JP7740887B2 - 生体データ評価サーバ、生体データ評価システム及び生体データ評価方法 - Google Patents

生体データ評価サーバ、生体データ評価システム及び生体データ評価方法

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Description

本発明は、交通機関の安全運行推進に際し計測される生体データの信頼性を評価するために利用される生体データ評価サーバ、システム及び方法に関する。
近年、運送業の運転手の健康に起因する事故の予防へ向け、生体状態の定量評価が行われている。生体状態のうち、計測が簡便な各種形態の心拍センサによる、心拍の間隔である心拍間隔(Beat-to-Beat Interval、BBI)データの計測に基づく自律神経機能評価が実施されている。
例えば、特許文献1では、所定期間中に継続して取得された、心拍データのR波の間隔(RRI=R-R Interval)データに関し、後述するローレンツプロット(LP)を作成し、作成したローレンツプロットに関わる特徴量を用いることで不整脈の一種である心房細動や心房頻拍を判別し、不整脈を検出することが可能な医療デバイスが開示されている。
特表2008-539017号
特許文献1では、運転を伴う業務中など安静状態とは限らない状態において心拍間隔データを計測する場合に計測不良状態や通信障害の発生に伴い、所定期間中の多数区間において不規則に心拍間隔データが欠落することが考慮されていなかった。
部分的に欠損又は欠落している心拍間隔データの場合、不整脈様異常値発生の程度を定量化できないことに問題があった。
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、データの欠損を伴う心拍間隔データに対しても、不整脈様異常値発生の程度を評価することを可能にすることを目的とする。
本発明は、プロセッサとメモリを有して、生体データを評価する生体データ評価サーバであって、対象者の前記生体データから心拍間隔相当データを受け付けるデータ収集部と、前記心拍間隔相当データから所定の期間でローレンツプロットを算出して、集約ローレンツプロットとして出力するローレンツプロット生成部と、を有し、前記所定の期間は、第1の期間と、前記第1の期間よりも短い第2の期間を含み、前記ローレンツプロット生成部は、前記心拍間隔相当データから前記第2の期間単位で前記ローレンツプロットを算出し、前記第2の期間単位の前記ローレンツプロットから前記心拍間隔相当データの欠損の有無を判定し、前記心拍間隔相当データの欠損が生じた部分を前記第2の期間単位で除外してから、前記第2の期間単位で算出した前記ローレンツプロットを前記第1の期間単位で集約処理を実施し、前記第1の期間における前記集約ローレンツプロットを算出し、前記第1の期間における前記集約ローレンツプロットを出力する。
したがって、本発明の一形態によれば、データの欠損又は欠落を伴う心拍間隔データに対しても、生成されたローレンツプロットから、不整脈様異常値発生の程度を評価可能である。これにより、業務中に計測された心拍間隔データから得られる自律神経機能指標の信頼性を評価できる。
本明細書において開示される主題の、少なくとも一つの実施の詳細は、添付されている図面と以下の記述の中で述べられる。開示される主題のその他の特徴、態様、効果は、以下の開示、図面、請求項により明らかにされる。
本発明の実施例1を示し、生体データ評価システムの構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施例1を示し、車両の運転データ収集装置で行われるRRIデータ送信処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例1を示し、生体データ評価サーバで行われる不整脈様異常値の慢性発生判別モデルの学習処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例1を示し、生体データ評価サーバで利用される特徴抽出モデルとして利用されるマスク領域定義の一例を示す図である。 本発明の実施例1を示し、生体データ評価サーバで利用される計測不良様マスクの一例を示す図である。 本発明の実施例1を示し、生体データ評価サーバで利用される正常範囲マスクの一例を示す図である。 本発明の実施例1を示し、生体データ評価サーバで利用されるPVC様異常値マスクの一例を示す図である。 本発明の実施例1を示し、生体データ評価サーバで利用される1拍検出漏れマスクの一例を示す図である。 本発明の実施例1を示し、生体データ評価サーバで利用される連続2拍検出漏れマスクの一例を示す図である。 本発明の実施例1を示し、生体データ評価サーバで行われる不整脈様異常値の慢性発生の程度を評価する処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例1を示し、生体データ評価サーバで行われる自律神経機能評価に不適なドライバの判定処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例1を示し、生体データ評価サーバで行われる自律神経機能指標の算出処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例1を示し、自律神経機能評価結果画面の一例を示す図である。 本発明の実施例1を示し、期間A中に計測されたRRIデータの信頼性を詳細分析する画面の一例を示す図である。 本発明の実施例1を示し、期間B単位RRIデータのデータ構造の一例を示す図である。 本発明の実施例1を示し、期間B単位LPデータのデータ構造の一例を示す図である。 本発明の実施例1を示し、期間A単位集約LPデータのデータ構造の一例を示す図である。 本発明の実施例1を示し、期間A単位の集約LP特徴量データのデータ構造の一例を示す図である。 本発明の実施例1を示し、異常度データのデータ構造の一例を示す図である。 本発明の実施例1を示し、期間A単位異常判別データのデータ構造の一例を示す図である。 本発明の実施例1を示し、不適判定データのデータ構造の一例を示す図である。 本発明の実施例1を示し、自律神経機能指標データのデータ構造の一例を示す図である。 本発明の実施例1を示し、業務状態データのデータ構造の一例を示す図である。 本発明の実施例1を示し、履歴データのデータ構造の一例を示す図である。 本発明の実施例1を示し、慢性発生正解データのデータ構造の一例を示す図である。 本発明の実施例1を示し、期間A及び期間Bの定義とデータ欠損の発生に関わる一例を示す図である。 本発明の実施例2を示し、生体データ評価システムが、自律神経機能指標データを用いてドライバの交通事故のリスクの予測を行う場合における、主要な構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施例2を示し、生体データ評価サーバで行われる、業務中における事故リスクを予測する処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例2を示し、生体データ評価サーバで行われる、事故リスクの高まりを警告するアラートを発報する処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例2を示し、事故リスクの予測結果、事故リスクの増大が検出された場合にドライバに対して発報される予測結果発報画面の一例を示す図である。
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。
まず、本発明の実施例1を説明する。
<システム構成>
図1は、本発明の実施例1を示し、生体データ評価システムの主要な構成の一例を示すブロック図である。本実施例の生体データ評価システムは、ネットワーク13を介して1以上の車両7から受信するデータを処理する生体データ評価サーバ1を含む。
車両7は、ドライバの生体データを検出する生体センサ12と、ドライバIDを検出してドライバを特定するドライバID読取装置11と、検出された生体データとドライバIDとを収集して生体データ評価サーバ1へ送信する運転データ収集装置10と、を含む。
生体センサ12は、RRIを検出する心拍センサ14と、ドライバの動きを検出する加速度センサ15を含む。心拍センサ14は、心電や脈波あるいは心音などに基づき心拍を検出するセンサを用いることができる。
生体センサ12は、上記に限定されるものではなく、心拍センサ14の他に発汗量や、体温、まばたき、眼球運動、筋電あるいは脳波等を検出するセンサを採用することができる。生体センサ12としては、ドライバが装着可能なウェアラブルデバイスの他、ハンドル、シート、シートベルト等、車両内部に付属したセンシングデバイスや、ドライバの表情や挙動を撮像して画像を解析する画像認識システム等を用いることができる。
心拍センサ14は、脈波間隔であるPPI等のRRI以外の心拍間隔を検出してもよい。又は、ドライバの顔の画像データから心拍間隔を推定して、心拍間隔相当データを得ることも可能である。本実施例では、心拍間隔が算出可能な生体データであればよく、上述のような心拍間隔相当データを含むことができる。
ドライバID読取装置11は、ドライバの識別子を記録したカードを読み込む。運転データ収集装置10は、所定の周期で生体センサ12からデータを収集し、ネットワーク13を介して生体データ評価サーバ1へ送信する。
なお、図示の例では、ドライバID読取装置11を、ドライバの識別子を記録したカードを読み込む装置として構成した例を示したが、異なる構成としてもよい。例えば、ドライバID読取装置11を1つの携帯端末で構成し、携帯端末をドライバID読取部として機能させた場合、ドライバの識別子をドライバ自身に入力させることでドライバIDを読み取ったり、携帯端末が有するカメラを用いた公知の顔認証技術によってドライバを同定させることでドライバIDを読み取ったりしてもよい。
生体データ評価サーバ1は、プロセッサ2と、メモリ3と、ストレージ装置4と、入出力装置5と、通信装置6を含む計算機である。メモリ3は、データ収集部21と、慢性発生判別モデル学習部22と、期間B単位LP生成部23と、期間A単位集約LP処理部24と、異常値慢性発生評価部25と、不適ドライバ判定部26と、自律神経機能指標算出部27と、結果表示部28の各機能部をプログラムとしてロードする。各プログラムはプロセッサによって実行される。なお、各機能部の詳細については後述する。
プロセッサ2は、各機能部のプログラムに従って処理を実行することによって、所定の機能を提供する機能部として稼働する。例えば、プロセッサ2は、異常値慢性発生評価プログラムを実行することで異常値慢性発生評価部25として機能する。他のプログラムについても同様である。さらに、プロセッサ2は、各プログラムが実行する複数の処理のそれぞれの機能を提供する機能部としても稼働する。計算機及び計算機システムは、これらの機能部を含む装置及びシステムである。
ストレージ装置4は、上記各機能部が使用するデータを格納する。ストレージ装置4は、期間B単位RRIデータ41と、期間B単位LPデータ43と、期間A単位集約LPデータ45と、集約LP特徴量データ47と、異常度データ49と、期間A単位異常判別データ51と、自律神経機能指標データ53と、業務状態データ42と、履歴データ44と、慢性発生正解データ46と、不適判定データ48と、特徴抽出モデル50と、慢性発生判別モデル52と、不適ドライバ判定モデル54と、を格納する。なお「LP」とはローレンツプロット(Lorenz plot、以下LPともいう。ポアンカレプロットとも呼ばれる。)の略であり、後段においても同様の表記を用いる。
入出力装置5は、マウス、キーボード、タッチパネル又はマイク等の入力装置と、ディスプレイやスピーカ等の出力装置を含む。通信装置6は、ネットワーク13を介して車両と通信を行う。
なお、本実施例では車両7を操縦するドライバから計測した生体データを対象とした場合を例示するが、形態は本実施例に限定されない。例えば、車両7を操縦するドライバではなく、飛行機や列車といった移動体を操縦するドライバを対象としてもよい。また、例えば、ドライバに限らず、業務中に生体データを計測するドライバに限定されない一般従業員を対象とした場合や、就業中に限らず日常生活を送る人々を対象としてもよい。
<処理詳細>
図2は、車両の運転データ収集装置10で行われるRRIデータ送信処理の一例を示すフローチャートである。本実施例では、慢性不整脈様異常値発生の程度を評価する対象期間である第1の期間A(窓幅)を、例えば、1業務日、期間A以下の窓幅を有する第2の期間Bを、例えば、2分単位とした場合の例を示す。
なお、期間Aや期間Bは本実施例のように時間幅を定義する区間で定めてもよいし、データ点数で定めてもよい。例えば、期間Aを1業務日と同様に設定し、期間Bを120データ点と設定してもよい。
また、期間Bは第1の期間A以下かつ心拍変動解析に要求される時間幅以上であることが好ましい。1拍のみで心拍変動解析は難しく、10秒程度を要する。また、期間Bは、入力装置より受け付けたRRIデータの欠損又は欠落の時間幅の情報に基づき決定してもよい。
はじめに、運転データ収集装置10は、ドライバからのログイン入力71を受け付けると、RRIデータ計測を開始(S10)する。例えば、ログイン入力71には、ドライバID読取装置11を用いてドライバの識別子を記録したカードが読み込まれるイベントを、ログイン入力71として用いてもよい。
次に、運転データ収集装置10は、ドライバからのログアウト入力72を受け付けるステップS11まで、計測したRRIデータの書き出し(S12)及び送信処理(S13)を行う。本実施例では、車両7の運転データ収集装置10側で、計測状況に依存せずに期間B毎に、計測したRRIデータを期間B単位に予め分割して書き出し、期間B単位でRRIデータを生体データ評価サーバ1へ逐次送信する例を示す。生体データ評価サーバ1では、データ収集部21がRRIデータを受信して期間B単位RRIデータ41に格納する。
なお、予め運転データ収集装置10側で期間B単位に分割したRRIデータを送信せずとも、例えば期間A単位のRRIデータを計測し、期間A単位で生体データ評価サーバ1へ送信した後に、生体データ評価サーバ1のデータ収集部21が期間A単位のRRIデータを期間B単位に分割して、期間B単位RRIデータ41に格納してもよい。
また、運転データ収集装置10は、期間B毎に必ず期間B単位に分割したRRIデータを送信せずとも、計測状況をモニタしてRRIデータの欠損が一定条件に該当する場合にのみRRIデータを期間B単位に切り出し、生体データ評価サーバ1へ送信してもよい。
運転データ収集装置10は、期間Bに関するRRIデータが計測されると、RRIデータを期間B単位でデータ送信形式に書き出す処理(S12)を実行する。期間B単位書出処理(S12)の終了後、運転データ収集装置10は、書き出した期間B単位RRIデータ41を、生体データ評価サーバ1へ送信し、期間B単位RRIデータ41に関わる計測情報を生体データ評価サーバ1の履歴データ44に格納する。
運転データ収集装置10は、以上の処理を、ドライバからのログアウト入力72を受け付けるまで、期間B単位で実行する(S11)。例えば、運転データ収集装置10内にイベントタイマーを設け、これによって期間Bの例である2分経過をカウントし、当該ステップS11を実行してよい。
また、ログアウト入力72は、ログイン入力71が実施された後に初めてドライバID読取装置11を用いてドライバの識別子を記録したカードが読み込まれるイベントを、ログアウト入力72として用いてもよい。
履歴データ44には、運転データ収集装置10を通じて計測された期間B単位RRIデータ41の各データに関わる情報が格納される。例えば、期間B単位RRIデータ41とドライバや車両7とを紐付けるためのドライバIDや車両IDが格納される。また、生体データ評価サーバ1へデータが送信された時刻や送信されたファイル名が格納してもよい。これに加え、期間Bにおけるドライバの状態を格納してもよい。ドライバの状態は、期間B単位RRIデータ41が、どのような計測条件において計測されたかを示す情報であり、例えば生体センサ12により分類された運転中や停車中などを格納してよい。
なお、ドライバの状態は履歴データ44に明示的に格納されなくともよい。例えば、運転データ収集装置10による期間B単位書出処理S12が、車両の走行中のみに行われ、車両の走行中以外に計測されるRRIデータが破棄されるような構成である場合、生体データ評価サーバ1に送信される期間B単位RRIデータは全て車両走行中に計測されたことが自明であることから、ドライバの状態を格納しなくともよい。
この場合、期間B単位書出処理(S12)やデータ送信処理(S13)において外的要因73により期間A単位のRRIデータの一部区間(期間B)に欠損が発生する。
本実施例では計測状況によらず2分毎に期間B単位書出処理が発生する例を示したが、例えば、計測不良によってRRIが検知できておらず、結果として空の期間B単位RRIデータ41が生成される、すなわちRRIデータが欠損してしまう場合が発生する。また例えば、データ送信処理(S13)において、通信障害などに起因して送信処理が失敗し、期間B単位RRIデータ41が欠損する場合が発生する。
以上のように、期間A単位におけるRRIデータの欠損は、期間B単位RRIデータ41が存在せずに欠落する場合と、期間B単位RRIデータ41は存在するが有効なRRIデータが著しく少ないもしくは空である結果として欠損する場合などにより発生する。
運転データ収集装置10は、ログアウト入力72を受け付けると、RRIデータ計測終了処理のステップS14へ遷移する。RRIデータ計測終了処理(S14)では、ドライバの期間Aに関わる業務情報を含む業務状態データ42を生成し、生体データ評価サーバ1へ送信する。
なお、有効なRRIデータが無く空の期間B単位RRIデータ41が生成された場合、後続のデータ送信処理(S13)は実施されなくともよい。
以上の処理によって、運転データ収集装置10は、RRIデータの計測を開始すると、期間B単位でRRIデータを生体データ評価サーバ1に送信し、生体データ評価サーバ1には、期間B単位RRIデータ41がドライバ毎に蓄積されていく。
図3は、生体データ評価サーバ1で行われる不整脈様異常値の慢性発生判別モデル52の学習処理の一例を示すフローチャートである。まず、はじめに、慢性発生判別モデル学習部22は、ある期間Aにおいて計測されたRRIデータにおいて、不整脈様異常値が慢性的に発生しているか否かを定義する慢性発生正解データ46を参照し、学習対象とする慢性発生正解データ46の有無を判定する(S21)。
慢性発生判別モデル学習部22は、学習対象の慢性発生正解データ46が存在する場合、ステップS22へ進んで、慢性発生正解データ46に格納されている各期間Aについて、次の処理を実施する。なお、学習対象の慢性発生正解データ46は、入出力装置5から予め設定することができる。
慢性発生判別モデル学習部22は、慢性発生正解データ46に格納されている各期間Aについて、期間Aで計測された期間B単位RRIデータ41において、不整脈様異常値が慢性的に発生しているか否かを評価するのに用いる集約LP特徴量データ47を生成する。
なお、集約LP特徴量データ47は、後述するように、慢性発生判別モデル52へ入力して、不整脈様異常値(不整脈の特徴量の異常値)が慢性的であるか否かを判定するためのデータである。
まず、慢性発生判別モデル学習部22は、期間B単位LP生成部23を呼び出し、期間B単位LP生成部23が期間A内のRRIデータについて、期間B単位で分割された期間B単位RRIデータ41を読み込む(S23)。
なお、期間B単位LP生成部23は、期間B単位RRIデータ41の読み込み時に、読み込まれた期間B単位RRIデータ41に有効なRRIデータが著しく少ない、もしくは空である場合を想定し、対象の期間B単位RRIデータ41の検査を行い、データの欠損の有無を判定してもよい。この場合、データの欠損に該当すると判定された期間B単位RRIデータ41については後続の処理を行わず、当該期間Bはデータ欠損として扱われる。
また、期間B単位LP生成部23は、期間B単位RRIデータ41を読み込む際に、加えて履歴データ44も読み込んでもよい。この場合、履歴データ44に格納されたドライバの状態を参照し、所定のドライバの状態に合致しない場合は期間B単位RRIデータ41の読み込みを中止し、当該データに関する後続の処理をスキップしてもよい。
例えば、ドライバの状態が運転中でない場合には、該当の期間B単位RRIデータ41のデータを読み込まず、慢性発生判別モデルの学習処理から除外してもよい。この場合、慢性発生判別モデル52の学習に利用される期間B単位RRIデータ41の計測条件が統一され、当該計測条件における不整脈様異常値の評価精度の向上が見込まれる。
続いて、期間B単位LP生成部23は、上記読み込んだ期間B単位RRIデータ41を用い、期間B単位でローレンツプロットを生成し、期間B単位LPデータ43として格納する(S24)。
LPは、時系列データT[t]について、図4Aの1軸に先行する時刻t(t=0、 1、 2、…)の時系列データT[t]を、もう1軸に時刻tから期間dt(dt=1、 2、 3、 …)だけ経過した時刻t+dtにおける時系列データT[t+dt]をプロットすることで描かれるカオス解析を行うための2次元プロットである。
本実施例では、T[t]をx軸に、T[t+dt]をy軸に対応付けてプロットしたLPを例として示す。LPに描かれる幾何学図形を解析することで時系列データT[t]の特性を分析することができる。
特に連続する期間B単位のRRIデータについてLPを描くと、その幾何学的特徴から、期間Bにおいて計測されたデータがどの程度不整脈や計測不良を含んでいるかといった計測特性を評価可能であることが知られている。
本実施例では、dt=1拍後の時刻とした場合のLPについての例を示す。また、時系列データとして、測定したRRIデータの原系列RRI[t]を用いる場合を示す。なお、dtは1より大きい、すなわち時間的に隣接する2点とは限らなくともよい。また、用いるRRIデータは原系列RRI[t]に限らず、例えば隣接するデータ点間で差分をとった差分系列であるΔRRI[t]を用いてもよい。
本実施例では、期間B単位LP生成部23がLPにおける幾何学的特徴を定量評価するため、LP上のデータ点の出現頻度を濃度(又は輝度)として表したLP行列を計算する。なお、後述の図4Aのように、出現頻度が高い場合には濃度は高くなり、出現頻度が低い場合には濃度は薄くなる。例えば、本実施例ではx軸及びy軸の範囲を0msから2560msとし、この範囲を各軸方向に64分割するように方眼を描いたメッシュ領域を定義する。
すなわち、この場合、各メッシュはメッシュ幅が40msで面積40ms×40msの領域を示す。そして、各メッシュ内に所属するLP上のデータ点の数をカウントし、各メッシュ領域の濃度をLP行列の成分と定義する。なお、LPの描画範囲や各軸の分割量、すなわちメッシュ幅は本実施例に限定されない。例えば、描画範囲を同一としてメッシュ幅を80ms単位、すなわち各軸を32分割するようにメッシュ領域を定義してもよい。
また、RRIデータが正常に計測されていない場合の計測特性を明瞭に評価するため、本実施例ではLP生成の前処理として、メッシュ領域の濃度に閾値を設け、閾値を超過した濃度は閾値に置換する飽和処理を適用する例を示す。
例えば、閾値を3回と設定した場合、メッシュ領域内に4回以上データが出現した場合にも、濃度の最大値は3回となる。本処理により、不整脈様や計測不良様のRRI異常値の幾何学的特徴が強調されることになる。
以上により、本実施例では、期間B単位LP生成部23が期間B単位LPデータ43として、64×64で濃度を0から3の4階調としたLP行列を生成する。
なお、LPの生成にあたっての前処理は飽和処理に限定されない。例えば、不整脈様異常値のみを本手法で処理するために、R波のn拍連続検出ミスに起因する想定RRIの約n倍の長さを有するRRIに対して、公知の時間領域解析手法である中央値フィルタを用いた異常値の除外又は置換処理や、同じく公知の手法であるカルマンフィルタを用いた検出ミス拍の補間処理などを合わせて行ってもよい。
以上の期間B単位で分割された期間B単位RRIデータ41から期間B単位LPデータ43を算出する処理を、慢性発生判別モデル学習部22は期間Aに含まれる全ての期間Bについて実施する(S22)。なお、期間Aに含まれる期間Bであっても、期間B単位RRIデータ41として存在しない期間Bは、データ欠損として扱われる。
その後、慢性発生判別モデル学習部22は得られた期間B単位LPデータ43を期間A単位で集約処理を行って期間A単位集約LPデータ45を生成する、期間A単位集約LP生成処理(S25)を行う。
なお、本フローチャートでは期間B単位LPデータ43の生成を期間Aに渡り順次実行する例を示したが、順次実行ではなく並列実行としてもよい。
期間Bの時系列で連続的にRRIデータが測定されている場合や、異常値の置換・補間・除外処理により期間B分のRRIデータを得られる場合、この期間BのRRIデータから生成したLPについては、従来研究が行われてきており、どのような幾何学形状が不整脈様の異常であるか、に関する知見が多数存在する。
一方、期間B以上の窓幅を有する期間Aについては、連続的にRRIを計測できない時間帯や、計測に失敗し、RRIデータが存在しない時間帯や、RRIデータは存在したがサーバへの送信に失敗してデータが欠損した時間帯や、業務の都合により期間Aの例として示した1業務日の開始終了が異なる場合など、多様な要因により、期間Aのうち実際に計測されるRRIデータ量は異なる。
例えば、期間Aを単純に期間Bで分割すると200区間存在する場合に、実際に計測された期間A内の期間B区間は190区間しか存在しない場合が発生する。このように期間A内の区間でRRIデータの欠損がある場合におけるLPの生成は前記従来例では考慮されておらず、この場合に示される幾何学的特徴は明らかではなかった。
期間A単位集約LP生成処理(S25)では、慢性発生判別モデル学習部22が期間A単位集約LP処理部24を呼び出し、期間A単位集約LP処理部24が、評価対象とする期間A内に存在する、すなわちデータ欠損期間ではない期間Bの期間B単位LPデータ43群について、集約処理(S25)を行って期間AのRRIデータの特徴量を定量化するLPである期間A単位集約LPデータ45を生成する。
期間A単位集約LP処理部24は、例えば、期間B単位LPデータ43群について、LP行列の各成分毎に平均化処理を行って、期間A単位集約LPデータ45を生成する。本実施例の場合、期間A単位集約LP処理部24は、期間Aが1業務日であるため、業務日単位平均LPを生成し、期間A単位集約LPデータ45として格納する。
なお、集約処理方法はLP行列の成分毎に対する平均化処理に限定されない。例えば、集約処理におけるロバスト性を向上させるために、LP行列の各成分に対して期間A中のN%分位点を計算する等の統計処理をもって集約処理を行ってもよい。
この場合、N=50%とした集約処理を選択した場合、成分毎の中央値による集約処理となり、期間A中に、他と顕著に異なる特性の期間B単位LPデータ43が存在する場合には平均化処理に比較し、上記異なる特性のデータの影響を低減した集約処理を行うことができる。
期間A内の区間でRRIデータの欠損がある場合において、単純に全RRIデータを用いてLPを生成すると、濃度閾値に基づくRRI異常値の強調処理が所望の機能を発揮しない例や、本来LP上に表れるはずの幾何学特徴が観察されなくなってしまう例が見られる。
一方、本手法で、RRIデータの欠損が発生していない期間Bの各々についてLPを生成し、これを期間A単位で集約することで、従来研究されてきた期間Bに関する知見をRRIデータの欠損を含む期間Aについて適用可能となる。
本実施例の場合、期間A単位集約LP生成処理(S25)により、本実施例における0から3までの4階調で作成した期間B単位LPデータ43から、0から3までの連続値で濃度が示される期間A単位集約LPデータ45が生成される。
続いて、慢性発生判別モデル学習部22が期間A単位集約LP処理部24を呼び出し、期間A単位集約LP処理部24が、期間A単位集約LPデータ45から、不整脈様異常や計測不良様異常の程度を表す集約LP特徴量データ47を抽出するためのモデルである特徴抽出モデル50を用い、集約LP特徴量生成処理(S26)を行う。
特徴抽出モデル50は、2次元行列の特徴を抽出するための解析手段により構成される。例えば、期間A単位集約LPデータ45の2次元行列を画像として捉え、不整脈様異常や計測不良様異常に関する事前知識に基づいて作成しておいた、幾何学的特徴を抽出するために予め定義したマスク領域群について、データ濃度や出現頻度を特徴量として抽出するマスクパターンによる特徴抽出法や、前記事前知識に基づき不整脈様異常や計測不良様異常に関する情報を正解データとして学習した畳み込みニューラルネットワークベースモデルや、フーリエ変換に基づく周波数領域解析モデルなどを利用することができる。本実施例では、マスクパターンによる特徴抽出法について図4A~図4Fで詳述する。
なお、上記ステップS23で期間B単位LP生成部23が期間B単位RRIデータ41を読み込む際に、加えて履歴データ44も読み込み、所定のドライバ状態に合致するデータのみを用いた場合、所定のドライバ状態に適した特徴抽出モデル50を利用してもよい。例えば、ドライバ状態が運転中と停車中とではドライバの挙動差に起因してRRIデータの計測特性が変化するため、特徴抽出モデル50を使い分けることで適切な特徴抽出がなされることが見込まれる。
その後、慢性発生判別モデル学習部22が、期間Aに対応する慢性発生正解データ46を読み込む(S27)。慢性発生正解データ46は、ある期間Aにおいて不整脈様異常値が慢性的に発生しているか否かを例えば0と1で格納する。以上の処理を学習対象とする慢性発生正解データ46群について実施する。
慢性発生正解データ46と、これに対応する集約LP特徴量データ47が生成された後に、慢性発生判別モデル学習部22が、集約LP特徴量データ47から慢性発生判別モデル52を生成する慢性発生判別モデル学習処理(S28)を実施する。
慢性発生判別モデル52は、公知の判別アルゴリズムを用いて構成することができる。例えば、判別アルゴリズムのうち機械学習アルゴリズムについて、ロジスティック回帰モデルや決定木、Random Forest、Support Vector Machine、ニューラルネットワーク、深層学習モデルなどを利用することができる。
慢性発生判別モデル52は、集約LP特徴量データ47から、不整脈の慢性発生の有無の判別を行える他、慢性発生の有無の判別確率を、期間Aにおける不整脈様RRI異常の程度を示す異常度の算出モデルとして利用することもできる。
なお、期間B単位RRIデータ41を読み込む際に、加えて履歴データ44も読み込む場合、履歴データ44に格納されたドライバの状態毎に複数の慢性発生判別モデル52を生成してもよい。この場合、計測条件に応じたRRIデータの特性を踏まえて不整脈様異常値の発生度合いを評価可能になる。
本学習処理は、後述する図5に示す、不整脈様異常値の慢性発生の程度を評価する処理以前に少なくとも一度実行される。また、本処理は慢性発生正解データ46の増加に伴い、一定期間毎に実施し、慢性発生判別モデル52を再学習することができる。以上により、さらに判別精度の高い慢性発生判別モデル52を生成することができる。
図4A~図4Fは、生体データ評価サーバ1で利用される特徴抽出モデル50として利用されるマスクパターンによる特徴抽出法におけるマスク領域定義の一例を示す図である。
本実施例では、図4Aで示される期間A単位集約LPデータ45を例として、図4Bから図4Fの計5つで構成されるマスクパターンによる特徴抽出法の例を示す。マスクパターンによる特徴抽出法では、期間A単位集約LP処理部24が、定義されたマスク領域内外における濃度の平均や和といった統計量や、濃度が一定閾値以上であるメッシュ領域の数といった値を特徴量として抽出(図3のS26)する。
図4Aは期間A単位集約LPデータ45の例であり、LP1~LP4-2上の濃度が、各メッシュ領域におけるRRI分布を示す。また、直線の破線はそれぞれy=nx (n=3、2、1、1/2、1/3)を表す。
また、横軸のRRI[t]は、ある時刻におけるRRIを示し、縦軸のRRI[t+1]は、ある時刻から次の心拍におけるRRIを示す。
図4Bは、拍の検出失敗を除く要因により頻繁に観察される計測不安定時の計測不良様異常値が分布する範囲を定義するマスク領域(計測不良様マスクMask1)の例である。計測不安定に起因する計測不良はR波のピークをうまく捉えられないことに起因して発生することから、本来計測される平均RRIより短い間隔でR波やノイズの両方をR波として検知してしまう。この例では、マスク領域(Mask1)を次の(1)式で定義する。
例えば、運転中にはドライバのRRIが500msを下回ることが少ないと想定される場合には、a=b=500msとすることで、計測不安定に起因すると想定される異常値の程度を定量化できる。
図4Cは、RRIが正常範囲で揺らいでいると考えられるRRIデータの分布範囲を定義するマスク領域(Mask2)の例である。この例では、マスク領域(Mask2)を、次の(2)式で定義する。
FluctRangeはRRIデータが取りうる揺らぎ幅であり、例えば安静閉眼状態における心拍変動の分散σ2を参考に、2σ内に広くRRIデータが分布すると想定し、FluctRange=80msとすることができる。
図4Aに示したLP1のRRIデータ群は、正常範囲マスク(Mask2)の領域に含まれることを示している。
続いて、不整脈様異常値と、拍検出漏れによる計測不良様異常値とを分離して特徴量化するためのマスク領域を示す。本実施例では不整脈様異常値のうち、特に心室性(PVC:premature ventricular contraction)及び心房性期外収縮(PAC:premature atrial contraction)を頻発する例について言及する。
拍検出漏れによる計測不良様異常値は、n拍検出漏れであればy=(n+1)x及びy=1/(n+1)x近傍に分布する。一方で、不整脈様異常値は心室性及び心房性期外収縮様RRIの場合には、y=xからy=2x及びy=1/2xまでの領域に分布する。よって、不整脈様異常値の定量評価には、1拍検出漏れの分布領域を含まないように、y=xからy=2x及びy=1/2xまでの領域を評価することが有効となる。
図4Dは不整脈様異常値が分布する範囲を定義するマスク領域(Mask3)の例である。この例では、マスク領域を次のように定義する。
PVC様異常値マスク(Mask3)は、後述の1拍検出漏れの分布領域を含まないよう、y=2x及びy=1/2xを、左回りを正とした原点周りの回転角Δθだけ緩和した直線と、y=x±FluctRangeとの間の領域を評価することで不整脈様RRIを評価可能となる。
回転角Δθは例えばΔθ=2°と設定してよい。さらに、運転中には想定されないと考えられる間隔MaxRRIのRRI以上の領域を除外することで、さらに不整脈様異常値のみを評価可能となる。例えば、運転中に心拍数が40を切る場合はRRIデータが正しく計測できていないと想定し、MaxRRI=1500msとできる。
図4Aに示したLP2-1、LP2-2のRRIデータ群は、PVC様異常値マスク(Mask3)の領域に含まれることを示している。
図4Eは連続n=1拍検出漏れの場合にRRI異常値が分布する範囲を定義するマスク領域(Mask4)の例であり、マスク領域(Mask4)を次のように定義する。
図4Aに示したLP3-1、LP3-2のRRIデータ群は、1拍検出漏れマスク(Mask4)の領域に含まれることを示している。
図4Fは連続n=2拍検出漏れのRRI異常値が分布する範囲を定義するマスク領域(Mask5)の例であり、マスク領域(Mask5)は図4Eと同様に定義する。図4Aに示したLP4-1、LP4-2のRRIデータ群は、連続2拍検出漏れマスク(Mask5)の領域に含まれることを示している。
以上のように期間A単位集約LPから特徴抽出を行うことで、不整脈様異常値と計測不良様異常値との程度を切り分けて評価可能となる。なお、マスク領域は本実施例のみに限定されない。例えば、心房細動を表現するためのマスク領域を追加的に定義し利用してもよい。
以上のように不整脈様異常値を定義するマスク領域と、計測不良様異常値を分離して評価可能な特徴量を算出することで、不整脈様異常値の慢性的な発生状況の選択的な評価を実現可能となる効果が得られる。さらに、副次的効果として、計測不良様異常値の程度についても同様に評価可能となる効果が得られる。
図5は、生体データ評価サーバ1で行われる不整脈様異常値の慢性発生の程度を評価する処理の一例を示すフローチャートである。なお、図中ステップS22~S26は図3のフローチャートと同一の処理であるので図3と同一の符号を付与した。
まず、期間B単位LP生成部23が、期間AのRRIデータについて、期間B単位で分割された期間B単位RRIデータ41を読み込む(S23)。続いて、期間B単位LP生成部23が、読み込んだ期間B単位RRIデータ41を用い、期間B単位でLPを生成し、期間B単位LPデータ43として格納する(S24)。
期間B単位LP生成部23が、期間B単位LPデータ43を、期間Aに含まれる全ての期間Bについて生成した後(S22)に、期間A単位集約LP処理部24が、期間B単位LPデータ43を期間A単位に集約処理を行った期間A単位集約LPデータ45を生成する、期間A単位集約LP生成処理(S25)を行う。
そして、期間A単位集約LP処理部24が、期間A単位集約LPデータ45から、不整脈様異常や計測不良様異常の程度を表す集約LP特徴量を抽出するためのモデルである特徴抽出モデル50を用い、集約LP特徴量生成処理(S26)を行う。
その後、得られた集約LP特徴量データ47に対して、異常値慢性発生評価部25が、学習された慢性発生判別モデル52を用いて異常度データ49を算出する異常度算出処理(S31)を行う。
本処理で算出される異常度は、例えば前述のように集約LP特徴量データ47を慢性発生判別モデル52へ入力して得られる、慢性発生の有無の判別確率を慢性不整脈様異常度147(図10E参照)として算出して異常度データ49として利用することができる。
最後に異常値慢性発生評価部25が、集約LP特徴量データ47や異常度データ49と、慢性発生判別モデル52とを用いて慢性発生判別処理(S32)を行い、期間Aにおいて不整脈様異常値が慢性的に発生しているか否かを判別して、期間A単位異常判別データ51に格納する。
なお、異常値慢性発生評価部25は、対象のドライバの異常度データ49から慢性不整脈様異常度147を取得して、慢性不整脈様異常度147が予め設定された異常判定閾値を超えていれば、期間A単位異常判別データ51慢性不整脈様異常判定結果157(図10F参照)に「1」を設定し、異常判定閾値以下であれば「0」を設定する。
なお、図3にて記載のように、期間Bデータ読込処理(S23)において追加で履歴データ44を読み込み、所定のドライバ状態で計測された期間B単位RRIデータ41のみから期間A単位集約LPを生成した場合、集約LP特徴量生成処理(S26)において利用する特徴抽出モデル50や、異常度算出処理(S31)や慢性発生判別処理(S32)で利用する慢性発生判別モデル52は、所定のドライバ状態向けのモデルを選択して利用してよい。この場合、RRIデータの計測状況を踏まえて、より精度高く不整脈様異常値の発生状況を評価可能となる。
また、本実施例では異常度算出処理(S31)と慢性発生判別処理(S32)を順次行う例を示したが、両者を同時(又は並列的)に行ってもよい。この場合、集約LP特徴量データ47を慢性発生判別モデル52へ入力して得られた判別確率と判別結果のそれぞれを異常度データ49と、期間A単位異常判別データ51として格納すればよい。
以上により、データ欠損を伴う期間A単位のRRIデータに対しても、期間Aにおける不整脈様異常値発生の程度を評価するためのLPを生成可能となる効果が得られる。また、不整脈様異常値の発生が慢性的であるか否かを判別可能となる。
したがって、得られた期間A単位異常判別データ51を利用することで、データ欠損を伴う環境においても、期間Aについて不適期間を除外することが可能となり、自律神経機能評価の信頼性が向上する効果が得られる。
図6は、生体データ評価サーバ1で行われる自律神経機能評価に不適なドライバの判定処理の一例を示すフローチャートである。本実施例においては期間Aを1業務日とする例を示しているが、ドライバの不整脈様異常値の発生状況は運動負荷や健康状態に応じて変化しうる。
このため、期間Aに対する慢性不整脈様異常判定結果157のみから、当該ドライバの全データについて今後自律神経機能評価が不適であると判定することは難しい。以上の判定を行うには、期間A以上の長さを有する期間Cについての慢性不整脈様異常判定結果157を勘案して評価することが望ましいと考えられる。
よって、自律神経機能評価に不適なドライバであるか否かを評価する処理では、不適ドライバ判定部26が、まず直近の期間Cに対し、期間C内に存在する期間A単位異常判別データ51を読み出して期間C分判定結果読出処理(S41)を行う。
そして、不適ドライバ判定部26が、期間C内の期間A単位異常判別データ51を入力として、不適ドライバ判定モデル54を用いて、当該ドライバがRRIデータに基づく自律神経機能評価に不適であるかどうかを判定した判定結果(図10GのANF評価不適判定167)を算出させて不適判定データ48に格納する(S42)。
なお、不適判定データ48のANF評価不適判定167には、自律神経機能評価に不適であれば「1」を設定し、自律神経機能評価に利用可能であれば「0」が設定される。
例えば期間Aを1業務日とした場合に、期間Cは5業務日としてよい。不適ドライバ判定モデル54には、例えば定常的に不整脈様異常値を呈する場合と、本人の状況に応じ偶発的に不整脈様異常値を呈する場合とにおける、期間Cを総数とした場合の期間Aに対するANF評価不適判定167の出現分布とを比較して統計的に判定閾値を設定する統計モデルを利用してよい。
以上により、不適ドライバ判定部26は、健康状態や運動負荷などドライバ本人の状態変化によらず、RRIデータを用いた自律神経機能評価が定常的に不適と考えられるドライバが検出可能となり、自律神経機能評価の信頼性向上が実現される効果が得られる。
図7は、生体データ評価サーバ1で行われる自律神経機能指標の算出処理の一例を示すフローチャートである。本実施例では、LP生成に用いる期間Bと同様の窓幅のRRIデータを用いて自律神経機能指標を算出する例を示す。すなわち、本実施例では、2分の解析窓単位で自律神経機能指標を算出する例を示す。
自律神経機能指標の計算処理は、周知又は公知の手法により行われるため、その概要のみを以下で述べる。まず、自律神経機能指標算出部27は、期間B単位RRIデータ41を読み込むデータ読込処理を行う(S51)。
続いて、RRIデータに基づく自律神経機能評価が定常的に不適と想定されるドライバであるか否かを評価するため、自律神経機能指標算出部27は不適判定データ48から解析適否を判定する(S52)。
この判定は、自律神経機能指標算出部27が、不適判定データ48のANF評価不適判定167が「0」のレコードを抽出し、解析開始165~解析終了166までの期間B単位RRIデータ41でステップS53~S55の自律神経機能指標データ53を算出する。これにより、自律神経機能指標算出部27は、ANF評価不適判定167が「1」のレコードを排除することができる。
解析が不適なドライバではなかった場合、自律神経機能指標算出部27は、RRIデータから必要に応じた解析を行うことで自律神経機能指標データ53を算出する。必要に応じた解析には、周波数領域解析(S53)や、時間領域解析(S54)、RRI非線形領域解析(S55)が例として挙げられる。
自律神経機能指標算出部27は、周波数領域解析(S53)ではRRI時系列からパワースペクトル密度を介して周波数領域指標を算出する。RRI時系列は、不等間隔時系列データであるため、スプライン補間などで等間隔にリサンプリングしてから自己回帰モデルや最大エントロピー法を用いて、もしくは不等間隔データを利用可能なLomb-Scargle法など公知の手法を用いてパワースペクトル密度PSD(Power Spectral Density)を算出する。
自律神経機能指標算出部27は、算出されたPSDのうち、例えば0.05 Hz-0.15 Hzの低周波数領域の積分値LFや、0.15 Hz-0.40 Hzの高周波数領域の積分値HFと、LFとHFの和であるTP、LFをHFで除したLF/HF、LFをTPで除して百分率としたLFnuなどを自律神経機能指標データ53の周波数領域指標として算出する。
自律神経機能指標算出部27は、時間領域解析(S54)では、RRI時系列や隣接するRRIの差分系列であるΔRRI時系列の統計量を算出することで時間領域指標を算出する。
例えば、自律神経機能指標算出部27はRRI時系列の平均値の逆数である平均心拍数やRRIデータの標準偏差であるSDNNを算出する。また、ΔRRI時系列からは例えば、ΔRRI時系列を構成する差分値の絶対値が50msを超過するデータ総数であるNN50や、NN50をΔRRI時系列のデータ総数で除したpNN50や、ΔRRIの標準偏差であるSDSDを算出し、自律神経機能指標データ53の時間領域指標として算出する。
自律神経機能指標算出部27は、RRI非線形領域解析(S55)では、各種手法により非線形特徴量を算出する。自律神経機能指標算出部27は、例えば、LP解析を通じ、図4Aのようにプロットされた領域を楕円近似した楕円面積Sを算出する。また、自律神経機能指標算出部27は、相似エントロピーやDetrended Fluctuation Analysisによるα1、α2、トーン-エントロピー解析に基づくトーンやエントロピーを算出し、自律神経機能指標データ53のRRI非線形領域指標として算出する。
その後、自律神経機能指標算出部27は、算出された自律神経機能指標群をまとめて自律神経機能指標データ53に格納する(S56)。
なお、自律神経機能指標算出部27は、上記ステップの処理を並列的に実行してもよいし、順次実行するようにしてもよい。
一方、不適判定データ48から解析に不適だと想定されるドライバの場合、自律神経機能指標算出部27は、自律神経機能指標を算出せずに、不適フラグを自律神経機能指標データ53に格納する。なお、自律神経機能指標を算出した上で不適フラグを自律神経機能指標データ53に格納してもよい。
以上により、定常的な不整脈によりRRIデータを用いた自律神経機能評価が不適なドライバに対して、不適フラグを付与可能となり、得られた自律神経機能指標から誤った解釈を行う可能性を低減させ、自律神経機能評価の信頼性を向上する効果が得られる。
図8は、結果表示部28が、入出力装置5のディスプレイに対して出力する、自律神経機能評価結果画面1000の一例を示す図である。生体データ評価サーバ1は、期間Aについて、RRIデータの計測が終了し、期間A単位異常判別データ51が生成されると、入出力装置5は、期間A単位の自律神経機能評価結果画面1000を表示する。
自律神経機能評価結果画面1000には、ドライバID1011と、使用した車両(ID)1012と、不整脈様RRI異常レベル1013が、サマリー情報1010として上部に表示されている。また、下部には、自律神経機能指標の推移1020として、30分毎の時系列で自律神経機能指標の推移が5段階で表示されている。なお、自律神経機能指標は、リラックスからストレスの範囲を示した例である。
本実施例の対象である期間Aの1業務日のうち、例えば10時については何らかの要因でデータが欠損し、自律神経機能指標が計算できていない。すなわち、期間Aの中でRRIデータに欠損が生じ、従来例のLPの適用で不整脈様異常値の程度を判別するのが困難な場合である。
しかし、本実施例では期間Aの中に欠損区間があっても不整脈様異常値の程度を評価可能となるため、上部のサマリー情報1010には、本日の業務時間(例:8時間半)と、この業務時間中における不整脈様異常値の程度が不整脈様RRI異常レベル1013として表示されている。
例えば、不整脈様RRI異常レベル1013には、異常度データ49記録された判別確率をパーセンテージ表示に変換した値を表示することで、不整脈様異常値の発生状況の評価を定量表示してよい。
以上によりドライバは、業務時には頻繁に発生しうる、期間Aの中にRRIデータの欠損区間が発生する場合であっても、自律神経機能評価結果画面1000に表示される自律神経機能指標の推移が信頼性に足るものであるのかどうかを、定量的に理解することができる効果が得られる。
図9は、結果表示部28が、入出力装置5のディスプレイに対して出力する、期間A中に計測されたRRIデータの信頼性の詳細分析画面2000の一例を示す図である。図8に示した自律神経機能評価結果画面1000のサマリー情報1010内に表示されている詳細ボタン1014を押下すると、入出力装置5は期間A単位の計測データについて、詳細分析画面2000を表示する。
詳細分析画面2000の左上には、当該日付2001とドライバID2002、及び期間Aである当該日1業務日における自律神経機能指標の信頼性2003が表示されている。
詳細分析画面2000の左下には、期間A単位集約LP2004が表示されている。右下には、期間A単位集約LP2004を作成するために集約を行う以前の、計測された期間B単位RRIデータ2011と、期間B単位LPデータ2012が表示され、下部のスクロールバー2013により期間B単位LPデータの時間変化を確認することができる。
また、下部のスクロールバー2013には、期間B単位で信頼性の低い区間2014が網掛けで表示されている。詳細分析画面2000の右上には、不整脈様RRI異常の程度2021と、計測不良様RRI異常の程度2022、2023とが、その根拠とともに表示されている。
本実施例では特徴抽出モデル50に用いたマスクパターンによる特徴抽出法において定義されている、不整脈様、計測不良様、そしてR波検知失敗様のRRI異常値のそれぞれについて、判定の根拠となるLP上の領域定義が、期間A単位集約LP2004上に重畳表示されている。
期間A単位集約LP2004の各異常レベルは、例えば、各マスクに関わる特徴量をその特徴量の最大値で正規化してパーセンテージ表示することができる。なお、特徴抽出モデル50として畳み込みニューラルネットワークを用いた場合には、その判定の根拠を可視化する手段であるアテンションマップを表示することで判定の根拠を可視化してもよい。
以上により、生体データ評価サーバ1の利用者などが詳細分析画面2000を参照することで、不整脈様異常値に起因する自律神経機能評価の信頼性がなぜ低下しているのか、その根拠を容易に提示することができる。
さらに、不整脈様異常値の他に、計測不良様異常値の状況に関する情報提示を可能とし、正常にRRIデータの計測が行えているか否かの判定をドライバは下すことが可能になる。さらに、一部の期間Bにおいてのみ計測状況が悪いことが分かった場合、ドライバは自身の業務知識と照らし合わせることで、計測不良の要因を考察可能となる。
<データ構造>
次に、生体データ評価システムで使用する各データの特徴的な構造について示す。
図10Aは、生体データ評価サーバ1においてストレージ装置4に保持される、期間B単位RRIデータ41のデータ構造の一例を示す図である。
期間B単位RRIデータ41には典型的には、ドライバID101と、車両ID102と、RRIデータの計測時刻103と、RRI104及び、加速度ノルム105が1つのレコードに格納される。
ドライバID101は、車両7のドライバID読取装置11が取得したドライバの識別子を格納する。車両ID102は、運転データ収集装置10に予め設定された車両7の識別子を格納する。
計測時刻103は、心拍センサ14がRRIデータを測定した日時を格納する。RRI104は、心拍センサ14が検出した値(msec)を格納する。加速度ノルム105は、加速度センサ15が検出した加速度のベクトル値を格納する。
図10Bは、生体データ評価サーバ1においてストレージ装置4に保持される、期間B単位LPデータ43のデータ構造の一例を示す図である。期間B単位LPデータ43には、典型的にはドライバID111と、車両ID112と、期間Bの窓幅113と、解析期間114と、期間B単位LP115及び、解析元ファイル名116が1つのレコードに格納される。
ドライバID111は、図10Aと同様でありドライバの識別子を格納する。車両ID112は、図10Aと同様であり車両7の識別子を格納する。期間B113は、期間Bの長さを格納する。解析期間114は、期間Bの始点の日時を格納する。
期間B単位LP115には、期間B内の2次元のLP行列成分を平坦化した配列を格納してもよい。もしくは、LP行列成分を輝度として画像化したLP画像をバイナリにエンコードした情報を格納してもよい。もしくは、LP行列成分の成分毎に異なる列(又はフィールド)方向に格納してもよい。解析元ファイル名116は、期間B単位LPデータ43のファイル名(又はパス)を格納する。
図10Cは、生体データ評価サーバ1においてストレージ装置4に保持される、期間A単位集約LPデータ45のデータ構造の一例を示す図である。期間A単位集約LPデータ45には典型的には、ドライバID121と、車両ID122と、期間Aの窓幅123と、期間Bの窓幅124と、期間A内に実際にデータが存在した期間Bの区間数を表す窓数125と、解析期間126と、期間A単位集約LP127及び、集約方法128を示す方法が1つのレコードに格納される。
ドライバID121と車両ID122は、図10Aと同様でありドライバの識別子と車両7の識別子を格納する。期間A123は、期間Aの長さを格納する。期間B124は、期間Bの長さを格納する。解析期間126は、期間Aの始点の日時を格納する。期間A単位集約LP127には、期間A内の2次元のLP行列成分を平坦化した配列を格納してもよい。もしくは、LP行列成分を輝度として画像化したLP画像をバイナリにエンコードした情報を格納してもよい。もしくは、LP行列成分の成分毎に異なる列方向に格納してもよい。
図10Dは、生体データ評価サーバ1においてストレージ装置4に保持される、集約LP特徴量データ47のデータ構造の一例を示す図である。集約LP特徴量データ47には典型的には、ドライバID131と、車両ID132と、期間Aの窓幅133と、期間Bの窓幅134と、期間A内に実際に存在した期間Bの区間数を表す窓数135と、解析期間136、及び期間A単位集約LPから抽出された特徴量群について、その特徴量が不整脈様や計測不良様など特徴量の特性名を表す列名(例:不整脈様特徴量1137-1~計測不良様特徴量N137-N)が1つのレコードに格納される。
ドライバID131~解析期間136は、図10CのドライバID121~解析期間126と同様である。
特徴量1~N(137-1~137-N)は、例えば、図4Bの計測不良様マスクMask1に含まれるLPの特徴量や、PVC様異常値マスクMask3に含まれるLPの特徴量や、1拍検出漏れマスクMask4や連続2拍検出漏れマスクMask5に含まれるLPの特徴量を格納する。
図10Eは、生体データ評価サーバ1においてストレージ装置4に保持される、異常度データ49のデータ構造の一例を示す図である。異常度データ49には典型的にはドライバID141と、車両ID142と、期間Aの窓幅143と、期間Bの窓幅144と、期間A内に実際に存在した期間Bの区間数を表す窓数145と、解析期間146と、慢性不整脈様異常度147が1つのレコードに格納される。
ドライバID141~解析期間146は、図10DのドライバID131~解析期間136と同様である。慢性不整脈様異常度147には、例えば慢性発生判別モデル52に集約LP特徴量データ47を入力して得られた不整脈の慢性発生の有無の判別確率が1つのレコードに格納される。
図10Fは、生体データ評価サーバ1においてストレージ装置4に保持される、期間A単位異常判別データ51のデータ構造の一例を示す図である。期間A単位異常判別データ51には典型的には、ドライバID151と、車両ID152と、期間Aの窓幅153と、期間Bの窓幅154と、期間A内に実際に存在した期間Bの区間数を表す窓数155と、解析期間156及び、慢性不整脈様異常判定結果157が1つのレコードに格納される。
ドライバID151~解析期間156は、図10EのドライバID141~解析期間146と同様である。
慢性不整脈様異常判定結果157には、異常値慢性発生評価部25が、期間Aにおいて不整脈様異常値が慢性的に発生しているか否かを判別した結果が「0」又は「1」の値で格納される。なお、不整脈様異常値が慢性的に発生している場合には慢性不整脈様異常判定結果157に「1」が格納され、そうでない場合には「0」が格納される。
図10Gは、生体データ評価サーバ1においてストレージ装置4に保持される、不適判定データ48のデータ構造の一例を示す図である。不適判定データ48には、典型的にはドライバID161と、車両ID162と、期間Aの窓幅163と、期間Cの窓幅164と、解析を開始した期間Aの解析開始165と、解析を終了した期間Aの解析終了166及び、期間Cに関して評価した自律神経機能(図中ANF)評価不適判定167が1つのレコードに格納される。
ドライバID161~期間A163は、図10FのドライバID151~期間A153と同様である。期間C164は、期間Aよりも大きい期間(窓幅)を格納する。解析開始165と解析終了166は、期間Cの開始日時と終了日時を格納する。
自律神経機能(ANF)評価不適判定167には、当該ドライバID161のRRIデータが自律神経機能を評価するのに適していなければ「1」が格納され、そうでない場合には「0」が格納される。
図10Hは、生体データ評価サーバ1においてストレージ装置4に保持される、自律神経機能指標データ53のデータ構造の一例を示す図である。自律神経機能指標データ53には典型的には、ドライバID171と、車両ID172と、日時173に加え、自律神経機能指標算出部27が算出した各種自律神経機能指標が1つのレコードに格納される。
ドライバID171と車両ID172は図10GのドライバID161と車両ID162と同様である。日時173は、自律神経機能指標を算出した日時を格納する。
本実施例では、自律神経機能指標として、例えば、周波数領域指標であるLF/HF174と、時間領域指標である平均心拍数175と、NN50(176)又はRRI非線形領域指標であるα1(177)などが挙げられる。
図10Iは、生体データ評価サーバ1においてストレージ装置4に保持される、業務状態データ42のデータ構造の一例を示す図である。業務状態データ42には典型的には、ドライバID181と、車両ID182と、業務日183と、計測開始日時184と、計測終了日時185及び、走行距離186などが1つのレコードに格納される。
ドライバID181と車両ID182は図10HのドライバID171と車両ID172と同様である。業務日183は、ドライバが業務を実施した日付を格納する。計測開始日時184と計測終了日時185は、生体データの計測を開始した日時と、終了した日時を格納する。走行距離186は、ドライバが業務日183で運転した距離を格納する。
図10Jは、生体データ評価サーバ1においてストレージ装置4に保持される、履歴データ44のデータ構造の一例を示す図である。履歴データ44には典型的には、ドライバID191と、車両ID192と、期間Bの窓幅193と、期間B単位RRIファイル送信時刻194と、受信した期間B単位RRIデータのファイル名195及び代表状態196などが1つのレコードに格納される。
ドライバID191と車両ID192は図10IのドライバID181と車両ID182と同様である。期間B193は、期間Bの長さを格納する。ファイル送信時刻194は、車両7の運転データ収集装置10がRRIデータを送信した日時を格納する。ファイル名195は、RRIデータのファイル名(又はパス)を格納する。
代表状態196は、期間B単位RRIデータ41が計測された期間Bにおけるドライバの状態を格納する。
図10Kは、生体データ評価サーバ1においてストレージ装置4に保持される、慢性発生正解データ46のデータ構造の一例を示す図である。慢性発生正解データ46には、典型的には、ドライバID201と、車両ID202と、期間Aの窓幅203と、解析期間204及び、慢性不整脈様異常か否かを示す正解ラベルである慢性不整脈様異常ラベル205が1つのレコードに格納される。
ドライバID201と車両ID202は図10JのドライバID191と車両ID192と同様である。期間A203は期間Aの長さを格納する。解析期間204は、期間Aの開始日時を格納する。慢性不整脈様異常ラベル205は、慢性不整脈様異常であれば「1」を格納し、そうでない場合には「0」を格納する。
図11は、期間A及び期間Bの定義とデータ欠損の発生に関わる一例を示す図である。本実施例では期間A501を1業務日(すなわち、ある日付において業務の開始から終了までの期間)、期間B503を2分と設定する場合において、3人日分の期間A501(501-1、501-2)と、期間A501を期間B503単位に分割した場合の例を説明する。
まず、データ欠損が発生しない場合における期間A501と期間B503を説明する。12/1のドライバA502-1の場合、期間A(ドライバA)501-1で定義される期間に関し、期間B503で分割された期間B単位RRIデータ504が窓数nだけ存在する。
一方、12/1のドライバB502-3の場合は、12/1のドライバA502-1と業務の開始・終了時刻が異なっており、期間A(ドライバA)501-1とは異なる、期間A(ドライバB)501-2の期間に渡って期間B単位RRIデータ504が計測されている。結果として、12/1のドライバAの期間A501-1に存在した窓数nと異なる、窓数mの期間B単位RRIデータ504が解析対象となる。
続いて、データ欠損が存在する場合の12/2のドライバA502-2を説明する。この場合、同一ドライバで業務体系が変化しなかったことから、ドライバA502-2においても期間A501はドライバA502-1同様に期間A(ドライバA)501-1で定義されている。
一方、期間A(ドライバA)501-1中に計測された期間B単位RRIデータ504には、様々な要因でデータ欠損が発生している。例えば、ある期間B単位RRIデータ505-1は、計測不良により有効なRRIデータが著しく少なく、データ欠損が有りと判定されている。
また期間B単位RRIデータ505-2は、期間B503においてRRIデータ計測に失敗し、生体データ評価サーバ1上に、空の期間B単位RRIデータが存在し、データ欠損有と判定されている。
さらに期間B単位RRIデータ505-3は、通信不良などの外的要因73により、生体データ評価サーバ1上に、期間B単位RRIデータ504が存在せず、データ欠損が有りと判定されている。
結果として、3区間のデータ欠損が発生し、12/1のドライバA502-1における期間B単位RRIデータ総数nから3データ少ない、n-3だけ、12/2のドライバA502-2では期間B単位RRIデータが計測されている。なお、データ欠損の要因は以上に限定されない。
以上のように、期間Aのうちに計測された期間B単位RRIデータ41はそれぞれn、n-3、mと、期間Aに渡ってRRIデータの計測を試みた場合でも、実際に計測されたRRIデータ量が異なる事例が発生する。
生体データ評価サーバ1に読み込まれた期間B単位RRIデータ41に有効なRRIが著しく少ないもしくは空である場合を想定し、対象の期間B単位RRIデータ41の検査を行い、データ欠損の有無を判定してもよい。
以上のように、本実施例の生体データ評価システムは、生体データ評価サーバ1が、期間B単位RRIデータ41群から算出した期間B単位LPデータ43群を用いて、期間A単位で集約処理した期間A単位集約LPデータ45を算出し、特徴抽出モデル50を用いて期間A単位集約LPデータ45から、不整脈様異常値発生の程度を表す特徴量を含む集約LP特徴量データ47を算出し、集約LP特徴量データ47を慢性発生判別モデル52へ入力することで、期間A単位で不整脈様異常値が慢性的に発生しているか否かを判別する。
これにより、本実施例の生体データ評価サーバ1は、データ欠損を伴うRRIデータに対しても不整脈RRI異常値の程度評価に用いる集約LPを生成することが可能となる。
また、生体データ評価サーバ1は、集約LPから不整脈様異常値発生の程度を表す特徴量を含む集約LP特徴量データ47を生成することで、計測不良様異常値など、不整脈以外の要因によるRRI異常値と切り分けて不整脈様異常値の発生の程度を定量評価することが可能になる。
さらに、生体データ評価サーバ1は、集約LP特徴量データ47を用いることで、データ欠損を伴う期間AのRRIデータに対して、不整脈様異常値の発生が期間Aにおいて慢性的であるか否かを判別することが可能になる。
以上により、生体データ評価サーバ1は、車両7の運転を伴う業務中など安静状態とは限らない状態においてRRIデータを計測する場合においても、期間Aに計測されたRRIデータから得られる自律神経機能指標の信頼性を評価可能となる効果が得られる。
なお、上記実施例1では、車両7を管理する生体データ評価サーバ1に本発明を適用する例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、車両7に代わって、鉄道車両や船舶あるいは航空機など運転者や操縦者を要する移動体に本発明を適用することができる。
また、例えば、ドライバに限らず、遠隔で生体データが計測される環境において業務に従事する一般従業員や、遠隔で生体データが計測される環境に属する人々を対象としてもよい。
また、上記実施例1では、期間Bの単位でLPを生成する例を示したが、これに限定されるものではなく、車両7から受信したRRIデータからリアルタイムでLPを生成し、期間Bの単位でLPの生成を終了するようにしてもよい。
次に、本発明の実施例2を説明する。以下に説明する相違点を除き、実施例2の生体データ評価システムの各部は、実施例1の同一の符号を付された各部と同一の機能を有するため、それらの説明は省略する。
図12は、本発明の実施例2を示し、生体データ評価システムが、自律神経機能指標データ53を用いてドライバの交通事故又はインシデントのリスク(以下、事故リスク)の予測をも行う場合における、主要な構成の一例を示すブロック図である。
車両7は、ドライバの生体データを検出する生体センサ12と、ドライバIDを検出してドライバを特定するドライバID読取装置11と、検出された生体データとドライバIDとを収集して生体データ評価サーバ1へ送信する運転データ収集装置10に加え、さらに業務状態や走行状態を検出する車載センサ8と、生体データ評価サーバ1からドライバの事故リスクに応じた警告を受け付けて、ドライバへ提示する予測結果報知装置9とを含む。
なお、図示の例では、運転データ収集装置10と予測結果報知装置9とドライバID読取装置11を独立した装置とした例を示すが、1つの携帯端末で構成することができる。この場合、携帯端末は、運転データ収集部と予測結果報知部とドライバID読取部として機能する。
車載センサ8としては、車両の位置情報を検出するGNSS(Global Navigation Satellite System)19と、車両7の挙動や速度を検出する加速度センサ16と、走行環境を映像として検出するカメラ17と、乗車ドライバの業務情報を提示又は記録する業務端末18を含むことができる。
車載センサ8は、上記に限定されるものではなく、車両7の周囲の物体及び/又は距離を検出する測距センサや、運転操作を検出する操舵角センサや、車両7の旋回操作を検出する角速度センサ等を用いることができる。また、加速度センサは、3軸加速度センサが望ましい。
生体データ評価サーバ1のメモリ3は、データ収集部21と、慢性発生判別モデル学習部22と、期間B単位LP生成部23と、期間A単位集約LP処理部24と、異常値慢性発生評価部25と、不適ドライバ判定部26と、自律神経機能指標算出部27と、結果表示部28に加え、さらに危険予測部29と警告提示部30の各機能部をプログラムとしてロードする。各プログラムはプロセッサ2によって実行される。なお、各機能部の詳細については後述する。
生体データ評価サーバ1のストレージ装置4は、上記各機能部が使用するデータを格納する。ストレージ装置4は、期間B単位RRIデータ41と、期間B単位LPデータ43と、期間A単位集約LPデータ45と、集約LP特徴量データ47と、異常度データ49と、期間A単位異常判別データ51と、自律神経機能指標データ53と、業務状態データ42と、履歴データ44と、慢性発生正解データ46と、不適判定データ48と、特徴抽出モデル50と、慢性発生判別モデル52と、不適ドライバ判定モデル54とに加え、さらに業務・環境データ55と、属性情報データ57と、事故リスク予測データ56と、事故リスク予測モデル58と、を格納する。
図13Aは、生体データ評価サーバ1で行われる、業務中における事故リスクを予測する処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、車両7から生体データを受信した場合に実行することができる。
危険予測部29は、まず、車両7から取得したRRIデータを自律神経機能指標算出部27へ入力して自律神経機能指標データ53を算出する(S61)。
自律神経機能指標算出部27は、上述したように周波数領域解析パワースペクトル密度PSDを算出し、LF/HFやLFnuなどを自律神経機能指標データ53の周波数領域指標として算出する。
その後、危険予測部29は、走行中の車両7のドライバに適した事故リスク予測モデル58を選択して読み込む(S62)。
事故リスク予測モデル58は、走行中の車両7のドライバの自律神経機能指標データ53を入力として、所定時間後の事故リスクを予測して出力する周知又は公知の機械学習モデルであり、予め学習されたモデルである。
事故リスク予測モデル58としては、事故リスクの種別や、車両7の車載センサ8により計測される走行環境や、所定の業務時間などを格納した業務・環境データ55に応じて、複数のモデル予めを生成しておくのがよい。複数のモデルを生成しておくことで、事故リスク予測処理(S63)において適するモデルを選択して使い分けることが可能になる。
また、ドライバの業務特性(一般道走行、高速走行、昼夜連続で業務従事など)や運転経験(運転年数、運転技能、所持免許種別)や健康特性(性別、睡眠時間の多寡など)を格納した属性情報データ57に応じてモデルを複数生成しておいてもよい。複数のモデルが予め生成されている場合は、業務・環境データ55や、属性情報データ57に基づき、適する事故リスク予測モデル58を選択する(S62)。
なお、事故リスク予測モデル選択(S62)では、単一のモデルだけを選択せず、複数の事故リスク予測モデル58を選択してもよい。この場合、事故リスク予測データ56に、予測に用いた事故リスク予測モデル58が識別可能な符号を付すことが望ましい。
最後に、危険予測部29は、選択された事故リスク予測モデル58を用い、自律神経機能指標データ53を入力して所定時間後の事故リスクを予測し、事故リスク予測データ56に格納する。事故リスク予測データ56は、インシデント又は事故の発生確率として算出することができる。
図13Bは、生体データ評価サーバ1で行われる、事故リスクの高まりを警告するアラートを発報する処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、図13AのステップS63で行われる処理である。
警告提示部30は、事故リスク予測データ56から、アラート発報の対象となる事故リスクの高いデータが蓄積されているかどうか探索する処理(S71)を行う。警告提示部30は、インシデント又は事故の発生確率が所定の閾値を超えるデータを事故リスクが高いデータとして判定することができる。
警告提示部30は、発報対象となる事故リスク予測データ56が存在するか否かを判定し(S72)、発報対象となる事故リスク予測データ56が存在する場合には、ステップS73へ進み、存在しない場合には処理を終了する。
警告提示部30は続いて、事故リスク予測モデル58の入力としていた自律神経機能指標の評価に懸念が無いかどうか、評価の適否判定処理(S73)を行う。評価の適否判定処理(S73)では、例えば不適判定データ48に基づき、当該ドライバは不整脈様異常値が異なる業務日間でも定常的に発生しており、誤発報の可能性があるかどうかを判定する。
また、警告提示部30は、例えば、異常度データ49に基づき、当該ドライバのRRIデータが計測に際して計測不良の影響を大きく受けている可能性があるかどうかを判定する。計測不良の判定は、例えば、警告提示部30が読み込んだRRIデータからLPを生成し、図4Bの計測不良様マスクMask1や、1拍検出漏れマスクMask4や、連続2拍検出漏れマスクMask5内に含まれるデータ量(濃度)が所定の閾値を超えていれば計測不良と判定することができる。
その後、警告提示部30は、当該ドライバの事故リスク予測データ56及び業務・環境データ55や属性情報データ57に基づき、状況に応じた事故リスクの高まりを警告するための発報内容を生成(S74)し、これをドライバに対してアラートとして発報する(S75)。
この場合、警告提示部30は、業務・環境データ55に基づいてドライバIDから送信対象の車両IDを取得して、送信対象を特定する。なお、ドライバではなくドライバ管理者を送信対象とする場合には、代わりに、警告提示部30は生体データ評価サーバ1の入出力装置5を送信対象としてよい。
上記処理によって、事故リスクの高まりを検知されたドライバの車両に対して警告が送信される。警告を受信した車両7では、予測結果報知装置9がドライバに対して警告を通知する。また、生体データ評価サーバ1では、警告提示部30が入出力装置5のディスプレイに警告を送信した車両7を表示する。
なお、本実施例では、評価適否判定処理(S73)を行った後に、判定結果によらず通知する例を示したが、判定結果に応じてアラート発報(S75)を実施しなくてもよい。例えば、不整脈様異常値が異なる業務日間でも定常的に発生しており、検出された高事故リスク事象が、当該影響を顕著に受ける事象の場合、自律神経機能評価不適と判定されたドライバへはアラート発報(S75)を行わなくてもよい。以上により、誤発報が頻発することによるアラート発報への信頼性低下を抑止することが可能となる。
図14は、車両7の予測結果報知装置9が出力する、事故リスクの高まりが検出された場合にドライバに対して発報される警告提示画面3000の一例を示す図である。予測結果報知装置9は、ディスプレイ(図示省略)を有し、生体データ評価サーバ1からの警告を受信すると、警告提示画面3000を表示する。
警告提示画面3000は、事故リスクアラートを表示する領域3001と、事故リスクの高まりを解消するための対策案などを表示するコメント領域3003と、に加えて表示された発報内容が誤っている可能性に関わる情報を表示する領域3002を含む。
事故リスクアラートを表示する領域3001には、例えば、事故リスク増大の警告文を表示することができる。また、警告提示画面3000のコメント領域3003には例えば、事故リスクの高まりを解消するための具体的な対策案を提示することで、警告の提示を受けたドライバは警告を受けて終わりではなく、危険状態を解消するために次にとるべき行動を理解し、行動を行うことができる。
さらに、警告提示画面3000の誤発報可能性の通知領域3002には、発報されたドライバから計測された自律神経機能指標の信頼性に基づき、誤発報の可能性を通知するための情報が表示される。
例えば、RRIデータに基づく自律神経機能評価に不適な、不整脈様異常値が慢性的に発生しているかどうかを、例えば「不整脈:低」と通知できる。また、当該ドライバのRRIデータの計測において、普段から計測不良が多数発生しているかどうかを、例えば「計測不良:低」と通知できる。
以上により、ドライバは通知されたアラート発報が計測データや自律神経機能評価の低信頼性によるものであるか、真に事故リスクが高まっているのかを判定可能となり、アラート発報内容に対する信頼性が向上する。
なお、本実施例では警告提示画面3000による警告の提示の例を示したが、その他の方法によって警告を提示してもよい。例えば、警告提示画面3000に表示した内容と同等の内容の文章を機械的に読み上げる音声形式で警告を提示してもよい。
以上のように、本実施例の生体データ評価システムは、実施例1に記載の処理に加え、RRIデータから算出した自律神経機能指標データ53を事故リスク予測モデル58へ入力して所定時間後の事故リスク予測データ56を算出し、事故リスク予測データ56から事故やインシデントの発生リスクの高まりが検出された場合には、異常度データ49や不適判定データ48、期間A単位異常判別データ51の内容を加味して、ドライバへアラートを発報し、事故リスクの高まりを警告する。
これにより、本実施例の生体データ評価サーバ1は、RRIデータから算出した自律神経機能指標データ53に基づいて事故リスクの高まりを発報する際に、不整脈やRRIデータの計測不良といった誤発報の要因となり得る事象について発報を受けるドライバの特性を踏まえたアラート発報が可能になる。
この結果、誤発報の可能性に応じたアラート発報の中止の検討や、誤発報の可能性も通知内容に含めたアラート発報が実現可能となる。したがって、生体データ評価サーバ1が実施するRRIデータから算出した自律神経機能指標データ53に基づくアラート発報の誤発報の低減及び誤発報理由への受容性が向上し、発報されるアラートに対する信頼性を大幅に向上させる効果が得られる。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によってハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサ2がそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによってソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ3、ハードディスクドライブ、SSD(Solid State Drive)等の記憶装置、又は、ICカード、SDカード、DVD等の計算機読み取り可能な非一時的データ記憶媒体に格納することができる。
また、図面には、実施例を説明するために必要と考えられる制御線及び情報線を示しており、必ずしも、本発明が適用された実際の製品に含まれる全ての制御線及び情報線を示しているとは限らない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
<結び>
以上のように、上記実施例の生体データ評価システムは、以下のような構成とすることができる。
(1)プロセッサ(2)とメモリ(3)を有して、生体データを評価する生体データ評価サーバであって、対象者(ドライバ)の前記生体データから心拍間隔相当データ(期間B単位RRIデータ41)を受け付けるデータ収集部(21)と、前記心拍間隔相当データ(41)から所定の期間でローレンツプロット(期間B単位LPデータ43)を算出して、集約ローレンツプロット(期間A単位集約LPデータ45)として出力するローレンツプロット生成部(期間B単位LP生成部23、期間A単位集約LP処理部24)と、を有することを特徴とする生体データ評価サーバ。
上記構成により、RRIデータの欠損が発生していない期間Bの各々についてLPを生成し、これを期間A単位で集約することで、期間Bに関する知見をRRIデータの欠損を含む期間Aについて適用可能となる。
(2)上記(1)に記載の生体データ評価サーバであって、前記所定の期間は、第1の期間(期間A)と、前記第1の期間(期間A)よりも短い第2の期間(期間B)を含み、前記ローレンツプロット生成部(23、24)は、前記心拍間隔相当データ(41)を前記第2の期間(期間B)単位で前記ローレンツプロット(期間B単位LPデータ43)を算出し、前記第2の期間(期間B)単位で算出した前記ローレンツプロット(43)を前記第1の期間(期間A)単位で集約処理を実施し、前記第1の期間(期間A)における前記集約ローレンツプロット(45)を算出し、前記第1の期間(期間A)における前記集約ローレンツプロット(45)を出力することを特徴とする生体データ評価サーバ。
上記構成により、RRIデータの欠損が発生していない期間Bの各々についてLPを生成し、各LPを期間A単位で集約することで、従来研究されてきた期間Bに関する知見をRRIデータの欠損を含む期間Aについて適用可能となる。
(3)上記(2)に記載の生体データ評価サーバであって、前記ローレンツプロット生成部(23、24)は、前記第2の期間(期間B)単位の前記ローレンツプロット(43)から前記心拍間隔相当データ(41)の欠損の有無を判定し、前記心拍間隔相当データ(41)の欠損が生じた部分を前記第2の期間(期間B)単位で除外してから前記集約処理を行って前記第1の期間(期間A)における前記集約ローレンツプロット(45)を算出することを特徴とする生体データ評価サーバ。
上記構成により、期間A単位集約LP生成処理(S25)では、慢性発生判別モデル学習部22が期間A単位集約LP処理部24を呼び出し、期間A単位集約LP処理部24が、評価対象とする期間A内に存在する、すなわちデータ欠損期間ではない期間Bの期間B単位LPデータ43群について、集約処理(S25)を行って期間AのRRIデータの特徴量を定量化するLPである期間A単位集約LPデータ45を生成することができる。
(4)上記(2)に記載の生体データ評価サーバであって、前記ローレンツプロット生成部(23、24)は、前記集約処理として、前記第2の期間(期間B)単位で算出した複数の前記ローレンツプロット(43)を示すローレンツプロット行列の各行列成分について、前記第1の期間(期間A)単位で統計値を算出することを特徴とする生体データ評価サーバ。
上記構成により、期間A単位集約LP処理部24は、期間B単位LPデータ43群について、LP行列の各成分毎に平均化処理等の統計処理を行って、期間A単位集約LPデータ45を生成することで、期間A中に、他と顕著に異なる特性の期間B単位LPデータ43が存在する場合には統計処理を加えることで異なる特性のデータの影響を低減した集約処理を行うことができる。
(5)上記(2)に記載の生体データ評価サーバであって、前記ローレンツプロット生成部(23、24)は、前記第2の期間(期間B)を、前記第1の期間(期間A)未満かつ心拍変動解析に要求される時間幅以上とすることを特徴とする生体データ評価サーバ。
上記構成により、期間A単位集約LP処理部24は、データ欠損期間ではない期間Bの期間B単位LPデータ43から心拍変動解析を実行するための期間A単位集約LPデータ45を生成することができる。
(6)上記(2)に記載の生体データ評価サーバであって、前記ローレンツプロット生成部(23、24)は、前記心拍間隔相当データ(41)の欠損の時間幅の情報を受け付けて、前記第2の期間(期間B)を前記心拍間隔相当データ(41)の欠損の時間幅の情報に基づいて決定することを特徴とする生体データ評価サーバ。
上記構成により、期間B単位LP生成部23は、入力装置等から受け付けたRRIデータの欠損又は欠落の時間幅の情報に基づいて期間Bの時間幅を決定することで、生体データの測定環境に応じた期間B単位LPデータ43を生成することが可能となる。
(7)上記(2)に記載の生体データ評価サーバであって、前記集約ローレンツプロット(45)において、予め定義した領域における特徴量を算出して、前記特徴量に基づいて、不整脈様異常値の発生の程度を異常度データとして算出して出力する異常値慢性発生評価部(25)を、さらに有することを特徴とする生体データ評価サーバ。
上記構成により、異常値慢性発生評価部25は、集約LP特徴量データ47を慢性発生判別モデル52へ入力して得られる慢性発生の有無の判別確率を慢性不整脈様異常度147として算出して異常度データ49を生成することがでる。
(8)上記(7)に記載の生体データ評価サーバであって、前記第1の期間(期間A)以上の第3の期間(期間C)において、前記集約ローレンツプロット(45)から前記不整脈様異常値の発生頻度を計算し、自律神経機能評価に適する前記対象者か否かを判定する不適者判定部(不適ドライバ判定部26)を、さらに有することを特徴とする生体データ評価サーバ。
上記構成により、不適ドライバ判定部26は、健康状態や運動負荷などドライバ本人の状態変化によらず、RRIデータを用いた自律神経機能評価が定常的に不適と考えられるドライバが検出可能となり、自律神経機能評価の信頼性向上が実現される効果が得られる。
(9)上記(8)に記載の生体データ評価サーバであって、前記不適者判定部(26)の判定結果に基づいて、前記自律神経機能評価に適する対象者の前記心拍間隔相当データ(41)に基づいて自律神経機能指標を算出して出力する自律神経機能指標算出部(27)を、さらに有することを特徴とする生体データ評価サーバ。
上記構成により、自律神経機能指標算出部27は、定常的な不整脈によりRRIデータを用いた自律神経機能評価が不適なドライバに対して、不適フラグを付与可能となり、得られた自律神経機能指標から誤った解釈を行う可能性を低減させ、自律神経機能評価の信頼性を向上する効果が得られる。
(10)上記(9)に記載の生体データ評価サーバであって、前記不整脈様異常値に基づき、前記自律神経機能指標の信頼性を判定して、出力装置に前記自律神経機能指標の前記信頼性を表示する警告提示部(30)を、さらに有することを特徴とする生体データ評価サーバ。
上記構成により、警告提示部は、誤発報が頻発することによるアラート発報への信頼性低下を抑止することが可能となる。
(11)上記(10)に記載の生体データ評価サーバであって、前記自律神経機能指標に基づいて、前記対象者に事故又はインシデントが所定時間後に発生する確率を事故リスクとして算出する危険予測部(29)を、さらに有し、前記警告提示部(30)は、前記事故リスクが所定の閾値を超えた対象者に対して事故リスクの増大を警告するアラートを発報することを特徴とする生体データ評価サーバ。
上記構成により、ドライバは通知されたアラート発報が計測データや自律神経機能評価の低信頼性によるものであるか、真に事故リスクが高まっているのかを判定可能となり、アラート発報内容に対する信頼性が向上する。
1 生体データ評価サーバ
2 プロセッサ
3 メモリ
4 ストレージ装置
7 車両
12 生体センサ
21 データ収集部
22 慢性発生判別モデル学習部
23 期間B単位LP生成部
24 期間A単位集約LP処理部
25 異常値慢性発生評価部
26 不適ドライバ判定部
28 結果表示部
41 期間B単位RRIデータ
43 期間B単位LPデータ
45 期間A単位集約LPデータ
47 集約LP特徴量データ
48 不適判定データ
49 異常度データ
50 特徴抽出モデル
51 期間A単位異常判別データ
52 慢性発生判別モデル
53 不適ドライバ判定モデル

Claims (11)

  1. プロセッサとメモリを有して、生体データを評価する生体データ評価サーバであって、
    対象者の前記生体データから心拍間隔相当データを受け付けるデータ収集部と、
    前記心拍間隔相当データから所定の期間でローレンツプロットを算出して、集約ローレンツプロットとして出力するローレンツプロット生成部と、
    を有し、
    前記所定の期間は、第1の期間と、前記第1の期間よりも短い第2の期間を含み、
    前記ローレンツプロット生成部は、
    前記心拍間隔相当データから前記第2の期間単位で前記ローレンツプロットを算出し、前記第2の期間単位の前記ローレンツプロットから前記心拍間隔相当データの欠損の有無を判定し、前記心拍間隔相当データの欠損が生じた部分を前記第2の期間単位で除外してから、前記第2の期間単位で算出した前記ローレンツプロットを前記第1の期間単位で集約処理を実施し、前記第1の期間における前記集約ローレンツプロットを算出し、前記第1の期間における前記集約ローレンツプロットを出力することを特徴とする生体データ評価サーバ。
  2. 請求項1に記載の生体データ評価サーバであって、
    前記ローレンツプロット生成部は、
    前記集約処理として、前記第2の期間単位で算出した複数の前記ローレンツプロットを示すローレンツプロット行列の各行列成分について、前記第1の期間単位で統計値を算出することを特徴とする生体データ評価サーバ。
  3. 請求項1に記載の生体データ評価サーバであって、
    前記ローレンツプロット生成部は、
    前記第2の期間を、前記第1の期間未満かつ心拍変動解析に要求される時間幅以上とすることを特徴とする生体データ評価サーバ。
  4. 請求項1に記載の生体データ評価サーバであって、
    前記ローレンツプロット生成部は、
    前記心拍間隔相当データの欠損の時間幅の情報を受け付けて、前記第2の期間を前記心拍間隔相当データの欠損の時間幅の情報に基づいて決定することを特徴とする生体データ評価サーバ。
  5. 請求項1に記載の生体データ評価サーバであって、
    前記集約ローレンツプロットにおいて、予め定義した領域における特徴量を算出して、前記特徴量に基づいて、不整脈様異常値の発生の程度を異常度データとして算出して出力する異常値慢性発生評価部を、さらに有することを特徴とする生体データ評価サーバ。
  6. 請求項5に記載の生体データ評価サーバであって、
    前記第1の期間以上の第3の期間において、前記集約ローレンツプロットから前記不整脈様異常値の発生頻度を計算し、自律神経機能評価に適する前記対象者か否かを判定する不適者判定部を、さらに有することを特徴とする生体データ評価サーバ。
  7. 請求項6に記載の生体データ評価サーバであって、
    前記不適者判定部の判定結果に基づいて、前記自律神経機能評価に適する対象者の前記心拍間隔相当データに基づいて自律神経機能指標を算出して出力する自律神経機能指標算出部を、さらに有することを特徴とする生体データ評価サーバ。
  8. 請求項7に記載の生体データ評価サーバであって、
    前記不整脈様異常値に基づき、前記自律神経機能指標の信頼性を判定して、出力装置に前記自律神経機能指標の前記信頼性を表示する警告提示部を、さらに有することを特徴とする生体データ評価サーバ。
  9. 請求項8に記載の生体データ評価サーバであって、
    前記自律神経機能指標に基づいて、前記対象者に事故又はインシデントが所定時間後に発生する確率を事故リスクとして算出する危険予測部を、さらに有し、
    前記警告提示部は、
    前記事故リスクが所定の閾値を超えた対象者に対して事故リスクの増大を警告するアラートを発報することを特徴とする生体データ評価サーバ。
  10. プロセッサとメモリを有する生体データ評価サーバと、
    生体センサを有する移動体と、を有して生体データを評価する生体データ評価システムであって、
    前記移動体は、
    前記生体センサが対象者から心拍間隔相当データを含む生体データを検出して前記生体データ評価サーバに送信するデータ収集装置を有し、
    前記生体データ評価サーバは、
    前記生体データを受信して前記心拍間隔相当データを受け付けるデータ収集部と、
    前記心拍間隔相当データから所定の期間でローレンツプロットを算出して、集約ローレンツプロットとして出力するローレンツプロット生成部と、
    を有し、
    前記所定の期間は、第1の期間と、前記第1の期間よりも短い第2の期間を含み、
    前記ローレンツプロット生成部は、
    前記心拍間隔相当データから前記第2の期間単位で前記ローレンツプロットを算出し、前記第2の期間単位の前記ローレンツプロットから前記心拍間隔相当データの欠損の有無を判定し、前記心拍間隔相当データの欠損が生じた部分を前記第2の期間単位で除外してから、前記第2の期間単位で算出した前記ローレンツプロットを前記第1の期間単位で集約処理を実施し、前記第1の期間における前記集約ローレンツプロットを算出し、前記第1の期間における前記集約ローレンツプロットを出力することを特徴とする生体データ評価システム。
  11. プロセッサとメモリを有する計算機が生体データを評価する生体データ評価方法であって、
    前記計算機が、対象者の前記生体データから心拍間隔相当データを受け付けるデータ収集ステップと、
    前記計算機が、前記心拍間隔相当データから所定の期間でローレンツプロットを算出して、集約ローレンツプロットとして出力するローレンツプロット生成ステップと、
    を含み、
    前記所定の期間は、第1の期間と、前記第1の期間よりも短い第2の期間を含み、
    前記ローレンツプロット生成ステップは、
    前記心拍間隔相当データから前記第2の期間単位で前記ローレンツプロットを算出し、前記第2の期間単位の前記ローレンツプロットから前記心拍間隔相当データの欠損の有無を判定し、前記心拍間隔相当データの欠損が生じた部分を前記第2の期間単位で除外してから、前記第2の期間単位で算出した前記ローレンツプロットを前記第1の期間単位で集約処理を実施し、前記第1の期間における前記集約ローレンツプロットを算出し、前記第1の期間における前記集約ローレンツプロットを出力することを特徴とする生体データ評価方法。
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