JP7444310B1 - Decreased arousal detection device, method for detecting decreased arousal, and computer program - Google Patents
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Abstract
【課題】覚醒低下が進行する手前の初期の段階で、被験者の覚醒低下傾向を判定する。【解決手段】 実施形態による覚醒低下装置は、心拍数の時系列データを取得する取得部１２と、第１期間ＴＡにおける心拍数の変動を示す第１偏差ｓｄ１が第１しきい値を超えたか否かを判定する第１判定部１８と、第１期間ＰＡよりも長い第２期間ＰＣにおいて、第１偏差ｓｄ１が第１しきい値を超えた回数が第２しきい値以上である場合に、覚醒低下を示す情報を出力する第２判定部１９と、備える。【選択図】 図１[Problem] To determine a subject's tendency to decrease arousal at an early stage before the decrease in arousal progresses. [Solution] An arousal reduction device according to an embodiment includes an acquisition unit 12 that acquires time-series data of heart rate, and a first deviation sd1 indicating heart rate fluctuation in a first period TA that exceeds a first threshold value. In the second period PC, which is longer than the first period PA, when the number of times the first deviation sd1 exceeds the first threshold is equal to or greater than the second threshold , a second determination unit 19 that outputs information indicating a decrease in arousal. [Selection diagram] Figure 1
Description
本発明は、覚醒低下検出装置、覚醒低下検出方法およびコンピュータプログラムに関する。 The present invention relates to a reduced arousal detection device, a reduced arousal detection method, and a computer program.
車両のドライバの覚醒低下を検出する手法として、例えば、ドライバの顔画像をカメラで撮像して瞼の動きを開眼度として捉えることで、長い瞬目が生じたことや、その頻度が高まったことを検知して覚醒低下を判定する手法が広く採用されている。
また、ドライバの心拍数を測定し、心拍数の低下から覚醒低下を判定する手法もある。
As a method for detecting a decrease in alertness in a vehicle driver, for example, by capturing an image of the driver's face with a camera and capturing eyelid movements as the degree of eye opening, it is possible to detect the occurrence of long blinks or an increase in the frequency of blinks. A method that detects and determines decreased arousal is widely used.
There is also a method of measuring the driver's heart rate and determining a decrease in alertness based on the decrease in the heart rate.
例えば特許文献１には、被験者の心拍数を取得し、心拍数と基底心拍数とを用い算出された補正変化量が小さい状態が一定時間継続するか否かに基づいて、被験者の眠気判定を行うことが開示されている。 For example, in Patent Document 1, the subject's heart rate is obtained, and the subject's drowsiness is determined based on whether a state in which the corrected change amount calculated using the heart rate and the basal heart rate continues for a certain period of time is small. It is disclosed what will be done.
しかしながら、前者については、例えば目の細い被験者や日差しの影響など、画像により開閉眼が判定しづらい場合もあり、当該手法では覚醒低下状態を判定しづらいケースもあった。また、後者については、心拍数が低下してきた状況はかなり眠気が進行した場合であり、心拍数の低下が一定時間継続した時点で眠気ありと判定したときには、被験者の覚醒低下がかなり進行している可能性があった。 However, regarding the former, there are cases in which it is difficult to determine whether the eyes are open or closed based on the image, for example due to the subject's narrow eyes or the effects of sunlight, and there are also cases in which it is difficult to determine whether the subject is in a state of decreased arousal using this method. Regarding the latter, a situation in which the heart rate has decreased is a case in which drowsiness has progressed considerably, and when it is determined that the subject is drowsy when the heart rate continues to decrease for a certain period of time, the decrease in alertness of the subject has progressed considerably. There was a possibility that there was.
本発明は上記事情を鑑みて成されたものであって、覚醒低下が進行する手前の初期の段階で、被験者の覚醒低下傾向を判定する覚醒低下検出装置、覚醒低下検出方法およびコンピュータプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and provides a reduced arousal detection device, a reduced arousal detection method, and a computer program that determine the tendency of a subject to decline in arousal at an early stage before the decline in arousal progresses. The purpose is to
本発明の第１態様による覚醒低下検出装置は、心拍数の時系列データを取得する取得部と、第１期間における前記心拍数の変動を示す第１偏差が第１しきい値を超えたか否かを判定する第１判定部と、前記第１期間よりも長い第２期間において、前記第１偏差が前記第１しきい値を超えた回数が第２しきい値以上である場合に、覚醒低下を示す情報を出力する第２判定部と、備える。 An arousal reduction detection device according to a first aspect of the present invention includes an acquisition unit that acquires time-series data of heart rate, and a first deviation indicating a fluctuation in the heart rate in a first period that determines whether a first deviation exceeds a first threshold. a first determination unit that determines whether or not the first deviation exceeds the first threshold during a second period that is longer than the first period; A second determination unit that outputs information indicating a decrease is provided.
本発明の第２態様による覚醒低下検出方法は、心拍数の時系列データを取得し、第１期間における前記時系列データを用いて心拍数の変動を示す第１偏差が第１しきい値を超えているときにフラグを立て、前記第１期間よりも長い第２期間に立てられた前記フラグの数が第２しきい値以上であるときに、覚醒低下フラグを立てる、方法である。
The arousal reduction detection method according to the second aspect of the present invention acquires time-series data of heart rate, and uses the time-series data in a first period to determine whether a first deviation indicating heart rate fluctuation exceeds a first threshold value. This method sets a flag when the threshold is exceeded, and sets a flag for decreased arousal when the number of flags set during a second period that is longer than the first period is equal to or greater than a second threshold.
本発明の第３態様によるコンピュータプログラムは、コンピュータに、第２態様による覚醒低下検出方法を実行させる。 A computer program according to the third aspect of the present invention causes a computer to execute the method for detecting decreased arousal according to the second aspect.
本発明によれば、覚醒低下が進行する前の初期の段階で、被験者の覚醒低下傾向を判定する覚醒低下検出装置、覚醒低下検出方法およびコンピュータプログラムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an arousal reduction detection device, an arousal reduction detection method, and a computer program that determine a subject's arousal reduction tendency at an early stage before the arousal reduction progresses.
以下に、一実施形態の覚醒低下検出装置について図面を参照して詳細に説明する。本実施形態に係る覚醒低下検出装置は、車両を運転しているドライバの心拍数の時系列データに基づいて、覚醒低下を検出する装置である。覚醒低下検出装置は、車両に搭載されていてもよいし、車外に設けられた管理サーバーにその機能が設けられていてもよい。なお、覚醒低下検出装置が覚醒低下を検出する対象は、車両を運転しているドライバに限らず、種々の被験者に対して適用可能である。
図１は、一実施形態の覚醒低下検出装置の一構成例を概略的に示す図である。
本実施形態の覚醒低下検出装置１は、制御部１０と、メモリ２０と、操作部３０と、通信部４０とを備えている。制御部１０、メモリ２０、操作部３０および通信部４０は、バスにより互いに通信可能に接続されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An arousal reduction detection device according to an embodiment will be described in detail below with reference to the drawings. The arousal reduction detection device according to the present embodiment is a device that detects a reduction in arousal based on time-series data of the heart rate of a driver driving a vehicle. The arousal reduction detection device may be mounted on the vehicle, or its function may be provided in a management server provided outside the vehicle. Note that the object for which the arousal reduction detection device detects a reduction in arousal is not limited to a driver driving a vehicle, but can be applied to various subjects.
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration example of an arousal reduction detection device according to an embodiment.
The arousal reduction detection device 1 of this embodiment includes a control section 10, a memory 20, an operation section 30, and a communication section 40. The control section 10, memory 20, operation section 30, and communication section 40 are communicably connected to each other via a bus.
メモリ２０は、例えば、主記憶部および補助記憶部（いずれも図示せず）を備えている。
主記憶部は、例えば、ＲＯＭ（read-only memory）、ＲＡＭ（random-access memory）を含み得る。ＲＯＭは、専らデータの読み出しに用いられる不揮発性メモリであり、制御部１０が各種の処理を行う上で使用するデータ及び各種の設定値などを記憶することができる。また、ＲＡＭは、制御部１０が各種の処理を行う上で一時的にデータを記憶しておく、いわゆるワークエリアとして利用され得る。
The memory 20 includes, for example, a main storage section and an auxiliary storage section (both not shown).
The main storage unit may include, for example, ROM (read-only memory) and RAM (random-access memory). The ROM is a nonvolatile memory used exclusively for reading data, and can store data and various setting values used by the control unit 10 to perform various processes. Further, the RAM can be used as a so-called work area in which data is temporarily stored when the control unit 10 performs various processes.
補助記憶部は、制御部１０を中枢とするコンピュータの非一時的なコンピュータ可読記憶媒体である。補助記憶部は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（electric erasable programmable read-only memory）、ＨＤＤ（hard disk drive）又はＳＳＤ（solid state drive）などである。
補助記憶部は、制御部１０が各種の処理を行う上で使用するデータ、制御部１０での処理によって生成されたデータ又は各種の設定値などを保存することができる。
The auxiliary storage unit is a non-temporary computer-readable storage medium of the computer in which the control unit 10 is the core. The auxiliary storage unit is, for example, an EEPROM (registered trademark) (electric erasable programmable read-only memory), an HDD (hard disk drive), or an SSD (solid state drive).
The auxiliary storage section can store data used by the control section 10 to perform various processes, data generated by processing in the control section 10, various setting values, and the like.
通信部４０は、覚醒低下検出装置１の外部へ信号を送信するとともに、外部からの信号を受信する。通信部４０は、例えば、ネットワークを介して、有線又は無線による通信を行うことができる。本実施形態の覚醒低下検出装置１では、通信部４０は心拍計５０から心拍生信号又は心拍数ＨＲ（ｂｐｍ）のデータ（計測された時刻情報を含む）を受信する。通信部４０は取得したデータをメモリ２０に記録する。
操作部３０は、例えば、覚醒低下検出装置１の操作ボタンやタッチパネル等が操作されることにより入力される情報を取得する。
The communication unit 40 transmits signals to the outside of the arousal reduction detection device 1 and receives signals from the outside. The communication unit 40 can perform wired or wireless communication via a network, for example. In the arousal reduction detection device 1 of this embodiment, the communication unit 40 receives a heartbeat raw signal or heart rate HR (bpm) data (including measured time information) from the heart rate meter 50. The communication unit 40 records the acquired data in the memory 20.
The operation unit 30 acquires information input by, for example, operating an operation button, a touch panel, or the like of the arousal reduction detection device 1.
制御部１０は、少なくとも１つのプロセッサを含み、メモリ２０に格納されたプログラムを実行することにより、ソフトウエアにより若しくはソフトウエアとハードウエアとの組み合わせにより、以下に説明する種々の機能を実現することができる。
制御部１０は、覚醒低下の判定指標LATT（Low Arousal Transition Tendency Index）の値に基づいて覚醒低下を検出し、検出結果（覚醒低下フラグ）を出力する。
The control unit 10 includes at least one processor, and executes programs stored in the memory 20 to realize various functions described below using software or a combination of software and hardware. I can do it.
The control unit 10 detects a decrease in arousal based on the value of a low arousal transition tendency index (LATT), and outputs a detection result (low arousal flag).
図２は、一実施形態の覚醒低下検出装置における覚醒低下の判定指標の一例を概略的に示す図である。
覚醒低下の判定指標LATTは、基準値（例えば直近の所定数ａの心拍数ＨＲ（ｂｐｍ）の標準偏差ｓｄ１（ａ））が、所定数ｃの心拍数ＨＲ（ｂｐｍ）のデータから算出した心拍数の標準偏差ｓｄ２（ｃ）に係数ｂを乗じた値（しきい値）を上回るポイントが、一定時間ｄにｅ個以上出現するときに、覚醒低下と判定される指標である。
FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of an index for determining a decrease in arousal in the arousal decrease detection device according to an embodiment.
The judgment index LATT for decreased arousal is the heart rate whose reference value (for example, the standard deviation sd1(a) of the heart rate HR (bpm) of the most recent predetermined number a) is calculated from the data of the heart rate HR (bpm) of the predetermined number c. This is an index that determines that arousal has decreased when e or more points exceeding the value (threshold) obtained by multiplying the standard deviation sd2(c) of the number by the coefficient b appear in a certain time d.
制御部１０は、データ取得部１２と、第１偏差演算部１４と、第２偏差演算部１６と、第１判定部１８と、第２判定部１９と、を備えている。
データ取得部１２は、心拍計５０から供給された心拍生信号の値を取得し、心拍数ＨＲ（ｂｐｍ）の時系列データを生成してメモリ２０に記録する。なお、データ取得部１２は、心拍計５０から供給された心拍数ＨＲ（ｂｐｍ）のデータを、時系列データとしてメモリ２０から取得してもよい。心拍数ＨＲ（ｂｐｍ）の時系列データは、心拍数ＨＲ（ｂｐｍ）の値と、当該心拍数が計測された時刻情報とを含む。
The control unit 10 includes a data acquisition unit 12 , a first deviation calculation unit 14 , a second deviation calculation unit 16 , a first determination unit 18 , and a second determination unit 19 .
The data acquisition unit 12 acquires the value of the heartbeat raw signal supplied from the heart rate monitor 50, generates time series data of heart rate HR (bpm), and records it in the memory 20. Note that the data acquisition unit 12 may acquire data on the heart rate HR (bpm) supplied from the heart rate monitor 50 from the memory 20 as time series data. The time series data of heart rate HR (bpm) includes the value of heart rate HR (bpm) and time information at which the heart rate was measured.
第１偏差演算部１４は、心拍数ＨＲ（ｂｐｍ）の時系列データを用いて、最新の心拍数が計測された時刻（演算時刻）から時間ＴＡ遡った期間ＰＡにおける直近の心拍数の標準偏差（第１偏差）ｓｄ１（ａ）を演算する。 The first deviation calculation unit 14 calculates the standard deviation of the most recent heart rate in a period PA that is a time TA back from the time when the latest heart rate was measured (calculation time) using the time series data of the heart rate HR (bpm). (First deviation) sd1(a) is calculated.
第２偏差演算部１６は、心拍数ＨＲ（ｂｐｍ）の時系列データを用いて、最新の心拍数ＨＲ（ｂｐｍ）が計測された時刻（演算時刻）から時間ＴＢ遡った期間ＰＢにおける心拍数の標準偏差（第２偏差）ｓｄ２（ｃ）を演算する。 The second deviation calculation unit 16 uses the time series data of the heart rate HR (bpm) to estimate the heart rate in a period PB that is a time TB back from the time when the latest heart rate HR (bpm) was measured (calculation time). The standard deviation (second deviation) sd2(c) is calculated.
ここで、時間ＴＢは時間ＴＡよりも十分に長い時間である。本実施形態では、時間ＴＡは例えば心拍の２０拍分（データａ個分）の時間であり、時間ＴＢは例えば心拍の１８００拍分（データｃ個分）の時間であって、ａ＜ｃである。時間ＴＡと時間ＴＢとは上記以外であってもよい。時間ＴＡと時間ＴＢとは、それぞれ、心拍数により設定されない所定の時間（例えば固定値）であってもよく、例えば、時間ＴＡは１０秒乃至３０秒程度の範囲内で設定され、時間ＴＢは１５分乃至４０分程度の範囲内で設定され得る。また、期間ＰＢは演算時刻を含む期間に限定されない。例えば、第２偏差ｓｄ２（ｃ）は、演算時刻に関わらず、ドライバの連続する所定数の心拍数の標準偏差であってもよく、安静時や特定の時間帯の心拍数の標準偏差であってもよい。 Here, the time TB is sufficiently longer than the time TA. In this embodiment, the time TA is, for example, the time corresponding to 20 heartbeats (a data set), and the time TB is, for example, the time corresponding to 1800 heartbeats (c data), and a<c. be. The time TA and time TB may be other than the above. The time TA and the time TB may each be predetermined times (for example, fixed values) that are not set depending on the heart rate. For example, the time TA is set within a range of about 10 seconds to 30 seconds, and the time TB is The time can be set within a range of about 15 minutes to 40 minutes. Further, the period PB is not limited to a period including the calculation time. For example, the second deviation sd2(c) may be the standard deviation of a predetermined number of consecutive heart rates of the driver, regardless of the calculation time, or may be the standard deviation of the heart rate at rest or during a specific time period. It's okay.
時間ＴＢが長すぎると覚醒低下を判定するための指標を算出するまでに時間を要するため、覚醒低下を初期の段階で検出することが困難になる。また時間ＴＡおよび時間ＴＢが短すぎると覚醒低下の検出精度が低下する可能性がある。以上より、時間ＴＡおよび時間ＴＢは適切な範囲に調整されることが望ましい。 If the time TB is too long, it will take time to calculate an index for determining a decrease in arousal, making it difficult to detect a decrease in arousal at an early stage. Furthermore, if the time TA and the time TB are too short, the accuracy of detecting a decrease in arousal may decrease. From the above, it is desirable that the time TA and the time TB be adjusted within an appropriate range.
第１判定部１８は、第２偏差ｓｄ２（ｃ）に係数ｂを乗じた値と、第１偏差ｓｄ１（ａ）とを比較して、第１フラグの値を判断する。具体的には、第１判定部１８は、第２偏差ｓｄ２（ｃ）に係数ｂを乗じた値をしきい値として、第１偏差ｓｄ１（ａ）がしきい値を超えているときに第１フラグの値を「１」としてフラグを立て、第１偏差がしきい値以下であるときに第１フラグの値を「０」とする。第１判定部１８は、設定した第１フラグの値を演算時刻（若しくは演算時刻に相当する値）と関連付けてメモリ２０に記録する。 The first determination unit 18 determines the value of the first flag by comparing the value obtained by multiplying the second deviation sd2(c) by the coefficient b and the first deviation sd1(a). Specifically, the first determination unit 18 sets the value obtained by multiplying the second deviation sd2(c) by the coefficient b as a threshold value, and when the first deviation sd1(a) exceeds the threshold value, the first determination unit 18 A flag is set with the value of the 1 flag as "1", and when the first deviation is less than or equal to the threshold value, the value of the first flag is set as "0". The first determination unit 18 records the value of the set first flag in the memory 20 in association with the calculation time (or a value corresponding to the calculation time).
なお、本実施形態では係数ｂは１．３である。係数ｂは、例えば１．１乃至２．５程度の範囲で設定されることが望ましい。係数ｂを大きくすると第１フラグが立ち難くなり、覚醒低下が検出され難くなることで未検知が増える可能性がある。また、係数ｂを小さくすると第１フラグが立ちやすくなり、覚醒低下とは異なる誤検知が増える可能性がある。上記より、係数ｂの値は覚醒低下の検出精度が適切になるように調整されることが望ましい。 Note that in this embodiment, the coefficient b is 1.3. It is desirable that the coefficient b is set within a range of about 1.1 to 2.5, for example. If the coefficient b is increased, it becomes difficult for the first flag to be raised, and it becomes difficult to detect a decrease in arousal, which may increase the number of undetected cases. Further, if the coefficient b is made smaller, the first flag is more likely to be raised, and there is a possibility that erroneous detections, which are not caused by a decrease in arousal, may increase. From the above, it is desirable that the value of the coefficient b is adjusted so that the accuracy of detecting a decrease in arousal is appropriate.
第２判定部１９は、演算時刻から時間ｄ遡った期間ＰＣに、第１フラグが「１」である時刻がしきい値ｅ回数以上であるときに覚醒低下フラグを「１」とし、第１フラグが「１」である時刻がしきい値ｅ回数未満であるときに覚醒低下フラグを「０」とする。本実施形態では、時間ｄは例えば心拍３００拍分の時間であって、例えば２分乃至６分程の範囲で設定され得る。なお、時間ｄは、心拍数により設定されない所定の時間（例えば固定値）として設定されてもよい。第２判定部１９は、設定した覚醒低下フラグの値を心拍数データの時刻情報と関連付けてメモリ２０に記録する。 The second determination unit 19 sets the arousal reduction flag to "1" when the time when the first flag is "1" is equal to or more than the threshold e number of times during a period PC that is a time d back from the calculation time, and sets the arousal reduction flag to "1". When the time when the flag is "1" is less than the threshold value e, the arousal reduction flag is set to "0". In this embodiment, the time d is, for example, the time corresponding to 300 heartbeats, and can be set in a range of, for example, about 2 minutes to 6 minutes. Note that the time d may be set as a predetermined time (for example, a fixed value) that is not set based on the heart rate. The second determination unit 19 records the value of the set arousal reduction flag in the memory 20 in association with the time information of the heart rate data.
覚醒低下フラグが立てられると、覚醒低下検出装置１は、通信部４０により被験者の覚醒低下を外部に通知することができる。例えば、本実施形態の覚醒低下検出装置１およびコンピュータプログラムが車両に搭載され、車両のドライバの心拍数データを用いて覚醒低下の検出を行う場合には、覚醒低下の検出結果が車両の制御に用いられてもよく、検出結果に基づいてドライバに対する警告やアラームが通知されてもよい。例えば、車両のドライバの覚醒低下が検出された場合には、車両のコントローラへ覚醒低下フラグを送信し、車両が安全に走行するための制御に覚醒低下フラグが用いられてもよい。 When the arousal reduction flag is set, the arousal reduction detection device 1 can notify the outside of the subject's arousal reduction via the communication unit 40. For example, when the arousal reduction detection device 1 and the computer program of the present embodiment are installed in a vehicle and the arousal reduction is detected using heart rate data of the vehicle driver, the arousal reduction detection result is used to control the vehicle. A warning or alarm may be notified to the driver based on the detection result. For example, when a decrease in alertness of the driver of the vehicle is detected, a decrease in alertness flag may be transmitted to the controller of the vehicle, and the decrease in alertness flag may be used for control for safe driving of the vehicle.
また、本実施形態の覚醒低下検出装置１およびコンピュータプログラムは、例えば被験者が携帯する携帯端末や、被験者が装着可能な機器に搭載されてもよく、心拍計５０と一体に構成されていてもよい。 Further, the arousal reduction detection device 1 and the computer program of the present embodiment may be installed in, for example, a mobile terminal carried by the subject or a device wearable by the subject, or may be configured integrally with the heart rate monitor 50. .
図３は、一実施形態の覚醒低下検出装置で用いられる心拍数データと覚醒低下の判断指標との時系列データの一例を概略的に示す図である。
図３の最上段のグラフは被験者の自覚する眠気度（ＫＳＳ（カロリンスカ眠気スケール））を時系列で示したものであり、下記５～９のレベルを被験者自身が選択した結果を時系列に沿って示している。
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an example of time-series data of heart rate data and an index for determining a decrease in arousal used in the arousal decrease detection device of one embodiment.
The graph at the top of Figure 3 shows the subject's perceived level of sleepiness (KSS (Karolinska Sleepiness Scale)) in chronological order. It shows.
５：どちらでもない（覚醒しているとも眠気があるともいえない）
６：やや眠い（いくつかの眠い兆候あり）
７：眠い（ただし起き続けるための努力を要しない）
８：眠い（起き続けるための努力を要する：覚醒努力が必要）
９：とても眠い（かなり努力を要する、眠気と戦っている）
また、図３には、ドライバが自覚する上記眠気度に対応する、覚醒低下の判定指標LATTおよびその算出過程に得られる値との一例が示されている。
5: Neither (I can't say I'm awake or sleepy)
6: Slightly sleepy (some signs of sleepiness)
7: Sleepy (but does not require effort to stay awake)
8: Sleepy (needs effort to stay awake: requires effort to wake up)
9: Very sleepy (it takes a lot of effort, fighting sleepiness)
Further, FIG. 3 shows an example of the determination index LATT of decreased alertness, which corresponds to the level of drowsiness perceived by the driver, and the value obtained in the calculation process.
以下に、一実施形態の覚醒低下検出装置の動作の一例について説明する。
図４は、一実施形態の覚醒低下検出装置の動作の一例について説明するためのフローチャートである。
An example of the operation of the arousal reduction detection device according to one embodiment will be described below.
FIG. 4 is a flowchart for explaining an example of the operation of the arousal reduction detection device according to one embodiment.
最初にデータ取得部１２は、例えば心拍生信号から心拍数ＨＲ（ｂｐｍ）の時系列データを生成して、心拍数の時系列データを取得する（ステップＳ１）。心拍数ＨＲ（ｂｐｍ）の時系列データは、単位時間の心拍生信号に含まれる周期的な波形の数であって、例えば単位時間（１分間）に含まれる心拍生信号のＲＲ間隔の数である。データ取得部１２は、例えば、時刻ｔから過去単位時間の間の心拍生信号に含まれるＲＲ間隔の数を時刻ｔの心拍数とし、心拍数の時系列データを生成する。ここで、心拍数に対応する時刻ｔは、心拍数の演算時刻である。 First, the data acquisition unit 12 generates time series data of heart rate HR (bpm) from, for example, a heartbeat raw signal, and acquires time series data of heart rate (step S1). Time series data of heart rate HR (bpm) is the number of periodic waveforms included in a heartbeat raw signal per unit time, for example, the number of RR intervals of the heartbeat raw signal included in a unit time (1 minute). be. For example, the data acquisition unit 12 takes the number of RR intervals included in the heartbeat raw signal from time t to the past unit time as the heart rate at time t, and generates time series data of the heart rate. Here, the time t corresponding to the heart rate is the heart rate calculation time.
続いて、第１偏差演算部１４は、心拍数ＨＲ（ｂｐｍ）の時系列データから、直近の心拍数ＨＲ（ｂｐｍ）の変動を示す偏差（第１偏差）ｓｄ１（ａ）を算出する（ステップＳ２）。本実施形態では、第１偏差ｓｄ１（ａ）は、最新の心拍数の演算時刻から時間ＴＡ遡った期間における所定数ａの心拍数の標準偏差ｓｄ１（ａ）であり、時間ＴＡは例えば心拍の２０拍分の時間である。 Next, the first deviation calculation unit 14 calculates a deviation (first deviation) sd1(a) indicating the most recent fluctuation in heart rate HR (bpm) from the time series data of heart rate HR (bpm) (step S2). In the present embodiment, the first deviation sd1(a) is the standard deviation sd1(a) of the heart rate of a predetermined number a in a period TA that goes back from the latest heart rate calculation time, and the time TA is, for example, the standard deviation of the heart rate of the heart rate. This is the time of 20 beats.
第２偏差演算部１６は、心拍数ＨＲ（ｂｐｍ）の時系列データを用いて、第２偏差ｓｄ２（ｃ）を算出する（ステップＳ３）。本実施形態では、第２偏差ｓｄ２（ｃ）は、最新の心拍数の演算時刻から時間ＴＢ遡った期間における心拍数の標準偏差ｓｄ２（ｃ）であり、時間ＴＢは例えば心拍の１８００拍分の時間である。 The second deviation calculation unit 16 calculates the second deviation sd2(c) using the time series data of heart rate HR (bpm) (step S3). In this embodiment, the second deviation sd2(c) is the standard deviation sd2(c) of the heart rate in a period that goes back a time TB from the latest heart rate calculation time, and the time TB is, for example, 1800 beats of the heartbeat. It's time.
ここで、図３に示す第１偏差ｓｄ１（ａ）のグラフを参照すると、第１偏差ｓｄ１（ａ）は、心拍数ＨＲ（ｂｐｍ）が大きく変化するタイミングで大きな値となっていることが分かる。一方で、第２偏差ｓｄ２（ｃ）は、心拍数ＨＲ（ｂｐｍ）の長期的な変動の傾向を表す値となっており、第１偏差ｓｄ１（ａ）のグラフと比べて変動幅が小さく滑らかなグラフとなっている。 Here, referring to the graph of the first deviation sd1(a) shown in FIG. 3, it can be seen that the first deviation sd1(a) takes a large value at the timing when the heart rate HR (bpm) changes significantly. . On the other hand, the second deviation sd2(c) is a value that represents the trend of long-term fluctuations in heart rate HR (bpm), and the fluctuation range is smaller and smoother than the graph of the first deviation sd1(a). It is a graph.
続いて、第１判定部１８は、第２偏差ｓｄ２（ｃ）に係数ｂを乗じた値と、第１偏差ｓｄ１（ａ）とを比較して、第１フラグの値を判断する（ステップＳ４）。具体的には、第１判定部１８は、第２偏差ｓｄ２（ｃ）に係数ｂを乗じた値をしきい値として、第１偏差ｓｄ１（ａ）がしきい値を超えているときに第１フラグの値を「１」とし（ステップＳ５）、第１偏差ｓｄ１（ａ）がしきい値以下であるときに第１フラグの値を「０」とする。 Subsequently, the first determination unit 18 compares the value obtained by multiplying the second deviation sd2(c) by the coefficient b and the first deviation sd1(a) to determine the value of the first flag (step S4 ). Specifically, the first determination unit 18 sets the value obtained by multiplying the second deviation sd2(c) by the coefficient b as a threshold value, and when the first deviation sd1(a) exceeds the threshold value, the first determination unit 18 The value of the first flag is set to "1" (step S5), and the value of the first flag is set to "0" when the first deviation sd1(a) is less than or equal to the threshold value.
第１判定部１８は、設定した第１フラグの値を時刻情報（若しくは時刻情報に相当する値）と関連付けてメモリ２０に記録する。なお、第１フラグに関連付けられる時刻情報は、例えば、当該第１フラグの演算に用いた心拍数ＨＲ（ｂｐｍ）の演算時刻と対応付けられてもよい。 The first determination unit 18 records the value of the set first flag in the memory 20 in association with time information (or a value corresponding to the time information). Note that the time information associated with the first flag may be associated with, for example, the calculation time of the heart rate HR (bpm) used to calculate the first flag.
図３では、第１偏差ｓｄ１（ａ）のグラフと、しきい値（第２偏差ｓｄ２（ｃ）×係数ｂ）のグラフとが重ねて表示されている。また、本例では係数ｂは１．３である。図３を参酌すると、被験者の眠気度のレベルが高くなり始めてからピークとなるまでの間に多数の第１フラグが立っていることが分かる。 In FIG. 3, a graph of the first deviation sd1(a) and a graph of the threshold value (second deviation sd2(c)×coefficient b) are displayed in an overlapping manner. Further, in this example, the coefficient b is 1.3. When considering FIG. 3, it can be seen that a large number of first flags are set from when the subject's sleepiness level starts to rise until it reaches its peak.
続いて、第２判定部１９は、第１フラグが、基準拍数（３００拍）の間（時間ｄ）に基準数（例えば４回）以上出現するか否かを判断し（ステップＳ６）、第１フラグが基準数以上出現した場合に、覚醒低下フラグを０から１とする（ステップＳ７）。 Subsequently, the second determination unit 19 determines whether the first flag appears more than a reference number of times (for example, 4 times) during the reference number of beats (300 beats) (time d) (step S6), When the first flag appears more than the reference number, the arousal reduction flag is set from 0 to 1 (step S7).
図３において、本例では、被験者の眠気度のレベルが６から７に変化する過程において、覚醒低下フラグが１となっている。
上記のように、本実施形態の覚醒低下検出装置によれば、被験者の眠気を強く自覚する前の段階において覚醒低下の傾向を検出できることが分かる。
In FIG. 3, in this example, the alertness reduction flag is set to 1 in the process where the subject's sleepiness level changes from 6 to 7.
As described above, it can be seen that the arousal reduction detection device of this embodiment can detect a tendency for arousal reduction at a stage before the subject becomes strongly aware of sleepiness.
すなわち、本実施形態によれば、覚醒低下が進行する手前の初期の段階で、被験者の覚醒低下傾向を判定する覚醒低下検出装置、覚醒低下検出方法およびコンピュータプログラムを提供することができる。 That is, according to the present embodiment, it is possible to provide an arousal reduction detection device, an arousal reduction detection method, and a computer program that determine a subject's arousal reduction tendency at an early stage before the arousal reduction progresses.
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified at the implementation stage without departing from the gist thereof. Moreover, each embodiment may be implemented in combination as appropriate, and in that case, the combined effect can be obtained. Furthermore, the embodiments described above include various inventions, and various inventions can be extracted by combinations selected from the plurality of constituent features disclosed. For example, if a problem can be solved and an effect can be obtained even if some constituent features are deleted from all the constituent features shown in the embodiment, the configuration from which these constituent features are deleted can be extracted as an invention.
上記実施形態では、第１フラグを設定するしきい値として第２偏差に係数ｂを乗じた値を用いたが、しきい値はこれに限定されるものではなく、被験者の安静時の心拍数の標準偏差や、定数であっても構わない。これらの場合であっても、しきい値を適切に設定することにより上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
以下に、本願の出願当初の特許請求の範囲の記載を付記する。
［付記１］
心拍数の時系列データを取得する取得部と、
第１期間における前記心拍数の変動を示す第１偏差が第１しきい値を超えたか否かを判定する第１判定部と、
前記第１期間よりも長い第２期間において、前記第１偏差が前記第１しきい値を超えた回数が第２しきい値以上である場合に、覚醒低下を示す情報を出力する第２判定部と、を備える覚醒低下検出装置。
［付記２］
前記第１期間は、前記第２期間よりも短い期間であって、
前記第１偏差は、前記第１期間における前記心拍数の標準偏差である、［付記１］記載の覚醒低下検出装置。
［付記３］
前記第１しきい値は、前記第１期間および前記第２期間よりも長い第３期間における前記心拍数の標準偏差に係数を乗じた値である、［付記１］記載の覚醒低下検出装置。
［付記４］
前記第１期間、前記第２期間および前記第３期間は、前記心拍数のデータ数により設定されている［付記３］記載の覚醒低下検出装置。
［付記５］
心拍数の時系列データを取得し、
第１期間における前記時系列データを用いて前記心拍数の変動を示す第１偏差が第１しきい値を超えているときにフラグを立て、
第２期間に立てられた前記フラグの数が第２しきい値以上であるときに、覚醒低下フラグを立てる、覚醒低下検出方法。
［付記６］
コンピュータに、［付記５］記載の方法を実行させるコンピュータプログラム。
In the above embodiment, the value obtained by multiplying the second deviation by the coefficient b is used as the threshold value for setting the first flag, but the threshold value is not limited to this, and the resting heart rate of the subject It does not matter if it is the standard deviation of or a constant. Even in these cases, effects similar to those of the above-described embodiments can be obtained by appropriately setting the threshold value.
Below, the claims of the present application as originally filed are added.
[Additional note 1]
an acquisition unit that acquires time-series data of heart rate;
a first determination unit that determines whether a first deviation indicating the fluctuation of the heart rate in a first period exceeds a first threshold;
a second determination that outputs information indicating decreased arousal when the number of times the first deviation exceeds the first threshold is equal to or greater than a second threshold in a second period that is longer than the first period; An arousal decline detection device comprising:
[Additional note 2]
The first period is a period shorter than the second period,
The arousal reduction detection device according to [Additional Note 1], wherein the first deviation is a standard deviation of the heart rate in the first period.
[Additional note 3]
The arousal reduction detection device according to [Additional Note 1], wherein the first threshold is a value obtained by multiplying the standard deviation of the heart rate in a third period, which is longer than the first period and the second period, by a coefficient.
[Additional note 4]
The arousal reduction detection device according to [Appendix 3], wherein the first period, the second period, and the third period are set based on the number of data of the heart rate.
[Additional note 5]
Obtain time series data of heart rate,
Setting a flag when a first deviation indicating the heart rate fluctuation using the time series data in a first period exceeds a first threshold;
A method for detecting a decrease in arousal, in which a decrease in arousal flag is set when the number of the flags set in a second period is equal to or greater than a second threshold.
[Additional note 6]
A computer program that causes a computer to execute the method described in [Appendix 5].
１…覚醒低下検出装置
１０…制御部
１２…データ取得部
１４…第１偏差演算部
１６…第２偏差演算部
１８…第１判定部
１９…第２判定部
２０…メモリ
３０…操作部
４０…通信部
５０…心拍計
1...Arousal reduction detection device 10...Control unit 12...Data acquisition unit 14...First deviation calculation unit 16...Second deviation calculation unit 18...First judgment unit 19...Second judgment unit 20...Memory 30...Operation unit 40... Communication unit 50...heart rate monitor
Claims (6)
第１期間における前記心拍数の変動を示す第１偏差が第１しきい値を超えたか否かを判定する第１判定部と、
前記第１期間よりも長い第２期間において、前記第１偏差が前記第１しきい値を超えた回数が第２しきい値以上である場合に、覚醒低下を示す情報を出力する第２判定部と、を備える覚醒低下検出装置。 an acquisition unit that acquires time-series data of heart rate;
a first determination unit that determines whether a first deviation indicating the fluctuation of the heart rate in a first period exceeds a first threshold;
a second determination that outputs information indicating decreased arousal when the number of times the first deviation exceeds the first threshold is equal to or greater than a second threshold in a second period that is longer than the first period; An arousal decline detection device comprising:
前記第１偏差は、前記第１期間における前記心拍数の標準偏差である、請求項１記載の覚醒低下検出装置。 The first period is a period shorter than the second period,
The arousal reduction detection device according to claim 1, wherein the first deviation is a standard deviation of the heart rate in the first period.
第１期間における前記時系列データを用いて前記心拍数の変動を示す第１偏差が第１しきい値を超えているときにフラグを立て、
前記第１期間よりも長い第２期間に立てられた前記フラグの数が第２しきい値以上であるときに、覚醒低下フラグを立てる、覚醒低下検出方法。 Obtain time series data of heart rate,
Setting a flag when a first deviation indicating the heart rate fluctuation using the time series data in a first period exceeds a first threshold;
A method for detecting a decrease in arousal, in which a decrease in arousal flag is set when the number of the flags set during a second period that is longer than the first period is equal to or greater than a second threshold.
A computer program for causing a computer to execute the method according to claim 5.
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