JP2016093314A - 情報処理システム、情報処理装置、情報処理方法および情報処理プログラム - Google Patents

情報処理システム、情報処理装置、情報処理方法および情報処理プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】投薬が、生体情報に与える影響を、効率的に分析する。
【解決手段】投薬が、生体情報に与える影響を、効率的に分析する情報処理システムであって、投薬前後の生体情報を時系列に取得し、時系列生体情報として蓄積する取得手段と、前記時系列生体情報から特徴量を抽出し、時系列特徴量に変換する変換手段と、を備える。情報処理システムは、さらに、投薬前後の前記時系列特徴量の変化に基づいて、投薬の前記生体情報への影響を分析する影響分析手段と、を備える。
【選択図】 図1A

Description

本発明は、情報処理システム、情報処理装置、情報処理方法および情報処理プログラムに関する。
上記技術分野において、特許文献1には、バイタルデータを収集して臨床上のインターベンションの影響による臓器の機能不全の程度を分析し、色分け表示する技術が開示されている。
特表2005−528178号公報
しかしながら、上記文献に記載の技術は、臓器の機能不全を判別する技術であり、投薬が生体情報に与える影響の分析に適用することができなかった。
本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明に係る情報処理システムは、
投薬前後の生体情報を時系列に取得し、時系列生体情報として蓄積する取得手段と、
前記時系列生体情報から特徴量を抽出し、時系列特徴量に変換する変換手段と、
投薬前後の前記時系列特徴量の変化に基づいて、投薬の前記生体情報への影響を分析する影響分析手段と、
を備える。
上記目的を達成するため、本発明に係る情報処理装置は、
投薬前後の生体情報を時系列に取得し、時系列生体情報として蓄積する取得手段と、
前記時系列生体情報から特徴量を抽出し、時系列特徴量に変換する変換手段と、
投薬前後の前記時系列特徴量の変化に基づいて、投薬の前記生体情報への影響を分析する影響分析手段と、
を備える。
上記目的を達成するため、本発明に係る情報処理方法は、
投薬前後の生体情報を時系列に取得し、時系列生体情報として蓄積する取得ステップと、
前記時系列生体情報から特徴量を抽出し、時系列特徴量に変換する変換ステップと、
投薬前後の前記時系列特徴量の変化に基づいて、投薬の前記生体情報への影響を分析する影響分析ステップと、
を含む。
上記目的を達成するため、本発明に係る情報処理プログラムは、
投薬前後の生体情報を時系列に取得し、時系列生体情報として蓄積する取得ステップと、
前記時系列生体情報から特徴量を抽出し、時系列特徴量に変換する変換ステップと、
投薬前後の前記時系列特徴量の変化に基づいて、投薬の前記生体情報への影響を分析する影響分析ステップと、
をコンピュータに実行させる。
本発明によれば、投薬が生体情報に与える影響を効率的に分析できる。
本発明の第1実施形態に係る情報処理システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第1実施形態に係る情報処理システムを1つの情報処理装置内で実現した場合の構成で示すブロック図である。 本発明の第2実施形態に係る情報処理システムの動作の概要を示す図である。 本発明の第2実施形態に係る情報処理システムの適用場面を示す図である。 本発明の第2実施形態に係る情報処理システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第2実施形態に係る情報処理システムに含まれる投薬前時系列生体情報および投薬後時系列生体情報の一例を示す図である。 本発明の第2実施形態に係る情報処理システムに含まれる時系列特徴量影響度算出テーブルの一例を示す図である。 本発明の第2実施形態に係る情報処理システムに含まれる影響度の一例を示す図である。 本発明の第2実施形態に係る情報処理システムを1つの情報処理装置内で実現した場合の構成で示すブロック図である。 本発明の第2実施形態に係る情報処理システムの処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第3実施形態に係る情報処理システムの動作の概要を示す図である。 本発明の第3実施形態に係る情報処理システムの構成で示すブロック図である。 本発明の第3実施形態に係る情報処理システムに含まれる投薬前時系列生体情報および投薬後時系列生体情報の一例を示す図である。 本発明の第3実施形態に係る情報処理システムに含まれる時系列特徴量影響差算出テーブルの一例を示す図である。 本発明の第3実施形態に係る情報処理システムに含まれる影響差の一例を示す図である。 本発明の第3実施形態に係る情報処理システムの処理手順を示すフローチャートである。
以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して、例示的に詳しく説明記載する。ただし、以下の実施の形態に記載されている、構成、数値、処理の流れ、機能要素などは一例に過ぎず、その変形や変更は自由であって、本発明の技術範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態としての情報処理システム100について、図1を用いて説明する。情報処理システム100は、投薬が生体情報に与える影響を分析するシステムである。
図1Aに示すように、情報処理システム100は、取得装置101と変換装置102と影響分析装置103を含む。これらの装置101〜103は、LAN(Local Area Network)などにより接続されている。取得装置101は、投薬前後の生体情報を時系列に取得し、時系列生体情報として蓄積する。変換装置102は、時系列生体情報から特徴量を抽出し、時系列特徴量に変換する。影響分析装置103は、投薬前後の時系列特徴量の変化に基づいて、投薬の生体情報への影響を分析する。
図1Bは、本実施形態に係る情報処理システム100を1つの情報処理装置110内で実現した場合の構成で示すブロック図である。情報処理装置110は、取得部111と変換部112と影響分析部113を備える。
取得部111は、投薬前後の生体情報を時系列に取得し、時系列生体情報として蓄積する。変換部112は、時系列生体情報から特徴量を抽出し、時系列特徴量に変換する。影響分析部113は、投薬前後の時系列特徴量の変化に基づいて、投薬の生体情報への影響を分析する。
本実施形態によれば、投薬前後の時系列生体情報の変化に基づいて、投薬が生体情報に与える影響を影響度として効率的に分析できる。
[第2実施形態]
次に本発明の第2実施形態に係る情報処理システム200について、図2〜図10を用いて説明する。図2は、本実施形態に係る情報処理システム200の動作の概要を説明するための図である。情報処理システム200は、生体に対して薬を投与した場合の薬効を評価可能なシステムである。
情報処理システム200は、生体、例えば、対象者A204に薬を投与した日1日のバイタルデータ201〜203を時系列に取得して、時系列生体情報として蓄積する。また、情報処理システム200は、生体に薬を投与していない日1日のバイタルデータ211〜213を時系列に取得して、時系列生体情報として蓄積する。
情報処理システム200は、投薬の有無によるバイタルデータ201〜203、211〜213の変化に基づいて、投薬による影響を各バイタルデータについて影響度を算出することにより分析する。
例えば、バイタルデータ201とバイタルデータ211とを比較して、投薬によりバイタルデータにどの程度の変化があるかに基づいて、投薬の影響度を算出する。同様の操作をバイタルデータ202、212とバイタルデータ203、213とに実行して、投薬の影響度を算出する。そして、情報処理システム200は、各バイタルデータに対して算出した影響度を、例えば、影響度の高い順に並べて表示などをする。
ここでは、例えば、バイタルデータ201、211に与える影響が一番大きく、投薬影響度が“4.1”となっており、投薬による影響が高いことが分かる。バイタルデータ202、212およびバイタルデータ203、213に対する投薬の影響度はいずれも低く、“1.5”および“1.0”となっており、投薬による影響は低いことが分かる。
図3は、本実施形態に係る情報処理システム200の適用場面を示す図である。本実施形態に係る情報処理システム200(例えば、クラウドサーバ)は、ネットワーク304を介して複数の生体301、製薬企業302および病院303と接続されている。
情報処理システム200は、単独または複数の生体301から投薬前後のバイタルデータ305などを時系列生体情報として収集する。収集した時系列生体情報の変化に基づいて、投薬の影響度を算出して、どのバイタルデータに影響を与えたかを判定し、その判定結果を製薬企業302や病院303などへ送信する。なお、ここでは情報処理システム200についてクラウドサーバを例に説明したが、情報処理システム200はこれに限定されず、スタンドアローン型のコンピュータやウェアラブル端末などでもよい。
図4は、本実施形態に係る情報処理システム200の構成を示すブロック図である。情報処理システム200は、通信制御部401と生体情報取得部402とDB(データベース)403と変換部404と影響度算出部405とを備える。影響度算出部405は、時系列特徴量影響度算出テーブル451を有する。
通信制御部401は、情報処理システム200と時系列生体情報を取得する医療機器やセンサ、ウェアラブル端末、スマートフォンなどの他の機器との間の通信を制御する。
生体情報取得部402は、通信制御部401で受信した血圧や体温、心拍数、血中酸素濃度、心電図波形、脳波などの生体情報を取得する。生体情報取得部402は、取得した投薬前後の生体情報を、投薬前時系列生体情報431および投薬後時系列生体情報432としてデータベース403に格納する。データベース403は、さらに、影響度433を格納する。
変換部404は、投薬前時系列生体情報431の所定の時間幅分の部分時系列を読み出して、読み出した部分時系列から特徴量を抽出する。そして、変換部404は、抽出した特徴量を時系列に並べることで、投薬前時系列生体情報431を時系列特徴量に変換する。変換部404は、時系列特徴量を影響度算出部405へ送る。
また、変換部404は、投薬後時系列生体情報432の所定の時間幅分の部分時系列を読み出して、読み出した部分時系列から特徴量を抽出する。そして、変換部404は、抽出した特徴量を時系列に並べることで、投薬後時系列生体情報432を時系列特徴量に変換する。変換部404は、時系列特徴量を影響度算出部405へ送る。
影響度算出部405は、時系列特徴量影響度算出テーブル451を含み、投薬前時系列生体情報431の特徴量と投薬後時系列生体情報432の特徴量とに基づいて、影響度433を算出する。影響度算出部405は、算出した影響度433をデータベース403に格納し、通信制御部401を介して所定の通知先へ通知する。
図5は、本実施形態に係る情報処理システム200に含まれる投薬前時系列生体情報431および投薬後時系列生体情報432の一例を示す図である。投薬前時系列生体情報431および投薬後時系列生体情報432は、対象者ID501と日付502と時系列生体情報の種類503とを記憶する。対象者ID501は、対象者を識別する識別子であり、日付502は、生体情報を取得した日付である。また、時系列生体情報の種類503は、血圧や心拍数、体温などのバイタルデータである。
図6Aは、本実施形態に係る情報処理システム200に含まれる時系列特徴量影響度算出テーブル451の一例を示す図である。時系列特徴量影響度算出テーブル451は、生体情報611と特徴量612と投薬前時系列特徴量613と投薬後時系列特徴量614と多変量解析手法615とスコア616と重み付け617とトータルスコア618とを記憶する。
生体情報611は、血圧や心拍数、体温などの時系列の生体情報である。特徴量612は、変換部404が部分時系列から抽出する特徴量を示し、平均や分散などの統計量、自己回帰係数、周波数分布、他の時系列生体情報との相関係数などの複数の特徴量を示す。なお、特徴量は、これらのうちのいずれか1つでもよい。投薬前時系列特徴量613および投薬後時系列特徴量614は、生体情報611が投薬前に収集されたものであるか、投薬後に収集されたものであるかを示すものである。時系列特徴量は、時系列生体情報の所定の時間幅分の窓(ウィンドウ)の範囲内にある部分時系列から抽出した特徴量を、時系列に並べたものである。なお、本実施形態では、1日の中の部分時系列から特徴量を抽出する例を示したが、これに限定されない。例えば、1月の中の1日単位の部分時系列の特徴量から時系列特徴量に変換してもよい。
影響度算出部405は、生体情報611および特徴量612に複数の多変量解析手法615を用いることで、1個の特徴量に対して複数の影響度を算出し、スコア616を付ける。影響度算出部405は、用いられた多変量解析の手法ごとに、または特徴量612の抽出元である生体情報611ごとに、特徴量の影響度の和を取ってトータルスコア618を算出する。この場合、全ての特徴量の影響度の和を取ってトータルスコア618を算出してもよいし、重み付け617などを施してトータルスコア618を算出してもよい。
図6Bは、本実施形態に係る情報処理システム200に含まれる影響度433の一例を示す図である。影響度433は、生体情報611と投薬影響度(トータルスコア)618とを記憶する。この例では、血圧の投薬影響度618が“4.1”となり最も高いことを示している。また、心拍数の投薬影響度618が“1.5”であり、体温の投薬影響度618が“1.0”であることを示している。
なお、影響度を算出する際に生体の属性を加味して算出してもよい。生体の属性としては、生体の遺伝子情報や性別、年齢などがあるが、生体の属性に関する情報であれば、これらには限定されない。また、生体情報としては、体温や血圧、心拍数、脳波、血糖値、呼吸数、血中酸素濃度、心電図波形などがあるが、生体に関数する情報であれば、これらには限定されない。
図7は、本実施形態に係る情報処理システム200を1つの情報処理装置で実現した場合のハードウェア構成を示すブロック図である。情報処理装置は、CPU(Central Processing Unit)710、ROM(Read Only Memory)720およびRAM(Random Access Memory)740を備えている。さらに、情報処理装置は、ストレージ750と通信制御部401とを備えている。
CPU710は、演算処理用のプロセッサであり、プログラムを実行することにより情報処理装置の各機能構成部を実現する。なお、CPU710は1つに限定されず、複数であってもよく、また、画像処理用のGPU(Graphics Processing Unit)を含んでもよい。ROM720は、リードオンリメモリであり、ファームウェアなどのプログラムを記憶する。通信制御部401は、例えば、情報処理装置とその他の機器などとの間の通信を制御する。
RAM740は、CPU710が一時記憶用のワークエリアとして使用するランダムアクセスメモリである。RAM740には、本実施形態の実現に必要なデータを記憶する領域がある。このようなデータとして、RAM740は、投薬前時系列生体情報741、投薬後時系列生体情報742、時系列特徴量影響度算出テーブル(図中、特徴量テーブル)451および送受信データ744を一時的に記憶する。
ストレージ750は、本実施形態の実現に必要なプログラムやデータベースなどを記憶する記憶デバイスである。ストレージ750は、投薬前時系列生体情報431と投薬後時系列生体情報432と影響度433とを格納する。
ストレージ750は、さらに、情報処理装置制御プログラム751と変換モジュール752と影響度算出モジュール753とを格納する。これらのモジュール752〜753は、CPU710によりRAM740のアプリケーション実行領域に読み出され、実行される。情報処理装置制御プログラム751は、情報処理装置の全体を制御するためのプログラムである。
なお、図7に示したRAM740やストレージ750には、情報処理装置が有する汎用の機能や他の実現可能な機能に関するプログラムやデータは図示されていない。
図8は、本実施形態に係る情報処理システム200の処理手順を示すフローチャートである。これらのフローチャートは、CPU710がRAM740を使用して実行し、情報処理システム200の各機能構成部を実現する。
情報処理システム200は、ステップS801において、投薬前後の時系列生体情報を取得する。情報処理システム200は、ステップS803において、取得した投薬前後の時系列生体情報から特徴量を抽出し、時系列特徴量に変換する。
情報処理システム200は、ステップS805において、投薬前後の時系列特徴量の変化に基づいて、投薬の生体情報に対する影響を算出する。情報処理システム200は、ステップS807において、算出した影響度433を所定の通知先へ通知する。
本実施形態によれば、投薬前後の時系列生体情報の変化に基づいて、投薬が生体情報に与える影響を影響度として効率的に分析できる。
[第3実施形態]
次に本発明の第3実施形態に係る情報処理システム900について、図9〜図13を用いて説明する。図9は、本実施形態に係る情報処理システム900の動作の概要を説明するための図である。本実施形態に係る情報処理システム900は、上記第2実施形態と比べると、異なる生体に対する投薬の影響の差を導出する点で異なる。その他の構成および動作は、第2実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
情報処理システム900は、生体の違いによる薬効の比較が可能なシステムである。例えば、対象者A904および対象者B914に同じ薬を投与した場合に、対象者A904のバイタルデータ901〜903と、対象者B914のバイタルデータ911〜913とを比較することにより投薬の影響差を導出する。
例えば、バイタルデータ901、911を比較して、投薬による薬効の影響の差を投薬影響差として算出する。同様に、バイタルデータ902、912およびバイタルデータ903、913についても投薬影響差を導出する。そして、情報処理システム900は、各バイタルデータに対して導出した影響差を、例えば、影響差の高い順に並べて表示などして順位付けをする。
ここでは、例えば、バイタルデータ901、911の影響差が一番大きく、投薬影響差が“4.1”となっており、投薬による生体差(個人差)が大きいことが分かる。バイタルデータ202、212およびバイタルデータ203、213に対する投薬の影響差はいずれも低く、“1.5”および“1.0”となっており、投薬による生体差は小さいことが分かる。なお、ここでは、生体が対象者A904および対象者B914の2人の場合について説明したが、生体の個体数はこれには限定されない。
図10は、本実施形態に係る情報処理システム900の構成で示すブロック図である。なお、図10において、図4と同様の機能構成部には同じ参照番号を付して、説明を省略する。情報処理システム900は、通信制御部401と生体情報取得部402とデータベース1003と変換部404と影響差算出部1005とを備える。
データベース1003は、投薬前時系列生体情報1031と投薬後時系列生体情報1032と影響差1033とを格納する。影響差算出部1005は、時系列特徴量影響差導出テーブル1051に基づいて、投薬による影響差を導出する。影響差算出部1005は、影響差をデータベース1003に送信し、また、通信制御部401を介して所定の通知先へ通知する。
図11は、本実施形態に係る情報処理システム900に含まれる投薬前時系列生体情報1031および投薬後時系列生体情報1032の一例を示す図である。投薬前時系列生体情報1031および投薬後時系列生体情報1032は、対象者ID1101と日付1102と時系列生体情報の種類1103とを記憶する。
対象者ID1101は、対象者を識別する識別子であり、日付1102は、生体情報を取得した日付である。また、時系列生体情報の種類1103は、血圧や心拍数、体温などのバイタルデータである。
図12Aは、本実施形態に係る情報処理システム900に含まれる時系列特徴量影響差導出テーブル1051の一例を示す図である。図6Aとは異なり、投薬の前後ではなく、対象者Aの特徴量1213、および対象者Bの特徴量1214を記憶している点で異なる。
影響差算出部1005は、生体情報611および特徴量612に複数の多変量解析手法615を用いることで、1個の特徴量に対して複数の影響差を導出し、スコア616を付ける。影響差算出部1005は、用いられた多変量解析の手法ごとに、または特徴量612の抽出元である生体情報611ごとに、特徴量の影響差の和を取ってトータルスコア1218を算出する。この場合、全ての特徴量の影響差の和を取ってトータルスコア1218を算出してもよいし、重み付け617などを施してトータルスコア1218を算出してもよい。
図12Bは、本実施形態係る情報処理システム900に含まれる影響差1033の一例を示す図である。影響差1033は、生体情報611と投薬影響差(トータルスコア)1218とを記憶する。この例では、血圧の投薬影響差1218が“4.1”となり最も高いことを示している。また、心拍数の投薬影響差1218が“1.5”であり、体温の投薬影響差1218が“1.0”であることを示している。
図13は、本実施形態に係る情報処理システム900の処理手順を示すフローチャートである。なお、図8と同様のステップについては、同じステップ番号を付けて説明を省略する。情報処理システム900は、ステップS1301において、複数の生体から投薬後の生体情報を時系列に取得して、時系列生体情報として蓄積する。情報処理システム900は、ステップS1303において、投薬後の時系列生体情報から特徴量を抽出して時系列特徴量に変換する。
本実施形態によれば、生体の違いにより、投薬が生体情報に与える影響を影響差として分析できる。
[他の実施形態]
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の範疇に含まれる。
また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用されてもよいし、単体の装置に適用されてもよい。さらに、本発明は、実施形態の機能を実現する情報処理プログラムが、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給される場合にも適用可能である。したがって、本発明の機能をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラム、あるいはそのプログラムを格納した媒体、そのプログラムをダウンロードさせるWWW(World Wide Web)サーバも、本発明の範疇に含まれる。特に、少なくとも、上述した実施形態に含まれる処理ステップをコンピュータに実行させるプログラムを格納した非一時的コンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)は本発明の範疇に含まれる。

Claims (14)

  1. 投薬前後の生体情報を時系列に取得し、時系列生体情報として蓄積する取得手段と、
    前記時系列生体情報から特徴量を抽出し、時系列特徴量に変換する変換手段と、
    投薬前後の前記時系列特徴量の変化に基づいて、投薬の前記生体情報への影響を分析する影響分析手段と、
    を備える情報処理システム。
  2. 前記影響分析手段は、前記生体情報への影響度を算出する請求項1に記載の情報処理システム。
  3. 前記生体情報への影響度を順位付けする影響度順位付手段をさらに備える請求項2に記載の情報処理システム。
  4. 前記変換手段は、前記時系列生体情報から複数の特徴量を抽出して、複数の時系列特徴量に変換し、
    前記影響分析手段は、前記複数の時系列特徴量に基づいて、前記影響度を算出する請求項2または3に記載の情報処理システム。
  5. 前記影響分析手段は、前記時系列特徴量に対して複数の多変量解析を行ない、複数の多変量解析結果に基づいて、前記影響度を算出する請求項2乃至4のいずれか1項に記載の情報処理システム。
  6. 前記取得手段は、複数生体から投薬後の生体情報を時系列に取得して、時系列生体情報として蓄積し、
    前記影響分析手段は、前記複数生体の各生体情報への投薬の影響の差を導出する請求項1に記載の情報処理システム。
  7. 前記複数生体の各生体情報への投薬の影響の差を順位付けする影響差順位付手段をさらに備える請求項6に記載の情報処理システム。
  8. 前記変換手段は、前記時系列生体情報から複数の特徴量を抽出して、複数の時系列特徴量に変換し、
    前記影響分析手段は、前記複数の時系列特徴量に基づいて、前記影響の差を導出する請求項6または7に記載の情報処理システム。
  9. 前記影響分析手段は、生体の属性を加味して前記影響を分析する請求項1乃至8のいずれか1項に記載の情報処理システム。
  10. 前記属性は、生体の遺伝子情報、性別および年齢の少なくとも1つを含む請求項9に記載の情報処理システム。
  11. 前記生体情報は、体温、血圧、心拍数、脳波、血糖値、呼吸数、血中酸素濃度、および心電図波形の少なくともいずれか1つを含む請求項1乃至10のいずれか1項に記載の情報処理システム。
  12. 投薬前後の生体情報を時系列に取得し、時系列生体情報として蓄積する取得手段と、
    前記時系列生体情報から特徴量を抽出し、時系列特徴量に変換する変換手段と、
    投薬前後の前記時系列特徴量の変化に基づいて、投薬の前記生体情報への影響を分析する影響分析手段と、
    を備える情報処理装置。
  13. 投薬前後の生体情報を時系列に取得し、時系列生体情報として蓄積する取得ステップと、
    前記時系列生体情報から特徴量を抽出し、時系列特徴量に変換する変換ステップと、
    投薬前後の前記時系列特徴量の変化に基づいて、投薬の前記生体情報への影響を分析する影響分析ステップと、
    を含む情報処理方法。
  14. 投薬前後の生体情報を時系列に取得し、時系列生体情報として蓄積する取得ステップと、
    前記時系列生体情報から特徴量を抽出し、時系列特徴量に変換する変換ステップと、
    投薬前後の前記時系列特徴量の変化に基づいて、投薬の前記生体情報への影響を分析する影響分析ステップと、
    をコンピュータに実行させる情報処理プログラム。
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