JP2018057449A - Drowsiness estimation device and drowsiness estimation program - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、眠気推定装置及び眠気推定プログラムに関するものである。 The present invention relates to a drowsiness estimation device and a drowsiness estimation program.
本願発明者らは、RRI取得手段、指標値計算手段、眠気推定手段を備える眠気推定装置の出願を行った。この発明は、心電図信号のR波に相当する信号を検出するRRIセンサにより得られる信号からR−R間隔のデータであるRRIデータを取得するRRI取得手段と、前記RRIデータを統計処理した結果及び/または前記RRIデータのスペクトル解析の結果とに基づいて、自律神経の活動に関する複数種の活動指標について指標値を計算する指標値計算手段と、各活動指標に関する閾値により評価する推定関数によって構成される眠気推定ルールに基づき、前記指標値計算手段により算出された指標値を評価し眠気を推定する眠気推定手段とを備えるものである(特許文献1参照)。 The inventors of the present application filed a sleepiness estimation apparatus including an RRI acquisition means, an index value calculation means, and a sleepiness estimation means. The present invention provides RRI acquisition means for acquiring RRI data, which is R-R interval data, from a signal obtained by an RRI sensor that detects a signal corresponding to an R wave of an electrocardiogram signal, a result of statistical processing of the RRI data, and And / or index value calculation means for calculating index values for a plurality of types of activity indexes related to autonomic nerve activity based on the result of spectral analysis of the RRI data, and an estimation function that is evaluated by a threshold value for each activity index. And drowsiness estimation means for estimating the drowsiness by evaluating the index value calculated by the index value calculation means (see Patent Document 1).
ところで、作業開始に比べて心拍数は時間と共に低下してゆく傾向にあることが知られている。また、上記発明において用いた活動指標であるSDSD(RMSSD)、pNN50などの副交感神経に関係する活動指標は、時間経過と共にその値が大きくなる傾向にある。 By the way, it is known that the heart rate tends to decrease with time as compared to the start of work. In addition, activity indices related to parasympathetic nerves such as the activity index used in the above invention, such as SDSD (RMSSD), pNN50, etc. tend to increase with time.
しかしながら、上記発明の眠気推定ルールに用いられている閾値は、活動指標の平均値や最小値或いは最大値である。つまり、当該閾値は時間経過に関わりなく一定の値のものである。従って、閾値が一定値であるのに対し、この閾値を用いて評価する対象の活動指標が時間経過と共に変動するため、ある時点では不適切な閾値によって評価が行われていることになり、適切な眠気推定を行うことができないという問題があった。 However, the threshold value used in the sleepiness estimation rule of the above invention is the average value, minimum value, or maximum value of the activity index. That is, the threshold value is a constant value regardless of the passage of time. Therefore, while the threshold value is a constant value, the activity index to be evaluated using this threshold value varies with the passage of time. There was a problem that it was impossible to estimate the sleepiness.
一方、特許文献2には、居眠り判定装置において、照度に応じて瞬き検出用の閾値を変更するようにして適切な判定に繋げている。しかしながら、時間経過による変動に追従できるものとはなっていない。 On the other hand, in Patent Document 2, in the dozing determination apparatus, the threshold for blink detection is changed according to the illuminance, which leads to appropriate determination. However, it has not been able to follow fluctuations over time.
更に、特許文献3には、眠気レベルが所定警報閾値よりも高い場合に警報を出力する警報出力部を備えた居眠り運転防止装置が開示されている。この特許文献3の発明では、警報閾値を補正する警報閾値補正部を備えるものの、眠気レベルが閾値を超えた回数や、眠気レベルが閾値を超えた合計時間等に基づき、補正を行うもので、人間の生理に基づく時間経過を考慮したものとなっていない。 Further, Patent Document 3 discloses a snooze driving prevention device including an alarm output unit that outputs an alarm when the drowsiness level is higher than a predetermined alarm threshold. The invention of Patent Document 3 includes an alarm threshold correction unit that corrects an alarm threshold, but performs correction based on the number of times the sleepiness level exceeds the threshold, the total time that the sleepiness level exceeds the threshold, and the like. It does not take into account the passage of time based on human physiology.
本発明は上記のような眠気推定技術の現状に鑑みてなされたもので、その目的は、人間の生理に基づく時間経過を考慮し、時間変化する活動指標に追従して適切な眠気推定を可能とする眠気推定装置及び眠気推定プログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the present state of sleepiness estimation technology as described above, and its purpose is to allow time lapse based on human physiology and to appropriately estimate sleepiness by following a time-varying activity index. An object of the present invention is to provide a sleepiness estimation apparatus and a sleepiness estimation program.
本発明に係る眠気推定装置は、心電図信号のR波に相当する信号を検出するRRIセンサにより得られる信号からR−R間隔のデータであるRRIデータを取得するRRI取得手段と、前記RRIデータを統計処理した結果及び/または前記RRIデータのスペクトル解析の結果とに基づいて、自律神経の活動に関する活動指標について指標値を計算する指標値計算手段と、各活動指標に関する閾値により評価する推定関数を含んで構成される眠気推定ルールに基づき、前記指標値計算手段により算出された指標値を評価し眠気を推定する眠気推定手段と、前記指標値を時系列に並べた指標値時系列データに基づき、この指標値時系列データの変化に近似する近似関数を得て、この近似関数に対して所定値の変化を与えた閾値関数を求め、この閾値関数を前記閾値とする閾値関数算出手段とを具備したことを特徴とする。 An apparatus for estimating sleepiness according to the present invention includes an RRI acquisition unit that acquires RRI data that is data of an RR interval from a signal obtained by an RRI sensor that detects a signal corresponding to an R wave of an electrocardiogram signal; Index value calculation means for calculating an index value for an activity index related to autonomic nerve activity based on a result of statistical processing and / or a spectrum analysis result of the RRI data, and an estimation function evaluated by a threshold value for each activity index A drowsiness estimation unit that evaluates the index value calculated by the index value calculation unit and estimates drowsiness based on a drowsiness estimation rule that includes the index value time-series data in which the index values are arranged in time series Then, an approximate function approximating the change in the index value time series data is obtained, and a threshold function that gives a predetermined value change to this approximate function is obtained. Characterized in that the threshold function equipped with the threshold value function calculating means and the threshold value.
本発明に係る眠気推定装置では、前記閾値関数算出手段は、過去に得られた複数日分の指標値時系列データにつき、一日分毎に前記閾値関数を求め、この閾値関数を統計処理して最終的な閾値関数を得ることを特徴とする。 In the sleepiness estimation apparatus according to the present invention, the threshold function calculation means obtains the threshold function for each day for the index value time-series data for a plurality of days obtained in the past, and statistically processes the threshold function. To obtain a final threshold function.
本発明に係る眠気推定装置では、前記閾値関数算出手段は、一日における指標値の変動率が略同一の時間帯毎に一つの閾値関数を得ることを特徴とする。 In the sleepiness estimation apparatus according to the present invention, the threshold function calculation means obtains one threshold function for each time period in which the fluctuation rate of the index value in a day is substantially the same.
本発明に係る眠気推定装置では、前記閾値関数算出手段は、昼休み前後の午前と午後の2通りの時間帯毎に一つの閾値関数を得ることを特徴とする。 In the sleepiness estimation apparatus according to the present invention, the threshold function calculation means obtains one threshold function for each of two morning and afternoon time zones before and after lunch break.
本発明に係る眠気推定装置では、前記閾値関数算出手段は、休憩までの時間帯毎に一つの閾値関数を得ることを特徴とする。 In the sleepiness estimation apparatus according to the present invention, the threshold function calculation means obtains one threshold function for each time period until a break.
本発明に係る眠気推定装置では、前記閾値関数算出手段は、指標値時系列データの平均値と従前の閾値との差に基づき、近似関数に対して所定値の変化を与えて閾値関数を求めることを特徴とする。 In the sleepiness estimation apparatus according to the present invention, the threshold function calculation means obtains a threshold function by giving a change of a predetermined value to the approximate function based on the difference between the average value of the index value time-series data and the previous threshold. It is characterized by that.
本発明に係る眠気推定装置では、前記RRIデータを統計処理した結果の活動指標として、
SDNN:(RRIの標準偏差)
RMSSD:(隣接するRRIの差の二乗平均値の平方根)
SDSD:(隣接するRRIの差の標準偏差)
pNN50:(隣接するRRIの差が50(ミリ秒)を超える割合)
の少なくとも1つを用いることを特徴とする。
In the sleepiness estimation apparatus according to the present invention, as an activity index as a result of statistical processing of the RRI data,
SDNN: (RRI standard deviation)
RMSSD: (the square root of the root mean square of the difference between adjacent RRIs)
SDSD: (standard deviation of the difference between adjacent RRIs)
pNN50: (Ratio in which the difference between adjacent RRIs exceeds 50 (milliseconds))
At least one of the above is used.
本発明に係る眠気推定装置では、前記RRIデータのスペクトル解析の結果の活動指標として、
LF:(PSD(パワースペクトル密度関数)の0.04〜0.15[Hz]のパワー)
HF:(PSDの0.15〜0.40[Hz]のパワー)
HF/(LF+HF)
pi(i=0,1,2,・・・,9):(PSDの0.15+i×0.025 〜 0.15 +( i+1)×0.025 [Hz]のパワー)
の少なくとも1つを用いることを特徴とする。
In the sleepiness estimation apparatus according to the present invention, as an activity index as a result of spectrum analysis of the RRI data,
LF: (PSD (power spectral density function) 0.04 to 0.15 [Hz] power)
HF: (PSD 0.15-0.40 [Hz] power)
HF / (LF + HF)
pi (i = 0, 1, 2,..., 9): (PSD 0.15 + i × 0.025 to 0.15+ (i + 1) × 0.025 [Hz] power)
At least one of the above is used.
本発明に係る眠気推定プログラムは、コンピュータを、心電図信号のR波に相当する信号を検出するRRIセンサにより得られる信号からR−R間隔のデータであるRRIデータを取得するRRI取得手段、前記RRIデータを統計処理した結果及び/または前記RRIデータのスペクトル解析の結果とに基づいて、自律神経の活動に関する活動指標について指標値を計算する指標値計算手段、各活動指標に関する閾値により評価する推定関数を含んで構成される眠気推定ルールに基づき、前記指標値計算手段により算出された指標値を評価し眠気を推定する眠気推定手段、前記指標値を時系列に並べた指標値時系列データに基づき、この指標値時系列データの変化に近似する近似関数を得て、この近似関数に対して所定値の変化を与えた閾値関数を求め、この閾値関数を前記閾値とする閾値関数算出手段として機能させることを特徴とする。 The drowsiness estimation program according to the present invention is an RRI acquisition unit that acquires RRI data, which is R-R interval data, from a signal obtained by an RRI sensor that detects a signal corresponding to an R wave of an electrocardiogram signal. Index value calculation means for calculating an index value for an activity index related to autonomic nerve activity based on a result of statistical processing of data and / or a result of spectrum analysis of the RRI data, and an estimation function evaluated by a threshold value for each activity index Drowsiness estimation means for evaluating the index value calculated by the index value calculation means and estimating sleepiness based on a drowsiness estimation rule comprising: based on index value time-series data in which the index values are arranged in time series Obtain an approximate function that approximates the change in the index value time series data, and apply a threshold value that gives a predetermined value change to this approximate function. Seeking function, characterized in that to function this threshold function as a threshold function calculating means and the threshold value.
本発明に係る眠気推定プログラムでは、前記閾値関数算出手段を、過去に得られた複数日分の指標値時系列データにつき、一日分毎に前記閾値関数を求め、この閾値関数を統計処理して最終的な閾値関数を得るように機能させることを特徴とする。 In the sleepiness estimation program according to the present invention, the threshold function calculation means obtains the threshold function for each day for the index value time-series data for a plurality of days obtained in the past, and statistically processes the threshold function. And functioning to obtain a final threshold function.
本発明に係る眠気推定プログラムでは、前記閾値関数算出手段を、一日における指標値の変動率が略同一の時間帯毎に一つの閾値関数を得るように機能させることを特徴とする。 The sleepiness estimation program according to the present invention is characterized in that the threshold function calculation means functions so as to obtain one threshold function for each time period in which the fluctuation rate of the index value in a day is substantially the same.
本発明に係る眠気推定プログラムでは、前記閾値関数算出手段を、昼休み前後の午前と午後の2通りの時間帯毎に一つの閾値関数を得るように機能させることを特徴とする。 The sleepiness estimation program according to the present invention is characterized in that the threshold function calculation means functions so as to obtain one threshold function for each of two morning and afternoon time zones before and after lunch break.
本発明に係る眠気推定プログラムでは、前記閾値関数算出手段を、休憩までの時間帯毎に一つの閾値関数を得るように機能させることを特徴とする。 The sleepiness estimation program according to the present invention is characterized in that the threshold function calculation means functions so as to obtain one threshold function for each time period until a break.
本発明に係る眠気推定プログラムでは、前記閾値関数算出手段を、指標値時系列データの平均値と従前の閾値との差に基づき、近似関数に対して所定値の変化を与えて閾値関数を求めるように機能させることを特徴とする。 In the sleepiness estimation program according to the present invention, the threshold function calculation means obtains a threshold function by giving a change of a predetermined value to the approximate function based on the difference between the average value of the index value time-series data and the previous threshold. It is made to function as follows.
本発明に係る眠気推定プログラムでは、前記RRIデータを統計処理した結果の活動指標として、
SDNN:(RRIの標準偏差)
RMSSD:(隣接するRRIの差の二乗平均値の平方根)
SDSD:(隣接するRRIの差の標準偏差)
pNN50:(隣接するRRIの差が50(ミリ秒)を超える割合)
の少なくとも1つを用いることを特徴とする。
In the sleepiness estimation program according to the present invention, as an activity index as a result of statistical processing of the RRI data,
SDNN: (RRI standard deviation)
RMSSD: (the square root of the root mean square of the difference between adjacent RRIs)
SDSD: (standard deviation of the difference between adjacent RRIs)
pNN50: (Ratio in which the difference between adjacent RRIs exceeds 50 (milliseconds))
At least one of the above is used.
本発明に係る眠気推定プログラムでは、前記RRIデータのスペクトル解析の結果の活動指標として、
LF:(PSD(パワースペクトル密度関数)の0.04〜0.15[Hz]のパワー)
HF:(PSDの0.15〜0.40[Hz]のパワー)
HF/(LF+HF)
pi(i=0,1,2,・・・,9):(PSDの0.15+i×0.025 〜 0.15 +( i+1)×0.025 [Hz]のパワー)
の少なくとも1つを用いることを特徴とする。
In the sleepiness estimation program according to the present invention, as an activity index as a result of spectrum analysis of the RRI data,
LF: (PSD (power spectral density function) 0.04 to 0.15 [Hz] power)
HF: (PSD 0.15-0.40 [Hz] power)
HF / (LF + HF)
pi (i = 0, 1, 2,..., 9): (PSD 0.15 + i × 0.025 to 0.15+ (i + 1) × 0.025 [Hz] power)
At least one of the above is used.
本発明によれば、指標値を時系列に並べた指標値時系列データに基づき、この指標値時系列データの変化に近似する近似関数を得て、この近似関数に対して所定値の変化を与えた閾値関数を求め、この閾値関数を前記閾値とする閾値関数算出手段を備えるので、人間の生理に基づく時間経過を考慮し、時間変化する活動指標に追従して適切な眠気推定を可能とする。 According to the present invention, based on index value time-series data in which index values are arranged in time series, an approximate function that approximates the change in the index value time-series data is obtained, and a change in a predetermined value is performed with respect to the approximate function. Since a threshold function calculation means that obtains a given threshold function and uses this threshold function as the threshold is provided, it is possible to appropriately estimate sleepiness by following a time-varying activity index in consideration of the passage of time based on human physiology. To do.
以下添付図面を参照して、本発明に係る眠気推定装置及び眠気推定プログラムの実施形態を説明する。各図において同一の構成要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。図1には、本発明に係る眠気推定装置の実施形態のブロック図が示されている。本実施形態では、心電図信号のR波に相当する信号を検出するRRIセンサ10として、心拍センサを用いることができる。
Embodiments of a drowsiness estimation device and a drowsiness estimation program according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals and redundant description is omitted. FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment of a sleepiness estimation apparatus according to the present invention. In the present embodiment, a heart rate sensor can be used as the
このRRIセンサ10は、心拍センサ以外に、心電計の心電図信号を取り出す部分の構成や脈波センサを用いても良い。RRIセンサ10は、生体に設けられ、無線或いは有線により心電図信号を検出して、にRRI(整形前)1001を出力する。
In addition to the heart rate sensor, the
図1に示すように、本実施形態の眠気推定装置では、端末20が、RRI取得手段21、データ整形手段22、指標値計算手段23、眠気推定手段24、出力手段25を備える。これらの手段の機能と動作については特許文献1に詳述されている。本実施形態の眠気推定装置では、更に、閾値関数算出手段26を備える。
As shown in FIG. 1, in the sleepiness estimation apparatus of this embodiment, the terminal 20 includes an
RRI取得手段21は、上記RRIセンサ10により送出されるRRIデータを取得するものである。RRIセンサ10としては、心電図信号を出力するものでもよく、この場合には、RRI取得手段21が心電図信号に基づきRRIデータを作成する。データ整形手段22は、所定周波数成分の除去であるトレンド除去、異常値除去、データ補間、フィルタ処理の少なくとも1つを行う構成を備えている。これらの構成の詳細は特許文献1に記載の通りである。
The
指標値計算手段23は、上記RRIデータに基づいて自律神経の指標値を算出するもので、例えば、上記RRIデータを統計処理した結果及び/または上記RRIデータのスペクトル解析の結果に基づいて、複数種類である自律神経の活動指標について、その指標値を算出するように構成することができる。指標値計算手段23は、第1の時間毎のRRIデータを用いて単位時間の指標値を算出し、単位時間の指標値を活動指標の種類分集めてベクトル化し、ベクトル化された指標を時系列に並べて指標値ベクトル時系列を作成する。 The index value calculation means 23 calculates an index value of the autonomic nerve based on the RRI data. For example, the index value calculation means 23 can calculate a plurality of values based on the result of statistical processing of the RRI data and / or the result of spectrum analysis of the RRI data. It can be configured to calculate the index value of the autonomic nerve activity index as a type. The index value calculation means 23 calculates an index value for unit time using the RRI data for each first time, collects the index values for unit time for each type of activity index, and vectorizes the index values. Create an index value vector time series in a series.
また、眠気推定手段24は、活動指標に関する閾値及び/または変動状態により評価する推定関数によって構成される眠気推定ルールに基づき、上記指標値計算手段23により算出された活動指標を評価し眠気を推定する。 The sleepiness estimation means 24 estimates sleepiness by evaluating the activity index calculated by the index value calculation means 23 on the basis of a sleepiness estimation rule constituted by an estimation function that is evaluated based on a threshold value related to an activity index and / or a fluctuation state. To do.
出力手段25は、眠気推定手段24による推定結果を出力し、警報発生や機器の動作停止、警告などに用いられるようにする。上記端末20は、スマートフォン、タブレット端末、モバイル端末などにより構成することができる。
The
端末20には、クラウドストレージ30が接続されている。クラウドストレージ30には、センサ特性情報1101、眠気推定ルール1102が予め備えられている。センサ特性情報1101は、データ整形手段22がデータ整形を実行するときに用いられる。眠気推定ルール1102は、眠気推定手段24が眠気を推定するときに用いられる。クラウドストレージ30には、端末20において取得した取得済RRIデータを履歴データの取得済RRI1012Xとして記憶しておいても良いことを示しており、この取得済RRI1012Xは、眠気推定ルール1102の更新のために用いても良い。
A
端末20は、CPUの制御によって処理を行うものであり、上記各手段は、上記CPUがプログラムを実行することにより実現される。閾値関数算出手段26は、指標値を時系列に並べた指標値時系列データに基づき、この指標値時系列データの変化に近似する近似関数を得て、この近似関数に対して所定値の変化を与えた閾値関数を求め、この閾値関数を上記閾値とするものである。 The terminal 20 performs processing under the control of the CPU, and each means is realized by the CPU executing a program. The threshold function calculation means 26 obtains an approximate function that approximates the change of the index value time-series data based on the index value time-series data in which the index values are arranged in time series, and changes the predetermined value with respect to the approximate function. Is obtained, and this threshold function is used as the threshold value.
以上のように構成された本実施形態に係る眠気推定装置は、図2に示すように、予備運用モードS11、閾値関数生成モードS12、実用モードS13により動作する。予備運用モードS11は、特許文献1に示された処理が行われるモードであり、本発明の前提となる。予備運用モードS11の動作は、特許文献1に詳述されているので、その説明を省略する。 The sleepiness estimation apparatus according to the present embodiment configured as described above operates in the standby operation mode S11, the threshold function generation mode S12, and the practical mode S13 as shown in FIG. The preliminary operation mode S11 is a mode in which the processing shown in Patent Document 1 is performed, and is a premise of the present invention. Since the operation of the standby operation mode S11 is described in detail in Patent Document 1, the description thereof is omitted.
閾値関数生成モードS12では、図3に示されるように、指標値計算手段23が取得済RRI1012Xの取得済RRIデータを用いて自律神経の活動に関する活動指標について指標値を計算する(S21)。例えば、n日分の取得済RRIデータを用いて活動指標について指標値を計算する。なお、予めこの計算を行ってクラウドストレージ30に記憶しておくのであれば、この処理は省略される。また、指標値の評価に閾値を用いない場合は、当該指標値についても、この処理は行わない。
In the threshold function generation mode S12, as shown in FIG. 3, the index value calculation means 23 calculates an index value for an activity index related to autonomic nerve activity using the acquired RRI data of the acquired RRI 1012X (S21). For example, an index value is calculated for an activity index using acquired RRI data for n days. If this calculation is performed in advance and stored in the
次に、i(1≦i≦n)番目の指標値の平均値μiと標準偏差σiを算出する(S22)。次に、この指標値に対する閾値は決まっている(予備運用モードS11で用いている)ので、上記平均値μiから閾値Kまでがriσiの距離であるとして、riを算出する(S23)。このステップS22、S23の処理に対応する指標を示す図を、図4に示す。ここでは、指標としてSDSDを用いた説明となっている。勿論、他の指標であっても良い。 Next, the average value μ i and standard deviation σ i of the i (1 ≦ i ≦ n) -th index value are calculated (S22). Next, since the threshold value for this index value is determined (used in the standby operation mode S11), r i is calculated assuming that the distance from the average value μ i to the threshold value K is the distance r i σ i ( S23). A diagram showing indices corresponding to the processes of steps S22 and S23 is shown in FIG. Here, the description uses SDSD as an index. Of course, other indicators may be used.
次に、i番目の指標値について近似関数fi(t)を求める(S24)。この近似関数を求める処理は、最小二乗法等の適当な手法を採用することができる。また、近似関数としては1次関数を採用した例を図5に示す。 Next, an approximate function f i (t) is obtained for the i-th index value (S24). An appropriate method such as a least square method can be employed for the process of obtaining the approximate function. FIG. 5 shows an example in which a linear function is adopted as the approximate function.
次に、i番目の指標値について近似関数fi(t)の値を差し引き、得られたデータの標準偏差σAiを求める(S25)。上記ステップS23において求めたriと上記ステップS25において求めたσAiの乗算値riσAiを、近似関数fi(t)に加え、これをi番目の閾値関数hi(t)として求める(S26)。 Next, the value of the approximation function f i (t) is subtracted from the i-th index value to obtain the standard deviation σA i of the obtained data (S25). A multiplication value r i .SIGMA.A i of .SIGMA.A i determined in r i and the step S25 determined in the step S23, in addition to the approximation function f i (t), determined as the i-th threshold function h i (t) (S26).
ステップS26による処理結果を図6に示す。ここに、fi(t)を
fi(t)=ait+biとすると、閾値関数hi(t)は、
hi(t)=ait+bi+riσAi
となる。なお、ここでは、1次関数の例を示したが、これに限定されるものでなく、近似により適宜な関数なるものである。
The processing result of step S26 is shown in FIG. Here, if f i (t) is f i (t) = a i t + b i , the threshold function h i (t) is
h i (t) = a i t + b i + r i σA i
It becomes. In addition, although the example of the linear function was shown here, it is not limited to this, It becomes an appropriate function by approximation.
ステップS22からステップS26をn回分繰り返し、最後に1番目からn番目までの指標についての閾値関数h1(t)〜hn(t)を求め、これらの平均を最終的な閾値関数H(t)を求める(S27)。つまり、下記の式1である。
以上のような処理により必要な種類の指標についての閾値関数をすべて求め、図2の実用モードS13では、予備運用モードS11において用いた閾値を閾値関数生成モードに求めた閾値関数に代えて予備運用モードS11と同様な処理を行う。 Through the above processing, all threshold functions for the necessary types of indexes are obtained, and in the practical mode S13 in FIG. 2, the threshold used in the preliminary operation mode S11 is replaced with the threshold function obtained in the threshold function generation mode. Processing similar to that in mode S11 is performed.
本実施形態では、指標値計算手段23が、RRIデータを統計処理した結果及びRRIデータのスペクトル解析の結果とに基づいて、自律神経の活動に関する活動指標について指標値を計算するが、RRIデータを統計処理した結果またはRRIデータのスペクトル解析の結果とに基づいて、自律神経の活動に関する活動指標について指標値を計算するものであって良い。 In this embodiment, the index value calculation means 23 calculates an index value for an activity index related to autonomic nerve activity based on the result of statistical processing of RRI data and the result of spectrum analysis of RRI data. An index value may be calculated for an activity index related to autonomic nerve activity based on a result of statistical processing or a result of spectrum analysis of RRI data.
また、眠気推定ルール1102は、各活動指標に関する閾値及び/または変動状態により評価する推定関数によって構成されるが、各活動指標に関する閾値により評価する推定関数を含んで構成される眠気推定ルールであれば良い。
Further, the
本実施形態で用いる活動指標は、RRIデータを統計処理した結果の活動指標として、
SDNN:(RRIの標準偏差)
RMSSD:(隣接するRRIの差の二乗平均値の平方根)
SDSD:(隣接するRRIの差の標準偏差)
pNN50:(隣接するRRIの差が50(ミリ秒)を超える割合)
の少なくとも1つを用いる。この活動指標の詳細については特許文献1に記載したので、その説明を省略する。
The activity index used in this embodiment is an activity index as a result of statistical processing of RRI data.
SDNN: (RRI standard deviation)
RMSSD: (the square root of the root mean square of the difference between adjacent RRIs)
SDSD: (standard deviation of the difference between adjacent RRIs)
pNN50: (Ratio in which the difference between adjacent RRIs exceeds 50 (milliseconds))
At least one of The details of this activity index are described in Patent Document 1, so the description thereof is omitted.
本実施形態で用いる活動指標は、上記RRIデータのスペクトル解析の結果の活動指標として、
LF:(PSD(パワースペクトル密度関数)の0.04〜0.15[Hz]のパワー)
HF:(PSDの0.15〜0.40[Hz]のパワー)
HF/(LF+HF)
pi(i=0,1,2,・・・,9):(PSDの0.15+i×0.025 〜 0.15 +( i+1)×0.025 [Hz]のパワー)
の少なくとも1つを用いる。この活動指標の詳細については特許文献1に記載したので、その説明を省略する。
The activity index used in the present embodiment is an activity index as a result of spectrum analysis of the RRI data.
LF: (PSD (power spectral density function) 0.04 to 0.15 [Hz] power)
HF: (PSD 0.15-0.40 [Hz] power)
HF / (LF + HF)
pi (i = 0, 1, 2,..., 9): (PSD 0.15 + i × 0.025 to 0.15+ (i + 1) × 0.025 [Hz] power)
At least one of The details of this activity index are described in Patent Document 1, so the description thereof is omitted.
更に、各指標の時間変化は、休憩を挟むことによって異なるものとなる傾向が確かめられている。このため、一日における指標値の変動率が略同一の時間帯毎に一つの閾値関数を得るように機能させると好的である。この場合は、指標値の変動率を求めて時間帯の区切りを求めてもよい。 Furthermore, it has been confirmed that the time change of each index becomes different depending on the break. For this reason, it is preferable to function so as to obtain one threshold value function for each time zone in which the fluctuation rate of the index value in one day is substantially the same. In this case, a time zone break may be obtained by obtaining a variation rate of the index value.
また、昼休み前後の午前と午後の2通りの時間帯毎に一つの閾値関数を得るように機能させることもできる。或いは、休憩までの時間帯毎に一つの閾値関数を得るように機能させることもできる。例えば始業から数時間業務を行い、休憩し、更に数時間業務を行い、休憩し、・・・と続く業務の場合、休憩までの時間帯毎に一つの閾値関数を得るようにすると好的である。 Further, it can be made to function so as to obtain one threshold function for each of two time zones of morning and afternoon before and after the lunch break. Or it can also be made to function so that one threshold value function may be obtained for every time zone until a break. For example, in the case of a work that continues for several hours from the start, breaks, then performs several hours, breaks, and so on, it is preferable to obtain one threshold function for each time period until the break. is there.
更に、上記時間的な変動は、デスクワークや運転等の座った状態の業務において顕著に現れ、所謂肉体労働や運動についてはほぼ現れないことから、本実施形態は、デスクワークや運転等の座った状態の業務の人に適用すると好的である。 Furthermore, since the above temporal variation is noticeable in desk work or driving sitting work, and so-called manual labor or exercise hardly appears, this embodiment is in desk work or driving sitting state. It is preferable to apply to the person of the business of.
また、図1の構成は一例に過ぎず、クラウドストレージ30が保持するものを端末20が備えても良い。また、クラウドストレージ30に代えてサーバを設け、クラウドストレージ30の代りを行っても良い。更に、また、クラウドストレージ30に代えてサーバを設け、クラウドストレージ30の代りを行うと共に、端末20の機能の一部をサーバにおいて行っても良い。その他、システム構成は適宜変更することができる。
1 is merely an example, and the terminal 20 may include what the
10 センサ
20 端末
21 取得手段
22 データ整形手段
23 指標値計算手段
24 眠気推定手段
25 出力手段
26 閾値関数算出手段
30 クラウドストレージ
DESCRIPTION OF
Claims (16)
前記RRIデータを統計処理した結果及び/または前記RRIデータのスペクトル解析の結果とに基づいて、自律神経の活動に関する活動指標について指標値を計算する指標値計算手段と、
各活動指標に関する閾値により評価する推定関数を含んで構成される眠気推定ルールに基づき、前記指標値計算手段により算出された指標値を評価し眠気を推定する眠気推定手段と、
前記指標値を時系列に並べた指標値時系列データに基づき、この指標値時系列データの変化に近似する近似関数を得て、この近似関数に対して所定値の変化を与えた閾値関数を求め、この閾値関数を前記閾値とする閾値関数算出手段と
を具備したことを特徴とする眠気推定装置。 RRI acquisition means for acquiring RRI data, which is R-R interval data, from a signal obtained by an RRI sensor that detects a signal corresponding to an R wave of an electrocardiogram signal;
Index value calculation means for calculating an index value for an activity index related to autonomic nerve activity based on a result of statistical processing of the RRI data and / or a result of spectrum analysis of the RRI data;
Sleepiness estimation means for evaluating the index value calculated by the index value calculation means and estimating sleepiness based on a sleepiness estimation rule including an estimation function that is evaluated by a threshold value for each activity index;
Based on the index value time-series data in which the index values are arranged in time series, an approximate function that approximates the change in the index value time-series data is obtained, and a threshold function that gives a change in a predetermined value to the approximate function is obtained. A drowsiness estimation device comprising: a threshold value function calculating unit that obtains the threshold value function as the threshold value.
SDNN:(RRIの標準偏差)
RMSSD:(隣接するRRIの差の二乗平均値の平方根)
SDSD:(隣接するRRIの差の標準偏差)
pNN50:(隣接するRRIの差が50(ミリ秒)を超える割合)
の少なくとも1つを用いることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の眠気推定装置。 As an activity index as a result of statistical processing of the RRI data,
SDNN: (RRI standard deviation)
RMSSD: (the square root of the root mean square of the difference between adjacent RRIs)
SDSD: (standard deviation of the difference between adjacent RRIs)
pNN50: (Ratio in which the difference between adjacent RRIs exceeds 50 (milliseconds))
The sleepiness estimation apparatus according to claim 1, wherein at least one of the following is used.
LF:(PSD(パワースペクトル密度関数)の0.04〜0.15[Hz]のパワー)
HF:(PSDの0.15〜0.40[Hz]のパワー)
HF/(LF+HF)
pi(i=0,1,2,・・・,9):(PSDの0.15+i×0.025 〜 0.15 +( i+1)×0.025 [Hz]のパワー)
の少なくとも1つを用いることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の眠気推定装置。 As an activity index as a result of spectrum analysis of the RRI data,
LF: (PSD (power spectral density function) 0.04 to 0.15 [Hz] power)
HF: (PSD 0.15-0.40 [Hz] power)
HF / (LF + HF)
pi (i = 0, 1, 2,..., 9): (PSD 0.15 + i × 0.025 to 0.15+ (i + 1) × 0.025 [Hz] power)
The sleepiness estimation apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein at least one of the following is used.
心電図信号のR波に相当する信号を検出するRRIセンサにより得られる信号からR−R間隔のデータであるRRIデータを取得するRRI取得手段、
前記RRIデータを統計処理した結果及び/または前記RRIデータのスペクトル解析の結果とに基づいて、自律神経の活動に関する活動指標について指標値を計算する指標値計算手段、
各活動指標に関する閾値より評価する推定関数を含んで構成される眠気推定ルールに基づき、前記指標値計算手段により算出された指標値を評価し眠気を推定する眠気推定手段、
前記指標値を時系列に並べた指標値時系列データに基づき、この指標値時系列データの変化に近似する近似関数を得て、この近似関数に対して所定値の変化を与えた閾値関数を求め、この閾値関数を前記閾値とする閾値関数算出手段
として機能させることを特徴とする眠気推定プログラム。 Computer
RRI acquisition means for acquiring RRI data, which is R-R interval data, from a signal obtained by an RRI sensor that detects a signal corresponding to an R wave of an electrocardiogram signal;
Index value calculation means for calculating an index value for an activity index related to autonomic nerve activity based on a result of statistical processing of the RRI data and / or a result of spectrum analysis of the RRI data;
Sleepiness estimation means for evaluating the index value calculated by the index value calculation means and estimating sleepiness based on a sleepiness estimation rule configured to include an estimation function evaluated from a threshold value for each activity index;
Based on the index value time-series data in which the index values are arranged in time series, an approximate function that approximates the change in the index value time-series data is obtained, and a threshold function that gives a change in a predetermined value to the approximate function is obtained. A drowsiness estimation program that is obtained and functions as threshold function calculation means using the threshold function as the threshold.
SDNN:(RRIの標準偏差)
RMSSD:(隣接するRRIの差の二乗平均値の平方根)
SDSD:(隣接するRRIの差の標準偏差)
pNN50:(隣接するRRIの差が50(ミリ秒)を超える割合)
の少なくとも1つを用いることを特徴とする請求項9乃至14のいずれか1項に記載の眠気推定プログラム。 As an activity index as a result of statistical processing of the RRI data,
SDNN: (RRI standard deviation)
RMSSD: (the square root of the root mean square of the difference between adjacent RRIs)
SDSD: (standard deviation of the difference between adjacent RRIs)
pNN50: (Ratio in which the difference between adjacent RRIs exceeds 50 (milliseconds))
The sleepiness estimation program according to any one of claims 9 to 14, wherein at least one of the following is used.
LF:(PSD(パワースペクトル密度関数)の0.04〜0.15[Hz]のパワー)
HF:(PSDの0.15〜0.40[Hz]のパワー)
HF/(LF+HF)
pi(i=0,1,2,・・・,9):(PSDの0.15+i×0.025 〜 0.15 +( i+1)×0.025 [Hz]のパワー)
の少なくとも1つを用いることを特徴とする請求項9乃至15のいずれか1項に記載の眠気推定プログラム。
As an activity index as a result of spectrum analysis of the RRI data,
LF: (PSD (power spectral density function) 0.04 to 0.15 [Hz] power)
HF: (PSD 0.15-0.40 [Hz] power)
HF / (LF + HF)
pi (i = 0, 1, 2,..., 9): (PSD 0.15 + i × 0.025 to 0.15+ (i + 1) × 0.025 [Hz] power)
The sleepiness estimation program according to any one of claims 9 to 15, wherein at least one of the following is used.
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