JP2014050451A - 生体情報処理システム、ウェアラブル装置、サーバーシステム及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 生体情報処理システムは、深睡眠状態における心拍数を表す基底心拍数情報を取得する基底心拍数情報取得部120と、心拍数情報を取得する心拍数情報取得部110と、基底心拍数情報と心拍数情報との相対情報に基づいて健康度を表す健康度情報を求める健康度情報演算部130を含む。
【選択図】 図1
Description
まず本実施形態の手法について説明する。特許文献1に示したように、心拍数情報(HR)を心拍センサー等で実測し、心拍数情報に基づいて推定された分時酸素消費量(VO2)から消費カロリー量を求める手法が知られている。摂取カロリー量が消費カロリー量を上回っている場合、そのユーザーはメタボリックシンドロームの増悪する疑いがあるという判定等が可能になるため、消費カロリー量はユーザーの健康状態を表す健康度情報として用いることできる。
図1に本実施形態に係る生体情報処理システムのシステム構成例を示す。生体情報処理システムは、心拍センサー(又は脈拍センサー)10と、体動センサー20と、心拍数情報取得部110と、基底心拍数情報取得部120と、健康度情報演算部130と、体動情報取得部140と、表示制御部150と、表示部30とを含む。ただし、生体情報処理システムは図1の構成に限定されず、これらの一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
次に基底心拍数情報の取得手法について説明する。基底心拍数情報とは、基底状態の心拍数情報のことであり、具体的には深睡眠状態における心拍数情報である。心拍数情報の値は、フィジカル活動及びメンタル活動により上昇し、HRrについて上述したように、安静状態にあったとしても値の変動が起こりうる。しかし、深睡眠状態での心拍数情報は、浅い睡眠状態や覚醒状態(体動時、非体動時を含む)に比べて変動が少ない最小値(固有値)となることがわかっており、且つその値は同一ユーザーであれば日差変動が小さい。つまり、深睡眠状態での心拍数情報から基底心拍数情報を求めれば、その値は実測された心拍数情報に基づいているため、ユーザー間の個人差を考慮した値となり、且つ一度(例えば一回の睡眠により)基底心拍数情報が取得されれば、その際の値を長期間使い続けることができる。
4.1 消費カロリー量の演算手法
上述したように、従来手法では心拍数(HR)、最大VO2(VO2m)、最大HR(HRm)、安静時VO2(VO2r)、安静時HR(HRr)から、上式(1)に基づいてVO2を推定し、分時エネルギー(カロリー)消費量EE(EE=VO2×5/1000kcal)を求めていた。しかし、VO2m、HRm、VO2r、HRrは個人差をあまり考慮してなく、しかもVO2m、HRmは実際には測定できず、動作(ACT)による影響も考慮していないため信頼性が低い。特に、体動時、非体動時を問わずに長期間(例えば丸一日)におけるユーザーの健康状態のモニタリング等の用途を考えた場合に、上式(1)を用いる手法の問題は大きい。
上述したように、上式(4)、(5)から消費カロリー量を求めるためには、基底心拍数情報HR0に対応する分時消費カロリー量EE0の値を決定しておく必要がある。1日当たりの基礎代謝量BMから1分当たりの値を求めれば、求めた値がEE0に対応することになり、BMを求める手法は広く知られているHarris−Benedict式を用いてもよい。
上式(6)と、標準的な血中ヘモグロビン濃度(男性15g/dl、女性13.5g/dl)、動脈血中酸素飽和度(97.5%)と静脈血中酸素飽和度(75%)の差分、1gのヘモグロビンに結合する酸素の量(1.34ml)とから酸素消費量が推定でき、VO2からEEが推定可能なように、CO0に対応する酸素消費量から基礎代謝量BMが推定できることになる。
男性 BMm = 325.6×CO0
女性 BMf = 293.0×CO0 ・・・・・(8)
種々の年齢、性別の被験者に対して、従来のHarris−Benedict式で求めた基礎代謝量を縦軸にとり、上式(6)及び(8)で求めた基礎代謝推定値を横軸にとった場合の図を図5に示す。この場合、相関係数はr=0.96となり、非常に高い相関関係にあるといえる。つまり、本出願人の提案する上式(6)及び(8)を用いた手法でも、基礎代謝量(及び分時消費カロリー量EE0)は精度よく演算することが可能である。
次に上式(4)のx、(5)のyを決定する手法について説明する。具体的には、所与の標準値を用いてもよいし、一定負荷の運動を行った場合の実測値から求めてもよい。
このように、ユーザーに対して所定の運動を行う指示を与えることができる場合には、HR0,EE0,α,HR,EEの全ての値を決定、取得することができるため、上式(9)によりxを実測値から求めることが可能になる。
睡眠不足(例えば深睡眠時間が4時間以下の場合)は、翌日の自律神経に大きな影響を与え、健康に悪影響があることが知られているため、ライフスタイルの評価において睡眠時間は重要な指標値となる。特に、睡眠状態のうち、より深い眠りにある深睡眠状態(或いは脳波徐波睡眠状態と表記)の時間等は睡眠状態を表す指標値として重要である。例えば、睡眠時間自体は長いのに深睡眠時間が短い場合には健康に悪影響があり、寝ているはずなのに疲れがとれない等の自覚症状にもつながる。
6.ストレス情報の演算
ユーザーに対してかかる負荷を表すストレス情報も、健康度を表す指標値として用いることができる。ここでストレス情報としては、体動時の身体的な活動に起因する身体ストレス(フィジカルストレス、physical stress)と、非体動時の精神的な活動に起因する心理ストレス(メンタルストレス、mental stress)とが考えられる。
ここで、ストレス係数の値は個人により異なるものとなるため、外部から入力するものとしてもよい。ただし、ストレス係数が不明な場合、或いはユーザーによる操作負担の軽減を図る場合等には、統計的に求められた値として、ストレス係数=1.8等を用いてもよい。
上述したように、本実施形態の手法では消費カロリー量、深睡眠時間、及びストレス情報を健康度情報として取得することができる。取得した健康度情報は、その値を単純に表示するのではユーザーの健康状態の理解が容易でない可能性も考えられる。よって本実施形態では、取得した健康度情報をグラフ化する等の手法を用いて、ユーザー(或いは当該ユーザーの主治医、健康アドバイザー等)にとって一見して理解しやすい形で提示する。
120 基底心拍数情報取得部、130 健康度情報演算部、140 体動情報取得部、
150 表示制御部、BM 基礎代謝量、CI 心係数、CO 分時心拍出量、
EE 分時消費カロリー量、HR 心拍数情報、HR0 基底心拍数情報、
VO2 分時酸素消費量
Claims (18)
- 深睡眠状態における心拍数を表す基底心拍数情報を取得する基底心拍数情報取得部と、
心拍数情報を取得する心拍数情報取得部と、
前記基底心拍数情報と、前記心拍数情報との相対情報を求め、前記相対情報に基づいて健康度を表す健康度情報を求める健康度情報演算部と、
を含むことを特徴とする生体情報処理システム。 - 請求項1において、
前記健康度情報演算部は、
前記基底心拍数情報と前記心拍数情報との前記相対情報に基づいて、前記健康度情報として消費カロリー情報を求めることを特徴とする生体情報処理システム。 - 請求項2において、
体動情報を取得する体動情報取得部を含み、
前記健康度情報演算部は、
前記体動情報に基づいて体動状態であると判定された場合には、第1の係数と前記相対情報に基づいて前記消費カロリー情報を求め、
前記体動情報に基づいて非体動状態であると判定された場合には、前記第1の係数とは異なる第2の係数と前記相対情報に基づいて前記消費カロリー情報を求めることを特徴とする生体情報処理システム。 - 請求項3において、
前記健康度情報演算部は、
前記基底心拍数情報と前記心拍数情報との差分情報を前記相対情報として求め、前記第1の係数又は前記第2の係数と、前記差分情報と、1心拍当たりの基準消費カロリーとの積を求め、求めた積と基礎代謝に対応する消費カロリー量との和を前記消費カロリー情報として求めることを特徴とする生体情報処理システム。 - 請求項3又は4において、
前記心拍数情報取得部は、
所与の体動状態における前記心拍数情報を取得し、
前記健康度情報演算部は、
前記所与の体動状態における前記心拍数情報と、前記基底心拍数情報と、前記相対情報と、基礎代謝に対応する消費カロリー量とに基づいて、前記第1の係数を求めることを特徴とする生体情報処理システム。 - 請求項1において、
前記健康度情報演算部は、
前記基底心拍数情報と前記心拍数情報との前記相対情報に基づいて、前記健康度情報として深睡眠時間情報を求めることを特徴とする生体情報処理システム。 - 請求項6において、
前記健康度情報演算部は、
前記心拍数情報と、前記基底心拍数情報に睡眠係数をかけた値との前記相対情報に基づいて、前記深睡眠時間情報を求めることを特徴とする生体情報処理システム。 - 請求項7において、
前記健康度情報演算部は、
前記心拍数情報の値が、前記基底心拍数情報に前記睡眠係数をかけた値以下となる時間の積算処理を行うことで、前記深睡眠時間情報を求めることを特徴とする生体情報処理システム。 - 請求項1において、
前記健康度情報演算部は、
前記基底心拍数情報と前記心拍数情報との前記相対情報に基づいて、前記健康度情報としてストレス情報を求めることを特徴とする生体情報処理システム。 - 請求項9において、
体動情報を取得する体動情報取得部を含み、
前記健康度情報演算部は、
前記体動情報に基づいて体動状態であると判定された場合には、前記心拍数情報と、前記基底心拍数情報にストレス係数をかけた値との前記相対情報に基づいて、前記ストレス情報としてフィジカルストレス情報を求め、
前記体動情報に基づいて非体動状態であると判定された場合には、前記心拍数情報と、前記基底心拍数情報に前記ストレス係数をかけた値との前記相対情報に基づいて、前記ストレス情報としてメンタルストレス情報を求めることを特徴とする生体情報処理システム。 - 請求項10において、
前記健康度情報演算部は、
前記体動情報に基づいて前記体動状態であると判定された場合に、前記心拍数情報の値が、前記基底心拍数情報に前記ストレス係数をかけた値以上となる時間の積算処理を行うことで、前記フィジカルストレス情報を求めることを特徴とする生体情報処理システム。 - 請求項10又は11において、
前記健康度情報演算部は、
前記体動情報に基づいて前記非体動状態であると判定された場合に、前記心拍数情報の値が、前記基底心拍数情報に前記ストレス係数をかけた値以上となる時間の積算処理を行うことで、前記メンタルストレス情報を求めることを特徴とする生体情報処理システム。 - 請求項1乃至12のいずれかにおいて、
前記基底心拍数情報取得部は、
心拍センサー又は脈拍センサーにおいて測定された情報に基づいて、前記基底心拍数情報を取得することを特徴とする生体情報処理システム。 - 心拍数情報を取得する心拍数情報取得部と、
体動情報を取得する体動情報取得部と、
前記心拍数情報と前記体動情報に基づいて、深睡眠時間情報と、消費カロリー情報と、ストレス情報とを求める健康度情報演算部と、
求められた前記深睡眠時間情報と、前記消費カロリー情報と、前記ストレス情報の時間分布又は頻度分布を表す情報を表示部に表示する制御を行う表示制御部と、
を含むことを特徴とする生体情報処理システム。 - 請求項1乃至14のいずれかに記載の生体情報処理システムを含むことを特徴とするウェアラブル装置。
- 請求項1乃至14のいずれかに記載の生体情報処理システムを含むことを特徴とするサーバーシステム。
- 深睡眠状態における心拍数を表す基底心拍数情報を取得する基底心拍数情報取得部と、
心拍数情報を取得する心拍数情報取得部と、
前記基底心拍数情報と、前記心拍数情報との相対情報を求め、前記相対情報に基づいて健康度を表す健康度情報を求める健康度情報演算部として、
コンピューターを機能させることを特徴とするプログラム。 - 心拍数情報を取得する心拍数情報取得部と、
体動情報を取得する体動情報取得部と、
前記心拍数情報と前記体動情報に基づいて、深睡眠時間情報と、消費カロリー情報と、ストレス情報とを求める健康度情報演算部と、
求められた前記深睡眠時間情報と、前記消費カロリー情報と、前記ストレス情報の時間分布又は頻度分布を表す情報を表示部に表示する制御を行う表示制御部として、
コンピューターを機能させることを特徴とするプログラム。
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