JP7184731B2 - Biological signal processing device, program and method for detecting bias in bilaterally acquired biological signals - Google Patents

Biological signal processing device, program and method for detecting bias in bilaterally acquired biological signals Download PDF

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Description

本発明は、人の生体における左右の偏りとなる体癖を検知する技術に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a technique for detecting body habits that are biased to the left or right of a human body.

近年、人間や動物の各種活動に起因する種々の生体信号をセンサによって検知し、信号処理して得られる生体データを様々な場面で利用する技術が開発されている。センサとしては、例えば腕時計型脈拍センサやイヤホン型脈拍センサ、ヘッドバンド型脳波センサ等がある。また、このようなセンサによって検知された生体信号は、例えばユーザに携帯されたスマートフォンによって処理され、様々なアプリケーションで利用することができる。 2. Description of the Related Art In recent years, techniques have been developed for detecting various biological signals caused by various activities of humans and animals using sensors and using the biological data obtained by signal processing in various situations. Examples of sensors include wristwatch-type pulse sensors, earphone-type pulse sensors, headband-type electroencephalogram sensors, and the like. Also, biosignals detected by such sensors can be processed by, for example, a smartphone carried by the user and used in various applications.

従来、メガネ型デバイスによって生体信号を安定的に検出する技術がある(例えば特許文献1参照)。この技術によれば、生体信号としての筋電信号を検出する筋電センサを備えており、笑みや噛み締めといった顔表情を識別することができる。具体的には、筋電信号について、アーチファクト(目的信号以外のノイズ信号)に係る周波数帯におけるパワー値と、特定の顔表情時の信号に係る周波数帯におけるパワー値とを算出し、いずれの顔表情時であるかを判定する。筋電センサとして、リファレンス用電極及び検出用電極はそれぞれ、左及び右(又は、右及び左)の耳介周辺から、頬近傍の何処か1点の皮膚表面に接するように配置される。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a technique for stably detecting biological signals using a glasses-type device (see, for example, Patent Document 1). According to this technology, a myoelectric sensor that detects a myoelectric signal as a biological signal is provided, and facial expressions such as a smile or a clenched bite can be identified. Specifically, for myoelectric signals, the power value in the frequency band related to the artifact (noise signal other than the target signal) and the power value in the frequency band related to the signal at the time of a specific facial expression are calculated. Determine whether it is facial expression time. As a myoelectric sensor, the reference electrode and the detection electrode are arranged so as to contact the skin surface at some point near the cheek from the left and right (or right and left) auricles.

また、アーチファクトの多い雑音的な信号の中から筋電信号を検出するために、加速度(2階差分)によって検出する技術もある(例えば特許文献2参照)。
更に、雑音的な信号の中から周期的な信号としての咀嚼筋電信号を検出する技術もある(例えば特許文献3参照)。
更に、カチューシャ型装置を用いて、側頭筋上にセンサを当接し、咀嚼による筋肉の盛り上がりにおける接触圧力の変化を、静電容量変化で捉える技術もある(例えば特許文献4参照)。この技術によれば、偏咀嚼について、頭部の左右の側頭筋の動きに関する検知信号を得ることができ、これにより、食事者の偏咀嚼(咀嚼の左右バランス)に関する咀嚼情報、咀嚼関連情報を解析することも可能となる。
There is also a technique of detecting myoelectric signals by acceleration (second-order difference) in order to detect myoelectric signals from noise-like signals with many artifacts (see, for example, Patent Document 2).
Furthermore, there is also a technique for detecting an electromyographic signal of mastication as a periodic signal from noise-like signals (see Patent Document 3, for example).
Furthermore, there is also a technique in which a headband-type device is used to bring a sensor into contact with the temporalis muscle, and the change in contact pressure caused by the swelling of the muscle due to mastication is captured by the change in capacitance (see, for example, Patent Document 4). According to this technology, it is possible to obtain a detection signal related to the movement of the left and right temporal muscles of the head with respect to uneven chewing. can also be analyzed.

更に、片耳かけ型装置で、咀嚼による下顎の動きの変化を、測距センサで捉える技術もある(例えば特許文献5参照)。この技術によれば、偏咀嚼について、生体装着型計測装置を左側の耳に装着した場合の出力電圧の波形と、右側の耳に装着した場合の出力電圧の波形とを対比する。これによって、左右の偏咀嚼の有無、偏咀嚼の程度を判定することができる。例えば、出力電圧のピーク(振幅)が左右で大きく異なる場合、偏咀嚼ありと判定する。また、出力電圧の隣り合うピークの時間間隔が左右で大きく異なる場合、偏咀嚼ありと判定する。
尚、「咀嚼」とは、前歯で食物を噛み切り食物を小さくし、奥歯で嚥下しやすいサイズまで、より細かく磨り潰すように粉砕することをいう(例えば非特許文献1参照)。
Furthermore, there is also a technique of detecting changes in the movement of the mandible due to mastication with a distance measuring sensor in a one-ear device (see Patent Document 5, for example). According to this technique, for uneven mastication, the waveform of the output voltage when the biological body-worn measuring device is worn on the left ear is compared with the waveform of the output voltage when the device is worn on the right ear. This makes it possible to determine the presence or absence of left and right uneven chewing and the degree of uneven chewing. For example, when the peaks (amplitudes) of the output voltage are significantly different between the left and right sides, it is determined that there is uneven mastication. Further, when the time intervals between adjacent peaks of the output voltage are significantly different between the left and right, it is determined that there is uneven mastication.
The term “mastication” refers to biting off food with the front teeth to reduce the size of the food to a size that can be easily swallowed with the back teeth so as to grind the food more finely (see, for example, Non-Patent Document 1).

特開2019-017945号公報JP 2019-017945 A 特開2019-107067号公報JP 2019-107067 A 特開2019-115410号公報JP 2019-115410 A 特開2018-33568号公報JP-A-2018-33568 特開2016-140478号公報JP 2016-140478 A

日本補綴歯科学会、「歯科医療領域 3疾患の診療ガイドライン」完成にあたって」、[online]、[令和1年10月26日]、インターネット<URL:http://www.hotetsu.com/s/doc/Guidelines.pdf>Japanese Prosthodontic Society, Completion of "Clinical Guidelines for 3 Diseases in Dental Medicine", [online], [October 26, 2019], Internet <URL: http://www.hotetsu.com/s/ doc/Guidelines.pdf>

人の咀嚼行為に基づく「偏咀嚼」が、体調不良を生じる原因として知られている。これは、片側の虫歯や歯周病、顎関節症、顔のゆがみ等を引き起こす。
これに対し、本願の発明者は、人の生体から、左右対称に取得した生体信号の偏りとなる体癖を検知することが重要であると考えた。
"Unbalanced chewing" based on human chewing behavior is known as a cause of poor physical condition. This causes unilateral tooth decay, periodontal disease, temporomandibular disorders, facial distortion, and the like.
On the other hand, the inventor of the present application considered that it is important to detect a body habit that causes a bias in a biosignal obtained symmetrically from a human body.

特許文献1~3に記載の技術によれば、メガネ型デバイスに筋電センサの電極を配置しているが、左右対称の偏りとなる体癖を検知することはできない。
また、特許文献4に記載の技術によれば、食事者の偏咀嚼(咀嚼の左右バランス)に関する咀嚼情報、咀嚼関連情報を解析することも可能となる、としているが具体的な分析方法が開示されていない。
更に、特許文献5に記載の技術によれば、左右の出力信号の振幅の大きさやピークの時間差が大きい場合のみを偏咀嚼としており、時間的な分析方法が記されていない。
尚、非特許文献1の記載によれば、偏咀嚼の評価については何ら記載されていない。
According to the techniques described in Patent Literatures 1 to 3, the electrodes of the myoelectric sensor are arranged in the spectacle-type device, but body habits resulting in left-right symmetry cannot be detected.
In addition, according to the technology described in Patent Document 4, it is possible to analyze mastication information and mastication-related information related to uneven mastication of a diner (left-right balance of mastication), but a specific analysis method is disclosed. It has not been.
Furthermore, according to the technique described in Patent Document 5, only when the magnitude of the amplitude of the left and right output signals or the time difference between the peaks is large is regarded as eccentricity, and a temporal analysis method is not described.
According to the description of Non-Patent Document 1, there is no description regarding the evaluation of uneven chewing.

そこで、本発明は、複数の筋電センサを用いて、左右対称に取得した生体信号の偏りとなる体癖を検知する生体信号処理装置、プログラム及び方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a biological signal processing apparatus, a program, and a method for detecting body habits that cause bias in biological signals obtained symmetrically using a plurality of myoelectric sensors.

本発明によれば、生体の左右対称に配置された左右それぞれの電極群から取得した生体信号を用いて、左右の偏咀嚼を判定する生体信号処理装置であって、
生体の左側に配置された電極群から左側生体信号を入力し、所定時間間隔毎の左側生体信号の発生具合に係る左側代表値を算出する左側生体信号分析手段と、
生体の右側に配置された電極群から右側生体信号を入力し、所定時間間隔毎の右側生体信号の発生具合に係る右側代表値を算出する右側生体信号分析手段と、
左側代表値及び右側代表値それぞれについて所定単位時間の二乗平均値を算出し、当該二乗平均値が大きい方となる左側又は右側を判定する左右強度判定手段と、
摂食から嚥下までの1口の動作が発生する毎に、左側及び右側それぞれの回数を計数する左右推移記録手段と、
複数回の咀嚼に基づく当該回数の左右の偏りに応じて、左右の偏咀嚼を判定する左右体癖判定手段と
を有することを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a biosignal processing device for determining left and right eccentric mastication using biosignals acquired from left and right electrode groups arranged symmetrically in a living body,
left side biosignal analysis means for inputting a left side biosignal from an electrode group arranged on the left side of the living body and calculating a left representative value relating to the occurrence of the left side biosignal at predetermined time intervals;
right biosignal analysis means for inputting a right biosignal from a group of electrodes arranged on the right side of the living body and calculating a right representative value relating to the occurrence of the right biosignal at predetermined time intervals;
left and right strength determination means for calculating the mean square value of each of the left representative value and the right representative value for a predetermined unit time and determining the left side or the right side having the larger mean square value;
Left-right transition recording means for counting the number of left and right movements each time one mouthful action occurs from ingestion to swallowing ;
left and right body habit determination means for determining left and right uneven mastication according to left and right bias of the number of times of mastication based on the number of times of mastication.

本発明の生体信号処理装置における他の実施形態によれば、
左側及び右側それぞれの電極群は、プラス電極(検出電極)、マイナス電極(リファレンス電極)及びグランド電極(接地電極)からなり、生体の皮膚に接する
ことも好ましい。
According to another embodiment of the biological signal processing device of the present invention,
Each of the left and right electrode groups is composed of a positive electrode (detection electrode), a negative electrode (reference electrode) and a ground electrode (ground electrode), and is preferably in contact with the skin of the living body.

本発明の生体信号処理装置における他の実施形態によれば、
電極群は、生体の頭部に左右対称に配置され、
左側生体信号分析手段及び右側生体信号分析手段は、咀嚼に係る筋電信号に基づく左側生体信号及び右側生体信号を算出する
ことも好ましい。
According to another embodiment of the biological signal processing device of the present invention,
The electrode group is arranged bilaterally symmetrically on the head of the living body,
The left biosignal analysis means and the right biosignal analysis means calculate the left biosignal and the right biosignal based on the myoelectric signal related to mastication.
is also preferred.

本発明の生体信号処理装置における他の実施形態によれば、
プラス電極は、左側及び右側の耳介周辺から頬近傍の皮膚位置に接し、
マイナス電極は、鼻周辺の皮膚位置に接し、
グランド電極は、耳裏付け根周辺から頭部後方の皮膚位置に接する
ように配置されることも好ましい。
According to another embodiment of the biological signal processing device of the present invention,
The positive electrode is in contact with the skin position near the cheek from the left and right auricles,
The negative electrode is in contact with the skin around the nose,
It is also preferable that the ground electrode is arranged so as to be in contact with the skin position on the back of the head from around the root of the back of the ear.

本発明の生体信号処理装置における他の実施形態によれば、
電極群は、メガネ型デバイスに固定されており、
プラス電極は、テンプル部分から生体の皮膚に接するべく配置され、
マイナス電極は、クリングス部分から生体の皮膚に接するべく配置され、
グランド電極は、モダン部分から生体の皮膚に接するべく配置される
ことも好ましい。
According to another embodiment of the biological signal processing device of the present invention,
The electrode group is fixed to the glasses type device,
The positive electrode is arranged to contact the skin of the living body from the temple part,
The negative electrode is arranged so as to be in contact with the skin of the living body from the clings part,
It is also preferred that the ground electrode is positioned so as to contact the skin of the living body from the modern portion.

本発明の生体信号処理装置における他の実施形態によれば、
左右強度判定手段は、
左側の二乗平均値が右側の二乗平均値よりも所定値を超えて大きい場合、左側と判定し、
左側の二乗平均値が右側の二乗平均値よりも所定値を超えて小さい場合、右側と判定し、
それ以外の場合、両側として判定する
ことも好ましい。
According to another embodiment of the biological signal processing device of the present invention,
The right and left strength determination means is
If the mean square value of the left side is greater than the mean square value of the right side by more than a predetermined value, it is determined as the left side,
If the mean square value of the left side is smaller than the mean square value of the right side by more than a predetermined value, it is determined as the right side,
Otherwise , it is also preferable to determine as both sides.

本発明の生体信号処理装置における他の実施形態によれば、
左右推移記録手段は、左側・右側・両側いずれかへの推移をノードとするツリーによって左右推移を記録し、咀嚼が発生する毎に、1口毎の左側・右側・両側いずれかへの推移によってノードを辿り、各ノードを辿った回数を計数し、
左右体癖判定手段は、当該ツリーの左右の偏りを判定する
ことも好ましい。
According to another embodiment of the biological signal processing device of the present invention,
The left/right transition recording means records the left/right transition using a tree whose node is the transition to either the left, right, or both sides, and records the transition to either the left, right, or both sides for each mouth each time mastication occurs. Traversing the nodes and counting the number of times each node is traversed,
It is also preferable that the left/right body habit determining means determines the left/right bias of the tree.

本発明の生体信号処理装置における他の実施形態によれば、
左右推移記録手段は、ツリーの各ノードに、発生回数及び/又は滞留時間を加算して記録し、
左右体癖判定手段は、当該ツリーの各ノードの発生回数及び/又は滞留時間の偏りを判定することも好ましい。
According to another embodiment of the biological signal processing device of the present invention,
The left-right transition recording means adds and records the number of occurrences and/or the dwell time to each node of the tree,
It is also preferable that the left/right body habit determining means determines the bias of the number of occurrences and/or dwell time of each node of the tree.

本発明の生体信号処理装置における他の実施形態によれば、
左側生体信号分析手段から出力された左側代表値と、右側生体信号分析手段から出力された右側代表値とを加算し、筋電の発生回数を計数する信号計数手段と
を更に有するも好ましい。
According to another embodiment of the biological signal processing device of the present invention,
It is preferable to further include signal counting means for adding the left representative value output from the left biosignal analysis means and the right representative value output from the right biosignal analysis means, and counting the number of occurrences of myoelectricity.

本発明の生体信号処理装置における他の実施形態によれば、
信号計数手段は、
周期的な生体信号を含み得る入力信号に係るデータ値を逐次取り込み、取り込んだデータ値に基づいて、当該データ値の極小値に対応する下基準値と当該データ値の極大値に対応する上基準値とを順次決定又は更新し、(a)当該下基準値とそれに次ぐ当該上基準値とが決定若しくは更新され、更に当該上基準値から見て所定条件を満たすより小さいデータ値が取り込まれた際に、または、(b)当該上基準値とそれに次ぐ当該下基準値とが決定若しくは更新され、更に当該下基準値から見て所定条件を満たすより大きいデータ値が取り込まれた際に、当該生体信号の波数のカウントを行う
ことも好ましい。
According to another embodiment of the biological signal processing device of the present invention,
The signal counting means is
A data value related to an input signal that may include a periodic biological signal is sequentially acquired, and based on the acquired data value, a lower reference value corresponding to the minimum value of the data value and an upper reference value corresponding to the maximum value of the data value are obtained. (a) the lower reference value and the next upper reference value are determined or updated, and a data value smaller than the upper reference value satisfying a predetermined condition is taken in; or (b) when the upper reference value and the subsequent lower reference value are determined or updated, and a data value larger than the lower reference value satisfying a predetermined condition is acquired. It is also preferable to count the wave number of the biological signal.

本発明の生体信号処理装置における他の実施形態によれば、
左側生体信号分析手段及び右側生体信号分析手段は、
入力された生体信号の加速度成分データを生成する加速度成分生成手段と、
当該加速度成分データにおける所定時間区間での当該生体信号の発生具合に係る代表値を算出する代表値算出手段と
を含むことも好ましい。
According to another embodiment of the biological signal processing device of the present invention,
The left biosignal analysis means and the right biosignal analysis means are
acceleration component generation means for generating acceleration component data of the input biological signal;
It is also preferable to include representative value calculation means for calculating a representative value relating to the state of occurrence of the biosignal in the predetermined time interval in the acceleration component data.

本発明によれば、生体の頭部に左右対称に配置された左右それぞれの電極群から取得した生体信号を用いて、左右の偏咀嚼を判定するメガネ型デバイスであって、
左側及び右側それぞれの電極群は、
テンプル部分にあって、左側及び右側の耳介周辺から頬近傍の皮膚位置に接するプラス電極(検出電極)と、
クリングス部分にあって、左側及び右側の鼻周辺の皮膚位置に接するマイナス電極(リファレンス電極)と、
モダン部分にあって、左側及び右側の耳裏付け根周辺から頭部後方の皮膚位置に接するグランド電極(接地電極)と
からなり、
生体の左側に配置された電極群から左側生体信号を入力し、所定時間間隔毎の左側生体信号の発生具合に係る左側代表値を算出する左側生体信号分析手段と、
生体の右側に配置された電極群から右側生体信号を入力し、所定時間間隔毎の右側生体信号の発生具合に係る右側代表値を算出する右側生体信号分析手段と、
左側代表値及び右側代表値それぞれについて所定単位時間の二乗平均値を算出し、当該二乗平均値が大きい方となる左側又は右側を判定する左右強度判定手段と、
摂食から嚥下までの1口の動作が発生する毎に、左側及び右側それぞれの回数を計数する左右推移記録手段と、
複数回の咀嚼に基づく当該回数の左右の偏りに応じて、左右の偏咀嚼を判定する左右体癖判定手段と
を有することを特徴とする。
According to the present invention, a spectacles-type device that determines left and right mastication using biological signals acquired from left and right electrode groups arranged symmetrically on the head of a living body,
The left and right electrode groups are
A positive electrode (detection electrode) in the temple part and in contact with the skin position near the cheek from the left and right auricles,
Negative electrodes (reference electrodes) in the clings area and in contact with skin locations around the nose on the left and right sides;
It consists of a ground electrode (ground electrode) in the modern part and in contact with the skin position behind the head from around the left and right ear roots,
left side biosignal analysis means for inputting a left side biosignal from an electrode group arranged on the left side of the living body and calculating a left representative value relating to the occurrence of the left side biosignal at predetermined time intervals;
right biosignal analysis means for inputting a right biosignal from a group of electrodes arranged on the right side of the living body and calculating a right representative value relating to the occurrence of the right biosignal at predetermined time intervals;
left and right strength determination means for calculating the mean square value of each of the left representative value and the right representative value for a predetermined unit time and determining the left side or the right side having the larger mean square value;
Left-right transition recording means for counting the number of left and right movements each time one mouthful action occurs from ingestion to swallowing ;
left and right body habit determination means for determining left and right uneven mastication according to left and right bias of the number of times of mastication based on the number of times of mastication.

本発明によれば、生体の左右対称に配置された左右それぞれの電極群から取得した生体信号を用いて、左右の偏咀嚼を判定する装置に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムであって、
生体の左側に配置された電極群から左側生体信号を入力し、所定時間間隔毎の左側生体信号の発生具合に係る左側代表値を算出する左側生体信号分析手段と、
生体の右側に配置された電極群から右側生体信号を入力し、所定時間間隔毎の右側生体信号の発生具合に係る右側代表値を算出する右側生体信号分析手段と、
左側代表値及び右側代表値それぞれについて所定単位時間の二乗平均値を算出し、当該二乗平均値が大きい方となる左側又は右側を判定する左右強度判定手段と、
摂食から嚥下までの1口の動作が発生する毎に、左側及び右側それぞれの回数を計数する左右推移記録手段と、
複数回の咀嚼に基づく当該回数の左右の偏りに応じて、左右の偏咀嚼を判定する左右体癖判定手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a program for causing a computer installed in a device for determining left and right mastication to function using biosignals acquired from left and right electrode groups arranged symmetrically in a living body, comprising:
left side biosignal analysis means for inputting a left side biosignal from an electrode group arranged on the left side of the living body and calculating a left representative value relating to the occurrence of the left side biosignal at predetermined time intervals;
right biosignal analysis means for inputting a right biosignal from a group of electrodes arranged on the right side of the living body and calculating a right representative value relating to the occurrence of the right biosignal at predetermined time intervals;
left and right strength determination means for calculating the mean square value of each of the left representative value and the right representative value for a predetermined unit time and determining the left side or the right side having the larger mean square value;
Left-right transition recording means for counting the number of left and right movements each time one mouthful action occurs from ingestion to swallowing ;
The computer is caused to function as left/right body habit determining means for determining left/ right eccentric mastication according to left/right deviation of the number of times of mastication based on the number of times of mastication.

本発明によれば、生体の左右対称に配置された左右それぞれの電極群から取得した生体信号を用いて、左右の偏咀嚼を判定する装置の左右の偏咀嚼判定方法であって、
装置は、
生体の左側に配置された電極群から左側生体信号を入力し、所定時間間隔毎の左側生体信号の発生具合に係る左側代表値を算出すると共に、
生体の右側に配置された電極群から右側生体信号を入力し、所定時間間隔毎の右側生体信号の発生具合に係る右側代表値を算出する第1のステップと、
左側代表値及び右側代表値それぞれについて所定単位時間の二乗平均値を算出し、当該二乗平均値が大きい方となる左側又は右側を判定する第2のステップと、
摂食から嚥下までの1口の動作が発生する毎に、左側及び右側それぞれの回数を計数する第3のステップと、
複数回の咀嚼に基づく当該回数の左右の偏りに応じて、左右の偏咀嚼を判定する第4のステップと
を実行することを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a left and right mastication determination method for a device for determining left and right uneven mastication using biosignals acquired from left and right electrode groups arranged symmetrically in a living body, comprising:
The device
A left side biomedical signal is inputted from a group of electrodes arranged on the left side of the living body, and a left representative value relating to the state of generation of the left side biomedical signal is calculated at predetermined time intervals,
a first step of inputting a right biomedical signal from a group of electrodes arranged on the right side of the living body and calculating a right representative value relating to the generation of the right biomedical signal at predetermined time intervals;
A second step of calculating the mean square value for a predetermined unit time for each of the left representative value and the right representative value, and determining the left side or the right side having the larger mean square value;
a third step of counting the number of times each of the left and right sides each time a mouthful action from ingestion to swallowing occurs;
and a fourth step of judging uneven mastication to the left or right according to the bias of the number of times of mastication to the left or right based on the number of times of mastication.

本発明の生体信号処理装置、プログラム及び方法によれば、複数の筋電センサを用いて、左右対称に取得した生体信号の偏りとなる体癖を検知することができる。 According to the biological signal processing apparatus, program, and method of the present invention, a plurality of myoelectric sensors can be used to detect a body habit that causes a bias in bilaterally acquired biological signals.

本発明におけるウェアラブルデバイスの外観図である。1 is an external view of a wearable device according to the present invention; FIG. 本発明における生体信号処理装置の機能構成図である。1 is a functional configuration diagram of a biological signal processing device according to the present invention; FIG. 生体信号処理装置から生体信号を携帯端末へ転送するシステム構成図である。1 is a system configuration diagram for transferring a biomedical signal from a biomedical signal processing device to a mobile terminal; FIG. 携帯端末に生体信号処理機能を実装した機能構成図である。FIG. 2 is a functional configuration diagram in which a biological signal processing function is implemented in a mobile terminal; 生体信号分析部の機能構成図である。4 is a functional configuration diagram of a biosignal analysis unit; FIG. 左右強度判定部及び左右推移記録部の処理を表す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing processing of a left/right intensity determination unit and a left/right transition recording unit; 数値によって左右の偏りを判定する説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram for judging a left-right bias based on a numerical value; 本発明における信号計数部の処理を表すフローチャートである。4 is a flow chart showing processing of a signal counting unit in the present invention; 状態1~3の処理を表すフローチャートである。4 is a flow chart showing processing in states 1 to 3; 状態4における処理を表すフローチャートである。10 is a flowchart showing processing in state 4;

以下では、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, embodiment of this invention is described in detail using drawing.

図1は、本発明におけるウェアラブルデバイスの外観図である。 FIG. 1 is an external view of a wearable device according to the present invention.

図1(a)によれば、本発明におけるメガネ型デバイスの外観図が表されている。
メガネ型デバイス1は、生体(例えば人間であるユーザ)の頭部にメガネとして取り付けて、生体信号を取得するデバイスである。この生体信号は、顔面内部位の動きに起因して発生する電気信号としての「筋電信号」となっている。尚、生体信号には、動きによって発生する「電極ズレに起因する(ノイズ)信号」等も混入し得る。
FIG. 1(a) shows an external view of a spectacles-type device according to the present invention.
The spectacles-type device 1 is a device that is attached as spectacles to the head of a living body (for example, a user who is a human being) and acquires a biomedical signal. This biomedical signal is a "myoelectric signal" as an electrical signal generated due to the movement of the intra-face part. In addition, the biological signal may be mixed with a "(noise) signal caused by electrode misalignment" generated by movement.

ここで、検出対象となる顔面内部位の動きとしては、例えば咀嚼がある。本発明のメガネ型デバイス1は、繰り返し動作に起因するが故に時間的周期性を有するような「周期的生体信号」である「咀嚼」に係る筋電信号を検出することができる。「咀嚼」に係る筋肉活動は、左右両側で同時に発生し、左側か右側の筋肉活動が他方の側の筋肉活動よりも強く活動したりする。そのために、組をなす電極群を左側及び右側に分けて配置し、左右の筋肉活動のそれぞれの筋電信号を捉え、更に左右同時に発生する筋電信号を加算することによって、安定した大きな筋電信号を得る。 Here, for example, mastication is an example of the motion of the intra-face part to be detected. The spectacles-type device 1 of the present invention can detect myoelectric signals associated with "chewing", which are "periodic biological signals" that have temporal periodicity due to repetitive motions. Muscle activity related to "chewing" occurs simultaneously on both the left and right sides, and muscle activity on the left or right side may be stronger than muscle activity on the other side. For this purpose, a set of electrodes is arranged separately on the left side and the right side, the myoelectric signals generated by the left and right muscles are captured respectively, and the myoelectric signals generated simultaneously on the left and right sides are added together to obtain a stable and large electromyographic signal. get the number.

図1(a)によれば、メガネ型デバイス1は、生体信号処理装置10と、メガネ構造としてのテンプル部11と、クリングス部12と、モダン部13とを有する。
また、生体信号を取得する電極群は、メガネ型デバイスが生体の頭部に嵌められた際に、正中線から左右対称に、左側及び右側それぞれに配置される。これによって、左右それぞれに存在する同種の筋肉の活動を捉えることができる。
(1)プラス電極(検出電極)は、テンプル部11から、耳介周辺から頬近傍の皮膚位置に弾性支持部を介して接するように配置される。
(2)マイナス電極(リファレンス電極)は、クリングス部12から、鼻周辺の皮膚位置に接するように配置される。
(3)グランド電極(接地電極)は、モダン部13から、耳裏付け根周辺から頭部後方の皮膚位置に接するように配置される。
生体信号は、プラス電極とマイナス電極との間の電位差として検出される。
According to FIG. 1( a ), the spectacles-type device 1 includes a biological signal processing device 10 , a temple section 11 as a spectacles structure, a clings section 12 , and a modern section 13 .
In addition, the electrode groups for acquiring biosignals are arranged symmetrically on the left and right sides of the median line when the glasses-type device is worn on the head of the living body. This makes it possible to capture the activity of the same type of muscle that exists on each side.
(1) The positive electrode (detection electrode) is arranged from the temple portion 11 so as to be in contact with the skin position from the vicinity of the auricle to the vicinity of the cheek via the elastic support portion.
(2) A negative electrode (reference electrode) is arranged from the clings part 12 so as to be in contact with the skin around the nose.
(3) The ground electrode (ground electrode) is arranged from the modern part 13 so as to come into contact with the skin position behind the head from the vicinity of the root of the back of the ear.
A biological signal is detected as a potential difference between the positive electrode and the negative electrode.

グランド電極は、ノイズキャンセル用であって、商用電源等に起因するコモンモードノイズを低減させるDRL(Driven Right Leg)電極であってもよい。
また、グランド電極は、左側及び右側に分けずに、短絡させてもよい。更に、グランド電極は、筋電信号の検出は弱くなるが、何処に配置されてもよく、マイナス電極(鼻付近)と共通に配置してもよい。
The ground electrode is for noise cancellation and may be a DRL (Driven Right Leg) electrode that reduces common mode noise caused by a commercial power supply or the like.
Also, the ground electrodes may be short-circuited without being divided into left and right sides. Furthermore, the ground electrode may be placed anywhere, and may be placed in common with the negative electrode (near the nose), although the detection of myoelectric signals will be weaker.

メガネ型デバイス1は、電極が配置された位置で、頭部の皮膚によって安定的に支持される。人間の頬骨は顔の正面から見ると横に張り出しているが、プラス電極を、例えばこの頬骨の最も幅広の箇所より若干上方の皮膚に当接させれば、左右の「電極部」の間隔が頬骨の最大幅よりも狭くなっていて頬骨上部の広がった部分に引っ掛かることになる。 The spectacles-type device 1 is stably supported by the skin of the head at the positions where the electrodes are arranged. Human cheekbones protrude sideways when viewed from the front of the face, but if the positive electrode, for example, is brought into contact with the skin slightly above the widest part of the cheekbone, the distance between the left and right "electrode parts" can be reduced. It is narrower than the maximum width of the cheekbone and gets caught in the wider part of the upper cheekbone.

各電極は、弾性支持部を介して生体の皮膚に接触することによって、例えば頭部が大きく動いたとしても、安定した接触を維持することができる。
プラス電極は、こめかみより下側の皮膚の位置であって、顔を正面から見た際の頬骨における最も幅広の個所より少し上の皮膚の位置へ当接させる。
また、位置調整部は、プラス電極を、頬上部からこめかみを介し耳の付け根までの範囲内のいずれかの位置で皮膚に接触することができるように、テンプル部の弾性支持部の位置を調整することができる。
Each electrode can maintain stable contact by contacting the skin of the living body via the elastic supporting portion, even if the head moves greatly, for example.
The positive electrode is placed on the skin below the temple and slightly above the widest point of the cheekbones when the face is viewed from the front.
In addition, the position adjustment unit adjusts the position of the elastic support part of the temple part so that the positive electrode can contact the skin at any position within the range from the upper cheek to the base of the ear via the temple. can do.

図1(b)によれば、本発明におけるヘアバンド型デバイスの外観図が表されている。 FIG. 1(b) shows an external view of a hair band type device according to the present invention.

ヘアバンド型デバイス1は、生体の頭部に巻き付けられて、生体信号を取得するデバイスである。図1(b)も、図1(a)と同様に、生体信号を取得する電極群が、正中線から左右対称に、左側及び右側それぞれに配置される。
(1)プラス電極は、耳介周辺から頬近傍の皮膚位置に接するように配置される。
(2)マイナス電極は、鼻の上端部(眉間)周辺の皮膚位置に接するように配置される。
(3)グランド電極は、耳裏付け根周辺から頭部後方の皮膚位置に接するように配置される。
生体信号取得装置10も、ヘアバンドに搭載されており、各電極から受信した筋電信号を携帯端末2へ送信する。
The hairband type device 1 is a device that is wrapped around the head of a living body to acquire biological signals. In FIG. 1(b), similarly to FIG. 1(a), electrode groups for acquiring biosignals are arranged symmetrically on the left and right sides of the midline.
(1) The positive electrode is arranged so as to come into contact with the skin from the vicinity of the auricle to the vicinity of the cheek.
(2) The negative electrode is placed in contact with the skin around the upper end of the nose (between the eyebrows).
(3) The ground electrode is arranged so as to be in contact with the skin position behind the head from the vicinity of the root of the back of the ear.
The biological signal acquisition device 10 is also mounted on a hair band, and transmits myoelectric signals received from each electrode to the mobile terminal 2 .

生体信号処理装置10は、無線又は有線を介して携帯端末2へ、筋電信号を送信する。携帯端末2は、スマートフォン、携帯電話機、PDA(Personal Digital Assistant)、タブレット型コンピュータ、パーソナルコンピュータ等の他の情報処理装置であってもよい。
また、生体信号処理装置10と携帯端末2との間で、無線で通信する場合、例えばBluetooth(登録商標)や、Wi-Fi(登録商標)等の無線LANを用いたものであってもよい。また、有線で通信する場合、例えば携帯端末2のヘッドフォン・マイクロフォン用アナログ音声入出力端子(ジャック)に接続されるものであってもよいし、USB(Universal Serial Bus)で接続されるものであってもよい。
The biomedical signal processing device 10 transmits myoelectric signals to the mobile terminal 2 wirelessly or by wire. The mobile terminal 2 may be another information processing device such as a smart phone, a mobile phone, a PDA (Personal Digital Assistant), a tablet computer, or a personal computer.
When wireless communication is performed between the biological signal processing device 10 and the mobile terminal 2, a wireless LAN such as Bluetooth (registered trademark) or Wi-Fi (registered trademark) may be used. . In the case of wired communication, for example, it may be connected to an analog audio input/output terminal (jack) for a headphone/microphone of the mobile terminal 2, or may be connected via a USB (Universal Serial Bus). may

図2は、本発明における生体信号処理装置の機能構成図である。 FIG. 2 is a functional configuration diagram of the biological signal processing device according to the present invention.

生体信号処理装置10は、各電極から、メガネ型デバイス1のフレームに沿った導電路を介して、生体信号を受信する。図2によれば、生体信号処理装置10は、左側テンプル部の外側に配置されているが、テンプル部に内蔵させ、メガネ型デバイス1全体を外観上通常のメガネと大きく変わらないデザインにすることも好ましい。生体信号処理装置10は、駆動用の電池を内蔵しており、電池からの供給電力によってコンピュータを駆動し、生体信号に対する処理を実行する。
勿論、生体信号処理装置10を、左右それぞれに分けて、略(ほぼ)同等の重量で配置するものであってもよい。メガネ型デバイス1の重量における左右のバランスをとることができ、偏りのない良好な装着感を実現することができる。
The biological signal processing apparatus 10 receives biological signals from each electrode via conductive paths along the frame of the glasses-type device 1 . According to FIG. 2, the biomedical signal processing device 10 is arranged outside the left temple, but it can be incorporated in the temple so that the entire spectacles-type device 1 can be designed so as not to differ greatly in appearance from ordinary spectacles. is also preferred. The biological signal processing apparatus 10 incorporates a driving battery, drives a computer with electric power supplied from the battery, and executes processing of the biological signal.
Of course, the biological signal processing device 10 may be divided into left and right, and arranged with approximately (almost) the same weight. The right and left balance of the weight of the spectacles type device 1 can be balanced, and a good wearing feeling without bias can be realized.

他の実施形態として、プラス電極が頬上部からこめかみを介し耳の付け根までの範囲内の位置で皮膚に接触している場合、取得可能な生体信号は、筋電信号に限定されるものではない。
例えば、耳付近の位置から検知可能である脳波や眼電位信号のような生体電位に基づく生体信号の他、(生体用電位センサ以外のセンサデバイスが必要となるが)体温や発汗に係る信号や脈波等を検出することもできる。
As another embodiment, when the positive electrode is in contact with the skin at a position within the range from the upper cheek to the base of the ear via the temple, the biosignal that can be obtained is not limited to myoelectric signals. .
For example, in addition to biosignals based on biopotentials such as electroencephalograms and electrooculography signals that can be detected from a position near the ear, signals related to body temperature and perspiration (although sensor devices other than biopotential sensors are required), A pulse wave or the like can also be detected.

生体信号処理装置10は、生体の左右対称に配置された左右それぞれの電極群から取得した生体信号を用いて、左右の偏りの体癖を判定する。
図2によれば、生体信号処理装置10は、左側信号変換部100a及び右側信号変換部100bと、左側生体信号分析部101a及び右側生体信号分析部101bと、左右強度判定部102と、左右推移記録部103と、左右体癖判定部104と、信号計数部105とを有する。これら機能構成部は、装置に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムを実行することによって実現される。また、これら機能構成部の処理の流れは、生体信号処理方法としても理解できる。
The biomedical signal processing device 10 uses biomedical signals acquired from the left and right electrode groups arranged symmetrically on the living body to determine the body habit of left and right bias.
According to FIG. 2, the biosignal processing device 10 includes a left-side signal conversion unit 100a and a right-side signal conversion unit 100b, a left-side biosignal analysis unit 101a and a right-side biosignal analysis unit 101b, a left-right intensity determination unit 102, and a left-right transition. It has a recording unit 103 , a left/right body habit determination unit 104 , and a signal counting unit 105 . These functional components are implemented by executing a program that causes a computer installed in the device to function. In addition, the flow of processing by these functional components can also be understood as a biological signal processing method.

図3は、生体信号処理装置から生体信号を携帯端末へ転送するシステム構成図である。
図3によれば、生体信号処理装置10は、左側のプラス電極、マイナス電極及びグランド電極それぞれの生体信号(時間経過に伴う電位差)と、左側のプラス電極、マイナス電極及びグランド電極それぞれの生体信号とを、左側信号変換部100a及び右側信号変換部100bでデジタル信号に変換し、携帯端末2へ転送するだけである。このデジタル信号は、例えばBluetooth(登録商標)のような無線によって、携帯端末2へ送信される。実際の生体信号処理は、携帯端末2によって実行される。
FIG. 3 is a system configuration diagram for transferring a biomedical signal from a biomedical signal processing device to a mobile terminal.
According to FIG. 3, the biosignal processing device 10 generates biosignals (potential difference over time) from the positive electrode, the negative electrode and the ground electrode on the left side, and the biosignals from the positive electrode, the negative electrode and the ground electrode on the left side. are converted into digital signals by the left signal conversion section 100a and the right signal conversion section 100b and transferred to the portable terminal 2. FIG. This digital signal is transmitted to the mobile terminal 2 by radio such as Bluetooth (registered trademark). Actual biological signal processing is performed by the mobile terminal 2 .

[左側信号変換部100a、右側信号変換部100b]
信号変換部100は、プラス電極及びマイナス電極の電位差の交流成分を、グランド電極の電位の差動増幅によって増幅し、このアナログの生体信号を一定のサンプリング周波数で、1つのデジタル信号を生成する。この差動増幅は、商用電源等に起因するコモンモードノイズを軽減するためのDRL回路を用いてもよい。
[Left signal converter 100a, right signal converter 100b]
The signal converter 100 amplifies the AC component of the potential difference between the positive electrode and the negative electrode by differentially amplifying the potential of the ground electrode, and generates one digital signal from this analog biological signal at a constant sampling frequency. This differential amplification may use a DRL circuit for reducing common mode noise caused by a commercial power supply or the like.

これによって、例えば、プラスマイナス0.1~数百μVの範囲の皮膚電位検出が可能となる。また、このデジタル化の条件として、サンプリング周波数が500Hz以上であって量子化10bit以上でアナログ/デジタル(A/D)変換を行うことも好ましい。尚、このような回路構成は、例えばNeurosky社製のTGAM1を利用して実現可能となっている。 This enables skin potential detection in the range of plus or minus 0.1 to several hundred microvolts, for example. As a condition for this digitization, it is also preferable to perform analog/digital (A/D) conversion with a sampling frequency of 500 Hz or higher and a quantization of 10 bits or higher. Such a circuit configuration can be realized using, for example, TGAM1 manufactured by Neurosky.

図4は、携帯端末に生体信号処理機能を実装した機能構成図である。
図4の携帯端末2の各機能構成部は、図2の生体信号処理装置と同じものである。携帯端末2によって判定された左右体癖情報は、分析サーバ3へ送信することもできる。
FIG. 4 is a functional configuration diagram in which a biological signal processing function is implemented in a mobile terminal.
Each functional component of the portable terminal 2 in FIG. 4 is the same as the biological signal processing device in FIG. The left-right body habit information determined by the mobile terminal 2 can also be transmitted to the analysis server 3 .

<左側生体信号分析部101a、右側生体信号分析部101b>
左側生体信号分析部101aは、生体の左側に配置された電極群から左側生体信号を入力し、所定時間間隔毎の左側生体信号の発生具合に係る左側代表値を算出する。
同様に、右側生体信号分析部101bも、生体の右側に配置された電極群から右側生体信号を入力し、所定時間間隔毎の右側生体信号の発生具合に係る右側代表値を算出する。
左側生体信号分析部101a及び右側生体信号分析部101bは両方とも、同じ処理を実行する(以下、共通して「生体信号分析部101」と称す)。
<Left biosignal analysis unit 101a, right biosignal analysis unit 101b>
The left biosignal analysis unit 101a receives the left biosignal from the electrode group arranged on the left side of the living body, and calculates a left representative value relating to how the left biosignal is generated at predetermined time intervals.
Similarly, the right biomedical signal analysis unit 101b also receives a right biomedical signal from the electrode group arranged on the right side of the living body, and calculates a right representative value relating to the generation of the right biomedical signal at predetermined time intervals.
Both the left biosignal analysis unit 101a and the right biosignal analysis unit 101b perform the same processing (hereinafter commonly referred to as the "biological signal analysis unit 101").

図5は、生体信号分析部の機能構成図である。 FIG. 5 is a functional configuration diagram of the biosignal analysis unit.

図5によれば、生体信号分析部101は、前フィルタ処理部1011と、加速度成分生成部1012と、代表値算出部1013とを有する。 According to FIG. 5 , the biological signal analysis unit 101 has a prefiltering unit 1011 , an acceleration component generation unit 1012 and a representative value calculation unit 1013 .

[前フィルタ処理部1011]
前フィルタ処理部1011は、加速度成分データを生成する前の入力信号に対し、(混入する場合の少なくない)商用電源に係る周期的ノイズを低減する帯域除去フィルタ処理を実施する。尚、例えばNeurosky社製のTGAM1は、商用電源由来のノイズを軽減するノッチフィルタを搭載している。
[Pre-filtering unit 1011]
The pre-filtering unit 1011 performs band-elimination filtering on the input signal before the acceleration component data is generated to reduce periodic noise associated with the commercial power source (which is often mixed). For example, TGAM1 manufactured by Neurosky has a notch filter for reducing noise derived from a commercial power supply.

[加速度成分生成部1012]
加速度成分生成部1012は、入力された生体信号の加速度成分データを生成する。
具体的には、加速度成分生成部1012は、2階差分フィルタを有し、当該入力信号に対して差分フィルタ処理を2回実施する。ここで使用される差分フィルタの原理を示す差分方程式は、以下の式のようになる。
y[n]=x[n]-x[n-1]
n:サンプル位置(サンプル・インデックス)
x[n]:サンプル位置nの入力信号
y[n]:サンプル位置nの出力信号
[Acceleration component generator 1012]
The acceleration component generator 1012 generates acceleration component data of the input biological signal.
Specifically, the acceleration component generation unit 1012 has a second-order difference filter, and performs difference filter processing on the input signal twice. A difference equation showing the principle of the difference filter used here is as follows.
y[n] = x[n] - x[n-1]
n: sample position (sample index)
x[n]: input signal at sample position n
y[n]: output signal at sample position n

尚、一般に、加速度成分生成部1012のようにデジタルフィルタを使用する場合、高度なデジタルフィルタになるほど計算量がより増大する。この計算量の増大は、ウェアラブルデバイスのようなモバイルデバイスでは、バッテリーの持続時間の低下をもたらす。これに対し、加速度成分生成部1012は、例えば三角関数を含むフィルタを使用したりせず、次数の少ないフィルタを用いて生体信号を処理するために、計算量の増大を抑制することができる。 In general, when using a digital filter like the acceleration component generator 1012, the more advanced the digital filter, the greater the amount of calculation. This increased computational complexity results in reduced battery life in mobile devices such as wearable devices. On the other hand, the acceleration component generator 1012 does not use a filter including a trigonometric function, for example, and uses a filter with a small order to process the biosignal, so it is possible to suppress an increase in the amount of calculation.

[代表値算出部1013]
代表値算出部1013は、当該加速度成分データにおける所定時間区間(ウィンドウ分析区間)での当該生体信号の発生具合に係る代表値を算出する。
[Representative value calculation unit 1013]
The representative value calculation unit 1013 calculates a representative value relating to the state of occurrence of the biological signal in a predetermined time interval (window analysis interval) in the acceleration component data.

一般に、生体センサから出力される時系列データは、逐次リアルタイムに分析することによって、ユーザインタフェースを介して、ユーザにリアルタイムにフィードバック可能となる。このとき、予め規定されたウィンドウ分析区間に分割し、この分析区間をずらしながら逐次分析することによって、概ねリアルタイムな分析処理を可能とする。 In general, time-series data output from a biosensor can be fed back to the user in real time via a user interface by sequentially analyzing it in real time. At this time, by dividing the data into predetermined window analysis intervals and sequentially performing analysis while shifting the analysis intervals, substantially real-time analysis processing becomes possible.

代表値算出部1013は、例えば、信号変換部1011におけるデジタル化のサンプリング周波数が512Hzである場合、加速度成分の時系列データが64サンプル入力される毎に、直近に入力された128サンプルをウィンドウ分析区間として標準偏差SDを算出する。
また、他の実施形態によれば、同じくウィンドウ分析区間を128サンプルとし、加速度成分の時系列データを0.25秒毎(128サンプル毎)に区切りながら、区間毎に、当該区間内の加速度成分データにおける標準偏差SDを算出してもよい。
For example, when the sampling frequency for digitization in the signal conversion unit 1011 is 512 Hz, the representative value calculation unit 1013 performs window analysis on the most recently input 128 samples every time 64 samples of the time-series data of the acceleration component are input. Calculate the standard deviation SD as an interval.
Further, according to another embodiment, the window analysis interval is similarly set to 128 samples, and the time-series data of the acceleration component is divided every 0.25 seconds (every 128 samples). A standard deviation SD may be calculated.

尚、ここで算出される値は当然に、標準偏差SDに限定されるものではなく、ウィンドウ分析区間での加速度成分データの偏り具合に係る値ならば種々の値が採用可能である。 Note that the value calculated here is not limited to the standard deviation SD, and various values can be adopted as long as they are values related to the degree of deviation of the acceleration component data in the window analysis interval.

また、代表値算出部1013は、各ウィンドウ分析区間における加速度成分が所定範囲内に連続して留まっている時間区間の長さ(サンプル数長len_th)について、単調減少関数となる重みWを算出する。
本願の発明者は、筋電信号が発生していない場合に、発生している場合と比較して、この時間区間が相当に長くなることを見い出した。
そこで、この時間区間が長くなると急速に小さくなるような(又は少なくともこの時間区間について単調減少関数となる)「重みW」を決定する。代表値SDWにそのような特性を盛り込むことによって、筋電信号の無い場合やノイズのみの場合における筋電信号発生との誤判定を、より確実に回避することができる。即ち、混入する電極ズレ等のノイズは、SDwを算出するまでに除去される。
In addition, the representative value calculation unit 1013 calculates a weight W that is a monotonically decreasing function for the length of the time interval (sample number length len_th) in which the acceleration component in each window analysis interval remains continuously within a predetermined range. .
The inventors of the present application have found that this time interval is significantly longer when no myoelectric signal is present compared to when it is present.
Therefore, a "weight W" is determined that rapidly decreases as this time interval lengthens (or at least is a monotonically decreasing function for this time interval). By including such a characteristic in the representative value SD W , it is possible to more reliably avoid erroneous determination of myoelectric signal generation when there is no myoelectric signal or when there is only noise. In other words, noise such as electrode misalignment is removed before SDw is calculated.

ここで最初に、加速度成分生成部1012で生成された加速度成分データにおいて、重み算出対象のウィンドウ分析区間の先頭から加速度成分の振幅を走査し、予め設定した閾値th未満の振幅が連続しているサンプル数長len_thを決定しておく。また、ノイズ区間を規定することになる観測サンプル数obsを予め設定しておく。例えば、th=10、及びobs=15と設定することができる。 Here, first, in the acceleration component data generated by the acceleration component generation unit 1012, the amplitude of the acceleration component is scanned from the beginning of the window analysis interval for weight calculation, and the amplitude less than the preset threshold th continues. Determine the number of samples length len_th. Also, the number of observed samples obs that defines the noise interval is set in advance. For example, we can set th=10 and obs=15.

ちなみに、ウィンドウ分析区間内に、閾値th未満の振幅連続区間が複数存在する場合、サンプル数長len_thはそれらの区間の合計サンプル数としてもよい。または、そのうち最も時間区間の長い振幅連続区間におけるサンプル数を、サンプル数長len_thとすることも可能である。 Incidentally, when there are a plurality of continuous amplitude intervals below the threshold th within the window analysis interval, the sample number length len_th may be the total number of samples in those intervals. Alternatively, the number of samples in the amplitude continuous section with the longest time section can be set to the sample number length len_th.

サンプル数長len_thの関数としての指数重みWは、以下の式のように表される。
W=exp(1-len_th/obs)
例えばobs=15、Len_th=15の場合、W=1.0となる。
更に、len_thが大きくなるにつれて指数重みWは急激に減少し、ゼロに漸近する。実際、len_thがウィンドウ分析区間長(128サンプル)相当となると、指数重みWは概ねゼロとなる。
The exponential weight W as a function of the sample number length len_th is represented by the following formula.
W = exp(1-len_th/obs)
For example, when obs=15 and Len_th=15, W=1.0.
Furthermore, as len_th increases, the exponential weight W decreases sharply and approaches zero asymptotically. In fact, when len_th corresponds to the window analysis interval length (128 samples), the exponential weight W becomes approximately zero.

一方、同じくobs=15の場合について、サンプル数長len_thの関数としての反比例重みWは、以下の式のように表される。
W=1/((len_th-obs)/a+1)
ここで、aは、obsを超える値(a>obs)をとって分母を正値にすることが好ましい。
反比例重みWは、a=obs*obs(=225)の場合であり、Len_th=15ならばW=1.0となる。また、len_thが大きくなるにつれて反比例重みWは減少し、ゼロに近づく。
On the other hand, similarly for obs=15, the inverse proportional weight W as a function of the sample number length len_th is represented by the following formula.
W = 1 / ((len_th - obs) / a + 1)
Here, a preferably takes a value exceeding obs (a>obs) to make the denominator a positive value.
The inverse weight W is for a=obs*obs (=225), and if Len_th=15, W=1.0. Also, as len_th increases, the inverse weight W decreases and approaches zero.

勿論、重みWは、以上に説明したものに限定されるものではない。len_thの単調減少関数であれば重みWとして採用可能であり、また好ましくは、len_thの増加とともにゼロに近づく関数、より好適にはゼロに漸近する関数であれば、種々のものが重みWとして用いることができる。ここで例えば、重みWを負の傾きを有するlen_thの一次関数としてもよいが、指数重みWの方が、より確実な生体信号発生判定に資することになる。 Of course, the weight W is not limited to the one explained above. A monotonically decreasing function of len_th can be used as the weight W. Preferably, a function that approaches zero as len_th increases, more preferably a function that approaches zero asymptotically, can be used as the weight W. be able to. Here, for example, the weight W may be a linear function of len_th having a negative slope, but the exponential weight W contributes to more reliable biological signal generation determination.

最終的に、代表値算出部1013は、算出した標準偏差SDを、同じく算出した重みWによって重み付けした代表値SDWを、以下の式のように算出する。
SDW[k]=W[k]*SD[k]
k:ウィンドウ位置(ウィンドウ・インデックス)
Finally, the representative value calculation unit 1013 calculates a representative value SD W by weighting the calculated standard deviation SD with the similarly calculated weight W as shown in the following equation.
SD W [k] = W [k] * SD [k]
k: window position (window index)

図6は、左右強度判定部及び左右推移記録部の処理を表す説明図である。 FIG. 6 is an explanatory diagram showing the processing of the left/right intensity determination section and the left/right transition recording section.

[左右強度判定部102]
左右強度判定部102は、左側代表値と右側代表値との差に応じて、生体信号が強く発生した一方の側(左側、右側又は両側)を判定する。
[Right/left strength determination unit 102]
The left/right intensity determination unit 102 determines one side (left side, right side, or both sides) where a strong biosignal is generated according to the difference between the left representative value and the right representative value.

左右強度判定部102は、具体的には、以下のように算出する。
(S1)左側代表値から所定単位時間Tlrの二乗平均値を算出し、右側代表値から所定単位時間Tlrの二乗平均値を算出する。所定単位時間Tlrは、例えば1~2秒程度とする。
二乗平均値=1/(Tlr*Ssdw)Σ(SDw[idx]
SDw:代表値
Ssdw[sample/sec]:SDwの1秒当たりのサンプル数
idx: SDwのサンプル位置(直近を0とすると、過去Tlr×Ssdwまで)。
Tlr時間に入力されるSDwの数(サンプル数)=Tlr×Ssdw
Specifically, the left/right strength determination unit 102 calculates as follows.
(S1) The mean square value of the predetermined unit time Tlr is calculated from the left representative value, and the mean square value of the predetermined unit time Tlr is calculated from the right representative value. The predetermined unit time Tlr is, for example, approximately 1 to 2 seconds.
Root mean value = 1/(Tlr*Ssdw) Σ(SDw[idx] 2 )
SDw: typical value
Ssdw[sample/sec]: Number of samples per second of SDw
idx: Sample position of SDw (up to past Tlr x Ssdw, with the most recent as 0).
Number of SDw input in Tlr time (number of samples) = Tlr x Ssdw

(S2)左側の二乗平均値が右側の二乗平均値よりも判定閾値Zlrを超えて大きい場合、左側と判定する。左側の二乗平均値が右側の二乗平均値よりも判定閾値Zlrを超えて小さい場合、右側と判定する。
Dlr=左側の二乗平均値-右側の二乗平均値
(S2) If the mean square value of the left side is greater than the mean square value of the right side by exceeding the determination threshold value Zlr, the left side is determined. If the mean square value of the left side is smaller than the mean square value of the right side by exceeding the determination threshold value Zlr, the right side is determined.
Dlr = Left Root Mean Square - Right Root Mean Square

左側、右側又は両方の筋肉を使って咀嚼する場合もあり、左右判定が左右にばたつくことを防ぐため、一定の判定閾値Zlrを予め設ける。
Dlr>Zlr :左側で咀嚼と判定
Dlr<-Zlr :右側で咀嚼と判定
Zlr≧Dlr≧-Zlr :両側で咀嚼と判定
In some cases, the muscles of the left side, the right side, or both of the muscles are used for mastication, and a certain determination threshold value Zlr is set in advance in order to prevent left-right determination from fluttering left and right.
Dlr>Zlr: Judged as chewing on the left side
Dlr<-Zlr: Judged as chewing on the right side
Zlr ≧ Dlr ≧ -Zlr : Judged as chewing on both sides

図6によれば、左右強度判定部102は、所定行動(摂食から嚥下までの1口)の間で、信号計数部105から通知される所定動作(1回の咀嚼)の計数毎に、左側・右側・両側を判定する。その判定結果は、左右推移記録部103へ出力される。摂食から嚥下までの1口の区間は、摂食と嚥下は本システムでは不明であるため、信号計数部105の周期的信号発生区間が連続している計数区間にしている。 According to FIG. 6, the left-right strength determination unit 102 counts a predetermined action (one chewing) notified from the signal counting unit 105 during a predetermined action (one bite from eating to swallowing). Determine left, right, and both sides. The determination result is output to the left/right transition recording unit 103 . Since the period of one bite from ingestion to swallowing is unknown in this system, the periodical signal generation period of the signal counting unit 105 is set as a counting period.

[左右推移記録部103]
例えば、摂食から嚥下までの1口を、1回の所定行動とする。また、1口の所定行動には、1回以上の所定動作としての咀嚼が含まれる。
このとき、左右推移記録部103は、1回の所定行動(摂食から嚥下までの1口)が発生する毎に、所定動作(咀嚼)毎の左側・右側・両側いずれかの推移を記録する。
左右の偏りの体癖は、1回の所定動作のみならず、1回の所定行動でも判定することができないために、複数回の所定行動を繰り返した記録を要する。
[Left-right transition recording unit 103]
For example, one mouthful from ingestion to swallowing is defined as one predetermined action. In addition, one mouthful of predetermined action includes mastication as a predetermined action of one or more times.
At this time, the left-right transition recording unit 103 records the transition of either the left side, the right side, or the both sides for each predetermined action (chewing) each time a predetermined action (one bite from eating to swallowing) occurs. .
Since body habits that are biased to the left or right cannot be determined not only by one prescribed action but also by one prescribed action, it is necessary to record the prescribed action repeatedly a plurality of times.

図6によれば、以下では、左右推移記録部103について2つの記録方法を説明する。
<記録方法1>
左右推移記録部103は、所定動作(咀嚼)毎に、左側・右側・両側いずれかへの推移をノードとするツリーによって左右推移を記録する。
左右推移記録部103は、生体の所定行動が発生する毎に、各所定動作の左側・右側・両側いずれかへの推移を契機に下段に向かってノードを辿る。そして、ツリーの各ノードを辿る毎に1を加算して記録するものであってもよい。
また、ツリーの各ノードには、各ノードを辿った回数に限られず、左側・右側・両側いずれかで継続した滞留時間を加算して記録したもの、所定動作の発生回数(咀嚼回数)を加算して記録したもの、そのノードにおける咀嚼の強さ(SDwの二乗平均、左、右)の加算値あってもよい。勿論、それらを組み合わせて記録してもよい。
According to FIG. 6, two recording methods for the left-right transition recording unit 103 will be described below.
<Recording method 1>
The left-right transition recording unit 103 records the left-right transition for each predetermined action (chewing) using a tree whose nodes are transitions to either the left side, the right side, or both sides.
The left-right transition recording unit 103 traces the node toward the lower stage, triggered by the transition of each predetermined action to either the left side, right side, or both sides, each time a predetermined action of the living body occurs. Then, each time each node of the tree is traced, 1 may be added and recorded.
In addition, each node in the tree is not limited to the number of times that each node was traced, but the number of times that a predetermined action occurred (the number of times of mastication) was added, and the number of times that the dwell time continued on either the left side, the right side, or both sides was added and recorded. The sum of the chewing strengths (root mean square of SDw, left, right) at that node may also be recorded. Of course, they may be recorded in combination.

図6の記録方法1によれば、摂食から嚥下まで、8口を繰り返したものである。即ち、1口毎のツリーを併合し、各ノードに辿った回数が計数されている。
具体的には、摂食直後に、左側で咀嚼し始めた口数が3回あり、右側で咀嚼し始めた口数が5回ある。このことから、摂食直後に右側で咀嚼し始めることが多いことが理解できる。
また、摂食直後に右側で咀嚼した5口のうち、その後、左側で咀嚼した口数が4回あり、両側で咀嚼した口数が1回あることがわかる。このことから、摂食直後に右側で咀嚼し始めた後、左側で咀嚼することが多いことが理解できる。
このように、ツリーに記録することによって、複数の口数から咀嚼毎の辿るパターンを計数することによって、頻出パターンを知ることができる。
According to recording method 1 in FIG. 6, eight mouths are repeated from ingestion to swallowing. That is, each tree is merged and the number of times each node is traced is counted.
Specifically, immediately after eating, there were 3 mouths where mastication was started on the left side, and there were 5 mouths where mastication was started on the right side. From this, it can be understood that chewing often begins on the right side immediately after eating.
In addition, it can be seen that of the 5 mouths that were masticated on the right side immediately after eating, 4 mouths were masticated on the left side, and 1 mouth was masticated on both sides. From this, it can be understood that, immediately after eating, the right side starts chewing and then the left side often chews.
By recording in the tree in this way, it is possible to know the frequent pattern by counting the pattern traced for each mastication from a plurality of mouth counts.

記録方法1のように、1回の咀嚼毎に左右を判定したノードを推移したとツリーを構成すると、一口の咀嚼回数は数十回あるために、そのツリーの深さが、最大の咀嚼回数まで無駄に深くなる。結果的に、全体の左右の偏りが見えにくく、偏咀嚼を判定しにくいという問題が生じる。 As in recording method 1, if a tree is constructed by transitioning nodes that determine left and right for each mastication, the number of mastications for a single mouthful is several tens of times, so the depth of the tree is the maximum number of mastications. It becomes uselessly deep. As a result, there arises a problem that it is difficult to see the overall left/right bias and it is difficult to judge uneven mastication.

そのために、左右推移記録部103は、ツリーのノードを左側・右側・両側のいずれかに推移するために、左側・右側が所定回数連続した場合にのみ、当該左側・右側へ推移するべく記録するものであってもよい。即ち、左側(または右側)で3回以上の咀嚼が発生した際にのみ、ツリーのノードを左側(または右側)に辿って記録し、左側(または右側)で3回以上の咀嚼が発生しない場合は両側としてツリーのノードを辿って記録するものであってもよい。連続する側を、1つのノードとして集約したものである。 For this reason, the left-right transition recording unit 103 records the left-right transition only when the left-right transition occurs a predetermined number of times in order to transition the node of the tree to either the left-hand side, the right-hand side, or both sides. can be anything. That is, only when chewing occurs 3 or more times on the left (or right), the nodes of the tree are traced to the left (or right) and recorded, and when chewing 3 or more times does not occur on the left (or right) may record the nodes of the tree as both sides. Consecutive sides are aggregated as one node.

<記録方法2>
記録方法2によれば、左右推移記録部103は、縦3列のテーブル構造にし、各列には左側・右側・両側の意味を設け、行方向は1回の咀嚼とする。所定行動(摂食から嚥下までの1口)毎に、1回毎の咀嚼が左側・右側・両側のどこで行われたか判定する毎に1を加算する。
また、行を咀嚼毎とするではなく、所定単位時間Tlrにし、Tlr毎の左右強度判定結果毎に加算してもよい。記録方法1と比較して、テーブル各列の合計値を比較することで、偏咀嚼が判定できるほか、テーブルの行毎に左右のバランスを描画することで、所定行動の平均的な左右の偏りの体癖を可視化できる。
<Recording Method 2>
According to the recording method 2, the left-right transition recording unit 103 has a table structure of three vertical columns, each column has the meaning of left side, right side, and both sides, and one mastication is defined in the row direction. For each predetermined action (one mouthful from ingestion to swallowing), 1 is added each time it is determined whether the chewing is performed on the left side, the right side, or both sides.
Also, the row may be set to a predetermined unit time Tlr, instead of being set to each mastication, and may be added for each left/right intensity determination result for each Tlr. Compared with recording method 1, by comparing the total value of each column of the table, it is possible to determine the uneven chewing. You can visualize the body habits of

[左右体癖判定部104]
左右体癖判定部104は、複数回の所定行動(摂食から嚥下までの1口)に基づく左側・右側・両側いずれかの推移記録に応じて、左右の偏りの体癖を判定する。判定結果は、体癖に基づく様々な処理を実行するアプリケーションへ出力される。
[Left and right body habit determination unit 104]
The left/right body habit determination unit 104 determines left/right biased body habits according to transition records for either the left side, the right side, or both sides based on a plurality of predetermined actions (one bite from eating to swallowing). The determination result is output to an application that executes various processes based on body habits.

図7は、数値によって左右の偏りを判定する説明図である。 FIG. 7 is an explanatory diagram for judging left-right bias based on numerical values.

例えば以下のような数値によって、左右の偏りを判定することができる。
(1)左側(例えば1.0)、右側(例えば-1.0)、両側(例えば0.0)として、ツリーの全てのノードの数値を合計し、平均値となる重心を算出する。重心が、1.0に近いほど左寄りと判定し、-1.0に近いほど右寄りと判定する。
(2)左側(例えば1.0)、右側(例えば-1.0)、両側(例えば0.0)として、ツリーの段毎にノードの数値を合計して、平均値となる重心を算出する。重心が、1.0に近いほど左寄りと判定し、-1.0に近いほど右寄りと判定する。計算された段毎の重心値を上段から並べる。
(3)ツリーのノード推移の中で、最も辿った回数が多いルート(最頻ルート)を、体癖パターンとする。
(4)ツリーのノード推移の中で、最も辿った段数が少ない最短ルート長や、最も辿った段数が多い最長ルート長、辿った段数の平均ルート長などの木構造から得られる代表値を体癖とする。
For example, the left-right bias can be determined by the following numerical values.
(1) Add up the numerical values of all the nodes in the tree, left (eg 1.0), right (eg -1.0), and both sides (eg 0.0), and calculate the average centroid. The closer the center of gravity is to 1.0, the more it is determined to be leftward, and the closer it is to -1.0, the more it is determined to be rightward.
(2) Calculate the center of gravity, which is the average value, by totaling the numerical values of the nodes for each stage of the tree, with the left side (eg 1.0), the right side (eg -1.0), and both sides (eg 0.0). The closer the center of gravity is to 1.0, the more it is determined to be leftward, and the closer it is to -1.0, the more it is determined to be rightward. Arrange the calculated center-of-gravity values for each stage from the top.
(3) The route (most frequent route) that has been traced the most in the node transitions of the tree is set as the body habit pattern.
(4) Representative values obtained from the tree structure, such as the shortest route length with the fewest number of steps traced, the longest route length with the largest number of steps traced, and the average root length of the number of traced steps in the node transition of the tree. Make it a habit.

図7の記録方法1によれば、左右体癖判定部104は、当該ツリーの各ノードの通過回数の偏りを判定するものであってもよい。
Σ各ノード 全ノード(左側1.0又は右側-1.0×通過回数)/全ノード総通過回数
ここでは、数値0.071となり、左側への偏咀嚼と判定される。
According to the recording method 1 of FIG. 7, the left-right body habit determination unit 104 may determine the bias of the number of times each node of the tree has been passed.
Σ Each node All nodes (left side 1.0 or right side −1.0×number of passages)/total number of passages at all nodes Here, the numerical value is 0.071, and it is determined that the chewing is biased to the left.

図7の記録方法2によれば、全ての所定動作(咀嚼)について、数値を算出する。
Σ(左側1.0又は右側-1.0×所定動作回数)/所定動作(咀嚼)回数
ここでは、数値0.224=(29-18)/(29+18+2)となり、左側への偏咀嚼と判定される。
According to recording method 2 in FIG. 7, numerical values are calculated for all predetermined actions (chewing).
Σ(left side 1.0 or right side −1.0×predetermined number of motions)/predetermined number of motions (chewing) Here, the numerical value is 0.224=(29−18)/(29+18+2), which is determined as uneven chewing to the left. .

[信号計数部105]
信号計数部105は、周波数分析に頼ることなく、周期的生体信号を計数することができる。
信号計数部105は、左側生体信号分析手段から出力された左側代表値と、右側生体信号分析手段から出力された右側代表値とを加算し、筋電の発生回数を計数する。加算することによって、左右同時に発生する両側の節電信号を大きく捉えることができる。
[Signal counting unit 105]
The signal counting unit 105 can count periodic biosignals without resorting to frequency analysis.
The signal counting unit 105 adds the left representative value output from the left biosignal analysis means and the right representative value output from the right biosignal analysis means, and counts the number of occurrences of myoelectricity. By adding, the power saving signals on both sides generated at the same time on both sides can be largely captured.

信号計数部105は、具体的には、以下のように処理する。
(A)周期的な生体信号を含み得る入力信号に係るデータ値を逐次取り込み、取り込んだデータ値に基づいて、データ値の極小値に対応する「下基準値」とデータ値の極大値に対応する「上基準値」とを順次決定又は更新し、
(B)「下基準値」とそれに次ぐ「上基準値」とが決定若しくは更新され、更に「上基準値」から見て所定条件を満たす(例えば設定閾値分を超える)より小さいデータ値が取り込まれた際に、
(C)生体信号の波数のカウントを行う。
Specifically, the signal counting unit 105 performs processing as follows.
(A) Sequentially capture data values related to an input signal that may include a periodic biological signal, and based on the captured data values, correspond to a “lower reference value” corresponding to a minimum value of data values and a maximum value of data values. Sequentially determine or update the "upper reference value" to
(B) The “lower reference value” and the next “upper reference value” are determined or updated, and a data value smaller than the “upper reference value” satisfying a predetermined condition (for example, exceeding the set threshold value) is captured. when
(C) Count the number of waves of the biological signal.

ちなみに、上記(B)の代わりに、
(B’)「上基準値」とそれに次ぐ「下基準値」とが決定若しくは更新され、更に「下基準値」から見て所定条件を満たす(例えば設定閾値分を超える)より大きいデータ値が取り込まれた際に、
を採用してもよい。いずれにしても、以上に述べたように「下基準値」及び「上基準値」を順次決定又は更新し適宜利用することによって、周波数分析に頼ることなく、周期的生体信号の計数処理を実施することができる。即ち、多大な計算を要する周波数分析処理に比べてより処理負担の少ない処理で計数(カウント)を行うことができるのである。
By the way, instead of (B) above,
(B') The "upper reference value" and the next "lower reference value" are determined or updated, and a data value larger than the "lower reference value" satisfying a predetermined condition (for example, exceeding the set threshold value) is found. when taken in,
may be adopted. In any case, by sequentially determining or updating the “lower reference value” and the “upper reference value” as described above and using them appropriately, the periodic biological signal can be counted without relying on frequency analysis. can do. That is, counting can be performed with less processing load than frequency analysis processing that requires a large amount of calculation.

また、生体信号は一般に、信号発生源である人や動物等の個体差や所在する環境等によってその強度(振幅)が大きく変化し、更に、計数対象外のノイズも混入しやすい信号となっている。これに対し、上述した「下基準値」及び「上基準値」は、逐次取り込まれたデータ値に基づいて動的に決定・更新されるのであり、信号計数部105は、このようにデータ値に合わせて動的に変化する基準値を利用して計数処理を実施している。その結果、従来誤差の大きかった周期的な生体信号の計数処理を、より高い精度で実施することが可能となるのである。 In addition, the strength (amplitude) of biological signals generally varies greatly depending on the individual differences of the signal source, such as a person or animal, and the environment in which they are located. there is On the other hand, the "lower reference value" and the "upper reference value" described above are dynamically determined and updated based on the data values that are sequentially acquired. Counting processing is performed using a reference value that dynamically changes according to the As a result, it becomes possible to carry out counting processing of periodic biological signals, which conventionally had a large error, with higher accuracy.

ちなみに、以上に説明した信号計数部105による計数処理は、時間的周期性を有する信号ならば様々な信号に対し適用することが可能である。しかしながら、上述したような特徴を有する(通常不安定である)生体信号に対し、特に好適な処理方法となっている。 Incidentally, the counting process by the signal counting unit 105 described above can be applied to various signals as long as they have temporal periodicity. However, it is a particularly suitable processing method for biosignals that have the characteristics described above (which are usually unstable).

また、信号計数部105が取り込む「データ値」としては、周期的な生体信号を含み得る入力信号に係るものならば様々な値が採用可能である。この点、本願発明者は、周期的な生体信号としての咀嚼に関連する筋電信号を取り扱う場合には、入力信号の「加速度成分データ」における所定時間区間でのデータの偏り具合に係る「代表値」を「データ値」に採用することが非常に好ましいことを見出している。ここでこの「代表値」として、例えば標準偏差SDを用いてもよいが、後に説明するように、標準偏差SDに対し重み付けを行った値SDWを採用することがより好ましい。 Also, as the “data value” that the signal counting unit 105 takes in, various values can be adopted as long as they relate to an input signal that can include a periodic biological signal. In this respect, the inventors of the present application have proposed that when dealing with myoelectric signals related to mastication as periodic biosignals, the "representative We have found that it is highly preferable to employ "value" for "data value". Here, for example, the standard deviation SD may be used as this “representative value”, but as will be described later, it is more preferable to adopt a value SD W weighted with respect to the standard deviation SD.

実際、筋電信号等の生体信号は、人工的な機械等による振動とは異なり、例えば多数の細胞の活動に起因して発生するので、もともと幅の広い周波数成分を有する交流信号となっている。このような生体信号の計数処理を行うにあたり、上記の「代表値」を採用することによって、多大な計算を必要とする周波数分析を行うことなく、例えば電極ずれによるノイズの発生に対しても頑健な処理を実現することができるのである。 In fact, biological signals such as myoelectric signals are generated due to, for example, the activities of many cells, unlike vibrations caused by artificial machines, so they are originally AC signals having a wide frequency range. . By adopting the above-mentioned "representative value" in performing such counting processing of biological signals, it is possible to avoid frequency analysis, which requires a large amount of calculation, and to be robust against the generation of noise due to, for example, electrode misalignment. processing can be realized.

更に、本願発明者は、以上に説明したような生体信号の計数処理によって、特に着目している「咀嚼」によって混入してしまう大きな振幅のアーチファクトを確実に識別し、このようなアーチファクトに対する頑健性を向上させることができることも見出している。 Furthermore, the inventors of the present application have reliably identified large-amplitude artifacts that are mixed in by "chewing," which is of particular interest, through the biosignal counting process described above, and have found robustness against such artifacts. have also found that it is possible to improve

「咀嚼」の発生の有無を確実に判定することによって、混入し得る大きな振幅のアーチファクトにも頑健に実施することができる。 By reliably determining whether or not "chewing" has occurred, it is possible to robustly handle large-amplitude artifacts that may be mixed.

信号計数部105は、<上昇局面検出状態>、<上側閾値判定状態>、<下降局面検出状態>、及び<下側閾値判定状態>を有し、これら4つの検出・判定状態を順次移行させながら、順次取り込まれる代表値SDWデータの処理を行い、生体信号の波数のカウントを行う。ここで、この代表値SDWデータは、アーチファクトによる誤計数の発生を極力抑えるため、本実施形態では共振器フィルタ処理の施されていないものとなっている。 The signal counting unit 105 has <rising phase detection state>, <upper threshold determination state>, <falling phase detection state>, and <lower threshold determination state>, and sequentially shifts these four detection/determination states. At the same time, the representative value SDW data that is sequentially taken in is processed, and the wave number of the biosignal is counted. In this embodiment, the representative value SD W data is not subjected to resonator filtering in order to minimize the occurrence of erroneous counting due to artifacts.

更に本実施形態によれば、カウントされる周期的生体信号は、頭部に装着されたメガネ型デバイス1から取得されるものであることから、「咀嚼」に起因する筋電信号であると判断される。即ち、信号計数部105は、本実施形態において咀嚼に係る筋電信号の発生回数(咀嚼回数)を計数するものとなっている。 Furthermore, according to the present embodiment, the periodic biosignals to be counted are obtained from the glasses-type device 1 worn on the head, so that they are determined to be myoelectric signals caused by "chewing". be done. That is, the signal counting unit 105 counts the number of occurrences of myoelectric signals related to mastication (the number of times of mastication) in this embodiment.

次に、上記の4つの検出・判定状態における処理内容の概略を説明する。ここで、データ値(本実施形態では代表値SDW)は、所定時間間隔の下、刻々と信号計数部105に取り込まれるものとする。 Next, an outline of the processing contents in the above four detection/determination states will be described. Here, it is assumed that the data value (representative value SD W in this embodiment) is taken into the signal counting unit 105 moment by moment at predetermined time intervals.

<上昇局面検出状態>は、
(ア)取り込まれた代表値SDW(データ値)が1つ前の時点の値以下である場合、この代表値SDWを「仮下基準値」に決定し、
(イ)次いで取り込まれた代表値SDWが「仮下基準値」よりも大きい値である場合、「仮下基準値」を「下基準値」に決定して、次の上側閾値判定状態に移行する
検出状態となっている。
<rising phase detection state>
(a) If the captured representative value SD W (data value) is less than or equal to the value at the previous point in time, determine this representative value SD W as the “temporary lower reference value”,
(b) If the representative value SD W then taken in is greater than the "temporary lower reference value", the "temporary lower reference value" is determined as the "lower reference value", and the next upper threshold judgment state is entered. It is in the detection state to transition.

<上側閾値判定状態>は、
(ウ)取り込まれた代表値SDWが、「下基準値」から見て、予め決定した「上閾値」分を超えて上回った値であるか否かを判定し、真の判定、即ち、上回った値であるとの判定を行った際に、次の下降局面検出状態に移行する
判定状態となっている。
<Upper threshold judgment state>
(C) Determine whether the captured representative value SD W exceeds the predetermined "upper threshold value" when viewed from the "lower reference value", and determine true, that is, When it is determined that it exceeds the value, it is in a determination state in which the transition to the next falling phase detection state is made.

<下降局面検出状態>は、
(エ)取り込まれた代表値SDWが、1つ前の時点の値以上である場合、この代表値SDWを「仮上基準値」に決定し、
(オ)次いで取り込まれた代表値SDWが「仮上基準値」よりも小さい値である場合、「仮上基準値」を「上基準値」に決定して、次の下側閾値判定状態に移行する
検出状態となっている。
<Descent Phase Detection State> is
(d) If the captured representative value SD W is equal to or greater than the value at the previous time point, determine this representative value SD W as the “temporary upper reference value”,
(e) If the representative value SD W then taken in is smaller than the "temporary upper reference value", the "temporary upper reference value" is determined as the "upper reference value", and the next lower threshold judgment state It is in the detection state that shifts to

<下側閾値判定状態>は、
(カ)取り込まれた代表値SDWが、「上基準値」から見て、予め決定した「下閾値」分を超えて下回った値であるか否かを判定し、真の判定、即ち、下回った値であるとの判定を行った際に、次の上昇局面検出状態に移行する
判定状態となっている。
<Lower threshold judgment state>
(f) Determine whether the captured representative value SD W is a value below the predetermined "lower threshold value" when viewed from the "upper reference value", and determine true, that is, When it is determined that the value has fallen below, it is in a determination state of shifting to the next rising phase detection state.

信号計数部105は、以上に説明した<上昇局面検出状態>、<上側閾値判定状態>、<下降局面検出状態>、及び<下側閾値判定状態>からなる1つの組の処理が完了する毎に、生体信号の波数のカウントを行う。例えば、
(a)<上昇局面検出状態>で始まり<下側閾値判定状態>で終了する一連の処理、
(b)<上側閾値判定状態>で始まり<上昇局面検出状態>で終了する一連の処理、
(c)<下降局面検出状態>で始まり<上側閾値判定状態>で終了する一連の処理、又は
(d)<下側閾値判定状態>で始まり<下降局面検出状態>で終了する一連の処理
が完了する毎に、生体信号の波数を1だけ増分することができる。
Signal counting unit 105, each time one set of processing consisting of <rising phase detection state>, <upper threshold determination state>, <falling phase detection state>, and <lower threshold determination state> described above is completed Then, the number of waves of the biological signal is counted. for example,
(a) A series of processes starting with <rising phase detection state> and ending with <lower threshold determination state>,
(b) A series of processes starting with <upper threshold determination state> and ending with <rising phase detection state>,
(c) A series of processes starting with <falling phase detection state> and ending with <upper threshold determination state>, or (d) a series of processing starting with <lower side threshold determination state> and ending with <falling phase detection state> Each time it is completed, the wavenumber of the biosignal can be incremented by one.

上記(ウ)における「上閾値」は、所定期間の代表値SDWの標準偏差に基づいて決定され、更に、上記(カ)における「下閾値」は、代表値SDWから決定された「上基準値」に基づいて決定されることも好ましい。 The “upper threshold value” in (c) above is determined based on the standard deviation of the representative value SD W for a predetermined period, and the “lower threshold value” in (f) above is determined from the representative value SD W It is also preferable that it is determined based on "reference value".

ここで特に「上閾値」決定の際、入力信号がバイアス成分を有する場合に、バイアス成分の平均値を入力信号から差し引いて、代表値SDW(入力信号データ値)がゼロラインを中心に変動するように調整してから、予め設定した所定期間モニタを行い、その標準偏差を算出して「上閾値」を求めることも好ましい。 Here, especially when determining the "upper threshold", if the input signal has a bias component, the average value of the bias component is subtracted from the input signal, and the representative value SD W (input signal data value) fluctuates around the zero line. It is also preferable to perform monitoring for a predetermined period of time after adjusting so as to obtain the "upper threshold value" by calculating the standard deviation.

図8は、本発明における信号計数部の処理を表すフローチャートである。 FIG. 8 is a flow chart showing the processing of the signal counting section in the present invention.

ここで、以上のステップで算出された代表値SDWの時系列データ、及び生体信号発生時間区間に基づいて、周期的生体信号を計数する。ちなみに以下、上述した<上昇局面検出状態>、<上側閾値判定状態>、<下降局面検出状態>、及び<下側閾値判定状態>をそれぞれ、状態1、2、3及び4としている。 Here, the periodic biosignal is counted based on the time-series data of the representative value SD W calculated in the above steps and the biosignal generation time interval. Incidentally, hereinafter, the <rising phase detection state>, the <upper threshold determination state>, the <falling phase detection state>, and the <lower threshold determination state> are referred to as states 1, 2, 3, and 4, respectively.

(S301,S302)代表値SDWデータを逐次取り込み、取り込んだ代表値SDWが生体信号発生時間区間に係る値である場合に、当該代表値SDWが該当する状態(状態1~4のうちの1つ)に応じた処理を実施する。尚、この各状態における処理の内容は、後に図9及び11を用いて詳細に説明する。
(S321)一方、ステップS301において、取り込んだ代表値SDWが生体信号発生時間区間に係る値ではない場合、現時点では生体信号は発生していないと判断し、当該取り込んだ代表値SDWについて、またはこの後所定期間、本生体信号処理を終了する。
(S301, S302) The representative value SD W data is sequentially acquired, and when the acquired representative value SD W is a value related to the biological signal generation time interval, the state to which the representative value SD W corresponds (out of states 1 to 4) one of the above). The details of the processing in each state will be described in detail later with reference to FIGS. 9 and 11. FIG.
(S321) On the other hand, in step S301, if the captured representative value SD W is not a value related to the biological signal generation time interval, it is determined that the biological signal is not generated at the present time, and the captured representative value SD W is Alternatively, the biological signal processing is terminated for a predetermined period thereafter.

(S303)取り込んだ代表値SDWに該当する状態に応じた処理を実施する中、状態1から状態4までの移行が順次繰り返して進行するか否かをもって、周期的生体信号が発生しているか否かを判断する。具体的には、この後、図9及び図10を用いて説明する状態1~4の実施によって、所定期間内に(所定以上の)計数処理が行われるか否かによって周期的生体信号が発生しているか否かを判定することができる。 (S303) Whether or not a periodic biosignal is generated based on whether or not the transition from state 1 to state 4 progresses repeatedly during the execution of processing according to the state corresponding to the captured representative value SDW . determine whether or not Specifically, thereafter, by performing states 1 to 4 described with reference to FIGS. 9 and 10, a periodic biosignal is generated depending on whether or not counting processing (at least a predetermined amount) is performed within a predetermined period. It can be determined whether or not

(S304)(周期的生体信号が発生していると判断している場合において)カウントが行われる毎にカウント数CNTを1だけ増分させ、周期的生体信号の計数処理(周期的生体現象の生起数のカウント)を実施する。尚、以上に述べたステップは、ウィンドウ分析区間毎に算出された代表値SDWを取り込む毎に実施され、計数対象期間において又は所定回数だけ繰り返し実施されることになる。 (S304) The count number CNT is incremented by 1 each time the count is performed (when it is determined that a periodic biological signal is occurring), and the periodic biological signal is counted (occurrence of a periodic biological phenomenon). number counting). Note that the steps described above are performed each time the representative value SD W calculated for each window analysis interval is captured, and are repeatedly performed during the counting target period or a predetermined number of times.

(S311)一方、ステップS303において、生体信号発生時間区間であるにもかかわらず周期的生体信号が発生していないと判断した場合、生体信号を計数(生体現象の生起数のカウント)する。この計数処理についても後に説明を行う。 (S311) On the other hand, when it is determined in step S303 that the periodic biosignal is not generated even though it is the biosignal generation time interval, the biosignal is counted (the number of occurrences of the biophenomenon is counted). This counting process will also be described later.

図9は、状態1~3の処理を表すフローチャートである。
図10は、状態4における処理を表すフローチャートである。
FIG. 9 is a flow chart showing the processing of states 1-3.
FIG. 10 is a flow chart showing the processing in state 4. As shown in FIG.

最初に、図9(A)のフローチャートを用いて、状態1(上昇局面検出状態)で実施される処理内容を説明する。
(S401)今回取り込まれた代表値SDWが「仮下基準値」よりも大きいか否かを判定する。ここで、「仮下基準値」は、1つ前の時点(直前時点)の代表値SDW(であってステップS406又は図9のステップS708で決定された値)、又は(当初)予め設定された初期値とすることができる。
First, using the flowchart of FIG. 9A, the details of the processing performed in state 1 (increasing phase detection state) will be described.
(S401) It is determined whether or not the representative value SD W fetched this time is greater than the "temporary lower reference value". Here, the “temporary lower reference value” is the representative value SD W (which is the value determined in step S406 or step S708 in FIG. 9) at the time immediately before (immediately before), or (initially) set in advance can be the default value.

(S402)ステップS401で真の判定(SDW>「仮下基準値」との判定)を行った場合、現時点は上昇局面に入っていると判断し、現時点の「仮下基準値」を「下基準値」に決定する。
(S403)今回取り込まれた代表値SDWに係る時点情報、例えば代表値SDWの時間的位置であるサンプル番号を、状態サイクルの初期時点位置CPに決定する。
(S404)次回(1つ後の時点に)取り込まれる代表値SDWについては次の「状態2」へ移行することを決定する。
(S402) If a true determination is made in step S401 (determination that SD W >"temporary lower reference value"), it is determined that the current "temporary lower reference value" is in an upward phase, and the current "temporary lower reference value" is set to " Decide on “lower reference value”.
(S403) Time point information related to the representative value SD W fetched this time, for example, the sample number, which is the temporal position of the representative value SD W , is determined as the initial point point position CP of the state cycle.
(S404) It is determined that the representative value SD W to be taken in next time (at the point after one) is to be shifted to the next "state 2".

(S405)一方、ステップS401で偽の判定(SDW≦「仮下基準値」との判定)を行った場合、尚、下降局面にあると判断し、次回取り込まれる代表値SDWについても「状態1」を継続することを決定する。
(S406)次回の「状態1」で使用する「仮下基準値」を、今回取り込まれた代表値SDWに更新する。
(S405) On the other hand, if a false determination is made in step S401 (determination that SD W ≤ "temporary lower reference value"), it is determined that the situation is in a downward phase, and the representative value SD W to be taken in next time is also determined to be " Decide to continue in state 1.
(S406) The "temporary lower reference value" to be used in the next "state 1" is updated to the representative value SDW taken in this time.

次に、図9(B)のフローチャートを用いて、状態2(上側閾値判定状態)で実施される処理内容を説明する。
(S501)今回取り込まれた代表値SDWのサンプル番号と初期時点位置CPとの差、即ち、初期時点位置CPからの現時点のサンプル経過数(経過時間)が、所定のP長閾値(サンプル点数長閾値)ThPを超えた値であるか否かを判定する。
Next, the contents of processing performed in state 2 (upper threshold determination state) will be described using the flowchart of FIG. 9B.
(S501) The difference between the sample number of the representative value SD W taken in this time and the initial time point position CP, that is, the current sample number (elapsed time) from the initial time point position CP is equal to the predetermined P length threshold (the number of sample points). Long threshold) Determine whether the value exceeds ThP.

(S502)ステップS501で偽の判定(「CPからのサンプル経過数」≦ThPとの判定)を行った場合、今回取り込まれた代表値SDWが、現時点の「下基準値」から見て、予め決定した「上閾値」分を超えて上回った値であるか否かを判定する。即ち、次式
(8) SDW>「下基準値」+「上閾値」
が成り立つか否かを判定する。ここで、「上閾値」として、例えば過去所定期間での代表値SDWの分布における標準偏差のn倍(例えばn=2)の値を採用することができる。
(S502) If a false determination is made in step S501 (determination that "the number of samples elapsed from CP" ≤ ThP), the representative value SD W taken in this time is, viewed from the current "lower reference value", It is determined whether or not the value exceeds a predetermined "upper threshold value". That is, the following formula (8) SD W >"lower reference value" + "upper threshold value"
is established. Here, as the "upper threshold value", for example, a value n times the standard deviation (for example, n=2) in the distribution of the representative value SD W in the past predetermined period can be adopted.

(S503)ステップS502で真の判定(上式(8)が成立するとの判定)を行った場合、当該信号の「山」が検出されたとして、次回取り込まれる代表値SDWについては次の「状態3」へ移行することを決定する。
(S506)次の「状態3」で使用する「仮上基準値」を、今回取り込まれた代表値SDWに決定・更新する。
(S503) If a true determination (determination that the above equation (8) is established) is made in step S502, it is assumed that the "mountain" of the signal is detected, and the representative value SD W to be taken in next time is determined as follows: It decides to move to state 3”.
(S506) The "temporary upper reference value" to be used in the next "state 3" is determined and updated to the representative value SDW taken in this time.

(S504)一方、ステップS502で偽の判定(上式(8)が成り立たないとの判定)を行った場合、当該信号の「山」は尚、検出されていないとして、次回取り込まれる代表値SDWについても「状態2」を継続することを決定する。 (S504) On the other hand, if a false determination is made in step S502 (determination that the above equation (8) does not hold), it is determined that the "mountain" of the signal is not yet detected, and the next representative value SD W also decides to continue in "state 2".

(S505)更に、ステップS501で真の判定(「CPからのサンプル経過数」>ThPとの判定)を行った場合、現時点までの状態での滞留が長期となっており計数対象である周期的信号ではないと判断し、信号カウント数CNTをゼロにリセットして、次回取り込まれる代表値SDWについては「状態1」へ戻ることを決定する。 (S505) Furthermore, if a true determination is made in step S501 (determination that "the number of samples elapsed from CP">ThP), the retention in the state up to the present time is long and the periodic It determines that it is not a signal, resets the signal count number CNT to zero, and decides to return to "state 1" for the representative value SD W to be taken in next time.

次いで、図9(C)のフローチャートを用い、状態3(下降局面検出状態)で実施される処理内容を説明する。
(S601)今回取り込まれた代表値SDWのサンプル番号と初期時点位置CPとの差、即ち、初期時点位置CPからの現時点のサンプル経過数(経過時間)が、所定のP長閾値ThPを超えた値であるか否かを判定する。
Next, using the flowchart of FIG. 9(C), the details of the processing performed in state 3 (descending phase detection state) will be described.
(S601) The difference between the sample number of the representative value SD W taken in this time and the initial time point position CP, that is, the number of elapsed samples (elapsed time) at the present time from the initial time point position CP exceeds a predetermined P length threshold ThP. It is determined whether or not the value is

(S602)ステップS601で偽の判定(「CPからのサンプル経過数」≦ThPとの判定)を行った場合、今回取り込まれた代表値SDWが「仮上基準値」よりも小さいか否かを判定する。ここで、「仮上基準値」は、1つ前の時点(直前時点)の代表値SDW(であってステップS606又はステップS506で決定された値)とすることができる。 (S602) If a false determination is made in step S601 (determination that "the number of samples elapsed from CP" ≤ ThP), whether or not the representative value SD W taken in this time is smaller than the "temporary upper reference value" judge. Here, the "temporary upper reference value" can be the representative value SD W (which is the value determined in step S606 or step S506) at the previous time point (immediate time point).

(S603)ステップS602で真の判定(SDW<「仮上基準値」との判定)を行った場合、現時点は下降局面に入っていると判断し、現時点の「仮上基準値」を「上基準値」に決定する。
(S604)次回取り込まれる代表値SDWについては次の「状態4」へ移行することを決定する。
(S603) If a true determination is made in step S602 (determination that SD W <"temporary upper reference value"), it is determined that the current "temporary upper reference value" is in a downward phase, and the current "temporary upper reference value" is set to " “Upper reference value”.
(S604) It is determined that the representative value SD W to be taken in next time is to be shifted to the next "state 4".

(S605)一方、ステップS602で偽の判定(SDW≧「仮上基準値」との判定)を行った場合、尚、上昇局面にあると判断し、次回取り込まれる代表値SDWについても「状態3」を継続することを決定する。
(S606)次回の「状態3」で使用する「仮上基準値」を、今回取り込まれた代表値SDWに更新する。
(S605) On the other hand, if a false determination is made in step S602 (determination that SD W ≥ "temporary upper reference value"), it is determined that the phase is in an upward trend, and the representative value SD W to be taken in next time is also " Decide to continue in state 3.
(S606) The "temporary upper reference value" to be used in the next "state 3" is updated to the representative value SDW taken in this time.

(S607)更に、ステップS601で真の判定(「CPからのサンプル経過数」>ThPとの判定)を行った場合、現時点までの状態での滞留が長期となっており計数対象である周期的信号ではないと判断し、信号カウント数CNTをゼロにリセットして、次回取り込まれる代表値SDWについては「状態1」へ戻ることを決定する。 (S607) Furthermore, when a true determination is made in step S601 (determination that "the number of samples elapsed from CP">ThP), the retention in the state up to the present time is long, and the periodic It determines that it is not a signal, resets the signal count number CNT to zero, and decides to return to "state 1" for the representative value SD W to be taken in next time.

最後に、図10のフローチャートを用いて、状態4(下側閾値判定状態)で実施される処理内容を説明する。
(S701)今回取り込まれた代表値SDWのサンプル番号と初期時点位置CPとの差、即ち、初期時点位置CPからの現時点のサンプル経過数(経過時間)が、所定のP長閾値ThPを超えた値であるか否かを判定する。
Finally, the details of the processing performed in state 4 (lower threshold determination state) will be described with reference to the flowchart of FIG. 10 .
(S701) The difference between the sample number of the representative value SD W taken in this time and the initial time point position CP, that is, the current number of elapsed samples (elapsed time) from the initial time point position CP exceeds a predetermined P length threshold ThP. It is determined whether or not the value is

(S702)ステップS701で偽の判定(「CPからのサンプル経過数」≦ThPとの判定)を行った場合、今回取り込まれた代表値SDWが、現時点の「上基準値」から見て、予め決定した「下閾値」分を超えて下回った値であるか否かを判定する。即ち、次式
(9) SDW<「上基準値」-「下閾値」
が成り立つか否かを判定する。ここで、「下閾値」として、例えば現時点での「上基準値」(ピーク値)の例えばピーク値のm倍(0<m<1,例えばm=0.9)の値を採用することができる。
(S702) If a false determination is made in step S701 (determination that "the number of samples elapsed from CP" ≤ ThP), the representative value SD W taken in this time is It is determined whether or not the value is lower than a predetermined "lower threshold value". (9) SD W <"upper reference value" - "lower threshold value"
is established. Here, as the "lower threshold value", for example, a value that is m times the peak value (0<m<1, for example m=0.9) of the current "upper reference value" (peak value) can be adopted.

(S703)ステップS702で真の判定(上式(9)が成り立つとの判定)を行った場合、当該信号の「山」につづき「谷」が検出されたとして当該信号を計数対象とするが、ここで、今回の計数処理が初回ではないか否か、即ち、現時点の信号カウント数CNTが正値(正の整数値)であるか否かの判定を行う。
(S704)ステップS703で偽の判定(CNT=0との判定)を行った場合、今回の計数処理は初回であるので、信号カウント数CNTを1だけ増分する。
(S703) If a true determination (determination that the above equation (9) holds true) is made in step S702, the signal is counted as a "mountain" followed by a "trough" of the signal. , Here, it is determined whether or not the current counting process is the first time, that is, whether or not the current signal count number CNT is a positive value (positive integer value).
(S704) If a false determination (CNT=0) is made in step S703, the signal count number CNT is incremented by 1 because this counting process is the first time.

(S705)一方、ステップS703で真の判定(CNT>0との判定)を行った場合、今回の計数処理は2回目以降であるので、ここで改めてカウントを行うべき周期的信号か否かを確認する。具体的には、前回の計数処理を行った際に取り込まれた代表値SDWのサンプル番号を時点位置PIとして、今回取り込まれた代表値SDWのサンプル番号とこの時点位置PIとの差、即ち、時点位置PIからの現時点のサンプル経過数(経過時間)が、所定のP長閾値ThPLを超えた値であるか否かを判定する。 (S705) On the other hand, if a true determination (CNT>0) is made in step S703, the current counting process is the second or subsequent time, so here it is checked again whether or not the signal is a periodic signal to be counted. Confirm. Specifically, the difference between the sample number of the representative value SD W that was taken in when the previous counting process was performed and the sample number of the representative value SD W that was taken in this time and this time point position PI, That is, it is determined whether or not the number of elapsed samples (elapsed time) at the present time from the time point PI exceeds a predetermined P length threshold value ThPL.

ここで、このステップS705において真の判定(「PLからのサンプル経過数」>ThPLとの判定)を行った場合、計数対象の周期的信号を捉えているとして、ステップS704に移行し、計数処理を行う。一方、ステップS705で偽の判定(「PLからのサンプル経過数」≦ThPLとの判定)を行った場合、短い時間間隔で発生したパルス状の非計数対象の信号が生じているとし、ステップS704をスキップし、ステップS706に移行する。 Here, if a true determination is made in step S705 (determination that "the number of samples elapsed from PL">ThPL), it is determined that the periodic signal to be counted is captured, and the process proceeds to step S704 to perform counting processing. I do. On the other hand, if a false determination is made in step S705 (determination that "the number of elapsed samples from PL" ≤ ThPL), it is assumed that a pulse-shaped signal that is not to be counted is generated at short time intervals, and step S704 is skipped, and the process proceeds to step S706.

(S706)今回取り込まれた代表値SDWの時間的位置であるサンプル番号を、時点位置PIに決定する。
(S707)次回(1つ後の時点に)取り込まれる代表値SDWについては次の「状態1」へ移行することを決定する。
(S708)次の「状態1」で使用する「仮下基準値」を、今回取り込まれた代表値SDWに決定・更新する。
(S706) The sample number, which is the temporal position of the representative value SD W fetched this time, is determined as the time position PI.
(S707) It is determined that the representative value SD W to be taken in next time (at the point after one) is to be shifted to the next "state 1".
(S708) The "temporary lower reference value" used in the next "state 1" is determined and updated to the representative value SDW taken in this time.

(S711)一方、ステップS702で偽の判定(上式(9)が成立しないとの判定)を行った場合、今回取り込まれた代表値SDWが「上基準値」よりも大きいか否かを判定する。ここで、真の判定(SDW>「上基準値」)を行った場合、「上基準値」をこの代表値SDWに更新する(S712)。一方、偽の判定(SDW≦「上基準値」)を行った場合、ステップS712をスキップし、ステップS713へ移行する。
(S713)当該信号の「谷」は尚、検出されていないとして、次回取り込まれる代表値SDWについても「状態4」を継続することを決定する。
(S711) On the other hand, if a false determination is made in step S702 (determination that the above equation (9) is not established), it is determined whether the representative value SD W taken in this time is greater than the "upper reference value". judge. Here, when a true determination (SD W >“upper reference value”) is made, the “upper reference value” is updated to this representative value SD W (S712). On the other hand, if the determination is false (SD W ≦“upper reference value”), step S712 is skipped and the process proceeds to step S713.
(S713) Assuming that the "trough" of the signal has not yet been detected, it is determined to continue "state 4" for the representative value SD W to be taken in next time.

(S721)更に、ステップS701で真の判定(「CPからのサンプル経過数」>ThPとの判定)を行った場合、現時点までの状態での滞留が長期となっており計数対象である周期的信号ではないと判断し、信号カウント数CNTをゼロにリセットして、次回取り込まれる代表値SDWについては「状態1」へ戻ることを決定する。 (S721) Furthermore, when a true determination is made in step S701 (determination that "the number of samples elapsed from CP">ThP), the residence in the state up to the present time is long, and the periodic It determines that it is not a signal, resets the signal count number CNT to zero, and decides to return to "state 1" for the representative value SD W to be taken in next time.

本実施形態の生体信号処理によれば、4つの状態を1つのサイクルとし、代表値SDWを取り込む毎に波形(パルス)を逐次分析することによって、例えば「咀嚼」、「心拍」、「脈拍」、「呼吸」や「歩行」等の周期的生体信号の波数、即ち、「咀嚼数」、「心拍数」、「脈拍数」、「呼吸数」や「歩数」等を、周波数分析を行うことなくより確実にカウントすることが可能となる。 According to the biological signal processing of the present embodiment, four states are regarded as one cycle, and waveforms (pulses) are sequentially analyzed every time the representative value SD W is taken in, for example, "chewing", "heartbeat", "pulse ”, “breathing”, “walking”, and other periodic biosignal waves, i.e., “mastication rate”, “heart rate”, “pulse rate”, “breathing rate”, “stepping rate”, etc., are subjected to frequency analysis. It is possible to count more reliably without

ここで、本実施形態では特に、「上基準値」及び「下基準値」を、予め設定した固定値ではなく、逐次取り込まれた代表値SDW(入力信号データ値)によって、その都度動的に決定している。更に、「上閾値」及び「下閾値」も代表値SDW(入力信号データ値)に基づいて適宜動的に決定されている。その結果、一般に振幅変動が大きく計数対象外のノイズも混入しやすい生体信号に対しても、その波形・波数をより適切に捉え、より精度の高い、即ち、カウント誤差のより小さい信号計数処理を実施することができるのである。 Here, especially in this embodiment, the "upper reference value" and the "lower reference value" are not fixed values set in advance, but are dynamically calculated each time by representative values SD W (input signal data values) that are sequentially taken in. have decided to Furthermore, the "upper threshold value" and the "lower threshold value" are also appropriately dynamically determined based on the representative value SD W (input signal data value). As a result, even for biological signals that generally have large amplitude fluctuations and tend to be mixed with noise that is not subject to counting, the waveform and wavenumber can be captured more appropriately, and signal counting processing with higher accuracy, that is, with smaller counting errors, can be performed. It can be implemented.

更に言えば、生体信号の強度は一般に、計数対象であるユーザや動物における個人差・個体差が大きく、通常は信号計数処理におけるパラメータを、計数対象であるユーザや動物毎に人手で調整しなければならない。これに対し本実施形態によれば、「上基準値」、「下基準値」、「上閾値」及び「下閾値」といった計数処理の精度に関わるパラメータは自動的に決定されるので、当該パタメータを計数対象毎に人手で調整するといった手間が不要となるのである。 Furthermore, the intensity of a biosignal generally varies greatly between individuals and animals, which are objects to be counted, and usually the parameters in the signal counting process must be manually adjusted for each user and animal to be counted. must. On the other hand, according to the present embodiment, the parameters relating to the accuracy of the counting process such as the "upper reference value", the "lower reference value", the "upper threshold value" and the "lower threshold value" are automatically determined. This eliminates the need for manual adjustment for each object to be counted.

ちなみに、上述した初期時点位置CPは、<上昇局面検出状態(状態1)>から<上側閾値判定状態(状態2)>への移行に係る「第1基準時点」となっているが、ここで以上に説明した初期時点位置CPに係る処理をまとめると、結局、
(a1)<上側閾値判定状態(状態2)>において、「第1基準時点(初期時点位置CP)」から所定時間が経過するまでの間に、代表値SDWが「仮下基準値」を上回った値であるとの判定を行わなかった場合、
(a2)<下降局面検出状態(状態3)>において、「第1基準時点(初期時点位置CP)」から所定時間が経過するまでの間に、「上基準値」を決定しなかった場合、または、
(a3)<下側閾値判定状態(状態4)>において、「第1基準時点(初期時点位置CP)」から所定時間が経過するまでの間に、代表値SDWが「仮上基準値」を下回った値であるとの判定を行わなかった場合に、
生体信号の波数のカウントを行わない又はリセットすることになっている。
By the way, the above-mentioned initial time point position CP is the "first reference time point" related to the transition from <rising phase detection state (state 1)> to <upper threshold determination state (state 2)>, but here Summarizing the processing related to the initial point-in-time position CP described above, in the end,
(a1) In the <upper threshold determination state (state 2)>, the representative value SD W reaches the “temporary lower reference value” during the time from the “first reference time (initial time point position CP)” to the elapse of a predetermined time. If it is not determined that the value exceeds
(a2) In the <falling phase detection state (state 3)>, if the "upper reference value" is not determined within a predetermined period of time from the "first reference point (initial point point position CP)", or,
(a3) In the <lower side threshold determination state (state 4)>, the representative value SD W becomes the “temporary upper reference value” during the time from the “first reference time (initial time point position CP)” to the elapse of a predetermined time. If it is not determined that the value is less than
The number of waves of the biosignal is not counted or reset.

これに対しすでに述べたように、他の実施形態として、生体信号処理の1サイクルを、状態3から開始して、状態4、状態1及び状態2へ順次移行し、最後の状態2において信号計数処理を行うものとすることも可能である。 On the other hand, as already mentioned, in another embodiment, one cycle of biomedical signal processing starts from state 3, sequentially goes to states 4, 1 and 2, and ends with signal counting in state 2. It is also possible to perform processing.

このような実施形態では、上述した初期時点位置CPは、<下降局面検出状態(状態3)>から<下側閾値判定状態(状態4)>への移行に係る「第2基準時点」となり、この初期時点位置CPに係る処理は、結局、
(b1)<下側閾値判定状態(状態4)>において、「第2基準時点(初期時点位置CP)」から所定時間が経過するまでの間に、代表値SDWが「仮上基準値」を下回った値であるとの判定を行わなかった場合、
(b2)<上昇局面検出状態(状態1)>において、「第2基準時点(初期時点位置CP)」から所定時間が経過するまでの間に、「下基準値」を決定しなかった場合、または、
(b3)<上側閾値判定状態(状態2)>において、「第2基準時点(初期時点位置CP)」から所定時間が経過するまでの間に、代表値SDWが「仮下基準値」を上回った値であるとの判定を行わなかった場合に、
生体信号の波数のカウントを行わない又はリセットすることになるのである。
In such an embodiment, the above-described initial time point position CP becomes the "second reference time point" related to the transition from <falling phase detection state (state 3)> to <lower threshold determination state (state 4)>, The processing related to this initial time point position CP is, after all,
(b1) In the <lower threshold value determination state (state 4)>, the representative value SD W is the “temporary upper reference value” during the time from the “second reference time (initial time point position CP)” to the elapse of a predetermined time. If it is not determined that the value is less than
(b2) In <rising phase detection state (state 1)>, if the "lower reference value" is not determined within a predetermined period of time from the "second reference time (initial time point position CP)", or,
(b3) In the <upper threshold determination state (state 2)>, the representative value SD W reaches the “temporary lower reference value” during the time from the “second reference time (initial time point position CP)” to the elapse of a predetermined time. If it is not determined that the value exceeds
In other words, the number of waves of the biosignal is not counted or reset.

いずれにしても、初期時点位置CPを用いることによって、入力信号の時間的長さが計数対象信号の周期から期待される範囲内にあるかどうかを判断し、当該時間的長さが適当である信号のみを計数処理対象とすることが可能となる。これにより例えば、(個人差はあるが)比較的振幅の小さい「咀嚼」信号に対し、「笑顔」信号といった計数対象外の弱いノイズ信号が混入し得る場合に、振幅感度を落とすことなく、計数対象の「咀嚼」信号に期待される時間的長さ(周期性)の制約を利用して、計数対象外のノイズ信号の誤カウントを抑制することも可能となるのである。 In any case, by using the initial time point position CP, it is determined whether the temporal length of the input signal is within the range expected from the period of the signal to be counted, and the temporal length is appropriate. It becomes possible to subject only the signal to the counting process. As a result, for example, when a weak noise signal not to be counted, such as a "smile" signal, can be mixed with a relatively small amplitude "chewing" signal (although there are individual differences), counting can be performed without lowering the amplitude sensitivity. It is also possible to suppress erroneous counting of noise signals that are not to be counted by using the temporal length (periodicity) constraint expected of the target "chewing" signal.

また、上述したステップS705における判定処理は、まとめると、
(a)取り込んだ代表値SDW(入力信号データ値)が「上基準値」から見て所定条件を満たすより小さいデータ値であるとの判断に係る時点が、波数をカウントした直近の時点から見て未だ所定時間以上経過した時点ではない場合に、波数のカウントをスキップする
となる。
In addition, the determination processing in step S705 described above can be summarized as follows.
(a) The point in time at which it is determined that the captured representative value SD W (input signal data value) is a data value smaller than the predetermined condition when viewed from the "upper reference value" is from the most recent point in time when the wave number is counted. If the predetermined time or longer has not yet elapsed, the wave number count is skipped.

これに対し、上述したように他の実施形態として、生体信号処理の1サイクルを、状態3から開始して、状態4、状態1及び状態2へ順次移行し、最後の状態2において信号計数処理を行うものとした場合には、状態2(上側閾値判定状態)における上記ステップS705に対応するステップでの処理として、
(b)取り込んだ代表値SDW(入力信号データ値)が「下基準値」から見て所定条件を満たすより大きいデータ値であるとの判断に係る時点が、波数をカウントした直近の時点から見て未だ所定時間以上経過した時点ではない場合に、波数のカウントをスキップする
との処理が実施されるのである。
On the other hand, as described above, as another embodiment, one cycle of biological signal processing starts from state 3, sequentially transitions to states 4, 1, and 2, and finally, signal counting processing is performed in state 2. is to be performed, as the processing in the step corresponding to step S705 in state 2 (upper threshold determination state),
(b) The point in time at which it is determined that the captured representative value SD W (input signal data value) is a data value larger than the predetermined condition when viewed from the "lower reference value" is from the point immediately after the wave number was counted. If the predetermined time or longer has not yet elapsed, the process of skipping the counting of wavenumbers is performed.

また、更なる他の実施形態として、<上昇局面検出状態>、<上側閾値判定状態>、<下降局面検出状態>、及び<下側閾値判定状態>の各々において、当該状態に留まっている時間が所定時間を超えた場合、生体信号の波数のカウントを行わない又はリセットすることも可能である。勿論、このような処理は、上述した初期時点位置CPを利用した処理と併せて実施されてもよい。 Further, as still another embodiment, in each of <rising phase detection state>, <upper threshold determination state>, <falling phase detection state>, and <lower threshold determination state>, the time spent in the state exceeds a predetermined time, it is possible not to count the wave number of the biosignal or to reset it. Of course, such processing may be performed together with the above-described processing using the initial time point position CP.

前述した生体信号分析部101及び信号計数部105は、筋電信号(脳波等も含む)のノイジーな交流信号に対して、計算量を小さくしつつ、交流信号として確実に「周期的生体信号」を検出することができる。これは、乾式電極を用いる筋電センサ等によって検出される信号が交流である性質を利用している。これによって、振幅の小さい交流信号は検出せず、乾式電極のズレによるノイズ(アーチファクト)も生体信号として検出しないようにしている。 The biomedical signal analysis unit 101 and the signal counting unit 105 described above reduce the amount of calculation for noisy AC signals such as myoelectric signals (including electroencephalograms and the like), and reliably convert them into “periodic biosignals” as AC signals. can be detected. This utilizes the property that the signal detected by a myoelectric sensor or the like using dry electrodes is an alternating current. As a result, an AC signal with a small amplitude is not detected, and noise (artifact) due to displacement of the dry electrodes is not detected as a biological signal.

最終的に、左右体癖判定部104(及び信号計数部105)の判定結果は、アプリケーションへ出力される。
そして、携帯端末2のアプリケーションは、例えばユーザによる所定回数の咀嚼動作をトリガとするユーザからのコマンド指示、例えばカメラのシャッタ動作やズーミング等、更には視聴中コンテンツのお気に入り登録等を実行することもできる。
例えば右側だけの咀嚼回数を多くすることによって、電子コンテンツの早送りや、次のページへの遷移とすることもできる。一方で、左側だけの咀嚼回数を多くすることによって、この逆の操作をすることもできる。勿論、ズームイン・アウト、拡大縮小、音量調整などに適用することもできる。
その他、例えば食事に対する咀嚼に関する判定結果を食事ログとして、食事毎や所定単位時間(1時間や1日など)毎に、ネットワークを介して分析サーバ3へ送信することもできる。
Finally, the determination result of the left/right body habit determining unit 104 (and the signal counting unit 105) is output to the application.
The application of the mobile terminal 2 can execute command instructions from the user triggered by, for example, a predetermined number of mastication actions by the user, such as camera shutter action, zooming, etc., and even favorite registration of the content being viewed. can.
For example, by increasing the number of times of chewing only on the right side, it is possible to fast-forward the electronic content or transition to the next page. On the other hand, by increasing the number of times of chewing only on the left side, the reverse operation can also be performed. Of course, it can also be applied to zoom-in/out, enlargement/reduction, volume adjustment, and the like.
In addition, it is also possible to transmit, for example, a meal log of a determination result regarding mastication of a meal to the analysis server 3 for each meal or every predetermined unit time (1 hour, 1 day, etc.).

<分析サーバ3>
分析サーバ3は、携帯端末2のアプリケーションから、以下のような食事ログの情報を分析することができる。
・偏咀嚼(左右体癖)の頻出パターン
・総咀嚼回数
・咀嚼回数(左、両側、右)
・咀嚼位置変化数
・一口咀嚼回数
・平均咀嚼ペース
・平均咀嚼強さ(SDwの二乗平均、左、右)
・食事時刻
・食事時間
・食事の写真
<Analysis Server 3>
The analysis server 3 can analyze the following meal log information from the application of the mobile terminal 2 .
・Frequent pattern of uneven chewing (left-right body habit) ・Total number of chewing times ・Number of chewing times (left, both sides, right)
・Number of changes in chewing position ・Number of chewing times ・Average chewing pace ・Average chewing strength (root mean square of SDw, left, right)
・Meal time ・Meal time ・Meal photo

また、分析サーバ3は、ユーザの1回の食事終了時に、携帯端末2へ、少なくとも咀嚼に対する自己評価結果を入力する画面インタフェースを提示するものであってもよい。これは、VAS(Visual Analog Scale)のようなスライダ操作等で感覚的に入力し、数値として取得するものであってもよい。
食事名 : [テキスト入力又は選択式]
噛み側の癖: 左寄り <-|-> 右寄り
よく噛めた: 噛めなかった <-|-> よく噛めた
前歯で引っ張るのが怖い: 怖い <-|-> 怖くない
歯が痛い : 痛い <-|-> 痛くない
固いものを食べると顎がだるい: だるい <-|-> だるくない
顎が痛い : 痛い <-|-> 痛くない
心身の調子: 絶不調 <-|-> 絶好調
分析サーバ3は、ユーザ操作に基づく携帯端末2から受信したユーザ主観情報も、ログとして記録する。
Moreover, the analysis server 3 may present a screen interface for inputting at least the self-evaluation result of mastication to the portable terminal 2 at the end of one meal of the user. This may be input intuitively by operating a slider such as VAS (Visual Analog Scale) and acquired as a numerical value.
Meal name: [Text input or selection]
Habits on the chewing side: Toward the left <-|-> Toward the right Chewed well: Didn't bite <-|-> Chewed well Scared of pulling with front teeth: Scared <-|-> Not scared Teeth hurts: Painful <-| -> No pain My jaw feels sluggish when I eat hard foods: I feel tired <-|-> I don't feel tired My jaw hurts: Painful <-|-> No pain Mental and physical condition: Absolutely unwell <-|-> Great condition Analysis server 3: User subjective information received from the mobile terminal 2 based on user operations is also recorded as a log.

分析サーバ3は、携帯端末2から受信した左右体癖判定結果、食事ログ、ユーザ主観情報にも基づいて、携帯端末2へフィードバック情報を提示する。フィードバック情報としては、例えばユーザに対する指導コンテンツであってもよいし、医療関係者の評価結果であってもよい。 The analysis server 3 presents the feedback information to the mobile terminal 2 based on the result of left/right body habit determination, the meal log, and the user's subjective information received from the mobile terminal 2 . The feedback information may be, for example, instructional content for the user or evaluation results of medical personnel.

以上、詳細に説明したように、本発明の生体信号処理装置、プログラム及び方法によれば、複数の筋電センサを用いて、左右対称に取得した生体信号の偏りとなる体癖を検知することができる。
特に偏咀嚼を検知する場合、成人によれば、齲歯(虫歯)治療後、義歯や入れ歯適用後に無理なく咀嚼できているかどうか、幼児によれば、偏咀嚼の癖がないかどうか、を客観的に評価することができる。
As described in detail above, according to the biological signal processing apparatus, program, and method of the present invention, a plurality of myoelectric sensors are used to detect a body habit that causes a bias in the biological signals acquired bilaterally symmetrically. can be done.
In particular, when detecting uneven mastication, objectively, adults can masticate without difficulty after dental caries (cavities) treatment, dentures or dentures, and infants have no habit of uneven chewing. can be evaluated to

以上に述べた本発明の種々の実施形態について、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略は、当業者によれば容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。 For the various embodiments of the present invention described above, various changes, modifications and omissions within the scope of the technical ideas and aspects of the present invention can be easily made by those skilled in the art. The foregoing description is exemplary only and is not intended to be limiting. The invention is to be limited only as limited by the claims and the equivalents thereof.

1 ウェアラブルデバイス、メガネ型デバイス、ヘッドバンド型デバイス
10 生体信号処理装置
100a 左側信号変換部
100b 右側信号変換部
101a 左側生体信号分析部
101b 右側生体信号分析部
1011 前フィルタ処理部
1012 加速度成分生成部
1013 代表値算出部
102 左右強度判定部
103 左右推移記録部
104 左右体癖判定部
105 信号計数部
11 テンプル部
12 クリングス部
13 モダン部
2 携帯端末
3 分析サーバ
1 wearable device, glasses-type device, headband-type device 10 biological signal processing device 100a left signal conversion unit 100b right signal conversion unit 101a left biological signal analysis unit 101b right biological signal analysis unit 1011 pre-filter processing unit 1012 acceleration component generation unit 1013 Representative value calculation unit 102 Left/right strength determination unit 103 Left/right transition recording unit 104 Left/right body habit determination unit 105 Signal counting unit 11 Temple unit 12 Clings unit 13 Modern unit 2 Portable terminal 3 Analysis server

Claims (14)

生体の左右対称に配置された左右それぞれの電極群から取得した生体信号を用いて、左右の偏咀嚼を判定する生体信号処理装置であって、
生体の左側に配置された電極群から左側生体信号を入力し、所定時間間隔毎の左側生体信号の発生具合に係る左側代表値を算出する左側生体信号分析手段と、
生体の右側に配置された電極群から右側生体信号を入力し、所定時間間隔毎の右側生体信号の発生具合に係る右側代表値を算出する右側生体信号分析手段と、
左側代表値及び右側代表値それぞれについて所定単位時間の二乗平均値を算出し、当該二乗平均値が大きい方となる左側又は右側を判定する左右強度判定手段と、
摂食から嚥下までの1口の動作が発生する毎に、左側及び右側それぞれの回数を計数する左右推移記録手段と、
複数回の咀嚼に基づく当該回数の左右の偏りに応じて、左右の偏咀嚼を判定する左右体癖判定手段と
を有することを特徴とする生体信号処理装置。
A biosignal processing device for determining left and right eccentric mastication using biosignals acquired from left and right electrode groups arranged symmetrically in a living body,
left side biosignal analysis means for inputting a left side biosignal from an electrode group arranged on the left side of the living body and calculating a left representative value relating to the occurrence of the left side biosignal at predetermined time intervals;
right biosignal analysis means for inputting a right biosignal from a group of electrodes arranged on the right side of the living body and calculating a right representative value relating to the occurrence of the right biosignal at predetermined time intervals;
left and right strength determination means for calculating the mean square value of each of the left representative value and the right representative value for a predetermined unit time and determining the left side or the right side having the larger mean square value;
Left-right transition recording means for counting the number of left and right movements each time one mouthful action occurs from ingestion to swallowing ;
A biological signal processing apparatus, comprising left-right body habit determination means for determining left- right eccentric mastication according to left-right deviation of the number of times of mastication based on the number of times of mastication .
左側及び右側それぞれの電極群は、プラス電極(検出電極)、マイナス電極(リファレンス電極)及びグランド電極(接地電極)からなり、生体の皮膚に接する
ことを特徴とする請求項1に記載の生体信号処理装置。
2. The biological signal according to claim 1, wherein each of the left and right electrode groups comprises a positive electrode (detection electrode), a negative electrode (reference electrode) and a ground electrode (ground electrode), and is in contact with the skin of the living body. processing equipment.
電極群は、生体の頭部に左右対称に配置され、
左側生体信号分析手段及び右側生体信号分析手段は、咀嚼に係る筋電信号に基づく左側生体信号及び右側生体信号を算出する
ことを特徴とする請求項2に記載の生体信号処理装置。
The electrode group is arranged bilaterally symmetrically on the head of the living body,
The left biosignal analysis means and the right biosignal analysis means calculate the left biosignal and the right biosignal based on the myoelectric signal related to mastication.
3. The biological signal processing apparatus according to claim 2, characterized in that:
プラス電極は、左側及び右側の耳介周辺から頬近傍の皮膚位置に接し、
マイナス電極は、鼻周辺の皮膚位置に接し、
グランド電極は、耳裏付け根周辺から頭部後方の皮膚位置に接する
ように配置される
ことを特徴とする請求項3に記載の生体信号処理装置。
The positive electrode is in contact with the skin position near the cheek from the left and right auricles,
The negative electrode is in contact with the skin around the nose,
4. The biosignal processing apparatus according to claim 3, wherein the ground electrode is arranged so as to contact the skin position behind the head from the vicinity of the root of the back of the ear.
電極群は、メガネ型デバイスに固定されており、
プラス電極は、テンプル部分から生体の皮膚に接するべく配置され、
マイナス電極は、クリングス部分から生体の皮膚に接するべく配置され、
グランド電極は、モダン部分から生体の皮膚に接するべく配置される
ことを特徴とする請求項4に記載の生体信号処理装置。
The electrode group is fixed to the glasses type device,
The positive electrode is arranged to contact the skin of the living body from the temple part,
The negative electrode is arranged so as to be in contact with the skin of the living body from the clings part,
5. The biological signal processing apparatus according to claim 4, wherein the ground electrode is arranged so as to contact the skin of the living body from the modern portion.
左右強度判定手段は、
左側の二乗平均値が右側の二乗平均値よりも所定値を超えて大きい場合、左側と判定し、
左側の二乗平均値が右側の二乗平均値よりも所定値を超えて小さい場合、右側と判定し、
それ以外の場合、両側として判定する
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の生体信号処理装置。
The right and left strength determination means is
If the mean square value of the left side is greater than the mean square value of the right side by more than a predetermined value, it is determined as the left side,
If the mean square value of the left side is smaller than the mean square value of the right side by more than a predetermined value, it is determined as the right side,
6. The biological signal processing apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein in other cases, it is determined as both sides.
左右推移記録手段は、左側・右側・両側いずれかへの推移をノードとするツリーによって左右推移を記録し、咀嚼が発生する毎に、1口毎の左側・右側・両側いずれかへの推移によってノードを辿り、各ノードを辿った回数を計数し、
左右体癖判定手段は、当該ツリーの左右の偏りを判定する
ことを特徴とする請求項6に記載の生体信号処理装置。
The left/right transition recording means records the left/right transition using a tree whose node is the transition to either the left, right, or both sides, and records the transition to either the left, right, or both sides for each mouth each time mastication occurs. Traversing the nodes and counting the number of times each node is traversed,
7. The biological signal processing apparatus according to claim 6 , wherein the left/right body habit determination means determines the left/right bias of the tree.
左右推移記録手段は、ツリーの各ノードに、発生回数及び/又は滞留時間を加算して記録し、
左右体癖判定手段は、当該ツリーの各ノードの発生回数及び/又は滞留時間の偏りを判定する
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の生体信号処理装置
The left-right transition recording means adds and records the number of occurrences and/or the dwell time to each node of the tree,
8. The biological signal processing apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the left/right body habit determining means determines bias in the number of occurrences and/or dwell time of each node of the tree.
左側生体信号分析手段から出力された左側代表値と、右側生体信号分析手段から出力された右側代表値とを加算し、筋電の発生回数を計数する信号計数手段と
を更に有することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の生体信号処理装置。
A signal counting means for adding the left representative value output from the left biosignal analysis means and the right representative value output from the right biosignal analysis means, and counting the number of occurrences of myoelectricity. The biological signal processing device according to any one of claims 1 to 8.
信号計数手段は、
周期的な生体信号を含み得る入力信号に係るデータ値を逐次取り込み、取り込んだデータ値に基づいて、当該データ値の極小値に対応する下基準値と当該データ値の極大値に対応する上基準値とを順次決定又は更新し、(a)当該下基準値とそれに次ぐ当該上基準値とが決定若しくは更新され、更に当該上基準値から見て所定条件を満たすより小さいデータ値が取り込まれた際に、または、(b)当該上基準値とそれに次ぐ当該下基準値とが決定若しくは更新され、更に当該下基準値から見て所定条件を満たすより大きいデータ値が取り込まれた際に、当該生体信号の波数のカウントを行う
ことを特徴とする請求項9に記載の生体信号処理装置。
The signal counting means is
A data value related to an input signal that may include a periodic biological signal is sequentially acquired, and based on the acquired data value, a lower reference value corresponding to the minimum value of the data value and an upper reference value corresponding to the maximum value of the data value are obtained. (a) the lower reference value and the next upper reference value are determined or updated, and a data value smaller than the upper reference value satisfying a predetermined condition is taken in; or (b) when the upper reference value and the subsequent lower reference value are determined or updated, and a data value larger than the lower reference value satisfying a predetermined condition is acquired. 10. The biomedical signal processing device according to claim 9, which counts the number of waves of the biomedical signal.
左側生体信号分析手段及び右側生体信号分析手段は、
入力された生体信号の加速度成分データを生成する加速度成分生成手段と、
当該加速度成分データにおける所定時間区間での当該生体信号の発生具合に係る代表値を算出する代表値算出手段と
を含むことを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の生体信号処理装置。
The left biosignal analysis means and the right biosignal analysis means are
acceleration component generation means for generating acceleration component data of the input biological signal;
11. The biological signal according to any one of claims 1 to 10, further comprising representative value calculating means for calculating a representative value relating to the state of occurrence of the biological signal in the predetermined time interval in the acceleration component data. processing equipment.
生体の頭部に左右対称に配置された左右それぞれの電極群から取得した生体信号を用いて、左右の偏咀嚼を判定するメガネ型デバイスであって、
左側及び右側それぞれの電極群は、
テンプル部分にあって、左側及び右側の耳介周辺から頬近傍の皮膚位置に接するプラス電極(検出電極)と、
クリングス部分にあって、左側及び右側の鼻周辺の皮膚位置に接するマイナス電極(リファレンス電極)と、
モダン部分にあって、左側及び右側の耳裏付け根周辺から頭部後方の皮膚位置に接するグランド電極(接地電極)と
からなり、
生体の左側に配置された電極群から左側生体信号を入力し、所定時間間隔毎の左側生体信号の発生具合に係る左側代表値を算出する左側生体信号分析手段と、
生体の右側に配置された電極群から右側生体信号を入力し、所定時間間隔毎の右側生体信号の発生具合に係る右側代表値を算出する右側生体信号分析手段と、
左側代表値及び右側代表値それぞれについて所定単位時間の二乗平均値を算出し、当該二乗平均値が大きい方となる左側又は右側を判定する左右強度判定手段と、
摂食から嚥下までの1口の動作が発生する毎に、左側及び右側それぞれの回数を計数する左右推移記録手段と、
複数回の咀嚼に基づく当該回数の左右の偏りに応じて、左右の偏咀嚼を判定する左右体癖判定手段と
を有することを特徴とするメガネ型デバイス。
A spectacles-type device that determines left and right eccentric mastication using biological signals acquired from left and right electrode groups arranged symmetrically on the head of a living body,
The left and right electrode groups are
A positive electrode (detection electrode) in the temple part and in contact with the skin position near the cheek from the left and right auricles,
Negative electrodes (reference electrodes) in the clings area and in contact with skin locations around the nose on the left and right sides;
It consists of a ground electrode (ground electrode) in the modern part and in contact with the skin position behind the head from around the left and right ear roots,
left side biosignal analysis means for inputting a left side biosignal from an electrode group arranged on the left side of the living body and calculating a left representative value relating to the occurrence of the left side biosignal at predetermined time intervals;
right biosignal analysis means for inputting a right biosignal from a group of electrodes arranged on the right side of the living body and calculating a right representative value relating to the occurrence of the right biosignal at predetermined time intervals;
left and right strength determination means for calculating the mean square value of each of the left representative value and the right representative value for a predetermined unit time and determining the left side or the right side having the larger mean square value;
Left-right transition recording means for counting the number of left and right movements each time one mouthful action occurs from ingestion to swallowing ;
A spectacles-type device, comprising left-right body habit determination means for determining left- right eccentric mastication according to left-right deviation of the number of times of mastication based on the number of times of mastication .
生体の左右対称に配置された左右それぞれの電極群から取得した生体信号を用いて、左右の偏咀嚼を判定する装置に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムであって、
生体の左側に配置された電極群から左側生体信号を入力し、所定時間間隔毎の左側生体信号の発生具合に係る左側代表値を算出する左側生体信号分析手段と、
生体の右側に配置された電極群から右側生体信号を入力し、所定時間間隔毎の右側生体信号の発生具合に係る右側代表値を算出する右側生体信号分析手段と、
左側代表値及び右側代表値それぞれについて所定単位時間の二乗平均値を算出し、当該二乗平均値が大きい方となる左側又は右側を判定する左右強度判定手段と、
摂食から嚥下までの1口の動作が発生する毎に、左側及び右側それぞれの回数を計数する左右推移記録手段と、
複数回の咀嚼に基づく当該回数の左右の偏りに応じて、左右の偏咀嚼を判定する左右体癖判定手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
A program for causing a computer installed in a device for determining left and right eccentric mastication to function using biosignals acquired from left and right electrode groups arranged symmetrically in a living body,
left side biosignal analysis means for inputting a left side biosignal from an electrode group arranged on the left side of the living body and calculating a left representative value relating to the occurrence of the left side biosignal at predetermined time intervals;
right biosignal analysis means for inputting a right biosignal from a group of electrodes arranged on the right side of the living body and calculating a right representative value relating to the occurrence of the right biosignal at predetermined time intervals;
left and right strength determination means for calculating the mean square value of each of the left representative value and the right representative value for a predetermined unit time and determining the left side or the right side having the larger mean square value;
Left-right transition recording means for counting the number of left and right movements each time one mouthful action occurs from ingestion to swallowing ;
A program for causing a computer to function as left/ right body habit determining means for determining left/right eccentric mastication according to left/right deviation of the number of times of mastication based on the number of times of mastication .
生体の左右対称に配置された左右それぞれの電極群から取得した生体信号を用いて、左右の偏咀嚼を判定する装置の左右の偏咀嚼判定方法であって、
装置は、
生体の左側に配置された電極群から左側生体信号を入力し、所定時間間隔毎の左側生体信号の発生具合に係る左側代表値を算出すると共に、
生体の右側に配置された電極群から右側生体信号を入力し、所定時間間隔毎の右側生体信号の発生具合に係る右側代表値を算出する第1のステップと、
左側代表値及び右側代表値それぞれについて所定単位時間の二乗平均値を算出し、当該二乗平均値が大きい方となる左側又は右側を判定する第2のステップと、
摂食から嚥下までの1口の動作が発生する毎に、左側及び右側それぞれの回数を計数する第3のステップと、
複数回の咀嚼に基づく当該回数の左右の偏りに応じて、左右の偏咀嚼を判定する第4のステップと
を実行することを特徴とする装置の左右の偏咀嚼判定方法。
A left and right mastication determination method for a device for determining right and left uneven mastication using biosignals acquired from left and right electrode groups arranged symmetrically in a living body, comprising:
The device
A left side biomedical signal is inputted from a group of electrodes arranged on the left side of the living body, and a left representative value relating to the state of generation of the left side biomedical signal is calculated at predetermined time intervals,
a first step of inputting a right biomedical signal from a group of electrodes arranged on the right side of the living body and calculating a right representative value relating to the generation of the right biomedical signal at predetermined time intervals;
A second step of calculating the mean square value for a predetermined unit time for each of the left representative value and the right representative value, and determining the left side or the right side having the larger mean square value;
a third step of counting the number of times each of the left and right sides each time a mouthful action from ingestion to swallowing occurs;
and a fourth step of judging left and right unbalanced mastication according to the left/right deviation of the number of times of mastication based on a plurality of times of mastication.
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