JP2024076102A - 集中状態評価方法、集中状態評価プログラムおよび集中状態評価装置 - Google Patents

Abstract

【課題】デスクワーク中のユーザーの集中状態を正確に評価できる方法を提供する。【解決手段】コンピューターは、ユーザーの基準脈波情報に基づいて安静期間および特定作業期間の各期間における拍動間隔を計測する第１計測ステップと、ユーザーの対象脈波情報に基づいてデスクワーク期間における拍動間隔を計測する第２計測ステップと、第１計測ステップまたは第２計測ステップで計測された拍動間隔に基づき、ｒＭＳＳＤを集中状態の指標値として算出し、安静期間、特定作業期間およびデスクワーク期間の各期間に対応する指標値群を求める指標値算出ステップと、安静期間に対応する指標値群および特定作業期間に対応する指標値群をそれぞれ基準として、デスクワーク期間に対応する指標値群を分析することで、デスクワーク期間におけるユーザーの集中状態を評価する評価ステップと、を実施する。【選択図】図５

Description

本発明は、集中状態評価方法、集中状態評価プログラムおよび集中状態評価装置に関する。

従来、ユーザーの生体情報を取得し、当該生体情報から当該ユーザーの身体状態を評価する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の方法は、ユーザーの脈拍を検出し、脈拍数や脈波伝播速度に基づいた統計的解析を行うことにより、ユーザーのストレスレベルを判定する。

特開２０１６－１９００２５号公報

しかし、ユーザーの脈波などの生体情報には個人差があるため、特許文献１に記載のような統計的解析を用いる方法では、個々のユーザーの正確な身体状態を評価することは難しい。
また、近年、デスクワークに関する業務効率化が求められていることを鑑み、本発明者は、ユーザーの身体状態として、デスクワーク中におけるユーザーの集中状態を評価することを検討している。

本開示の第１態様の集中状態評価方法は、コンピューターによりユーザーの集中状態を評価する方法であって、前記コンピューターは、前記ユーザーに装着された脈波センサーにより検出された脈波を示す情報であって、かつ、前記ユーザーの安静期間および特定作業期間の各期間における脈波を示す情報である基準脈波情報を取得し、前記基準脈波情報に基づいて前記安静期間および前記特定作業期間の各期間における拍動間隔を計測する第１計測ステップと、前記脈波センサーにより検出された脈波を示す情報であって、かつ、前記ユーザーの任意のデスクワーク期間における脈波を示す情報である対象脈波情報を取得し、前記対象脈波情報に基づいて前記デスクワーク期間における拍動間隔を計測する第２計測ステップと、前記第１計測ステップまたは前記第２計測ステップで計測された拍動間隔に基づき、所定時間ごとの隣接する拍動間隔の差の２乗の平均値の平方根であるｒＭＳＳＤを集中状態の指標値として算出し、前記安静期間、前記特定作業期間および前記デスクワーク期間の各期間に対応する指標値群を求める指標値算出ステップと、前記安静期間に対応する前記指標値群および前記特定作業期間に対応する前記指標値群をそれぞれ基準として、前記デスクワーク期間に対応する前記指標値群を分析することで、前記デスクワーク期間における前記ユーザーの集中状態を評価する評価ステップと、を実施する。

上記第１態様の集中状態評価方法において、前記評価ステップは、前記安静期間の前記指標値群に基づいて安静閾値を決定すると共に、前記特定作業期間の前記指標値群に基づいて作業閾値を決定する閾値決定ステップと、前記デスクワーク期間の前記指標値群を、前記安静閾値および前記作業閾値に基づいて、複数の集中レベルに分けるレベル分けステップと、を含むことが好ましい。

上記第１態様の集中状態評価方法において、前記評価ステップは、前記レベル分けステップ前、前記デスクワーク期間に対応する前記指標値群の分析範囲を前記作業閾値および前記安静閾値に基づいて複数の区間に分け、前記デスクワーク期間の前記指標値群を、前記区間毎に、当該区間に対応する範囲に正規化する正規化ステップをさらに含むことが好ましい。

上記第１態様の集中状態評価方法において、前記特定作業期間は、作業の種類が互いに異なる複数の作業期間を含んでおり、前記閾値決定ステップは、前記作業閾値として、前記作業期間ごとに対応する複数の閾値を決定することが好ましい。

上記第１態様の集中状態評価方法において、前記第２計測ステップは、前記対象脈波情報に基づいて前記デスクワーク期間における拍動間隔および脈拍をそれぞれ計測し、前記評価ステップは、前記デスクワーク期間において前記脈拍が所定範囲外である脈拍異常期間を特定し、前記レベル分けステップ前、前記デスクワーク期間の前記指標値群から、前記脈拍異常期間に対応する前記指標値を除去するデータ選別ステップをさらに含むことが好ましい。

上記第１態様の集中状態評価方法において、前記評価ステップは、前記レベル分けステップ後、前記デスクワーク期間における前記複数の集中レベルの経時的な変化を示す結果情報を生成する分析ステップをさらに含むことが好ましい。

上記第１態様の集中状態評価方法において、前記評価ステップは、前記レベル分けステップ後、前記デスクワーク期間における前記集中レベル毎の時間割合を示す結果情報を生成する分析ステップをさらに含むことが好ましい。

本開示の第２態様の集中状態評価プログラムは、コンピューターにより読み取り実行可能な集中状態評価プログラムであって、前記コンピューターに、第１態様の集中状態評価方法を実施させる。

本開示の第３態様の集中状態評価装置は、ユーザーに装着された脈波センサーにより検出された脈波を示す情報であって、かつ、前記ユーザーの安静期間、特定作業期間および任意のデスクワーク期間の各期間における脈波を示す情報である脈波情報を取得し、前記脈波情報に基づいて前記各期間における拍動間隔を計測する計測部と、前記計測部により計測された拍動間隔に基づき、所定時間ごとの隣接する拍動間隔の差の２乗の平均値の平方根であるｒＭＳＳＤを集中状態の指標値として算出し、前記安静期間、前記特定作業期間および前記デスクワーク期間の各期間に対応する指標値群を求める指標値算出部と、前記安静期間に対応する前記指標値群および前記特定作業期間に対応する前記指標値群をそれぞれ基準として、前記デスクワーク期間に対応する前記指標値群を分析することで、前記デスクワーク期間における前記ユーザーの集中状態を評価する評価部と、を備える。

本開示の一実施形態の集中状態評価装置の概略構成を示すブロック図。 上記実施形態の集中状態評価装置における評価部の構成を示すブロック図。 上記実施形態の集中状態評価方法の第１段階を説明するためのフローチャート。 上記実施形態の集中状態評価方法の第２段階を説明するためのフローチャート。 図３のフローチャートの処理で得られる指標値の推移を例示するグラフ。 上記実施形態の集中状態評価方法における正規化ステップを説明するためのグラフ。 デスクワーク期間における集中度の推移および集中レベルを例示するグラフ。 デスクワーク期間における集中レベル毎の時間割合を例示する円グラフ。

以下、本開示の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態の集中状態評価装置１の構成を示すブロック図である。本実施形態の集中状態評価装置１は、人体に装着可能に構成されるウェアラブル機器として構成され、ユーザーの任意のデスクワーク中の集中状態を評価するであり、脈波センサー２、信号処理部３、ディスプレイ４、操作部５、メモリー６およびプロセッサー７を備える。

脈波センサー２は、ユーザーの脈波を検出するセンサーであり、例えば、受光部および発光部を含む光電センサーである。この光電センサーでは、発光部から射出される光が生体（例えばユーザーの手首）に対して照射され、その反射光または透過光が受光部で受光され、受光部が受光量に応じた信号を出力する。ここで、生体での光の反射量または吸収量は、血管内の血流量に応じて変化するため、光電センサーから出力される信号の大きさは、脈動に対応して増減する。これにより、脈波センサー２は、時系列に沿って信号値が増減する脈波信号を出力する。ただし、脈波センサー２は、光電センサーに限定されず、心電計や超音波センサー等、他のセンサーであってもよい。

信号処理部３は、脈波センサー２から出力された脈波信号をサンプリングするサンプリング回路、脈波信号を増幅する増幅回路、脈波信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路などを備える。信号処理部３は、これらの各回路により脈波信号を信号処理し、信号処理された脈波信号をプロセッサー７に入力する。

ディスプレイ４は、プロセッサー７の制御によって、各種情報を表示させる表示部である。
操作部５は、ユーザーにより入力操作を受け付ける。操作部５は、例えば、ボタン等であってもよいし、ディスプレイ４と一体的に構成されたタッチパネルであってもよい。

なお、本実施形態では、集中状態評価装置１にディスプレイ４や操作部５が設けられる構成を例示するが、このような構成に限定されない。例えば、集中状態評価装置１と通信可能に接続される外部機器がディスプレイ４や操作部５を備えてもよい。外部機器としては、例えば、スマートフォン等の携帯型端末装置やパーソナルコンピューター等を例示できる。

メモリー６は、ユーザー集中状態を評価する評価プログラムを含む各種プログラムや、各種プログラムで使用される各種データが記録される記録媒体である。

プロセッサー７は、例えばＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、または、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等であり、メモリー６に記憶された各種プログラムを読み込み実行することで各種演算処理を実施する。そして、プロセッサー７は、メモリー６に記録された集中状態評価プログラムを読み込み実行することで、計測部７２、指標値算出部７３および評価部７４として機能する。ただし、プロセッサー７の全部または一部の機能は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の専用ハードウェアにより実現されてもよい。

信号取得部７１は、脈波センサー２に制御指令を出力したり、脈波センサー２から信号処理部３を介して脈波信号を取得したりする。また、信号取得部７１は、取得した脈波信号を脈波情報（例えば後述する基準脈波情報または対象脈波情報）としてメモリー６に記憶させる。脈波情報は、時系列に沿った脈波信号の信号値の変化を含み、ユーザーの脈波を示す情報である。

計測部７２は、メモリー６から脈波情報を取得し、当該脈波情報を解析することで、脈拍や脈の拍動間隔（ＲＲＩ；R-R Interval）を計測する。なお、脈拍やＲＲＩの単位は、例えばｍｓである。

指標値算出部７３は、計測部７２により計測された拍動間隔に基づき、ｒＭＳＳＤ（ｒＭＳＳＤ；root Mean Square of Successive Differences）を集中状態の指標値として算出する。ここで、ｒＭＳＳＤとは、所定時間ごとの隣接する拍動間隔の差の２乗の平均値の平方根であり、所定時間ごとの脈拍の拍動間隔の変化の度合いを示す値である。なお、所定時間は、後述する安静期間、特定作業期間およびデスクワーク期間の各時間よりも十分に短い単位時間（例えば３分間）である。
例えば、指標値算出部７３は、以下の式（１）によりｒＭＳＳＤを算出できる。以下の式（１）において、Ｎは、上述の所定期間における拍動間隔の数であり、ｘｉは、当該所定期間におけるｉ番目の拍動間隔である。

データ選別部７４２は、指標値算出部７３により算出された指標値群から異常値になる可能性のある指標値（ノイズ値）を除去することで、データ選別を行う。データ選別部７４２の具体的な説明は後述する。

評価部７４は、安静期間に対応する指標値群および特定作業期間に対応する指標値群のそれぞれを基準としてデスクワーク期間に対応する指標値群を分析することで、デスクワーク期間におけるユーザーの集中状態を評価する。この評価部７４は、図２に示すように、閾値決定部７４１、データ選別部７４２、正規化部７４３、レベル分け部７４４および分析部７４５を含む。これらの詳細については後述する。

（集中状態評価方法）
本実施形態の集中状態評価方法について説明する。本実施形態の集中状態評価方法は、上述の集中状態評価装置１を用いて、デスクワーク期間におけるユーザーの集中状態を評価する方法であり、当該方法では、以下の安静期間、特定作業期間およびデスクワーク期間がそれぞれ設定される。

安静期間は、ユーザーの覚醒状態（非睡眠状態）において、ユーザーが何ら作業を行わず、安静に過ごす期間である。
特定作業期間は、ユーザーが特定の定型作業を行う期間である。本実施形態の特定作業期間は、作業の種類が互いに異なる複数の作業期間として、第１作業期間および第２作業期間を含む。例えば、第１作業期間では、ユーザーの収束的思考を促す定型作業として任意の暗算テストが実施され、第２作業期間では、ユーザーの発散的思考を促す定型作業として任意の創造性テストが実施される。
デスクワーク期間は、ユーザーが任意のデスクワークを行う期間である。デスクワークの種類は特に限定されず、例えばユーザーの日常の業務である。また、デスクワーク期間は、業務中の休憩時間を含んでもよいし、互いに異なる業務内容の複数の期間を含んでもよい。

なお、本実施形態において、ユーザーは、安静期間（１回目）、第１作業期間、安静期間（２回目）、第２作業期間、および、デスクワーク期間を、この順に過ごすものとする。ここで、安静期間（１回目、２回目）、第１作業期間および第２作業期間は、予め定められた時間を有することが好ましい。デスクワーク期間は、予め定められた時間を有してもよいし、ユーザーの開始操作および終了操作によって決定される時間を有してもよい。
以下の説明では、安静期間の開始から第２作業期間の終了までの期間をまとめて基準期間と称する場合がある。

まず、集中状態評価装置１は、図３のフローチャートを実施する。なお、図３のフローチャートの開始前、ユーザーは、ユーザー自身の生体部（例えばユーザーの手首）に対して集中状態評価装置１を装着しているものとする。

図３のフローチャートでは、まず、ユーザーが基準期間を過ごす間、信号取得部７１が脈波センサー２から信号処理部３を介して脈波信号を取得し、基準脈波情報としてメモリー６に記憶させる。そして、計測部７２が基準脈波情報を取得し、当該基準脈波情報を解析することで拍動間隔（ＲＲＩ）を計測する（ステップＳ１１）。ここで、基準脈波情報は、基準期間の各期間（安静期間（１回目）、第１作業期間、安静期間（２回目）および第２作業期間）に対応付けられた脈波情報を含んでおり、計測部７２は、各期間における拍動間隔を計測できる。

なお、ステップＳ１１では、ユーザーが操作部５に対して基準期間の各期間の開始操作を行ってもよい。この場合、信号取得部７１は、ユーザーの開始操作に応じて、基準期間の各期間に対応づけられた脈波信号を取得し、基準脈波情報としてメモリー６にできる。
あるいは、ステップＳ１１では、ユーザーが操作部５に対して基準期間の開始操作を行い、予め定められた基準期間の各期間の時間の経過によって当該各期間が遷移してもよい。この場合、信号取得部７１は、ユーザーの開始操作後、予め定められた基準期間の各期間の時間の経過に応じて、当該各期間に対応づけられた脈波情報を取得できる。この場合、プロセッサー７は、ディスプレイ４または不図示の音声手段により、各期間の開始および終了をユーザーに案内してもよい。

次に、指標値算出部７３が、ステップＳ１１で計測された拍動間隔に基づき、基準期間の各期間における指標値（すなわちｒＭＳＳＤ）を算出する（ステップＳ１２）。ここで、指標値算出部７３は、安静期間（例えば１回目および２回目の合計、または、１回目および２回目のいずれか一方）に対応する指標値群と、第１作業期間に対応する指標値群と、第２作業期間に対応する指標値群とを求めることができる。

次に、閾値決定部７４１が、指標値に関する作業閾値Ｖｔ１，Ｖt２、および、安静閾値Ｖｔ３を算出する（ステップＳ１３）。
具体的には、閾値決定部７４１は、基準期間内で隣り合う期間同士の境界を含む所定の除去期間に対応する指標値を、ステップＳ１２で算出される全体の指標値群から除去する。この除去期間は、指標値を算出する際の所定時間以上であることが好ましい。
その後、第１作業期間に対応する指標値群の中央値を作業閾値Ｖｔ１として算出し、第２作業期間に対応する指標値群の中央値を作業閾値Ｖｔ２として算出し、安静期間に対応する指標値群の中央値を安静閾値Ｖｔ３として算出する。
なお、通常、作業閾値Ｖｔ１，Ｖt２＜安静閾値Ｖｔ３という大小関係となる。また、本実施形態では、作業閾値Ｖｔ１＜作業閾値Ｖt２であるが、作業閾値Ｖｔ１，Ｖt２の大小関係は逆であってもよい。また、作業閾値Ｖｔ１，Ｖt２、および、安静閾値Ｖｔ３のそれぞれは、各期間の指標値群の中央値であることに限定されず、他の計算方法で求められてもよい。
以下、作業閾値Ｖｔ１，Ｖt２、および、安静閾値Ｖｔ３を単に閾値Ｖｔ１～Ｖｔ３と称する場合がある。

以上により、図３のフローチャートが終了する。図３のフローチャートの処理によれば、図５のグラフに示すようなデータが取得される。なお、図５には、基準期間における指標値の推移と、当該基準期間の各期間の指標値群から算出された閾値Ｖｔ１～Ｖｔ３とが例示される。

次に、集中状態評価装置１は、図４のフローチャートを実施する。なお、図４のフローチャートは、上記ステップＳ１３の終了直後に開始されてもよいし、上記ステップＳ１３の終了後、任意のインターバル期間の経過後に開始されてもよい。

図４のフローチャートでは、まず、ユーザーがデスクワーク期間を過ごす間、信号取得部７１が脈波センサー２から信号処理部３を介して脈波信号を取得し、対象脈波情報としてメモリー６に記憶させる。そして、計測部７２が対象脈波情報を解析することで脈拍および拍動間隔（ＲＲＩ）を計測する（ステップＳ２１）。ここで、対象脈波情報は、デスクワーク期間に対応付けられた脈波情報を含んでおり、計測部７２は、デスクワーク期間における拍動間隔を計測できる。

なお、ステップＳ２１では、ユーザーが操作部５に対してデスクワーク期間の開始操作および終了操作を行ってもよい。この場合、信号取得部７１は、操作部５に対するユーザーの操作に応じて、デスクワーク期間に対応づけられた脈波情報を取得できる。
あるいは、ステップＳ２１では、ユーザーが操作部５に対してデスクワーク期間の開始操作を行い、予め定められた時間の経過によってデスクワーク期間が終了してもよい。この場合、信号取得部７１は、ユーザーの開始操作後、予め定められたデスクワーク期間の時間の経過に応じて、当該デスクワーク期間に対応づけられた脈波情報を取得できる。この場合、プロセッサー７は、ディスプレイ４または不図示の音声手段により、デスクワーク期間の終了をユーザーに案内してもよい。

次に、指標値算出部７３が、ステップＳ２１で計測された拍動間隔に基づき、デスクワーク期間における指標値（すなわちｒＭＳＳＤ）を算出する（ステップＳ２２）。これにより、指標値算出部７３は、デスクワーク期間に対応する指標値群を求めることができる。
なお、ステップＳ２２は、ステップＳ２１の終了前に開始されてもよい。この場合、指標値算出部７３は、ステップＳ２１で所定時間の拍動間隔が計測されるごとに指標値を算出してもよい。

次に、データ選別部７４２が、ステップＳ２２で算出された指標値群から、異常値になる可能性のある指標値（ノイズ値）を除去する（ステップＳ２３）。
ここで、データ選別部７４２は、以下に挙げる方法（１）～（６）のうち、少なくとも１つの方法または複数の方法の組み合わせによりノイズ値を特定できる。
（１）ステップＳ２１で計測された脈拍に基づき、脈拍が１２０ｂｐｍ以上または５４ｂｐｍ以下である期間（脈拍異常期間）を特定し、脈拍異常期間に対応する指標値をノイズ値として特定する。
（２）ステップＳ２１で計測された拍動間隔に基づき、拍動間隔が４００ｍｓ以下または１５００ｍｓ以上である（拍動間隔異常期間）を特定し、拍動間隔異常期間に対応する指標値をノイズ値として特定する。
（３）ステップＳ２２で算出された指標値を値の大きさ順に並べかえたデータを作成し、当該データを等分（例えば１０等分）することで複数のグループを作成し、一番目のグループおよび最後のグループに属する指標値をノイズ値として特定する。
（４）デスクワーク期間を複数の区間に分け、ステップＳ２２で算出された指標値群について各区間の平均ｍおよび標準偏差σを求め、各区間の２σの範囲外となる指標値をノイズ値として特定する。
（５）指標値の許容誤差の絶対値Ｋ１を設定し、ステップＳ２２で算出された各指標値が、ステップＳ２２で算出された指標値群の全体平均との間にＫ１以上の差を有する場合、ノイズ値として特定する。
（６）指標値の許容誤差となる絶対値Ｋ２を設定し、ステップＳ２２で算出された各指標値が、その隣接する指標値との間にＫ２以上の差を有する場合、ノイズ値として特定する。
なお、上記方法（１），（２）において、脈拍異常期間を特定するための脈拍の閾値、および、拍動間隔異常期間を特定するための拍動間隔の閾値は、それぞれ任意に設定可能である。また、上記方法（５），（６）は、それぞれ、ステップＳ２２で算出された指標値群のノイズレベルに応じて、複数回実施してもよい。

次に、正規化部７４３が、ステップＳ２３で選別された指標値群について、正規化を行う（ステップＳ２４）。
具体的には、正規化部７４３が、ステップＳ１２，Ｓ２２の少なくとも一方で算出された指標値群を含む任意の範囲から、指標値の最小値Ｖｍｉｎおよび最大値Ｖｍａｘを決定する。これにより、デスクワーク期間に対応する指標値群について、その分析範囲（最小値Ｖｍｉｎ以上かつ最大値Ｖｍａｘ以下の範囲）が決定される。なお、Ｖｍｉｎ＜Ｖｔ１，Ｖｔ２であり、Ｖｔ３＜Ｖｍａｘである。
そして、正規化部７４３が、ステップＳ１３で算出された閾値Ｖｔ１～Ｖｔ３に基づいて分析範囲を複数の区間に分け、当該区間毎に、ステップＳ２３で選別された指標値群を当該区間に対応する範囲に正規化する。なお、本実施形態において、各区間は、０～１の範囲を分割した分割範囲に対応しており、分析範囲は、全体として０～１の範囲に対応している。

ここで、正規化部７４３による正規化の例について、図６のグラフを参照して説明する。
図６に示すように、正規化部７４３は、指標値Ｖｘの評価範囲を、最小値Ｖｍｉｎ＜指標値Ｖｘ≦閾値Ｖｔ１（区間Ｉ１）、閾値Ｖｔ１＜指標値Ｖｘ≦閾値Ｖｔ２（区間Ｉ２）、閾値Ｖｔ２＜指標値Ｖｘ≦閾値Ｖｔ３（区間Ｉ３）、および、閾値Ｖｔ３＜指標値Ｖｘ≦最大値Ｖｍａｘ（区間Ｉ４）に分ける。
そして、正規化部７４３は、ステップＳ２３で選別された指標値群を、区間Ｉ１～Ｉ４ごとに、対応する分割範囲に正規化する。
例えば、最小値Ｖｍｉｎ＜指標値Ｖｘ≦閾値Ｖｔ１（区間Ｉ１）では、点Ａ（Ｖｍｉｎ，１）および点Ｂ（Ｖｔ１，０．７）を通る直線の式によって、指標値Ｖｘを１から０．７の分割範囲に正規化する。
閾値Ｖｔ１＜指標値Ｖｘ≦閾値Ｖｔ２（区間Ｉ２）では、点Ｂ（Ｖｔ１，０．７）および点Ｃ（Ｖｔ２,０．５）を通る直線の式によって、指標値Ｖｘを０．７から０．５の分割範囲に正規化する。
閾値Ｖｔ２＜指標値Ｖｘ≦閾値Ｖｔ３（区間Ｉ３）では、点Ｃ（Ｖｔ２，０．５）および点Ｄ（Ｖｔ３,０．３）を通る直線の式によって、指標値Ｖｘを０．５から０．３の分割範囲に正規化する。
閾値Ｖｔ３＜指標値Ｖｘ≦最大値Ｖｍａｘ（区間Ｉ４）では、点Ｄ（Ｖｔ３，０．３）および点Ｅ（Ｖｍａｘ，０）を通る直線の式によって、指標値Ｖｘを０．３から０の分割範囲に正規化する。
また、指標値Ｖｘ≦最小値Ｖｍｉｎのときには、指標値Ｖｘを１に変換し、最大値Ｖｍａｘ＜指標値Ｖｘのときには、指標値Ｖｘを０に変換する。
以上により、０～１の範囲に正規化された指標値が求められる。以下、正規化された指標値を集中度と称する場合がある。

なお、図６の例では、閾値Ｖｔ１が正規化される値（正規化閾値Ｃｔ１）が０．７であり、閾値Ｖｔ２が正規化される値（正規化閾値Ｃｔ２）が０．５であり、閾値Ｖｔ３が正規化される値（正規化閾値Ｃｔ３）が０．３であるが、これらＣｔ１～Ｃｔ３の各値は、任意に設定可能である。
また、指標値群が正規化される範囲は、０～１の範囲であることに限定されず、任意の範囲であればよい。また、本実施形態では、指標値から集中度に変換する際、値の大小関係が反転するような変換を行うが、これに限定されない。

次に、レベル分け部７４４が、ステップＳ２４で正規化された閾値群（すなわち集中度群）を複数の集中レベル（すなわちレベルＬ１～Ｌ４）に分ける（ステップＳ２５）。ここで、レベル分けの基準としては、正規化閾値Ｃｔ１～Ｃｔ３が用いられる。例えば、レベル分け部７４４は、デスクワーク期間における集中度Ｃｘについて、集中度Ｃｘ≦閾値Ｃｔ３のときレベルＬ１と判定し、閾値Ｃｔ３＜集中度Ｃｘ≦閾値Ｃｔ２のときレベルＬ２と判定し、閾値Ｃｔ２＜集中度Ｃｘ≦閾値Ｃｔ１のときレベルＬ３と判定し、閾値Ｃｔ１＜集中度ＣｘのときレベルＬ４と判定する。

次に、分析部７４５が、ステップＳ２５でレベル分けされた集中度群を分析する（ステップＳ２６）。
例えば、分析部７４５は、デスクワーク期間における複数の集中レベル（レベルＬ１～Ｌ４）の経時的な変化を示す結果情報として、図７に例示すようなグラフを生成してもよい。この図７には、デスクワーク期間における集中度の推移と、集中度におけるレベルＬ１～Ｌ４の範囲とによって、レベルＬ１～Ｌ４の経時的な変化が示される。デスクワーク期間の各時間帯に対して業務名（会議、テレワーク、休憩等）が対応づけて記憶されている場合には、各業務に対応する時間帯を区切って表示させてもよい。
また、分析部７４５は、デスクワーク期間における集中レベル（レベルＬ１～Ｌ４）毎の時間割合を示す結果情報として、図８に例示すような円グラフを生成してもよい。この図８には、デスクワーク期間に対するレベルＬ１～Ｌ４毎の時間割合が、パーセンテージで示される。

以上により、図４のフローチャートが終了し、これにより、本実施形態の集中状態評価方法が終了する。なお、プロセッサー７は、操作部５に入力される要求に応じて、上述のステップＳ２６で生成された各種の結果情報をディスプレイ４に表示させたり、他の情報処理装置に送信したりしてもよい。

また、本実施形態において、プロセッサー７は、上述の各ステップで取得または算出されたデータをメモリー６に記憶させ、適宜参照することができる。ここで、プロセッサー７は、上述の各ステップで取得または算出されたデータを、ユーザーの識別情報（ユーザーＩＤ）に関連付けて、メモリー６に記憶させてもよい。
例えば、任意のユーザーＡについて本実施形態の集中状態評価方法が実施される際、プロセッサー７は、ユーザーＡのユーザーＩＤを取得し、当該ユーザーＩＤに関連付けられたデータがメモリー６に記憶されているか否かを判定する。ユーザーＡに関する閾値Ｖｔ１～Ｖｔ３が既にメモリー６に記憶されている場合、図３のフローチャートの実施を省略してもよい。

（本実施形態の作用効果）
本実施形態の集中状態評価方法は、コンピューターとしてのプロセッサー７によりユーザーの集中状態を評価する方法であって、プロセッサー７は、上述したように、計測部７２、指標値算出部７３および評価部７４として機能する。計測部７２は、ユーザーの安静期間および特定作業期間の各期間における脈波を示す情報である基準脈波情報を取得し、基準脈波情報に基づいて安静期間および特定作業期間の各期間における拍動間隔を計測する第１計測ステップ（ステップＳ１１）と、ユーザーの任意のデスクワーク期間における脈波を示す情報である対象脈波情報を取得し、対象脈波情報に基づいてデスクワーク期間における拍動間隔を計測する第２計測ステップ（ステップＳ２１）と、を実施する。指標値算出部７３は、第１計測ステップまたは第２計測ステップで計測された拍動間隔に基づき、所定時間ごとの隣接する拍動間隔の差の２乗の平均値の平方根であるｒＭＳＳＤを集中状態の指標値として算出し、安静期間、特定作業期間およびデスクワーク期間の各期間に対応する指標値群を求める指標値算出ステップ（ステップＳ１２，Ｓ２２）を実施する。評価部７４は、安静期間の指標値群および特定作業期間の指標値群のそれぞれを基準として、デスクワーク期間に対応する指標値群を分析することで、デスクワーク期間におけるユーザーの集中状態を評価する評価ステップ（ステップＳ１３，Ｓ２３～Ｓ２６）を実施する。
このような方法では、ユーザーの個人的な生体情報として、ユーザーの集中が低い状態の基準情報となる安静期間の指標値群と、ユーザーの集中が高い状態の基準情報となる特定作業期間の指標値群とを取得できる。安静期間および特定作業期間の各指標値群を基準としてデスクワーク期間の指標値群を評価することにより、デスクワーク期間におけるユーザーの集中状態を正確に評価することができる。
なお、ｒＭＳＳＤは、一般的に、副交感神経と強い関係がある。本実施形態では、ユーザに対して集中を要求する特定作業期間と、ユーザに対して安静を要求する安静作業期間との間で、同一ユーザのｒＭＳＳＤに大きな差が現れる傾向があるため、ｒＭＳＳＤをユーザの集中状態の指標値として利用することができる。

本実施形態において、評価部７４は、閾値決定部７４１およびレベル分け部７４４を含む。閾値決定部７４１は、安静期間の指標値群に基づいて安静閾値Ｖｔ３を決定すると共に、特定作業期間の指標値群に基づいて作業閾値Ｖｔ１，Ｖｔ２を決定する閾値決定ステップ（ステップＳ１３）を実施する。レベル分け部７４４は、デスクワーク期間の指標値群を、閾値Ｖｔ１～Ｖｔ３に基づいて、複数の集中レベルに分けるレベル分けステップ（ステップＳ２５）を実施する。
このような方法によれば、デスクワーク期間におけるユーザーの集中状態を好適に評価することができる。

本実施形態において、評価部７４は、正規化部７４３をさらに含む。正規化部７４３は、レベル分けステップ（ステップＳ２５）より前、デスクワーク期間に対応する指標値群の分析範囲を閾値Ｖｔ１～Ｖｔ３に基づいて複数の区間Ｉ１～Ｉ４に分け、デスクワーク期間の指標値群を、区間毎に、当該区間に対応する範囲に正規化する正規化ステップ（ステップＳ２４）を実施する。
このような方法によれば、デスクワーク期間におけるユーザーの集中状態をより正確に評価することができる。

本実施形態において、特定作業期間は、作業の種類が互いに異なる複数の作業期間を含んでおり、閾値決定部７４１は、作業期間ごとに対応する作業閾値Ｖｔ１，Ｖｔ２を決定する。
このような方法によれば、デスクワーク期間におけるユーザーの集中状態をより正確に評価することができる。

本実施形態において、計測部７２は、第２計測ステップ（ステップＳ２１）において、対象脈波情報に基づいてデスクワーク期間における拍動間隔および脈拍をそれぞれ計測する。また、評価部７４は、データ選別部７４２をさらに含み、データ選別部７４２は、デスクワーク期間において脈拍が所定範囲外である脈拍異常期間を特定し、レベル分けステップ（ステップＳ２５）前、デスクワーク期間の指標値群から、脈拍異常期間に対応する指標値を除去するデータ選別ステップ（ステップＳ２３）を実施する。
このような方法によれば、運動時のような高い心拍数や、通常の覚醒時よりも低い心拍数など、評価に適さない心拍数を除外できるため、デスクワーク中の集中状態をより正確に評価することができる。

本実施形態において、計測部７２は、分析部７４５をさらに含む。分析部７４５は、分析ステップ（ステップＳ２６）において、デスクワーク期間における複数の集中レベルの経時的な変化を示す結果情報を生成してもよい。また、分析部７４５は、分析ステップ（ステップＳ２６）において、デスクワーク期間における集中レベル毎の時間割合を示す結果情報を生成してもよい。
このような方法では、生成された結果情報について、ディスプレイ４などを介してユーザーに提示することで、ユーザーが自身の集中状態を容易に把握できる。

［変形例］
なお、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良、および各実施形態を適宜組み合わせる等によって得られる構成は本発明に含まれるものである。

（変形例１）
上記実施形態では、特定作業期間が第１作業期間および第２作業期間を含むが、これに限定されない。例えば、特定作業期間は、１つの作業期間であってもよいし、３つ以上の作業期間を含んでもよい。この場合、閾値決定部７４１は、閾値決定ステップ（ステップＳ１３）において、作業期間ごとの作業閾値を算出することで、１つまたは３つ以上の作業閾値を決定してもよい。その結果、集中度は、３つまたは５つ以上のレベルにレベルわけされてもよい。

（変形例２）
上記実施形態の集中状態評価方法を実施する際、ユーザーは、安静期間（１回目）、第１作業期間、安静期間（２回目）、第２作業期間、および、デスクワーク期間をこの順に過ごすが、各期間の順序はこれに限られない。
例えば、ユーザーが操作部５を介していずれかの期間を選択する操作を行う場合、信号取得部７１は、操作情報の入力に応じて選択期間が開始されたことを判断し、当該選択期間に対応する脈波信号の取得を行うことができる。
また、安静期間の回数は、２回であることに限定されず、１回または３回以上であってもよい。

（変形例３）
上記実施形態では、計測部７２が拍動間隔だけでなく脈拍を計測しているが、脈拍の利用（例えば脈拍を利用したノイズ値の特定）が行われない場合には、脈拍の計測が省略されてもよい。

（変形例４）
上記実施形態では、基準期間およびデスクワーク期間以外の他の期間における脈波情報をさらに取得し、当該脈波情報に基づいて指標値群を算出してもよい。例えば、正規化部７４３は、ユーザーの１日の覚醒時間帯に対応する指標値群から最小値Ｖｍｉｎおよび最大値Ｖｍａｘを決定することで、ユーザーの指標値群の分析範囲を決定してもよい。

（変形例５）
上記実施形態において、データ選別部７４２は、デスクワーク期間の指標値群だけでなく、基準期間の指標値群を対象として、ノイズ値を除去する処理を行ってもよい。具体的には、上記実施形態において、データ選別部７４２は、閾値決定ステップ（ステップＳ１３）の前、基準期間の指標値群からノイズ値を除去するステップを行ってもよい。

（変形例６）
上記実施形態では、図３のフローチャートを実施した後、図４のフローチャートを実施するが、これに限定されない。例えば、第１計測ステップ（ステップＳ１１）と、第２計測ステップ（ステップＳ１２）とが実施された後、指標値算出ステップ（ステップＳ１２およびステップＳ２２）がまとめて実施されてもよい。また、第１計測ステップ（ステップＳ１１）と第２計測ステップ（ステップＳ１２）との順序は、逆であってもよい。

（変形例７）
上記実施形態の評価ステップでは、評価部７４が閾値決定部７４１、データ選別部７４２、正規化部７４３およびレベル分け部７４４として機能するが、これに限定されない。すなわち、評価ステップは、閾値決定ステップ（ステップＳ１３）、データ選別ステップ（ステップＳ２３）、正規化ステップ（ステップＳ２４）、レベル分けステップ（ステップＳ２５）を含むが、これに限定されない。
例えば、上記実施形態において、データ選別ステップ（ステップＳ２３）が省略される場合、ステップＳ２２で算出された指標値群の全てが利用されてもよい。
また、上記実施形態において、正規化ステップ（ステップＳ２４）が省略される場合、正規化されていない指標値群が閾値Ｖｔ１～Ｖｔ３に基づいてレベル分けされてもよい。

また、上記実施形態において、閾値決定ステップ（ステップＳ１３）やレベル分けステップ（ステップＳ２５）が省略される場合、評価部７４は、他の任意の手法によって、デスクワーク期間に対応する指標値群を分析してもよい。例えば、評価部７４は、安静期間の指標値の推移範囲および特定作業期間の指標値の推移範囲のそれぞれに対して、デスクワーク期間の指標値の推移範囲が重なる重複範囲を求め、求められた２つの重複範囲の比率によって、デスクワーク期間の指標値群を分析してもよい。このような場合、評価部７４は、デスクワーク期間の全体的な集中状態を評価してもよい。

（変形例８）
上記実施形態の集中状態評価装置１は、人体に装着可能に構成されるウェアラブル機器として構成されているが、これに限定されない。
例えば、集中状態評価装置１は、スマートフォンやパーソナルコンピューターなどの情報処理装置として構成され、脈波センサー２や信号処理部３を備えなくてもよい。この場合、集中状態評価装置１は、脈波センサー２や信号処理部３を備えるウェアラブル機器と通信可能に構成され、当該ウェアラブル機器から脈波情報を取得してもよい。また、サーバ装置などの外部記憶装置にユーザー毎の脈波情報が記憶されている場合、集中状態評価装置１は、当該外部記憶装置から評価対象のユーザーに対応する脈波情報を取得してもよい。
（変形例９）
上記実施形態の集中状態評価装置１では、１つのプロセッサー７が本発明のコンピューターに相当するが、本発明のコンピューターは、複数のプロセッサーにより構成されてもよい。
例えば、変形例に係る集中状態評価装置は、ウェアラブル機器と、スマートフォンやパーソナルコンピューターなどの情報処理装置とによって構成されてもよく、本実施形態の集中状態評価方法は、ウェアラブル機器のプロセッサーと、情報処理装置のプロセッサーとによって実施されてもよい。この場合、ウェアラブル機器のプロセッサーが、第１計測ステップ（ステップＳ１１）および第２計測ステップ（ステップＳ２１）を実施してもよいし、指標値算出ステップ（ステップＳ１２，Ｓ２２）をさらに実施してもよい。また、情報処理装置のプロセッサーが残りの各ステップを実施してもよい。

１…集中状態評価装置、２…脈波センサー、３…信号処理部、４…ディスプレイ、５…操作部、６…メモリー、７…プロセッサー、７１…信号取得部、７２…計測部、７３…指標値算出部、７４…評価部、７４１…閾値決定部、７４２…データ選別部、７４３…正規化部、７４４…レベル分け部、７４５…分析部、Ｉ１～Ｉ４…区間、Ｖｍａｘ…最大値、Ｖｍｉｎ…最小値、Ｖｔ１～Ｖｔ３…閾値、Ｃｔ１～Ｃｔ３…正規化閾値。

Claims (9)

1. コンピューターによりユーザーの集中状態を評価する方法であって、前記コンピューターは、
   前記ユーザーに装着された脈波センサーにより検出された脈波を示す情報であって、かつ、前記ユーザーの安静期間および特定作業期間の各期間における脈波を示す情報である基準脈波情報を取得し、前記基準脈波情報に基づいて前記安静期間および前記特定作業期間の各期間における拍動間隔を計測する第１計測ステップと、
   前記脈波センサーにより検出された脈波を示す情報であって、かつ、前記ユーザーの任意のデスクワーク期間における脈波を示す情報である対象脈波情報を取得し、前記対象脈波情報に基づいて前記デスクワーク期間における拍動間隔を計測する第２計測ステップと、
   前記第１計測ステップまたは前記第２計測ステップで計測された拍動間隔に基づき、所定時間ごとの隣接する拍動間隔の差の２乗の平均値の平方根であるｒＭＳＳＤを集中状態の指標値として算出し、前記安静期間、前記特定作業期間および前記デスクワーク期間の各期間に対応する指標値群を求める指標値算出ステップと、
   前記安静期間に対応する前記指標値群および前記特定作業期間に対応する前記指標値群をそれぞれ基準として、前記デスクワーク期間に対応する前記指標値群を分析することで、前記デスクワーク期間における前記ユーザーの集中状態を評価する評価ステップと、を実施する、集中状態評価方法。
2. 前記評価ステップは、
   前記安静期間の前記指標値群に基づいて安静閾値を決定すると共に、前記特定作業期間の前記指標値群に基づいて作業閾値を決定する閾値決定ステップと、
   前記デスクワーク期間の前記指標値群を、前記安静閾値および前記作業閾値に基づいて、複数の集中レベルに分けるレベル分けステップと、を含む、請求項１に記載の集中状態評価方法。
3. 前記評価ステップは、
   前記レベル分けステップ前、前記デスクワーク期間に対応する前記指標値群の分析範囲を前記作業閾値および前記安静閾値に基づいて複数の区間に分け、前記デスクワーク期間の前記指標値群を、前記区間毎に、当該区間に対応する範囲に正規化する正規化ステップをさらに含む、請求項２に記載の集中状態評価方法。
4. 前記特定作業期間は、作業の種類が互いに異なる複数の作業期間を含んでおり、
   前記閾値決定ステップは、前記作業閾値として、前記作業期間ごとに対応する複数の閾値を決定する、請求項２に記載の集中状態評価方法。
5. 前記第２計測ステップは、前記対象脈波情報に基づいて前記デスクワーク期間における拍動間隔および脈拍をそれぞれ計測し、
   前記評価ステップは、
   前記デスクワーク期間において前記脈拍が所定範囲外である脈拍異常期間を特定し、前記レベル分けステップ前、前記デスクワーク期間の前記指標値群から、前記脈拍異常期間に対応する前記指標値を除去するデータ選別ステップをさらに含む、請求項２に記載の集中状態評価方法。
6. 前記評価ステップは、前記レベル分けステップ後、前記デスクワーク期間における前記複数の集中レベルの経時的な変化を示す結果情報を生成する分析ステップをさらに含む、請求項２に記載の集中状態評価方法。
7. 前記評価ステップは、前記レベル分けステップ後、前記デスクワーク期間における前記集中レベル毎の時間割合を示す結果情報を生成する分析ステップをさらに含む、請求項２に記載の集中状態評価方法。
8. コンピューターにより読み取り実行可能な集中状態評価プログラムであって、
   前記コンピューターに、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の集中状態評価方法を実施させる、集中状態評価プログラム。
9. ユーザーに装着された脈波センサーにより検出された脈波を示す情報であって、かつ、前記ユーザーの安静期間、特定作業期間および任意のデスクワーク期間の各期間における脈波を示す情報である脈波情報を取得し、前記脈波情報に基づいて前記各期間における拍動間隔を計測する計測部と、
   前記計測部により計測された拍動間隔に基づき、所定時間ごとの隣接する拍動間隔の差の２乗の平均値の平方根であるｒＭＳＳＤを集中状態の指標値として算出し、前記安静期間、前記特定作業期間および前記デスクワーク期間の各期間に対応する指標値群を求める指標値算出部と、
   前記安静期間に対応する前記指標値群および前記特定作業期間に対応する前記指標値群をそれぞれ基準として、前記デスクワーク期間に対応する前記指標値群を分析することで、前記デスクワーク期間における前記ユーザーの集中状態を評価する評価部と、を備える、集中状態評価装置。

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