JP2022130174A - Dozing detection device, dozing detection method, and computer program - Google Patents

Dozing detection device, dozing detection method, and computer program Download PDF

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Abstract

To provide a dozing detection device which detects dozing accurately.SOLUTION: A dozing detection device 100 is a detection device for detecting dozing and comprises an arithmetic unit 1 which executes detection processing for detecting dozing. The detection processing includes obtaining an index value for detecting dozing from an RRI (R-R Interval) generated from an electrocardiographic signal of a subject, measuring a duration time in which the index value exceeds a first threshold, and detecting dozing of the subject when the duration time exceeds a second threshold.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、居眠り検知装置、検知方法、及びコンピュータプログラムに関する。 The present disclosure relates to a doze detection device, a detection method, and a computer program.

被験者の居眠りを検知する技術として、例えば、特開2015-226696号公報(以下、特許文献1)では、被験者の心電を利用する方法が提案されている。 As a technique for detecting dozing off of a subject, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-226696 (hereinafter referred to as Patent Document 1) proposes a method of using the electrocardiogram of the subject.

特開2015-226696号公報JP 2015-226696 A

このよう居眠り検知は、車両などの運転手の居眠りを検知する際に用いられることも想定される。そのため、検知精度の更なる改善が望まれる。 Such dozing detection is also assumed to be used when detecting dozing of a driver of a vehicle or the like. Therefore, further improvement in detection accuracy is desired.

ある実施の形態に係る居眠り検知装置は、居眠りを検知する検知装置であって、居眠りを検知するための検知処理を実行する演算装置を備え、検知処理は、被験者の心電信号から生成されたRRI(R-R Interval)から、居眠り検知のための指標値を得、指標値が第1の閾値を越える継続時間を計時し、継続時間が第2の閾値を超えると被験者の居眠りを検知する、ことを含む。 A doze detection device according to an embodiment is a detection device that detects doze, and includes an arithmetic device that executes detection processing for detecting doze, wherein the detection processing is generated from an electrocardiographic signal of a subject. An index value for detecting dozing off is obtained from RRI (R-R Interval), the duration for which the index value exceeds a first threshold is measured, and when the duration exceeds a second threshold, dozing of the subject is detected. including.

ある実施の形態に係る検知方法は、居眠りを検知する方法であって、被験者の心電信号から生成されたRRIから、居眠り検知のための指標値を得、指標値が第1の閾値を越える継続時間を計時し、継続時間が第2の閾値を超えると被験者の居眠りを検知する、ことを含む。 A detection method according to an embodiment is a method for detecting dozing, in which an index value for dozing detection is obtained from an RRI generated from an electrocardiographic signal of a subject, and the index value exceeds a first threshold. Timing the duration and detecting the subject falling asleep when the duration exceeds a second threshold.

ある実施の形態に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに居眠りを検知するための検知処理を実行させるためのコンピュータプログラムであって、検知処理は、被験者の心電信号から生成されたRRIから、居眠り検知のための指標値を得、指標値が第1の閾値を越える継続時間を計時し、継続時間が第2の閾値を超えると被験者の居眠りを検知する、ことを含む。 A computer program according to an embodiment is a computer program for causing a computer to execute detection processing for detecting dozing, wherein the detection processing is based on an RRI generated from an electrocardiographic signal of a subject to detect dozing. obtaining an index value for, timing the duration for which the index value exceeds a first threshold, and detecting drowsiness of the subject when the duration exceeds a second threshold.

更なる詳細は、後述の実施形態として説明される。 Further details are described as embodiments below.

図1は、実施の形態に居眠り検知装置(以下、検知装置)の構成の概略を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an outline of the configuration of a dozing detection device (hereinafter referred to as a detection device) according to an embodiment. 図2の(a)は心電信号の一例を示す図であり、(b)は(a)の心電信号に対応するR波データを示す図である。(a) of FIG. 2 is a diagram showing an example of an electrocardiographic signal, and (b) is a diagram showing R-wave data corresponding to the electrocardiographic signal of (a). 図3は、検知装置の演算装置の構成の一例を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of the arithmetic unit of the detection device. 図4は、ポアンカレ指標、及び、T2統計量,Q統計量を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the Poincaré index, the T2 statistic, and the Q statistic. 図5は、データセットの正準相関分析を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining canonical correlation analysis of data sets. 図6は、データセットのダイナミック化を行う方法の具体例を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a specific example of a method for dynamizing a data set. 図7は、第1の実施の形態に係る検知装置での居眠りの検知方法の一例を表したフローチャートである。FIG. 7 is a flow chart showing an example of a doze detection method in the detection device according to the first embodiment. 図8は、図7のフローチャートのステップS300の判定処理の一例を表したフローチャートである。FIG. 8 is a flow chart showing an example of determination processing in step S300 of the flow chart of FIG. 図9は、発明者らによる、第1の実施の形態に係る検知方法において、指標値としてQ統計量及びT2統計量のいずれを用いる方が検知精度がよいかを検証するための試験結果を表した図である。FIG. 9 shows test results for verifying which of the Q statistic and the T2 statistic is used as the index value for better detection accuracy in the detection method according to the first embodiment by the inventors. It is the figure which represented. 図10は、発明者らによる、第1の実施の形態に係る検知方法において、識別器に入力するデータセットとして用いる指標値としてHRV指標の値をそのまま用いた場合に得られたROC(Receiver Operating Characteristic)曲線である。FIG. 10 shows the ROC (receiver operating Characteristic) curve. 図11は、発明者らによる、第1の実施の形態に係る検知方法において、識別器に入力するデータセットとして用いる指標値としてポアンカレ指標の値のみを用いた場合に得られたROC曲線である。FIG. 11 is an ROC curve obtained when only Poincare index values are used as index values used as data sets to be input to the discriminator in the detection method according to the first embodiment by the inventors. . 図12は、発明者らによる、第1の実施の形態に係る検知方法において、識別器に入力するデータセットとして用いる指標値として、HRV指標及びポアンカレ指標の値を正準相関分析して得られた正準変数を用いた場合に得られたROC曲線である。FIG. 12 is obtained by canonical correlation analysis of the values of the HRV index and the Poincare index as index values used as data sets to be input to the discriminator in the detection method according to the first embodiment by the inventors. ROC curves obtained when using canonical variables. 図13は、発明者らによる、第1の実施の形態に係る検知方法において、識別器に入力するデータセットとして用いる指標値として、HRV指標及びポアンカレ指標の値をダイナミック化して得られた時系列変化を有する時系列データを用いた場合に得られたROC曲線である。FIG. 13 is a time series obtained by dynamizing the values of the HRV index and the Poincare index as index values used as data sets to be input to the discriminator in the detection method according to the first embodiment by the inventors. Fig. 10 is a ROC curve obtained when using time-series data with variation; 図14は、発明者らによる、第1の実施の形態に係る検知方法において、識別器に入力するデータセットとして用いる指標値として、HRV指標及びポアンカレ指標の値を正準相関分析して得られた正準変数をダイナミック化して得られた時系列変化を有する時系列データを用いた場合に得られたROC曲線である。FIG. 14 is obtained by canonical correlation analysis of the values of the HRV index and the Poincare index as index values used as data sets to be input to the discriminator in the detection method according to the first embodiment by the inventors. 10 is a ROC curve obtained when using time-series data having time-series changes obtained by dynamizing the canonical variables. 図15は、発明者らによる、第1の実施の形態に係る検知方法におけるダイナミック化において、何拍分過去のデータを取り入れるのがよいかを検証した試験の結果を表した図である。FIG. 15 is a diagram showing the results of a test conducted by the inventors to verify how many beats of past data should be incorporated in dynamization in the detection method according to the first embodiment. 図16は、第2の実施の形態に係る検知装置での居眠りの検知方法の一例を表したフローチャートである。FIG. 16 is a flow chart showing an example of a method of detecting dozing in the detection device according to the second embodiment. 図17は、発明者らによる、被験者が居眠りの状態を含む心電信号に対する第2の実施の形態に係る検知方法についての評価実験の結果を表した図である。FIG. 17 is a diagram showing the results of an evaluation experiment conducted by the inventors regarding the detection method according to the second embodiment for electrocardiogram signals including a state in which the subject is dozing. 図18は、発明者らによる、被験者が常に覚醒状態である心電信号に対する第2の実施の形態に係る検知方法についての評価実験の結果を表した図である。FIG. 18 is a diagram showing the results of an evaluation experiment conducted by the inventors regarding the detection method according to the second embodiment for electrocardiographic signals in which the subject is always awake. 図19は、発明者らによる、第2の実施の形態に係る検知方法において用いるオートエンコーダの構成がLSTMとセルフ・アテンションとのそれぞれの場合についての評価試験の結果を表した図である。FIG. 19 is a diagram showing the results of an evaluation test conducted by the inventors in the case where the configuration of the autoencoder used in the detection method according to the second embodiment is LSTM and self-attention.

<1.居眠り検知装置、検知方法、及びコンピュータプログラムの概要> <1. Overview of Doze Detection Device, Detection Method, and Computer Program>

(1)ある実施の形態に係る居眠り検知装置は、居眠りを検知する検知装置であって、居眠りを検知するための検知処理を実行する演算装置を備え、検知処理は、被験者の心電信号から生成されたRRI(R-R Interval)から、居眠り検知のための指標値を得、指標値が第1の閾値を越える継続時間を計時し、継続時間が第2の閾値を超えると被験者の居眠りを検知する、ことを含む。 (1) A doze detection device according to an embodiment is a detection device that detects doze, and includes an arithmetic device that executes detection processing for detecting doze, and the detection processing is performed from an electrocardiographic signal of a subject. An index value for dozing detection is obtained from the generated RRI (R-R Interval), the duration of the index value exceeding the first threshold is measured, and when the duration exceeds the second threshold, the subject's dozing is detected. to do, including

居眠り検知のための指標値は、例えば、下記の誤差や統計量などである。第1の閾値は、指標値が居眠りと判定され得る値である。指標値が第1の閾値を超えたと判定されることにより、被験者の眠りの可能性が判定される。 Index values for doze detection are, for example, the following errors and statistics. The first threshold is a value at which the index value can be determined as dozing off. The possibility of the subject falling asleep is determined by determining that the index value exceeds the first threshold.

居眠り検知のための指標値を得るためには、オートエンコーダや、MSPC(Multivariate Statistical Process Control:多変量統計的プロセス管理)を利用した識別器や、LSTM(long short-term memory)を利用した深層学習モデルやセルフ・アテンション(self-attention)を利用した深層学習モデル、などを用いることができる。 In order to obtain an index value for doze detection, an autoencoder, a discriminator using MSPC (Multivariate Statistical Process Control), and a deep layer using LSTM (long short-term memory) A learning model, a deep learning model using self-attention, and the like can be used.

第2の閾値は、居眠りの可能性があると判定された状態の継続時間が居眠りと判定し得る継続時間であって、例えば10秒程度である。第2の閾値として10秒程度が採用し得ることは、後述する、発明者らが行った評価実験によって、第2の閾値を10秒と設定したときに、被験者の居眠り、及び、居眠りからの覚醒が精度よく検知されることが検証されている(図17及び図18)。これにより、指標値が第1の閾値を越えたことによって居眠りを判定するより高精度で居眠りを検知することができる。このことは、後述する発明者らによる検証試験によっても検証された。 The second threshold is a duration during which the duration of a state in which it is determined that there is a possibility of dozing can be determined as dozing, and is, for example, about 10 seconds. About 10 seconds can be adopted as the second threshold, according to an evaluation experiment conducted by the inventors, which will be described later, when the second threshold is set to 10 seconds, the subject falls asleep, and after falling asleep It has been verified that wakefulness is accurately detected (FIGS. 17 and 18). As a result, it is possible to detect dozing with higher accuracy than determining dozing based on the index value exceeding the first threshold. This was also verified by a verification test by the inventors, which will be described later.

(2)好ましくは、居眠り検知のための指標値を得ることは、対象データを入力値とし、対象データの異常を検知するために用いられる値を出力するモデルに、RRIから得られる値を入力値として与え、モデルからの出力値を用いて指標値を得ることを含む。モデルは演算モデルであって、例えば、機械学習されたモデルである。具体的には、オートエンコーダや、LSTMを利用した深層学習モデルやセルフ・アテンションを利用した深層学習モデル、などである。モデルは、他の例として、入力値に対する統計処理を行うモデルであって、具体的には、MSPCなどである。モデルを用いることによって、モデルからの出力によって指標値の算出に必要な値が得られる。 (2) Preferably, obtaining an index value for detecting doze is inputting a value obtained from the RRI to a model that uses the target data as an input value and outputs a value used to detect an abnormality in the target data. values and using the output values from the model to obtain the index values. The model is a computational model, for example a machine-learned model. Specifically, it is an autoencoder, a deep learning model using LSTM, a deep learning model using self-attention, and the like. Another example of the model is a model that performs statistical processing on input values, specifically MSPC. By using the model, the output from the model provides the values needed to calculate the index value.

(3)好ましくは、モデルはオートエンコーダであって、指標値を得ることは、オートエンコーダに対して、被験者の心電信号から生成されたRRIを入力データとして与えて入力データの再構築データである出力データを取得し、出力データの、被験者の心電信号から生成されたRRIからの誤差を指標値として算出する、ことを含む。これにより、容易に高精度で居眠りを検知することができる。 (3) Preferably, the model is an autoencoder, and the index value is obtained by providing the autoencoder with RRI generated from the subject's electrocardiographic signal as input data and reconstructing the input data. It includes acquiring certain output data and calculating the error of the output data from the RRI generated from the subject's electrocardiographic signal as an index value. This makes it possible to easily detect doze with high accuracy.

(4)好ましくは、オートエンコーダは、覚醒時の心電信号から生成されたRRIを学習用入力データとして与えて学習されている。この場合、第1の閾値は、入力データが覚醒時の心電信号から生成されたRRIから得られた入力データとは異なる、つまり、居眠り時を含む心電信号から生成されたRRIから得られた入力データよりある程度に大きい値とすることにより、誤差と第1の閾値とを比較することによって居眠りの可能性を判定できる。 (4) Preferably, the autoencoder is trained by providing the RRI generated from the electrocardiographic signal during wakefulness as input data for learning. In this case, the first threshold is different from the input data obtained from the RRI generated from the electrocardiographic signal when the input data is awake, that is, the input data obtained from the RRI generated from the electrocardiographic signal including the doze. By setting the value to a certain extent larger than the input data, the possibility of dozing off can be determined by comparing the error with the first threshold.

(5)好ましくは、モデルはMSPCを利用した識別器であって、指標値を得ることは、被験者の心電信号から生成されたRRIから、心拍に関する指標を生成し、指標のうちの複数の変数HRVを含むデータセットを前記識別器に入力し、指標値として統計量を得ることを含む。心拍に関する指標は、例えば、心拍変動(HRV:Heart Rate Variability)指標である。 (5) Preferably, the model is an MSPC-based discriminator, and obtaining the index value includes generating a heartbeat-related index from an RRI generated from an electrocardiographic signal of the subject, and a plurality of the indices Inputting a data set containing the variable HRV to the discriminator and obtaining a statistic as an index value. The heartbeat index is, for example, a heart rate variability (HRV) index.

統計量は、例えば、Q統計量及びT2統計量の少なくとも一方である。Q統計量は、図4の式(5)で表され、T2統計量は、図4の式(4)で表される。この場合、第1の閾値は、Q統計量及び/又はT2統計量が、居眠りと判定され得る値であって、一例として、管理限界値である。管理限界値は、一例として、覚醒している人から得られるRRIのみから生成されたデータセットを識別器に入力して得られる統計量である。これにより、統計量と第1の閾値とを比較することによって居眠りの可能性を判定できる。 The statistic is, for example, at least one of the Q statistic and the T2 statistic. The Q statistic is represented by Equation (5) in FIG. 4, and the T2 statistic is represented by Equation (4) in FIG. In this case, the first threshold is a value at which the Q statistic and/or the T2 statistic can be determined to be dozing, and is, for example, a control limit value. A control limit value is, for example, a statistic obtained by inputting a data set generated only from RRI obtained from an awake person into a discriminator. Thereby, the possibility of falling asleep can be determined by comparing the statistics with the first threshold.

(6)好ましくは、複数の変数HRVは、被験者の心電信号から生成されたRRIから得られたポアンカレ指標に含まれる変数のうちの少なくとも1つの変数を含む。これにより、より精度よく居眠りが検知されることが、発明者らによる検証試験によって検証された。 (6) Preferably, the plurality of variables HRV includes at least one variable included in the Poincaré index obtained from the RRI generated from the electrocardiographic signal of the subject. A verification test by the inventors has verified that this enables more accurate detection of dozing.

(7)好ましくは、データセットは、複数の変数HRVを正準相関分析して得られた正準変数のうちの複数の正準変数を含む。これにより、より精度よく居眠りが検知されることが、発明者らによる検証試験によって検証された。 (7) Preferably, the dataset includes a plurality of canonical variables among the canonical variables obtained by canonical correlation analysis of a plurality of variables HRV. A verification test by the inventors has verified that this enables more accurate detection of dozing.

(8)好ましくは、データセットは、被験者の心電信号の複数の心拍それぞれから得られる心拍に関する指標から生成される時系列変化を有するデータを含む。これにより、より精度よく居眠りが検知されることが、発明者らによる検証試験によって検証された。 (8) Preferably, the data set includes data having time-series changes generated from heartbeat indices obtained from each of a plurality of heartbeats of the electrocardiographic signal of the subject. A verification test by the inventors has verified that this enables more accurate detection of dozing.

(9)好ましくは、データセットは、被験者の心電信号から生成されたRRIから得られたポアンカレ指標に含まれる変数のうちの少なくとも1つを含んだ、心拍に関する指標のうちの複数の変数HRVから得られる、時系列変化を有するデータを含み、時系列変化を有するデータは、複数の変数HRVを正準相関分析して得られた正準変数のうちの複数の正準変数それぞれについて、被験者の心電信号の複数の心拍それぞれから得られる心拍に関する指標から生成される。これにより、より精度よく居眠りが検知されることが、発明者らによる検証試験によって検証された。 (9) Preferably, the data set includes at least one of the variables included in the Poincaré index obtained from the RRI generated from the electrocardiographic signal of the subject, a plurality of variables HRV For each of the canonical variables obtained by canonical correlation analysis of a plurality of variables HRV, the subject is generated from a heartbeat-related index obtained from each of a plurality of heartbeats of the electrocardiographic signal. A verification test by the inventors has verified that this enables more accurate detection of dozing.

(10)好ましくは、居眠り検知のための前記指標値を得ることは、オートエンコーダ、MSPCを利用した識別器、LSTMを利用した深層学習モデル、及び、セルフ・アテンションを利用した深層学習モデル、のうちの少なくとも1つを用いることを含む。 (10) Preferably, obtaining the index value for doze detection is performed by an autoencoder, a discriminator using MSPC, a deep learning model using LSTM, and a deep learning model using self-attention. including using at least one of

(11)ある実施の形態に係る検知方法は居眠りを検知する方法であって、被験者の心電信号から生成されたRRIから、居眠り検知のための指標値を得、指標値が第1の閾値を越える継続時間を計時し、継続時間が第2の閾値を超えると被験者の居眠りを検知する、ことを含む。これにより、(1)~(10)に記載の検知装置が実現される。 (11) A detection method according to an embodiment is a method for detecting dozing, in which an index value for dozing detection is obtained from an RRI generated from an electrocardiographic signal of a subject, and the index value is a first threshold value. and detecting drowsiness of the subject when the duration exceeds a second threshold. This realizes the detection device described in (1) to (10).

(12)ある実施の形態に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに居眠りを検知するための検知処理を実行させるためのコンピュータプログラムであって、検知処理は、被験者の心電信号から生成されたRRIから、居眠り検知のための指標値を得、指標値が第1の閾値を越える継続時間を計時し、継続時間が第2の閾値を超えると被験者の居眠りを検知する、ことを含む。これにより、コンピュータを(1)~(10)に記載の検知装置として機能させることができる。 (12) A computer program according to an embodiment is a computer program for causing a computer to execute detection processing for detecting dozing, wherein the detection processing is based on an RRI generated from an electrocardiographic signal of a subject, Obtaining an index value for doze detection, timing a duration for which the index value exceeds a first threshold, and detecting doze of the subject when the duration exceeds a second threshold. This allows the computer to function as the detection device described in (1) to (10).

<2.居眠り検知装置、検知方法、及びコンピュータプログラムの例> <2. Example of doze detection device, detection method, and computer program>

[第1の実施の形態] [First embodiment]

図1は、本実施の形態に居眠り検知装置(以下、検知装置)の構成の概略を示す図である。図を参照して、検知装置100は、演算装置1と心拍計測器2とを含む。 FIG. 1 is a diagram showing an outline of the configuration of a doze detection device (hereinafter referred to as a detection device) according to this embodiment. With reference to the drawing, the detection device 100 includes an arithmetic device 1 and a heart rate measuring device 2 .

検知装置100は、被験者の心拍に基づいて、被験者の居眠りを検知する検知装置である。被験者は、例えば、車両の運転者である。車両は、バス、タクシー、乗用車、又は、列車などである。演算装置1は、例えば、このような車両に搭載可能な装置、被験者が携帯するなどして保持可能な装置、及び、それらの装置とインターネットなどの通信を介して通信可能なサーバ、の少なくとも1つである。 The detection device 100 is a detection device that detects dozing off of the subject based on the heartbeat of the subject. A subject is, for example, a driver of a vehicle. A vehicle is a bus, a taxi, a passenger car, a train, or the like. The arithmetic device 1 is, for example, a device that can be mounted on such a vehicle, a device that can be held by the subject, and a server that can communicate with these devices via communication such as the Internet. is one.

居眠りを検知することは、覚醒状態であることを検知することを含む。すなわち、被験者の状態を、居眠りの状態か覚醒状態かの2状態として、少なくとも一方の状態を検知することであってよい。好ましくは、検知装置100は、被験者の居眠りと、覚醒との両状態を検知する。 Detecting dozing includes detecting being awake. That is, it is possible to detect at least one of the two states of the subject, i.e., a dozing state and an awake state. Preferably, the detection device 100 detects both the dozing state and wakefulness state of the subject.

演算装置1と心拍計測器2とは通信可能である。通信は、一例として、無線通信であってもよい。無線通信は、たとえば、Bluetooth(登録商標)などの短距離無線通信、インターネットを介した通信、などである。 The computing device 1 and the heart rate measuring device 2 can communicate with each other. The communication may be wireless communication, as an example. Wireless communication includes, for example, short-range wireless communication such as Bluetooth (registered trademark), communication via the Internet, and the like.

心拍計測器2は、被験者Pの身体に取り付けられ、被験者Pの心拍を計測するための小型軽量なウェアラブルデバイスである。心拍計測器2には、被験者Pの体表に取り付けられる複数(図1では3つ)の電極21が接続されている。3つの電極21は、たとえばプラス電極、マイナス電極、及び、接地電極である。 The heart rate measuring device 2 is a small and lightweight wearable device that is attached to the subject's P body and measures the heart rate of the subject. A plurality of (three in FIG. 1) electrodes 21 attached to the body surface of the subject P are connected to the heart rate measuring device 2 . The three electrodes 21 are, for example, a positive electrode, a negative electrode and a ground electrode.

心拍計測器2として機能するウェアラブル端末としては、例えば、心拍計測機能を有するスマートウォッチが挙げられる。なお、ウェアラブル端末自体が、演算装置1及び心拍計測器2として機能してもよい。 As a wearable terminal functioning as the heart rate measuring device 2, for example, a smart watch having a heart rate measuring function can be given. Note that the wearable terminal itself may function as the arithmetic device 1 and the heart rate measuring device 2 .

図2の(a)は、心電信号の一例を示す図である。図2の(a)の縦軸は電位、横軸は時間を示している。電極21を用いて心拍を計測すると、図2の(a)に示すようなP~T波からなる電位変化が周期的に現れる。単位周期の電位変化の中で最も電位の高いピークをR波といい、R波のタイミングで心臓が拍動する。心拍計測器2は、R波を示すR波データを演算装置1に送信する。 FIG. 2(a) is a diagram showing an example of an electrocardiographic signal. In FIG. 2A, the vertical axis indicates potential and the horizontal axis indicates time. When the heart rate is measured using the electrodes 21, potential changes consisting of P to T waves as shown in FIG. 2(a) appear periodically. The peak with the highest potential in the potential change in a unit cycle is called an R wave, and the heart beats at the timing of the R wave. The heartbeat measuring device 2 transmits R-wave data representing R-waves to the computing device 1 .

図2の(b)は、図2の(a)の心電信号に対応するR波データを示す。図2の(b)に示すように、R波データは、一例として、心電信号におけるR波に対応する期間(信号強度Iが所定の強度閾値Ithを超える期間)が「1」に設定され、それ以外の期間が「0」に設定された矩形パルス列を表すデータである。 FIG. 2(b) shows R-wave data corresponding to the electrocardiographic signal of FIG. 2(a). As shown in (b) of FIG. 2, in the R-wave data, as an example, the period corresponding to the R-wave in the electrocardiographic signal (the period during which the signal intensity I exceeds a predetermined intensity threshold value Ith) is set to "1". , and other periods are data representing a rectangular pulse train set to "0".

演算装置1は、心拍計測器2から送信されるR波データに基づいて、被験者が居眠り状態にあることを検知する検知装置として機能する。演算装置1は、たとえば、スマートフォンやパーソナルコンピュータなどの通信端末である。又は、演算装置1は、車載装置などの、被験者が操縦する装置に搭載される、あるいは、車載装置などに搭載され得る装置である。 The computing device 1 functions as a detection device that detects that the subject is in a dozing state based on the R-wave data transmitted from the heart rate measuring device 2 . Arithmetic device 1 is, for example, a communication terminal such as a smart phone or a personal computer. Alternatively, the arithmetic device 1 is a device that is installed in a device operated by a subject, such as an in-vehicle device, or that can be installed in an in-vehicle device or the like.

図3は、演算装置1の構成の一例を示すブロック図である。図3を参照して、演算装置1は、処理部10を含む。処理部10は、専用のマイクロコンピュータなどから構成される。また、演算装置1はメモリ12を有する。メモリ12には、処理部10で演算を行うためのプログラム121が記憶されている。プログラム121は、演算装置1での処理のためのプログラムコードを有する。プログラム121は、プログラム121が格納されたメモリに接続された処理部10によって読み取られ、実行される。 FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of the computing device 1. As shown in FIG. Referring to FIG. 3, arithmetic device 1 includes processing unit 10 . The processing unit 10 is composed of a dedicated microcomputer or the like. The arithmetic device 1 also has a memory 12 . The memory 12 stores a program 121 for performing calculations in the processing unit 10 . The program 121 has program code for processing in the arithmetic device 1 . The program 121 is read and executed by the processing unit 10 connected to the memory in which the program 121 is stored.

プログラム121は、コンピュータ読取り可能である非一時的な記録媒体に記録されたプログラム製品として提供されてもよい。プログラム121は、ネットワークを介したダウンロードによって提供されてもよい。また、プログラム121は、アプリケーションプログラムとして提供されてもよいし、その一部または全部が、コンピュータのオペレーティングシステム(OS)に含まれていてもよい。 The program 121 may be provided as a program product recorded on a non-transitory computer-readable recording medium. Program 121 may be provided by download over a network. Also, the program 121 may be provided as an application program, or part or all of it may be included in the operating system (OS) of the computer.

なお、以降の説明では、演算装置1での処理はプログラム121によって実現されるものとするが、他の例として、回路素子その他のハードウェアによって実現されてもよい。 In the following description, it is assumed that the processing in the arithmetic device 1 is implemented by the program 121, but as another example, it may be implemented by circuit elements or other hardware.

演算装置1は、心拍計測器2と通信する通信部13を有する。通信部13は、たとえば、心拍計測器2から送信されたR波を示す無線信号を受信し、処理部10に入力する。又は、通信部13は、R波を示すデータを記録した記録媒体にアクセスし、記録媒体からデータを読み出す読み出し装置であってもよい。つまり、データを取得することは、通信によってデータを受信すること、及び、記録媒体からデータを読み出すこと、を含む。 The computing device 1 has a communication section 13 that communicates with the heart rate measuring device 2 . The communication unit 13 receives, for example, a radio signal indicating an R wave transmitted from the heart rate measuring device 2 and inputs it to the processing unit 10 . Alternatively, the communication unit 13 may be a reading device that accesses a recording medium on which data representing the R wave is recorded and reads the data from the recording medium. That is, acquiring data includes receiving data through communication and reading data from a recording medium.

処理部10は、メモリ12に記憶されているプログラム121を実行することで居眠りを検知するための検知処理を実行する。検知処理は、RRI算出処理101を含む。RRI算出処理101は、通信部13から入力された、図2の(b)に示すようなR波データからR波の間隔であるRRI(R-R Interval)を算出し、RRIデータを得ることを含む。RRIデータは、RRI変数の時系列データである。 The processing unit 10 executes a detection process for detecting dozing by executing a program 121 stored in the memory 12 . The sensing process includes RRI calculation process 101 . The RRI calculation process 101 includes calculating an RRI (R-R Interval), which is an interval between R waves, from R wave data as shown in FIG. 2B input from the communication unit 13 and obtaining RRI data. . RRI data is time-series data of RRI variables.

他の例として、心拍計測器2は、R波データからRRIを検知し、RRIデータを含む心拍データを出力してもよい。通信部13は、心拍計測器2から出力された心拍データを受信する。この場合、処理部10は、RRI算出処理101に替えて、心拍データに含まれるRRIデータを取り出す処理を実行する。つまり、心拍計測器2がRRIデータを含む心拍データを出力することによって、演算装置1はRRIを算出する処理が不要となる。また、心拍計測器2から送信されるデータがR波を示す無線信号よりもサイズの小さいRRIデータとなり、データ送信が容易になる。 As another example, the heartbeat measuring device 2 may detect RRI from R-wave data and output heartbeat data including the RRI data. The communication unit 13 receives heartbeat data output from the heartbeat measuring device 2 . In this case, the processing unit 10 executes processing for extracting RRI data included in the heartbeat data instead of the RRI calculation processing 101 . In other words, since the heart rate measuring device 2 outputs heart rate data including RRI data, the calculation device 1 does not need to perform the process of calculating the RRI. Also, the data transmitted from the heart rate measuring device 2 becomes RRI data having a size smaller than that of the radio signal indicating the R wave, which facilitates data transmission.

検知処理は、指標値算出処理102を含む。指標値算出処理102は、RRIを用いて居眠り検知のための指標値を算出することを含む。詳しくは、指標値算出処理102は、算出用のモデル105を用い、RRIから得られる値をモデル105に入力し、モデル105からの出力値を得ることを含む。モデル105は、対象データを入力値とし、対象データの異常を検知するために用いられる値を出力するモデルである。 The detection processing includes index value calculation processing 102 . The index value calculation process 102 includes calculating an index value for doze detection using RRI. Specifically, the index value calculation process 102 includes using a model 105 for calculation, inputting a value obtained from the RRI into the model 105 , and obtaining an output value from the model 105 . The model 105 is a model that takes target data as an input value and outputs a value that is used to detect an abnormality in the target data.

居眠り検知のための指標値を得ることは、一例として、RRIから、心拍に関する指標を生成することを含む。心拍に関する指標は、心拍変動(HRV:Heart Rate Variability)指標(以下、HRV指標)が挙げられる。 Obtaining an index value for doze detection includes, as an example, generating a heart rate index from the RRI. A heartbeat-related index includes a heart rate variability (HRV) index (hereinafter referred to as an HRV index).

HRV指標は、下の10指標を含む。
1)meanNN:RRIの平均値
2)SDNN:RRIの標準偏差
3)Total Power:RRIの分散
4)RMSSD:隣接するRRIの差の2乗平均平方根
5)NN50:隣接するRRIの差が50msを超えた回数
6)LF:PSD(Power Spectrum Density:RRIデータのパワースペクトル密度)の低周波(0.04~0.15Hz)のパワースペクトル
7)HF:PSDの高周波(0.15~0.40Hz)のパワースペクトル
8)LF/HF:HFに対するLFの比
9)LFnu:LF/(LF+HF)で定義される補正LF
10)HFnu:HF/(LF+HF)で定義される補正HF
HRV indices include the following 10 indices.
1) meanNN: mean value of RRI 2) SDNN: standard deviation of RRI 3) Total Power: variance of RRI 4) RMSSD: root mean square of difference between adjacent RRIs 5) NN50: difference between adjacent RRIs of 50 ms Number of times exceeded 6) LF: power spectrum of low frequency (0.04 to 0.15 Hz) of PSD (Power Spectrum Density: power spectral density of RRI data) 7) HF: high frequency of PSD (0.15 to 0.40 Hz) 8) LF/HF: Ratio of LF to HF 9) LFnu: Corrected LF defined by LF/(LF+HF)
10) HFnu: corrected HF defined as HF/(LF+HF)

RMSSDは、RRIの変動が多いと値が大きくなる。RMSSDは、自立神経系の活動の指標として用いられる。通常のRRIの変動は50ミリ秒以下である。そのため、NN50は激しいRRIの変動の指標となる。つまり、NN50が大きいと、RRIの変動が大きいことを示している。 RMSSD has a large value when the RRI fluctuates a lot. RMSSD is used as an index of autonomic nervous system activity. A typical RRI variation is less than 50 milliseconds. Therefore, NN50 is an indicator of severe RRI fluctuations. That is, a large NN50 indicates a large variation in RRI.

LFは、主に交感神経系の活動の指標とされ、HFは、主に副交感神経系の活動の指標とされている。そのため、LF/HFは、交感神経系と副交感神経系との活動の比を表し、値が大きいほど交感神経系優位、値が小さいほど副交感神経系優位であることを示している。LFnuは、感神経活動の変化を強調した指標値であり、HFnuは副交感神経活動の変化を強調した指標値である。 LF is mainly used as an index of activity of the sympathetic nervous system, and HF is mainly used as an index of activity of the parasympathetic nervous system. Therefore, LF/HF represents the ratio of activity between the sympathetic nervous system and the parasympathetic nervous system, and a larger value indicates that the sympathetic nervous system is dominant, and a smaller value indicates that the parasympathetic nervous system is dominant. LFnu is an index value emphasizing changes in sensory nerve activity, and HFnu is an index value emphasizing changes in parasympathetic nerve activity.

居眠り検知のための指標値を得ることは、さらに、ポワンカレ指標を生成することを含んでもよい。図4は、ポアンカレ指標を説明するための図であって、横軸にRRI、縦軸に1拍後のRRIをプロットしたものである。ポアンカレ指標は、図4の楕円Eで表された、下の3指標を含む。3指標は、いずれも、RRIの変動の大きさを表す。
1)SD1:楕円Eの短軸A2の標準偏差
2)SD2:楕円Eの長軸A1の標準偏差
3)SD1/SD2:SD2に対するSD1の比
Obtaining an index value for doze detection may further include generating a Poincaré index. FIG. 4 is a diagram for explaining the Poincaré index, plotting the RRI on the horizontal axis and the RRI after one beat on the vertical axis. The Poincaré index includes the lower three indices represented by ellipse E in FIG. All three indices represent the magnitude of fluctuations in RRI.
1) SD1: standard deviation of minor axis A2 of ellipse E 2) SD2: standard deviation of major axis A1 of ellipse E 3) SD1/SD2: ratio of SD1 to SD2

居眠り検知のための指標値を得ることは、HRV指標の上の10指標のうちの複数の指標が変数として時系列に並んだデータセットをモデル105に入力し、モデル105からの出力値を得ることを含む。第1の実施の形態に係る検知装置100においては、モデル105は、入力値に対する統計処理を行う演算モデルであって、一例として、MSPC(Multivariate Statistical Process Control:多変量統計的プロセス管理)を利用した識別器である。すなわち、第1の実施の形態においては、居眠り検知のための指標値を得ることは、HRV指標の上の10指標のうちの複数の指標が変数として時系列に並んだデータセットに識別器を適用することを含む。 Obtaining an index value for dozing detection involves inputting a data set in which a plurality of indexes out of the 10 indexes above the HRV index are arranged in time series as variables into the model 105, and obtaining an output value from the model 105. Including. In the detection device 100 according to the first embodiment, the model 105 is an arithmetic model that performs statistical processing on input values, and as an example, MSPC (Multivariate Statistical Process Control) is used. is a discriminator. That is, in the first embodiment, to obtain an index value for doze detection, a classifier is applied to a data set in which a plurality of indices out of the top ten indices of the HRV index are arranged in time series as variables. Including applying.

MSPCは、主成分分析に基づいた統計手法である。主成分分析は、データの特徴抽出、及び、次元圧縮を目的とする多変量解析であり、変数間の相関関係を捉えるために、変数の線形結合によって、主成分と呼ばれる新たな合成変数を作り出すものである。 MSPC is a statistical technique based on principal component analysis. Principal component analysis is a multivariate analysis aimed at feature extraction and dimensionality reduction of data, and creates new synthetic variables called principal components by linear combination of variables in order to capture correlations between variables. It is.

MSPCでは、データを最もよく表現できる方向に第1主成分を設定し、その第1主成分と直交する空間の中で、第1主成分では表現できないデータの変動を最もよく表現できる方向に第2主成分を設定するという手順で、主成分を次々と設定する。データを最もよく表現する方向とは、主成分得点の分散が最大となる方向であり、主成分得点とは、主成分軸上の座標、すなわち主成分が張る空間にデータを射影した値を指す。図4の例では、長軸A1の方向が第1主成分方向、短軸A2の方向が第2主成分方向となる。 In MSPC, the first principal component is set in the direction that best represents the data, and the first principal component is set in the direction that best represents the fluctuation of the data that cannot be represented by the first principal component in the space orthogonal to the first principal component. Principal components are set one after another by the procedure of setting two principal components. The direction that best expresses the data is the direction in which the variance of the principal component score is maximized. . In the example of FIG. 4, the direction of the major axis A1 is the first principal component direction, and the direction of the minor axis A2 is the second principal component direction.

ここで、変数の数P、サンプル数Nを用いて、データ行列Xを図4の式(1)のように定義する。各変数は標準化されているとする。また、直交行列U,V、及び、対角要素に特異値s,rが降順に並んだ対角行列Sを用いて、データ行列Xの特異値分解を図4の式(2)のように定義する。 Here, using the number of variables P and the number of samples N, the data matrix X is defined as shown in Equation (1) in FIG. Each variable is assumed to be standardized. Also, using the orthogonal matrices U and V and the diagonal matrix S in which the singular values s and r are arranged in descending order on the diagonal elements, the singular value decomposition of the data matrix X is performed as shown in equation (2) in FIG. Define.

このとき、採用する主成分の数Rを用いて、第r主成分は負荷量行列Vの第r列vrで与えられ、第r主成分trは、直交行列Uの第r列vrを用いて、図4の式(3)で得られる。 At this time, using the number R of principal components to be adopted, the r-th principal component is given by the r-th column vr of the loading matrix V R , and the r-th principal component tr is given by the r-th column vr of the orthogonal matrix U R is obtained by the formula (3) in FIG.

第1の実施の形態において、モデル105は、時系列に並んだデータセットが入力されると、MSPCに従ってQ統計量及びT2統計量の少なくとも一方を出力する。指標値算出処理102においては、モデル105が出力した値を居眠り検知のための指標値とする。Q統計量及びT2統計量は、変数の正常値からの乖離度合を評価する指標である。 In the first embodiment, the model 105 outputs at least one of the Q statistic and the T2 statistic according to MSPC when a data set arranged in time series is input. In the index value calculation process 102, the value output by the model 105 is used as the index value for doze detection. The Q statistic and the T2 statistic are indices for evaluating the degree of deviation from normal values of variables.

T2統計量は、元の変数を圧縮して得られる主成分空間内における、平均から各サンプルまでの距離を表す。すなわち、T2統計量は、入力されたデータセットの、平均からの乖離度を表す。詳しくは、T2統計量は、図4の式(3)で表された第r主成分tr、及び、第r主成分得点trの標準偏差σtrを用いて、図4の式(4)で表される。T2統計量は、マハラノビス距離に対応している。つまり、T2統計量が小さいほど、サンプルはモデル構築データの平均に近いと言える。 The T2 statistic represents the distance from the mean to each sample in the principal component space obtained by compressing the original variables. That is, the T2 statistic represents the deviation of the input data set from the average. Specifically, the T2 statistic is represented by equation (4) in FIG. 4 using the r-th principal component tr represented by equation (3) in FIG. 4 and the standard deviation σtr of the r-th principal component score tr. be done. The T2 statistic corresponds to the Mahalanobis distance. That is, it can be said that the smaller the T2 statistic, the closer the sample is to the average of the model building data.

Q統計量は、入力されたデータセットの変数間の相関からの逸脱を評価する指標である。Q統計量によって、変数間の相関関係に異常が発生していることを検出できる。Q統計量は、残差から計算されるものであって、詳しくは図4の式(5)で表される。Q統計量は二乗予測誤差とも呼ばれ、データのうち、モデルによっては表現できない部分を表すものとされる。MSPCではT2統計量とQ統計量とを同時に監視し、いずれか一方でも管理限界を超えた場合に異常と判定する。 The Q statistic is an index that evaluates the deviation from the correlation between the variables of the input data set. The Q statistic can detect abnormal correlations between variables. The Q statistic is calculated from the residual and is expressed in detail by Equation (5) in FIG. The Q statistic is also called the squared prediction error and is taken to represent the portion of the data that cannot be represented by the model. The MSPC simultaneously monitors the T2 statistic and the Q statistic, and determines that it is abnormal when either one exceeds the control limit.

モデル105に入力されるデータセットは、10指標それぞれの値を要素として、各指標の値が時系列に並んだものであってもよいし、そのうちの一部の複数の指標を要素として、その値が時系列に並んだものであってもよい。好ましくは、モデル105に入力されるデータセットは、さらに、ポアンカレ指標の上の3指標のうちの少なくとも1つの指標を要素とする。例えば、入力されるデータセットの要素は、HRV指標の上の10指標とポアンカレ指標の上の3指標との合計13の指標の値が時系列に並んだものであってもよい。また、正規化されたデータセットであってもよい。 The data set input to the model 105 may be a data set in which the values of each of the 10 indices are arranged in chronological order, or a plurality of some of the indices may be used as elements. Values may be arranged in chronological order. Preferably, the data set input to the model 105 further comprises at least one of the three indicators above the Poincaré indicator. For example, the elements of the data set to be input may be values of a total of 13 indices, ie, the top 10 HRV indices and the top 3 Poincare indices, arranged in chronological order. It may also be a normalized data set.

好ましくは、居眠り検知のための指標値を得ることにおいて処理部10では、データセットを正準相関分析し、得られた正準変数からなるデータセットを識別器に入力する。正準相関分析は、複数のデータそれぞれについて線形変換した値の間の相関を得る手法であって、正準相関分析することは、データセットに標本正準計数を掛け合わせることを含む。 Preferably, in obtaining index values for doze detection, the processing unit 10 performs canonical correlation analysis on the data set, and inputs the obtained data set consisting of canonical variables to the discriminator. Canonical correlation analysis is a technique for obtaining correlations between linearly transformed values for each of a plurality of data, and performing canonical correlation analysis includes multiplying a data set by sample canonical coefficients.

標本正準計数は、データセットに内在する個人差を重みとして表現する係数である。標本正準計数は、具体的には、図5に示される行列(X)とそれに対するone-hot行列(Y)とを正準相関分析することで得られる。行列(X)は、番号n(n=1,2,3、…,n)が付与されたN人の被験者それぞれの、覚醒時に得られたRRIを用いて生成したデータセットを縦に連結した行列である。one-hot行列は、要素の1つだけを1とし、他の要素を0としたベクトルを指す。具体的には、n人目の時系列データが1で、それ以外を0としたベクトルをN個連結したものである。 A sample canonical coefficient is a coefficient that expresses individual differences inherent in a data set as weights. Specifically, the sample canonical coefficients are obtained by canonical correlation analysis of the matrix (X) shown in FIG. 5 and its one-hot matrix (Y). Matrix (X) vertically concatenates data sets generated using RRIs obtained during wakefulness for each of N subjects numbered n (n=1, 2, 3, . . . , n). matrix. A one-hot matrix refers to a vector in which only one of the elements is 1 and the other elements are 0s. Specifically, it is obtained by concatenating N vectors in which the time-series data of the n-th person is 1 and the others are 0.

処理部10では、得られた正準変数の中の少なくとも一部の変数を新たなデータセットとして取り出し、モデル105に入力する。例えば、得られた正準変数の中の第1、第10、第11、第12変数を取り出して新たなデータセットとし、モデル105に入力する。このとき、好ましくは、新たなデータセットはポアンカレ指標の3指標のうちの少なくとも1つから得られた変数を要素とする。 The processing unit 10 extracts at least some of the obtained canonical variables as a new data set and inputs it to the model 105 . For example, the first, tenth, eleventh, and twelfth variables among the obtained canonical variables are taken out as a new data set and input to the model 105 . At this time, the new data set preferably includes variables obtained from at least one of the three Poincare indexes.

好ましくは、居眠り検知のための指標値を得ることにおいて処理部10では、データセットをダイナミック化し、得られた時系列変化を有する時系列データのデータセットをモデル105に入力する。ダイナミック化するデータセットは、正準相関分析して得られた正準変数からなるデータセットであってもよいし、正準相関分析される前の変数からなるデータセットであってもよい。 Preferably, in obtaining the index value for doze detection, the processing unit 10 dynamizes the data set and inputs the obtained data set of time-series data having time-series changes to the model 105 . The data set to be dynamized may be a data set consisting of canonical variables obtained by canonical correlation analysis, or may be a data set consisting of variables before canonical correlation analysis.

ダイナミック化することは、新たなデータセットの各要素について、被験者の心電信号の複数の心拍それぞれから得られる、複数の心拍に関する指標の値を用いて、時系列変化を有するデータを生成することを指す。具体的には、ダイナミック化することは、過去のデータを要素として加えることで時系列変化を有するデータとすることであってよい。 Dynamizing is generating data with time-series variation using index values for a plurality of heartbeats obtained from each of a plurality of heartbeats of the subject's electrocardiographic signal for each element of the new data set. point to Specifically, dynamization may be data with time-series changes by adding past data as elements.

図6を用いて、第1のデータセットD1に対してダイナミック化を行う方法の具体例について説明する。第1のデータセットD1は、第1変数、第10変数、第11変数、及び、第12変数の4つの変数それぞれの心拍1~5までの値を要素とした時系列データである。 A specific example of a method for dynamizing the first data set D1 will be described with reference to FIG. The first data set D1 is time-series data whose elements are the values of heartbeats 1 to 5 of four variables, ie, the first variable, the tenth variable, the eleventh variable, and the twelfth variable.

第1のデータセットD1のダイナミック化においては、一例として、第1のデータセットD1に対して、1拍後の時系列データに相当する第2のデータセットD2を用いる。第2のデータセットD2は、第1のデータセットD1と同様の第1変数、第10変数、第11変数、及び、第12変数の4つの変数それぞれの、第1のデータセットD1の最初の心拍から1拍後の心拍2~5までの値を要素とした時系列データである。 In the dynamization of the first data set D1, as an example, the second data set D2 corresponding to time-series data one beat after the first data set D1 is used. The second data set D2 is the first data set D1 of each of the same four variables as the first data set D1, the first variable, the tenth variable, the eleventh variable, and the twelfth variable. This is time-series data whose elements are values from heartbeats 2 to 5 one beat after the heartbeat.

ダイナミック化では、第1のデータセットD1に第2のデータセットD2が連結されることによって、第3のデータセットD3が生成される。第3のデータセットD3は、第1のデータセットD1の心拍における第1変数、第10変数、第11変数、及び、第12変数それぞれの心拍1~4までの値と、心拍における第1変数、第10変数、第11変数、及び、第12変数それぞれの1拍後の心拍2~5までの値との、8変数、32個の要素からなる時系列データである。 In dynamization, the third data set D3 is generated by concatenating the first data set D1 with the second data set D2. The third data set D3 is the values of the first variable, the tenth variable, the eleventh variable, and the twelfth variable in the heartbeat of the first data set D1, and the first variable in the heartbeat , 10th variable, 11th variable, and 12th variable, and the values of heart beats 2 to 5 after one beat, respectively.

第1のデータセットD1のダイナミック化においては、さらに、第1のデータセットD1に対して、さらに第2のデータセットD2の最初の心拍から後の心拍のデータセットを結合してもよい。さらに後の拍は、例えば2拍後であってよい。図6の例で、さらに2拍後のデータセットを結合すると、生成されるデータセットは、12変数、48個の要素からなる時系列データとなる。 In the dynamization of the first data set D1, it is also possible to combine with the first data set D1 a data set of beats after the first beat of the second data set D2. The later beat may be, for example, two beats later. In the example of FIG. 6, when the data sets after two beats are combined, the generated data set becomes time-series data consisting of 12 variables and 48 elements.

指標値算出処理102では、ダイナミック化して得られた時系列変化を有するデータセット、又は、そのデータセットを正規化したものをモデル105に入力することによって、モデル105の出力値としてQ統計量及びT2統計量を得、それらの少なくとも一方を指標値とする。 In the index value calculation process 102, by inputting a data set having time-series changes obtained by dynamization or a normalized version of the data set to the model 105, the Q statistic and A T2 statistic is obtained and at least one of them is used as an index value.

検知処理は、判定処理103を含む。判定処理103は、指標値算出処理102によって連続する心拍から算出された複数の指標値を第1の閾値と比較し、第1の閾値を越える継続時間DT1、及び、第1の閾値を下回る継続時間DT2を計時することを含む。指標値は、識別器にデータセットを入力することによって得られるQ統計量及びT2統計量の少なくとも一方である。 The detection process includes determination process 103 . Determination processing 103 compares a plurality of index values calculated from continuous heartbeats by index value calculation processing 102 with a first threshold, and determines duration DT1 exceeding the first threshold and duration DT1 remaining below the first threshold. Including timing the time DT2. The index value is at least one of a Q statistic and a T2 statistic obtained by inputting the data set to the discriminator.

第1の閾値は、Q統計量及び/又はT2統計量が、居眠りと判定され得る値であって、一例として、管理限界値Q0及び/又は管理限界値T0である。管理限界値Q0は、一例として、覚醒している人から得られるRRIのみであって、居眠り時のRRIを含まないRRIから生成されたデータセットをモデル105に入力して得られるQ統計量である。管理限界値T0は、一例として、覚醒している人から得られるRRIのみであって、居眠り時のRRIを含まないRRIから生成されたデータセットをモデル105に入力して得られるT2統計量である。管理限界値は、他の例として、覚醒時のQ統計量及び/又はT2統計量として、予め記憶されている値を用いてもよい。 The first threshold is a value at which the Q statistic and/or the T2 statistic can be determined to be dozing, and is, for example, the control limit value Q0 and/or the control limit value T0. The control limit value Q0 is, for example, a Q statistic obtained by inputting a data set generated from RRIs obtained from awake persons only and not including RRIs during doze into the model 105. be. As an example, the control limit value T0 is a T2 statistic obtained by inputting a data set generated from RRIs obtained from awake people only and not including RRIs during dozing into the model 105. be. As another example, the control limit value may be a value stored in advance as the Q statistic and/or the T2 statistic during wakefulness.

判定処理103は、指標値を第1の閾値と比較することによって、被験者の心電信号から得られた指標値が、覚醒時の心電信号から得られた指標値から乖離した状態であるか否かを判定することを含む。すなわち、ここでは、指標値が第1の閾値を超えた状態において、被験者が覚醒状態でない、つまり、居眠りをしている状態である可能性が判定される。指標値が第1の閾値を下回った状態において、被験者が覚醒状態、つまり、居眠りをしていない状態である可能性が判定される。 Determination processing 103 compares the index value with a first threshold value to determine whether the index value obtained from the electrocardiographic signal of the subject deviates from the index value obtained from the electrocardiographic signal during wakefulness. including determining whether That is, here, it is determined that the subject is not in an awake state, that is, is in a dozing state when the index value exceeds the first threshold. In a state in which the index value is below the first threshold, it is determined that the subject is in an awake state, that is, in a state of not dozing off.

ここで、心電には、健常者でも起こりうる一般的な不整脈である期外収縮(PVC:Premature Ventricular Contraction)や、被験者の体動などの要因によって、ノイズが混入する場合がある。そのため、正確なRRIが得られない場合がある。そのような場合、指標値が第1の閾値を超えた状態であっても、居眠りをしている状態と限らない場合がある。そのため、より高精度の居眠り検知が望まれる。 Here, the electrocardiogram may be mixed with noise due to factors such as premature ventricular contraction (PVC), which is a common arrhythmia that can occur even in a healthy person, and body movements of the subject. Therefore, an accurate RRI may not be obtained. In such a case, even if the index value exceeds the first threshold, it may not necessarily mean that the user is dozing off. Therefore, more accurate doze detection is desired.

また、得られたRRIに基づく指標値が第1の閾値を下回った場合には覚醒していると判定されてしまうものの、実際には、居眠りから完全に覚醒しきらない状態である場合もある。そのため、より高精度の覚醒の検知も望まれる。つまり、より高精度の居眠り検知が望まれる。 In addition, when the index value based on the obtained RRI falls below the first threshold value, it is determined that the user is awake, but in reality, the user may not be completely awake from a doze. . Therefore, detection of awakening with higher accuracy is also desired. In other words, more accurate doze detection is desired.

この点、判定処理103では、指標値として得られたQ統計量及びT2統計量の少なくとも一方について、管理限界値を越える継続時間DT1が計時される。そして、判定処理103は、得られた継続時間DT1を第2の閾値と比較し、継続時間DT1が第2の閾値を越えると居眠りと判定することを含む。また、Q統計量及びT2統計量の少なくとも一方について、管理限界値を下回る継続時間DT2が計時される。そして、判定処理103は、得られた継続時間DT2を第2の閾値と比較し、継続時間DT2が第2の閾値を越えると覚醒と判定することを含む。 In this regard, in the determination processing 103, the duration DT1 exceeding the control limit value is measured for at least one of the Q statistic and the T2 statistic obtained as the index value. Then, determination processing 103 includes comparing the obtained duration DT1 with a second threshold, and determining that the user is dozing when the duration DT1 exceeds the second threshold. Also, for at least one of the Q statistic and the T2 statistic, the duration DT2 below the control limit value is measured. Then, the determination processing 103 includes comparing the obtained duration DT2 with a second threshold, and determining awakening when the duration DT2 exceeds the second threshold.

第2の閾値は、居眠りの可能性があると判定された状態の継続時間が居眠りと判定し得る継続時間、及び、覚醒の可能性があると判定された状態の継続時間が覚醒状態と判定し得る継続時間の閾値t0であって、例えば10秒程度である。なお、居眠りの判定と覚醒の判定とに異なる閾値が用いられてもよい。 The second threshold is the duration of the state determined to have the possibility of dozing, the duration of the state determined to be dozing, and the duration of the state determined to have the possibility of awakening determined to be the wakeful state. It is a threshold t0 of possible duration, which is, for example, about 10 seconds. Note that different thresholds may be used for determining dozing and for determining wakefulness.

つまり、検知装置100では、指標値であるQ統計量及び/又はT2統計量が管理限界値を越えた状態が、居眠りと判定し得る継続時間である閾値t0以上連続したときに被験者の居眠りを検知する。これにより、指標値であるQ統計量及び/又はT2統計量が管理限界値を越えたことによって居眠りを判定するより高精度で居眠りを検知することができる。 That is, in the detection device 100, the state in which the Q statistic and/or the T2 statistic, which are the index values, exceeds the control limit value continues for the threshold t0 or more, which is the duration at which it can be determined that the subject is dozing. detect. As a result, dozing can be detected with higher accuracy than determining dozing when the Q statistic and/or the T2 statistic, which are index values, exceed the control limit value.

また、検知装置100では、指標値であるQ統計量及び/又はT2統計量が管理限界値を下回る状態が、覚醒状態と判定し得る継続時間である閾値t0以上連続したときに被験者の覚醒状態を検知する。これにより、指標値であるQ統計量及び/又はT2統計量が管理限界値を下回ったことによって覚醒状態を判定するより高精度で覚醒状態を検知する、言い換えると、高精度で居眠りを検知することができる。 Further, in the detection apparatus 100, when the state in which the Q statistic and/or the T2 statistic, which are the index values, is below the control limit value continues for a duration equal to or longer than the threshold value t0 that can be determined as an arousal state, the arousal state of the subject to detect. As a result, the arousal state is detected with higher accuracy than when the awake state is determined when the Q statistic and/or the T2 statistic, which are index values, are below the control limit value, in other words, dozing is detected with high accuracy. be able to.

検知処理は、出力処理104を含んでもよい。出力処理104は、検知結果を出力することを含む。検知結果の出力は、音声出力、表示による出力、ライトの点灯による出力、振動、及び、他の装置への送信、などのうちの1以上であってよい。出力処理104は、図示しない出力装置に出力を指示する制御信号を送信することを含む。 Sensing processing may include output processing 104 . Output processing 104 includes outputting the detection result. The output of the detection result may be one or more of audio output, display output, lighting output, vibration, transmission to another device, and the like. Output processing 104 includes transmitting a control signal instructing output to an output device (not shown).

出力する検知結果は、居眠りであることの検知結果であってもよいし、居眠りでない、つまり、覚醒状態であることの検知結果であってもよい。これにより、被験者の、居眠りしているか覚醒状態しているかのいずれかの状態をリアルタイムで報知することが可能になる。 The detection result to be output may be a detection result indicating that the user is dozing off, or may be a detection result indicating that the user is not dozing off, that is, in an awake state. This makes it possible to notify in real time whether the subject is asleep or awake.

図7のフローチャートを用いて、第1の実施の形態に係る検知装置100での居眠りの検知方法の一例を説明する。図7のフローチャートは、演算装置1の処理部10によって実行される。第1の実施の形態に係る検知方法は、一例として、R波データが得られると開始される。 An example of a method of detecting dozing in the detection device 100 according to the first embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. 7 . The flowchart of FIG. 7 is executed by the processing unit 10 of the arithmetic unit 1. FIG. As an example, the detection method according to the first embodiment is started when R-wave data is obtained.

図7を参照して、処理部10は、初めに、処理に用いられる各パラメータT1,T2,f,stを初期化する(ステップS101)。パラメータT1,T2は、それぞれ、指標値として得られたQ統計量及びT2統計量の少なくとも一方について、管理限界値を越える継続時間、及び、管理限界値を下回る継続時間のパラメータである。パラメータfは、指標値と第1の閾値とで得られる居眠りの可能性ある状態か覚醒の可能性ある状態かを表すパラメータである。パラメータstは、被験者が居眠りしているか覚醒しているかの判定結果を表すパラメータである。 Referring to FIG. 7, processing unit 10 first initializes parameters T1, T2, f, and st used for processing (step S101). The parameters T1 and T2 are the duration time exceeding the control limit value and the duration time falling below the control limit value, respectively, for at least one of the Q statistic and the T2 statistic obtained as index values. The parameter f is a parameter representing whether the state is a state in which there is a possibility of falling asleep or a state in which there is a possibility of being awake, obtained from the index value and the first threshold. A parameter st is a parameter representing the determination result of whether the subject is asleep or awake.

パラメータT1,T2の初期値は0である。パラメータfの初期値は、覚醒の可能性を示す0である。パラメータstの初期値は、覚醒との判断結果を表す0である。 Initial values of the parameters T1 and T2 are zero. The initial value of parameter f is 0, which indicates the possibility of arousal. The initial value of the parameter st is 0 representing the determination result of wakefulness.

処理部10は、RRIを取得し(ステップS103)、RRIを用いてHRV指標、及び、ポアンカレ指標を算出する(ステップS105)。処理部10は、これら13指標のうちの少なくとも一部の複数の指標それぞれの値を要素とするデータセットを正準相関分析し(ステップS107)、正準変数を含むデータセットを得る。 The processing unit 10 acquires the RRI (step S103), and uses the RRI to calculate the HRV index and the Poincare index (step S105). The processing unit 10 performs canonical correlation analysis on a data set whose elements are the values of at least some of the 13 indices (step S107), and obtains a data set containing canonical variables.

処理部10は、ステップS107で得られたデータセットをダイナミック化することによって(ステップS109)、時系列変化を有するデータセットを生成する。処理部10は、得られたデータセットを正規化した後(ステップS111)、MSPCを利用した識別器であるモデル105に入力する(ステップS113)。これにより、Q統計量及びT2統計量が得られる、それらの少なくとも一方を指標値する(ステップS115)。 The processing unit 10 dynamizes the data set obtained in step S107 (step S109) to generate a data set having time-series changes. After normalizing the obtained data set (step S111), the processing unit 10 inputs it to the model 105, which is a discriminator using MSPC (step S113). At least one of the Q statistic and the T2 statistic is obtained as an index value (step S115).

処理部10は、指標値とする統計量を用いて判定処理を実行する(ステップS300)。処理部10は、以上の処理を繰り返すことで、得られたR波データに表される被検者の居眠りしている状態又は覚醒している状態を、リアルタイムで判定する。 The processing unit 10 executes determination processing using the statistic used as the index value (step S300). By repeating the above process, the processing unit 10 determines in real time whether the subject is asleep or awake represented by the obtained R-wave data.

ステップS300の判定処理については、図8のフローチャートを参照して、初めに、処理部10は、指標値を第1の閾値と比較する(ステップS301)。第1の実施の形態に係る検知方法では、指標値とする統計量を管理限界値と比較する。 As for the determination process in step S300, first, the processing unit 10 compares the index value with the first threshold (step S301), referring to the flowchart of FIG. In the detection method according to the first embodiment, the statistic used as the index value is compared with the control limit value.

指標値が第1の閾値を越えており(ステップS301でYES)、かつ、状態の可能性を表すパラメータfが1、つまり、居眠りを示している場合(ステップS303でYES)、処理部10は、指標値が第1の閾値を越えた継続時間DT1にそのときのRRIを加える(ステップS305)。 If the index value exceeds the first threshold (YES in step S301) and the parameter f representing the possibility of the state is 1, that is, if it indicates dozing off (YES in step S303), the processing unit 10 , the RRI at that time is added to the duration DT1 during which the index value exceeds the first threshold (step S305).

指標値が第1の閾値を越えており(ステップS301でYES)、かつ、状態の可能性を表すパラメータfが0、つまり、覚醒を示している場合(ステップS303でNO)、処理部10は、継続時間DT1を初期化し、かつ、パラメータfを、居眠りを示す1に変化させた上で(ステップS307)、継続時間DT1にそのときのRRIを加える(ステップS305)。これにより、覚醒の可能性ある状態での継続時間DT2の計測が終了し、居眠りの可能性ある状態での継続時間DT1の計測が開始する。 If the index value exceeds the first threshold (YES in step S301) and the parameter f representing the possibility of the state is 0, that is, if it indicates awakening (NO in step S303), the processing unit 10 , the duration DT1 is initialized, and the parameter f is changed to 1 indicating dozing off (step S307), and the RRI at that time is added to the duration DT1 (step S305). As a result, the measurement of the duration DT2 in a state in which there is a possibility of being awake is completed, and the measurement of the duration DT1 in a state in which there is a possibility of falling asleep is started.

処理部10は、継続時間DT1と第2の閾値である継続時間の閾値t0とを比較する。その結果、継続時間DT1が閾値t0を越えている場合(ステップS309でYES)、処理部10は居眠りと判定して、判定結果を示すパラメータstを、居眠りを示す1にする(ステップS311)。 The processing unit 10 compares the duration DT1 with a duration threshold t0, which is a second threshold. As a result, if the duration DT1 exceeds the threshold value t0 (YES in step S309), the processing unit 10 determines that the user is dozing, and sets the parameter st indicating the determination result to 1 indicating dozing (step S311).

一方、指標値が第1の閾値を下回っており(ステップS301でNO)、かつ、状態の可能性を表すパラメータfが0、つまり、覚醒を示している場合(ステップS313でYES)、処理部10は、指標値が第1の閾値を下回っている継続時間DT2にそのときのRRIを加える(ステップS315)。 On the other hand, if the index value is below the first threshold (NO in step S301) and the parameter f representing the possibility of the state is 0, that is, if it indicates awakening (YES in step S313), the processing unit 10 adds the RRI at that time to the duration DT2 during which the index value is below the first threshold (step S315).

指標値が第1の閾値を下回っており(ステップS301でNO)、かつ、状態の可能性を表すパラメータfが1、つまり、居眠りを示している場合(ステップS313でNO)、処理部10は、継続時間DT2を初期化し、かつ、パラメータfを、覚醒を示す0変化にさせた上で(ステップS307)、継続時間DT2にそのときのRRIを加える(ステップS315)。これにより、居眠りの可能性ある状態での継続時間DT1の計測が終了し、覚醒の可能性ある状態での継続時間DT2の計測が開始する。 If the index value is below the first threshold (NO in step S301) and the parameter f representing the possibility of the state is 1, that is, if it indicates dozing off (NO in step S313), the processing unit 10 , the duration DT2 is initialized, and the parameter f is changed to 0 indicating arousal (step S307), and the RRI at that time is added to the duration DT2 (step S315). As a result, the measurement of the duration DT1 in a state in which there is a possibility of dozing off is completed, and the measurement of the duration DT2 in a state in which there is a possibility of being awake is started.

処理部10は、継続時間DT2と第2の閾値である継続時間の閾値t0とを比較する。その結果、継続時間DT2が閾値t0を越えている場合(ステップS319でYES)、処理部10は覚醒していると判定して、判定結果を示すパラメータstを、覚醒を示す0にする(ステップS321)。 The processing unit 10 compares the duration DT2 with a duration threshold t0, which is the second threshold. As a result, if the duration time DT2 exceeds the threshold value t0 (YES in step S319), the processing unit 10 determines that the user is awake, and sets the parameter st indicating the determination result to 0 indicating arousal (step S321).

処理部10は、以上の処理の後の判定結果を示すパラメータstが居眠りを示す1であった場合(ステップS323でYES)、警告を出力するなどの出力処理を実行する(ステップS325)。 If the parameter st indicating the determination result after the above processing is 1 indicating dozing off (YES in step S323), the processing unit 10 executes output processing such as outputting a warning (step S325).

第1の実施の形態に係る検知方法において図8に表された判定処理が行われることで、指標値である統計量が第1の閾値を超えた場合でも、継続時間DT1が第2の閾値を超えない場合には居眠りと判定されない。また、いったん居眠りと判定された後、指標値が第1の閾値を下回った場合でも、下回った継続時間DT2が第2の閾値を超えない場合には覚醒したと判定されない。つまり、RRIのノイズなどによって居眠りと誤検知されることが防がれるとともに、居眠りの状態から完全な覚醒ではない状態で覚醒と検知されてしまうことも防がれる。従って、被験者の居眠りが高精度で検知される。 By performing the determination process shown in FIG. 8 in the detection method according to the first embodiment, even when the statistic, which is the index value, exceeds the first threshold, the duration DT1 exceeds the second threshold. is not determined as falling asleep. Further, even if the index value falls below the first threshold after it is once determined as dozing off, it is not determined to have woken up unless the duration DT2 of the decrease does not exceed the second threshold. In other words, erroneous detection of dozing due to RRI noise or the like is prevented, and detection of wakefulness in a state of not being completely awake from a dozing state is also prevented. Therefore, dozing off of the subject is detected with high accuracy.

発明者は、第1の実施の形態に係る検知方法において、指標値としてQ統計量及びT2統計量のいずれを用いる方が検知精度がよいかを検証するため、同一の被験者のT2統計量及びQ統計量のそれぞれを用いて居眠りを検知した。図9の(A)は、T2統計量の推移を表し、(B)は同じ心電信号に対するQ統計量の推移を表している。図9(A)及び(B)において、横軸は時間を表し、縦軸は指標値を表している。T2統計量の管理限界値T0を10、Q統計量の管理限界値Q0を0,2とした。図9(A)及び(B)において、被験者は、時刻T2からT3までの期間Dに居眠りをしている。 In the detection method according to the first embodiment, the inventor uses the T2 statistic and the Each of the Q-statistics was used to detect dozing. (A) of FIG. 9 represents the transition of the T2 statistic, and (B) represents the transition of the Q statistic for the same electrocardiographic signal. In FIGS. 9A and 9B, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents index values. The control limit value T0 of the T2 statistic was set to 10, and the control limit value Q0 of the Q statistic was set to 0.2. In FIGS. 9A and 9B, the subject is dozing during period D from time T2 to time T3.

図9(A)の結果では、T2統計量を用いた場合、時刻T0からT2統計量が管理限界値T0を超え、時刻T1に達すると継続時間DTが閾値t0以上となって、居眠りが検知される。一方、図9(B)に示されたように、この測定結果では、Q統計量を用いた場合には(A)において居眠りが検知される時刻T1でも居眠りは検知されない。 In the result of FIG. 9A, when the T2 statistic is used, the T2 statistic exceeds the control limit value T0 from time T0, and when the time T1 is reached, the duration DT becomes equal to or greater than the threshold t0, and dozing is detected. be done. On the other hand, as shown in FIG. 9B, in this measurement result, if the Q statistic is used, dozing is not detected even at time T1 when dozing is detected in (A).

従って、図9の結果より、指標値としてQ統計量及びT2統計量のいずれかを用いる場合にはT2統計量の方がよいことが検証された。 Therefore, it was verified from the results of FIG. 9 that the T2 statistic is better when either the Q statistic or the T2 statistic is used as the index value.

次に、発明者は、第1の実施の形態に係る検知方法において、モデル105に入力するデータセットとして用いる指標値について、HRV指標の値をそのまま用いた場合、ポアンカレ指標の値のみを用いた場合、HRV指標並びにポアンカレ指標の値を正準相関分析して得られた正準変数を用いた場合、HRV指標並びにポアンカレ指標の値をダイナミック化して得られた時系列変化を有する時系列データを用いた場合、及び、HRV指標並びにポアンカレ指標の値を正準相関分析して得られた正準変数をダイナミック化して得られた時系列変化を有する時系列データを用いた場合それぞれの検知精度を検証するための、第1~第5の試験を行った。 Next, in the detection method according to the first embodiment, the inventor used only the Poincare index value when the HRV index value was directly used as the index value used as the data set to be input to the model 105. When using canonical variables obtained by canonical correlation analysis of the values of the HRV index and Poincare index, time-series data with time-series changes obtained by dynamizing the values of the HRV index and Poincare index When using time-series data with time-series changes obtained by dynamizing the canonical variables obtained by canonical correlation analysis of the values of the HRV index and Poincaré index, each detection accuracy is First to fifth tests were conducted for verification.

図10~図14は、それぞれ、第1~第5の試験によって得られた、ROC(Receiver Operating Characteristic)曲線を表した図である。ROC曲線は、FPR(偽陽性率)を横軸、TPR(真陽性率)を縦軸として、FPRに対するTPRをプロットしたものである。 10 to 14 are diagrams showing ROC (Receiver Operating Characteristic) curves obtained by the first to fifth tests, respectively. The ROC curve is obtained by plotting TPR against FPR, with FPR (false positive rate) on the horizontal axis and TPR (true positive rate) on the vertical axis.

発明者らは、第1~第5の試験結果から得られたAUC(area under the receiver operating characteristic curve)、感度及び特異度を用いて、それぞれモデル105に入力するデータセットを評価した。AUCは、ROC曲線の下側の面積で得られる。AUCは0から1までの値をとり、大きいほど検知性能が高いことを示している。感度は、真陽性及び偽陰性に対する真陽性率である。特異度は、擬陽性及び真陰性に対する真陰性率である。 The inventors used the AUC (area under the receiver operating characteristic curve), sensitivity, and specificity obtained from the first to fifth test results to evaluate the data set input to the model 105, respectively. AUC is obtained by the area under the ROC curve. AUC takes a value from 0 to 1, and a larger value indicates higher detection performance. Sensitivity is the ratio of true positives to true positives and false negatives. Specificity is the rate of true negatives over false positives and true negatives.

図10に示される第1の試験においては、AUCが0.8349、感度が0.78、及び、特異度が0.71と得られた。図11に示される第2の試験においては、AUCが0.8650、感度が0.78、及び、特異度が0.88と得られた。図12に示される第3の試験においては、AUCが0.8434、感度が0.78、及び、特異度が0.71と得られた。図13に示される第4の試験においては、AUCが0.8534、感度が0.89、及び、特異度が0.71と得られた。図14に示される第5の試験においては、AUCが0.8904、感度が0.89、及び、特異度が0.75と得られた。 In the first test, shown in Figure 10, an AUC of 0.8349, a sensitivity of 0.78 and a specificity of 0.71 was obtained. A second test, shown in FIG. 11, yielded an AUC of 0.8650, a sensitivity of 0.78 and a specificity of 0.88. In the third test, shown in Figure 12, an AUC of 0.8434, a sensitivity of 0.78 and a specificity of 0.71 was obtained. In the fourth test, shown in Figure 13, an AUC of 0.8534, a sensitivity of 0.89 and a specificity of 0.71 was obtained. In the fifth test, shown in Figure 14, an AUC of 0.8904, a sensitivity of 0.89 and a specificity of 0.75 was obtained.

第1の試験と第2の試験との結果を比較すると、第2の試験の方が第1の試験よりもAUC及び特異度ともに高く、ポアンカレ指標を用いた方が、検知精度が高いことが分かった。第1の試験と第3~第5の試験との結果を比較すると、HRV指標並びにポアンカレ指標の値を正準相関分析して得られた正準変数を用いた場合、ダイナミック化して得られた時系列変化を有する時系列データを用いた場合、及び、正準相関分析して得られた正準変数をダイナミック化して得られた時系列変化を有する時系列データを用いた場合のいずれも、HRV指標の値をそのまま用いた場合より検知精度が高いことが分かった。 When comparing the results of the first test and the second test, the second test has higher AUC and specificity than the first test, and the Poincare index is used to detect higher detection accuracy. Do you get it. Comparing the results of the 1st test and the 3rd to 5th tests, when using canonical variables obtained by canonical correlation analysis of the values of the HRV index and the Poincare index, When using time-series data with time-series changes, and when using time-series data with time-series changes obtained by dynamizing the canonical variables obtained by canonical correlation analysis, It was found that the detection accuracy is higher than when the HRV index value is used as it is.

さらに、第3~第5の試験の結果を比較すると、HRV指標並びにポアンカレ指標の値を正準相関分析して得られた正準変数を用いた場合よりダイナミック化して得られた時系列変化を有する時系列データを用いた場合、また、ダイナミック化して得られた時系列変化を有する時系列データを用いた場合より正準相関分析して得られた正準変数をダイナミック化して得られた時系列変化を有する時系列データを用いた場合の方が、検知精度が高いことが分かった。 Furthermore, when comparing the results of the 3rd to 5th tests, the time-series changes obtained by dynamizing the values of the HRV index and the Poincaré index using canonical variables obtained by canonical correlation analysis When using time-series data with time-series changes obtained by dynamizing It was found that the detection accuracy is higher when using time-series data with series changes.

以上の結果より、第1の実施の形態に係る検知方法においては、指標値としてHRV指標の値をそのまま用いるより、少なくとも一部にポアンカレ指標の値を用いた方が、検知精度が上がることが検証された。また、さらに、指標の値をそのまま用いるより、指標の値を正準相関分析して得られた正準変数を用いた方が、検知精度が上がることが検証された。また、指標の値をそのまま用いるより、指標の値をダイナミック化して得られた時系列変化を有する時系列データを用いた方が、検知精度が上がることが検証された。また、さらに、指標の値をそのまま用いるより、指標の値を正準相関分析して得られた正準変数をダイナミック化して得られた時系列変化を有する時系列データを用いた方が、検知精度が上がることが検証された。 From the above results, in the detection method according to the first embodiment, the detection accuracy is improved by using the value of the Poincare index as at least a part of the index value, rather than using the value of the HRV index as it is. Verified. Furthermore, it was verified that the use of canonical variables obtained by performing canonical correlation analysis on the index values increases the detection accuracy rather than using the index values as they are. In addition, it was verified that using time-series data with time-series changes obtained by dynamizing the index values improves the detection accuracy rather than using the index values as they are. Furthermore, rather than using the index values as they are, it is better to use time-series data with time-series changes obtained by dynamizing the canonical variables obtained by canonical correlation analysis of the index values. It was verified that the accuracy was improved.

なお、ダイナミック化において、第1のデータセットに対して連結する第2のデータセットを、第1のデータセットの何拍後までのものとするかを検証するため、発明者らは、第2のデータセットの第1のデータセットからの拍数の差を変化させて検知装置100での検知精度を評価した。検知精度の評価はAUCを用いた。その結果、図15の結果が得られた。図15は、縦軸がAUCを表し、横軸が第2のデータセットの第1のデータセットからの拍数の遅れを表している。図15の結果より、この試験では、第1のデータセットから8拍遅れた第2のデータセットを第1のデータセットに連結したときの検知精度が最も高いことが分かる。これより、第2のデータセットとして8拍程度の遅れのものを用いるのがよいことが検証された。 In addition, in dynamization, in order to verify how many beats after the first data set the second data set to be linked to the first data set, the inventors The detection accuracy of the detection device 100 was evaluated by changing the difference in the number of beats of the data set from the first data set. AUC was used for evaluation of detection accuracy. As a result, the results shown in FIG. 15 were obtained. In FIG. 15, the vertical axis represents AUC and the horizontal axis represents the delay in beats of the second data set from the first data set. From the results of FIG. 15, it can be seen that in this test, the detection accuracy is highest when the second data set, which is eight beats behind the first data set, is connected to the first data set. From this, it was verified that it is preferable to use data with a delay of about 8 beats as the second data set.

[第2の実施の形態] [Second embodiment]

第2の実施の形態に係る検知装置100においては、モデル105は、機械学習されたモデルであって、一例として、オートエンコーダである。第2の実施の形態の指標値算出処理102においては、オートエンコーダに対してRRIを入力データとして与えて、入力データの再構築データである出力データを用いて居眠り検知のための指標値を得る。 In the detection device 100 according to the second embodiment, the model 105 is a machine-learned model, such as an autoencoder. In the index value calculation process 102 of the second embodiment, the RRI is given as input data to the autoencoder, and the output data, which is the reconstructed data of the input data, is used to obtain the index value for doze detection. .

オートエンコーダは、LSTM(long short-term memory)やセルフ・アテンション(self-attention)を利用した深層学習モデルの一例であって、入力データを再構築し、入力データと近い値を出力するように訓練データを用いて機械学習された深層学習モデルである。そのため、モデル105をオートエンコーダとすると、モデル105に訓練データと異なる傾向のデータが入力されると、出力データの入力データからの誤差が大きくなる。すなわち、正常時のデータを訓練データとして機械学習されたモデル105に異常データを入力すると誤差が大きくなる。第2の実施の形態に係る検知装置100は、モデル105のこの特性を利用して異常データが検知することで居眠りを検知する。これにより、容易に高精度で居眠りを検知することができる。 An autoencoder is an example of a deep learning model that uses LSTM (long short-term memory) and self-attention. It reconstructs input data and outputs values close to the input data. It is a deep learning model machine-learned using training data. Therefore, if the model 105 is an autoencoder, when data with a tendency different from the training data is input to the model 105, the error of the output data from the input data increases. That is, when abnormal data is input to the model 105 that has been machine-learned using normal data as training data, the error increases. The detection device 100 according to the second embodiment detects dozing by detecting abnormal data using this characteristic of the model 105 . This makes it possible to easily detect doze with high accuracy.

指標値算出処理102において、処理部10は、覚醒時のRRIデータのみを訓練データとして用いて機械学習されたオートエンコーダであるモデル105を用いる。すなわち、訓練データは、覚醒時のRRIデータを含み、居眠り時のRRIデータを含まない。モデル105は、演算装置1に記憶されていてもよいし、通信部13によってアクセス可能な他の装置に記憶されていてもよい。 In the index value calculation process 102, the processing unit 10 uses a model 105, which is an autoencoder machine-learned using only the RRI data in wakefulness as training data. That is, the training data includes RRI data when awake and does not include RRI data when dozing. The model 105 may be stored in the computing device 1 or may be stored in another device accessible by the communication unit 13 .

第2の実施の形態に係る指標値算出処理102は、R波データから得られたRRIをモデル105に入力し、出力データを得ることを含む。処理部10は指標値算出処理102において、得られる都度RRIを記憶しておき、所定数のRRIをモデル105に入力する。所定数は、例えば30個である。このとき、モデル105からは30個の出力データが得られる。 The index value calculation process 102 according to the second embodiment includes inputting the RRI obtained from the R-wave data to the model 105 and obtaining output data. In the index value calculation process 102 , the processing unit 10 stores RRIs each time they are obtained, and inputs a predetermined number of RRIs to the model 105 . The predetermined number is 30, for example. At this time, 30 pieces of output data are obtained from the model 105 .

指標値算出処理102は、モデル105からの出力データの、モデル105に入力したRRIからの誤差を算出することを含む。第2の実施の形態に係る検知方法では、得られた誤差を指標値とする。誤差は、例えば、平均二乗誤差である。 The index value calculation process 102 includes calculating the error of the output data from the model 105 from the RRI input to the model 105 . In the detection method according to the second embodiment, the obtained error is used as the index value. The error is, for example, the mean squared error.

第2の実施の形態に係る判定処理103は、指標値算出処理102によって算出された誤差を第1の閾値と比較し、第1の閾値を越える継続時間DT1を計時することを含む。また、判定処理103は、誤差が第1の閾値を下回る継続時間DT2を計時することを含む。ここでの第1の閾値は、異常データであると考えられる程度に入力データからの乖離を表す値e0であって、予め設定されていてよい。 The determination processing 103 according to the second embodiment includes comparing the error calculated by the index value calculation processing 102 with a first threshold and counting the duration DT1 exceeding the first threshold. The determination process 103 also includes timing the duration DT2 during which the error is below the first threshold. The first threshold value here is a value e0 representing the deviation from the input data to the extent that the data is considered to be abnormal data, and may be set in advance.

処理部10が誤差を第1の閾値と比較することによって、入力されたRRIが、覚醒時のR波データから得られたRRIと同じ傾向のデータであるか異なる傾向のデータであるかが判定される。第1の閾値である閾値e0は、誤差が、入力データが覚醒時のみから得られる入力データとは異なるデータであると判定し得る誤差、つまり、居眠りと判定し得る値である。これにより、誤差が閾値e0を越えて大きいときに、被験者が覚醒状態でない、つまり、居眠りの可能性が判定され、誤差が閾値e0を下回るときに、被験者が覚醒状態である可能性が判定される。 The processing unit 10 compares the error with the first threshold to determine whether the input RRI has the same tendency as the RRI obtained from the R-wave data during wakefulness or has a different tendency. be done. The threshold value e0, which is the first threshold value, is a value that can be used to determine that the input data is different from the input data obtained only when the user is awake, that is, to determine that the user is dozing off. Thus, when the error exceeds the threshold e0 and is large, it is determined that the subject is not awake, that is, the possibility of dozing off, and when the error is less than the threshold e0, the possibility that the subject is awake is determined. be.

第2の実施の形態に係る判定処理103でも、誤差が閾値e0を越える継続時間DT1と、誤差が閾値e0を下回る継続時間DT2を計時する。そして、判定処理103は、得られた継続時間DT1が第2の閾値を越えると被験者の居眠りを検知し、継続時間DT2が第2の閾値を越えると被験者の覚醒を検知することを含む。第2の閾値は、居眠り又は覚醒と判定し得る継続時間の閾値t0であって、例えば10秒程度である。 Also in the determination processing 103 according to the second embodiment, the duration DT1 during which the error exceeds the threshold e0 and the duration DT2 during which the error is below the threshold e0 are measured. Then, determination processing 103 includes detecting the subject's dozing off when the obtained duration DT1 exceeds the second threshold, and detecting the subject's wakefulness when the obtained duration DT2 exceeds the second threshold. The second threshold is a duration time threshold t0 that can be determined as dozing or wakefulness, and is, for example, about 10 seconds.

これにより、第2の実施の形態に係る検知装置100でも、誤差が閾値e0を越えた状態が、居眠りと判定し得る継続時間である閾値t0以上連続したときに被験者の居眠りを検知する。また、誤差が閾値e0を下回った状態が、覚醒と判定し得る継続時間である閾値t0以上連続したときに被験者の覚醒を検知する。これにより、誤差が第1の閾値を越えたことによって居眠りを判定したり、誤差が第1の閾値を下回ったことによって覚醒を判定したりするより高精度で居眠りを検知することができる。 As a result, the detection apparatus 100 according to the second embodiment also detects the subject's dozing off when the state in which the error exceeds the threshold value e0 continues for the duration time equal to or longer than the threshold value t0 that can be determined as dozing. Also, when the state in which the error is below the threshold value e0 continues for a duration equal to or longer than the threshold value t0, which can be determined as awakening, the awakening of the subject is detected. As a result, dozing can be detected with higher accuracy than judging dozing when the error exceeds the first threshold or judging awakening when the error falls below the first threshold.

図16のフローチャートを用いて、第2の実施の形態に係る検知装置100での居眠りの検知方法の一例を説明する。図16のフローチャートは、演算装置1の処理部10によって実行される。第2の実施の形態に係る検知方も、一例として、R波データが得られると開始される。 An example of a method of detecting dozing in the detection device 100 according to the second embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. 16 . The flowchart of FIG. 16 is executed by the processing unit 10 of the arithmetic unit 1. FIG. The detection method according to the second embodiment also starts, as an example, when R-wave data is obtained.

図16を参照して、処理部10は、初めに、処理に用いられる各パラメータT1,T2,f,stを初期化する(ステップS201)。 Referring to FIG. 16, processing unit 10 first initializes parameters T1, T2, f, and st used in processing (step S201).

処理部10は、RRIを取得し(ステップS203)、標準化した後、メモリへ記憶する(ステップS205)。処理部10では、以上のRRIの算出を、メモリに記憶されたRRIがオートエンコーダであるモデル105に入力するのに適した数に達するまで繰り返す(ステップS207でNO)。 The processing unit 10 acquires the RRI (step S203), standardizes it, and stores it in the memory (step S205). The processing unit 10 repeats the above calculation of RRI until the RRI stored in the memory reaches a number suitable for input to the model 105, which is an autoencoder (NO in step S207).

メモリに記憶されたRRIがモデル105に入力するのに適した数に達すると(ステップS207でYES)、処理部10は、これらRRIをオートエンコーダであるモデル105に入力する(ステップS209)。これにより、モデル105からRRIが再構築された値が出力データとして得られる。処理部10は、入力したRRIのモデル105の出力データからの誤差を算出し(ステップS211)、と指標値とする。 When the number of RRIs stored in memory reaches a number suitable for input to model 105 (YES in step S207), processing unit 10 inputs these RRIs to model 105, which is an autoencoder (step S209). As a result, values obtained by reconstructing the RRI from the model 105 are obtained as output data. The processing unit 10 calculates the error from the output data of the input RRI model 105 (step S211) and uses it as an index value.

処理部10は、指標値とする誤差を用いて判定処理を実行する(ステップS300)。ステップS300の判定処理は、図8の処理である。処理部10は、以上の処理を繰り返すことで、得られたR波データに表される被検者の居眠りしている状態又は覚醒している状態を、リアルタイムで判定する。ここでは、HRV指標などをRRIから算出せずにRRIをモデル105への入力に用いることで、指標値を容易に得られるとともに、RRIから各種指標を算出する際に情報量が低下することが防がれ、検知精度を向上させることができる。 The processing unit 10 executes determination processing using the error as the index value (step S300). The determination process of step S300 is the process of FIG. By repeating the above process, the processing unit 10 determines in real time whether the subject is asleep or awake represented by the obtained R-wave data. Here, by using the RRI as an input to the model 105 without calculating the HRV index etc. from the RRI, the index value can be easily obtained, and the amount of information can be reduced when calculating various indices from the RRI. It can be prevented and the detection accuracy can be improved.

また、第2の実施の形態に係る検知方法でも図8に表された判定処理が行われることによって、指標値である誤差が第1の閾値を超えた場合でも、継続時間DT1が第2の閾値を超えない場合には居眠りと判定されない。また、いったん居眠りと判定された後、指標値が第1の閾値を下回った場合でも、下回った継続時間DT2が第2の閾値を超えない場合には覚醒したと判定されない。つまり、RRIのノイズなどによって居眠りと誤検知されることが防がれるとともに、居眠りの状態から完全な覚醒ではない状態で覚醒と検知されてしまうことも防がれる。従って、被験者の居眠りが高精度で検知される。 Further, even when the error, which is the index value, exceeds the first threshold value, the duration time DT1 is reduced to the second threshold value by performing the determination process shown in FIG. If it does not exceed the threshold, it is not judged as dozing. Further, even if the index value falls below the first threshold after it is once determined as dozing off, it is not determined to have woken up unless the duration DT2 of the decrease does not exceed the second threshold. In other words, erroneous detection of dozing due to RRI noise or the like is prevented, and detection of wakefulness in a state of not being completely awake from a dozing state is also prevented. Therefore, dozing off of the subject is detected with high accuracy.

[評価試験] [Evaluation test]

発明者は、第2の実施の形態に係る検知方法についての、検出精度を評価するための評価試験を行った。評価試験においては、指標値である誤差の閾値e0として0.6を用い、継続時間の閾値t0として10秒を用いた。 The inventor conducted an evaluation test for evaluating the detection accuracy of the detection method according to the second embodiment. In the evaluation test, 0.6 was used as the error threshold value e0, which is an index value, and 10 seconds was used as the duration time threshold value t0.

図17及び図18は、第2の実施の形態に係る検知方法についての評価実験の結果を表した図であって、縦軸は再構築されたデータの入力データからの誤差の大きさ、横軸は時刻を表している。図17は、被験者が居眠りの状態を含む心電信号からの検知結果を表し、図18は、被験者が常に覚醒状態である心電信号からの検知結果を表している。これらの図において、灰色の領域は検知装置100によって被験者の居眠りが検知された期間を指す。 17 and 18 are diagrams showing the results of evaluation experiments on the detection method according to the second embodiment. The axis represents time. FIG. 17 shows detection results from electrocardiogram signals including the state in which the subject is asleep, and FIG. 18 shows detection results from electrocardiogram signals in which the subject is always awake. In these figures, the gray area indicates the period during which the subject's dozing was detected by the detection device 100 .

詳しくは、図17に示された誤差の推移では、誤差が閾値e0を10秒以上越えた範囲があり、その範囲において居眠りが検知されている。また、その後、誤差が閾値e0を下回る期間が10秒を超えると、居眠りからの覚醒が検知されている。一方、図18に示された誤差の推移では、誤差が閾値e0を越えたタイミングはあったものの、越えた状態が10秒以上継続していないため、居眠りが検知されてない。 Specifically, in the error transition shown in FIG. 17, there is a range in which the error exceeds the threshold value e0 for 10 seconds or more, and dozing is detected in that range. After that, when the period during which the error is below the threshold value e0 exceeds 10 seconds, awakening from dozing is detected. On the other hand, in the transition of the error shown in FIG. 18, although there was a timing when the error exceeded the threshold value e0, the state of exceeding did not continue for 10 seconds or more, so dozing was not detected.

図17及び図18の結果より、第2の実施の形態に係る検知方法によって、ノイズや心拍の揺れなどによって誤差が居眠りの状態を表す閾値e0を越える場合があっても、覚醒時に、居眠りとして検出されてしまうことが防がれる。すなわち、居眠りを検知する精度を向上させることができる。 From the results of FIGS. 17 and 18, even if the detection method according to the second embodiment causes the error to exceed the threshold value e0 representing the state of dozing due to noise, fluctuations in the heartbeat, etc., It prevents you from being detected. That is, it is possible to improve the accuracy of detecting dozing.

なお、発明者らは、第2の実施の形態に係る検知方法の評価試験を、オートエンコーダの構成をLSTMとセルフ・アテンションとのそれぞれについて行い、オートエンコーダの構成について評価した。この評価試験には、被験者26名がドライビングシミュレータによる運転実験を行い、その間に得られた心電信号から算出されたRRIをデータセットとして用いた。各データは、15分~20分の長さをもつ。 The inventors performed an evaluation test of the detection method according to the second embodiment for each of the LSTM and self-attention autoencoder configurations, and evaluated the autoencoder configurations. In this evaluation test, 26 subjects performed a driving experiment using a driving simulator, and the RRI calculated from the electrocardiographic signals obtained during the experiment was used as a data set. Each datum has a length of 15-20 minutes.

オートエンコーダの構成の評価には、用いたデータセットのAUC(area under the receiver operating characteristic curve)を用いた。AUCは、継続時間の閾値t0を固定して誤差の閾値e0を変化させたときの、各閾値e0に対応する陽性的中率(TPS:true positive rate)と偽陽性率(FPS:false positive rate)とが描く軌跡の下側の面積で得られる。陽性的中率と偽陽性率とが描く軌跡はROC曲線と呼ばれる。AUCは0から1までの値をとり、大きいほど検知性能が高いことを示している。評価試験では、閾値t0を変化させて、閾値t0の各値のときのAUCを求めた。 The AUC (area under the receiver operating characteristic curve) of the dataset used was used to evaluate the configuration of the autoencoder. AUC is a positive predictive value (TPS) and a false positive rate (FPS) corresponding to each threshold e0 when the threshold t0 of the duration is fixed and the threshold e0 of the error is changed. ) is obtained by the area under the trajectory drawn by The trajectory drawn by the positive predictive value and the false positive rate is called the ROC curve. AUC takes a value from 0 to 1, and a larger value indicates higher detection performance. In the evaluation test, the threshold t0 was varied to obtain the AUC at each value of the threshold t0.

図19は、縦軸をAUCとし、横軸を閾値t0の値として、オートエンコーダの構成をLSTMとセルフ・アテンションとのそれぞれについて評価試験の結果を示したグラフである。図19の結果より、閾値t0がどの値のときも、オートエンコーダの構成をセルフ・アテンションとした方がLSTMとするより検知精度が高いことが検証された。 FIG. 19 is a graph showing the results of evaluation tests for LSTM and self-attention autoencoder configurations, with the vertical axis representing the AUC and the horizontal axis representing the value of the threshold value t0. From the results of FIG. 19, it was verified that the self-attention configuration of the autoencoder provided higher detection accuracy than the LSTM configuration, regardless of the value of the threshold value t0.

<3.付記>
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
<3. Note>
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible.

1 :演算装置
2 :心拍計測器
10 :処理部
12 :メモリ
13 :通信部
21 :電極
100 :検知装置
101 :RRI算出処理
102 :指標値算出処理
103 :判定処理
104 :出力処理
105 :モデル
121 :プログラム
A1 :長軸
A2 :短軸
D :期間
D1 :第1のデータセット
D2 :第2のデータセット
D3 :第3のデータセット
E :楕円
HF :補正
I :信号強度
Ith :強度閾値
LF :補正
P :被験者
Q0 :管理限界値
T :継続時間
T0 :管理限界値
e0 :閾値
t0 :閾値
1: Arithmetic device 2: Heart rate measuring device 10: Processing unit 12: Memory 13: Communication unit 21: Electrodes 100: Detection device 101: RRI calculation processing 102: Index value calculation processing 103: Judgment processing 104: Output processing 105: Model 121 : program A1 : major axis A2 : minor axis D : period D1 : first dataset D2 : second dataset D3 : third dataset E : ellipse HF : correction I : signal intensity Ith : intensity threshold LF : Correction P: Subject Q0: Control limit value T: Duration T0: Control limit value e0: Threshold value t0: Threshold value

Claims (12)

居眠りを検知する検知装置であって、
居眠りを検知するための検知処理を実行する演算装置を備え、
前記検知処理は、
被験者の心電信号から生成されたRRI(R-R Interval)から、居眠り検知のための指標値を得、
前記指標値が第1の閾値を越える継続時間を計時し、
前記継続時間が第2の閾値を超えると前記被験者の居眠りを検知する、ことを含む
居眠り検知装置。
A detection device for detecting dozing,
Equipped with a computing device that executes detection processing for detecting dozing,
The detection process includes
Obtaining an index value for doze detection from the RRI (RR Interval) generated from the electrocardiographic signal of the subject,
timing the duration that the index value exceeds a first threshold;
detecting doze of the subject when the duration exceeds a second threshold.
前記居眠り検知のための指標値を得ることは、対象データを入力値とし、前記対象データの異常を検知するために用いられる値を出力するモデルに、RRIから得られる値を入力値として与え、前記モデルからの出力値を用いて前記指標値を得ることを含む
請求項1に記載の居眠り検知装置。
Obtaining the index value for the doze detection involves providing a value obtained from the RRI as an input value to a model that uses the target data as an input value and outputs a value used for detecting an abnormality in the target data, 2. A doze detection device according to claim 1, comprising using an output value from the model to obtain the index value.
前記モデルはオートエンコーダであって、
前記居眠り検知のための前記指標値を得ることは、
オートエンコーダに対して、前記被験者の心電信号から生成されたRRIを入力データとして与えて前記入力データの再構築データである出力データを取得し、
前記被験者の心電信号から生成されたRRIからの前記出力データの誤差を前記指標値として算出する、ことを含む
請求項2に記載の居眠り検知装置。
The model is an autoencoder,
Obtaining the index value for the doze detection includes:
giving an RRI generated from the electrocardiographic signal of the subject as input data to an autoencoder to acquire output data that is reconstructed data of the input data;
The dozing detection device according to claim 2, further comprising: calculating an error of the output data from the RRI generated from the electrocardiographic signal of the subject as the index value.
前記オートエンコーダは、覚醒時の心電信号から生成されたRRIを学習用入力データとして与えて学習されている
請求項3に記載の居眠り検知装置。
4. The dozing detection device according to claim 3, wherein the autoencoder is learned by giving RRI generated from an electrocardiographic signal during wakefulness as input data for learning.
前記モデルはMSPC(Multivariate Statistical Process Control:多変量統計的プロセス管理)を利用した識別器であって、
前記居眠り検知のための前記指標値を得ることは、
前記被験者の心電信号から生成されたRRIから、心拍に関する指標を生成し、
前記心拍に関する前記指標のうちの複数の変数HRVを含むデータセットを前記識別器に入力し、前記居眠り検知のための前記指標値として統計量を得ることを含む
請求項2に記載の居眠り検知装置。
The model is a discriminator using MSPC (Multivariate Statistical Process Control),
Obtaining the index value for the doze detection includes:
generating a heartbeat index from the RRI generated from the electrocardiographic signal of the subject;
The dozing detection device according to claim 2, comprising: inputting a data set including a plurality of variables HRV among the indices related to the heart rate to the discriminator, and obtaining a statistic as the index value for the doze detection. .
前記複数の変数HRVは、前記被験者の心電信号から生成されたRRIから得られたポアンカレ指標に含まれる変数のうちの少なくとも1つを含む
請求項5に記載の居眠り検知装置。
6. The dozing detection device according to claim 5, wherein the plurality of variables HRV include at least one of variables included in a Poincare index obtained from RRI generated from the subject's electrocardiogram signal.
前記データセットは、前記複数の変数HRVを正準相関分析して得られた正準変数のうちの複数の正準変数を含む
請求項5又は6に記載の居眠り検知装置。
The dozing detection device according to claim 5 or 6, wherein the data set includes a plurality of canonical variables among the canonical variables obtained by canonical correlation analysis of the plurality of variables HRV.
前記データセットは、前記被験者の心電信号の複数の心拍それぞれから得られる前記心拍に関する前記指標から生成される時系列変化を有するデータを含む
請求項5~7のいずれか一項に記載の居眠り検知装置。
8. The doze according to any one of claims 5 to 7, wherein the data set includes data having a time-series change generated from the index related to the heartbeat obtained from each of a plurality of heartbeats of the electrocardiographic signal of the subject. detection device.
前記データセットは、前記被験者の心電信号から生成されたRRIから得られたポアンカレ指標に含まれる変数のうちの少なくとも1つを含んだ、前記心拍に関する前記指標のうちの複数の変数HRVから得られる、時系列変化を有するデータを含み、
前記時系列変化を有するデータは、前記複数の変数HRVを正準相関分析して得られた正準変数のうちの複数の正準変数それぞれについて、前記被験者の心電信号の複数の心拍それぞれから得られる前記心拍に関する前記指標から生成される
請求項5に記載の居眠り検知装置。
The data set is obtained from a plurality of variables HRV of the indices related to the heart rate, including at least one of variables included in a Poincaré index obtained from an RRI generated from the electrocardiographic signal of the subject. containing data with time series variation,
The data having the time-series change is obtained from each of the plurality of heartbeats of the electrocardiographic signal of the subject for each of the plurality of canonical variables among the canonical variables obtained by canonically analyzing the plurality of variables HRV. 6. The doze detection device according to claim 5, wherein the index is generated from the obtained index related to the heart rate.
前記居眠り検知のための前記指標値を得ることは、オートエンコーダ、MSPCを利用した識別器、LSTM(long short-term memory)を利用した深層学習モデル、及び、セルフ・アテンション(self-attention)を利用した深層学習モデル、のうちの少なくとも1つを用いることを含む
請求項1に記載の居眠り検知装置。
Obtaining the index value for the doze detection includes an autoencoder, a discriminator using MSPC, a deep learning model using long short-term memory (LSTM), and self-attention. A doze detection device according to claim 1, comprising using at least one of:
居眠りを検知する方法であって、
被験者の心電信号から生成されたRRIから、居眠り検知のための指標値を得、
前記指標値が第1の閾値を越える継続時間を計時し、
前記継続時間が第2の閾値を超えると前記被験者の居眠りを検知する、ことを含む
検知方法。
A method for detecting drowsiness, comprising:
Obtaining an index value for doze detection from the RRI generated from the electrocardiogram signal of the subject,
timing the duration that the index value exceeds a first threshold;
detecting the subject falling asleep when the duration exceeds a second threshold.
コンピュータに居眠りを検知するための検知処理を実行させるためのコンピュータプログラムであって、
前記検知処理は、
被験者の心電信号から生成されたRRIから、居眠り検知のための指標値を得、
前記指標値が第1の閾値を越える継続時間を計時し、
前記継続時間が第2の閾値を超えると前記被験者の居眠りを検知する、ことを含む
コンピュータプログラム。
A computer program for causing a computer to execute a detection process for detecting dozing,
The detection process includes
Obtaining an index value for doze detection from the RRI generated from the electrocardiogram signal of the subject,
timing the duration that the index value exceeds a first threshold;
A computer program comprising detecting dozing off of the subject when the duration exceeds a second threshold.
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