JP6945218B2 - 使役犬による作業の効率を向上させるための方法およびシステム - Google Patents
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Description
・ 新しい調教設定が開始されるよう、前記調教者からの入力、又は前記調教者によって使用される調教設定装置からの入力を受信する手段と、
・ 前記受信される入力を処理するプロセッサと、
・ 前記調教設定と定期的に比較される前記動物に関する少なくとも1つのパラメータを検出する検出手段と、
・ 前記検出されるパラメータのうち1つ又はそれより多くが前記調教設定と矛盾する場合に前記動物の前記行動に影響を与える出力手段と、
を有する、調教装置を開示している。
本発明の目的は、災害救助犬などの使役犬による作業の効率を向上させるための方法およびシステムを提供することである。
〔3〕 心電位時系列情報からの心拍変動時系列情報の作成が、心電位時系列情報からR波時系列情報を抽出し、R波時系列情報から心拍間隔を算出することを含む、〔1〕または〔2〕に記載の方法。
〔4〕 心電位時系列情報からの心拍変動時系列情報の作成が、算出された心拍間隔を無線送信し、無線送信された心拍間隔を受信することをさらに含む、〔3〕に記載の方法。
〔5〕 使役犬の情動価時系列情報の算出が、事前に取得した心拍変動時系列情報とそれに対応する情動価時系列情報とを用いて学習させてなる人工知能によって行われる、〔1〕〜〔4〕のいずれかひとつに記載の方法。
電位計は、電極、計測器、電極から計測器に信号を送るための手段、計測器で計測された心電位時系列情報からR波時系列情報を抽出する手段、R波時系列情報から心拍間隔を算出する手段、および心拍間隔を無線送信機に送るための手段を具備し、
胴衣を使役犬に着用させたときに、電極はそれが使役犬の皮膚に常時触れるように、且つ電源、計測器および無線送信機はそれらの重量が使役犬の左右に略均等になるように、胴衣にそれぞれ設置されており、
無線送信機は、電位計から送られてきた心拍間隔を無線送信するための手段を有し、
無線受信機は、無線送信機から無線送信された心拍間隔を受信するための手段、および受信した心拍間隔を情報処理装置に送るための手段を有し、
情報処理装置は、心拍間隔を心拍間隔時系列情報として集録するための手段、心拍間隔時系列情報に基づいて心拍変動時系列情報を作成するための手段、心拍変動時系列情報に基づいて使役犬の情動価時系列情報を算出するための手段、および表示装置に情動価時系列情報、または使役犬による作業の実行若しくは休止の標しを表示させるための手段を有する、
使役犬による作業の効率を向上させるためのシステム。
〔7〕 測位センサ、加速度計、音響電気変換器および電気音響変換器からなる群から選ばれる少なくとも一つをさらに有する、〔6〕に記載のシステム。
〔8〕 使役犬に測位センサを装着し、使役犬の位置情報を無線送信し、無線送信された位置情報を受信することをさらに含む、〔1〕〜〔5〕のいずれかひとつに記載の方法。
〔9〕 使役犬に加速度計を装着し、使役犬の姿勢および動きを計測することをさらに含む、〔1〕〜〔5〕のいずれかひとつに記載の方法。
〔10〕 電位計で計測された電位を心電位と筋電位とに分離することをさらに含む、〔1〕〜〔5〕のいずれかひとつに記載の方法。
〔11〕 使役犬に音響電気変換器および/または電気音響変換器を装着し、収音および/または発音を行うことをさらに含む、〔1〕〜〔5〕のいずれかひとつに記載の方法。
〔12〕 情動価時系列情報が、快の確率の時系列情報と不快の確率の時系列情報を含む、〔1〕〜〔5〕のいずれかひとつに記載の方法。
〔13〕 所定時間分の情動価時系列情報において、快の確率に対する不快の確率の比が7/3以上となる頻度が2/3以上であるときに、使役犬による作業を休止させる判定を下す、〔12〕に記載の方法。
胴衣を使役犬に着用させたときに、電極13はそれが使役犬の皮膚に常時触れるように胴衣に設置されている。図4においては、電極13はイヌの前胸部10から下胸部11にかけての3カ所の皮膚に触れるように胴衣に縫い付けて設置されている。
胴衣を使役犬に着用させたときに、電源、電位計および無線送信機はそれらの重量が使役犬の左右に略均等になるように胴衣に設置されている。無線送信機は、電位計から送られてきた心拍間隔を無線送信するための手段を有する。
なお、胴衣に設置することができる、電源、電位計、無線送信機、測位センサ19、加速度計20、音響電気変換器、電気音響変換器などは、胴衣に着脱が可能であってもよい。例えば、図3に示すようにファスナ16等で閉じることができるポケットに電源、計測器、無線送信機などを収納することができる。
図6及び図7は、本発明の方法およびシステムによって算出された、静止時の心拍間隔の時系列情報の一例および歩行時の心拍間隔の時系列情報の一例、を示す図である。RRIの値は、R波が発生した時刻でのみデータが発生するため、不定の周期で発生する離散的なデータである。図6および7では不定周期のRRIの離散値を補間して線で表している。補間によって得られた線から一定周期のRRI補間値に変換することができる。補間の仕方としては、例えば、線形補間、スプライン補間などが挙げられる。無線送信機で送る心拍間隔のデータは、不定周期に発生するRRI値であってもよいし、上記のような方法によって一定周期に発生するようにしたRRI補間値であってもよい。無線送信された心拍間隔は無線受信機によって受信される。
図6および図7に示すように心拍間隔は不定の周期的な変動をする。このような不定の周期的な変動を心拍変動と呼ぶ。心拍間隔系列情報を解析して心拍変動の時系列情報を作成する。
本発明においては、分単位未満の心拍間隔時系列情報で評価ができるという観点から、時間領域解析が好ましく使用される。時間領域解析に用いられる心拍変動の特徴値として、例えば、ある所定時間区間における、心拍間隔の平均、心拍間隔の標準偏差、心拍間隔の分散、連続した心拍間隔間の差の二乗平均平方根、および連続した心拍間隔間の差が50ミリ秒以上となった回数を挙げることができる。それらの値を時々刻々と収録し心拍変動時系列情報とする。
本発明において、情報処理装置として、上記のような機械学習を行った人工知能を包含する情報処理装置を用いることができる。情報処理装置により、イヌの情動状態を情動価として数値化することができる。情動価時系列情報は、快の確率の時系列情報と不快の確率の時系列情報を含むことができる。
不快条件における測定:同じイヌ1頭を先ず静止させた。静止しているときに心電位を測定した(安静時)。イヌに餌が箱に入っていないことを知らせたうえで、イヌから離れた場所に餌の入っていない箱を置き、箱のところまでイヌを歩かせた(不快)。歩いているときに心電位を測定した。
快条件および不快条件におけるこれら一連の測定を、1日10回、9日間行った。快条件における静止時および歩行時の心電位時系列情報と、不快条件における静止時および歩行時の心電位時系列情報とを集録した。
快条件における静止時および歩行時の心拍変動時系列情報と、不快条件における静止時および歩行時の心拍変動系列情報とを、ランダムフォレスのインストールされた情報処理装置にて機械学習させた。
RRI時系列情報から、mean RRI、SDNN、Total Power、RMSSD、およびNN50を算出した。それらから、快の確率(Pp)と不快の確率(Pn)を情報処理装置で算出した。なお、PpとPnの和は1である。情動価は、簡単のために、Ppに対するPnの比が7/3以上になった場合を「−1」とし、Ppに対するPnの比が3/7以下になった場合を「+1」とし、Ppに対するPnの比が3/7超過7/3未満になった場合を「±0」として表示した。
イヌが餌を与えられている状態(快の状態)のときには「+1」と表示される頻度が高く、イヌが不快の状態のときには「−1」と表示される頻度が高くなった。心電位時系列情報に基づいて3分間分(18回分)の情動価時系列情報を得た。18回分の情動価のうち12回分の情動価が−1であるとき、犬による作業を休止させるべきと判定した。
8: き甲部
9: 背部
10: 前胸部
11: 下胸部
12: 胴衣の側面のファスナ
13: 電極
14: 計測器
15: 信号伝送線
16: ポケットのファスナ
19: 測位センサ
20: 加速度計
Claims (8)
- 使役犬に電位計を装着し、
電位計によって、使役犬の心電位を計測して、心電位時系列情報を得、
電位計若しくは情報処理装置によって、得られた心電位時系列情報から心拍変動時系列情報を作成し、
情報処理装置によって、作成された心拍変動時系列情報に基づいて使役犬の情動価時系列情報を算出し、算出された情動価時系列情報に基づいて使役犬による作業を実行させるかまたは使役犬による作業を休止させるかの判定をすることを含む、
使役犬による作業の効率を向上させて、当該作業を支援する方法。 - 心拍変動時系列情報が、所定時間区間における、心拍間隔の平均、心拍間隔の標準偏差、心拍間隔の分散、連続した心拍間隔間の差の二乗平均平方根、および連続した心拍間隔間の差が50ミリ秒以上となった回数に関する時系列情報である、請求項1に記載の方法。
- 心電位時系列情報からの心拍変動時系列情報の作成が、心電位時系列情報からR波時系列情報を抽出し、R波時系列情報から心拍間隔を算出することを含む、請求項1または2に記載の方法。
- 心電位時系列情報からの心拍変動時系列情報の作成が、算出された心拍間隔を無線送信し、無線送信された心拍間隔を受信することをさらに含む、請求項3に記載の方法。
- 使役犬の情動価時系列情報の算出が、事前に取得した心拍変動時系列情報とそれに対応する情動価時系列情報とを用いて学習させてなる人工知能によって行われる、請求項1〜4のいずれかひとつに記載の方法。
- 使役犬に着用可能な胴衣、電位計、無線送信機、電位計と無線送信機を駆動させるための電源、無線受信機、情報処理装置、および表示装置を有し、
電位計は、電極、計測器、電極から計測器に信号を送るための手段、計測器で計測された心電位時系列情報からR波時系列情報を抽出する手段、R波時系列情報から心拍間隔を算出する手段、および心拍間隔を無線送信機に送るための手段を具備し、
胴衣を使役犬に着用させたときに、電極はそれが使役犬の皮膚に常時触れるように、且つ電源、計測器および無線送信機はそれらの重量が使役犬の左右に略均等になるように、胴衣にそれぞれ設置されており、
無線送信機は、電位計から送られてきた心拍間隔を無線送信するための手段を有し、
無線受信機は、無線送信機から無線送信された心拍間隔を受信するための手段、および受信した心拍間隔を情報処理装置に送るための手段を有し、
情報処理装置は、心拍間隔を心拍間隔時系列情報として集録するための手段、心拍間隔時系列情報に基づいて心拍変動時系列情報を作成するための手段、心拍変動時系列情報に基づいて使役犬の情動価時系列情報を算出するための手段、および表示装置に情動価時系列情報、または使役犬による作業の実行若しくは休止の標しを表示させるための手段を有する、
使役犬による作業の効率を向上させるためのシステム。 - 測位センサ、加速度計、音響電気変換器および電気音響変換器からなる群から選ばれる少なくとも一つをさらに有する、請求項6に記載のシステム。
- 電位計と情報処理装置とを有し、
電位計は、使役犬の心電位を計測して心電位時系列情報を得るものであり、
電位計若しくは情報処理装置は、得られた心電位時系列情報から心拍変動時系列情報を作成するものであり、
情報処理装置は、作成された心拍変動時系列情報に基づいて使役犬の情動価時系列情報を算出し、算出された情動価時系列情報に基づいて使役犬による作業を実行させるかまたは使役犬による作業を休止させるかの判定をするものである、
使役犬による作業の効率を向上させるためのシステム。
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