarn ... 350 decitex / 1f polytrimethylene terephthalate monofilament

(2)製品番号:49011D(住江織物(株)製)
材質:
グランド編地(縦糸)・・・600デシテックス/192fのポリエチレンテレフタレート繊維仮撚加工糸
グランド編地(横糸)・・・300デシテックス/72fのポリエチレンテレフタレート繊維仮撚加工糸
連結糸・・・・・・・・・800デシテックス/1fのポリエチレンテレフタレートモノフィラメント
(2) Product number: 49011D (manufactured by Sumie Textile Co., Ltd.)
Material:
Ground knitted fabric (warp) ... 600 dtex / 192f polyethylene terephthalate fiber false twisted yarn Ground knitted fabric (weft) ... 300 dtex / 72f polyethylene terephthalate fiber false twisted yarn Linked yarn ... ... 800 decitex / 1f polyethylene terephthalate monofilament

(3)製品番号:49013D(住江織物(株)製)
材質:
表側のグランド編地・・・450デシテックス/108fのポリエチレンテレフタレート繊維仮撚加工糸の2本の撚り糸
裏側のグランド編地・・・450デシテックス/108fのポリエチレンテレフタレート繊維仮撚加工糸の2本の撚り糸
連結糸・・・・・・・・・350デシテックス/1fのポリトリメチレンテレフタレートモノフィラメント
(3) Product number: 49013D (manufactured by Sumie Textile Co., Ltd.)
Material:
Front side ground knitted fabric: two twisted yarns of 450 dtex / 108f polyethylene terephthalate fiber false twisted yarn Back side ground knitted fabric ... 450 twists of polyethylene terephthalate fiber false twisted yarn of 108 dtex / 108f Connecting thread: 350 dtex / 1f polytrimethylene terephthalate monofilament

(4)製品番号:69030D(住江織物(株)製)
材質:
表側のグランド編地・・・450デシテックス/144fのポリエチレンテレフタレート繊維仮撚加工糸の2本の撚り糸
裏側のグランド編地・・・450デシテックス/144fのポリエチレンテレフタレート繊維仮撚加工糸と350デシテックス/1fのポリトリメチレンテレフタレートモノフィラメントとの組み合わせ
連結糸・・・・・・・・・350デシテックス/1fのポリトリメチレンテレフタレートモノフィラメント
(4) Product number: 69030D (manufactured by Sumie Textile Co., Ltd.)
Material:
Front side ground knitted fabric: two twisted yarns of 450 dtex / 144 f polyethylene terephthalate fiber false twisted yarn Back side ground knitted fabric: 450 dtex / 144 f polyethylene terephthalate fiber false twisted yarn and 350 dtex / 1 f Combined with polytrimethylene terephthalate monofilaments of linking yarns ... 350 dtex / 1f polytrimethylene terephthalate monofilaments

(5)旭化成せんい(株)製の製品番号:T24053AY5−1S (5) Product number manufactured by Asahi Kasei Fibers Co., Ltd .: T24053AY5-1S

板状発泡体21,22は、ビーズ発泡体により構成することが好ましい。ビーズ発泡体としては、例えば、ポリスチレン、ポリプロピレン及びポリエチレンのいずれか少なくとも一つを含む樹脂のビーズ法による発泡成形体が用いることができる。ビーズ発泡体からなる板状発泡体21,22は、個々の微細なビーズを構成している発泡により形成された球状の樹脂膜の特性により、微小な振幅を伴う生体信号を膜振動として伝播する。この膜振動が三次元立体編物に弦振動として伝わり、これらの膜振動と弦振動が重畳され、生体信号は、膜振動と弦振動が重畳されることによって増幅された機械振動として、後述する振動センサ30により検出される。従って、生体信号の検出が容易になる。   The plate-like foams 21 and 22 are preferably composed of bead foams. As the bead foam, for example, a foam molded body by a bead method of a resin containing at least one of polystyrene, polypropylene, and polyethylene can be used. The plate-like foams 21 and 22 made of bead foam propagate biosignals with minute amplitudes as membrane vibrations due to the characteristics of spherical resin films formed by foaming that constitute individual fine beads. . This membrane vibration is transmitted to the three-dimensional solid knitted fabric as a string vibration, the membrane vibration and the string vibration are superimposed, and the biological signal is a vibration described later as a mechanical vibration amplified by the superposition of the membrane vibration and the string vibration. Detected by sensor 30. Therefore, detection of a biological signal becomes easy.

板状発泡体21,22をビーズ発泡体から構成する場合、発泡倍率は25〜50倍の範囲で、厚さがビーズの平均直径以下に形成されていることが好ましい。例えば、30倍発泡のビーズの平均直径が4〜6mm程度の場合では、板状発泡体21,22の厚さは3〜5mm程度にスライスカットする。これにより、板状発泡体21,22に柔らかな弾性が付与され、振幅の小さな振動に共振した固体振動を生じやすくなる。なお、板状発泡体21,22は、本実施形態のように、三次元立体編物10を挟んで両側に配置されていても良いが、いずれか片側、好ましくは、シートバック側のみに配置した構成とすることもできる。   When the plate-like foams 21 and 22 are formed of bead foams, the foaming ratio is preferably in the range of 25 to 50 times and the thickness is preferably less than the average diameter of the beads. For example, when the average diameter of 30 times expanded beads is about 4 to 6 mm, the thickness of the plate-like foams 21 and 22 is sliced to about 3 to 5 mm. As a result, soft elasticity is imparted to the plate-like foams 21 and 22, and solid vibration resonating with vibration having a small amplitude is easily generated. The plate-like foams 21 and 22 may be arranged on both sides of the three-dimensional solid knitted fabric 10 as in the present embodiment, but are arranged on either one side, preferably only on the seat back side. It can also be configured.

ここで、三次元立体編物10は、幅40〜100mm、長さ100〜300mmの範囲の短冊状のものが用いられる。この大きさのものだと、三次元立体編物10に予備圧縮(連結糸に張力が発生する状態)を生じやすくなり、人と三次元立体編物10との間で平衡状態が作りやすい。本実施形態では、人が背部が当接した際の違和感軽減のため、脊柱に対応する部位を挟んで対象に2枚配設するようにしている。三次元立体編物10を簡単に所定位置に配置するようにするため、図1に示したように、三次元立体編物10は三次元立体編物支持部材15に支持させた構成とすることが好ましい。三次元立体編物支持部材15は、板状に成形され、脊柱に対応する部位を挟んで対称位置に、縦長の配置用貫通孔15a,15aが2つ形成されている。三次元立体編物支持部材15は、上記板状発泡体21,22と同様に、板状に形成されたビーズ発泡体から構成することが好ましい。三次元立体編物支持部材15をビーズ発泡体から構成する場合の好ましい発泡倍率、厚さの範囲は上記板状発泡体21,22と同様である。但し、生体信号により膜振動をより顕著に起こさせるためには、三次元立体編物10,10の上下に積層される板状発泡体21,22の厚さが、三次元立体編物支持部材15の厚さよりも薄いことが好ましい。   Here, the three-dimensional solid knitted fabric 10 is a strip having a width of 40 to 100 mm and a length of 100 to 300 mm. With this size, preliminary compression (a state in which tension is generated in the connecting yarn) is likely to occur in the three-dimensional solid knitted fabric 10, and an equilibrium state is easily created between the person and the three-dimensional solid knitted fabric 10. In this embodiment, in order to reduce a sense of incongruity when a person comes into contact with the back, two sheets are arranged on the object with a portion corresponding to the spinal column in between. In order to easily arrange the three-dimensional solid knitted fabric 10 at a predetermined position, the three-dimensional solid knitted fabric 10 is preferably supported by a three-dimensional solid knitted fabric support member 15 as shown in FIG. The three-dimensional three-dimensional knitted fabric support member 15 is formed in a plate shape, and two vertically arranged through holes 15a and 15a are formed at symmetrical positions with a portion corresponding to the spine. The three-dimensional three-dimensional knitted fabric support member 15 is preferably composed of a bead foam formed in a plate shape, like the plate foams 21 and 22. When the three-dimensional three-dimensional knitted fabric support member 15 is composed of a bead foam, a preferable foaming ratio and thickness range are the same as those of the plate-like foams 21 and 22. However, in order to cause the membrane vibration more remarkably by the biological signal, the thickness of the plate-like foams 21 and 22 laminated on the upper and lower sides of the three-dimensional solid knitted fabrics 10 and 10 is set to It is preferable that the thickness is smaller than the thickness.

三次元立体編物支持部材15に形成した配置用貫通孔15a,15aに、2つの三次元立体編物10,10を挿入配置した状態で、三次元立体編物10,10の表側及び裏側にフィルム16,16を積層する。本実施形態では、配置用貫通孔15a,15aの周縁部にフィルム16,16の周縁部を貼着して積層する。なお、配置用貫通孔15a,15aの形成位置(すなわち、三次元立体編物10,10の配設位置)は、心房と大動脈(特に、「下行大動脈」)の拍出に伴う動きによって生じる揺れ及び大動脈弁の動きを検知可能な領域に相当する位置とすることが好ましい。この結果、三次元立体編物10,10は、上下面が板状発泡体21,22によりサンドイッチされ、周縁部が三次元立体編物支持部材15によって取り囲まれており、板状発泡体21,22及び三次元立体編物支持部材15が共振箱(共鳴箱)の機能を果たす。なお、大動脈の壁は、動脈の中でも弾力性に富んでおり、心臓から直接送り出される血液の高い圧力を受け止めることができ、また、心臓の左心室からでたばかりのところには逆流防止の弁である大動脈弁がある。このため、三次元立体編物の位置を上記の位置にすると、生体の定常性維持のための脳と自律神経系の負のフィードバック機構の動きをよく捉えることができる。   In the state where the two three-dimensional solid knitted fabrics 10 and 10 are inserted and arranged in the placement through holes 15a and 15a formed in the three-dimensional solid knitted fabric support member 15, the film 16 on the front side and the back side of the three-dimensional solid knitted fabric 10 and 10 16 are stacked. In the present embodiment, the peripheral portions of the films 16 and 16 are attached to the peripheral portions of the placement through holes 15a and 15a and laminated. Note that the formation positions of the placement through holes 15a, 15a (that is, the placement positions of the three-dimensional three-dimensional knitted fabrics 10, 10) are swaying caused by movement accompanying the atrium and aorta (particularly, the “descending aorta”) A position corresponding to a region where the movement of the aortic valve can be detected is preferable. As a result, the three-dimensional solid knitted fabrics 10 and 10 are sandwiched between the upper and lower surfaces by the plate-shaped foams 21 and 22 and the peripheral portion is surrounded by the three-dimensional solid knitted fabric support member 15. The three-dimensional solid knitted fabric support member 15 functions as a resonance box (resonance box). The wall of the aorta is rich in elasticity among the arteries, and can receive the high pressure of blood pumped directly from the heart. There is a certain aortic valve. For this reason, when the position of the three-dimensional solid knitted fabric is set to the above position, the movement of the negative feedback mechanism between the brain and the autonomic nervous system for maintaining the continuity of the living body can be well understood.

また、三次元立体編物支持部材15よりも、三次元立体編物10,10の方が厚いものを用いることが好ましい。つまり、三次元立体編物10,10を配置用貫通孔15a,15aに配置した場合には、三次元立体編物10,10の表面及び裏面が、該配置用貫通孔15a,15aよりも突出するような厚さ関係とする。これにより、フィルム16,16の周縁部を配置用貫通孔15a,15aの周縁部に貼着すると、三次元立体編物10,10は厚み方向に押圧されるため、フィルム16,16の反力による張力が発生し、該フィルム16,16に固体振動(膜振動)が生じやすくなる。一方、三次元立体編物10,10にも予備圧縮が生じ、三次元立体編物の厚さ形態を保持する連結糸にも反力による張力が生じて弦振動が生じやすくなる。なお、フィルム16,16は、三次元立体編物10,10の表側及び裏側の両側に設けることが好ましいが、いずれか少なくとも一方に設けた構成とすることも可能である。   Further, it is preferable to use a material in which the three-dimensional solid knitted fabrics 10 and 10 are thicker than the three-dimensional solid knitted fabric support member 15. That is, when the three-dimensional solid knitted fabrics 10 and 10 are arranged in the placement through holes 15a and 15a, the front and back surfaces of the three-dimensional solid knitted fabrics 10 and 10 protrude from the placement through holes 15a and 15a. Thickness. Thereby, since the three-dimensional solid knitted fabrics 10 and 10 are pressed in the thickness direction when the peripheral portions of the films 16 and 16 are attached to the peripheral portions of the placement through holes 15a and 15a, the reaction force of the films 16 and 16 Tension is generated and solid vibration (membrane vibration) is likely to occur in the films 16 and 16. On the other hand, pre-compression occurs also in the three-dimensional solid knitted fabrics 10 and 10, and the connecting yarn that holds the thickness form of the three-dimensional solid knitted fabric is also subjected to tension due to reaction force, and string vibration is likely to occur. In addition, although it is preferable to provide the films 16 and 16 on both sides of the front side and the back side of the three-dimensional solid knitted fabrics 10 and 10, it is also possible to have a configuration provided on at least one of them.

三次元立体編物10,10の連結糸は、一対のグランド編地間に掛け渡されるため、いわばコイル状に巻かれた長い弦となり、上下の節点に共振箱(共鳴箱)の機能を果たすフィルム16,16及び板状発泡体21,22が配設されている。心拍変動に代表される生体信号は、低周波であるため、このような長い弦と多数の節点を備えた共振システムにより増幅される。つまり、連結糸の弦振動が多数の節点を介してフィルム16,16の膜振動及び板状発泡体21,22のビーズの膜振動を起こさせ、これらが重畳して作用し、増幅される。なお、三次元立体編物の連結糸の節点間の間隔、すなわち、連結糸の配置密度は高いほど好ましい。   Since the connecting yarn of the three-dimensional solid knitted fabric 10, 10 is stretched between a pair of ground knitted fabrics, it becomes a long string wound in a coil shape, and a film that functions as a resonance box (resonance box) at upper and lower nodes. 16 and 16 and plate-like foams 21 and 22 are disposed. Since a biological signal typified by heart rate variability has a low frequency, it is amplified by a resonance system having such a long string and a large number of nodes. That is, the string vibration of the connecting yarn causes the film vibration of the films 16 and 16 and the film vibration of the beads of the plate-like foams 21 and 22 through a large number of nodes, which act in an overlapping manner and are amplified. In addition, the space | interval between the nodes of the connection thread | yarn of a three-dimensional solid knitted fabric, ie, the arrangement | positioning density of a connection thread | yarn, is so preferable.

また、フィルム16,16を板状発泡体21,22側に予め貼着して一体化しておき、板状発泡体21,22を三次元立体編物支持部材15に積層するだけで、フィルム16,16を三次元立体編物10,10の表側及び裏側に配置できる構成とすることも可能である。但し、三次元立体編物10,10に予備圧縮を付与するためには、上記のように、フィルム16,16を三次元立体編物支持部材15の表面に固着することが好ましい。また、図1のように、三次元立体編物10毎に対応してフィルムを配設するのではなく、図2に示したように、2つの三次元立体編物10,10を両方とも覆うことのできる大きさのフィルム16を用いるようにしてもよい。   Further, the films 16 and 16 are adhered to the plate-like foams 21 and 22 in advance and integrated, and the plate-like foams 21 and 22 are simply laminated on the three-dimensional three-dimensional knitted fabric support member 15. It is also possible to adopt a configuration in which 16 can be arranged on the front side and the back side of the three-dimensional solid knitted fabrics 10 and 10. However, in order to apply pre-compression to the three-dimensional solid knitted fabrics 10, 10, it is preferable to fix the films 16, 16 to the surface of the three-dimensional solid knitted fabric support member 15 as described above. In addition, as shown in FIG. 1, a film is not disposed corresponding to each three-dimensional solid knitted fabric 10, but two two-dimensional solid knitted fabrics 10, 10 are covered as shown in FIG. You may make it use the film 16 of the magnitude | size which can be used.

フィルム16,16としては、例えば、心拍変動を捉えるには、ポリウレタンエラストマーからなるプラスチックフィルム(例えば、シーダム株式会社製、品番「DUS605−CDR」)を用いることが好ましい。但し、フィルム16,16は固有振動数が合致すれば共振による膜振動を生じるため、これに限るものではなく、採取する対象(心拍、呼吸、心房や心室及び大動脈の揺動等)に応じた固有振動数を有するものを使用することが好ましい。例えば、後述の試験例で示したように、伸縮性の小さい素材、例えば、熱可塑性ポリエステルからなる不織布(例えば、帝人(株)製のポリエチレンナフタレート(PEN)繊維(1100dtex)から形成した2軸織物(縦:20本/inch、横:20本/inch))を用いることも可能である。また、例えば、伸度2 0 0 % 以上、1 0 0 % 伸長時の回復率が8 0 % 以上である弾性繊維不織布( 例えば、K B セーレン( 株) 製、商品名「エスパンシオーネ」) を用いることも可能である。   For example, a plastic film made of polyurethane elastomer (for example, product number “DUS605-CDR” manufactured by Seadam Co., Ltd.) is preferably used as the films 16 and 16 in order to capture heart rate fluctuation. However, since the films 16 and 16 generate membrane vibration due to resonance if the natural frequencies match, this is not restrictive, and it depends on the object to be collected (heartbeat, breathing, shaking of the atrium, ventricle, and aorta). It is preferable to use one having a natural frequency. For example, as shown in a test example described later, a biaxially formed material made of a material having low stretchability, for example, a nonwoven fabric made of thermoplastic polyester (for example, polyethylene naphthalate (PEN) fiber (1100 dtex) manufactured by Teijin Ltd.) It is also possible to use a woven fabric (length: 20 / inch, width: 20 / inch). Further, for example, an elastic fiber nonwoven fabric having an elongation of 200% or more and a recovery rate of 100% or more at 80% or more (for example, trade name “Espancione” manufactured by KB Seiren Co., Ltd.) It is also possible to use.

振動センサ30は、上記したフィルム16,16を積層する前に、いずれか一方の三次元立体編物10に固着して配設される。三次元立体編物10は一対のグランド編地と連結糸とから構成されるが、各連結糸の弦振動がグランド編地との節点を介してフィルム16,16及び板状発泡体21,22に伝達されるため、振動センサ30は感知部30aを三次元立体編物10の表面(グランド編地の表面)に固着することが好ましい。振動センサ30としては、マイクロフォンセンサ、中でも、コンデンサ型マイクロフォンセンサを用いることが好ましい。本実施形態では、マイクロフォンセンサを配置した部位(すなわち、三次元立体編物10を配置した配置用貫通孔15a)の密閉性を考慮する必要がないため、マイクロフォンセンサのリード線の配線は容易に行うことができる。本実施形態では、上記したように、生体信号に伴う人の筋肉及び骨格を介した体表面の振動は、三次元立体編物10だけでなく、板状発泡体21,22、フィルム16にも伝播され、それらが振動(弦振動、膜振動)して重畳されて増幅する。よって、振動センサ30は、三次元立体編物10に限らず、振動伝達経路を構成する板状発泡体21,22及びフィルム16に、その感知部30aを固定することもできる。なお、本実施形態では、三次元立体編物10、三次元立体編物支持部材15、板状発泡体21,22、フィルム16が生体信号を機械的に増幅させるため、これらが機械的増幅デバイスを構成する。   The vibration sensor 30 is fixedly disposed on one of the three-dimensional solid knitted fabrics 10 before the above-described films 16 and 16 are laminated. The three-dimensional three-dimensional knitted fabric 10 is composed of a pair of ground knitted fabrics and connecting yarns, and the string vibration of each connecting yarn is applied to the films 16 and 16 and the plate-like foams 21 and 22 via the nodes with the ground knitted fabric. In order to be transmitted, the vibration sensor 30 preferably fixes the sensing unit 30a to the surface of the three-dimensional solid knitted fabric 10 (the surface of the ground knitted fabric). As the vibration sensor 30, it is preferable to use a microphone sensor, in particular, a condenser microphone sensor. In this embodiment, since it is not necessary to consider the sealing property of the portion where the microphone sensor is disposed (that is, the placement through hole 15a where the three-dimensional solid knitted fabric 10 is disposed), the lead wire of the microphone sensor is easily wired. be able to. In the present embodiment, as described above, the vibration of the body surface via the human muscle and skeleton accompanying the biological signal propagates not only to the three-dimensional solid knitted fabric 10 but also to the plate-like foams 21 and 22 and the film 16. These are vibrated (string vibration, membrane vibration) and superimposed and amplified. Therefore, the vibration sensor 30 is not limited to the three-dimensional solid knitted fabric 10, and the sensing unit 30 a can be fixed to the plate-like foams 21 and 22 and the film 16 constituting the vibration transmission path. In this embodiment, since the three-dimensional solid knitted fabric 10, the three-dimensional solid knitted fabric support member 15, the plate-like foams 21, 22 and the film 16 mechanically amplify the biological signal, these constitute a mechanical amplification device. To do.

上記した生体信号測定手段1は、例えば、図3に示したように、自動車用シート100のシートバックフレーム110に被覆される表皮120の内側に配置される。なお、配置作業を容易にするため、生体信号測定手段1を構成する三次元立体編物10、三次元立体編物支持部材15、フィルム16、板状発泡体21,22、振動センサ30等は予めユニット化しておくことが好ましい。   For example, as shown in FIG. 3, the above-described biological signal measuring unit 1 is disposed inside the skin 120 covered by the seat back frame 110 of the automobile seat 100. In order to facilitate the arrangement work, the three-dimensional solid knitted fabric 10, the three-dimensional solid knitted fabric support member 15, the film 16, the plate-like foams 21, 22, the vibration sensor 30 and the like constituting the biological signal measuring means 1 are previously united. It is preferable to make it.

上記した生体信号測定手段1は、三次元立体編物10と三次元立体編物10の周辺に積層される板状発泡体21,22とを備えた機械的増幅デバイス、好ましくは、三次元立体編物10と板状発泡体21,22との間にフィルム16が配設された機械的増幅デバイスを有し、この機械的増幅デバイスに振動センサが取り付けられた構成である。心拍、呼吸、心房や心室及び大動脈の揺動などの人の生体信号による体表面の微小振動は、板状発泡体21,22、フィルム16及び三次元立体編物10に伝播されるが、板状発泡体21,22及びフィルム16では膜振動を生じ、三次元立体編物には糸の弦振動を生じさせる。    The biological signal measuring means 1 described above is a mechanical amplification device including a three-dimensional solid knitted fabric 10 and plate-like foams 21 and 22 laminated around the three-dimensional solid knitted fabric 10, preferably the three-dimensional solid knitted fabric 10. And the plate-like foams 21 and 22 have a mechanical amplification device in which a film 16 is disposed, and a vibration sensor is attached to the mechanical amplification device. Microvibrations on the body surface due to human biological signals such as heartbeat, breathing, shaking of the atrium, ventricle, and aorta are propagated to the plate-like foams 21, 22, the film 16, and the three-dimensional solid knitted fabric 10. The foams 21 and 22 and the film 16 cause membrane vibration, and the three-dimensional solid knitted fabric causes yarn string vibration.

さらに言えば、三次元立体編物10は、一対のグランド編地間に連結糸が配設されてなるが、人の筋肉の荷重−たわみ特性に近似した荷重−たわみ特性を備えている。従って、三次元立体編物10を含んだ機械的増幅デバイスの荷重−たわみ特性を筋肉のそれに近似させたものにして、それを筋肉に隣接して配置されることで、筋肉及び三次元立体編物間の内外圧差が等しくなり、心拍、呼吸、心房や大動脈の揺動などの生体信号を正確に伝えることができ、これにより、三次元立体編物10を構成する糸(特に、連結糸)に弦振動を生じさせることができる。また、三次元立体編物10に積層された板状発泡体21,22、好ましくはビーズ発泡体は、ビーズの有する柔らかな弾性と小さな密度により各ビーズに膜振動が生じやすい。フィルム16は、周縁部を固定し、人の筋肉の荷重−たわみ特性に近似する三次元立体編物で弾性支持することにより、所定の張力が生じるため、膜振動が生じやすい。すなわち、生体信号測定手段1によれば、心拍、呼吸、心房や心室及び大動脈の揺動などの生体信号により、筋肉の荷重−たわみ特性に近似する荷重−たわみ特性をもつ機械的増幅デバイス内の板状発泡体21,22やフィルム16に膜振動が生じると共に、人の筋肉の荷重−たわみ特性に近似した荷重−たわみ特性を有する三次元立体編物10に弦振動が生じる。そして、三次元立体編物10の弦振動は再びフィルム16等の膜振動に影響を与え、これらの振動が重畳して作用する。その結果、生体信号に伴って体表面から入力される振動は、弦振動と膜振動との重畳によって増幅された固体振動として直接振動センサ30により検出されることになる。   Further, the three-dimensional solid knitted fabric 10 includes a connecting yarn disposed between a pair of ground knitted fabrics, and has a load-deflection characteristic approximate to a load-deflection characteristic of human muscles. Therefore, the load-deflection characteristic of the mechanical amplifying device including the three-dimensional solid knitted fabric 10 is approximated to that of the muscle, and it is arranged adjacent to the muscle, so that the muscle and the three-dimensional solid knitted fabric are arranged. The internal and external pressure differences are equal, and biological signals such as heartbeat, respiration, atrial and aortic oscillations can be accurately transmitted, and thereby string vibration is generated in the yarn (particularly the connecting yarn) constituting the three-dimensional solid knitted fabric 10. Can be generated. Further, the plate-like foams 21 and 22, preferably bead foams, laminated on the three-dimensional solid knitted fabric 10 tend to cause membrane vibration on each bead due to the soft elasticity and small density of the beads. Since the film 16 has a peripheral edge fixed and elastically supported by a three-dimensional solid knitted fabric that approximates the load-deflection characteristics of human muscles, a predetermined tension is generated, and thus membrane vibration is likely to occur. That is, according to the biological signal measuring means 1, in a mechanical amplifying device having a load-deflection characteristic that approximates a load-deflection characteristic of a muscle by a biological signal such as heartbeat, respiration, atrial, ventricular and aortic swinging. Membrane vibrations are generated in the plate-like foams 21 and 22 and the film 16, and string vibrations are generated in the three-dimensional solid knitted fabric 10 having a load-deflection characteristic approximate to the load-deflection characteristic of human muscles. The string vibration of the three-dimensional solid knitted fabric 10 again affects the film vibration of the film 16 and the like, and these vibrations are superimposed and act. As a result, the vibration input from the body surface along with the biological signal is directly detected by the vibration sensor 30 as a solid vibration amplified by superposition of the string vibration and the membrane vibration.

本発明で使用する生体信号測定手段1としては、従来のように密閉袋内の空気圧変動を検出する構成としたものを用いることも可能であるが、体積と圧力が反比例関係にあるため、密閉袋の体積を小さくしないと圧力変動を検出しにくい。これに対し、上記した生体信号測定手段1によれば、空気圧変動ではなく、上記のように、機械的増幅デバイス(三次元立体編物10、板状発泡体21,22、フィルム16)に伝播される増幅された固体振動を検出するものであるため、その容積(体積)が検出感度の観点から制限されることはほとんどなく、心拍、呼吸、心房や心室及び大動脈の揺動等に伴う振幅の小さな振動を感度良く検出できる。このため、多様な体格を有する人に対応できる。従って、上記生体信号測定手段1は、乗物用シートのように、多様な体格を有する人が利用し、さらに多様な外部振動が入力される環境下においても感度良く生体信号を検出できる。また、密閉構造を作る必要がないため、製造工程が簡素化され、製造コストも下げることができ、量産に適している。   As the biological signal measuring means 1 used in the present invention, it is possible to use a conventional configuration for detecting the air pressure fluctuation in the sealed bag, but since the volume and the pressure are in inverse proportion, the sealed It is difficult to detect pressure fluctuations unless the bag volume is reduced. On the other hand, according to the biological signal measuring means 1 described above, it is propagated to the mechanical amplification devices (three-dimensional solid knitted fabric 10, plate-like foams 21, 22, and film 16) as described above, not the air pressure fluctuation. The volume (volume) is rarely limited from the viewpoint of detection sensitivity, and the amplitude associated with heartbeat, breathing, atrial and ventricular and aortic oscillations, etc. Small vibrations can be detected with high sensitivity. For this reason, it can respond to people with various physiques. Therefore, the biosignal measuring means 1 can detect a biosignal with high sensitivity even in an environment where people having various physiques, such as a vehicle seat, and various external vibrations are input. Further, since it is not necessary to make a sealed structure, the manufacturing process is simplified, the manufacturing cost can be reduced, and it is suitable for mass production.

なお、上記した生体信号測定手段1は、シート100の表皮120の内側に組み込んでいるが、表皮120の表面に後付で取り付けるシート用クッションに組み込むようにしてもよい。但し、後付で取り付ける場合は、三次元立体編物が体重により予備圧縮が生じやすいように、シートと三次元立体編物との間に、硬い面を設けることが、例えば、面剛性の高い三次元立体編物、あるいは、ポリプロピレンなどの合成樹脂製の厚さ1〜2mm程度のプレートを挿入するなどすることが好ましい。例えば、柔らかい圧縮特性をもつシートの場合、三次元立体編物が予備圧縮されず、そのために生体信号が反射されずに吸収されてしまうが、上記のような硬い面を設けることにより、このようなシート側の圧縮特性のばらつきが吸収され、振幅の大きな生体信号がとりやすくなる。   In addition, although the above-mentioned biological signal measuring means 1 is incorporated in the inside of the skin 120 of the seat 100, it may be incorporated in a seat cushion that is attached to the surface of the skin 120 later. However, when attaching as a retrofit, it is preferable to provide a hard surface between the sheet and the three-dimensional solid knitted fabric so that the three-dimensional solid knitted fabric is likely to be pre-compressed due to the weight. It is preferable to insert a three-dimensional knitted fabric or a plate having a thickness of about 1 to 2 mm made of synthetic resin such as polypropylene. For example, in the case of a sheet having a soft compression characteristic, a three-dimensional solid knitted fabric is not pre-compressed, and thus a biological signal is absorbed without being reflected, but by providing a hard surface as described above, Variations in the compression characteristics on the sheet side are absorbed, and a biological signal having a large amplitude is easily obtained.

次に、生体状態推定装置60の構成について図4に基づいて説明する。生体状態推定装置60は、周波数演算手段610、周波数傾き時系列解析演算手段620、周波数解析手段630、回帰直線演算手段640、分岐点特定手段650及び判定手段660を有して構成される。生体状態推定装置60は、コンピュータから構成され、周波数演算手段610により周波数演算ステップが実行され、周波数傾き時系列解析演算手段620により周波数傾き時系列解析演算ステップが実行され、周波数解析手段630により周波数解析ステップが実行され、回帰直線演算手段640により回帰直線演算ステップが実行され、分岐点特定手段650により分岐点特定ステップが実行され、判定手段660により判定ステップが実行される。なお、コンピュータプログラムは、フレキシブルディスク、ハードディスク、CD−ROM、MO(光磁気ディスク)、DVD−ROM、メモリカードなどの記録媒体へ記憶させて提供することもできるし、通信回線を通じて伝送することも可能である。   Next, the configuration of the biological state estimation device 60 will be described with reference to FIG. The biological state estimation device 60 includes a frequency calculation unit 610, a frequency gradient time series analysis calculation unit 620, a frequency analysis unit 630, a regression line calculation unit 640, a branch point identification unit 650, and a determination unit 660. The biological state estimation device 60 is configured by a computer, the frequency calculation unit 610 executes the frequency calculation step, the frequency gradient time series analysis calculation unit 620 executes the frequency gradient time series analysis calculation step, and the frequency analysis unit 630 performs the frequency calculation. An analysis step is executed, a regression line calculation step is executed by the regression line calculation means 640, a branch point specification step is executed by the branch point specification means 650, and a determination step is executed by the determination means 660. The computer program can be provided by being stored in a recording medium such as a flexible disk, a hard disk, a CD-ROM, an MO (magneto-optical disk), a DVD-ROM, or a memory card, or transmitted through a communication line. Is possible.

周波数演算手段610は、生体信号測定手段1の振動センサ30から得られ出力信号の時系列データ(APW)、好ましくは、フィルタリング処理(例えば、体動などにより生じた周波数成分を除去するフィルタリング処理)された所定の周波数領域の時系列データにおける周波数の時系列波形を求める。   The frequency calculation means 610 is time-series data (APW) of the output signal obtained from the vibration sensor 30 of the biological signal measurement means 1, preferably a filtering process (for example, a filtering process for removing a frequency component generated by body movement). A time-series waveform of the frequency in the time-series data in the predetermined frequency region is obtained.

周波数演算手段610には、生体信号測定手段1の振動センサから得られる出力信号の時系列波形において、正から負に切り替わる地点(以下、「ゼロクロス地点」という)を用いて周波数の時系列波形を求める方法(以下、「ゼロクロス法」という)と、生体信号測定手段1の振動センサから得られる出力信号の時系列波形を平滑化微分して極大値(ピーク)を用いて時系列波形を求める方法(以下、「ピーク検出法」という)の2つの方法がある。   In the frequency calculation means 610, the time series waveform of the frequency is obtained by using a point (hereinafter referred to as “zero cross point”) where the output signal is obtained from the vibration sensor of the biological signal measuring means 1 and switched from positive to negative. A method of obtaining (hereinafter referred to as “zero-cross method”) and a method of obtaining a time-series waveform using a maximum value (peak) by smoothing and differentiating a time-series waveform of an output signal obtained from the vibration sensor of the biological signal measuring means 1 There are two methods (hereinafter referred to as “peak detection method”).

ここで、図5は睡眠導入実験で被験者22 名の眠気が無い状態と眠気が有る状態において、被験者22名分のAPW のデータを連結して、周波数分析をした結果を示す。眠気の有無に関わらず、0.6Hz と1.2Hz にピークがある。ただし、眠気の無・有で、0.6Hz 近傍のパワースペクトルに大小が生じた。このことから、0.6Hz と1.2Hz は、心臓の運動や心拍・脈拍によって生じる成分であり、これらの周波数により、心臓の運動や心拍・脈拍が制御されていると考えた。特に、0.6Hz の成分は眠気の有無で変化が生じているため、眠気の有無といった人の状態変化、すなわち自律神経、特に交感神経の変化に強く関わってくる周波数と考えた。眠気は、疲労が進行して発生し、交感神経の代償作用が生じてくると軽減される。また、眠気が生じると活動レベルが低下し、恒常性の維持機能の制御が単純化し、心臓の収縮・拡張のリズムと振幅がゆるやかになる場合もあると考えた。よって、0.5 次成分は、眠気が生じると低下していき、心臓の動きも単純なものになるとした。一方、活性状態は、心臓が必要な血液量を送り出すために、大きな動きが心臓に生じ、心室のねじれが加わった回転運動により、0.5 次成分が増大していくとした。そこで、眠気の発生は0.6Hzの変動を捉えることで、捕捉、予測ができる可能性が生じた。心臓の運動と心拍・脈拍及び脈波の成分が表れるAPW は、心拍・脈拍数の1/3〜1/2 の周波数成分を中心とする帯域(0.5 次)と心拍・脈拍数の帯域(1 次)の大きく二つの成分で構成されている。1 次成分は直接APW として捉えることができるが、0.5 次の成分は、直接APW として捉えることができない。そこで、0.5 次の成分を求める方法が必要になった。この0.5 次成分を捉える方法として、本発明者は、上記のゼロクロス検出法とピーク検出法(脈拍数に対応)を考えた。   Here, FIG. 5 shows a result of frequency analysis by connecting APW data of 22 subjects in a sleep induction experiment in a state where there are 22 subjects without sleepiness and with sleepiness. Regardless of drowsiness or not, there is a peak at 0.6Hz and 1.2Hz. However, there was no drowsiness, and the magnitude of the power spectrum near 0.6 Hz occurred. Therefore, 0.6Hz and 1.2Hz are components generated by heart motion and heart rate / pulse, and we thought that the heart motion and heart rate / pulse were controlled by these frequencies. In particular, since the 0.6Hz component changes depending on the presence or absence of sleepiness, it was considered to be a frequency strongly related to changes in the state of humans such as the presence or absence of sleepiness, that is, changes in autonomic nerves, particularly sympathetic nerves. Drowsiness occurs as fatigue progresses and is reduced when the compensatory effects of sympathetic nerves occur. In addition, when sleepiness occurs, the activity level decreases, the control of the homeostatic function is simplified, and the rhythm and amplitude of cardiac contraction / dilation may be relaxed. Therefore, the 0.5th-order component decreased when drowsiness occurred, and the heart movement became simple. On the other hand, in the active state, since the heart pumps out the necessary blood volume, a large movement occurs in the heart, and the 0.5th-order component increases due to the rotational motion with the addition of the torsion of the ventricle. Therefore, there was a possibility that the occurrence of drowsiness could be captured and predicted by capturing the fluctuation of 0.6 Hz. The APW that shows heart motion and heart rate / pulse and pulse wave components is a band centered on 1/3 to 1/2 frequency components of the heart rate / pulse rate (0.5th order) and a heart rate / pulse rate band (1 It is composed of two major components. The first-order component can be directly regarded as APW, but the 0.5th-order component cannot be directly regarded as APW. Therefore, a method for obtaining the 0.5th order component is required. As a method of capturing this 0.5th order component, the present inventor considered the above-described zero cross detection method and peak detection method (corresponding to the pulse rate).

ゼロクロス検出法は、APWの基本周波数の変動の様子を捉えるのに適し、ピーク検出法は心拍数すなわちAPWの複合波、例えば心拍数としてカウントされる高周波成分の周波数変動と基本周波数の変動の様子を捉えるのに適している。そして、ゆらぎ解析には、ゼロクロス検出法・ピーク検出法により求められた時系列波形に傾き時系列解析を適用することにした。この心拍や脈波及びAPW の周波数成分を利用した解析により、ゆらぎ、すなわち、変化の指向性を捉える。図6はこれらのゼロクロス検出法・ピーク検出法の計算要領を示す。図7(a)、(b)は、APWにピーク検出法、ゼロクロス検出法を適応した計算要領を示し、図8は周波数分析した結果を示す。ゼロクロス検出法は0.5 次成分以下の変動を捉え、ピーク検出法は0.5 次と1 次成分ともに検出できる。そのため、0.5 次成分の変動を見たい場合はゼロクロス検出法を用い、1 次成分の心拍変動を含めた判定にはピーク検出法を併用する。すなわち、常時観察にはゼロクロス検出法を用い、判定精度を上げるためにはピーク検出法を併用し、閾値を上げていくことになる。なお、両検出法ともに、1 次成分に対して0.5 次成分以下の帯域が強調されたものになっている。   The zero-cross detection method is suitable for capturing changes in the APW fundamental frequency, and the peak detection method is the heart rate, that is, the APW composite wave, for example, the frequency fluctuation of the high frequency component counted as the heart rate and the fluctuation of the fundamental frequency. It is suitable for capturing. In the fluctuation analysis, the slope time series analysis is applied to the time series waveform obtained by the zero cross detection method and the peak detection method. Fluctuation, that is, the directivity of change is captured by analysis using the frequency components of the heartbeat, pulse wave, and APW. FIG. 6 shows the calculation procedure of these zero-cross detection method and peak detection method. FIGS. 7 (a) and 7 (b) show a calculation procedure in which the peak detection method and the zero cross detection method are applied to APW, and FIG. 8 shows the result of frequency analysis. The zero-cross detection method can detect fluctuations below the 0.5th order component, and the peak detection method can detect both the 0.5th and 1st order components. Therefore, if you want to see the fluctuation of the 0.5th-order component, use the zero-crossing detection method, and use the peak detection method together with the judgment including the heartbeat fluctuation of the primary component. That is, the zero-cross detection method is used for continuous observation, and the peak detection method is used in combination to increase the determination accuracy, and the threshold value is increased. In both detection methods, the band below the 0.5th order component is emphasized with respect to the 1st order component.

ゼロクロス法は、まず、ゼロクロス地点を求めたならば、それを例えば5秒毎に切り分け、その5秒間に含まれる時系列波形のゼロクロス地点間の時間間隔の逆数を個別周波数fとして求め、その5秒間における個別周波数fの平均値を当該5秒間の周波数Fの値として採用する(図9の[1]のステップ)。そして、この5秒毎に得られる周波数Fをプロットすることにより、周波数の時系列波形を求める(図9の[2]のステップ)。ピーク検出法は、例えば、SavitzkyとGolayによる平滑化微分法により極大値を求める。次に、例えば5秒ごとに極大値を切り分け、その5秒間に含まれる時系列波形の極大値(波形の山側頂部)間の時間間隔の逆数を個別周波数fとして求め、その5秒間における個別周波数fの平均値を当該5秒間の周波数Fの値として採用する(図9の[1]のステップ)。そして、この5秒毎に得られる周波数Fをプロットすることにより、周波数の時系列波形を求める(図9の[2]のステップ)。   In the zero cross method, first, when the zero cross point is obtained, it is divided every 5 seconds, for example, and the reciprocal of the time interval between the zero cross points of the time series waveform included in the 5 seconds is obtained as the individual frequency f. The average value of the individual frequencies f in the second is adopted as the value of the frequency F in the five seconds (step [1] in FIG. 9). Then, by plotting the frequency F obtained every 5 seconds, a time-series waveform of the frequency is obtained (step [2] in FIG. 9). In the peak detection method, for example, a maximum value is obtained by a smoothing differential method using Savitzky and Golay. Next, for example, the local maximum value is divided every 5 seconds, and the reciprocal of the time interval between the local maximum values of the time series waveform included in the 5 seconds (the peak on the peak side of the waveform) is obtained as the individual frequency f. The average value of f is adopted as the value of the frequency F for 5 seconds (step [1] in FIG. 9). Then, by plotting the frequency F obtained every 5 seconds, a time-series waveform of the frequency is obtained (step [2] in FIG. 9).

周波数傾き時系列解析演算手段620は、周波数演算手段610によって、ゼロクロス法又はピーク検出法を用いて得られた生体信号測定手段1の振動センサの出力信号の周波数の時系列波形(APW)から、所定の時間幅の時間窓を設定し、時間窓毎に最小二乗法により振動センサの出力信号の周波数の傾きを求め、その時系列波形を出力する構成である。具体的には、まず、ある時間窓Tw1における周波数の傾きを最小二乗法により求めてプロットする(図9の[3],[5]のステップ)。次に、オーバーラップ時間Tl(図9の[6]のステップ)で次の時間窓Tw2を設定し、この時間窓Tw2における周波数の傾きを同様に最小二乗法により求めてプロットする。この計算(移動計算)を順次繰り返し、エアパック信号の周波数の傾きの時系列変化を周波数傾き時系列波形として出力する(図9の[8]のステップ)。なお、時間窓Twの時間幅は180秒に設定することが好ましく、オーバーラップ時間Tlは162秒に設定することが好ましい。これは、本出願人による上記特許文献3(WO2005/092193A1公報)において示したように、時間窓Twの時間幅及びオーバーラップ時間Tlを種々変更して行った睡眠実験から、特徴的な信号波形が最も感度よく出現する値として選択されたものである。   The frequency gradient time series analysis calculation means 620 is obtained from the time series waveform (APW) of the frequency of the output signal of the vibration sensor of the biological signal measurement means 1 obtained by the frequency calculation means 610 using the zero cross method or the peak detection method. A time window having a predetermined time width is set, the slope of the frequency of the output signal of the vibration sensor is obtained by the least square method for each time window, and the time-series waveform is output. Specifically, first, the frequency gradient in a certain time window Tw1 is obtained by the least square method and plotted (steps [3] and [5] in FIG. 9). Next, the next time window Tw2 is set at the overlap time Tl (step [6] in FIG. 9), and the frequency gradient in this time window Tw2 is similarly obtained by the least square method and plotted. This calculation (movement calculation) is sequentially repeated, and the time-series change in the frequency gradient of the airpack signal is output as a frequency gradient time-series waveform (step [8] in FIG. 9). The time width of the time window Tw is preferably set to 180 seconds, and the overlap time Tl is preferably set to 162 seconds. As shown in Patent Document 3 (WO2005 / 092193A1) by the present applicant, this is a characteristic signal waveform from a sleep experiment in which the time width of the time window Tw and the overlap time Tl are variously changed. Is selected as the value that appears most sensitively.

また、上記したように、心房細動のゆらぎの特性は0.0033Hzで切り替わり、0.0033Hzのゆらぎを調整するためのゆらぎが、0.0033Hz近傍以下に存在すると言われている。従って、0Hzと0.0033Hzの中間である0.0017Hzを中心としたゆらぎの状態を見ると、ばらつきが生じたとしても0.0033Hz以下に生じるゆらぎの状態の概要が現れると考えられる。0.0017Hzの波形の1/4周期にあたる時間は147秒である。90%ラップ状態で波形をスムージングするとして、前後の10%の時間を加算すると、147/0.8=約180秒となり、この点からも180秒とすることが好ましいと言える。ここに、180秒、3 分間で変化していく様子、変化の傾向、微分係数、傾きを時系列波形として捉える。そして180 秒間の平均値である傾きを、スムージングさせるために180秒間の時間を90%ラップさせて、18秒毎にプロットしていき時系列波形を作り、この傾きの時系列波形を使って解析を行う。この傾き時系列波形は恒常性のゆらぎを捉えるもので、心拍変動の制御の程度を時系列波形として大局的に評価するものである。   Further, as described above, the fluctuation characteristics of atrial fibrillation are switched at 0.0033 Hz, and fluctuations for adjusting the fluctuation of 0.0033 Hz are said to exist in the vicinity of 0.0033 Hz or less. Therefore, when the fluctuation state centered at 0.0017 Hz, which is between 0 Hz and 0.0033 Hz, is considered, an outline of the fluctuation state occurring at 0.0033 Hz or less appears even if variations occur. The time corresponding to a quarter period of the 0.0017 Hz waveform is 147 seconds. Assuming that the waveform is smoothed in the 90% lap state, adding 10% of the time before and after, gives 147 / 0.8 = about 180 seconds. From this point, it can be said that 180 seconds is preferable. Here, the state of change in 180 seconds and 3 minutes, the tendency of change, the differential coefficient, and the slope are captured as time series waveforms. Then, the slope, which is the average value for 180 seconds, is overlapped by 90% for the time of 180 seconds for smoothing, and plotted every 18 seconds to create a time series waveform, which is analyzed using the time series waveform of this slope. I do. This tilt time-series waveform captures fluctuations in homeostasis, and is used to globally evaluate the degree of control of heart rate variability as a time-series waveform.

周波数解析手段630は、周波数傾き時系列解析演算手段620から得られる周波数傾き時系列波形を周波数解析し、パワースペクトルを求める手段である。   The frequency analysis unit 630 is a unit that performs frequency analysis on the frequency gradient time-series waveform obtained from the frequency gradient time-series analysis calculation unit 620 and obtains a power spectrum.

回帰直線演算手段640は、周波数解析手段630により出力される解析波形について、所定の周波数範囲毎に回帰直線を求める手段である。分岐点特定手段650は、回帰直線演算手段640により求められる複数の回帰直線から、隣接する周波数範囲の回帰直線同士の傾きが所定角度以上変化するポイントを分岐点と特定する手段である。   The regression line calculation means 640 is a means for obtaining a regression line for each predetermined frequency range for the analysis waveform output from the frequency analysis means 630. The branch point identification unit 650 is a unit that identifies, as a branch point, a point at which the slope of the regression lines in adjacent frequency ranges changes by a predetermined angle or more from a plurality of regression lines obtained by the regression line calculation unit 640.

回帰直線演算手段640における所定の周波数範囲毎とは、例えば、0.001Hz毎あるいは0.002Hz毎といったように回帰直線を求めていく。あるいは、0.0033Hz以下の範囲、0.0033Hz〜0.006Hzの範囲、0.006H以上の範囲といったように区切ってもよい。また、例えば、0.002Hz毎に求める際に、最初に求めた回帰直線に対して、周波数帯で任意の率(例えば90%)でオーバーラップさせて次の回帰直線を求めるというようにすることも可能である。   For each predetermined frequency range in the regression line calculation means 640, for example, a regression line is obtained every 0.001 Hz or every 0.002 Hz. Or you may partition | divide like the range below 0.0033Hz, the range of 0.0033Hz-0.006Hz, the range above 0.006H. Also, for example, when obtaining every 0.002 Hz, the next regression line is obtained by overlapping the regression line obtained first at an arbitrary rate (for example, 90%) in the frequency band. Is also possible.

このようにして回帰直線を求めていった際に、回帰直線の傾きが大きく変化するポイントがあった場合に、そのポイントを分岐点として特定するのが分岐点特定手段650である。傾きの大きな変化は、隣接する一方の回帰直線と他方の回帰直線との間の外角が所定の角度(例えば225度)以上となるポイントや、2つの下記直線の傾きが正と負の間で切り替わるポイントというように設定できる。状態の大きな変化が影響していると考えられることから、ゆらぎが生じていない分岐現象として捉えられる(0.0035−0.0017)/2=0.0009Hzの間でパワースペクトルの急激に変化する点、あるいは、正と負の間で切り替わるポイントなどを分岐点とすることが破壊モードである分岐現象を分岐点として特定しやすいことからも好ましい。   When the regression line is obtained in this way, if there is a point where the slope of the regression line changes greatly, the branch point specifying means 650 specifies that point as a branch point. A large change in inclination is caused by a point where the outside angle between one adjacent regression line and the other regression line is a predetermined angle (for example, 225 degrees) or more, and between the following two straight lines between positive and negative. It can be set as a switching point. Since it is considered that a large change in the state is affected, the power spectrum rapidly changes between (0.0035−0.0017) /2=0.0009 Hz, which is regarded as a branching phenomenon in which fluctuation does not occur. It is also preferable to use a point or a point that switches between positive and negative as a branch point because a branch phenomenon that is a destructive mode can be easily specified as a branch point.

判定手段660は、周波数解析手段630により出力される解析波形、回帰直線演算手段640により得られる回帰直線の形、分岐点特定手段650により求められる分岐点の位置のいずれか少なくとも一つの要素を用いて人の状態を判定する。なお、いずれが要素がどのような場合にどのような状態であるかは、予め、コンピュータの記憶部に参照データとして記憶させておき、判定手段660は、求めた解析波形、回帰直線の形、分岐点の位置を参照データに照合し、人の状態を判定する。   The determination unit 660 uses at least one of the analysis waveform output from the frequency analysis unit 630, the shape of the regression line obtained by the regression line calculation unit 640, and the position of the branch point obtained by the branch point specifying unit 650. Determine the state of the person. Note that which element is in what state and what state is stored in advance in the storage unit of the computer as reference data, and the determination means 660 determines the obtained analysis waveform, the shape of the regression line, The position of the branch point is collated with reference data to determine the state of the person.

判定手段660は、後述の試験例から、例えば、次のように判定する。
(1)分岐点が無く、前記各回帰直線の傾きが1/fに近似している場合・・・健常かつ高覚醒状態
The determination unit 660 determines, for example, as follows from a test example described later.
(1) When there is no branch point and the slope of each regression line approximates 1 / f n ... Healthy and highly awake state

(2)いずれかの回帰直線同士の交点からなる分岐点が1つで、その位置が周波数0.01Hz以下の長周期側であり、この分岐点を境として短周期側の回帰直線の傾きが1/fに近似している場合・・・健常かつ中程度又は低度の覚醒状態 (2) There is one branch point consisting of the intersections of any of the regression lines, and the position is on the long cycle side with a frequency of 0.01 Hz or less, and the slope of the regression line on the short cycle side is the boundary of this branch point. When approximating 1 / f n・ ・ ・ Healthy, moderate or low arousal state

(3)いずれかの回帰直線同士の交点からなる分岐点が2つ以上であって、一方の分岐点の位置が周波数0.01Hz以下の長周期側であり、該一方の分岐点と他方の分岐点との間に対数パワースペクトル密度の値で所定以上の較差がある場合・・・眠気状態又は入眠予兆現象を伴う状態 (3) There are two or more branch points formed by the intersections of any of the regression lines, and the position of one branch point is on the long period side with a frequency of 0.01 Hz or less, the one branch point and the other branch point When the logarithmic power spectral density value is more than a predetermined difference from the bifurcation point ... Drowsiness state or state with sleep onset

(4)心部揺動波(APW)を用いた解析波形の回帰直線が、短周期側の所定の位置までは上記(1),(2)と同様の傾向を示し、所定の位置から短周期側の回帰直線が水平状態に近くなっている一方、指尖容積脈波を用いた解析波形の回帰直線が、上記(1),(2)と同様の傾向を示し、短周期側の回帰直線の傾きに乖離が生じている場合・・・不顕性の不整脈の疑い (4) The regression line of the analysis waveform using the central oscillation wave (APW) shows the same tendency as the above (1) and (2) up to the predetermined position on the short cycle side, and the short line from the predetermined position. While the regression line on the cycle side is close to the horizontal state, the regression line of the analysis waveform using the fingertip plethysmogram shows the same tendency as in (1) and (2) above, and the regression on the short cycle side When there is a divergence in the slope of the straight line ... Suspected arrhythmia

(5)いずれかの回帰直線同士の交点からなる分岐点が4つ以上であって、そのうちの2つの分岐点が周波数0.01Hz以下の長周期側に位置し、他の2つの分岐点が周波数0.006Hz以上であって前記長周期側の分岐点よりも短周期側に位置し、前記長周期側の2つの分岐点間に対数パワースペクトル密度の値で所定以上の較差があり、前記短周期側の2つの分岐点間に対数パワースペクトル密度の値で所定以上の較差がある場合・・・病気状態
以下、試験例に基づき、判定手段660における判定方法をさらに詳細に説明する。
(5) There are four or more branch points consisting of intersections of any of the regression lines, two of which are located on the long cycle side with a frequency of 0.01 Hz or less, and the other two branch points are The frequency is 0.006 Hz or more and is located on the short period side with respect to the long-period branch point, and there is a predetermined difference or more in logarithmic power spectral density between the two long-period branch points. When a logarithmic power spectral density value is more than a predetermined difference between two branch points on the short-cycle side: disease state Hereinafter, based on a test example, the determination method in the determination unit 660 will be described in more detail.

(試験例1)
(眠気の有無に関する判定試験)
図1に示した生体信号測定手段1を、(株)デルタツーリング製、シートクッションである商品名「ツインランバー」の背部の裏側に積層し、屋内に設置した自動車用シートに取り付け、被験者を着座させ、座位姿勢での心房や心室及び大動脈の揺動による生体信号(以下、「心部揺動波」というが、「APW」と略記する場合もある)を採取した。なお、生体信号測定手段1を構成する板状発泡体21,22及び三次元立体編物支持部材15は、ビーズの平均直径が約5mmで、厚さ3mmにスライスカットしたビーズ発泡体を用いた。三次元立体編物10は、住江織物(株)製、製品番号:49011Dで、厚さ10mmのものであった。フィルム16は、シーダム株式会社製、品番「DUS605−CDR」を用いた。被験者は、20歳代〜50歳代の健康な男性である。
(Test Example 1)
(Judgment test regarding the presence or absence of sleepiness)
The biological signal measuring means 1 shown in FIG. 1 is laminated on the back side of the product name “Twin Lumber” made by Delta Touring Co., Ltd., seat cushion, attached to an automobile seat installed indoors, and a subject is seated Then, a biological signal (hereinafter referred to as “heart swing wave” but sometimes abbreviated as “APW”) by swinging the atrium, ventricle and aorta in a sitting posture was collected. The plate-like foams 21 and 22 and the three-dimensional three-dimensional knitted fabric support member 15 constituting the biological signal measuring means 1 were bead foams having an average bead diameter of about 5 mm and slice-cut to a thickness of 3 mm. The three-dimensional solid knitted fabric 10 was manufactured by Sumie Textile Co., Ltd., product number: 49011D, and had a thickness of 10 mm. As the film 16, a product number “DUS605-CDR” manufactured by Seadam Co., Ltd. was used. The test subject is a healthy man in his 20s and 50s.

生体信号測定手段1から得られた心部揺動波を周波数演算手段610においてゼロクロス(0x)法を適用して処理し、周波数の時系列波形を求め、この周波数の時系列波形を、周波数傾き時系列解析演算手段620により処理して周波数の傾きの時系列波形を求めた。次に、周波数解析手段630は、周波数傾き時系列波形を周波数解析し、パワースペクトルを求め、横軸に周波数(対数値)を、縦軸にパワースペクトル密度(対数値)をとって解析波形を表示したものが図10〜図23に示したグラフである。また、解析波形に重ねて示した太線は、回帰直線演算手段640により求めた回帰直線を示すものである。回帰直線1は0.0033Hz以下、回帰直線2は0.0033Hz〜0.006Hzの範囲、回帰直線3は0.006Hz以上の各周波数領域で求めたものである。但し、回帰直線2と回帰直線3とのなす角度が10度以下の場合には、両者を一つの直線で表し、図においては回帰直線2として表示している(図10〜図15)。また、各回帰直線(その延長線も含む)の交点が分岐点であるが、本試験例では、それらの交差角度が10度を超える場合にプロットするように設定した。なお、本試験例及び下記の試験例では10度に設定しているが、これはあくまで例示であり、要求される分析結果の精度に応じて変えることもできるし、あるいは、被験者毎に変えたすることもできる。   The frequency fluctuation means 610 applies the zero cross (0x) method to the heart fluctuation wave obtained from the biological signal measurement means 1 to obtain a time series waveform of the frequency. Processing was performed by the time series analysis calculation means 620 to obtain a time series waveform of the frequency gradient. Next, the frequency analysis means 630 frequency-analyzes the frequency gradient time series waveform to obtain a power spectrum, takes the frequency (logarithmic value) on the horizontal axis, and the power spectrum density (logarithmic value) on the vertical axis. The displayed graphs are shown in FIGS. A thick line superimposed on the analysis waveform indicates a regression line obtained by the regression line calculation means 640. The regression line 1 is obtained in 0.0033 Hz or less, the regression line 2 is obtained in the range of 0.0033 Hz to 0.006 Hz, and the regression line 3 is obtained in each frequency region of 0.006 Hz or more. However, when the angle formed by the regression line 2 and the regression line 3 is 10 degrees or less, both are represented by a single line and are displayed as the regression line 2 in the figure (FIGS. 10 to 15). Moreover, although the intersection of each regression line (including the extension line) is a branch point, in this test example, it set so that it might plot, when those intersection angles exceed 10 degree | times. In this test example and the following test example, it is set to 10 degrees, but this is only an example, and it can be changed according to the accuracy of the required analysis result, or changed for each subject. You can also

図10〜図15は、各被験者a〜kが眠気を有していない状態(覚醒状態)のデータである。これらの図から、いずれの場合も、分岐点は1つ(回帰直線1,2との間)であり、この分岐点の位置が、0.001〜0.005Hzに存在し、かつ、分岐点より短周期側の回帰直線2は、その方向きが1/fに近似している。なお、本明細書において、水平状態に近似とは、周波数に対する傾きが−0.5〜0の範囲、1/fに近似とは、周波数に対する傾きが−0.5以下で−1.5よりも大きい範囲、1/fに近似とは、−1.5以下で−2.5よりも大きい範囲をいう。 10 to 15 are data in a state where each subject a to k does not have drowsiness (wakefulness state). From these figures, in any case, there is one branch point (between the regression lines 1 and 2), the position of this branch point exists at 0.001 to 0.005 Hz, and the branch point The regression line 2 on the shorter cycle side approximates 1 / f n in the direction. In this specification, the approximation to the horizontal state means that the slope with respect to the frequency is in the range of −0.5 to 0, and the approximation to 1 / f means that the slope with respect to the frequency is −0.5 or less and −1.5. Also, the approximation to 1 / f 2 is a range that is −1.5 or less and greater than −2.5.

図16〜図23は、各被験者A〜Oが眠気を生じた状態のデータである。これらの図から、分岐点は、回帰直線1,2の間と回帰直線2,3の間の2箇所に生じていることが分かる。そして2つの分岐点がいずれも0.003〜0.009Hzの範囲にあり、図10〜図15の眠気を有していない状態よりも短周期側に存在している。また、2つの分岐点間には、対数パワースペクトル密度で所定以上の較差がある。すなわち、回帰直線2を挟んだ2つの回帰直線1と3との間に較差があり、回帰直線2は垂直に近い傾きとなっていることが、図16〜図23の覚醒状態と比較した場合の大きな特徴である。すなわち、回帰直線2は、被験者の状態が回帰直線1の状態から回帰直線3の状態に移る間の疲労の進行に伴う機能低下を示す線であると言える。また、2つめの分岐点よりも短周期側の回帰直線3は、これらの例ではほぼ1/fに近い傾きとなっている。これは、各被験者a〜kが眠気を感じ、比較的リラックス状態になっていることを示している。
以上のことから、解析波形の分岐点の数、分岐点間の較差、回帰直線の傾きを用いることにより、覚醒状態か眠気のある状態かを判定できる。上記のように、本試験例はいずれも健常者が被験者となっており、病気を有する被験者との間でも明らかな差があるが、これらの詳細については後述する。
16 to 23 are data in a state in which each subject A to O is drowsy. From these figures, it can be seen that there are two branch points between the regression lines 1 and 2 and between the regression lines 2 and 3. And both two branch points exist in the range of 0.003-0.009 Hz, and exist in the short period side rather than the state which does not have drowsiness of FIGS. Further, there is a predetermined difference or more in log power spectral density between the two branch points. That is, there is a difference between the two regression lines 1 and 3 across the regression line 2, and the regression line 2 has an inclination close to the vertical, when compared with the arousal state of FIGS. It is a big feature. That is, it can be said that the regression line 2 is a line indicating a function deterioration accompanying the progress of fatigue while the state of the subject moves from the state of the regression line 1 to the state of the regression line 3. In addition, the regression line 3 on the short cycle side from the second branch point has a slope that is almost 1 / f in these examples. This indicates that each subject ak feels drowsy and is relatively relaxed.
From the above, by using the number of branch points of the analysis waveform, the difference between the branch points, and the slope of the regression line, it is possible to determine whether the state is awake or drowsy. As described above, in all of the test examples, healthy subjects are subjects, and there is a clear difference between subjects with illness. Details of these will be described later.

図24(a),(b)は、それぞれ眠気の無い状態(覚醒状態)と眠気のある状態における被験者全員のデータを連結してゼロクロス法で処理して傾き時系列波形を求め、周波数解析して解析波形と回帰直線を求めたグラフである。このグラフには、データを連結して24時間計測分としたデータと1時間計測分としたデータを併せて表示した。   24 (a) and 24 (b) show the time series waveform obtained by linking the data of all subjects in the sleepless state (wakeful state) and the sleepy state, respectively, and processing by the zero cross method, and performing frequency analysis. It is the graph which calculated | required the analysis waveform and the regression line. In this graph, the data obtained by connecting the data and measuring the data for 24 hours and the data for the data measured for 1 hour are displayed together.

24時間計測分のデータをゼロクロス検出法で処理し、さらに周波数分析することによって得られるゆらぎは、(a)の眠気が無いときは、分岐点が0.002Hz 以下にあり、(b)の眠気が有るときは0.005Hz 近傍に分岐点が移る。そして、眠気が無いときは、1/f に近づき、眠気が有るときは、さらに分岐点が0.006Hz 以上の帯域で複数生じ、2 つ以上の分岐点は分岐現象を示し、異常があると判断できる。さらにゆらぎの傾きは、1/f から略水平の方に近付いていく。また、1時間計測分のデータをゼロクロス検出法で処理し、さらに傾き時系列解析し、周波数分析することによって得られるゆらぎも、24 時間分のデータを周波数分析した結果によって得られるゆらぎ曲線と同様の傾向を示す。従って、約1 時間計測分のデータを傾き時系列波形にし、周波数分析することによって得られたゆらぎは、約24 時間計測分のデータを周波数分析することによって得られるゆらぎと同等の眠気の有無の判定ができる可能性が示唆される。   The fluctuations obtained by processing the data for 24 hours with the zero cross detection method and further analyzing the frequency are as follows. When there is no sleepiness in (a), the branch point is below 0.002 Hz, and the sleepiness in (b) When there is, the branch point moves to around 0.005Hz. When there is no drowsiness, it approaches 1 / f, and when there is drowsiness, more than one branch point occurs in the band of 0.006Hz or more, and two or more branch points show a branching phenomenon and are judged to be abnormal. it can. Furthermore, the inclination of the fluctuation approaches from 1 / f to almost horizontal. In addition, the fluctuations obtained by processing the data for one hour measurement with the zero cross detection method, further analyzing the slope time series, and analyzing the frequency are the same as the fluctuation curves obtained from the result of frequency analysis of the data for 24 hours. Show the trend. Therefore, the fluctuation obtained by converting the data for about 1 hour measurement into a slope time series waveform and performing frequency analysis is the presence or absence of drowsiness equivalent to the fluctuation obtained by performing frequency analysis for data for about 24 hours measurement. The possibility of being able to judge is suggested.

(試験例2)
(実車走行試験)
試験例1と同様に、図1に示した生体信号測定手段1を、(株)デルタツーリング製、シートクッションである商品名「ツインランバー」の背部の裏側に積層し、自動車の運転席のシートに取り付け、実車走行試験を行った。60歳代の健康な男性被験者S氏により高速道路を模擬したコースを約60分間走行した。
(Test Example 2)
(Real car running test)
As in Test Example 1, the biological signal measuring means 1 shown in FIG. 1 is laminated on the back side of the product name “Twin Lumber”, a seat cushion, manufactured by Delta Touring Co., Ltd. A vehicle running test was conducted. A healthy male subject S in his 60s drove a course simulating a highway for about 60 minutes.

図25は、その結果を示した図であり、本出願人が開発した従来の指標による時系列波形で分析したところでは、約16〜18分の間で眠気が生じているが、その他の時間帯は覚醒状態であると判定できる。実際の被験者S氏のコメントでは、実験前半で軽い眠気を覚えたがその他の時間帯は眠気を感じなかった、ということであった。   FIG. 25 is a diagram showing the results. When analyzed with a time series waveform according to the conventional index developed by the present applicant, drowsiness occurs in about 16 to 18 minutes. It can be determined that the belt is awake. According to the actual comment from the subject S, he felt light sleepiness in the first half of the experiment, but did not feel sleepiness in other time zones.

一方、本発明による解析波形を示したのが図26である。この図から、回帰直線の分岐点は2つあり、約0.006Hzまでの回帰直線と、2つ目の分岐点である約0.007Hz以降の回帰直線との間で所定の較差が生じている。このことから、2の分岐点の間に機能低下が生じ、眠気を生じていたことが判定でき、本発明による解析結果が有効であることがわかる。   On the other hand, FIG. 26 shows an analysis waveform according to the present invention. From this figure, there are two branch points of the regression line, and a predetermined difference occurs between the regression line up to about 0.006 Hz and the regression line after about 0.007 Hz which is the second branch point. Yes. From this, it can be determined that the function decline occurred between the two branch points, and drowsiness was caused, and the analysis result according to the present invention is effective.

図27〜図29は、50歳代の健康な男性被験者F氏が、高速道路を模擬したコースを連続して運転した際の解析波形を示した図である。図27は、9時06分から1.5時間分の解析結果を、図28は、11時12分から1.5時間分の解析結果を、図29は、13時54分から1時間分の解析結果を示す。   27 to 29 are diagrams showing analysis waveforms when a healthy male subject F in his 50s continuously drives a course simulating a highway. 27 shows an analysis result for 1.5 hours from 9:06, FIG. 28 shows an analysis result for 1.5 hours from 11:12, and FIG. 29 shows an analysis result for 1 hour from 13:54. Indicates.

いずれの図も0.006Hz前後を境界として2つの分岐点があり、0.006Hz以前の回帰直線とそれ以降の回帰直線との間に較差が生じており被験者F氏が機能低下による眠気を感じていることがわかる。被験者F氏のコメントによると、全般的に比較的強い眠気を感じており、特に、運転後半になるほど、眠気を強く感じた、ということであった。   In both figures, there are two branch points with a boundary of around 0.006 Hz, and there is a difference between the regression line before 0.006 Hz and the regression line after that, and subject F feels sleepiness due to functional decline You can see that According to the comment from the subject F, he generally felt a relatively strong drowsiness, and in particular, he felt a strong drowsiness in the second half of driving.

そこで、軽い眠気であった図26の被験者S氏の場合と、より強い眠気を感じていた図27〜図29の被験者F氏の場合とを比較すると、まず、0.006Hz前後より長周期側の回帰直線の傾きにおいて、図26の場合は、ほぼ水平状態 に近い傾きであるが、図27〜図29の場合には、いずれも右肩上がりになっていることが分かる。このことから、最初の分岐点より前の長周期側の回帰直線の傾きは、眠気を感じるほど右肩上がりとなり、水平から右肩下がりになるほど(1/fに傾きが近づくほど)眠気が弱くなっていると言える。また、図27の場合よりも、図28及び図29の方が、0.006Hz前後の2つめの分岐点よりも短周期側の回帰直線の傾きの右肩上がりの角度が大きくなっていることがわかる。被験者F氏のデータ中、軽い眠気の図27の場合には右肩下がり(1/f)に近い。いずれも運転していることから覚醒を保たなければならないという意識(すなわち、眠気に対する反撃(攻撃)意識)が働くが、2つめの分岐点よりも短周期側の回帰直線の傾きが右肩上がりになるほど、眠気が強くなることに対応してその反撃意識が強くなっていることがわかる。 Therefore, when comparing the case of the subject Mr. S in FIG. 26 who had mild sleepiness with the case of the subject F in FIG. 27 to FIG. 29 who felt stronger sleepiness, first, the long period side from around 0.006 Hz. In the case of FIG. 26, the slope of the regression line of FIG. 26 is almost the same as the horizontal state, but in the case of FIGS. From this, the slope of the regression line on the long cycle side before the first bifurcation point rises to the right as the sleepiness is felt, and as the slope falls from the horizontal to the right shoulder (as the slope approaches 1 / f n ), the sleepiness becomes higher. It can be said that it is weak. In addition, in FIG. 28 and FIG. 29, the angle of the upward slope of the regression line on the short cycle side is larger than that in the case of FIG. 27, rather than the second branch point around 0.006 Hz. I understand. In the data of the subject Mr. F, in the case of FIG. 27 with mild sleepiness, it is close to the lower right shoulder (1 / f). In both cases, the consciousness that you must keep awake because you are driving (ie consciousness of counterattack (attack) against drowsiness) works, but the slope of the regression line on the short cycle side from the second branch point is right shoulder It can be seen that the higher the rise, the stronger the counterattack consciousness corresponding to the drowsiness.

すなわち、分岐点が2箇所存在し、一方の分岐点よりも長周期側の回帰直線と他方の分岐点よりも短周期側の回帰直線との間に所定の較差が存在する場合において、長周期側の回帰直線が右肩上がりになるほど眠気が強いという判定指標となり、短周期側の回帰直線が右肩上がりになるほど眠気に対する反撃性(攻撃性)が強いという判定指標となる。   That is, when there are two branch points and a predetermined difference exists between the regression line on the long cycle side from one branch point and the regression line on the short cycle side from the other branch point, the long cycle It becomes a determination index that sleepiness is stronger as the regression line on the side rises to the right, and a determination index that the counterattack (aggressiveness) against sleepiness is stronger as the regression line on the short cycle side rises to the right.

(試験例3)
(同一被験者の状態別試験)
50歳代の男性被験者FG氏について、過労時(座位)、睡眠時(臥位)、起床時(座位)の各状態別に上記と同様に対数パワースペクトル密度の解析波形を求め、図30〜図34に示した。
(Test Example 3)
(Examination by condition of the same subject)
For the male test subject FG in his 50s, logarithmic power spectral density analysis waveforms were obtained in the same manner as above for each state of overwork (sitting position), sleeping (post position), and waking up (sitting position). 34.

図30(b)の睡眠時は、分岐点が0.004Hz付近と0.008Hz付近の2点であり、図31の回復時(起床時)もほぼ同様であるが、2つ目の分岐点より短周期側の回帰直線は、回復時(起床時)の方が水平に近く、起床した時点でまだ体調が十分ではないことを示している。一方、睡眠時と比較して回復時(起床時)の方が短周期側の振幅(0.006Hz以上)が大きく、活性の程度が高くなっていることがわかる。図30(a)の過労時では、分岐点が複数あるとともに、分岐点よりも短周期側の回帰直線の傾きがほぼ水平状態に近いか、若干右肩上がりであり、睡眠時と比較して、疲労に対する強い反撃性(攻撃性)を示していることが読み取れる。   In the sleep state of FIG. 30B, there are two branch points near 0.004 Hz and 0.008 Hz. The recovery point (when waking up) in FIG. The regression line on the shorter cycle side shows that the recovery time (when waking up) is closer to the horizontal, and the physical condition is still insufficient when waking up. On the other hand, it can be seen that the amplitude (0.006 Hz or more) on the short period side is larger and the degree of activity is higher when recovering (when waking up) than when sleeping. In the overworked state of FIG. 30 (a), there are a plurality of branch points, and the slope of the regression line on the short cycle side from the branch point is almost horizontal or slightly upward, compared to sleep. It can be read that it shows a strong counterattack (aggressiveness) against fatigue.

図32〜図34は、上記と同じ50歳代の被験者FG氏がカキによる食中毒を起こした際のデータであり、順に、食中毒発症時、投薬時、投薬中止1日目、投薬中止2日目、投薬中止3日目の各状態の対数パワースペクトル密度の解析波形を示している。   32 to 34 are data when the subject FG in the 50s same as above caused food poisoning due to oysters, in order of food poisoning onset, at the time of medication, on the first day of medication discontinuation, on the second day of medication discontinuation The analysis waveform of the logarithmic power spectrum density of each state on the third day of discontinuation of administration is shown.

図32の発症時においては、分岐点が2つで、短周期側の振幅の変化が図33(a)の投薬時よりも大きくなっている。投薬時の図33(a)の場合、図32よりも全体として1/fの傾きに近くなっているが、短周期側において水平に近い回帰直線が認められる。これは、投薬により症状が抑えられているものの依然として病気に耐えていることを示唆するものである。一方、図33(b)及び図34の投薬中止して以降は、分岐点が2つ以上になると共に、短周期側の振幅が図33(a)の投薬時と比較して大幅に大きくなっており、短周期側の回帰直線も水平に近いか右肩上がりになっている。従って、投薬を中止すると、病気に対する反撃性(攻撃性)がより強くなることがわかる。   At the onset of FIG. 32, there are two branch points, and the change in amplitude on the short cycle side is larger than that at the time of medication in FIG. In the case of FIG. 33A at the time of medication, the regression line is closer to 1 / f as a whole than in FIG. 32, but a regression line close to horizontal is observed on the short cycle side. This suggests that medications have suppressed symptoms but still survive the disease. On the other hand, after stopping the medication in FIG. 33 (b) and FIG. 34, the number of branch points becomes two or more, and the amplitude on the short cycle side is significantly larger than that in the medication in FIG. 33 (a). The regression line on the short cycle side is also close to the horizontal line or rises to the right. Therefore, it can be seen that when the medication is stopped, the counterattack (aggressiveness) against the disease becomes stronger.

なお、振幅の乱れは、単に振幅の振れ幅だけで比較するだけでなく、振幅を示す波形に取り囲まれた面積を計算し、健常時と比較してどの程度面積が大きくなっているか否かにより判定することもできる。
また、例えば、図31の回復時では、短周期側の回帰直線が水平に近いが、その前の図30(b)では、回帰直線が右肩下がり(1/fに近い状態)になっている。これは、時系列でみれば(図30(b)、図31の順にみると)、ゆらぎが次第に減衰していく消極的なゆらぎを示す受容している状態(リラックスしている状態)から、耐えている状態に変化しているのであるが、2つの状態間で急激に変化するのではなく、それらの中間状態として硬直したような状態が存在する。
一方、図33(b)から図34(a)に移る際には、図33(b)の右肩上がりの回帰直線が、図34(a)において、水平に近い状態に変化する。この場合は、ゆらぎが次第に拡散する積極的なゆらぎを示す反撃(攻撃)している状態から、耐えている状態に変化するが、この場合の中間状態としては、反撃(攻撃)を我慢する状態が存在する。
従って、本発明による解析波形及び回帰直線の時間的変化を求めることにより、各状態間の中間状態の推定を行うこともできる。
Note that the amplitude disturbance is not only compared by the amplitude amplitude, but also by calculating the area surrounded by the waveform indicating the amplitude and depending on how large the area is compared to normal. It can also be determined.
Further, for example, at the time of recovery in FIG. 31, the regression line on the short cycle side is almost horizontal, but in FIG. 30 (b) before that, the regression line is descending to the right (close to 1 / f). Yes. From the accepting state (relaxed state) showing the negative fluctuation in which the fluctuation gradually attenuates when viewed in time series (in the order of FIG. 30B and FIG. 31), Although it has changed to the endured state, it does not change suddenly between the two states, but there is a state that is stiff as an intermediate state between them.
On the other hand, when moving from FIG. 33 (b) to FIG. 34 (a), the regression line that rises to the right in FIG. 33 (b) changes to a state close to horizontal in FIG. 34 (a). In this case, the state changes from a counterattack (attack) that shows aggressive fluctuations in which the fluctuation gradually spreads, to a state that endures, but as an intermediate state in this case, a state that endures the counterattack (attack) Exists.
Therefore, the intermediate state between each state can be estimated by obtaining the temporal change of the analysis waveform and the regression line according to the present invention.

(試験例4)
(心電図、指尖容積脈波との比較試験)
図1に示した生体信号測定手段1を背部に当てて上記と同様に心部揺動波(APW)を採取する手段に加え、被験者の体前側の胸部及び腹部においてそれぞれ上記と同じ構造の生体信号測定手段(但し、大きさは上記生体信号測定手段1よりも小さい)を当接し、計3箇所から生体信号測定手段による生体信号データ(以下、これらをまとめて「体表脈波」という)を得た。また、試験時に、同時に、心電図計により心電図を測定するとともに、指尖容積脈波計((株)アムコ製、フィンガークリッププローブ SR−5C)を用いて指尖容積脈波も測定した。結果を被験者別に図35〜図39に示す。なお、各図において(a)は胸部から得た生体信号の解析波形を、(b)は腹部から得た生体信号の解析波形を、(c)は背部から得た生体信号(心部揺動波)の解析波形を、(d)は心電図計から得た心電図データの解析波形を、(e)は(a)〜(d)の解析波形を併せて示したものを、(f)は指尖容積脈波データの解析波形をそれぞれ示す。
(Test Example 4)
(Comparative test with electrocardiogram and fingertip volume pulse wave)
In addition to the means for collecting the heart sway wave (APW) in the same manner as described above by applying the biological signal measuring means 1 shown in FIG. 1 to the back, the living body having the same structure as above in the chest and abdomen on the front side of the subject. Signal measurement means (however, the magnitude is smaller than that of the above-mentioned biological signal measurement means 1), and biological signal data by the biological signal measurement means from a total of three locations (hereinafter collectively referred to as “body surface pulse wave”) Got. At the same time, the electrocardiogram was measured with an electrocardiograph at the time of the test, and the fingertip volume pulse wave was also measured using a fingertip volume pulse wave meter (manufactured by AMCO, finger clip probe SR-5C). The results are shown in FIGS. 35 to 39 for each subject. In each figure, (a) is an analysis waveform of a biological signal obtained from the chest, (b) is an analysis waveform of a biological signal obtained from the abdomen, and (c) is a biological signal obtained from the back (heart swinging). (D) shows the analysis waveform of the electrocardiogram data obtained from the electrocardiograph, (e) shows the analysis waveform of (a) to (d) together, (f) shows the finger The analysis waveforms of the plethysmogram data are shown respectively.

図35は、20歳代の健常な男性AO氏のデータである。実験中の被験者AO氏の様子は、実験開始後5分でウトウトし始め、その後ずっと睡眠したが、物音がする度に目が覚める程度の浅い睡眠であった。   FIG. 35 is data of a healthy male AO in his 20s. The subject AO during the experiment started outing 5 minutes after the start of the experiment and then slept for a long time, but it was shallow enough to wake up every time he made a noise.

図35から、2つの回帰直線間の分岐点同士の間に所定の較差があり、機能低下による眠気を生じている(睡眠中も含む)と判定できる。また、いずれのデータもほぼ同一の傾向を示しているが、心電図のデータと、胸部、腹部及び背部のデータとの間で若干の乖離がある。   From FIG. 35, it can be determined that there is a predetermined difference between the branch points between the two regression lines, and drowsiness due to functional decline is occurring (including during sleep). Each data shows almost the same tendency, but there is a slight difference between the electrocardiogram data and the chest, abdomen and back data.

図36も、20歳代の健常な男性U氏のデータである。実験中の被験者U氏の様子は、実験開始後10分までは覚醒しており、その後ウトウトして20分後過ぎから浅い睡眠になった。   FIG. 36 is also data of a healthy male U in his 20s. The state of the subject U during the experiment was awake until 10 minutes after the start of the experiment, and after that, after 20 minutes, she became light sleep.

図36から、2つの回帰直線間の分岐点同士の間に機能低下による所定の較差があり、眠気を生じている(睡眠中も含む)と判定できる。また、いずれのデータもほぼ同一の傾向を示しているが、心電図のデータと、胸部、腹部及び背部のデータとの間に若干の乖離がある。   From FIG. 36, it can be determined that there is a predetermined difference due to functional deterioration between the branch points between the two regression lines, and drowsiness is generated (including during sleep). Each data shows almost the same tendency, but there is a slight difference between the electrocardiogram data and the chest, abdomen and back data.

図35(e)及び図36(e)を参照すると、20歳代の健常な人の場合で、心電図のデータに対し、胸部、腹部及び背部のデータとの間に若干の乖離があると、睡眠中であることを示すと考えられる、乖離の幅は個人差があるため、予めデータを取っておき、所定の閾値を設定することができる。   Referring to FIGS. 35 (e) and 36 (e), in the case of a healthy person in his twenties, if there is a slight divergence between the data on the chest, abdomen and back with respect to the electrocardiogram data, Since there is an individual difference in the width of the divergence, which is considered to indicate that the user is sleeping, a predetermined threshold value can be set by storing data in advance.

図37は、89歳の健常な男性HO氏のデータである。この被験者HO氏も上記と同様に眠気が生じているが、各データは総じて同様の傾向を示している。これに対し、図38は、同じ被験者HO氏が測定前日の睡眠時間が4時間半で、測定日の午前中頭痛を感じていたが測定時には頭痛を感じなくなった状態での試験結果である。この図においても、全体的にはいずれも類似の傾向にあるが、(e)では、心電図のデータが若干他のデータから乖離している。これは、高齢であることから睡眠不足により心臓に負担がかかったことによるものと考えられる。   FIG. 37 is data of a healthy male HO of 89 years old. Although this subject HO is also drowsy like the above, each data generally shows the same tendency. On the other hand, FIG. 38 is a test result in the state where the same subject HO felt a headache in the morning on the measurement day in the sleep time of 4 hours and a half on the day before the measurement, but no longer felt the headache at the time of measurement. In this figure as well, all tend to be similar overall, but in (e), the electrocardiogram data is slightly different from the other data. This is thought to be due to the burden on the heart due to lack of sleep due to being elderly.

すなわち、図35〜図37のように、測定部位を異ならせた体表脈波のデータ、心電図のデータ、指尖容積脈波のデータを比較することで、それらがほぼ一致していれば概ね健常と言えるが、データが相互に不一致で乖離の程度が大きい場合には、何らかの異常が体に生じていることを示すものと考えられる。   That is, as shown in FIG. 35 to FIG. 37, by comparing the body surface pulse wave data, electrocardiogram data, and fingertip volume pulse wave data with different measurement sites, Although it can be said to be healthy, if the data are inconsistent with each other and the degree of divergence is large, it is considered that an abnormality has occurred in the body.

そこで、疾患を有している者について試験を行った。
図39は86歳の男性被験者(藤田良登氏)であって、大腸がんを患っており、測定時の約1ヶ月前にリンパ節切除、大腸の一部切除の手術を行っており、測定時は家の中で歩行でき、食事を座って摂ることができる程度に回復した状態である。測定日の同日に行った血液検査の結果が図40であり、この血液検査の結果を見る限り、正常値の範囲から大きく外れたデータはなく、血液検査の結果のみから判断すれば術後の経過が良好で特別な異常はないと判断できる。
Therefore, a test was conducted on persons with diseases.
FIG. 39 shows an 86-year-old male subject (Mr. Yoshito Fujita) who suffered from colorectal cancer, and performed lymph node excision and partial excision of the large intestine approximately one month before the measurement. At the time of measurement, he can walk in the house and has recovered to such an extent that he can sit and eat. The result of the blood test performed on the same day of the measurement is shown in FIG. 40. As long as the result of the blood test is seen, there is no data that is significantly different from the normal value range. It can be judged that the course is good and there is no special abnormality.

しかしながら、図39の測定結果を見ると次のことが言える。まず、図39(f)から、心電図データと他のデータとの間の乖離が極めて大きいことがわかる。これは、心臓に大きな負担が生じていることを意味する。(c)からは、分岐点が複数であるとともに、短周期側の振幅が顕著に大きく、病気の傾向を示していることがわかる。また、0.006Hz以上の2つの回帰直線がいずれも右肩上がりであり、外部ストレスによる機能低下に対して強い反撃性(攻撃性)を示している。(a)の胸部及び(b)の腹部も、(c)と同様に機能低下と強い反撃性(攻撃性)を示しているが、短周期側の振幅では腹部の方が胸部よりも大きく、活性度が高い。なお、(e)の指尖容積脈波のデータから読み取れる末梢系は分岐点が4つ以上で病気の徴候を示すものの、0.006Hz以上の短周期側の回帰直線の傾きが1/fに近く、末梢系の反撃性(攻撃性)は(c)の心部揺動脈波と比較して若干低い。
一方、血液検査及び図39の測定を行った日の2週間後において、被験者(藤田良登氏)の躯幹部のCT撮影を行った。このCT画像を図41として示す。図41から多量の腹水、胸水が認められ、腹膜播種及び胸膜播種の疑いを指摘された。また、CT画像から心肥大の傾向が見られ、図39(f)の心電図データと他のデータとの間の大きな乖離は、心肥大により生じたものであると考えられる。
However, the following can be said from the measurement results shown in FIG. First, it can be seen from FIG. 39 (f) that the difference between the electrocardiogram data and other data is extremely large. This means that there is a great burden on the heart. From (c), it can be seen that there are a plurality of branch points and the amplitude on the short cycle side is remarkably large, indicating a tendency of illness. Moreover, both of the two regression lines of 0.006 Hz or more are rising to the right, indicating a strong counterattack (aggressiveness) against functional deterioration due to external stress. The chest of (a) and the abdomen of (b) also show reduced function and strong counterattack (aggressiveness) as in (c), but the abdomen is larger than the chest in the short period side amplitude, High activity. In addition, although the peripheral system that can be read from the fingertip volume pulse wave data in (e) has four or more branch points and shows signs of illness, the slope of the regression line on the short cycle side of 0.006 Hz or higher is 1 / f. Nearly, the counterattack (aggressiveness) of the peripheral system is slightly lower than that of the heart sway artery wave of (c).
On the other hand, two weeks after the day of blood test and measurement of FIG. 39, CT imaging of the trunk of the subject (Ryoto Fujita) was performed. This CT image is shown in FIG. From FIG. 41, a large amount of ascites and pleural effusion were observed, suggesting suspicion of peritoneal dissemination and pleural dissemination. Further, a tendency of cardiac hypertrophy is seen from the CT image, and it is considered that a large divergence between the electrocardiogram data and other data in FIG. 39 (f) is caused by cardiac hypertrophy.

本発明を用いた体表脈波の解析結果では、図39に示したように、胸部及び腹部の病的徴候を検出している。一方、(a)の胸部及び(b)の腹部の解析波形と、(c)の背部の解析波形とを比較すると、胸部及び腹部の解析波形が比較的近似しているのに対し、背部の解析波形は異なっており、特に短周期側において振幅が大きくなっている。これは、胸水と腹水の増加、胸膜播種、腹膜播種、大動脈瘤などの影響で胸部及び腹部にストレスが及び、胸部及び腹部内が高圧になり、背部の解析波形とは大きく異なるものになったものと考えられる。従って、背部(心部揺動波)の解析波形を他の体表脈波と比較することで、ストレスの及んでいる箇所を特定できると言える。すなわち、本発明の生体状態推定装置による解析結果は血液検査だけでは得られない情報を得ることができると言える。CT撮影は、被験者(藤田良登氏)の体調が不調になったために行ったものであるが、その意味では、近い将来における体調変化を、本発明を用いた体表脈波の解析結果は捉えていると言える。   In the analysis result of the body surface pulse wave using the present invention, as shown in FIG. 39, pathological signs of the chest and abdomen are detected. On the other hand, when the analysis waveform of the chest of (a) and the abdomen of (b) is compared with the analysis waveform of the back of (c), the analysis waveform of the chest and abdomen is relatively approximate, The analysis waveforms are different, and the amplitude is particularly large on the short period side. This is due to stress in the chest and abdomen due to the increase of pleural and ascites, pleural dissemination, peritoneal dissemination, aortic aneurysm, etc. It is considered a thing. Therefore, it can be said that the stressed part can be identified by comparing the analysis waveform of the back part (heart swing wave) with other body surface pulse waves. That is, it can be said that the analysis result by the biological state estimation apparatus of the present invention can obtain information that cannot be obtained only by blood tests. CT imaging was performed because the physical condition of the subject (Ryoto Fujita) became unsatisfactory. In that sense, changes in the physical condition in the near future, the analysis result of the body surface pulse wave using the present invention is It can be said that it captures.

また、本発明の生体状態解析装置は、上記した生体信号検出手段1を用い、非侵襲で得た生体信号(心部揺動脈波を含む体表脈波)を解析する装置である。このため、被験者の負担が極めて小さく、高齢で病気の患者でも負担をかけることなく簡易に測定し解析できる。さらに、心電図データと比較することで心臓への負担の度合いも判定できる。この被験者は、実際、さらに8日後に腹膜播種、胸膜播種と診断され、腹水を1リットル抜き、一時的な回復を得たが、余命1ヶ月と診断された。その1日後、動脈酸素分圧が急降下したので純酸素を3リットル吸引したが状態が急変していった。このような純酸素の吸収によっても動脈酸素分圧が上昇しないものは低酸素血症の特徴である。すなわち、これは、酸素化能障害が生じたものと思われる。この酸素化能障害は拡散障害に端を発すると考えられ、胸水による圧迫によって生じたものと推定される。なお、通常、酸素飽和度(SpO)は成人で99%あり、これが85%以下になると脳に酸素が行かなくなって死に至る。本被験者の場合、容態が急変し、腹水を抜いた直後88%あった酸素飽和度(SpO)が急降下し、3リットルの酸素吸引を行っても91%にしかならなかった。 In addition, the biological state analyzing apparatus of the present invention is an apparatus for analyzing a biological signal (body surface pulse wave including heart sway artery wave) obtained non-invasively using the above-described biological signal detecting means 1. For this reason, the test subject's burden is very small, and even an elderly and sick patient can measure and analyze easily without imposing a burden. Furthermore, the degree of burden on the heart can be determined by comparing with the electrocardiogram data. This test subject was actually diagnosed as peritoneal dissemination and pleural dissemination after 8 days, and after removing 1 liter of ascites and obtaining temporary recovery, he was diagnosed with a life expectancy of 1 month. One day later, the arterial oxygen partial pressure suddenly dropped, so 3 liters of pure oxygen was sucked in, but the condition suddenly changed. A characteristic of hypoxemia is that the partial pressure of arterial oxygen does not increase due to such absorption of pure oxygen. That is, this seems to have caused oxygenation disorder. This disorder of oxygenation is thought to originate from a diffusion disorder and is presumed to have been caused by pressure from pleural effusion. In general, oxygen saturation (SpO 2 ) is 99% in adults, and when this becomes 85% or less, oxygen does not go to the brain and death occurs. In the case of this test subject, the condition changed suddenly, and the oxygen saturation (SpO 2 ) that was 88% immediately after removing ascites suddenly dropped, and even when 3 liters of oxygen was sucked, it reached only 91%.

図42は、62歳の男性被験者YA氏の測定結果で、YA氏は、肺がんを患っている。胸部、腹部及び背部(心部揺動波)において分岐点が4つ以上あり、短周期側の回帰直線が右肩上がりになる反撃性(攻撃性)を示している。すなわち、胸部、腹部及び心臓において機能低下が生じ、交感神経の亢進が見られる。また、(f)から心電図データとの解析結果との乖離も比較的大きく、心臓の負担が大きいことがわかる。さらに、短周期側における振幅を比較すると、(a)〜(c)の中枢系(胸部、腹部及び心臓)のデータも大きいが、(e)の末梢系のデータの方が振幅がより大きく、末梢系における異常(病気)も懸念される。   FIG. 42 shows the measurement results of a 62-year-old male subject YA who has lung cancer. There are four or more branch points in the chest, abdomen, and back (heart swing wave), and the recurrence (aggressiveness) in which the regression line on the short cycle side rises to the right is shown. That is, functional deterioration occurs in the chest, abdomen and heart, and sympathetic nerves are increased. Further, it can be seen from (f) that the deviation from the analysis result with the electrocardiogram data is relatively large, and the burden on the heart is large. Furthermore, when comparing the amplitude on the short cycle side, the data of the central system (chest, abdomen and heart) of (a) to (c) is also large, but the amplitude of the peripheral system data of (e) is larger, There are also concerns about abnormalities (diseases) in the peripheral system.

図43は、同じ男性被験者YA氏の臥位のデータであるが、図42の約4ヶ月前の測定結果である。このデータにおいても、(a)〜(c)から中枢系の異常が検出されていることがわかる。また、(e)の末梢系の異常の程度が高いことがわかる。その一方、(f)の心電図データとの比較を見ると、図42よりも乖離が小さい。従って、約4ヶ月の間に心臓に負担がかかるような異常(病気)が進行したと見ることができる。
ここで、図39〜図43の被験者はいずれもがん患者である。また、被験者YA氏の場合、図42はがんの診断がなされた後のデータであるが、図43はがんの診断がなされる以前のデータである。しかしながら、いずれも、短周期側の回帰直線の右肩上がりの現象がみられる。特に、心部揺動波の右肩上がりの現象は顕著である。従って、このように少なくとも心部揺動波において右肩上がりの回帰直線が出現した場合、特に、眠気の徴候と混同しないように、眠気のない覚醒状態で測定したものでありながら、右肩上がりの回帰直線が少なくとも1本、好ましくは2本以上出現した場合には、「がんの疑いあり」と判定する構成とすることが好ましい。本実施形態の生体状態推定装置は、厳密な診断を行うことが目的ではなく、簡易な測定で、病気の疑い、ここではがんの疑いのある者を大まかにスクリーニングするものである。その意味で、このような右肩上がりの現象が出現したならば、何らかの病気を患っていること、特にがんの可能性があることを抽出できる判定手段とすることが好ましい。
FIG. 43 shows data on the supine position of the same male subject YA, and is a measurement result about four months before FIG. Also in this data, it is understood from (a) to (c) that an abnormality of the central system is detected. It can also be seen that the degree of abnormality in the peripheral system of (e) is high. On the other hand, when the comparison with the electrocardiogram data of (f) is seen, the deviation is smaller than that in FIG. Therefore, it can be seen that an abnormality (disease) that burdens the heart has progressed in about 4 months.
Here, all of the subjects in FIGS. 39 to 43 are cancer patients. In the case of subject YA, FIG. 42 shows data after the diagnosis of cancer, while FIG. 43 shows data before the diagnosis of cancer. However, in both cases, there is a phenomenon in which the regression line on the short cycle side rises to the right. In particular, the phenomenon of the heart swinging wave rising to the right is remarkable. Therefore, when a regression line that rises to the right in this way appears at least in the heart oscillating wave, it is measured in an awake state without sleepiness, especially so as not to be confused with signs of sleepiness. When at least one, preferably two or more regression lines, appear, it is preferable to determine that “suspected of cancer”. The biological state estimation apparatus of the present embodiment is not intended to make a strict diagnosis, but is intended to roughly screen a person who is suspected of having a disease, here, a suspected cancer, by simple measurement. In this sense, it is preferable to use a determination means that can extract that the patient is suffering from some kind of illness, especially that there is a possibility of cancer, if such a phenomenon of rising to the right appears.

図44は、73歳の自覚的には健常な男性被験者HO氏のデータである。(c)の背部(心部揺動波(心臓))では、分岐点が1つであって、分岐点以降の回帰直線の傾きが1/fに近いが、(a)の胸部及び(b)の腹部では、分岐点が4つ以上で、短周期側の回帰直線が水平状態に近い傾き又は右肩上がりになっており、病気への生体からの反撃性(攻撃性)の増大から胸部、腹部において異常(病気)が見られると判定できる。(f)を見ると、心電図のデータとの間で乖離があり、心臓への負担が大きい状態であると判定できる。また、(e)の末梢系も、分岐点が4つ以上で、短周期側の回帰直線が水平状態に近いことから病気の可能性があると判定できる。   FIG. 44 is data of a 73-year-old subjectively healthy male subject HO. In the back part (heart swing wave (heart)) of (c), there is one branch point, and the slope of the regression line after the branch point is close to 1 / f, but the chest part of (a) and (b In the abdomen, the number of branch points is 4 or more, and the regression line on the short cycle side has a slope close to the horizontal state or rises to the right, increasing the counterattack (aggressiveness) from the living body to the disease. It can be determined that an abnormality (disease) is seen in the abdomen. Looking at (f), it can be determined that there is a discrepancy with the electrocardiogram data and the burden on the heart is large. Further, the peripheral system of (e) also has four or more branch points, and the regression line on the short cycle side is close to the horizontal state, so it can be determined that there is a possibility of illness.

(まとめ)
図45(a)は、入眠予兆現象を生じた指尖容積脈波のデータの代表事例を示す。これは生体信号として指尖容積脈波を用いたものであり、指尖容積脈波の原波形をウエーブレット解析したデータと、指尖容積脈波の原波形から周波数傾きの時系列波形を求めたデータである。図45(a)に示したウエーブレット解析においてLF/HFのバースト波形が生じた時点が入眠予兆現象を示す信号である。
(Summary)
FIG. 45 (a) shows a typical example of fingertip volume pulse wave data in which a sleep onset sign phenomenon has occurred. This uses fingertip plethysmogram as a biometric signal. Wavelet analysis of the original waveform of the fingertip plethysmogram and the time-series waveform of the frequency slope are obtained from the original waveform of the fingertip plethysmogram. Data. The time point when the LF / HF burst waveform is generated in the wavelet analysis shown in FIG.

この入眠予兆信号の前後で、上記した周波数の傾き時系列波形を周波数解析して解析波形の回帰直線を求めたのが図45(b)である。この図において、覚醒時では、回帰直線は、1/f傾きであるのに対し、入眠予兆信号が現れた後の眠気のある状態では、分岐点が生じていることがわかる。すなわち、0.006Hz未満の領域では、覚醒時の右肩下がりの傾きが、入眠予兆信号の出現後は右肩上がりの傾きに変化している。この中で、上記した特徴的な信号である、0.0017Hz、0.0035Hz、0.0053Hzの推移を抽出したのが図45(c)である。この図から、眠気が生じると、0.0053Hzの信号(活動調整信号)のパワースペクトル密度の値が相対的に高くなり、これと対照的に0.0017Hzの信号(機能調整信号)のパワースペクトル密度の値が相対的に小さくなり、0.0035Hzの信号(疲労受容信号)が若干相対的に高くなっている。従って、この代表事例から、特に、活動調整信号の変化を覚醒時と比較することにより眠気が生じているか否かを判定するのに有効である。   FIG. 45B shows a regression line of the analysis waveform obtained by frequency analysis of the above-described frequency gradient time series waveform before and after this sleep onset signal. In this figure, at the time of awakening, the regression line has a 1 / f slope, but it can be seen that a branch point occurs in the state of sleepiness after the onset of sleep signal. In other words, in the region of less than 0.006 Hz, the slope of the lower right shoulder at the time of awakening changes to the slope of the upper right shoulder after the appearance of the sleep onset sign signal. Among them, FIG. 45C shows the transition of 0.0017 Hz, 0.0035 Hz, and 0.0053 Hz, which are the characteristic signals described above. From this figure, when drowsiness occurs, the value of the power spectrum density of the 0.0053 Hz signal (activity adjustment signal) becomes relatively high, in contrast to the power spectrum of the 0.0017 Hz signal (function adjustment signal). The density value is relatively small, and the 0.0035 Hz signal (fatigue acceptance signal) is slightly higher. Therefore, this representative case is particularly effective in determining whether sleepiness is occurring by comparing the change in the activity adjustment signal with that at awakening.

図46は、試験例4の各被験者の事例をまとめて模式的に示した図である。胸部、腹部、背部(心部揺動波)の体表脈波の解析波形に対し、心電図データの解析波形、指尖容積脈波の解析波形がいずれも近似している場合には、健康と判定する。健康事例に対し、心電図データの解析波形が乖離している場合には、加齢に伴い心臓・血管系に負担がかかっていることを示す。これに加えて、背部(心部揺動波)の波形が、胸部・腹部の波形と乖離し、指尖容積脈波の波形の振幅が大きくなっている場合には、心肥大等により心臓に大きな負担がかかっていることを示す。さらに、心電図データの乖離に加え、腹部の体表脈波、背部(心部揺動波)の体表脈波、指尖容積脈波の解析波形が近似している一方で胸部の解析波形が乖離している場合には、腹部付近の疾患、例えば腹部大動脈に異変が生じた可能性を示す。なお、心電図データ等の乖離の程度は、個人差もあるため、例えば、健常時における心電図データと心部揺動波との乖離の量を基準として、例えばその5倍以上離れた場合に上記のように判定する、といったように設定できる。   FIG. 46 is a diagram schematically showing a case of each subject in Test Example 4 collectively. If the analysis waveform of the electrocardiogram data and the analysis waveform of the fingertip volume pulse wave are all approximate to the analysis waveform of the body surface pulse wave of the chest, abdomen, and back (heart swing wave), judge. When the analysis waveform of the electrocardiogram data is deviated from the health case, it indicates that the heart / vascular system is burdened with aging. In addition, if the waveform of the back (heart swing wave) deviates from that of the chest and abdomen, and the amplitude of the waveform of the fingertip volume pulse wave is large, Indicates that there is a heavy burden. Furthermore, in addition to the divergence of the ECG data, the analysis waveform of the body surface pulse wave of the abdomen, the body surface pulse wave of the back (heart swing wave), and the fingertip volume pulse wave are approximated, while the analysis waveform of the chest is If there is a divergence, it indicates the possibility that an abnormality has occurred in a disease near the abdomen, for example, the abdominal aorta. The degree of divergence of the electrocardiogram data and the like varies depending on the individual. For example, when the amount of divergence between the electrocardiogram data and the heart sway wave at normal time is used as a reference, for example, when the distance is 5 times or more, And so on.

図47は、上記したものを全てまとめて示したものであり、中央の図に示した1/fの傾きになっている解析波形を基準とし、これを健常かつ覚醒状態とすると、0.006Hzよりも短周期側の回帰直線が1/fに近いか、水平状態に近いか、右肩上がりかにより、それぞれ、生体に生じている所定の状態(眠気、病気など)を受容しているか、その状態に耐えているか、その状態に対して反撃ないしは攻撃をしているかを判定できる。特に、上記したように、0.0017Hz、0.0035Hz及び0.0053Hzの信号の推移に注目することにより、眠気の状態をより確実に検出できる。 FIG. 47 shows all of the above-mentioned items collectively. The analysis waveform having a slope of 1 / f shown in the center diagram is used as a reference, and when this is a healthy and awake state, 0.006 Hz. close to or regression line 1 / f n also short cycle side from, or close to the horizontal state, or soaring, or each, predetermined state (drowsiness, illness, etc.) occurring in the living body has received a It is possible to determine whether the state is endured or whether the state is counterattacked or attacked. In particular, as described above, the state of sleepiness can be detected more reliably by paying attention to the transition of signals of 0.0017 Hz, 0.0035 Hz, and 0.0053 Hz.

また、分岐点が2つ以上あり、2つの回帰直線間に所定以上の較差がある場合には、疲労(眠気)や病気による機能低下が生じたことを示すものである。また、0.0053Hzよりも短周期側、好ましくは0.006Hzよりも短周期側における回帰直線の傾きが1/fに近いか、水平状態に近いか、右肩上がりかにより、傾斜角度が水平に近づくほど、さらには右肩上がりになるほど、疲労(眠気)や病気による機能低下に対する抵抗力がより強くなることを意味する。すなわち、1/fに近い場合には比較的リラックスしてその状態を受け入れていることを意味し、水平状態に近い場合にはその状態に耐えていることを意味し、さらに右肩上がりになるとその状態により強い抵抗を示し、反撃あるいは攻撃を生体が示していることを意味する。 In addition, when there are two or more branch points and there is a predetermined difference or more between the two regression lines, this indicates that the function has deteriorated due to fatigue (sleepiness) or illness. Moreover, than 0.0053Hz short cycle side, or preferably the slope of the regression line in the short period side from 0.006Hz is close to 1 / f n, or close to the horizontal state, or soaring, the inclination angle It means that the closer to the level, the higher the right shoulder, the stronger the resistance to fatigue (drowsiness) and functional deterioration due to illness. That is, when it is close to 1 / f n , it means that the state is relatively relaxed, and when it is close to the horizontal state, it means that the state is endured. If so, it shows a stronger resistance to the state, meaning that the living body shows a counterattack or attack.

また、0.053Hzよりも短周期側、好ましくは0.006Hzよりも短周期側における解析波形の振幅が大きいほど、活性度合いの高いこと、すなわち、病気であれば病気と戦っていることを示すものである。   In addition, the greater the amplitude of the analysis waveform on the shorter cycle side than 0.053 Hz, preferably the shorter cycle side than 0.006 Hz, the higher the activity level, that is, the disease indicates that it is fighting the disease. Is.

以上のように本発明の生体状態推定装置を用いることにより、人の状態を従来よりも細かく分析して把握することができる。   As described above, by using the biological state estimating apparatus of the present invention, it is possible to analyze and grasp the state of a person more finely than before.

また、上記した0.0017Hz(機能調整信号)、0.0035Hz(疲労受容信号)、0.0053Hz(活動調整信号)が入眠予兆現象に関する特徴を示すことを立証するための睡眠実験を行ったところ、図48〜図51に示す結果が得られた。実験は、人通りの無い屋内の隔離された空間で、実験開始30分間は眠気に耐えて覚醒状態を維持し、その後、30分間以降は各自に意志に任せ、眠たい人は眠りに入り、まだ頑張り続けられる人は頑張っても良いというものであり、心部揺動波(APW)を周波数分析し、上記3つの周波数成分の分布率の波形と各被験者の状態について分析した。なお、分布率は、パワースペクトルの時系列変化から、上記した機能調整信号、疲労受容信号及び活動調整信号に相当する周波数成分を抜き出し、この3つの周波数成分のパワースペクトルの値の合計を100とした際の3つの各周波成分の割合を時系列に算出して求める。3つの周波数成分はゼロクロス法(0x検出法)とピーク検出法(peak検出法)によりそれぞれ算出した。   In addition, a sleep experiment was performed to prove that the above-mentioned 0.0017 Hz (function adjustment signal), 0.0035 Hz (fatigue acceptance signal), and 0.0053 Hz (activity adjustment signal) exhibit characteristics related to the sleep onset symptom phenomenon. The results shown in FIGS. 48 to 51 were obtained. The experiment is an isolated indoor space with no traffic, 30 minutes after the start of the experiment, tolerate sleepiness and maintain wakefulness, and then leave it to the will after 30 minutes. Those who can continue to do their best can do their best, and the frequency of the heart rocking wave (APW) was analyzed, and the waveforms of the distribution ratios of the three frequency components and the state of each subject were analyzed. The distribution rate is obtained by extracting frequency components corresponding to the above-described function adjustment signal, fatigue acceptance signal, and activity adjustment signal from the time-series change of the power spectrum, and taking the sum of the power spectrum values of these three frequency components as 100. The ratio of each of the three frequency components is calculated and obtained in time series. The three frequency components were calculated by the zero cross method (0x detection method) and the peak detection method (peak detection method), respectively.

まず、ゼロクロス法(0x検出法)とピーク検出法(peak検出法)の少なくとも一方の分布率波形において、0.0017Hzと0.0035Hzが逆位相になっている時間帯とその時間帯における被験者の状態を比較した。結果を図48に示す。図48から、0.0017Hzと0.0035Hzが逆位相になっている時間帯では、被験者がウトウトしていたり、入眠していたりする人数が相対的に多くなっている。   First, in the distribution ratio waveform of at least one of the zero-cross method (0x detection method) and the peak detection method (peak detection method), the time zone in which 0.0017 Hz and 0.0035 Hz are in opposite phases, and the test subject in that time zone The state was compared. The results are shown in FIG. From FIG. 48, in the time zone in which 0.0017 Hz and 0.0035 Hz are in opposite phases, the number of subjects who are out of bed or fall asleep is relatively large.

また、逆位相の時間帯において、0.0017Hzが0.0035Hzよりも分布率が高い場合(APW(1))、0.0035Hzが0.0017Hzよりも分布率が高い場合(APW(2))、0.0017Hzの分布率が高い時間帯と0.0035Hzの分布率が高い時間帯とが連続的に生じた場合(APW(3))、0.0017Hzと0.0035Hzの逆位相が生じていてかつ0.0053Hzが上昇が生じた場合(APW(4):0.0017Hzが40%前後、0.0035Hzが10%以下、0.0053Hzが50%以上)について、その後入眠に至ったか否かを調べた。   Further, when the distribution rate is higher than 0.0035 Hz (APW (1)) in the time zone of the opposite phase, when the distribution rate is higher than 0.0017 Hz (APW (2)). When a time zone with a high distribution rate of 0.0017 Hz and a time zone with a high distribution rate of 0.0035 Hz are continuously generated (APW (3)), the opposite phases of 0.0017 Hz and 0.0035 Hz are generated. In the case of an increase of 0.0053 Hz (APW (4): 0.0017 Hz is around 40%, 0.0035 Hz is 10% or less, and 0.0053 Hz is 50% or more) I investigated.

その結果、図48に示したように、APW(1)が55.6%、APW(2)が66.7%、APW(3)が50%、APW(4)が72.2%であった。従って、APW(1)の波形変化パターンを「弱い眠気」の状態、APW(2)の波形変化パターンを「強い眠気」の状態、APW(3)の波形変化パターンを「眠気に抵抗」している状態、APW(4)の波形変化パターンを「入眠予兆」の状態とした相関データを記憶部に記憶させておく。判定手段660は、波形変化パターンを特定したならば、上記の波形変化パターンのいずれに該当するかを特定し、人の状態を判定する。   As a result, as shown in FIG. 48, APW (1) was 55.6%, APW (2) was 66.7%, APW (3) was 50%, and APW (4) was 72.2%. It was. Therefore, the waveform change pattern of APW (1) is set to “weak sleepiness”, the waveform change pattern of APW (2) is set to “strong sleepiness”, and the waveform change pattern of APW (3) is set to “resist sleepiness”. The correlation data in which the waveform change pattern of the APW (4) is in the state of “pregnant sleep” is stored in the storage unit. If the waveform change pattern is specified, the determination unit 660 specifies which of the waveform change patterns corresponds to and determines the state of the person.

なお、図48に示したように、3つの周波数成分はゼロクロス法(0x検出法)とピーク検出法(peak検出法)のいずれで算出した場合も眠気、入眠予兆の判定は可能であり、いずれを用いてもよいが、感度の高さに個人差もあるため、個人毎にいずれを用いるかを設定してもよい。また、常に両方を用い、両者ともに逆位相が現れた場合に、眠気、入眠予兆現象と判定するようにすることもできる。但し、本発明の生体信号測定手段を自動車などに配置して居眠り検知に利用する場合、いずれか一方において逆位相が現れただけでも、眠気、入眠予兆と判定するようにすると、居眠りの予防により効果的と考えられる。   Note that, as shown in FIG. 48, the three frequency components can be determined for sleepiness and sleep onset, regardless of whether the zero cross method (0x detection method) or the peak detection method (peak detection method) is used. However, since there is an individual difference in sensitivity, it may be set which one is used for each individual. It is also possible to always use both, and when both appear in opposite phases, it is possible to determine drowsiness or a predictive sleep phenomenon. However, when the biological signal measuring means of the present invention is used in a car or the like and used for snoozing detection, even if an opposite phase appears in either one, if it is determined that it is drowsiness or a sign of falling asleep, It is considered effective.

一方、図49は、覚醒状態におけるゼロクロス法による傾き時系列波形のパターンを示した図であり、波形と心理判定(覚醒しているか、軽い眠気を感じているか)との比較を示している。   On the other hand, FIG. 49 is a diagram showing a gradient time-series waveform pattern by the zero cross method in the awake state, and shows a comparison between the waveform and psychological judgment (whether it is awake or feels light sleepiness).

図50は、図48における心理判定(APW(+))の中で、「覚醒」と判定されたものを「Awake」、「ウトウト・眠気」及び「入眠」と判定されたものを「Sleep」とし、図49における心理判定(APW(−))の中で、「覚醒」と判定されたものを「Awake」、「軽い眠気」と判定されたものを「Sleep」として相関を示したものである。その結果、X(カイ2乗値)=30.98であり、自由度1の場合のP=5%の値である3.841より大きいので、APW(−)とAPW(+)の間には有意差があるといえる。 In FIG. 50, in the psychological determination (APW (+)) in FIG. 48, “Awake” is determined as “Awake”, “Outout / Drowsiness”, and “Sleep” are determined as “Sleep”. In the psychological judgment (APW (−)) in FIG. 49, the correlation between “Awake” and “Sleep” determined as “Awake” and “Slight sleepiness” is shown. is there. As a result, X 2 (chi-square value) = 30.98, which is larger than 3.841 which is a value of P = 5% in the case of 1 degree of freedom, and therefore between APW (−) and APW (+). Can be said to have a significant difference.

図51は、図48における心理判定(APW(+))の中で、APW(1)(2)(3)(4)の中で入眠に至った事例と入眠に至らなかった事例の数、及び、図49における心理判定(APW(−))の中で、入眠に至った事例と入眠に至らなかった事例をまとめたものである。その結果、X(カイ2乗値)=26.97であり、自由度2の場合のP=5%の値である5.991より大きいので、APW(−)とAPW(1)(2)(3)とAPW(4)の間には有意差があるといえる。
以上のことから、本発明の周波数解析により解析波形及び回帰直線を求めて、その傾きに基づいて眠気及び入眠予兆現象を含む状態を判定する手法、ウエーブレット解析及び傾き時系列波形により入眠予兆現象を判定する手法、上記の3つの特徴的な信号に関する分布率に基づいて眠気及び入眠予兆現象を含む状態を判定する手法は、図45及び図48〜図51を参照すると、いずれも相関性があると言える。
FIG. 51 shows the number of cases of falling asleep in APW (1), (2), (3), and (4) in the psychological judgment (APW (+)) in FIG. FIG. 49 summarizes the cases of falling asleep and cases of not falling asleep in the psychological judgment (APW (−)) in FIG. 49. As a result, X 2 (chi-square value) = 26.97, which is larger than 5.991 which is a value of P = 5% in the case of 2 degrees of freedom, so APW (−) and APW (1) (2 It can be said that there is a significant difference between (3) and APW (4).
From the above, a method for determining an analysis waveform and a regression line by frequency analysis of the present invention and determining a state including drowsiness and a sleep onset symptom based on the slope thereof, wavelet analysis and a sleep onset symptom by a time-series waveform of the slope 45 and FIGS. 48 to 51 are all correlated with each other as a method for determining a state including drowsiness and a sleep onset symptom phenomenon based on the distribution rates relating to the above three characteristic signals. It can be said that there is.

(心房細動患者の事例)
図52は、心房細動の患者について静的着座状態で生体信号測定手段1により背部から心部揺動波(APW)を得て解析したデータ(図52(a),(b))と、指尖容積脈波計から得られた指尖容積脈波を解析したデータ(図52(c))とを示している。なお、図52(a)は、0.01Hz付近以上の短周期側の波形について1本の回帰直線を引いたものであり、(b)はよりミクロに分析し、2本の回帰直線を引いたものである。
(Examples of patients with atrial fibrillation)
FIG. 52 shows data (FIGS. 52 (a) and (b)) obtained by analyzing a cardiac sway wave (APW) from the back by the biological signal measuring means 1 in a static sitting state for a patient with atrial fibrillation, The data (FIG. 52 (c)) which analyzed the fingertip volume pulse wave obtained from the fingertip volume pulse wave meter are shown. FIG. 52 (a) shows a waveform obtained on the short period side near 0.01 Hz or more with one regression line drawn. FIG. 52 (b) shows a more microscopic analysis and draws two regression lines. It is a thing.

(a),(b)のAPWは71分間の計測データであり、(c)の指尖容積脈波は62分間の計測データである。なお、実験は、被験者が出席している会議中に実施しており、会議中被験者は発言をすることはなかったが高い覚醒状態を維持していた。(a)では、0.01Hz付近に2つ目の分岐点があり、それよりも短周期側の回帰直線が水平状態に近い傾きを示していることがわかる。一方、(c)では、0.004Hzにおける分岐点以降、それよりも短周期側の回帰直線は1/fに近い傾きを示している。このことから、指尖容積脈波の(c)の解析結果だけで判定する場合、被験者がリラックス状態であるという判定しかできない。しかし、APWの(a)の解析結果であれば、短周期側の回帰直線の傾きが水平に近い状態となっており被験者がその状態に耐えていることがわかる。心房細動のような心疾患は、心拍変動にも指尖容積脈波にも現れず、一見、健常状態にあって病気としてみられない。これは心臓そのもののゆらぎの変調によるものだからであり、いわゆる不顕性の不整脈による心疾患である。すなわち、心臓で発現するもので、指尖容積脈波では不整脈として捉えにくい。指尖容積脈波において特徴を捉えにくいのは、末梢を正常に保とうとして心臓がいわば頑張っているためである。しかし、上記した生体信号測定手段1を用いた背部からの生体信号である心部揺動波(APW)であれば、心臓の動きそのものの特徴を明確に捉えることができる。従って、指尖容積脈波の解析波形の傾きが1/fに近い状態でありながら、APWの解析波形の短周期側が水平状態に近い傾向を示した際には、心房細動の傾向を示すものと判定することができる。
但し、(b)に示したように、0.01Hz以上の短周期側の波形をより詳細に解析して回帰直線を引くと、0.001Hzと0.002Hzとの間に分岐点が認められ、2本の回帰直線を引くことができる。すなわち、より詳細な分析を行うことにより、心房細動も分岐点が4つ以上(回帰直線が短周期側で2段以上)となる病気状態の一つと捉えることが可能である。
The APW of (a) and (b) is measurement data for 71 minutes, and the fingertip volume pulse wave of (c) is measurement data for 62 minutes. The experiment was conducted during the meeting in which the subjects were attending. During the meeting, the subjects did not speak but maintained a high arousal state. In (a), there is a second branch point in the vicinity of 0.01 Hz, and it can be seen that the regression line on the short cycle side shows a slope close to the horizontal state. On the other hand, in (c), the regression line on the short period side after the branch point at 0.004 Hz shows a slope close to 1 / f. From this, when judging only from the analysis result of (c) of the fingertip volume pulse wave, it can only be judged that the subject is in a relaxed state. However, the analysis result of APW (a) shows that the inclination of the regression line on the short cycle side is almost horizontal, and the subject can withstand that state. Heart diseases such as atrial fibrillation do not appear in heart rate variability or finger plethysmogram, and at first glance are in a healthy state and not seen as a disease. This is due to modulation of fluctuations in the heart itself, and is a heart disease caused by so-called occult arrhythmia. That is, it is expressed in the heart and is difficult to grasp as an arrhythmia in the fingertip volume pulse wave. The reason why it is difficult to capture the characteristics of the fingertip plethysmogram is that the heart is working hard to keep the periphery normal. However, if the heart part oscillating wave (APW) is a biological signal from the back using the above-described biological signal measuring means 1, the feature of the heart motion itself can be clearly understood. Therefore, when the inclination of the analysis waveform of the fingertip plethysmogram is close to 1 / f and the short period side of the APW analysis waveform shows a tendency to be close to the horizontal state, the tendency of atrial fibrillation is indicated. Can be determined.
However, as shown in (b), when a waveform on the short period side of 0.01 Hz or more is analyzed in more detail and a regression line is drawn, a branch point is recognized between 0.001 Hz and 0.002 Hz. Two regression lines can be drawn. That is, by performing a more detailed analysis, atrial fibrillation can also be regarded as one of the disease states in which there are four or more branch points (the regression line is two or more stages on the short cycle side).

図53は、図52の被験者(W氏)のAPWの71分間の計測データを分析した解析結果(図52(a)に相当)と、心房細動を有する他の被験者(I氏)のAPWの10分間の計測データの解析結果から得られた回帰直線とを示したものである。また、従来知られている心房細動の患者の24時間分の心電図のR−R間隔変動から得られたパワースペクトルの回帰直線を併せて示したものである(文献:Junichiro Hayanoほか、Spectral characteristics of ventricular response to atrial fibrillation, Am J Physiol Heart Circ Physiol, 273: 2811-2816, 1997)。
また、図54は、上記の文献に示されている心電図のR−R間隔変動から得られた健常者の回帰直線及び心房細動の患者の回帰直線と、本発明の周波数傾き時系列波形を解析して得た健常者の回帰直線及び上記したW氏とI氏の回帰直線とを併せて示したものである。
図53及び図54から、健康であれば、心電図データの解析波形と周波数傾き時系列波形から求めた解析波形とがいずれもほぼ1/fの傾きで推移しているが、心房細動の患者の場合には、いずれも、0.0033Hzよりも短周期側において、傾きがほぼ水平になっている。これは外部ストレスに対して耐えている状態を示すものである。これらのことから、本発明の周波数傾き時系列波形を解析して回帰直線を求める手法は、従来の心電図データの解析波形を利用する手法と同様の判定結果が得られ、心房細動を検出する手段として適切であると言える。
53 shows an analysis result (corresponding to FIG. 52 (a)) obtained by analyzing 71-minute measurement data of APW of the subject (Mr. W) in FIG. 52, and APW of another subject (Mr. I) having atrial fibrillation. The regression line obtained from the analysis result of 10-minute measurement data is shown. It also shows the regression line of the power spectrum obtained from the RR interval variation of the electrocardiogram for 24 hours of the conventionally known patients with atrial fibrillation (reference: Junichiro Hayano et al., Spectral characteristics). of ventricular response to atrial fibrillation, Am J Physiol Heart Circ Physiol, 273: 2811-2816, 1997).
FIG. 54 shows the regression line of the healthy subject and the regression line of the patient with atrial fibrillation obtained from the RR interval variation of the electrocardiogram shown in the above-mentioned literature, and the frequency gradient time series waveform of the present invention. The regression line of the healthy person obtained by analysis and the above-mentioned regression line of Mr. W and Mr. I are shown together.
From FIGS. 53 and 54, if the subject is healthy, the analysis waveform of the electrocardiogram data and the analysis waveform obtained from the frequency gradient time-series waveform both change with a slope of approximately 1 / f. In both cases, the inclination is almost horizontal on the short cycle side from 0.0033 Hz. This shows a state withstanding external stress. From these facts, the method of obtaining the regression line by analyzing the frequency gradient time-series waveform of the present invention can obtain the same determination result as the method using the analysis waveform of the conventional electrocardiogram data, and detects atrial fibrillation. It can be said that it is appropriate as a means.

(対象評価試験)
被験者を救急車用防振架台に寝かせ、30分〜40分間走行して上記した解析波形と回帰直線を求めた。被験者は、20歳代の健常な男性被験者U氏及び30歳代の健常な男性被験者KO氏であり、結果を図55及び図56に示す。なお、救急車用防振架台は、上下及び前後の2軸で除振するタイプ(NA−III)、NA−IIIの上下及び前後の除振機能をロックしたタイプ(NA−IIIロック)、振り子のように動作して除振するタイプ(NA−IV)の3種類を準備してワンボックスタイプの自動車に搭載し、走行した。
(Target evaluation test)
The test subject was laid on an anti-vibration stand for an ambulance and traveled for 30 to 40 minutes to obtain the above-described analysis waveform and regression line. The test subjects were a healthy male subject U in his twenties and a healthy male subject KO in his thirties, and the results are shown in FIGS. 55 and 56. The anti-vibration stand for ambulances is a type (NA-III) for vibration isolation with two axes, top and bottom and front and rear, a type with NA-III top and bottom and front and rear vibration isolation functions locked (NA-III lock), The three types (NA-IV) of the type that operates in this manner and is isolated were prepared and mounted on a one-box type vehicle for running.

図55から、被験者U氏は、NA−III及びNA−IVに関して、分岐点が1点で短周期側の回帰直線の傾きが1/fに近似している。但し、NA−IVの傾きの方がより1/fに近く、NA−IIIの方が若干水平状態に近い。従って、これらの救急車用防振架台について被験者U氏は共に快適に感じているが、NA−IVの方がより快適と感じていると言える。一方、NA−IIIロックでは、被験者U氏は、長周期側の回帰直線と短周期側回帰直線との間に大きな較差があり機能低下が生じていることがわかる。また、短周期側の回帰直線の傾きが水平状態に近似しており、不快な状況に対して忍耐強く耐えようとする意識が強く働いていることがわかる。   From FIG. 55, the subject Mr. U has one branch point and the slope of the regression line on the short cycle side approximates 1 / f with respect to NA-III and NA-IV. However, the slope of NA-IV is closer to 1 / f, and NA-III is slightly closer to the horizontal state. Therefore, although both of the subjects U feel comfortable about these ambulance anti-vibration stands, it can be said that NA-IV feels more comfortable. On the other hand, in the NA-III lock, the subject Mr. U shows that there is a large difference between the regression line on the long cycle side and the regression line on the short cycle side, resulting in functional deterioration. In addition, the slope of the regression line on the short cycle side approximates a horizontal state, and it can be seen that the consciousness to endure patiently with unpleasant situations is working strongly.

被験者KO氏の場合は、図56から、いずれの場合も、分岐点が2つ以上あり、長周期側の回帰直線と短周期側の回帰直線との間に較差があることから眠気が生じている。しかし、この中で、NA−IVについては、短周期側の回帰直線の傾きが1/fに近似していると共に、0.006Hzよりも短周期側の振幅が安定している。従って、この被験者は、NA−IVを最も快適と感じていると判定できる。NA−IIIについては、短周期側の回帰直線の傾きが1/fに近似しリラックスしていることがわかるが、0.006Hzよりも短周期側における解析波形の振幅の乱れからストレスに抵抗していることがわかる。一方、NA−IIIロックでは、0.006Hzよりも短周期側の2本の回帰直線が右肩上がりのものと、水平状態に近似したものとがあり、不快な状況に対して反撃(攻撃)したり、あるいは耐えようとする意識が強く働いていることがわかる。   In the case of the subject KO, from FIG. 56, in any case, there are two or more branch points, and there is a difference between the regression line on the long cycle side and the regression line on the short cycle side, so drowsiness occurs. Yes. However, among these, for NA-IV, the slope of the regression line on the short cycle side approximates to 1 / f, and the amplitude on the short cycle side is more stable than 0.006 Hz. Therefore, it can be determined that the subject feels NA-IV most comfortable. As for NA-III, the slope of the regression line on the short cycle side approximates to 1 / f and is relaxed, but resists stress due to disturbance in the amplitude of the analysis waveform on the short cycle side than 0.006 Hz. You can see that On the other hand, in the NA-III lock, there are two regression lines on the short cycle side from 0.006 Hz that rise to the right and those that approximate the horizontal state, and counterattack (attack) against unpleasant situations It can be seen that the consciousness to act or endure is working strongly.

これらのことから、被験者U氏は、NA−IVを最も快適と感じ、次にNA−IIIを快適と感じている。また、被験者KO氏も、NA−IVを最も快適と感じ、NA−IIIを快適と感じている。従って、人が快適と感じる感覚ないしは好みの違いを本発明により評価できると言える。   From these, the subject U feels NA-IV most comfortable, and then feels NA-III comfortable. Subject KO also feels NA-IV most comfortable and NA-III comfortable. Accordingly, it can be said that the present invention can evaluate the difference in feeling or preference that a person feels comfortable.

図57は、上記被験者U氏の60分間の座位姿勢での睡眠実験の結果を示したものである。(a)は60分間自由な状態(起きているか寝ているかを被験者の自由に任せた状態)とした場合の結果であり、(b)は、疲労を感じた後、栄養ドリンクを飲み、その後60分間自由な状態とした場合の結果であり、(c)は、前半覚醒状態を維持させ、後半自由な状態とした場合の結果である。   FIG. 57 shows the results of a sleep experiment in the 60-minute sitting posture of the subject U. (A) is the result when the patient is in a free state for 60 minutes (the state in which the subject is free to leave or sleep), (b) drinks the energy drink after feeling tired, and then This is a result in a case where the user is in a free state for 60 minutes, and (c) is a result in a case where the first half awake state is maintained and the second half is in a free state.

(a)では疲労による眠気が生じ、分岐点が4つ生じ、しかも、0.006Hzよりも短周期側の2本の回帰直線がいずれも水平に近いことから眠気に耐えようとしていることがわかる。これに対し、(b)では、分岐点が1点で短周期側の回帰直線の傾きが1/fに近くなっている。これは、被験者U氏が、栄養ドリンクの効き目がよく、速やかに疲労が回復したことを示すものである。(c)では、分岐点が2つであり、眠気状態であったことがわかる。このことから、本発明を用いることにより栄養ドリンク等の薬剤の服用効果を確認できることがわかる。この点は、図33(a),(b)において、投薬時と投薬を中止した際のデータと同じ傾向であり、このことからも本発明は薬剤の服用効果の確認に有用であると言える。但し、図57(c)において、0.006Hz以上の短周期側をより詳細に分析すると、0.006〜0.01Hzの範囲とそれ以上の範囲とで2本の回帰直線を引くことができる。このように分析した場合には、一見健常に見えるU氏も、上記した心房細動と同様の徴候を有していると判定されることなる。実際、U氏は、心房細動の自覚症状があるとのことであった。   In (a), drowsiness due to fatigue occurs, four branch points occur, and the two regression lines on the short cycle side from 0.006 Hz are both nearly horizontal, indicating that they are trying to endure drowsiness. . On the other hand, in (b), there is one branch point and the slope of the regression line on the short cycle side is close to 1 / f. This shows that the subject Mr. U has good efficacy of the energy drink and quickly recovered from fatigue. In (c), it turns out that there were two branch points and it was a drowsiness state. From this, it can be seen that the effect of taking a medicine such as an energy drink can be confirmed by using the present invention. This point is the same tendency as the data at the time of medication and when the medication was discontinued in FIGS. 33 (a) and 33 (b), and it can be said that the present invention is useful for confirming the effect of taking the drug. . However, in FIG. 57 (c), when the short period side of 0.006 Hz or higher is analyzed in more detail, two regression lines can be drawn in the range of 0.006 to 0.01 Hz and higher range. . In such an analysis, Mr. U who looks healthy at first glance is determined to have the same signs as the atrial fibrillation described above. In fact, Mr. U said he had subjective symptoms of atrial fibrillation.

図58は、上記した説明をより理解しやすくするためにまとめた図である。この図に示したように、本発明の生体状態推定装置は、健常と病気とをまず大きく分けて判定する。そして、健常の中で、覚醒、眠気、入眠予兆、睡眠の各状態を判定する。病気の中では、がん、心房細動、心肥大の疑いを判定してそれらをスクリーニングする。図58では、各状態の下部に、それぞれの典型的な回帰直線を表示しているが、この図からわかるように、本発明の状態推定技術は、それぞれの状態で異なる回帰直線を示すことものであることから、状態推定をより正確に行うことができるものである。   FIG. 58 is a diagram summarizing the above description for easier understanding. As shown in this figure, the biological state estimating apparatus of the present invention first determines whether health and illness are roughly divided. And in a healthy state, each state of awakening, sleepiness, sleep onset symptom, and sleep is determined. Among illnesses, screening for suspicion of cancer, atrial fibrillation, and cardiac hypertrophy. In FIG. 58, each typical regression line is displayed at the bottom of each state. As can be seen from this figure, the state estimation technique of the present invention shows a different regression line in each state. Therefore, the state estimation can be performed more accurately.

本発明は、自動車などの乗物のシートに生体信号測定手段を配置して、乗員の眠気などの状態を推定する場合に限らず、家庭内に配置される椅子、事務用椅子等に生体信号測定手段を配置して状態推定を行うことに適用することもできる。また、病院や介護施設におけるベッドなどの寝具に生体信号測定手段を配置し、背部の心部揺動波を捉え、上記した生体信号測定装置により解析して、人の状態推定を行うことに適用することもできる。これにより、寝ている人(特に、病人、介護を要する人)の健康状態を表示手段のモニタに示される画面により容易に把握することができる。また、心部揺動波に限らず、生体信号測定手段を胸部及び腹部にも当接し、胸部及び腹部からの体表脈波を採取し、背部の心部揺動波と併せて解析することで上記のような病気等の判定に用いることができる。さらに、心電図データや指尖容積脈波のデータとを併せて比較する構成とすることにより、より正確な判定を行うことができる。   The present invention is not limited to the case where biological signal measuring means is disposed on a vehicle seat such as an automobile to estimate the state of occupant sleepiness, etc., but the biological signal measurement is performed on a chair, office chair, etc. It can also be applied to state estimation by arranging means. In addition, biosignal measurement means is placed on bedding such as a bed in a hospital or a nursing facility, and the heart swing wave at the back is captured and analyzed by the above-described biosignal measurement device to apply to human state estimation You can also Thereby, it is possible to easily grasp the health status of a sleeping person (especially a sick person or a person who needs care) from the screen displayed on the monitor of the display means. In addition to heart rocking waves, the biological signal measuring means is also brought into contact with the chest and abdomen, and body surface pulse waves from the chest and abdomen are collected and analyzed together with the heart rocking waves in the back. Can be used to determine the above-mentioned diseases. In addition, more accurate determination can be made by comparing the electrocardiogram data and fingertip volume pulse wave data together.

また、本発明は、人に限らず、恒温動物等の動物の体表面に生体信号測定手段を当接し、生体状態推定装置を用いて体調、病気の判断に利用することも可能である。   In addition, the present invention is not limited to humans, and can be used for judging physical condition and disease using a biological state estimation device by contacting a biological signal measuring means with the body surface of an animal such as a thermostat.

1 生体信号測定手段
10 三次元立体編物
15 三次元立体編物支持部材
15a 配置用貫通孔
16 フィルム
21,22 板状発泡体
30 振動センサ
100 シート
110 シートバックフレーム
120 表皮
60 生体状態推定装置
610 周波数演算手段
620 周波数傾き時系列解析演算手段
630 周波数解析手段
640 回帰直線演算手段
650 分岐点特定手段
660 判定手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Biosignal measuring means 10 3D solid knitted fabric 15 3D solid knitted fabric support member 15a Arrangement through-hole 16 Film 21, 22 Plate-like foam 30 Vibration sensor 100 Sheet 110 Seat back frame 120 Skin 60 60 Living body state estimation apparatus 610 Frequency calculation Means 620 Frequency slope time series analysis calculation means 630 Frequency analysis means 640 Regression line calculation means 650 Branch point identification means 660 Determination means

Claims (30)

生体信号測定手段により採取した生体信号を用いて、生体の状態を推定する生体状態推定装置であって、
前記生体信号測定手段により得られる所定の測定時間における生体信号の時系列波形から、周波数の時系列波形を求める周波数演算手段と、
前記周波数演算手段により得られた前記生体信号の周波数の時系列波形において、所定のオーバーラップ時間で設定した所定の時間窓毎に前記周波数の傾きを求める移動計算を行い、時間窓毎に得られる前記周波数の傾きの時系列変化を周波数傾き時系列波形として出力する周波数傾き時系列解析演算手段と、
前記周波数傾き時系列解析演算手段から得られる周波数傾き時系列波形を周波数解析し、対数パワースペクトル密度と対数周波数との関係を示す解析波形を出力するとする周波数解析手段と、
前記周波数解析手段により出力される解析波形について、所定の周波数範囲毎に回帰直線を求める回帰直線演算手段と、
前記回帰直線演算手段により求められる複数の回帰直線から、隣接する周波数範囲の回帰直線同士の傾きが所定角度以上変化するポイントを分岐点と特定する分岐点特定手段と、
前記分岐点特定手段により特定される分岐点の位置、前記回帰直線演算手段により求められる前記各回帰直線の形、及び前記周波数解析手段により求められる前記対数パワースペクトル密度の前記解析波形の振幅の大きさのうちの1以上の要素を用いて生体の状態を判定する判定手段と
を具備することを特徴とする生体状態推定装置。
A biological state estimation device that estimates a biological state using a biological signal collected by a biological signal measuring means,
A frequency calculating means for obtaining a time series waveform of a frequency from a time series waveform of a biological signal at a predetermined measurement time obtained by the biological signal measuring means;
In the time-series waveform of the frequency of the biological signal obtained by the frequency calculation means, movement calculation is performed for obtaining a slope of the frequency for each predetermined time window set with a predetermined overlap time, and obtained for each time window. A frequency gradient time series analysis calculating means for outputting a time series change of the frequency gradient as a frequency gradient time series waveform;
Frequency analysis means for performing frequency analysis on the frequency slope time series waveform obtained from the frequency slope time series analysis calculation means and outputting an analysis waveform indicating the relationship between logarithmic power spectral density and logarithmic frequency;
For the analysis waveform output by the frequency analysis means, a regression line calculation means for obtaining a regression line for each predetermined frequency range;
A branch point specifying means for specifying, as a branch point, a point at which the slope of the regression lines in adjacent frequency ranges changes by a predetermined angle or more from a plurality of regression lines obtained by the regression line calculation means;
The position of the branch point specified by the branch point specifying means, the shape of each regression line obtained by the regression line calculation means, and the magnitude of the amplitude of the analysis waveform of the logarithmic power spectral density obtained by the frequency analysis means And a determination unit that determines the state of the living body using one or more elements.
前記判定手段は、前記分岐点特定手段により特定される分岐点の位置、前記回帰直線演算手段により求められる前記各回帰直線の形、及び前記周波数解析手段により求められる前記対数パワースペクトル密度の前記解析波形の振幅の大きさのうちの1以上の要素を、それらの要素の覚醒状態と判定時点とを比較し、その相対的変化により状態を判定する請求項1記載の生体状態推定装置。   The determination means includes the analysis of the position of the branch point specified by the branch point specifying means, the shape of each regression line obtained by the regression line calculation means, and the logarithmic power spectral density obtained by the frequency analysis means. The biological state estimation apparatus according to claim 1, wherein the state of one or more elements of the amplitude of the waveform is compared with the awakening state of the elements and the determination time point, and the state is determined based on the relative change. 前記判定手段は、前記分岐点が無く、前記各回帰直線の傾きが1/fに近似している場合、又は、前記いずれかの回帰直線同士の交点からなる分岐点が1つで、その位置が周波数0.01Hz以下の長周期側であり、この分岐点を境として短周期側の回帰直線の傾きが1/fに近似している場合に、基準となる健常かつ覚醒状態と判定する請求項2記載の生体状態推定装置。 The determination means has no branch point and the slope of each regression line approximates 1 / f n , or one branch point consisting of the intersections of any of the regression lines, When the position is on the long cycle side with a frequency of 0.01 Hz or less and the slope of the regression line on the short cycle side approximates 1 / f n with this branch point as the boundary, it is determined that the reference is healthy and awake The biological state estimation device according to claim 2. 前記判定手段は、前記いずれかの回帰直線同士の交点からなる分岐点が2つ以上であって、一方の分岐点の位置が周波数0.01Hz以下の長周期側であり、該一方の分岐点と他方の分岐点との間に対数パワースペクトル密度の値で所定以上の較差がある場合に眠気状態と判定する請求項2又は3記載の生体状態推定装置。   The determination means has two or more branch points consisting of intersections of any one of the regression lines, and the position of one branch point is on the long period side with a frequency of 0.01 Hz or less, and the one branch point The living body state estimation apparatus according to claim 2 or 3, wherein a drowsiness state is determined when a logarithmic power spectral density value is greater than or equal to a predetermined value between the first branch point and the other branch point. 前記長周期側の回帰直線の傾きが1/fに近似するか、水平状態に近いか、又は右肩上がりかにより、順に、眠気に対し、受容している状態、耐えている状態、又は反撃している状態と判定する請求項4記載の生体状態推定装置。 Depending on whether the slope of the regression line on the long-period side approximates 1 / f n , is close to a horizontal state, or rises to the right, in a state of accepting, enduring, The biological state estimation apparatus according to claim 4, wherein the biological state estimation apparatus determines that the state is a counterattack. 前記他方の分岐点よりも短周期側の回帰直線の傾きが1/fに近似するか、水平状態に近いか、又は右肩上がりかにより、順に、眠気に対し、受容している状態、耐えている状態、又は反撃している状態と判定する請求項4記載の生体状態推定装置。 The state of accepting sleepiness in turn depending on whether the slope of the regression line closer to the short period than the other branch point is close to 1 / f n , close to a horizontal state, or rising to the right, The living body state estimation apparatus according to claim 4, wherein the biological state estimation apparatus determines that the state is endured or counterattacked. 前記判定手段は、さらに、前記0.01Hz以下の分岐点よりも長周期側の回帰直線において、覚醒時と比較して、機能調整信号の周波数に対応する対数パワースペクトル密度の値が低下し、活動調整信号の周波数に対応する対数パワースペクトル密度の値が上昇して前記機能調整信号の周波数に対応する対数パワースペクトル密度の値よりも高くなっている場合に入眠予兆現象と判定する手段を有する請求項1〜6のいずれか1に記載の生体状態推定装置。   The determination means further reduces the logarithmic power spectral density value corresponding to the frequency of the function adjustment signal in the regression line on the long period side from the branch point of 0.01 Hz or less, compared to when awakening, Means for determining a sleep onset symptom when the value of the logarithmic power spectral density corresponding to the frequency of the activity adjustment signal rises and is higher than the value of the logarithmic power spectral density corresponding to the frequency of the function adjustment signal The biological state estimation apparatus of any one of Claims 1-6. 前記判定手段は、前記いずれかの回帰直線同士の交点からなる分岐点が4つ以上であって、そのうちの2つの分岐点が周波数0.01Hz以下の長周期側に位置し、他の2つの分岐点が周波数0.006Hz以上であって前記長周期側の分岐点よりも短周期側に位置し、
前記長周期側の2つの分岐点間に対数パワースペクトル密度の値で所定以上の較差があり、
前記短周期側の2つの分岐点間に対数パワースペクトル密度の値で所定以上の較差がある場合に病気状態と判定する請求項1記載の生体状態推定装置。
The determination means has four or more branch points composed of intersections of any of the regression lines, two of which are located on the long period side with a frequency of 0.01 Hz or less, and the other two The branch point is at a frequency of 0.006 Hz or more and is located on the short cycle side from the branch point on the long cycle side,
There is a difference greater than or equal to a predetermined value in terms of logarithmic power spectral density between the two branch points on the long period side,
The biological condition estimation apparatus according to claim 1, wherein a disease state is determined when there is a difference greater than or equal to a predetermined value in logarithmic power spectral density between the two branch points on the short cycle side.
前記長周期側の他方の分岐点と短周期側の一方の分岐点とを結ぶ回帰直線及び短周期側の他方の分岐点よりもさらに短周期側の回帰直線の傾きが、1/fに近似するか、水平状態に近いか、又は右肩上がりかにより、順に、病気に伴うストレスに関し、受容している状態、耐えている状態、又は反撃している状態と判定する請求項8記載の生体状態推定装置。 The slope of the regression line connecting the other branch point on the long cycle side and one branch point on the short cycle side and the regression line on the short cycle side further than the other branch point on the short cycle side is 1 / f n 9. The method according to claim 8, wherein the stress, which is associated with the disease, is judged as being in an accepting state, a tolerating state, or a countering state in order depending on whether it is approximate, close to a horizontal state, or rises to the right. Biological state estimation device. さらに、前記判定手段は、0.006Hz以上の短周期側における前記解析波形の振幅の大きさにより活性状態を判定する請求項1記載の生体状態推定装置。   Furthermore, the said determination means is a biological condition estimation apparatus of Claim 1 which determines an active state by the magnitude | size of the amplitude of the said analysis waveform in the short cycle side more than 0.006Hz. 前記判定手段は、周波数0.006Hz以上に位置する前記短周期側の分岐点を基準に設定される回帰直線のうち、少なくとも1本の回帰直線が右肩上がりの場合に、がんの疑いがあると判定する請求項7〜9のいずれか1に記載の生体状態推定装置。   The determination means determines that cancer is suspected when at least one of the regression lines set on the basis of the short-period branch point located at a frequency of 0.006 Hz or more is rising. The biological state estimation apparatus according to any one of claims 7 to 9, which is determined to be present. 前記判定手段は、前記生体信号測定手段を用いて覚醒状態で測定した生体信号を解析処理したものにおいて、周波数0.006Hz以上に位置する前記短周期側の分岐点を基準に設定される回帰直線のうち、少なくとも2本の回帰直線が右肩上がりの場合に、がんの疑いがあると判定する請求項11記載の生体状態推定装置。   The determination means is a regression line set based on the short-period branch point located at a frequency of 0.006 Hz or higher in the analysis process of the biological signal measured in the awake state using the biological signal measuring means. The biological condition estimation apparatus according to claim 11, wherein when there are at least two regression lines rising upward, it is determined that there is a suspicion of cancer. 前記生体信号測定手段を、背部に当接し、背部から得られる生体信号を用いて、前記周波数演算手段、周波数傾き時系列解析演算手段、周波数解析手段、回帰直線演算手段、分岐点特定手段、及び判定手段により、生体の状態を推定する請求項1〜12のいずれか1に記載の生体状態推定装置。   The biological signal measuring means is brought into contact with the back portion, and using the biological signal obtained from the back portion, the frequency calculating means, the frequency inclination time series analysis calculating means, the frequency analyzing means, the regression line calculating means, the branch point specifying means, and The biological state estimation apparatus according to claim 1, wherein the biological state is estimated by the determination unit. 前記生体信号測定手段を、さらに腹部及び胸部の少なくとも一箇所に当接し、腹部及び胸部の少なくとも一箇所から得られる生体信号の解析波形を、前記背部から得られる解析波形と比較して生体の状態を推定する請求項12記載の生体状態推定装置。   The biological signal measuring means is further brought into contact with at least one part of the abdomen and chest, and the biological waveform obtained from at least one part of the abdomen and chest is compared with the analytical waveform obtained from the back part to determine the state of the biological body The biological state estimation device according to claim 12, wherein 前記判定手段は、さらに、心電図計より得られた心電図のデータを周波数解析して求めた解析波形を、前記背部、腹部又は胸部から得られる解析波形と比較し、それらの解析波形間に、対数パワースペクトル密度の値で所定以上の較差があるか否かを判定する手段を有する請求項1〜14のいずれか1に記載の生体状態推定装置。   The determination means further compares an analysis waveform obtained by frequency analysis of electrocardiogram data obtained from an electrocardiograph with an analysis waveform obtained from the back, abdomen or chest, and between these analysis waveforms, a logarithm The biological state estimation apparatus according to any one of claims 1 to 14, further comprising means for determining whether there is a predetermined difference or more in the value of power spectral density. 前記判定手段は、前記心電図の波形の解析波形が高く、前記背部、腹部又は胸部から得られる解析波形から採取した生体信号に基づく解析波形が低く、両者間に所定以上の較差がある場合であって、その較差が所定の範囲である場合に、睡眠状態と判定する請求項15記載の生体状態推定装置。   The determination means is a case where the analysis waveform of the waveform of the electrocardiogram is high, the analysis waveform based on a biological signal collected from the analysis waveform obtained from the back, abdomen or chest is low, and there is a predetermined difference or more between the two. The biological state estimation device according to claim 15, wherein the sleep state is determined when the difference is within a predetermined range. 前記判定手段は、さらに指尖容積脈波のデータを周波数解析して求めた解析波形を合わせて比較し、指尖容積脈波に基づく解析波形と、前記背部、腹部又は胸部から得られる生体信号の解析波形との間に、対数パワースペクトル密度の値で所定以上の較差があるか否かを判定する手段を有する請求項1〜16のいずれか1に記載の生体状態推定装置。   The determination means further compares the analysis waveform obtained by frequency analysis of fingertip volume pulse wave data, compares the analysis waveform based on the fingertip volume pulse wave, and a biological signal obtained from the back, abdomen or chest The living body state estimation apparatus according to any one of claims 1 to 16, further comprising means for determining whether or not there is a predetermined difference or more in logarithmic power spectral density value between the analysis waveform and the analysis waveform. 前記判定手段は、さらに指尖容積脈波のデータを周波数解析して求めた解析波形を合わせて比較し、指尖容積脈波に基づく解析波形の振幅の大きさにより、前記病気に伴うストレス又は眠気に関し、受容している状態、耐えている状態、又は反撃している状態における程度を判定する請求項17記載の生体状態推定装置。   The determination means further compares the analysis waveform obtained by frequency analysis of fingertip volume pulse wave data, and compares the stress caused by the disease or the amplitude of the analysis waveform based on the fingertip volume pulse wave. The living body state estimation apparatus according to claim 17, wherein the degree of sleepiness is determined in a receiving state, a enduring state, or a counterattack state. 前記判定手段は、前記心電図の波形の解析波形が高く、前記背部、腹部又は胸部から得られる解析波形から採取した生体信号に基づく解析波形が低く、両者間に所定以上の較差がある場合に、心肥大傾向があると判定する請求項15〜18のいずれか1に記載の生体状態推定装置。   The determination means has a high analysis waveform of the waveform of the electrocardiogram, a low analysis waveform based on a biological signal collected from an analysis waveform obtained from the back, abdomen, or chest, and there is a predetermined difference or more between them. The biological state estimation apparatus according to any one of claims 15 to 18, which determines that there is a cardiac hypertrophy tendency. 前記判定手段は、さらに指尖容積脈波のデータを周波数解析して求めた解析波形を合わせて比較し、指尖容積脈波に基づく解析波形と、前記背部から得られる生体信号の解析波形とを比較し、指尖容積脈波の解析波形の短周期側の回帰直線の傾きが1/fに近似しているのに対し、前記背部から得られる生体信号の解析波形の傾きが水平状態に近い場合に、心房細動の徴候を有すると判定する請求項1〜19のいずれか1に記載の生体状態推定装置。 The determination means further compares the analysis waveform obtained by frequency analysis of fingertip volume pulse wave data, compares the analysis waveform based on the fingertip volume pulse wave, and the analysis waveform of the biological signal obtained from the back The slope of the regression line on the short cycle side of the analysis waveform of the fingertip plethysmogram approximates 1 / f n , whereas the slope of the analysis waveform of the biological signal obtained from the back is horizontal The living body state estimation apparatus according to any one of claims 1 to 19, wherein the biological state estimation apparatus determines that it has a sign of atrial fibrillation when close to. 生体信号測定手段により採取した生体信号を用いて、生体の状態を推定する生体状態推定装置に設定されるコンピュータプログラムであって、
前記生体信号測定手段により得られる所定の測定時間における生体信号の時系列波形から、周波数の時系列波形を求める周波数演算ステップと、
前記周波数演算ステップにより得られた前記生体信号の周波数の時系列波形において、所定のオーバーラップ時間で設定した所定の時間窓毎に前記周波数の傾きを求める移動計算を行い、時間窓毎に得られる前記周波数の傾きの時系列変化を周波数傾き時系列波形として出力する周波数傾き時系列解析演算ステップと、
前記周波数傾き時系列解析演算ステップから得られる周波数傾き時系列波形を周波数解析し、対数パワースペクトル密度と対数周波数との関係を示す解析波形を出力するとする周波数解析ステップと、
前記周波数解析ステップにより出力される解析波形について、所定の周波数範囲毎に回帰直線を求める回帰直線演算ステップと、
前記回帰直線演算ステップにより求められる複数の回帰直線から、隣接する周波数範囲の回帰直線同士の傾きが所定角度以上変化するポイントを分岐点と特定する分岐点特定ステップと、
前記分岐点特定ステップにより特定される分岐点の位置、前記回帰直線演算ステップにより求められる前記各回帰直線の形、及び前記周波数解析手段により求められる前記対数パワースペクトル密度の前記解析波形の振幅の大きさのうちの1以上の要素を用いて生体の状態を判定する判定ステップと
をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム。
A computer program set in a biological state estimation device that estimates a biological state using a biological signal collected by a biological signal measuring means,
A frequency calculation step for obtaining a time series waveform of a frequency from a time series waveform of a biological signal at a predetermined measurement time obtained by the biological signal measuring means;
In the time-series waveform of the frequency of the biological signal obtained by the frequency calculating step, the movement calculation for obtaining the slope of the frequency is performed for each predetermined time window set with a predetermined overlap time, and is obtained for each time window. A frequency slope time series analysis step of outputting the time series change of the slope of the frequency as a frequency slope time series waveform;
A frequency analysis step for performing a frequency analysis on the frequency gradient time series waveform obtained from the frequency gradient time series analysis calculation step and outputting an analysis waveform indicating a relationship between the logarithmic power spectrum density and the logarithmic frequency;
For the analysis waveform output by the frequency analysis step, a regression line calculation step for obtaining a regression line for each predetermined frequency range;
A branch point specifying step for specifying a point where the slope of the regression lines in the adjacent frequency range changes more than a predetermined angle as a branch point from a plurality of regression lines obtained by the regression line calculation step;
The position of the branch point specified by the branch point specifying step, the shape of each regression line determined by the regression line calculation step, and the amplitude of the analysis waveform of the logarithmic power spectral density determined by the frequency analysis means A computer program that causes a computer to execute a determination step of determining a state of a living body using one or more elements.
前記判定ステップは、前記分岐点特定ステップにより特定される分岐点の位置、前記回帰直線演算ステップにより求められる前記各回帰直線の形、及び前記周波数解析ステップにより求められる前記対数パワースペクトル密度の前記解析波形の振幅の大きさのうちの1以上の要素を、それらの要素の覚醒状態と判定時点とを比較し、その相対的変化により状態を判定する請求項21記載のコンピュータプログラム。   The determination step includes the analysis of the position of the branch point specified by the branch point specifying step, the shape of each regression line obtained by the regression line calculation step, and the logarithmic power spectral density obtained by the frequency analysis step. The computer program according to claim 21, wherein the state of one or more elements of the amplitude of the waveform is compared with the arousal state of those elements and the determination time point, and the state is determined based on the relative change. 前記判定ステップは、前記分岐点が無く、前記各回帰直線の傾きが1/fに近似している場合、又は、前記いずれかの回帰直線同士の交点からなる分岐点が1つで、その位置が周波数0.01Hz以下の長周期側であり、この分岐点を境として短周期側の回帰直線の傾きが1/fに近似している場合に、基準となる健常かつ覚醒状態と判定する請求項22記載のコンピュータプログラム。 In the determination step, when there is no branch point and the slope of each regression line is approximated to 1 / f n , or there is one branch point formed by the intersection of any one of the regression lines, When the position is on the long cycle side with a frequency of 0.01 Hz or less and the slope of the regression line on the short cycle side approximates 1 / f n with this branch point as the boundary, it is determined that the reference is healthy and awake The computer program according to claim 22. 前記判定ステップは、前記いずれかの回帰直線同士の交点からなる分岐点が2つ以上であって、一方の分岐点の位置が周波数0.01Hz以下の長周期側であり、該一方の分岐点と他方の分岐点との間に対数パワースペクトル密度の値で所定以上の較差がある場合に眠気状態と判定する請求項22又は23記載のコンピュータプログラム。   In the determination step, there are two or more branch points composed of intersections of any one of the regression lines, and the position of one branch point is on the long period side with a frequency of 0.01 Hz or less, and the one branch point 24. The computer program according to claim 22 or 23, wherein a drowsiness state is determined when there is a difference greater than or equal to a predetermined value in logarithmic power spectral density between the first branch point and the other branch point. 前記長周期側の回帰直線の傾きが1/fに近似するか、水平状態に近いか、又は右肩上がりかにより、順に、眠気に対し、受容している状態、耐えている状態、又は反撃している状態と判定する請求項24記載のコンピュータプログラム。 Depending on whether the slope of the regression line on the long-period side approximates 1 / f n , is close to a horizontal state, or rises to the right, in a state of accepting, enduring, The computer program according to claim 24, wherein the computer program is determined to be counterattacking. 前記他方の分岐点よりも短周期側の回帰直線の傾きが1/fに近似するか、水平状態に近いか、又は右肩上がりかにより、順に、眠気に対し、受容している状態、耐えている状態、又は反撃している状態と判定する請求項24記載のコンピュータプログラム。 The state of accepting sleepiness in turn depending on whether the slope of the regression line closer to the short period than the other branch point is close to 1 / f n , close to a horizontal state, or rising to the right, 25. The computer program according to claim 24, wherein the computer program is determined to be in a state of being endured or countering. 前記判定ステップは、さらに、前記0.01Hz以下の分岐点よりも長周期側の回帰直線において、覚醒時と比較して、機能調整信号の周波数に対応する対数パワースペクトル密度の値が低下し、活動調整信号の周波数に対応する対数パワースペクトル密度の値が上昇して前記機能調整信号の周波数に対応する対数パワースペクトル密度の値よりも高くなっている場合に入眠予兆現象と判定するステップを有する請求項21〜26のいずれか1に記載のコンピュータプログラム。   In the determination step, the value of the logarithmic power spectral density corresponding to the frequency of the function adjustment signal is further reduced in the regression line on the longer period side than the branch point of 0.01 Hz or less, compared to when awakening, A step of determining a sleep-onset phenomenon when the value of the logarithmic power spectral density corresponding to the frequency of the activity adjustment signal is higher than the value of the logarithmic power spectral density corresponding to the frequency of the function adjustment signal. The computer program according to any one of claims 21 to 26. 前記判定ステップは、前記いずれかの回帰直線同士の交点からなる分岐点が4つ以上であって、そのうちの2つの分岐点が周波数0.01Hz以下の長周期側に位置し、他の2つの分岐点が周波数0.006Hz以上であって前記長周期側の分岐点よりも短周期側に位置し、
前記長周期側の2つの分岐点間に対数パワースペクトル密度の値で所定以上の較差があり、
前記短周期側の2つの分岐点間に対数パワースペクトル密度の値で所定以上の較差がある場合に病気状態と判定する請求項21記載のコンピュータプログラム。
In the determination step, there are four or more branch points composed of intersections of any of the regression lines, two of which are located on the long period side with a frequency of 0.01 Hz or less, and the other two The branch point is at a frequency of 0.006 Hz or more and is located on the short cycle side from the branch point on the long cycle side,
There is a difference greater than or equal to a predetermined value in terms of logarithmic power spectral density between the two branch points on the long period side,
The computer program according to claim 21, wherein a disease state is determined when there is a difference of a predetermined value or more in logarithmic power spectral density between the two branch points on the short cycle side.
前記長周期側の他方の分岐点と短周期側の一方の分岐点とを結ぶ回帰直線及び短周期側の他方の分岐点よりもさらに短周期側の回帰直線の傾きが、1/fに近似するか、水平状態に近いか、又は右肩上がりかにより、順に、病気に伴うストレスに関し、受容している状態、耐えている状態、又は反撃している状態と判定する請求項28記載のコンピュータプログラム。 The slope of the regression line connecting the other branch point on the long cycle side and one branch point on the short cycle side and the regression line on the short cycle side further than the other branch point on the short cycle side is 1 / f n 29. The state according to claim 28, wherein the stress, which is related to the disease, is determined as being in an accepting state, a tolerating state, or a countering state in order according to whether it is approximate, close to a horizontal state, or rises to the right. Computer program. さらに、前記判定ステップは、0.006Hz以上の短周期側における前記解析波形の振幅の大きさにより活性状態を判定する請求項21記載のコンピュータプログラム。   The computer program according to claim 21, wherein the determination step determines an active state based on an amplitude of the analysis waveform on a short cycle side of 0.006 Hz or more.
JP2011043428A 2011-02-28 2011-02-28 Biological state estimation device and computer program Active JP5751475B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011043428A JP5751475B2 (en) 2011-02-28 2011-02-28 Biological state estimation device and computer program

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011043428A JP5751475B2 (en) 2011-02-28 2011-02-28 Biological state estimation device and computer program

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012179202A true JP2012179202A (en) 2012-09-20
JP5751475B2 JP5751475B2 (en) 2015-07-22

Family

ID=47011004

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011043428A Active JP5751475B2 (en) 2011-02-28 2011-02-28 Biological state estimation device and computer program

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5751475B2 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014132722A1 (en) * 2013-02-27 2014-09-04 株式会社デルタツーリング Living-body state estimation device, computer program, and recording medium
JP2016013196A (en) * 2014-06-30 2016-01-28 株式会社Zmp Server system for heartbeat data analysis
JP2016112144A (en) * 2014-12-12 2016-06-23 株式会社デルタツーリング Living body state analysis device and computer program
JP2018093996A (en) * 2016-12-09 2018-06-21 デルタ工業株式会社 Biological state estimation device, biological state estimation method, computer program, and recording medium
JPWO2017099257A1 (en) * 2015-12-12 2018-10-04 デルタ工業株式会社 Biological state estimation device, biological state estimation method, computer program, and recording medium
WO2020166260A1 (en) 2019-02-14 2020-08-20 デルタ工業株式会社 Physical condition determination device, computer program, and recording medium
CN111655136A (en) * 2018-01-13 2020-09-11 株式会社三角工具加工 Blood pressure estimation device, blood pressure estimation method, computer program, and recording medium

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006149470A (en) * 2004-11-25 2006-06-15 Delta Tooling Co Ltd Method and device for evaluating comfort level
WO2011007886A1 (en) * 2009-07-16 2011-01-20 株式会社デルタツーリング Organism state estimation device and computer program
JP2011517982A (en) * 2008-04-16 2011-06-23 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Sleep / wake state evaluation method and system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006149470A (en) * 2004-11-25 2006-06-15 Delta Tooling Co Ltd Method and device for evaluating comfort level
JP2011517982A (en) * 2008-04-16 2011-06-23 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Sleep / wake state evaluation method and system
WO2011007886A1 (en) * 2009-07-16 2011-01-20 株式会社デルタツーリング Organism state estimation device and computer program

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014132722A1 (en) * 2013-02-27 2014-09-04 株式会社デルタツーリング Living-body state estimation device, computer program, and recording medium
JP2014193263A (en) * 2013-02-27 2014-10-09 Delta Tooling Co Ltd Biological state estimation device, and computer program
JP2016013196A (en) * 2014-06-30 2016-01-28 株式会社Zmp Server system for heartbeat data analysis
JP2016112144A (en) * 2014-12-12 2016-06-23 株式会社デルタツーリング Living body state analysis device and computer program
JPWO2017099257A1 (en) * 2015-12-12 2018-10-04 デルタ工業株式会社 Biological state estimation device, biological state estimation method, computer program, and recording medium
EP3387994A4 (en) * 2015-12-12 2018-10-17 Delta Kogyo Co., Ltd. Biological state estimation device, biological state estimation method, computer program, and recording medium
US10420513B2 (en) 2015-12-12 2019-09-24 Delta Kogyo Co., Ltd. Biological state estimation device, biological state estimation method, computer program, and recording medium
JP2018093996A (en) * 2016-12-09 2018-06-21 デルタ工業株式会社 Biological state estimation device, biological state estimation method, computer program, and recording medium
CN111655136A (en) * 2018-01-13 2020-09-11 株式会社三角工具加工 Blood pressure estimation device, blood pressure estimation method, computer program, and recording medium
WO2020166260A1 (en) 2019-02-14 2020-08-20 デルタ工業株式会社 Physical condition determination device, computer program, and recording medium
US11937931B2 (en) 2019-02-14 2024-03-26 Delta Kogyo Co., Ltd. Physical condition determination device, computer program, and recording medium

Also Published As

Publication number Publication date
JP5751475B2 (en) 2015-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5733499B2 (en) Biological state estimation device and computer program
JP5553303B2 (en) Biological state estimation device and computer program
JP6460560B2 (en) Sound and vibration information collection mechanism and sound and vibration information sensing system
JP5751475B2 (en) Biological state estimation device and computer program
JP5977938B2 (en) Biological state estimation device and computer program
JP5429946B2 (en) Biological condition analyzer and computer program
JP5044230B2 (en) Biological signal analyzing apparatus, sheet, and biological signal analyzing method
JP5669287B2 (en) Drinking detection system and computer program
JP5704651B2 (en) Biological state estimation device, biological state estimation system, and computer program
JP5892678B2 (en) Biological state estimation device and computer program
JP6097495B2 (en) Biological condition analyzer and computer program
JP5582478B2 (en) Biological state estimation device and computer program
JP5327584B2 (en) Biological condition analyzer, computer program, and recording medium
JP2020130264A (en) Physical condition determination device and computer program
JP2010094466A (en) Brainwave detector and biological status analyzer

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140225

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20141022

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20141210

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150207

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150304

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150306

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150406

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150507

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5751475

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250