JPH04367653A

JPH04367653A - 生体活性度モニターシステム

Info

Publication number: JPH04367653A
Application number: JP3143606A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Hagiwara; 啓萩原; Kazunori Araki; 荒木　和典; Akihiro Michimori; 章弘道盛
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1991-06-14
Filing date: 1991-06-14
Publication date: 1992-12-18
Anticipated expiration: 2012-02-19
Also published as: JP2582957B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ヒトの生体活性度をモ
ニターするための生体活性度モニターシステムに関する
ものであり、例えば、原子力発電所の運転員や航空機の
パイロット等が自己の生体活性度をモニターする用途に
利用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】人間は明期に覚醒度が向上して活動的と
なり、暗期に覚醒度が低下して休息に入るが、これはサ
ーカディアンリズム（Ｃｉｒｃａｄｉａｎ　　ｒｈｙｔ
ｈｍ：約１日を周期とするリズム）と呼ばれる生物時計
（Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　　ｃｌｏｃｋ）によって刻ま
れる生体リズム（Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　　ｒｈｙｔｈ
ｍ）の１つである。覚醒度や生体リズムをモニターする
には、実験室レベルではポリグラフ等のかなり進んだ技
術が存在するが、日常的な作業場面において被験者に苦
痛を与えず、また、その作業行動に支障がなく、非侵襲
的に生体の活性度をモニターすることはできないのが現
状である。以下、実験室レベルで公知の生体リズムの種
類とその計測法、解析法、並びに、覚醒度と自律神経活
動度の評価法について説明する。

【０００３】Ａ．生体リズムの種類について様々な生体
現象を時系列的に表現すると、周期性を示すことが多い
。しかも、その多くは自励的な振動であると考えられて
おり、生体リズムと総称されている。生体リズムはその
周期によっていくつかの種類に分けられ、１年という長
いものから数秒という短いものまである。

【０００４】生体リズムのうち、人間の生活に最も関わ
りの深いものは、約１日を周期とするサーカディアンリ
ズムである。人間の代表的なサーカディアンリズムとし
て、体温変動、睡眠覚醒サイクル、ホルモン分泌量変動
などを挙げることができる。その他、心身の活動度、作
業や運動能力、薬品に対する感受性、自律神経系の機能
に至るまで、人間の生活に付随する生理的現象はサーカ
ディアン変動を示すと考えて良い。

【０００５】ヒトのサーカディアンリズムは、深部体温
リズムを中心とするグループと睡眠覚醒サイクルを中心
とするグループとの２系統の振動体群に分かれるのでは
ないかという説が現在のところ有力である。深部体温リ
ズムは明暗周期の影響を受けており、睡眠覚醒サイクル
は社会的同調因子の影響を受けていると言われている。

【０００６】Ｂ．生体リズムの計測法について■体温の
計測法体温、特に深部体温のリズムは、外部からの影響が少な
く、明瞭なサーカディアンリズムを示すこと、他のリズ
ムとの関係がかなり明らかになっていること、連続計測
が可能なことなどから、ヒトのサーカディアンリズムの
中で最も重要な指標とされている。深部体温計測法の候
補としては、直腸温・鼓膜温・食道温・深部皮下温・尿
温などが挙げられるが、長時間の連続測定が可能という
条件を満たすものは直腸温である。しかし、いずれも被
験者に苦痛を与える計測法であることが難点である。

【０００７】直腸温の一般的な計測法は、先端にサーミ
スタを埋め込んだプローブを肛門から１０ｃｍ以上挿入
し、それが抜けないようにテープで固定する方法である
。サーミスタの抵抗値から温度を算出してメモリに記憶
する装置が携帯用体温計として市販されている。また、
直腸温を直接計測する方法の他に、対流熱交換方式で皮
膚の表面から深部体温を測定できる装置（コアテンプ）
が市販されている。センサーの直径が大きくなるほど、
より深部の体温が計測でき、皮膚表面から約１０ｍｍ深
さの体温計測まで可能である。しかし、この方式ではセ
ンサー部で皮膚を加熱する必要があり、リズム計測のよ
うに長時間使用する場合には低温やけどの危険性があり
、取扱いに注意しなければならない。

【０００８】■睡眠覚醒サイクルの計測法現在のところ
、睡眠覚醒サイクルの計測方法が確立されているわけで
はない。最も簡便な方法は被験者の調査票記入によるも
のである。この方法では、実際の睡眠覚醒時刻を正確に
記録できないが、その誤差はサーカディアンリズムの解
析に支障をきたすほどのものではない。

【０００９】一方、厳密に入眠と覚醒のタイミングを決
定し、かつ睡眠構造まで調べようとすると、脳波・眼球
運動を計測しなければならない。客観的指標の連続計測
により睡眠覚醒サイクルを推定する方法としては、加速
度センサーを手首に装着して手の動きから活動期（覚醒
期）を推定する方法、ベッドに付けた圧力センサーによ
り臥床時間を計測する方法がある。

【００１０】■生活行動リズムの計測法生活行動リズム
は、睡眠覚醒サイクル中の覚醒期において、どのような
生理的変化や行動が見られるかを記録しようとするもの
である。食事、排便・排尿、入浴、運動、精神的緊張な
どの生体リズムへの影響が予想されるような個々のイベ
ントを記録するものであるが、体温リズムへのマスキン
グ効果を調べるためにも重要である。しかし、自動的に計測できない難点がある。また、覚醒
期の眠気については、後述のＭＳＬＴ法による睡眠潜時
の計測を定間隔で実施する方法があるが、連続的に眠気
を計測することはできない。

【００１１】■ホルモンリズムの計測法ホルモンリズム
は、血液、唾液、尿などに含まれるホルモン量を計測す
ることによって測定することができる。ホルモンリズムは、生体リズムの生理的機構を調べるう
えで重要であり、特にコルチゾルやメラトニンのリズム
は有効な指標となる。しかし、ホルモンの微量測定の対
象となる血液などのサンプルを何サイクルにもわたって
定間隔で採集することは困難であり、ホルモンリズムを
日常的にサーカディアンリズムの指標とするには適切と
は言えない。

【００１２】Ｃ．生体リズムの解析法について生体リズ
ムの解析は、リズムの三要素（周期・位相・形）を求め
ることが基本になる。具体的な解析法は、波形の異なる
体温リズムと睡眠覚醒サイクルの２つのパターンに分け
て考える。

【００１３】■体温リズムの解析法体温リズムを解析するには、図１４に示すように、周期
と最大値位相を求めると共に、形の特徴としては振幅を
求める。一定間隔で計測されたデータからリズムの周期
を求める方法としては、自己相関法（コレログラム）、
パワースペクトル法、コサイナー法、ペリオドグラム法
などを用いることができる。体温リズムの場合、コサイ
ナー法、ペリオドグラム法が利用されることが多い。

【００１４】■睡眠覚醒サイクルの解析法睡眠覚醒サイ
クルや行動リズムの場合、図１５に示すように、リズム
の形として活動期αと休息期ρの長さの比（α／ρ）を
求める。この睡眠覚醒サイクルのパターンは、活動期開
始位相や活動期終了位相のように、リズムの基準となる
特定位相がはっきりしているのが特徴的である。

【００１５】Ｄ．覚醒度の評価について従来から脳の覚
醒度を評価するために、脳波の計測による解析が一般に
行われているが、脳波の判読による定性的な評価法がほ
とんどであり、より測定法が簡単で被験者に負担をかけ
ずに覚醒状態を定量的に捉える手法の開発が望まれてい
る。覚醒度を定量化する方法としては、α波の出現量の
変化を見る方法や入床から入眠までの時間を分単位で測
定するＭＳＬＴ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　　ＳｌｅｅｐＬａ
ｔｅｎｃｙ　　Ｔｅｓｔ）などの手法が提案されている
。特に、ＭＳＬＴ法は生理的な眠気を計測する指標とし
て多くの研究で用いられている。

【００１６】本発明者らは、脳波のα波成分の出現量が
覚醒レベルによって大きく変化することを利用して、閉
眼時と開眼時におけるα波のパワースペクトルから覚醒
度を定量化するαアッテネーション・テスト法を考案し
ている。この方法では、被験者は照度が数１０ｌｘの静
かな部屋において、椅子に座った安静状態で実験者の指
示により２分間閉眼と２分間開眼を４回繰り返す。開眼
中は約１．５ｍ前方の壁、風景写真等を見る。覚醒度が
高くすっきりした時の閉眼時の脳波は、α波が群波とな
って出現しており、時間が経過しても閉眼時と開眼時に
おけるα波の量の差がはっきりしている。逆に、覚醒度
が低くぼんやりした時の閉眼時の脳波は、全体的に低い
周波数（８．０Ｈｚ以下）の背景波に混じって単発的に
α波が出現しており、時間が経つに従って閉眼時と開眼
時におけるα波の量の差が無くなる。２分毎のα波のパ
ワースペクトルの平均を求めると、図１６に示すように
、覚醒度が高くすっきりとした状態では閉眼中のパワー
スペクトルが大きく、開眼中はブロッキングによってパ
ワースペクトルが激減する。覚醒度が低くぼんやりとし
た状態では、開眼時と閉眼時によるパワースペクトルの
変化が少なくなる。

【００１７】そこで、これらを定量的に捉えるために、
閉眼時と開眼時のそれぞれ１回目を除いて、閉眼中のパ
ワースペクトルをＣｉ（ｉ＝１，２，３）、開眼中のパ
ワースペクトルをＯｉ（ｉ＝１，２，３）として、（１
）式のように覚醒度を定義する。覚醒度は値が大きいほ
どすっきりした状態であると考えられる。　　覚醒度＝ΣＣｉ／ΣＯｉ　　　　　　　　＝（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３）／（Ｏ１＋Ｏ
２＋Ｏ３）　　　　…（１）

【００１８】Ｅ．自律神経
活動度の評価について自律神経活動度は、心拍Ｒ−Ｒ間
隔変動を解析して評価する。５１２ポイントのＲ−Ｒ間
隔時系列をその心拍平均周期でサンプリングしたものと
してＦＦＴ（高速フーリエ変換）により周波数解析を行
い、図１７に示すように、Ｒ−Ｒ間隔ゆらぎのパワース
ペクトルを求める。通常の記録では、０．５Ｈｚ程度ま
での低い周波数帯域に２つのピークが出現し、周波数が
低い方（０．１Ｈｚ程度）のピークが血圧性変動成分（
ＭＷＳＡ）、高い方（０．３Ｈｚ程度）が呼吸性変動成
分（ＲＳＡ）と呼ばれている。さらに低い周波数（０．
０５Ｈｚ程度）にピークが出ることもあり、体温性の変
動といわれている。体温性の変動と血圧性の変動は分離できない場合もあり
、個々の変動と共に加算値の変動も調べている。一般的
にはＲＳＡが副交感神経系の活動度と、ＭＷＳＡが副交
感神経系×交感神経系の活動度と、比ＭＷＳＡ／ＲＳＡ
が交感神経系の活動度とそれぞれ相関があると言われて
いる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】近年、社会システムの
変化と共に人間は昼夜の区別なく活動するようになって
きている。また、交通システムや情報通信システムの発
達に伴い、地球的規模の経済活動が行われるようになり
、オフィスにおいても交替勤務者や不規則就労者が増大
している。また、工場や病院も２４時間休みなく活動し
ている。このような昼夜の区別なく活動する２４時間社
会の到来と、地球的規模で進展する高度情報化社会の中
で、人間は生物としての本来のリズムを失いつつある。例えば、不規則就労者や交替勤務者は、体温リズムの振
幅が小さくなり、１日を通じて活性度の低い状態で生活
するといった現象が生じている。また、通常の勤務者に
おいても長時間労働や長時間通勤による睡眠時間の短縮
から起こる昼間の活性度低下がみられる。子供の塾通い
等による睡眠時間の短縮も同様の問題を引き起こしてい
る。このように、「人は昼間に活動し夜間は休息する」
という昔からの自然な生活リズムは、現代社会において
急速な変化を余儀無くされている。深夜タクシーや長距
離トラックの運転手が交通事故を起こしたり、真夜中の
工場で災害が生じるのは、これらの社会的現象に起因す
る生体リズムの脱同調現象と考えられる。特に、原子力
発電所のような大規模プラント等での人為的ミスによる
災害の影響は極めて大きく、生体リズムの管理は重要で
ある。スリーマイル島の原子力発電所の事故やチェルノ
ブイリ原発の爆発事故はいずれも深夜に発生しており、
しかも人為的なミスによるものと言われている。これは
決して偶然の事故ではなく、起こるべくして起きた事故
であったと時間生物学者（Ｃｈｒｏｎｏｂｉｏｌｏｇｉ
ｓｔ）は主張している。

【００２０】これらの現象は社会的にも無視できないも
のであり、就労者のストレスや疲労状態を知るためには
、日常的な活動と休息などの生活リズムの規則性を生理
的に把握する必要がある。精神的な活性度や疲労状態は
、個人のストレス耐性・作業内容や作業環境などからス
トレッサの強さ及びそれを受ける時刻によって心理的・
生理的な反応が千差万別である。活性度や疲労状態を知
るためには、個人の日常的な活動・休息等の生活リズム
の規則性を生理的に把握し、サーカディアンリズムと活
性度・疲労の関係を把握する必要がある。しかし、スト
レスや疲労状態の計測における最大の問題点は、被験者
に計測のためのストレスを与えることなく、日常的に支
障の無い非侵襲による計測手段がいまだに確立されてい
ないことである。実験室レベルでは精神的ストレス・疲
労状態を計測する研究実績は数多く存在する。しかし、
いずれも実験のために作られた作業であり、計測も従来
の脳波を中心とする生体信号を検出する方式で、被験者
にとっては拘束された状態での計測そのものがストレス
になる問題があった。そこで、非侵襲で日常的に支障の
無い計測方法・計測機器を開発すると共に、ストレス・
疲労を未然に警告あるいは防止する機器の制御にフィー
ドバックする必要があり、そのためには、活性度・疲労
状態をリアルタイムでモニターできるようにすることが
必要である。

【００２１】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、日常的な作業場面
において、被験者に苦痛を与えず、また、その作業行動
に支障を生じさせることなく、非侵襲的に生体の活性度
をモニターできるシステムを提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る生体活性度
モニターシステムにあっては、上記の課題を解決するた
めに、図１に示すように、使用者の約１日を単位とする
長い周期を持つ生体リズムを検出する第１の検出手段１
と、使用者の数分から数時間を単位とする短い周期を持
つ生体の変化を検出する第２の検出手段２と、第１及び
第２の検出手段１，２の検出結果に基づいて使用者の生
体活性度を判定する生体活性度判定手段３とから構成さ
れることを特徴とするものであり、これにより、使用者
の約１日を単位とする長い周期を持つ生体リズム（サー
カディアンリズム）に重畳した使用者の生体活性度の経
時変化を連続にリアルタイムでモニターすることができ
る。

【００２３】ここで、第１の検出手段１としては、例え
ば、図３又は図４に示すように、使用者の体温変動を計
測する手段１１を用いたり、あるいは、図５又は図６に
示すように、使用者の心拍数の変動を計測する手段１２
を用いれば良い。また、第２の検出手段２としては、例
えば、図３又は図６に示すように、使用者の心拍ゆらぎ
変動を計測して自律神経系の活動度合いを検出する手段
２１を用いたり、あるいは、図４又は図５に示すように
、使用者の身体の動きを速度・加速度の変化成分として
検出する手段２２を用いれば良い。

【００２４】体温変動は、例えば、図７又は図８に示す
ように、イヤホン型の鼓膜温センサー１１ａで検出すれ
ば良い。また、心拍数の変動や心拍ゆらぎ変動は、例え
ば、図７に示すように、腕時計型の心拍センサー２１ａ
で検出すれば良い。さらに、使用者の身体の動きは、例
えば、図８に示すように、腕時計型の身体活動センサー
２２ａで検出すれば良い。そして、このようなイヤホン
型あるいは腕時計型のセンサーからの検出信号を携帯型
のモニター本体にワイヤレス伝送すれば、使用者に身体
的・精神的負担を与えることなく、生体活性度をモニタ
ーすることができる。

【００２５】また、生体活性度に応じて環境制御機器を
ワイヤレス制御して生体活性度をフィードバック制御し
たり、あるいは、生体活性度が低下したときに警報を発
するように構成すれば、使用者に快適で安全な作業環境
を保証することができる。

【００２６】

【作用】以下、本発明の作用を図２に基づいて概念的に
説明する。第１の検出手段１は、使用者の約１日を単位
とする長い周期を持つ生体リズム（サーカディアンリズ
ム）を検出する。例えば、体温変動や心拍数の変動は約
１日を単位とする長い周期を持つ生体リズムであり、図
２の曲線Ａに示すように、大きく緩やかに変動する。ま
た、第２の検出手段２は、使用者の数分から数時間を単
位とする短い周期を持つ生体の変化を検出する。例えば
、心拍ゆらぎ変動の計測により検出される自律神経系の
活動度や速度・加速度の変化成分として検出される身体
の活動度は数分から数時間を単位とする短い周期を持つ
生体の変化であり、図２の曲線Ｂに示すように、小さく
速やかに変動する。生体活性度判定手段３は、第１及び
第２の検出手段１，２の検出結果に基づいて使用者の生
体活性度を判定する。これにより、使用者の約１日を単
位とする長い周期を持つ生体リズム（サーカディアンリ
ズム）に重畳した使用者の生体活性度の経時変化を連続
にリアルタイムでモニターすることができる。

【００２７】人間の身体の活動状態を表す指標としては
、従来から、脳波・瞬目反応・眼球運動等の計測による
「覚醒度」評価が試みられているが、これらは定性的な
評価のレベルであり、定量的で実用的なレベルには程遠
いのが現状である。また、自律神経系の「活動度」を評
価する指標として、心拍・呼吸・皮膚電位変化等の計測
により定量的に評価する手法も現状では開発途上にある
。人間の身体の活動状態を的確に示す指標として、上述
のような身体の「覚醒度」や自律神経系の「活動度」を
日常生活において、実用的なレベルで定量的に明らかに
することは重要なことである。しかし、さらに重要なこ
とは、人間が１日のリズム、すなわちサーカディアンリ
ズムを持ち合わせているということである。身体の「覚
醒度」や自律神経系の「活動度」は約１日で変化する生
体のリズムの中で変化しており、数値として同じ「覚醒
度」・「活動度」であっても、身体の活動状態を的確に
示しているとは言えないのである。したがって、身体の
「覚醒度」・自律神経系の「活動度」は約１日で変化す
る生体のリズムとどのような関わり合いがあって変化し
ているかを的確に掴むことが必要である。本発明は、人
間の身体の活動状態を的確に示すために、第１の検出手
段１で検出される「生体リズム」と、第２の検出手段２
で検出される身体の「覚醒度」あるいは自律神経系の「
活動度」を統合した指標として、生体の「活性度」をモ
ニターすることができるのである。

【００２８】

【実施例】本発明の第１の実施例のブロック構成図を図
３に示す。本実施例では、体温変動を計測しサーカディ
アンリズムを検出する第１の検出手段１１と、心拍ゆら
ぎ変動を計測して自律神経系の活動度合いを検出する第
２の検出手段２１と、第１及び第２の検出手段１１，２
１の検出結果に基づいて生体活性度を判定する生体活性
度判定手段３とを備えている。ここで、体温変動の計測
手段としては、サーミスタのような感温センサーを計測
部位に接触させる方法がある。この方法は連続計測とい
う点では実用上問題はないが、感温センサーを装着する
部位及び装着方法に問題がある。現在計測できる中枢温
は、直腸温、鼓膜温、食道温、深部皮下温、尿温等があ
るが、どれも装着に困難や苦痛を伴うもので、比較的苦
痛の少ない直腸温ですら日常生活の妨げとなり、また、
被験者の精神的抵抗感も大きい。体内深部に感温センサ
ーを直接装着するのではなく、しかも外気温の影響を受
けないようにした中枢温の測定は、鼓膜温の計測及び数
点の皮膚表面温度から間接的に推定できる。次に、心拍
ゆらぎ変動の計測手段としては、心拍ゆらぎ変動を計測
して自律神経系の活動度合いを検出するためには、心電
Ｒ波を解析する。現状では、心電Ｒ波を解析するために
は、胸部に電極を装着しなければならないため、日常生
活の中で心電Ｒ波を計測することが難しい。自律神経系
の活動度合いを連続的に計測するためには、従来のよう
な胸部誘導に頼らなくても簡易的にＲ波を計測できるシ
ステムを開発して、日常的に利用する機器に組み込める
ようにすることが必要である。例えば、光電式脈流計に
よって比較的容易に心拍を計測することができるが、Ｒ
波のような鋭いピークが無いために心拍周期を正確に求
めることは難しい。本発明では、後述する図１１に示す
ような構成を採用することにより、心拍センサーで検出
した脈波から心電図のＲ−Ｒ間隔に対応する動作時の情
報を効率良く抽出し、心拍周期を計測する方法により自
律神経系の活動を推定することを可能としている。

【００２９】本発明の第２の実施例のブロック構成図を
図４に示す。本実施例では、体温変動を計測してサーカ
ディアンリズムを検出する第１の検出手段１１と、身体
の動きを速度・加速度の変化成分として検出する第２の
検出手段２２と、第１及び第２の検出手段１１，２２の
検出結果に基づいて生体活性度を判定する生体活性度判
定手段３とを備えている。ここで、身体の動きを速度・
加速度の変化成分として検出する手段の具体的な構成に
ついては、例えば、特開昭５３−７６８６３号公報、特
開昭５３−８９４７１号公報、特願平２−２４５７０２
号出願に開示されている。

【００３０】本発明の第３の実施例のブロック構成図を
図５に示す。本実施例では、心拍数の変動を計測してサ
ーカディアンリズムを検出する第１の検出手段１２と、
身体の動きを速度・加速度の変化成分として検出する第
２の検出手段２２と、第１及び第２の検出手段１２，２
２の検出結果に基づいて生体活性度を判定する生体活性
度判定手段３とを備えている。ここで、心拍数の変動を
計測する手段としては、後述する図１１に示すような構
成を採用することができる。

【００３１】本発明の第４の実施例のブロック構成図を
図６に示す。本実施例では、心拍数の変動を計測してサ
ーカディアンリズムを検出する第１の検出手段１２と、
心拍ゆらぎ変動を計測して自律神経系の活動度合いを検
出する第２の検出手段２１と、第１及び第２の検出手段
１２，２１の検出結果に基づいて生体活性度を判定する
生体活性度判定手段３とを備えている。

【００３２】本発明の第５の実施例の構成を図７に示す
。本実施例では、イヤホン型の鼓膜温センサー１１ａと
、腕時計型の心拍センサー２１ａと、前記各センサー１
１ａ，２１ａからワイヤレス伝送された検出信号に基づ
いて使用者の生体活性度を判定する携帯型のモニター本
体３１とから構成されている。イヤホン型の鼓膜温セン
サー１１ａは小型の赤外線センサーを内蔵しており、鼓
膜温を連続的に検出し、その検出データをモニター本体
３１にワイヤレス伝送する。また、腕時計型の心拍セン
サー２１ａは手首の内側の脈波を検出し、その検出デー
タをモニター本体３１にワイヤレス伝送する。モニター
本体３１では、鼓膜温と心拍に基づいて使用者の生体活
性度を求めて、これを表示する。また、環境制御機器４
に生体活性度の情報をワイヤレス伝送して、使用者の周
囲環境を遠隔制御する。

【００３３】本発明の第６の実施例の構成を図８に示す
。本実施例では、イヤホン型の鼓膜温センサー１１ａと
、腕時計型の身体活動センサー２２ａと、前記各センサ
ー１１ａ，２２ａからワイヤレス伝送された検出信号に
基づいて使用者の生体活性度を判定する携帯型のモニタ
ー本体３２とから構成されている。イヤホン型の鼓膜温
センサー１１ａは上述の第５の実施例と同様の構成を有
している。また、腕時計型の身体活動センサー２１ａは
手首の運動を速度・加速度の成分として検出し、その検
出データをモニター本体３２にワイヤレス伝送する。モニター本体３２では、鼓膜温と手首の活動度に基づい
て使用者の生体活性度を求めて、これを表示する。また
、環境制御機器４に生体活性度の情報をワイヤレス伝送
して、使用者の周囲環境を遠隔制御する。

【００３４】本発明の第７の実施例の構成を図９に示す
。本実施例では、腕時計型の心拍及び身体活動センサー
２３ａと、前記センサー２３ａからワイヤレス伝送され
た検出信号に基づいて使用者の生体活性度を判定する携
帯型のモニター本体３３とから構成されている。腕時計
型の心拍及び身体活動センサー２３ａは、手首の内側の
脈波を検出すると共に、手首の運動を速度・加速度の成
分として検出し、これらの検出データをモニター本体３
３にワイヤレス伝送する。モニター本体３３では、心拍
と手首の活動度に基づいて使用者の生体活性度を求めて
、これを表示する。また、環境制御機器４に生体活性度
の情報をワイヤレス伝送して、使用者の周囲環境を遠隔
制御する。

【００３５】本発明の第８の実施例の構成を図１０に示
す。本実施例では、腕時計型の心拍センサー２４ａと、
前記センサー２４ａからワイヤレス伝送された検出信号
に基づいて心拍数の変動と心拍ゆらぎ変動を計測して使
用者の生体活性度を判定する携帯型のモニター本体３４
とから構成されている。

【００３６】本発明の第９の実施例の構成を図１１に示
す。本実施例は、図１０に示す実施例の具体的な構成を
示すものであり、心拍センサー２４ａにより検出された
心拍信号パターンを予め記憶された心拍信号テンプレー
トとパターンマッチングする心拍信号パターンマッチン
グ部３７を備えることを特徴するものである。一般に、
生理的活性度は神経系の興奮状態、意識の覚醒水準、血
行代謝状態などから判断することができる。それらを評
価するには、脳波の誘発電位、αアッテネーション・テ
スト法など脳波分析と心拍数・呼吸数の変動、Ｒ−Ｒ間
隔のゆらぎや皮膚電気反射、末梢血流及び眼球運動など
の自律神経系の生体信号との対比から最適なパラメータ
を選定することが重要であるが、本実施例では、心拍の
変動成分に着目した簡易モニターを実現している。

【００３７】以下、本実施例の具体的な構成について説
明する。心拍センサー２４ａからの検出信号は、心拍信
号計測回路部３５に入力されて、フィルタ３５ａにより
雑音成分を除去されて、心拍信号として計測される。こ
の心拍信号は、心拍信号検出部３７の心拍信号パターン
マッチング部３７ａに入力されて、心拍信号テンプレー
ト記憶部３６に予め記憶された心拍信号テンプレートと
照合し、パターンマッチングを行い、アンプ・フィルタ
・コンパレータ３７ｂにより心拍信号として検出される
。そして、検出された心拍信号から心拍間隔認識部３８
により心拍間隔を認識する。心拍間隔認識部３８は、ク
ロック発生部３９で発生されたクロックを計数すること
により心拍間隔をデジタル値として認識する。各回路部
３５〜３９は、図１０に示すモニター本体３４に内蔵し
ても良いし、心拍センサー２４ａに内蔵しても良い。

【００３８】本発明の第１０の実施例のブロック構成図
を図１２に示す。本実施例では、生体活性度判定手段３
で判定された生体活性度に基づいて、環境制御機器４を
遠隔制御するように構成されている。ここで、環境制御
機器４としては、例えば、高輝度照明器具を用いること
が好ましい。元来、人間は古代より地球の自転から起こ
る明期と暗期に活動と休息を繰り返す生物的習性を持っ
ていたが、あかりの出現により地球上の暗期においても
活動するようになり、近年は益々その明るさが増して夜
行型人間を多く生み出す結果となっている。また、都市
の２４時間化・第３次産業の発達などによって、交替勤
務者をはじめとする不規則就労者が増加傾向にある。し
かしながら、いくら照明設備の進歩で夜間が明るくなっ
たとは言え、その照度は１，０００ｌｘ程度であり、昼
間の太陽光の明るさ（晴天時の平均：５０，０００ｌｘ
）とは比較にならない。このため、太陽光による自然の
生体リズム調整機能が喪失あるいは弱体化しており、生
体リズム的に健康的な状態を保つことが困難な状態とな
っている。このような暗い照明環境下では、覚醒度は低
下し、集中力を欠き、それが原因で就労者が事故を引き
起こすことは十分予想されることである。そこで、本実
施例では、環境制御機器４により周囲の照明環境を検出
し、生体活性度が低下したときには、周囲の照明環境を
昼間の照度に近づけることにより、生体活性度を高める
ようにしている。

【００３９】以下、本実施例の具体的な構成について説
明する。使用者の約１日を単位とする長い周期を持つ生
体リズム（サーカディアンリズム）を検出する第１の検
出手段１と、使用者の数分から数時間を単位とする短い
周期を持つ生体の変化を検出する第２の検出手段２は、
センサー部と、計測回路部と、生体信号検出部と、生体
信号認識部とを備えている。各検出手段１，２の検出結
果は、生体活性度判定手段３に入力される。生体活性度
判定手段３で判定された生体活性度の情報は、ワイヤレ
ス伝送式の送受信部５を介して生体・環境状態モニター
６と環境制御機器４に伝送される。生体・環境状態モニ
ター６では、生体活性度判定手段３により得られた生体
活性度の情報を表示すると共に、環境制御機器４から送
受信部５を介して受信された環境状態の情報を表示する
。環境制御機器４は、周囲環境（例えば、周囲照度）を
検出する環境状態検出部４１と、検出された周囲環境の
情報をワイヤレス送信すると共に生体活性度の情報をワ
イヤレス受信する送受信部４２と、検出された周囲環境
と生体活性度の情報に基づいて環境制御機器４（例えば
、高輝度照明器具）の制御情報を発生する環境制御機器
制御回路部４３と、制御情報に基づいて環境制御機器４
を制御する制御部４４とを備えている。なお、環境制御
機器４は、高輝度照明器具以外に空調機器等であっても
構わない。

【００４０】本発明の第１１の実施例のブロック構成図
を図１３に示す。本実施例では、生体活性度判定手段３
で判定された生体活性度が予め設定された警報レベルよ
りも低下したときには、警報を発生して使用者の注意を
喚起するように構成されている。これからのオフィスは
、従来のように単に働く場所・知的生産の場だけではな
く、生活の場でもあることが要求されている。そこでは
、効率が追求されると共に、個人の身体的要求に応じて
休息や気分転換を図り、集中して仕事をする場、生活の
中に緊張と弛緩のリズムを生み出す人間優先の場として
考えて行く必要がある。このようなニーズに応えるべく
、本実施例は就労者の休息すべき時期の報知に利用する
ことを前提としている。

【００４１】以下、本実施例の具体的な構成について説
明する。使用者の約１日を単位とする長い周期を持つ生
体リズム（サーカディアンリズム）を検出する第１の検
出手段１と、使用者の数分から数時間を単位とする短い
周期を持つ生体の変化を検出する第２の検出手段２は、
センサー部と、計測回路部と、生体信号検出部と、生体
信号認識部とを備えている。各検出手段１，２の検出結
果は、生体活性度判定手段３に入力される。生体活性度
判定手段３で判定された生体活性度の情報は、比較判断
部７に入力されて、警報レベル設定部８により予め設定
された警報レベルと比較され、生体活性度が警報レベル
よりも低下したときには、警報発生部９により警報を発
生する。ここで、警報発生部９はブザーやストロボラン
プのように、音や光で使用者の注意を喚起する手段とす
ることが好ましい。また、音声合成手段により使用者に
体操や洗顔、カフェイン摂取等を勧める音声メッセージ
を与えるように構成しても良い。このような音声メッセ
ージは、例えば、図７又は図８に示すようなイヤホン型
の鼓膜温センサー１１ａから出力するように構成しても
良い。

【００４２】図１２に示すような生体活性度低下防止装
置あるいは図１３に示すような生体活性度低下警報装置
を用いることにより、生体活性度維持による作業能率の
向上、勤務時間の短縮化、深夜業務の災害防止が可能と
なり、不規則就労や交替勤務あるいは渡航の時差ボケ等
により、生体リズムがシフトしている人でも通常生活者
と変わらない快適で健康的な日常生活の確保が可能とな
る。

【００４３】

【発明の効果】請求項１記載の生体活性度モニターシス
テムは、使用者の約１日を単位とする長い周期を持つ生
体リズムを検出する第１の検出手段と、使用者の数分か
ら数時間を単位とする短い周期を持つ生体の変化を検出
する第２の検出手段と、第１及び第２の検出手段の検出
結果に基づいて使用者の生体活性度を判定する生体活性
度判定手段とから構成されるものであるから、第１の検
出手段で検出される生体リズムと、第２の検出手段で検
出される身体の覚醒度あるいは自律神経系の活動度を統
合した指標として、人間の身体の活動状態を的確に示す
生体の活性度をモニターすることができるという効果が
ある。

【００４４】請求項２乃至５記載のシステムでは、第１
の検出手段として、使用者の体温変動を計測する手段あ
るいは使用者の心拍数の変動を計測する手段を採用し、
第２の検出手段として、使用者の心拍ゆらぎ変動を計測
して自律神経系の活動度合いを検出する手段あるいは使
用者の身体の動きを速度・加速度の変化成分として検出
する手段を採用したので、使用者に対する侵襲を少なく
することができるという効果がある。

【００４５】請求項６乃至９記載のシステムでは、イヤ
ホン型の鼓膜温センサーや腕時計型の心拍センサーある
いは腕時計型の身体活動センサーからの検出信号を携帯
型のモニター本体にワイヤレス伝送するように構成した
ので、使用者に身体的・精神的負担を与えることなく、
生体活性度をモニターすることができるという効果があ
る。

【００４６】請求項１０記載のシステムでは、心拍セン
サーからワイヤレス伝送された心拍信号パターンを予め
記憶された心拍信号テンプレートとパターンマッチング
する心拍信号パターンマッチング部を備えるものである
から、使用者の胸部に電極を装着して心電波形を測定し
なくても、心拍測定のみで交感神経や副交感神経のよう
な自律神経系の活動度合いを求めることが可能になると
いう効果がある。

【００４７】請求項１１記載のシステムでは、生体活性
度に応じて環境制御機器をワイヤレス制御して生体活性
度をフィードバック制御するように構成したので、就労
者が極度のストレスや疲労を受けることを未然に防止で
きるという効果がある。

【００４８】請求項１２記載のシステムでは、生体活性
度が低下したときに警報を発するように構成したので、
就労者が極度のストレスや疲労を受けたときに警報を発
することにより、人為的なミスの発生を防止できると共
に、就労者の心身の変調を未然に防止できるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成を示すクレーム対応ブロック
図である。

【図２】本発明の基本的な作用を説明するための説明図
である。

【図３】本発明の第１の実施例のブロック構成図である
。

【図４】本発明の第２の実施例のブロック構成図である
。

【図５】本発明の第３の実施例のブロック構成図である
。

【図６】本発明の第４の実施例のブロック構成図である
。

【図７】本発明の第５の実施例の概略構成図である。

【図８】本発明の第６の実施例の概略構成図である。

【図９】本発明の第７の実施例の概略構成図である。

【図１０】本発明の第８の実施例の概略構成図である。

【図１１】本発明の第９の実施例のブロック構成図であ
る。

【図１２】本発明の第１０の実施例のブロック構成図で
ある。

【図１３】本発明の第１１の実施例のブロック構成図で
ある。

【図１４】公知の体温型のリズムの３要素を示す説明図
である。

【図１５】公知の睡眠覚醒サイクル型のリズムの３要素
を示す説明図である。

【図１６】公知の覚醒度評価法の説明図である。

【図１７】公知の活動度評価法の説明図である。

【符号の説明】

１　　　　第１の検出手段２　　　　第２の検出手段３　　　　生体活性度判定手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　　　使用者の約１日を単位とする長い
周期を持つ生体リズムを検出する第１の検出手段と、使
用者の数分から数時間を単位とする短い周期を持つ生体
の変化を検出する第２の検出手段と、第１及び第２の検
出手段の検出結果に基づいて使用者の生体活性度を判定
する生体活性度判定手段とから構成されることを特徴と
する生体活性度モニターシステム。
【請求項２】　　　　第１の検出手段は使用者の体温変
動を計測する手段であり、第２の検出手段は使用者の心
拍ゆらぎ変動を計測して自律神経系の活動度合いを検出
する手段であることを特徴する請求項１記載の生体活性
度モニターシステム。
【請求項３】　　　　第１の検出手段は使用者の体温変
動を計測する手段であり、第２の検出手段は使用者の身
体の動きを速度・加速度の変化成分として検出する手段
であることを特徴とする請求項１記載の生体活性度モニ
ターシステム。
【請求項４】　　　　第１の検出手段は使用者の心拍数
の変動を計測する手段であり、第２の検出手段は使用者
の身体の動きを速度・加速度の変化成分として検出する
手段であることを特徴する請求項１記載の生体活性度モ
ニターシステム。
【請求項５】　　　　第１の検出手段は使用者の心拍数
の変動を計測する手段であり、第２の検出手段は使用者
の心拍ゆらぎ変動を計測して自律神経系の活動度合いを
検出する手段であることを特徴とする請求項１記載の生
体活性度モニターシステム。
【請求項６】　　　　イヤホン型の鼓膜温センサーと、
腕時計型の心拍センサーと、前記各センサーからワイヤ
レス伝送された検出信号に基づいて使用者の生体活性度
を判定する携帯型のモニター本体とから構成されること
を特徴とする生体活性度モニターシステム。
【請求項７】　　　　イヤホン型の鼓膜温センサーと、
腕時計型の身体活動センサーと、前記各センサーからワ
イヤレス伝送された検出信号に基づいて使用者の生体活
性度を判定する携帯型のモニター本体とから構成される
ことを特徴とする生体活性度モニターシステム。
【請求項８】　　　　腕時計型の心拍センサーと、腕時
計型の身体活動センサーと、前記各センサーからワイヤ
レス伝送された検出信号に基づいて使用者の生体活性度
を判定する携帯型のモニター本体とから構成されること
を特徴とする生体活性度モニターシステム。
【請求項９】　　　　腕時計型の心拍センサーと、前記
センサーからワイヤレス伝送された検出信号に基づいて
心拍数の変動と心拍ゆらぎ変動を計測して使用者の生体
活性度を判定する携帯型のモニター本体とから構成され
ることを特徴とする生体活性度モニターシステム。
【請求項１０】　　モニター本体は、心拍センサーから
ワイヤレス伝送された心拍信号パターンを予め記憶され
た心拍信号テンプレートとパターンマッチングする心拍
信号パターンマッチング部を備えることを特徴する請求
項６又は８又は９記載の生体活性度モニターシステム。
【請求項１１】　　生体活性度判定手段により判定され
た生体活性度に基づいて、使用者の周囲環境を制御する
環境制御機器に制御信号をワイヤレス伝送する手段を備
えることを特徴する請求項１記載の生体活性度モニター
システム。
【請求項１２】　　生体活性度判定手段により判定され
た生体活性度が低下すると、警報を発生する警報発生手
段を備えることを特徴する請求項１記載の生体活性度モ
ニターシステム。