JP2017169885A

JP2017169885A - 心電波形のｔ波波高を用いた緊張状態推定装置

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Publication number: JP2017169885A
Application number: JP2016059982A
Authority: JP
Inventors: 勇人山口; Yuto Yamaguchi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-03-24
Filing date: 2016-03-24
Publication date: 2017-09-28

Abstract

【課題】心電波形に基づいて人間の緊張状態を推定する装置に於いて、Ｔ波の波高を明確に決定できるようにすること【解決手段】本発明の装置は、被検者の心電波形に於いてＴ波波高を検出し、Ｔ波波高に基づいて被検者の緊張状態を推定する。Ｔ波波高を検出する手段は、心電波形に於ける所定の閾値を超える極大値をＲ波のピークとして検出し、検出されたＲ波のピークの後に発生した極小値をＲ波のボトムとして検出し、検出されたＲ波のボトムの後に発生した極大値をＴ波のピークとして検出し、検出されたＴ波のピークの後に発生した極小値をＴ波のボトムとして検出し、検出されたＴ波のピークの値からＴ波のボトムの値を差し引いた値をＴ波波高として算出する。【選択図】図１

Description

本発明は、人間が緊張状態にあるか否かを心電波形に基づいて推定する装置に係り、より詳細には、被検者の心電波形に於いて検出されるＴ波の波高を状態の推定に用いる装置に係る。

人間の心理的又は精神的緊張状態は、心臓の運動に反映されるので、従前より、心電位を計測し、その波形（心電波形）を参照して、被検者が心理的又は精神的に緊張状態にあるか否か（リラックス状態にあるか）を推定する技術が提案されている。例えば、特許文献１では、心臓の収縮に関連した心電波形に於ける周期波(Ｒ波)の間隔と呼吸成分の大きさに基づいて精神的緊張度を推定することが提案されている。特許文献２では、精神的緊張で変動するＴ波の波高を使って精神的緊張を推定することが言及されている。特許文献３では、心電と脈波を同時に計測し、それらのデータから自律神経の状態を測定し、疲労の度合い、ストレス傾向を数値化して見えるようにする疲労・ストレス検診システムが提案されている。

特開平０２−１２１８特開平０４−２８３３８特開２０１５−５４００２

上記の如き、被検者にて計測された心電波形に基づいて人間の緊張状態の推定を行う技術に於いて、心拍数の増減のみを参照する場合、心拍数の変動が、精神的緊張以外の要因で、例えば、運動などによる呼吸成分の変動によっても生ずるので、心理的又は精神的な緊張状態を精度良く推定することが困難な場合がある。ところで、心電波形（図１参照）に於いては、一般に、振幅の大きいＲ波の発生の後、振幅の小さいＴ波とＰ波が順に発生することが知られている。これらの波形のうち、Ｒ波については、緊張度合いによる変動は実質的に不変であるところ、Ｔ波は、緊張度合いによってその形状や波高が異なることが知られており、緊張状態の推定に利用可能である。実際、既に触れたように、特許文献２に於いて、（具体的な方法は開示されていないが、）Ｔ波の波高を緊張状態の推定に利用することが言及されている。しかしながら、Ｔ波の波高は、上記の如く、その形状が緊張度合いによって異なり、また、Ｔ波は、Ｒ波から連続して発生し、Ｐ波へ連続して終了し、Ｒ波との境界及びＰ波との境界が不明瞭であるので、テンプレートマッチングなどによる検出は困難であり、例えば、心電波形上で、どこからどこまでをＴ波として特定するか（Ｔ波の波高の基準点をどこにするのか）を明瞭に決定することが困難となっている。そうすると、例えば、Ｒ波との境界及びＰ波との境界を基準にしたＴ波の波高を緊張状態の推定に利用した場合、推定結果が不安定となり得る。従って、Ｔ波の波高を利用して緊張状態の推定を安定的に実行しようとするためには、Ｔ波の検出、特に、その波高の検出を安定的に或いは一貫性のある状態にて行えるようにできることが望ましい。

かくして、本発明の一つの課題は、心電波形に基づいて人間の緊張状態を推定する装置であって、心電波形に於けるＴ波の波高を明確に決定するよう構成された装置を提供することである。この点に関し、上記の如く、心電波形に於いては、一般に、緊張度合いによる変動が殆ど観察されていない振幅の大きいＲ波の後に、Ｔ波とＰ波とが連続して発生する。その際、波形に於いては、Ｒ波のピークの後、更に、波形のボトム（最下点或いは下向きのピーク）が発生した後に発生する波形のピークが、Ｔ波のピークであり、次いで、発生する波形のボトムがＴ波のボトムであると、特定することができる。即ち、Ｒ波のピークとボトムを検出し、このことを参照すれば、Ｔ波をより確実に捉えることが可能となる。本発明に於いては、この知見が利用される。なお、本明細書に於いて、「緊張状態の推定」とは、特に断らない限り、被検者が心理的或いは精神的に緊張状態に在るか若しくはリラックス状態にあるか或いは緊張の度合を判定することを意味している。

本発明によれば、上記の課題は、緊張状態推定装置であって、被検者の心電波形を取得する手段と、心電波形に於いてＴ波波高を検出する手段と、Ｔ波波高に基づいて被検者の緊張状態を推定する手段とを含み、Ｔ波波高を検出する手段が、心電波形に於ける所定の閾値を超える極大値をＲ波のピークとして検出する手段と、心電波形に於ける検出されたＲ波のピークの後に発生した極小値をＲ波のボトムとして検出する手段と、心電波形に於ける検出されたＲ波のボトムの後に発生した極大値をＴ波のピークとして検出する手段と、心電波形に於ける検出されたＴ波のピークの後に発生した極小値をＴ波のボトムとして検出する手段と、検出されたＴ波のピークの値からＴ波のボトムの値を差し引いた値をＴ波波高として算出する手段とを含んでいる装置によって達成される。

上記の構成に於いて、「被検者の心電波形」は、通常の態様の心電計又は心電センサにより計測されたものであってよい。なお、実際の心電波形には、被検者の体動等に起因する低周波成分やノイズ等の高周波成分が重畳しているので、それらのＴ波波高の検出に不要な成分を心電波形から除去する任意のバンドパスフィルタ等がＴ波波高の検出に先立って適用されてよい。「Ｔ波波高に基づいて被検者の緊張状態を推定する手段」は、種々の態様の手段であってよい。実施の形態に於いては、例えば、Ｔ波波高と、心電波形から抽出される心拍数とをパラメータとして緊張状態の推定が実行されてよい。端的に述べれば、例えば、予め、被検者の状態が既知の状態にて取得されたＴ波波高と心電波形とのデータ群から、緊張状態にある場合とリラックス状態にある場合（緊張していない場合）についてのＴ波波高と心電波形とパラメータとするデータ点の分布を作成しておき（学習処理）、任意のＴ波波高と心電波形とが得られたときに、その得られたデータがいずれの分布に属するかによって、緊張状態の推定が可能となる。

上記の本発明の装置に於いては、被検者の心電波形に於いて、Ｔ波がＲ波に続いて発生すること、そして、Ｒ波の振幅が心電波形に於いて特に大きく被検者の状態に影響されないことに着目し、心電波形の解析に於いて、Ｒ波のピークとボトムと順に検出し、しかる後に、発生する極大値をＴ波のピークとして検出し、更に、その後に発生する極小値をＴ波のボトムとして検出する。そして、Ｔ波の波高（Ｔ波波高）として、Ｔ波のピークとＴ波のボトムとの差分が算出される。なお、Ｒ波のピークとボトム、Ｔ波のピークとボトムとは、例えば、心電波形に於いて微分値が０となる点を検出することにより達成されてもよい（更に、二次微分値が負又は正であることを条件として追加してもよい。）。かかる構成によれば、心電波形に於いて、Ｔ波のピークとボトムは、明確に特定されるので、Ｔ波の検出及びＴ波波高の算出が安定的に実行されることとなる。

なお、本発明の別の態様として、Ｔ波波高は、Ｔ波のピークの値とＲ波のボトムの値との差分であってもよい。その場合、Ｔ波のボトムの検出は実行されなくてもよい。また、更に別の態様として、Ｔ波波高は、Ｔ波のピークの値とＴ波のボトムの値との差分と、Ｔ波のピークの値とＲ波のボトムの値との差分との平均値であってもよい。

既に述べた如く、心電波形に於いて、Ｔ波の検出又はＴ波波高の検出に際して、Ｔ波がＲ波に連続して発生し、Ｐ波がＴ波に連続して発生することから、Ｔ波の始点と終点とを明確に特定できず、従って、Ｔ波波高を明確に或いは一貫性のある状態にて検出することが困難であった。これに対し、本発明によれば、Ｔ波波高がＴ波のピークとボトム（又はＲ波のボトム）といった明確に特定できる基準点を参照して算出され、従って、Ｔ波波高の検出が、安定的に或いは普遍的に行えることとなる。そして、Ｔ波波高の値が安定的に得られることにより、これを用いて実行される緊張状態の推定の結果に於いて、結果のばらつきが低減され、或いは、精度の向上が期待される。また、後述の実施例に説明されている如く、本発明の装置により得られたＴ波波高と心拍数とをパラメータとして、緊張状態の推定が良好に達成できることが示されている。

本発明のその他の目的及び利点は、以下の本発明の好ましい実施形態の説明により明らかになるであろう。

図１は、人間の心電波形を模式的に表した図であり、本発明によるＴ波波高検出の原理を説明する図である。図２（Ａ）は、本発明の実施形態が適用される緊張状態推定装置の模式図であり、図２（Ｂ）は、装置の構成をブロック図の形式で表した図である。図３（Ａ）は、心電位計で計測された心電波形であり、図３（Ｂ）は、３次のバターワースフィルタを適用して、低周波帯域と高周波帯域を除去した心電波形である。図４は、本発明の実施形態による緊張状態推定装置に於ける心電波形からＴ波波高と心拍数を検出する処理をフローチャートの形式にて表した図である。図５（Ａ）は、本発明の実施形態による緊張状態推定装置に於いて、図４の処理により、検出されたＲ波及びＴ波のピークとボトムを示した心電波形の例である。図５（Ｂ）は、本発明の実施形態による緊張状態推定装置に於いて、状態の判定に用いる特徴量空間（判定マップ）を表した図である。図６（Ａ）は、本発明の実施形態による緊張状態推定装置に於いて、緊張状態が既知の状態にて計測されたＴ波波高と心拍数とをパラメータとして得られた緊張状態とリラックス状態の分布図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のデータ点の値を正規化して得られた緊張状態とリラックス状態の分布図である。緊張状態とリラックス状態の分布の境界線（識別線）が描かれている。

１…心電位計
２…コンピュータ

本発明によるＴ波波高の検出原理
図１を参照して、「発明の概要」の欄に於いて述べた如く、人間の心電図に於ける波形（心電波形）に於いては、心臓の運動に対応して、振幅の大きいＲ波、振幅のやや小さいＴ波及び更に振幅の小さいＰ波が、逐次的に周期的に繰り返し出現する。これらの波形のうち、Ｒ波は、人間の心理的又は精神的な緊張の程度に対して実質的に不変であることが観察されているのに対し、Ｔ波は、緊張の程度に対して、その形状が変化し、一般に、緊張度合いが高い方がＴ波の振幅が小さくなる傾向があることが観察されている。従って、Ｔ波波高は、緊張状態の推定のパラメータとして利用可能であると考えられる。

かくして、心電波形に於いてＴ波の出現とその波高を検出することが必要となるところ、実際には、Ｔ波とＲ波との境界と、Ｔ波とＰ波との境界は、不明瞭であり、Ｔ波の始点と終点とを明確に特定することは困難である。この点に関し、文献によっては、Ｒ波とＴ波との間、Ｔ波とＰ波との間にそれぞれ平坦となる領域が存在するように描かれている場合があるが、図３、図５の実測例を参照しても理解されるように、Ｒ波とＴ波との間及びＴ波とＰ波との間の波形の変化は、実質的に連続しており、明確に境界を特定することが難しく、また、上記の如く、検出対象であるＴ波自体が緊張の程度に応じて波高が変化するので、例えば、テンプレートマッチングなどによる検出も困難である。

そこで、本発明に於いては、新規な手法として、端的に述べれば、Ｒ波のピークが心電波形に於いて最も大きな値を取ること、そして、Ｔ波のピークが必ずＲ波のボトムの出現の後に出現すること、即ち、心電波形に於ける一つのサイクルに於いて、所定値を越える極大値（Ｒ波のピーク）、極小値（Ｒ波のボトム）、極大値（Ｔ波のピーク）、極小値（Ｔ波のボトム）の順に、波形が変化することに着目し、Ｔ波のピークとボトムとを検出し、それらの値の差分をＴ波波高として採用する。

具体的には、図１を参照して、或るサイクル（Ｔ）の心電波形に於いて、時間軸に沿って、まず、所定の閾値Ｔｈを超える極大値（□）がＲ波のピークとして検出される。次いで、その後の時間に於いて、最初に検出される極小値（△）がＲ波のボトムとして検出される。そして、更にその後の時間に於いて、最初に検出される極大値（↓）がＴ波のピークとして検出され、その後に最初に検出される極小値（×）がＴ波のボトムとして検出される。かくして、Ｔ波のピークとＴ波のボトムとの差分ＨｉがそのサイクルのＴ波波高として算出される。そして、上記の処理を繰り返すことにより、それ以後のサイクル（Ｔ＋１）の心電波形に於いても、同様にＲ波のピーク、ボトム、Ｔ波のピーク、ボトムが検出され、Ｔ波波高Ｈ_ｉ＋１が算出されていくこととなる（Ｔ波のボトムの検出後、所定の閾値Ｔｈを超える極大値を検出する処理に於いては、Ｐ波は検出されず、次のサイクルのＲ波のピークが検出されることとなる。）

なお、心電波形に於ける極大値、極小値の検出は、任意の手法にて実行されてよい。極大値、極小値は、その前後の値よりも大きい或いは小さいことを判定して検出されてもよく、或いは、心電波形の微分値を演算して、微分値が０となる点（二次微分値が負又は正となることも参照されてよい。）を特定することによって検出されてもよい。所定の閾値Ｔｈは、実験的に設定可能である。

緊張状態推定装置
（１）装置の概要
上記の本発明によるＴ波波高の検出技術は、以下に説明される如き人間の緊張状態推定装置に適用されてよい。本実施形態に於ける緊張状態推定装置に於いては、端的に述べれば、被検者の心電波形に於いて、心拍数とＴ波波高とを特徴量として抽出し、かかる特徴量で張られる空間（特徴量空間）に於いて、抽出された特徴量のデータ点が緊張状態の範囲に属するか、リラックス状態の範囲に属するかを判定して、被検者の状態が判定される。特徴量空間に於ける緊張状態の範囲とリラックス状態の範囲とは、予め、状態が既知の状態で計測された心電波形から多数の心拍数とＴ波波高との組のデータ（学習データ）を取得し、特徴量空間に於ける各状態の学習データの分布から画定されてよい。

（２）装置の構成
図２（Ａ）を参照して、本実施形態の緊張状態推定装置に於いては、心電位計１にて計測された被検者の心電位の計測値データがコンピュータ２へ無線通信又は有線通信等の任意の手段にて転送され、コンピュータ２に於いて、心拍数とＴ波波高の検出、緊張状態の推定のための演算が実行される。なお、以下に説明される装置内の演算部及びその他の各部の作動は、メモリに記憶されたプログラムに従ったコンピュータの作動により、実現されることは理解されるべきである。

（３）装置の作動
（ｉ）フィルタ処理
コンピュータ２に於いては、まず、図２（Ｂ）にブロック図の形式にて描かれている如く、心電位計からの計測データがフィルタ部へ与えられ、ここに於いて、図３（Ａ）、（Ｂ）に例示されている如く、被検者の体動等に起因する低周波成分やノイズ等の高周波成分が除去されて、心拍数とＴ波波高の検出に必要な成分が抽出される。かかるフィルタとしては、３次のバターワースフィルタ等のバンドパスフィルタ、平滑化フィルタ等が用いられてよい。

（ii）心拍数とＴ波波高の検出処理
かくして、フィルタ処理された心電波形データは、心電波形演算部へ与えられ、そこに於いて、心拍数とＴ波波高の検出が実行される。具体的には、一つの態様に於いて、例えば、図４に例示された処理サイクルを、心電波形データに於いて、反復して実行することにより、心拍数とＴ波波高とが検出されてよい。

同図を参照して、処理サイクルに於いては、まず、Ｒ波ピークの検出処理（ステップ１０〜１４）として、心電波形データから時系列にデータ点Ｅ（ｔ）、Ｅ（ｔ＋１）、Ｅ（ｔ＋２）が取得される（ステップ１０）。なお、ｔは、データ計測時点の符号である。そして、これらのデータ点の全てが所定の閾値Ｔｈ以上であるか否か、即ち、
Ｅ（ｔ）≧Ｔｈ；Ｅ（ｔ＋１）≧Ｔｈ；Ｅ（ｔ＋２）≧Ｔｈ …（１ａ）
と、Ｅ（ｔ＋１）が極大値となっているか否か、即ち、
Ｅ（ｔ）≦Ｅ（ｔ＋１），Ｅ（ｔ＋１）≧Ｅ（ｔ＋２） …（１ｂ）
が判定される（ステップ１２）。この処理を心電波形データに於いて逐次的に（ｔをずらしながら）反復実行して、式（１ａ）、（１ｂ）が成立したとき、Ｅ（ｔ＋１）が、所定の閾値Ｔｈを超える極大値となるので、Ｒ波ピークであると判定できることとなる。そうすると、ｔ＋１がＲ波ピーク時点ｔＲｉ（ｉは、心電波形に於けるサイクルの符号である。以下同様）として記録される（ステップ１４）。また、Ｒ波ピークが繰り返し検出されると、Ｒ波ピークの時点の間隔Ｉｔｉは、心拍数Ｆｉ（単位時間当たりの心拍の数）の逆数となるので、現在のＲ波ピーク時点ｔＲｉと、前のサイクルのＲ波ピーク時点ｔＲ（ｉ−１）との差分から
Ｉｔｉ＝ｔＲｉ−ｔＲ（ｉ−１） …（２ａ）
と与えられ、心拍数Ｆｉは、
Ｆｉ＝１／Ｉｔｉ …（２ｂ）
により与えられる。（初回のサイクルｉ＝１では、心拍数Ｆｉは、算出されない。）

Ｒ波ピークが検出されると、Ｒ波ボトムの検出処理が実行される（ステップ２０〜２６）。ここに於いては、ｔＲｉよりも後の時点から（ステップ２０）、心電波形データに於いて、データ点Ｅ（ｔ）、Ｅ（ｔ＋１）、Ｅ（ｔ＋２）の取得（ステップ２２）と
Ｅ（ｔ）≧Ｅ（ｔ＋１），Ｅ（ｔ＋１）≦Ｅ（ｔ＋２） …（３）
が成立するか否かの判定（ステップ２４）が成立するまで、かかる処理が時系列に（ｔをずらしながら）反復される。そして、式（３）が成立すると、Ｅ（ｔ＋１）が、Ｒ波ピークの次に出現した極小値となるので、Ｒ波ボトムであると判定でき、ｔ＋１がＲ波ボトム時点ｔＲｂｉとして記録される（ステップ２６）。

次いで、Ｒ波ボトムが検出されると、Ｔ波ピークの検出処理が実行される（ステップ２８〜３４）。ここに於いては、ｔＲｂｉよりも後の時点から（ステップ２８）、心電波形データに於いて、データ点Ｅ（ｔ）、Ｅ（ｔ＋１）、Ｅ（ｔ＋２）の取得（ステップ３０）と
Ｅ（ｔ）≦Ｅ（ｔ＋１），Ｅ（ｔ＋１）≧Ｅ（ｔ＋２） …（４）
が成立するか否かの判定（ステップ３２）とが成立するまで、かかる処理が時系列に（ｔをずらしながら）反復される。そして、式（４）が成立すると、Ｅ（ｔ＋１）が、Ｒ波ボトムの次に出現した極大値となるので、Ｔ波ピークであると判定でき、そのときの心電位値Ｅ（ｔ＋１）がＴ波ピーク値Ｃｉとして記録され、ｔ＋１がＴ波ピーク時点ｔＴｉとして記録される（ステップ３４）。

かくして、Ｔ波ピークが検出されると、Ｔ波ボトムの検出処理が実行される（ステップ３６〜４２）。ここに於いては、ｔＴｉよりも後の時点から（ステップ３６）、心電波形データに於いて、データ点Ｅ（ｔ）、Ｅ（ｔ＋１）、Ｅ（ｔ＋２）の取得（ステップ３８）と
Ｅ（ｔ）≧Ｅ（ｔ＋１），Ｅ（ｔ＋１）≦Ｅ（ｔ＋２） …（５）
が成立するか否かの判定（ステップ４０）とが成立するまで、かかる処理が時系列に（ｔをずらしながら）反復される。そして、式（５）が成立すると、Ｅ（ｔ＋１）が、Ｔ波ピークの次に出現した極小値となるので、Ｔ波ボトムであると判定でき、そのときの心電位値Ｅ（ｔ＋１）がＴ波ボトム値Ｄｉとして記録され、ｔ＋１がＴ波ボトム時点ｔＴｂｉとして記録される（ステップ４２）。そして、これと伴に、Ｔ波波高Ｈｉが
Ｈｉ＝Ｃｉ−Ｄｉ …（６）
により算出される。

上記の如く、Ｔ波ボトムまで検出されると、Ｔ波ボトム時点ｔＴｂｉ以降に於いて、上記の処理を繰り返すことにより、次の心電波形のサイクルに於ける処理が、Ｒ波ピークの検出から実行され、これを繰り返すことにより、図５に例示されている如く、時々刻々に各サイクルについて、Ｒ波ピーク、ボトム、Ｔ波ピーク、ボトムの各時点と心電位値とが検出され、Ｔ波波高Ｈｉと心拍数Ｆｉが検出されることとなる。

なお、別の態様として、Ｔ波波高は、Ｔ波のピークの値とＲ波のボトムの値との差分であってもよい。その場合、ステップ２６に於いて、Ｒ波のボトムの値Ｂｉが記録され、ステップ３４に於いて、Ｔ波のピークの値ＣｉとＲ波のボトムの値Ｂｉとの差分（Ｃｉ−Ｂｉ）がＴ波波高Ｈｉとして算出される（ステップ３６−４２は、実行されなくてよい。）また、Ｔ波波高は、Ｔ波のピークの値ＣｉとＴ波のボトムの値Ｄｉとの差分と、Ｔ波のピークの値ＣｉとＲ波のボトムの値Ｂｉとの差分との平均値であってもよい。その場合、ステップ２６に於いて、Ｒ波のボトムの値が記録され、ステップ４２に於いて、
Ｈｉ＝｛（Ｃｉ−Ｂｉ）＋（Ｃｉ−Ｄｉ）｝／２
により算出される。

（iii）緊張状態判定処理
かくして、Ｔ波波高Ｈｉと心拍数Ｆｉとが得られると、緊張状態判定部にて、図５（Ｂ）に例示されている如き、予め準備されたＴ波波高Ｈｉと心拍数Ｆｉとをパラメータとする特徴量空間（判定マップ）に於いて、（Ｈｉ，Ｆｉ）のプロットが、緊張状態の範囲とリラックス状態の範囲のいずれに属するかが判定され、時々刻々の（Ｈｉ，Ｆｉ）のプロットの属した状態が被検者の状態として判定される。

図５（Ｂ）に例示されている如き特徴量空間に於ける緊張状態の範囲とリラックス状態の範囲の画定、即ち、二つの範囲を分ける識別線の設定は、学習処理により実行されてよい。学習処理に於いては、既に触れた如く、状態が既知の状態で計測された心電波形から多数の心拍数とＴ波波高との組の学習データを取得し、特徴量空間に於ける各状態に属する学習データの分布に基づいて二つの範囲を分ける識別線が決定される。学習データに於ける心拍数とＴ波波高の取得は、図４に関連して説明された処理により逐次的に取得されてよい。図６（Ａ）は、上記の如き処理によって得られた、被検者の状態が既知の状態で計測された学習データの心拍数とＴ波波高の特徴量空間に於ける分布の例を示している。図から理解される如く、心拍数とＴ波波高の分布は、被検者の状態が緊張状態にある場合（×）とリラックス状態に場合（○）とによって心拍数とＴ波波高のプロットの範囲が分かれることが理解される（即ち、本発明によるＴ波波高が緊張状態の推定のパラメータとして有用であることを示唆している。）。従って、緊張状態のプロットの分布とリラックス状態のプロットの分布ができるだけ適切に分割できるように識別線を引くことにより、緊張状態の範囲とリラックス状態の範囲とが画定されることとなる。かかる識別線は、具体的には、任意の線形識別器、統計的な回帰分析又はクラスター分析の手法により決定されてよい。例えば、識別線は、心拍数とＴ波波高のプロットを識別線に対して射影した際に全プロットの分散が最大となり、状態毎のプロットの分散が最小となるように決定されてよい。

ところで、心電波形から上記の如く検出されたＴ波波高Ｈｉと心拍数Ｆｉの絶対値には、個人差又は個人内差があり、人によって、或いは、計測状況によって、検出値の絶対値の変動が起き得る。その場合、Ｔ波波高Ｈｉと心拍数Ｆｉをそのまま状態の推定に使用すると、推定精度が低下し得る。そこで、好適には、心電波形から検出されたＴ波波高Ｈｉと心拍数Ｆｉは、更に、正規化処理され、正規化されたＴ波波高Ｈｉｎと心拍数Ｆｉｎを用いて、上記の如き判定が実行されてよい。なお、その場合、図６（Ｂ）に例示されている如く、緊張状態の推定に用いる判定マップ及び識別線も、正規化されたＴ波波高と心拍数を学習データとして用いて調製される。

Ｔ波波高Ｈｉと心拍数Ｆｉの正規化は、下記の式により実行されてよい（Ｚ変換）。
Ｈｉｎ＝（Ｈｉ−Ｈａｖｅ）／Ｓ_Ｈ …（７ａ）
Ｆｉｎ＝（Ｆｉ−Ｆａｖｅ）／Ｓ_Ｆ …（７ｂ）
なお、ここで、Ｈａｖｅ、Ｆａｖｅは、それぞれ、学習データのＴ波波高と心拍数の平均値であり、Ｓ_Ｈ、Ｓ_Ｆは、それぞれ、学習データのＴ波波高と心拍数の標準偏差である。

装置に於いて、上記の学習処理が完了していないときは、学習処理部にて、上記の学習処理が実行され、正規化演算のためのパラメータ及び判定マップが記憶される。実際の任意の被検者についての状態の推定に際しては、学習処理部に記憶された情報を用いて、状態の推定が実行される。

以上の説明は、本発明の実施の形態に関連してなされているが、当業者にとつて多くの修正及び変更が容易に可能であり、本発明は、上記に例示された実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の概念から逸脱することなく種々の装置に適用されることは明らかであろう。

例えば、上記の装置に於いては、緊張状態の推定のために、Ｔ波波高の他に、心拍数が使用されているが、その他の心電波形から得られる情報或いはその他の計測値から抽出される情報がパラメータとして用いられてもよく、そのような場合も本発明の範囲に属することは理解されるべきである。

Claims

緊張状態推定装置であって、
被検者の心電波形を取得する手段と、
前記心電波形に於いてＴ波波高を検出する手段と、
前記Ｔ波波高に基づいて前記被検者の緊張状態を推定する手段と
を含み、前記Ｔ波波高を検出する手段が、
前記心電波形に於ける所定の閾値を超える極大値をＲ波のピークとして検出する手段と、
前記心電波形に於ける検出されたＲ波のピークの後に発生した極小値をＲ波のボトムとして検出する手段と、
前記心電波形に於ける検出されたＲ波のボトムの後に発生した極大値をＴ波のピークとして検出する手段と、
前記心電波形に於ける検出されたＴ波のピークの後に発生した極小値をＴ波のボトムとして検出する手段と、
前記検出されたＴ波のピークの値からＴ波のボトムの値を差し引いた値をＴ波波高として算出する手段と
を含んでいる装置。