JP2016177678A - Allergy onset risk prediction system, method and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、アレルギー発症リスク予測装置、方法、及びプログラムに関する。 Embodiments described herein relate generally to an allergy risk prediction apparatus, method, and program.
近年、アレルギーの発症リスクを予測するために、ゲノム解析により得られた遺伝要因が利用されている。しかしながら、遺伝要因はあくまで個人の体質の一部に過ぎず、疾病によっては、生活スタイルなどの環境要因が発症に大きく関わっていることが指摘されている。特に、アレルギー性喘息などは、環境要因に大きく依存して発症するため、発症リスクの予測が困難である。 In recent years, genetic factors obtained by genome analysis have been used to predict the risk of developing allergies. However, genetic factors are only part of an individual's constitution, and it has been pointed out that environmental factors such as lifestyles are greatly involved in the onset depending on the disease. In particular, allergic asthma develops largely depending on environmental factors, so it is difficult to predict the onset risk.
アレルギーの発症リスクを、環境要因を考慮して予測することができるアレルギー発症リスク予測装置、方法、及びプログラムを提供する。 An allergy risk prediction apparatus, method, and program capable of predicting the risk of developing allergy in consideration of environmental factors are provided.
一実施形態に係るアレルギー発症リスク予測装置は、第1予測部と、第2予測部と、を備える。第1予測部は、対象者の遺伝子型及び抗体量を示すデータに基づいてアレルギーの第1発症リスクを予測する。第2予測部は、第1発症リスクと、屋内に設定された複数のエリア毎のアレルゲン量を示すデータと、に基づいて、エリア毎の第2発症リスクを予測する。 The allergy onset risk prediction apparatus according to an embodiment includes a first prediction unit and a second prediction unit. The first prediction unit predicts the first risk of developing allergy based on data indicating the genotype and antibody amount of the subject. The second predicting unit predicts the second onset risk for each area based on the first onset risk and the data indicating the allergen amount for each of the plurality of areas set indoors.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず、アレルギー発症リスク予測装置(以下、「予測装置」という)の機能構成について、図1〜図9を参照して説明する。図1は、一実施形態に係る予測装置の機能構成を示す図である。図1に示すように、予測装置は、遺伝子変異DB1と、抗体量DB2と、発症履歴DB3と、予測モデル構築部4と、予測モデル記憶部5と、第1発症リスク予測部6と、要注意アレルゲン特定部7と、要注意アレルゲン記憶部8と、アレルゲン量計測部9と、アレルゲン量DB10と、屋内マップDB11と、アレルゲン量計算部12と、第2発症リスク予測部13と、第2発症リスク記憶部14と、出力部15と、制御部16と、を備える。
First, the functional configuration of the allergy risk prediction device (hereinafter referred to as “prediction device”) will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram illustrating a functional configuration of a prediction device according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the prediction device includes a
遺伝子変異DB1は、遺伝子変異データを格納する。遺伝子変異データとは、複数の検体の一塩基多型(SNP)(例えば、IL−4、IL−13、PHF11など)毎の遺伝子型を含むデータである。各検体の各SNPの遺伝子型は、血液などの試料をシーケンサで分析することにより得られる。遺伝子変異DB1において、各検体は匿名化されており、検体IDにより特定される。 The gene mutation DB1 stores gene mutation data. The gene mutation data is data including a genotype for each single nucleotide polymorphism (SNP) (for example, IL-4, IL-13, PHF11, etc.) of a plurality of specimens. The genotype of each SNP of each specimen is obtained by analyzing a sample such as blood with a sequencer. In the gene mutation DB1, each sample is anonymized and specified by the sample ID.
図2は、遺伝子変異DB1に格納された遺伝子変異データの一例を示す図である。図2の遺伝子変異データには、検体ID01〜03のアレルギー種別iに関連するSNP1〜3の遺伝子型とその遺伝子型に対応するアレルギー発症オッズ比が含まれる。例えば、図2の例では、検体ID01のアレルギーi=1に関連するSNPの遺伝子型はBBであり、アレルギー発症オッズ比は3.5である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of gene mutation data stored in the gene mutation DB1. 2 includes the genotypes of
なお、遺伝子変異データは、アレルギー毎又はアレルゲン毎に格納されてもよい。遺伝子変異データをアレルギー毎に格納する場合、アレルギーとSNPとを対応付け、各アレルギーの遺伝子変異データに、各アレルギーに対応づけられたSNPの遺伝子型が含まれるようにすればよい。この場合、各アレルギーに対し、複数の関連SNPを割り当てることもできる。遺伝子変異データをアレルゲン毎に格納する場合も同様である。 The gene mutation data may be stored for each allergy or for each allergen. When gene mutation data is stored for each allergy, allergy and SNP are associated with each other, and the gene mutation data for each allergy may include the SNP genotype associated with each allergy. In this case, a plurality of related SNPs can be assigned to each allergy. The same applies when storing gene mutation data for each allergen.
抗体量DB2は、抗体量データを格納する。抗体量データとは、複数の検体のアレルゲン毎の抗体量を含むデータである。抗体量とは、IgEなどの抗体の計測値のことである。抗体量は、血液生化学検査などのアレルギー反応検査により計測される。抗体量DB2において、各検体は匿名化されており、検体IDにより特定される。 The antibody amount DB2 stores antibody amount data. The antibody amount data is data including the antibody amount for each allergen of a plurality of specimens. The antibody amount is a measured value of an antibody such as IgE. The amount of antibody is measured by an allergic reaction test such as a blood biochemical test. In the antibody amount DB2, each sample is anonymized and is specified by the sample ID.
図3は、抗体量DB2に格納された最新の抗体量データレベル値の一例を示す図である。図3の抗体量データには、検体ID01〜03のアレルゲン1に対する抗体量レベル値が含まれる。例えば、図3の例では、検体ID01のアレルゲン1に対する抗体量レベル値は4である。なおここでは、あらかじめ決めておいた特異的IgE値の閾値に基づき、アレルゲンの抗体量を1から4のレベルに設定しているが、たとえば閾値の設定を変えて0から6等にしてもよい。抗体量DB2は、図3のような抗体量レベルデータを、アレルゲン毎に格納する。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the latest antibody amount data level value stored in the antibody amount DB2. The antibody amount data in FIG. 3 includes antibody amount level values for
以下では、アレルギーiのアレルゲンを、アレルゲンiと称するものとする。 Hereinafter, the allergen i allergen is referred to as allergen i.
発症履歴DB3は、発症履歴データを格納する。発症履歴データとは、複数の検体の所定期間毎(例えば、1日毎や1ヶ月毎)のアレルギーの発症履歴を含むデータである。発症履歴は、例えば、発症した及び発症していない、の2値で表される。発症履歴DB3において、各検体は匿名化されており、検体IDにより特定される。
The onset history DB 3 stores onset history data. The onset history data is data including the allergy onset history of a plurality of specimens every predetermined period (for example, every day or every month). The onset history is represented by two values, for example, onset and not onset. In the
図4は、発症履歴DB3に格納された発症履歴データの一例を示す図である。図4の発症履歴データは、検体ID01,02のアレルギー1の1日毎の発症履歴を含んでいる。図4において、1は発症したことを示し、0は発症していないことを示す。例えば、図4の例では、検体ID01は、3月2日にアレルギー1を発症している。発症履歴DB3は、図4のような発症履歴を、アレルギー毎に格納する。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of onset history data stored in the
予測モデル構築部4(以下、「構築部4」という)は、遺伝子変異データ、抗体量データ、及び発症履歴データに基づいて、予測モデルを構築する。予測モデルとは、遺伝子型及び抗体量に応じたアレルギーの発症リスクを予測するためのモデルのことである。構築部4は、アレルギー毎の予測モデルを構築する。予測モデルの構築方法について、詳しくは後述する。
The prediction model construction unit 4 (hereinafter referred to as “
予測モデル記憶部5は、構築部4が構築したアレルギー毎の予測モデルを記憶する。
The prediction
第1発症リスク予測部6(以下、「第1予測部6」という)は、予測モデル記憶部5に記憶された予測モデルを用いて、対象者のアレルギー毎の第1発症リスクを予測する。第1発症リスクは、予測モデルに対象者の遺伝子型及び抗体量を適用することにより予測される。したがって、第1発症リスクは、対象者の遺伝子型及び抗体量に応じた発症リスクとなる。すなわち、第1発症リスクでは、他の環境要因については考慮されていない。第1発症リスクの予測方法について、詳しくは後述する。
The first onset risk prediction unit 6 (hereinafter referred to as “
要注意アレルゲン特定部7(以下、「特定部7」という)は、第1予測部6が予測した第1発症リスクに基づいて、対象者の要注意アレルゲンを特定する。要注意アレルゲンとは、対象者の第1発症リスクが高いアレルギーの抗原のことである。特定部7は、例えば、予め設定された閾値と、各アレルギーの第1発症リスクと、を比較し、第1発症リスクが閾値以上のアレルギーの抗原を、要注意アレルゲンとして特定する。要注意アレルゲンの特定方法について、詳しくは後述する。
The caution allergen specifying unit 7 (hereinafter, referred to as “specifying unit 7”) specifies the caution allergen of the subject based on the first onset risk predicted by the
要注意アレルゲン記憶部8は、特定部7が特定した対象者の要注意アレルゲンを記憶する。
The caution
アレルゲン量計測部9(以下、「計測部9」という)は、屋内のアレルゲン量をアレルゲン毎に計測する。ここでいう屋内とは、対象者のアレルギーの第2発症リスクの予測対象となる建物の屋内のことである。第2発症リスクについて、詳しくは後述する。
The allergen amount measurement unit 9 (hereinafter referred to as “
計測部9の機能は、例えば、屋内に設置されたパーティクルカウンタにより実現できる。具体的には、アレルゲン毎に粒径を設定し、各粒径の微粒子量をパーティクルカウンタでカウントすることにより、アレルゲン毎のアレルゲン量を計測できる。パーティクルカウンタは、屋内に独立して設置されてもよいし、屋内に設置された空調機、空気清浄機、及びロボット掃除機などのフィルタの付着物を観測可能なように設置されてもよい。
The function of the measuring
また、計測部9の機能は、屋内に設置された空調機、空気清浄機、及びロボット掃除機などのフィルタの付着物をマイクロカメラで撮像し、画像解析することにより実現されてもよい。具体的には、マイクロカメラで撮像された画像に含まれる微粒子の形状から、パターンマッチングによりアレルゲンを特定し、特定されたアレルゲンの数をカウントすることにより、アレルゲン毎のアレルゲン量を計測することができる。この場合、計測部9の機能は、予測装置を構成するコンピュータ上で実現されてもよいし、マイクロカメラに搭載されたマイコン上で実現されてもよい。なお、この方法を用いたアレルゲン量の計測方法について、詳しくは後述する。
Moreover, the function of the
なお、アレルゲン量の計測方法は上記の方法に限られず、アレルゲン量を計測可能な任意の方法を用いることができる。計測部9は、屋内の複数個所のアレルゲン量を計測し、計測したアレルゲン量をアレルゲン量DB10に格納する。
The method for measuring the allergen amount is not limited to the above method, and any method capable of measuring the allergen amount can be used. The measuring
アレルゲン量DB10は、アレルゲン量データを格納する。アレルゲン量データとは、各計測日におけるアレルゲン毎のアレルゲン量を含むデータである。アレルゲン量データは、計測位置毎に記憶される。本実施形態において、アレルゲン量データは、計測部9の計測結果を格納することにより生成されるが、外部装置から入力することも可能である。この場合、予測装置は、計測部9は備えなくてもよい。
The
図5は、アレルゲン量DB10に格納されたアレルゲン量データの一例を示す図である。図5のアレルゲン量データには、たとえば、3月1日〜3月2日に部屋k=4で計測されたアレルゲン1,2,3のアレルゲン量が含まれる。例えば、図5の例では、部屋k=4における3月1日のアレルゲン1のアレルゲン量レベルは0.8である。ここでは、これまで計測した履歴の中で最大のアレルゲン量を1とし、その最大値との比をアレルゲン量レベルとする。アレルゲン量DB10は、図5のようなアレルゲン量レベルのデータを、部屋k毎に格納する。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of allergen amount data stored in the
なお、アレルゲン量レベルの位置は、屋内の座標で表されてもよいし、屋内に設置された機器で表されてもよいし、屋内に設定されたエリアで表されてもよい。いずれの場合も、後述するエリア毎のアレルゲン量を計算可能であればよい。 The position of the allergen amount level may be represented by indoor coordinates, may be represented by a device installed indoors, or may be represented by an area set indoors. In any case, it is only necessary that the allergen amount for each area described later can be calculated.
屋内マップDB11は、屋内マップデータを格納する。本実施形態において、屋内には、複数のエリアが設定され、エリア毎の第2発症リスクが予測される。各エリアは、部屋ごとに設定されてもよいし、複数の部屋ごとに設定されてもよいし、建物の階床ごとに設定されてもよい。屋内マップデータとは、屋内に設定されたエリアの間取りを示すデータである。
The
図6は、屋内に設定されたエリアの間取りの一例を模式的に示す図である。図6において、屋内には、6つのエリア1〜6が設定されている。図7は、図6の間取りに対応する屋内マップデータを示す図である。図7において、各部屋(エリア)kは、図6に示すxy座標の範囲として示されている。例えば、図7の例では、図面上で南西の基準点からの距離で定義される座標値をmm単位で記載しており、部屋k=1は、x=1000mm〜3000mm、かつ、y=3000mm〜9000mmの範囲である。
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating an example of a floor plan of an area set indoors. In FIG. 6, six
アレルゲン量レベル計算部12(以下、「計算部12」という)は、アレルゲン量レベルデータ及び屋内マップデータに基づいて、各エリアに存在する要注意アレルゲンのアレルゲン量レベルを計算する。具体的には、計算部12は、要注意アレルゲン記憶部8から要注意アレルゲンを取得し、アレルゲン量DB10から要注意アレルゲンの計測位置毎のアレルゲン量レベルを取得する。そして、計算部12は、屋内マップデータに基づいて、計測位置とエリアとを対応付け、各エリアの要注意アレルゲンのアレルゲン量レベルを計算する。
The allergen amount level calculation unit 12 (hereinafter referred to as “
例えば、計測位置が座標で表されている場合、計測位置の座標と屋内マップデータに含まれる各エリアの座標とを比較して、計測位置をエリアに対応づけることができる。また、計測位置が機器で表されている場合、屋内マップDB11にエリアと機器との対応関係を格納しておけばよい。なお、計測位置がエリアで表されている場合、予測装置は、計算部12を備えなくてもよい。
For example, when the measurement position is represented by coordinates, the measurement position can be associated with the area by comparing the coordinates of the measurement position with the coordinates of each area included in the indoor map data. When the measurement position is represented by a device, the
第2発症リスク予測部13(以下、「第2予測部13」という)は、エリア毎の要注意アレルゲンのアレルゲン量及び第1発症リスクに基づいて、対象者のアレルギー毎の第2発症リスクを予測する。第2発症リスクは、第1発症リスクにアレルゲン量に応じた値を乗算し、アレルゲン量が多いほど大きな値となるように予測される。したがって、第2発症リスクは、対象者の遺伝子型及び抗体量だけでなく、エリア毎のアレルゲン量という環境要因を考慮した発症リスクとなる。第2発症リスクの予測方法について、詳しくは後述する。
The second onset risk prediction unit 13 (hereinafter referred to as “
第2発症リスク記憶部14は、第2発症リスク予測部13が予測したエリア毎の第2発症リスクを記憶する。要注意アレルゲンが複数存在する場合には、第2発症リスクは、要注意アレルゲン毎に記憶される。
The second onset
図8は、第2発症リスク記憶部14に記憶された第2発症リスクの一例を示す図である。図8において、要注意アレルゲンはアレルギー1,2であり、エリア4と6の第2発症リスクが記憶されている。例えば、図8の例では、対象者のエリア6におけるアレルギー2の第2発症リスクは、18.7である。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the second onset risk stored in the second onset
出力部15は、第2発症リスクの予測結果を出力する。ここでいう出力には、予測結果を表示装置に表示させることや、予測結果を外部装置に送信することが含まれる。また、出力部15は、予測結果に応じた所定の情報を、予測結果と共に出力してもよい。
The
図9は、出力部15が表示装置に表示させる予測結果の一例を示す図である。図9では、図8の第2発症リスクが屋内マップ上の対応するエリアに表示されている。また、第2発症リスクと共に、対応するアレルゲンが表示されている。例えば、図9の例では、エリア6の第2発症リスクは、イエダニアレルギーの発症リスクである。さらに、屋内マップの下方には、予測結果に応じた対象者へのアドバイスが表示されている。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a prediction result that the
このように、第2発症リスクの予測結果を対象者にフィードバックすることにより、対象者は、アレルギーの発症リスクを認識し、予防措置を講ずることができる。したがって、アレルギーの発症を抑制することができる。 In this way, by feeding back the prediction result of the second onset risk to the subject, the subject can recognize the risk of developing allergy and take preventive measures. Therefore, the onset of allergy can be suppressed.
なお、図9では、閾値(=4.5)以上の第2発症リスクについてのみ表示されているが、閾値はこれに限られないし、全ての第2発症リスクが表示されてもよい。また、出力部15は、予測結果を表示装置に表示させるだけでなく、予測結果を対象者にメールで通知してもよい。
In addition, in FIG. 9, although it displays only about the 2nd onset risk more than a threshold value (= 4.5), a threshold value is not restricted to this, All the 2nd onset risks may be displayed. The
制御部16は、第2発症リスクに応じて、第2発症リスクが低下するように、屋内に設置された家電を制御する。制御部16が制御する家電には、例えば、空調機、空気清浄機、及びロボット掃除機などの、アレルゲンを除去する機能を有する任意の家電が含まれる。
The
具体的には、制御部16は、第2発症リスクが高いエリア(例えば、図9のエリア4,6)の空調機や空気清浄機のアレルゲン除去機能を、オンにしたり、強化したりすることが考えられる。また、制御部16は、第2発症リスクが高いエリアをロボット掃除機に掃除させたり、第2発症リスクが高いエリアをロボット掃除機が掃除する頻度を向上させたりしてもよい。
Specifically, the
これにより、第2発症リスクが高いエリアのアレルゲンを除去し、第2発症リスクを低下させることができる。したがって、対象者のアレルギーの発症を抑制することができる。 Thereby, the allergen of an area with a high 2nd onset risk can be removed, and a 2nd onset risk can be reduced. Therefore, the onset of the subject's allergy can be suppressed.
次に、本実施形態に係る予測装置のハードウェア構成について、図10を参照して説明する。本実施形態に係る予測装置は、図10に示すように、コンピュータ100により構成される。コンピュータ100は、CPU(中央演算装置)101と、入力装置102と、表示装置103と、通信装置104と、記憶装置105と、とを備え、これらはバス106により相互に接続されている。
Next, the hardware configuration of the prediction apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The prediction apparatus according to the present embodiment is configured by a
CPU101は、コンピュータ100の制御装置及び演算装置である。CPU101は、バス106を介して接続された各装置(例えば、入力装置102、通信装置104、記憶装置105)から入力されたデータやプログラムに基づいて演算処理を行い、演算結果や制御信号を、バス106を介して接続された各装置(例えば、表示装置103、通信装置104、記憶装置105)に出力する。
The
具体的には、CPU101は、コンピュータ100のOS(オペレーティングシステム)や、アレルギー発症リスク予測プログラム(以下、「予測プログラム」という)などを実行し、コンピュータ100を構成する各装置を制御する。予測プログラムとは、コンピュータ100に、予測装置の上述の各機能構成を実現させるプログラムである。CPU101が予測プログラムを実行することにより、コンピュータ100が予測装置として機能する。
Specifically, the
入力装置102は、コンピュータ100に情報を入力するための装置である。入力装置102は、例えば、キーボード、マウス、及びタッチパネルであるが、これに限られない。予測装置のユーザは、入力装置102を用いることにより、対象者の遺伝子型や抗体量などの情報を入力することができる。
The
表示装置103は、画像や映像を表示するための装置である。表示装置103は、例えば、LCD(液晶ディスプレイ)、CRT(ブラウン管)、及びPDP(プラズマディスプレイ)であるが、これに限られない。出力部15は、図9のような予測結果を、表示装置103に表示させることができる。
The
通信装置104は、コンピュータ100が外部装置と無線又は有線で通信するための装置である。通信装置104は、例えば、モデム、ハブ、及びルータであるが、これに限られない。出力部15や制御部16は、通信装置104を介して外部装置と通信すればよい。また、アレルゲン量計測部9を屋内の空調機などにより構成し、通信装置104を介して計測結果をアレルゲン量DB10に格納してもよい。
The
記憶装置105は、コンピュータ100のOSや、予測プログラム、予測プログラムの実行に必要なデータ、及び予測プログラムの実行により生成されたデータなどを記憶する記憶媒体である。記憶装置105には、主記憶装置と外部記憶装置とが含まれる。主記憶装置は、例えば、RAM、DRAM、SRAMであるが、これに限られない。また、外部記憶装置は、ハードディスク、光ディスク、フラッシュメモリ、及び磁気テープであるが、これに限られない。遺伝子変異DB1、抗体量DB2、発症履歴DB3、予測モデル記憶部5、要注意アレルゲン記憶部8、アレルゲン量DB10、屋内マップDB11、及び第2発症リスク記憶部14は、記憶装置105を用いて構成することができる。
The
なお、コンピュータ100は、CPU101、入力装置102、表示装置103、通信装置104、及び記憶装置105を、1つ又は複数備えてもよいし、プリンタやスキャナなどの周辺機器を接続されていてもよい。
The
また、予測装置は、単一のコンピュータ100により構成されてもよいし、相互に接続された複数のコンピュータ100からなるシステムとして構成されてもよい。
In addition, the prediction device may be configured by a
さらに、予測プログラムは、コンピュータ100の記憶装置105に予め記憶されていてもよいし、CD−ROMなどの記憶媒体に記憶されていてもよいし、インターネット上にアップロードされていてもよい。いずれの場合も、予測プログラムをコンピュータ100にインストールして実行することにより、予測装置を構成することができる。
Furthermore, the prediction program may be stored in advance in the
次に、本実施形態に係る予測装置の動作について、図11を参照して説明する。 Next, the operation of the prediction apparatus according to this embodiment will be described with reference to FIG.
図11は、構築部4による予測モデルの構築方法を示すフローチャートである。
FIG. 11 is a flowchart illustrating a prediction model construction method by the
ステップS1において、構築部4は、予測モデルを構築するアレルギーiを選択する。
In step S1, the
ステップS2において、構築部4は、アレルギーiに関する遺伝子変異データ、抗体量データ、発症履歴データを取得する。具体的には、構築部4は、遺伝子変異DB1から全ての遺伝子変異データを取得し、抗体量DB2からアレルゲン1の抗体量データを取得し、発症履歴DB3からアレルギーiの発症履歴データを取得する。
In step S2, the
なお、遺伝子変異データがアレルギー毎又はアレルゲン毎に格納されている場合、構築部4は、アレルゲンi又はアレルギーiの遺伝子変異データを取得すればよい。
In addition, when the gene variation data is stored for each allergy or for each allergen, the
ステップS3において、構築部4は、ステップS2で取得したデータを、学習用データと検証用データに分割する。データの分割は、検体単位で行われる。例えば、全検体のうち、2/3の検体のデータを学習用データ、1/3の検体のデータを検証用データとする。
In step S3, the
ステップS4において、構築部4は、学習用データからアレルギーiの予測モデルを構築する。具体的には、構築部4は、発症履歴データを教師データとして、遺伝子型及び抗体量から、アレルギーiが発症した日か否か判別するモデルを学習する。構築部4は、重回帰モデルやロジスティック回帰モデル、SVM(Support Vector Machine)などの周知の機械学習手法を利用して、予測モデルを構築すればよい。
In step S4, the
ステップS5において、構築部4は、構築したアレルギーiの予測モデルの性能を評価する。具体的には、構築部4は、ステップS4で構築した予測モデルに、検証用データに含まれる遺伝子型及び抗体量を入力して出力された発症の有無と、検証用データに含まれる発症履歴と、を比較して、正答率、偽陽性率、及び偽陰性率などの性能を計算する。
In step S5, the
アレルギーiの性能が所定の下限値以上(例えば、正答率90%以上、偽陽性率80%以上、偽陰性率70%以上など)である場合(ステップS6のYES)、構築部4は、ステップS4で構築した予測モデルを、アレルギーiの予測モデルとして、予測モデル記憶部5に記憶させる(ステップS7)。
When the performance of allergy i is equal to or higher than a predetermined lower limit (for example, a correct answer rate of 90% or higher, a false positive rate of 80% or higher, a false negative rate of 70% or higher, etc.), the
一方、アレルギーiの性能が所定の下限値未満である場合(ステップS6のNO)、構築部4は、ステップS4で構築した予測モデルを破棄する。この場合、アレルギーiの予測モデルは構築されない。その後、処理はステップS8に進む。
On the other hand, when the performance of allergy i is less than the predetermined lower limit (NO in step S6), the
ステップS8において、構築部4は、全てのアレルギーに対して予測モデルの構築処理を終了したか判定する。まだ、予測モデルの構築処理を行っていないアレルギーがある場合(ステップS8のYES)、構築部4は、次のアレルギーiを選択する(ステップS9)。その後、処理はステップ2に戻る。
In step S8, the
一方、全てのアレルギーに対して予測モデルの構築処理が終了した場合(ステップS8のNO)、予測モデルの構築処理は終了する。 On the other hand, when the prediction model construction process is completed for all allergies (NO in step S8), the prediction model construction process ends.
以下の式は、構築部4が構築する予測モデルの一例である。
The following formula is an example of a prediction model constructed by the
式(1)において、allergy_risk_iは、アレルギーiの第1発症リスク、IgE_Leveliは、IgEの抗体量に応じて算出される抗体量レベル、Jは、遺伝子変異データに含まれるSNPの数、Asnp_ijは、アレルギーiの遺伝子変異データに含まれるSNPj(1≦j≦J)の遺伝子型に対応する発症オッズ比の値、である。式(1)の予測モデルを構築する場合、構築部4は、予め用意されたハプロタイプデータを利用すればよい。
In formula (1), allergy_risk_i is the first risk of allergy i, IgE_Level i is the antibody amount level calculated according to the IgE antibody amount, J is the number of SNPs included in the gene mutation data, A snp_ij Is the value of the onset odds ratio corresponding to the genotype of SNPj (1 ≦ j ≦ J) included in the gene variation data of allergy i. When constructing the prediction model of Expression (1), the
図12は、第1予測部6による第1発症リスクの予測方法及び特定部7による要注意アレルゲンの特定方法を示すフローチャートである。以下では、アレルギー1〜Iの第1発症リスクを予測するものとする。
FIG. 12 is a flowchart showing a method for predicting the first onset risk by the
ステップS10において、第1予測部6は、第1発症リスクを予測するアレルギーiを選択する。
In step S10, the
ステップS11において、第1予測部6は、アレルギーiに関する対象者の遺伝子型及び抗体量を取得する。対象者の遺伝子型及び抗体量は、上述の通り、入力装置102を用いて入力されてもよいし、遺伝子変異DB1及び抗体量DB2に格納されていてもよい。
In step S <b> 11, the
ステップS12において、第1予測部6は、式(1)のようなアレルギーiの予測モデルを、予測モデル記憶部5から取得する。
In step S <b> 12, the
ステップS13において、第1予測部6は、アレルギーiの予測モデルに対象者の遺伝子型及び抗体量を入力し、アレルギーiの第1発症リスクを予測する。第1予測部6は、計算した第1発症リスクを特定部7に入力する。
In step S <b> 13, the
ステップS14において、特定部7は、アレルギーiの第1発症リスクと閾値とを比較する。第1発症リスクが閾値以上の場合(ステップS14のYES)、特定部7は、アレルゲンiを対象者の要注意アレルゲンとして、要注意アレルゲン記憶部8に記憶させる(ステップS15)。 In step S14, the specifying unit 7 compares the first onset risk of allergy i with a threshold value. When the first onset risk is equal to or higher than the threshold (YES in Step S14), the specifying unit 7 stores the allergen i as the subject's caution allergen in the caution allergen storage unit 8 (Step S15).
一方は、第1発症リスクが閾値未満の場合(ステップS14のNO)、特定部7は、アレルゲンiを対象者の要注意アレルゲンとして、要注意アレルゲン記憶部8に記憶させず、処理はステップS16に進む。
On the other hand, when the first onset risk is less than the threshold (NO in step S14), the specifying unit 7 does not store the allergen i as the subject's caution allergen in the caution
ステップS16において、第1予測部6は、全てのアレルギーに対して第1発症リスクの予測処理が終了したか判定する。まだ、第1発症リスクを予測していないアレルギーがある場合(ステップS16のYES)、第1予測部6は、次のアレルギーiを選択する(ステップS17)。その後、処理はステップ11に戻る。
In step S <b> 16, the
一方、全てのアレルギーに対して第1発症リスクを予測した場合(ステップS16のNO)、第1発症リスクの予測処理は終了する。 On the other hand, when the first onset risk is predicted for all allergies (NO in step S16), the first onset risk prediction process ends.
以上の処理によって、対象者の各アレルギーに対する第1発症リスクを予測し、対象者の要注意アレルゲンを特定することができる。 Through the above processing, the first risk of onset for each allergy of the subject can be predicted, and the allergens requiring attention of the subject can be identified.
図13は、計測部9によるアレルゲン量の計測方法を示すフローチャートである。以下では、パターンマッチングを利用して、空調機のフィルタの画像からアレルゲン量を計測する場合について説明する。計測部9の機能は、コンピュータ100上で実現されるものとする。
FIG. 13 is a flowchart illustrating a method for measuring the allergen amount by the
ステップS18において、計測部9は、アレルゲンiを選択する。
In step S18, the measuring
ステップS19において、計測部9は、アレルゲンiのテンプレートデータを取得する。テンプレートデータとは、アレルゲンiの形状の基準となるデータである。テンプレートデータは、例えば、予め予測装置に記憶されていてもよいし、外部装置から取得されてもよい。
In step S <b> 19, the
ステップS20において、計測部9は、フィルタの画像を取得する。フィルタの画像は、通信装置104を介してマイクロカメラから取得することができる。
In step S20, the
ステップS21において、計測部9は、画像中の微粒子の輪郭形状を検出する。微粒子の輪郭形状の検出方法として、エッジ検出アルゴリズムなどの周知の検出方法を利用することができる。
In step S21, the
ステップS22において、計測部9は、検出した微粒子の形状と、アレルゲンiのテンプレートとの類似度を、パターンマッチングにより計算する。類似度は、ユークリッド距離やウェーブレット距離を用いて計算することができる。また、計測部9は、Dynamic Time Warpingにより局所的な輪郭のずれを吸収して、類似度を計算してもよい。さらに、計測部9は、複数の微粒子について類似度を計算し、その平均値などをアレルギーiのテンプレートに対する類似度として出力してもよい。
In step S22, the
ステップS23において、計測部9は、全てのアレルゲンに対して類似度の計算が終了したか判定する。類似度を計算していないアレルゲンがある場合(ステップS23のNO)、計測部9は、次のアレルゲンiを選択する(ステップS24)。その後、処理はステップS19に戻る。
In step S23, the
一方、全てのアレルゲンに対して類似度の計算が終了した場合(ステップS23のYES)、処理はステップS25に進む。 On the other hand, when the calculation of the similarity is completed for all allergens (YES in step S23), the process proceeds to step S25.
ステップS25において、計測部9は、画像中の微粒子の量を計測する。
In step S25, the
ステップS26において、計測部9は、計測した微粒子の量を、類似度が最も高いアレルゲンiのアレルゲン量として、アレルゲン量DB10に格納する。また、計測部9は、アレルゲン量と共に、空調機のIDや座標などの計測位置をアレルゲン量DB10に格納する。
In step S26, the measuring
計測位置が複数ある場合、計測部9は、各計測位置について上記の処理を行えばよい。計測部9が以上の処理を所定時間毎に繰り返すことにより、屋内における各日時のアレルゲン量データが格納される。
When there are a plurality of measurement positions, the
図14は、計算部12によるエリア毎のアレルゲン量の計算方法及び第2予測部13による第2発症リスクの予測方法を示すフローチャートである。
FIG. 14 is a flowchart showing a method for calculating the allergen amount for each area by the
ステップS27において、計算部12は、要注意アレルゲン記憶部8から対象者の要注意アレルゲンを取得する。
In step S <b> 27, the
ステップS28において、計算部12は、要注意アレルゲンiを選択する。
In step S28, the
ステップS29において、第2予測部13は、第1予測部6から対象者の要注意アレルゲンiの第1発症リスクを取得する。
In step S <b> 29, the
ステップS30において、計算部12は、アレルゲン量DB10から対象者の屋内のアレルゲン量データを取得し、屋内マップDBから対象者の屋内マップデータを取得する。
In step S30, the
ステップS31において、計算部12は、屋内に設定されたエリアkを選択する。
In step S31, the
ステップS32において、計算部12は、エリアkにおける要注意アレルゲンiのアレルゲン量を計算する。具体的には、計測部12は、アレルゲン量データに含まれる要注意アレルゲンiのアレルゲン量を、計測位置と屋内マップデータとに基づいて、各エリアに対応付け、エリアkに対応づけられたアレルゲン量の合計を計算する。計算部12は、エリアkのアレルゲン量を第2予測部13に入力する。
In step S32, the
ステップS33において、第2予測部13は、エリアkにおける要注意アレルゲンiのアレルゲン量と、アレルゲンiの第1発症リスクと、に基づいて、エリアkにおける要注意アレルゲンiの第2発症リスクを予測する。第2発症リスクは、例えば、以下の式で計算される。
In step S33, the
上記の式(2)において、position_riskikは、エリアkにおける要注意アレルゲンiの第2発症リスク、allergy_riskiは、要注意アレルゲンiの第1発症リスク、parlevel ikは、エリアkにおける要注意アレルゲンiのアレルゲン量に応じたレベルである。 In the above formula (2), position_risk ik is the second onset risk of allergen i requiring attention in area k, allergy_risk i is the first risk of allergen i requiring attention, and parlevel ik is allergen i requiring attention in area k. It is a level according to the amount of allergen.
ステップS34において、第2予測部13は、ステップS33で計算した第2発症リスクを第2発症リスク記憶部14に記憶させる。
In step S34, the
ステップS35において、第2予測部13は、屋内に含まれるエリアに対して第2発症リスクを予測処理が終了したか判定する。予測処理を行っていないエリアがある場合(ステップS35のNO)、計算部12は次のエリアkを選択する(ステップS36)。その後、処理はステップS32に戻る。一方、全てのエリアに対して予測処理が終了した場合(ステップS35のYES)、処理はステップS36に進む。
In step S <b> 35, the
ステップS37において、第2予測部13は、対象者の全ての要注意アレルゲンに対して第2発症リスクの予測処理が終了したか判定する。予測処理を行っていない要注意アレルゲンがある場合(ステップS37のNO)、計算部12は次の要注意アレルゲンiを選択する(ステップS38)。一方、全ての要注意アレルゲンに対して予測処理が終了した場合(ステップS37のYES)、第2発症リスクの予測処理は終了する。
In step S <b> 37, the
以上の処理により、対象者の各エリアにおける各要注意アレルゲンに対する第2発症リスクを予測することができる。 With the above processing, it is possible to predict the second onset risk for each caution allergen in each area of the subject.
以上説明した通り、本実施形態に係る予測装置は、アレルゲン量に応じたエリア毎のアレルギーの発症リスクを予測することができる。アレルゲン量という環境要因を考慮することにより、発症リスクを精度よく予測することができる。 As described above, the prediction device according to the present embodiment can predict the risk of developing allergy for each area according to the amount of allergen. By taking into account the environmental factor of the allergen amount, the risk of onset can be accurately predicted.
対象者は、予測された発症リスクやアドバイスを参考にして、アレルゲンの低減や除去を行うことで、アレルギーの発症リスクを低下させたり、アレルギーの重症化を抑制したりすることができる。 The subject can reduce or eliminate allergens with reference to the predicted onset risk and advice, thereby reducing the risk of developing allergy or suppressing the allergy from becoming serious.
なお、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、各実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。さらに、異なる実施形態に記載した構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the components without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. Further, for example, a configuration in which some components are deleted from all the components shown in each embodiment is also conceivable. Furthermore, you may combine suitably the component described in different embodiment.
1:遺伝子変異DB、2:抗体量DB、3:発症履歴DB、4:予測モデル構築部、5:予測モデル記憶部、6:第1発症リスク予測部、7:要注意アレルゲン特定部、8:要注意アレルゲン記憶部、9:アレルゲン量計測部、10:アレルゲン量DB、11:屋内マップDB、12:アレルゲン量計算部、13:第2発症リスク予測部、14:第2発症リスク記憶部、15:出力部、16:制御部 1: gene mutation DB, 2: antibody amount DB, 3: onset history DB, 4: prediction model construction unit, 5: prediction model storage unit, 6: first onset risk prediction unit, 7: caution allergen identification unit, 8 : Allergen storage unit requiring attention, 9: allergen amount measurement unit, 10: allergen amount DB, 11: indoor map DB, 12: allergen amount calculation unit, 13: second onset risk prediction unit, 14: second onset risk storage unit , 15: output unit, 16: control unit
Claims (14)
前記第1発症リスクと、屋内に設定された複数のエリア毎のアレルゲン量を示すデータと、に基づいて、前記エリア毎の第2発症リスクを予測する第2予測部と、
を備えるアレルギー発症リスク予測装置。 A first prediction unit that predicts a first risk of developing allergy based on data indicating a subject's genotype and antibody amount;
A second predicting unit that predicts the second onset risk for each area based on the first onset risk and data indicating the amount of allergen for each of a plurality of areas set indoors;
An allergy risk prediction device comprising:
請求項1に記載のアレルギー発症リスク予測装置。 The allergy onset risk prediction apparatus according to claim 1, further comprising an output unit that outputs a prediction result of the second onset risk.
請求項2に記載のアレルギー発症リスク予測装置。 The allergy onset risk prediction device according to claim 2, wherein the output unit displays the second onset risk for each room on the indoor map.
請求項2又は請求項3に記載のアレルギー発症リスク予測装置。 The said output part is the allergy onset risk prediction apparatus of Claim 2 or Claim 3 which displays the advice according to the said 2nd onset risk.
請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のアレルギー発症リスク予測装置。 The allergy onset risk prediction apparatus according to any one of claims 1 to 4, further comprising a control unit that controls the indoor home appliance according to the second onset risk for each area.
請求項5に記載のアレルギー発症リスク予測装置。 The said control part is an allergy onset risk prediction apparatus of Claim 5 which controls the said household appliance so that the said 2nd onset risk for every said area may fall.
請求項5又は請求項6に記載のアレルギー発症リスク予測装置。 The allergy risk prediction apparatus according to claim 5 or 6, wherein the home appliance includes an air cleaner, an air conditioner, a cleaner, and a robot cleaner.
請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載のアレルギー発症リスク予測装置。 The allergy onset risk prediction apparatus according to claim 1, further comprising a measurement unit that measures the amount of the allergen in the indoor.
請求項8に記載のアレルギー発症リスク予測装置。 The allergy onset risk prediction apparatus according to claim 8, wherein the measurement unit specifies an allergen by pattern matching.
請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載のアレルギー発症リスク予測装置。 The allergy onset risk prediction apparatus according to any one of claims 1 to 9, further comprising a construction unit that constructs a prediction model of the first onset risk according to the genotype and the amount of the antibody.
請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載のアレルギー発症リスク予測装置。 The allergy onset risk prediction apparatus according to claim 1, further comprising a specifying unit that specifies an allergen having a high first onset risk of the subject.
請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載のアレルギー発症リスク予測装置。 The allergy risk prediction device according to any one of claims 1 to 11, wherein the area is set for each indoor room.
前記第1発症リスクと、屋内に設定された複数のエリア毎のアレルゲン量を示すデータと、に基づいて、前記エリア毎の前記第2発症リスクを予測する工程と、
を含むアレルギー発症リスク予測方法。 Predicting the first risk of allergy based on the data indicating the subject's genotype and antibody amount;
Predicting the second onset risk for each area based on the first onset risk and data indicating the amount of allergen for each of a plurality of areas set indoors;
Allergy risk prediction method including.
前記第1発症リスクと、屋内に設定された複数のエリア毎のアレルゲン量を示すデータと、に基づいて、前記エリア毎の前記第2発症リスクを予測する工程と、
をコンピュータに実行させるアレルギー発症リスク予測プログラム。 Predicting the first risk of allergy based on the data indicating the subject's genotype and antibody amount;
Predicting the second onset risk for each area based on the first onset risk and data indicating the amount of allergen for each of a plurality of areas set indoors;
Is a program for predicting the risk of developing allergies.
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WO2022050416A1 (en) * | 2020-09-07 | 2022-03-10 | 三菱瓦斯化学株式会社 | Allergic disease determination method and determination system |
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