JP2018057450A - 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、前記指標値計算手段により算出された指標値を閾値により評価し眠気を推定する眠気推定手段と、前記RRI取得手段によって得られたRRIデータとこのRRIデータの値に対し前記指標値計算手段によって得られた指標値をそれぞれ複数プロットした相関図から、RRIデータの値に対する指標値の関係を示す近似関数を算出する近似関数算出手段と、前記近似関数に基づき補正指標値関数を作成し、この補正指標値関数により補正指標値を計算する補正指標値計算手段と、を具備し、前記眠気推定手段は、前記補正指標値を閾値により評価し眠気を推定することを特徴とする。 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 the result of statistical processing and / or spectrum analysis of the RRI data, and the index value calculated by the index value calculation means A sleepiness estimation means for estimating sleepiness by evaluating a threshold value, RRI data obtained by the RRI acquisition means, and a correlation diagram in which a plurality of index values obtained by the index value calculation means are plotted against the values of the RRI data An approximate function calculating means for calculating an approximate function indicating the relationship of the index value to the value of the RRI data, and the approximate function. And a correction index value calculation means for calculating a correction index value based on the correction index value function, and the drowsiness estimation means evaluates the correction index value with a threshold value to detect drowsiness. It is characterized by estimating.
本発明に係る眠気推定装置では、前記補正指標値計算手段は、指標値計算手段により計算される前記指標値と前記近似関数とにより前記補正指標値関数を求めることを特徴とする。 In the drowsiness estimation apparatus according to the present invention, the correction index value calculation means obtains the correction index value function from the index value calculated by the index value calculation means and the approximate function.
本発明に係る眠気推定装置では、前記補正指標値計算手段は、前記相関図からRRIデータの値に対する指標値の平均値を得て、この平均値を前記補正指標値関数に適用して前記補正指標値関数を作成することを特徴とする。 In the drowsiness estimation apparatus according to the present invention, the correction index value calculation means obtains an average value of index values for RRI data values from the correlation diagram, and applies the average value to the correction index value function to perform the correction. An index value function is created.
本発明に係る眠気推定装置では、前記補正指標値計算手段には、少なくとも、第1の補正指標値関数と、この第1の補正指標値関数により大きく指数値を変動させて補正指数値を計算する第2の補正指標値関数とのいずれかを設定して計算可能であることを特徴とする。 In the sleepiness estimation apparatus according to the present invention, the correction index value calculation means calculates at least a first correction index value function and a correction index value by greatly varying the index value by the first correction index value function. It is possible to calculate by setting any one of the second correction index value functions.
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、前記指標値計算手段により算出された指標値を閾値により評価し眠気を推定する眠気推定手段と、前記RRI取得手段によって得られたRRIデータとこのRRIデータの値に対し前記指標値計算手段によって得られた指標値をそれぞれ複数プロットした相関図から、RRIデータの値に対する指標値の関係を示す近似関数を算出する近似関数算出手段と、前記近似関数に基づき補正閾値関数を作成し、この補正指閾値関数により補正閾値を計算する補正閾値計算手段と、を具備し、前記眠気推定手段は、前記指標値を補正閾値により評価し眠気を推定することを特徴とする。 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 the result of statistical processing and / or spectrum analysis of the RRI data, and the index value calculated by the index value calculation means A sleepiness estimation means for estimating sleepiness by evaluating a threshold value, RRI data obtained by the RRI acquisition means, and a correlation diagram in which a plurality of index values obtained by the index value calculation means are plotted against the values of the RRI data An approximate function calculating means for calculating an approximate function indicating the relationship of the index value to the value of the RRI data, and the approximate function. And a correction threshold value calculation means for calculating a correction threshold value based on the correction finger threshold value function, and the drowsiness estimation means estimates the drowsiness by evaluating the index value with the correction threshold value. It is characterized by.
本発明に係る眠気推定装置では、前記補正閾値計算手段は、前記閾値と前記近似関数とにより前記補正指標値関数を求めることを特徴とする。 In the drowsiness estimation apparatus according to the present invention, the correction threshold value calculation means obtains the correction index value function from the threshold value and the approximation function.
本発明に係る眠気推定装置では、前記補正閾値計算手段は、前記相関図からRRIデータの値に対する指標値の平均値を得て、この平均値を前記補正閾値関数に適用して前記補正閾値関数を作成することを特徴とする。 In the drowsiness estimation apparatus according to the present invention, the correction threshold value calculation means obtains an average value of index values with respect to the value of RRI data from the correlation diagram, and applies the average value to the correction threshold value function to thereby correct the correction threshold value function. It is characterized by creating.
本発明に係る眠気推定装置では、前記補正閾値計算手段には、少なくとも、第1の補正指標値関数と、この第1の補正指標値関数により大きく指数値を変動させて補正指数値を計算する第2の補正指標値関数とのいずれかを設定して計算可能であることを特徴とする。 In the drowsiness estimation apparatus according to the present invention, the correction threshold value calculation means calculates a correction index value by at least changing the index value by at least the first correction index value function and the first correction index value function. It can be calculated by setting any one of the second correction index value functions.
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、前記指標値計算手段により算出された指標値を閾値により評価し眠気を推定する眠気推定手段、前記RRI取得手段によって得られたRRIデータとこのRRIデータの値に対し前記指標値計算手段によって得られた指標値をそれぞれ複数プロットした相関図から、RRIデータの値に対する指標値の関係を示す近似関数を算出する近似関数算出手段、前記近似関数に基づき補正指標値関数を作成し、この補正指標値関数により補正指標値を計算する補正指標値計算手段、として機能させ、更に、前記眠気推定手段を、前記補正指標値を閾値により評価し眠気を推定するように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, an index calculated by the index value calculation means A sleepiness estimation means for evaluating a value based on a threshold value to estimate sleepiness, a correlation diagram in which a plurality of RRI data obtained by the RRI acquisition means and a plurality of index values obtained by the index value calculation means are plotted against the values of the RRI data Approximate function calculation method for calculating an approximate function indicating the relationship of the index value to the RRI data value A correction index value function is created based on the approximate function, and a correction index value calculation unit is configured to calculate a correction index value by the correction index value function, and the drowsiness estimation unit sets the correction index value as a threshold value. It is made to function so that it may evaluate and estimate sleepiness.
本発明に係る眠気推定プログラムでは、前記補正指標値計算手段を、指標値計算手段により計算される前記指標値と前記近似関数とにより前記補正指標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 drowsiness estimation program according to the present invention, the correction index value calculation means functions so as to obtain the correction index value function from the index value calculated by the index value calculation means and the approximate function. .
本発明に係る眠気推定プログラムでは、前記補正指標値計算手段を、前記相関図からRRIデータの値に対する指標値の平均値を得て、この平均値を前記補正指標値関数に適用して前記補正指標値関数を作成す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 correction index value calculation means obtains an average value of index values with respect to values of RRI data from the correlation diagram, and applies the average value to the correction index value function to perform the correction. It is made to function so that an index value function may be created.
本発明に係る眠気推定プログラムでは、前記補正指標値計算手段には、少なくとも、第1の補正指標値関数と、この第1の補正指標値関数により大きく指数値を変動させて補正指数値を計算する第2の補正指標値関数とのいずれかを設定して計算可能に機能させることを特徴とする。 In the drowsiness estimation program according to the present invention, the correction index value calculation means calculates at least a first correction index value function and a correction index value by greatly varying the index value by the first correction index value function. One of the second correction index value functions to be set is set so as to function so that calculation is possible.
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、前記指標値計算手段により算出された指標値を閾値により評価し眠気を推定する眠気推定手段、前記RRI取得手段によって得られたRRIデータとこのRRIデータの値に対し前記指標値計算手段によって得られた指標値をそれぞれ複数プロットした相関図から、RRIデータの値に対する指標値の関係を示す近似関数を算出する近似関数算出手段、前記近似関数に基づき補正閾値関数を作成し、この補正指閾値関数により補正閾値を計算する補正閾値計算手段、として機能させ、更に、前記眠気推定手段を、前記指標値を補正閾値により評価し眠気を推定するように機能させることを特徴とする。 The drowsiness estimation program 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, and the RRI data Index value calculation means for calculating an index value for an activity index related to autonomic nerve activity based on the result of statistical processing of the RRI data and / or the result of spectrum analysis of the RRI data, and the index value calculated by the index value calculation means A drowsiness estimation means for estimating drowsiness by evaluating a threshold value, RRI data obtained by the RRI acquisition means, and a correlation diagram in which a plurality of index values obtained by the index value calculation means are plotted against the values of the RRI data Approximate function calculating means for calculating an approximate function indicating the relationship of the index value to the RRI data value A correction threshold function is created based on the approximate function and functions as correction threshold calculation means for calculating a correction threshold using the correction finger threshold function. Further, the drowsiness estimation means evaluates the index value based on the correction threshold and sleepiness It is made to function so that it may estimate.
本発明に係る眠気推定プログラムでは、前記補正閾値計算手段を、前記閾値と前記近似関数とにより前記補正指標値関数を求めるように機能させることを特徴とする。 The drowsiness estimation program according to the present invention is characterized in that the correction threshold value calculation means functions so as to obtain the correction index value function from the threshold value and the approximate function.
本発明に係る眠気推定プログラムでは、前記補正閾値計算手段を、前記相関図からRRIデータの値に対する指標値の平均値を得て、この平均値を前記補正閾値関数に適用して前記補正閾値関数を作成するように機能させることを特徴とする。 In the drowsiness estimation program according to the present invention, the correction threshold value calculation means obtains an average value of index values with respect to values of RRI data from the correlation diagram, and applies the average value to the correction threshold value function to thereby correct the correction threshold value function. It is made to function so that it may create.
本発明に係る眠気推定プログラムでは、前記補正閾値計算手段には、少なくとも、第1の補正指標値関数と、この第1の補正指標値関数により大きく指数値を変動させて補正指数値を計算する第2の補正指標値関数とのいずれかを設定して計算可能に機能させることを特徴とする。 In the drowsiness estimation program according to the present invention, the correction threshold value calculation means calculates a correction index value by at least changing the index value by at least the first correction index value function and the first correction index value function. One of the second correction index value functions is set to function so that calculation is possible.
本発明によれば、RRI取得手段によって得られたRRIデータとこのRRIデータの値に対し、指標値計算手段によって得られた指標値をそれぞれ複数プロットした相関図から、RRIデータの値に対する指標値の関係を示す近似関数を算出する近似関数算出手段と、前記近似関数に基づき補正指標値関数を作成し、この補正指標値関数により補正指標値を計算する補正指標値計算手段を備えるので、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, the RRI data obtained by the RRI acquisition means and the correlation value obtained by plotting a plurality of index values obtained by the index value calculation means with respect to the values of the RRI data, the index values for the RRI data values are obtained. And an approximate function calculating means for calculating an approximate function indicating the relationship of the above and a corrected index value function for creating a corrected index value function based on the approximate function and calculating a corrected index value using the corrected index value function. Taking into account the passage of time based on the physiology of the child, it is possible to appropriately estimate sleepiness following the time-varying activity index.
本発明によれば、RRI取得手段によって得られたRRIデータとこのRRIデータの値に対し、指標値計算手段によって得られた指標値をそれぞれ複数プロットした相関図から、RRIデータの値に対する指標値の関係を示す近似関数を算出する近似関数算出手段と、前記近似関数に基づき補正閾値関数を作成し、この補正指閾値関数により補正閾値を計算する補正閾値計算手段とを備えるので、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, the RRI data obtained by the RRI acquisition means and the correlation value obtained by plotting a plurality of index values obtained by the index value calculation means with respect to the values of the RRI data, the index values for the RRI data values are obtained. The approximate function calculating means for calculating the approximate function indicating the relationship of the above and the corrected threshold value calculating means for creating the corrected threshold function based on the approximate function and calculating the corrected threshold value using the corrected finger threshold function are provided. Considering the passage of time based on the above, it is possible to appropriately estimate sleepiness following the time-varying activity index.
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第1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 a first embodiment of a drowsiness 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、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、近似関数算出手段26と補正指標値計算手段27を備える。
As shown in FIG. 1, in the sleepiness estimation apparatus of this embodiment, the terminal 20 includes an
040
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。
040
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。近似関数算出手段26は、RRI取得手段21によって得られたRRIデータとこのRRIデータの値に対し上記指標値計算手段23によって得られた指標値をそれぞれ複数プロットした相関図から、RRIデータの値に対する指標値の関係を示す近似関数を算出するものである。補正指標値計算手段27は、上記近似関数に基づき補正指標値関数を作成し、この補正指標値関数により補正指標値を計算するものである。このようにして補正指標値が得られると、眠気推定手段24は、上記補正指標値を閾値により評価し眠気を推定する。 The terminal 20 performs processing under the control of the CPU, and each means is realized by the CPU executing a program. The approximate function calculation means 26 calculates the value of the RRI data from the correlation diagram in which a plurality of index values obtained by the index value calculation means 23 are plotted against the RRI data obtained by the RRI acquisition means 21 and the value of the RRI data. An approximate function indicating the relationship of the index value with respect to is calculated. The correction index value calculation means 27 creates a correction index value function based on the approximate function and calculates a correction index value using this correction index value function. When the correction index value is obtained in this way, the sleepiness estimation means 24 estimates the sleepiness by evaluating the correction index value with a 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、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 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
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)。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には、当該指標値についても、この処理は行わない。
In the 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
次に、上記指標値とRRIデータを用いて、RRIデータの値に対する指標値を複数プロットした相関図を図4に示すように作成する(S22)。更に、この相関図に基づき、近似関数を例えば回帰分析により求める(S23)。近似関数f(x)を求める例を図5に示す。近似関数は、n(整数)次多項式、対数関数、指数関数等が一般的である。また、RRIデータは個人に固有のものであるから、近似関数f(x)の回帰係数も個人毎に異なるものとなる。 Next, using the index value and RRI data, a correlation diagram in which a plurality of index values with respect to the RRI data values are plotted is created as shown in FIG. 4 (S22). Further, based on this correlation diagram, an approximate function is obtained by, for example, regression analysis (S23). An example of obtaining the approximate function f (x) is shown in FIG. The approximate function is generally an n (integer) degree polynomial, a logarithmic function, an exponential function, or the like. In addition, since the RRI data is unique to each individual, the regression coefficient of the approximate function f (x) also differs for each individual.
図6には、指標値をpNN50として、近似関数f(x)を求めた例を示す。ここでは、近似関数f(x)がf(x)=0.000690373x-0.41594として得られている。次に、相関図に基づき、RRIデータの値に対する指標値の平均値mを図7に示すように求める(S24)。また、図6においても平均値mが求められており、m=0.0986823である。 FIG. 6 shows an example in which the approximate function f (x) is obtained with the index value as pNN50. Here, the approximate function f (x) is obtained as f (x) = 0.000690373x−0.41594. Next, based on the correlation diagram, an average value m of the index value with respect to the value of the RRI data is obtained as shown in FIG. 7 (S24). Also in FIG. 6, the average value m is obtained, and m = 0.0986823.
次に、上記で求めた近似関数に基づき補正指標値関数を作成する(S25)。補正指標値関数νは、近似関数f(x)を用いて次の式(1)により表すことができる。
上記の補正基準定数Cは、補正の基準となる値であり、変化させない値とする。特に、平均値mを補正基準定数Cとしてもよい。また、補正強度定数Kの値は通常1に設定することができる。近似関数f(x)の特性により、例えば、正の値をとるべき指標値が負の値となるなどの不都合が生じるような場合には、上記補正強度定数Kの値を適当に(オペレータが)設定することができ、補正強度の調整が可能である。 The correction reference constant C is a value that serves as a reference for correction, and is a value that does not change. In particular, the average value m may be the correction reference constant C. The value of the correction intensity constant K can be normally set to 1. If the characteristic of the approximate function f (x) causes inconvenience such as a negative index value to take a positive value, the value of the correction strength constant K is appropriately set (by the operator) ) Can be set and the correction intensity can be adjusted.
本実施形態では、補正指標値計算手段27は、少なくとも、第1の補正指標値関数である上記式1の補正指標値関数νと、この第1の補正指標値関数により大きく指数値を変動させて補正指数値を計算する第2の補正指標値関数とのいずれかを設定して計算可能である。この第2の補正指標値関数を以下の式2により示す。C、Kについては式1と同じである。
上記のように、補正指標値計算手段27は、第1の補正指標値関数と、この第1の補正指標値関数により大きく指数値を変動させて補正指数値を計算する第2の補正指標値関数のいずれかを用いても良く、或いは、例示しないこれ以外の補正指標値関数を用いて計算を行ってもよい。 As described above, the correction index value calculation means 27 includes the first correction index value function and the second correction index value for calculating the correction index value by largely varying the index value by the first correction index value function. Any one of the functions may be used, or the calculation may be performed using a correction index value function other than this not illustrated.
以上のようにして補正指標値関数が得られると、図2に示した実用モードS13により動作することができる。この処理は、図8に示すように行われる。即ち、式1または式2の補正指標値関数に適用するxtを求める(S31)。具体的は、図9に示すように、現時点がtとして、時点tより前のT1時間を指標値算出区間であり、時点tより前のT2(T1<T2)時間をRRI平均値算出区間とする。RRI平均値算出区間におけるRRIデータの値に対する指標値の平均値をxtとする。
When the correction index value function is obtained as described above, it is possible to operate in the practical mode S13 shown in FIG. This process is performed as shown in FIG. That is, x t to be applied to the correction index value function of
また、補正指標値関数内の指標値νは、従来通り指標値計算手段23が計算して求め、これを用いて補正指標値関数により補正指標値νを求める(S32)。眠気推定手段24は、上記補正指標値を閾値により評価し眠気を推定する(S33)。眠気推定手段24が既に用いている閾値をbとすると、この評価は、ν≧bのとき、眠気ありとする。図10に補正指標値関数を用いた場合の評価例と、補正指標値関数を用いない場合の評価の例を示す。 Further, the index value ν in the correction index value function determined conventionally index value calculating means 23 calculates, to obtain a correction index value ν by the correction index value function with this (S32). The sleepiness estimation means 24 evaluates the correction index value with a threshold value and estimates sleepiness (S33). Assuming that the threshold already used by the sleepiness estimation means 24 is b, this evaluation indicates that there is sleepiness when ν ≧ b. FIG. 10 shows an example of evaluation when the correction index value function is used and an example of evaluation when the correction index value function is not used.
次に、第2の実施形態を説明する。第2の実施形態に係る眠気推定装置の構成図を図11に示す。この実施形態では、第1の実施形態の補正指標値計算手段27を補正閾値計算手段28に置き換えた以外は異なるところはない。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、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の動作は第1の実施形態と同じである。 Next, a second embodiment will be described. The block diagram of the drowsiness estimation apparatus which concerns on 2nd Embodiment is shown in FIG. In this embodiment, there is no difference except that the correction index value calculation means 27 of the first embodiment is replaced with a correction threshold value calculation means 28. As shown in FIG. 2, the sleepiness estimation apparatus according to the present embodiment operates in a standby operation mode S11, a function generation mode S12, and a practical mode S13. The operation in the standby operation mode S11 is the same as that in the first embodiment.
関数生成モードS12では、図12に示されるように動作が行われる。このフローチャートにおいてステップS21からS24は、図3と全く同様であるので処理を省略する。 In the function generation mode S12, an operation is performed as shown in FIG. In this flowchart, steps S21 to S24 are the same as those in FIG.
図13には、指標値をHFとして、近似関数f(x)を求めた例を示す。ここでは、近似関数f(x)がf(x)=0.00141895x2-2.03121x+823.339として得られている。また、図13では、平均値mが求められており、m=107.621である。 FIG. 13 shows an example in which the approximate function f (x) is obtained using the index value as HF. Here, the approximate function f (x) is obtained as f (x) = 0.00141895x 2 -2.03121x + 823.339. Further, in FIG. 13, the average value m is obtained, and m = 107.621.
次に、上記で求めた近似関数に基づき補正閾値関数を作成する(S45)。補正閾値関数bは、近似関数f(x)を用いて次の式(3)により表すことができる。
上記の補正基準定数Cは、補正の基準となる値であり、変化させない値とする。特に、平均値mを補正基準定数Cとしてもよい。また、補正強度定数Kの値は通常1に設定することができる。近似関数f(x)の特性により、例えば、正の値をとるべき指標値が負の値となるなどの不都合が生じるような場合には、上記補正強度定数Kの値を適当に(オペレータが)設定することができ、補正強度の調整が可能である。 The correction reference constant C is a value that serves as a reference for correction, and is a value that does not change. In particular, the average value m may be the correction reference constant C. The value of the correction intensity constant K can be normally set to 1. If the characteristic of the approximate function f (x) causes inconvenience such as a negative index value to take a positive value, the value of the correction strength constant K is appropriately set (by the operator) ) Can be set and the correction intensity can be adjusted.
本実施形態では、補正閾値計算手段28は、少なくとも、第1の補正閾値関数である上記式3の補正閾値関数bと、この第1の補正閾値関数により大きく閾値を変動させて補正閾値を計算する第2の補正閾値関数とのいずれかを設定して計算可能である。この第2の補正閾値関数を以下の式4により示す。C、Kについては式3と同じである。
上記のように、補正閾値計算手段28は、第1の補正指標値関数と、この第1の補正閾値関数により大きく閾値を変動させて補正閾値を計算する第2の補正閾値関数とのいずれかを用いても良く、或いは、例示しないこれ以外の補正閾値関数を用いて計算を行ってもよい。 As described above, the correction threshold value calculation means 28 is one of the first correction index value function and the second correction threshold value function that calculates the correction threshold value by largely changing the threshold value by the first correction threshold value function. May be used, or calculation may be performed using a correction threshold function other than the above that is not illustrated.
以上のようにして補正閾値関数が得られると、図2に示した実用モードS13により動作することができる。この処理は、図14に示すように行われる。即ち、式3または式4の補正閾値関数に適用するxtを求める(S61)。具体的は、図9に示すように、現時点がtとして、時点tより前のT1時間を指標値算出区間であり、時点tより前のT2(T1<T2)時間をRRI平均値算出区間とする。RRI平均値算出区間におけるRRIデータの値に対する指標値の平均値をxtとする。 When the correction threshold function is obtained as described above, it can be operated in the practical mode S13 shown in FIG. This process is performed as shown in FIG. That is, x t to be applied to the correction threshold function of Equation 3 or Equation 4 is obtained (S61). Specifically, as shown in FIG. 9, the current time is t, and the T 1 time before the time t is the index value calculation section, and the T 2 (T 1 <T 2 ) time before the time t is the RRI average. A value calculation interval. The average value of the index values with respect to the RRI data value in the RRI average value calculation section is defined as x t .
また、補正閾値関数内の閾値bは、従来通り指標値計算手段23が備えているので、補正閾値関数により補正閾値bを求める(S62)。眠気推定手段24は、指標値計算手段23が計算した指標値を補正閾値により評価し眠気を推定する(S63)。指標値計算手段23が計算した指標値をνとすると、この評価は、ν≧bのとき、眠気ありとする。図15に補正閾値関数を用いた評価例と、補正閾値関数を用いない場合の評価例を示す。
Further, the threshold value b in the correction threshold function is provided in the index value calculation means 23 as usual, so the correction threshold value b is obtained by the correction threshold function (S62). The
以上2つの実施形態では、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 the above two embodiments, the index value calculation means 23 calculates the index value for the activity index related to the activity of the autonomic nerve based on the result of statistical processing of the RRI data and the result of the spectrum analysis of the RRI data. An index value may be calculated for an activity index related to autonomic nerve activity based on a result of statistical processing of data or a result of spectrum analysis of RRI data.
また、上記2つの実施形態において眠気推定ルール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。即ち、特許文献1において、眠気推定手段は、「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」ものであったが、本発明では、眠気推定手段は、特許文献1の眠気推定手段の機能の内、指標値計算手段により算出された指標値を閾値により評価し眠気を推定する機能(構成)を備えるものとなっている。
In addition, in the above two embodiments, the
上記2つの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 the above two embodiments 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
上記2つの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 two embodiments 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
上記2つの実施形態のステップS31,S61の処理は、RRIが突発的に変位した場合に、補正が不適切な値を採らないために極めて有効である。しかしながら、RRIが突発的に変位することが極めて少ない場合等、必要性が乏しい場合には、必須な処理としなくとも良い。 The processes in steps S31 and S61 of the above two embodiments are extremely effective in that correction does not take an inappropriate value when the RRI is suddenly displaced. However, in the case where the necessity is scarce, such as when the RRI is unlikely to be suddenly displaced, it is not necessary to perform the essential processing.
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 近似関数算出手段
27 補正指標値計算手段
28 補正閾値計算手段
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、
前記指標値計算手段により算出された指標値を閾値により評価し眠気を推定する眠気推定手段と、
前記RRI取得手段によって得られたRRIデータとこのRRIデータの値に対し前記指標値計算手段によって得られた指標値をそれぞれ複数プロットした相関図から、RRIデータの値に対する指標値の関係を示す近似関数を算出する近似関数算出手段と、
前記近似関数に基づき補正指標値関数を作成し、この補正指標値関数により補正指標値を計算する補正指標値計算手段と、
を具備し、
前記眠気推定手段は、前記補正指標値を閾値により評価し眠気を推定する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;
Drowsiness estimation means for estimating the drowsiness by evaluating the index value calculated by the index value calculation means using a threshold;
Approximation showing the relationship between the RRI data value and the RRI data obtained by the RRI acquisition means and a correlation diagram in which a plurality of index values obtained by the index value calculation means are plotted against the RRI data values. An approximate function calculating means for calculating a function;
A correction index value function that creates a correction index value function based on the approximate function and calculates a correction index value by the correction index value function;
Comprising
The sleepiness estimation device, wherein the sleepiness estimation means evaluates the correction index value with a threshold and estimates sleepiness.
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、
前記指標値計算手段により算出された指標値を閾値により評価し眠気を推定する眠気推定手段と、
前記RRI取得手段によって得られたRRIデータとこのRRIデータの値に対し前記指標値計算手段によって得られた指標値をそれぞれ複数プロットした相関図から、RRIデータの値に対する指標値の関係を示す近似関数を算出する近似関数算出手段と、
前記近似関数に基づき補正閾値関数を作成し、この補正指閾値関数により補正閾値を計算する補正閾値計算手段と、
を具備し、
前記眠気推定手段は、前記指標値を補正閾値により評価し眠気を推定する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;
Drowsiness estimation means for estimating the drowsiness by evaluating the index value calculated by the index value calculation means using a threshold;
Approximation showing the relationship between the RRI data value and the RRI data obtained by the RRI acquisition means and a correlation diagram in which a plurality of index values obtained by the index value calculation means are plotted against the RRI data values. An approximate function calculating means for calculating a function;
A correction threshold value calculation means for creating a correction threshold value function based on the approximate function and calculating a correction threshold value by the correction finger threshold value function;
Comprising
The sleepiness estimation device, wherein the sleepiness estimation means evaluates the index value with a correction threshold and estimates sleepiness.
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、
前記指標値計算手段により算出された指標値を閾値により評価し眠気を推定する眠気推定手段、
前記RRI取得手段によって得られたRRIデータとこのRRIデータの値に対し前記指標値計算手段によって得られた指標値をそれぞれ複数プロットした相関図から、RRIデータの値に対する指標値の関係を示す近似関数を算出する近似関数算出手段、
前記近似関数に基づき補正指標値関数を作成し、この補正指標値関数により補正指標値を計算する補正指標値計算手段、
として機能させ、
更に、前記眠気推定手段を、前記補正指標値を閾値により評価し眠気を推定するように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;
Drowsiness estimation means for evaluating the index value calculated by the index value calculation means with a threshold and estimating sleepiness;
Approximation showing the relationship between the RRI data value and the RRI data obtained by the RRI acquisition means and a correlation diagram in which a plurality of index values obtained by the index value calculation means are plotted against the RRI data values. Approximate function calculating means for calculating a function;
A correction index value function that creates a correction index value function based on the approximate function and calculates a correction index value by the correction index value function;
Function as
The sleepiness estimation program further causes the sleepiness estimation means to function so as to estimate the sleepiness by evaluating the correction index value based on a threshold value.
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、
前記指標値計算手段により算出された指標値を閾値により評価し眠気を推定する眠気推定手段、
前記RRI取得手段によって得られたRRIデータとこのRRIデータの値に対し前記指標値計算手段によって得られた指標値をそれぞれ複数プロットした相関図から、RRIデータの値に対する指標値の関係を示す近似関数を算出する近似関数算出手段、
前記近似関数に基づき補正閾値関数を作成し、この補正指閾値関数により補正閾値を計算する補正閾値計算手段、
として機能させ、
更に、前記眠気推定手段を、前記指標値を補正閾値により評価し眠気を推定するように機能させることを特徴とする眠気推定プログラム。 RRI acquisition means for acquiring RRI data, which is R-R interval data, from a signal obtained by an RRI sensor for detecting 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;
Drowsiness estimation means for evaluating the index value calculated by the index value calculation means with a threshold and estimating sleepiness;
Approximation showing the relationship between the RRI data value and the RRI data obtained by the RRI acquisition means and a correlation diagram in which a plurality of index values obtained by the index value calculation means are plotted against the RRI data values. Approximate function calculating means for calculating a function;
A correction threshold value calculating means for creating a correction threshold value function based on the approximate function and calculating the correction threshold value by the correction finger threshold value function;
Function as
The sleepiness estimation program further causes the sleepiness estimation means to function so as to estimate the sleepiness by evaluating the index value with a correction threshold value.
The correction threshold value calculation means includes at least one of a first correction index value function and a second correction index value function that calculates a correction index value by largely changing the index value by the first correction index value function. The drowsiness estimation program according to any one of claims 13 to 15, wherein the program is set so that it can be calculated.
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