JP6139148B2 - Autonomic function evaluation device, autonomic function evaluation system, autonomic function evaluation server, autonomic function evaluation device program, and autonomic function evaluation server program - Google Patents
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Description
本発明は、自律神経機能評価装置、自律神経機能評価システム、自律神経機能評価サーバー、自律神経機能評価端末装置、自律神経機能評価装置プログラム、自律神経機能評価サーバープログラム、および、自律神経機能評価端末プログラムに関する。 The present invention relates to an autonomic nerve function evaluation device, an autonomic nerve function evaluation system, an autonomic nerve function evaluation server, an autonomic nerve function evaluation terminal device, an autonomic nerve function evaluation device program, an autonomic nerve function evaluation server program, and an autonomic nerve function evaluation terminal. Regarding the program.
心拍一拍毎の変動を測定することにより自律神経緊張を検出する技術が知られている。特許文献1には、心電計により測定して、ドナーから得られた心拍のパターンを周波数解析することにより、副交感神経活動度指標である高周波成分(HF)と、交感神経活動度指標である低周波成分/高周波成分(LF/HF)比とを算出することが記載されている。 A technique for detecting autonomic nervous tone by measuring fluctuation for each heartbeat is known. Patent Document 1 discloses a high frequency component (HF) that is a parasympathetic nerve activity index and a sympathetic nerve activity index by performing frequency analysis on a heartbeat pattern obtained from a donor measured by an electrocardiograph. It is described that a low frequency component / high frequency component (LF / HF) ratio is calculated.
特許文献2には、被測定者の心電データを心電図モニタにより測定し、測定された心電データに基づいて、心拍変動の高周波成分HF、低周波成分LFおよびCVRR(心電図R−R間隔変動係数)を算出する。そして、算出されたこれらの値に基づいて、交感神経活動度指標(LF/HF)、副交感神経活動度指標(CVRR×HF/(LF+HF))を算出し、算出された交感神経活動度指標と副神経活動度指標との関係を表示装置に対して2次元表示することが記載されている。図16は、特許文献2の図6に記載されている図である。図16A、図16Bは、心電図モニタから入力された心電データからの心拍変動である。図16C、図16Dは、R波と次のR波との間隔をとってR−R間隔を測定し、次に、測定したR-R間隔データを後方のR波の時間的位置にプロットし、これを補間した後に、等間隔(図16Cの点線)で再サンプリングしたデータであることが記載されている。
In
特許文献3には、ガラス板またはレンズに指を直接接触させ、装置使用者がその指先を載せて、脈波の計測をすることが記載されている。この脈波の計測では、指先の血管を流れる血流量が脈拍に応じて変化することにより、指先の周囲から射し込む外光による指先透過光量が変化する。その指先の画像をCCD撮像素子により所定の時間隔(携帯電話のカメラ(CCD撮像素子)では7.5、10、15、30フレーム/秒などが多い)で撮像し、1フレーム毎の輝度平均を算出することが記載されている(段落「0014」〜段落「0016」を参照)。また、輝度ではなく、画像データのRGB要素のR成分を用いても良く、あるいは、画像データがテレビ放送やデジタルビデオの録画形式で一般的に使われているYUVフォーマットもしくはYIQフォーマットのときは、Y成分を用いることもできることが記載されている(段落「0076」を参照)。
特許文献2に記載の心電図モニタは、「心電図モニタは、被測定者の例えば喉元にマイナス電極を、左脇腹にプラス電極を、右脇腹にボディアースをそれぞれ装着し、心臓の動きを電気信号として得て心電データとして記録する。」(段落「0028」)と記載されているように、装置が複雑であり、その使用において電極装着の手間を要した。特許文献1に記載の心電計においても同様であった。そのために、日常の生活において被験者はこのような装置を用いることができなかった。特許文献3に記載のカメラを利用した脈波の検出の技術は、指先を押圧面に押圧した際の適正な押圧状態を被験者に報知して脈波の検出精度を向上させるものであるが、この技術よって検出するよりも、より高精度の脈波の検出の技術が要望されている。
The electrocardiogram monitor described in
本発明は係る問題点に鑑みなされたものであり、被験者が常時携帯して、自己の精神面の健康の管理を手軽におこなうことができる技術を提供する。 This invention is made | formed in view of the problem which concerns, and provides the technique which a test subject can always carry and can manage his mental health easily.
本発明の自律神経機能評価装置は、血流に応じて変化する皮膚の輝度を撮影して輝度データを得るカメラと、画像表示をするディスプレイと、前記輝度データからRR間隔時系列データを検出するRR間隔時系列データの検出処理部と、前記RR間隔時系列データをフーリエ変換するフーリエ変換処理部と、前記フーリエ変換処理された信号の高周波成分と低周波成分とを分離する高周波成分・低周波成分の検出処理部と、前記高周波成分に対応する副交感神経の活動と前記低周波成分に対応する交感神経の活動とを前記ディスプレイに表示するための解析結果データを出力する解析結果データ出力処理部と、を備える。 The autonomic nervous function evaluation device of the present invention detects a RR interval time-series data from a camera that obtains luminance data by photographing luminance of the skin that changes according to blood flow, a display that displays an image, and the luminance data. RR interval time series data detection processing unit, Fourier transform processing unit for Fourier transforming the RR interval time series data, and high frequency component / low frequency for separating the high frequency component and low frequency component of the Fourier transformed signal Component detection processing unit, and analysis result data output processing unit for outputting analysis result data for displaying on the display the activity of the parasympathetic nerve corresponding to the high frequency component and the activity of the sympathetic nerve corresponding to the low frequency component And comprising.
本発明の自律神経機能評価装置プログラムは、自律神経機能評価装置のコンピュータに、カメラによって血流に応じて変化する皮膚の輝度データを撮影する撮影処理と、前記輝度データからRR間隔時系列データを検出するRR間隔時系列データの検出処理と、前記RR間隔時系列データをフーリエ変換するフーリエ変換処理と、前記フーリエ変換処理された信号の高周波成分と低周波成分とを分離する検出処理と、前記高周波成分に対応する副交感神経の活動と前記低周波成分に対応する交感神経の活動とを前記自律神経機能評価装置のディスプレイに表示するための解析結果データを出力する解析結果データ出力処理と、を実行させる。 An autonomic nervous function evaluation apparatus program according to the present invention is configured to capture, on a computer of an autonomic nervous function evaluation apparatus, imaging processing for imaging skin brightness data that changes according to blood flow with a camera, and RR interval time-series data from the brightness data. RR interval time-series data detection processing to detect, Fourier transform processing to Fourier transform the RR interval time-series data, detection processing to separate the high-frequency component and low-frequency component of the Fourier-transformed signal, An analysis result data output process for outputting analysis result data for displaying a parasympathetic activity corresponding to a high-frequency component and a sympathetic nerve activity corresponding to the low-frequency component on a display of the autonomic nerve function evaluation device; Let it run.
本発明の自律神経機能評価システムは、自律神経機能評価端末装置と、自律神経機能評価サーバーとを備え、前記自律神経機能評価端末装置は、血流に応じて変化する皮膚の輝度を撮影するカメラと、前記皮膚の輝度に応じた輝度データを自律神経機能評価サーバーに対して出力するサーバーへの輝度データ出力処理部と、解析結果データを前記自律神経機能評価サーバーから入力するサーバーからの解析データ入力処理部と、前記解析結果データに応じた画像を表示するディスプレイと、を具備し、前記自律神経機能評価サーバーは、前記自律神経機能評価端末からの前記輝度データを入力する輝度データ入力処理部と、前記輝度データからRR間隔時系列データを検出するRR間隔時系列データの検出処理部と、前記RR間隔時系列データをフーリエ変換するフーリエ変換処理部と、前記フーリエ変換処理された信号の高周波成分と低周波成分とを分離する高周波成分・低周波成分の検出処理部と、前記高周波成分に対応する副交感神経の活動と前記低周波成分に対応する交感神経の活動とを前記ディスプレイに表示するための前記解析結果データを出力する解析結果データ出力処理部と、を具備する。 The autonomic nerve function evaluation system of the present invention includes an autonomic nerve function evaluation terminal device and an autonomic nerve function evaluation server, and the autonomic nerve function evaluation terminal device captures the brightness of the skin that changes according to blood flow. A luminance data output processing unit to the server that outputs luminance data corresponding to the luminance of the skin to the autonomic nerve function evaluation server, and analysis data from the server that inputs analysis result data from the autonomic nerve function evaluation server A luminance data input processing unit for inputting the luminance data from the autonomic nerve function evaluation terminal; and an input processing unit, and a display that displays an image according to the analysis result data. An RR interval time series data detection processing unit for detecting RR interval time series data from the luminance data, and the RR interval time series data. A Fourier transform processing unit for Fourier transforming, a high frequency component / low frequency component detection processing unit for separating a high frequency component and a low frequency component of the signal subjected to the Fourier transform processing, and parasympathetic activity corresponding to the high frequency component And an analysis result data output processing unit for outputting the analysis result data for displaying the sympathetic nerve activity corresponding to the low frequency component on the display.
本発明の自律神経機能評価サーバーは、自律神経機能評価システムにおいて自律神経機能評価端末装置と協調して動作する自律神経機能評価サーバーであって、前記自律神経機能評価端末装置で得られる輝度データからRR間隔時系列データを検出するRR間隔時系列データの検出処理部と、前記RR間隔時系列データをフーリエ変換するフーリエ変換処理部と、前記フーリエ変換処理された信号の高周波成分と低周波成分とを分離する高周波成分・低周波成分の検出処理部と、前記高周波成分に対応する副交感神経の活動と前記低周波成分に対応する交感神経の活動とを前記自律神経機能評価端末装置のディスプレイに表示するための前記解析結果データを出力する解析結果データ出力処理部と、を備える。 The autonomic nerve function evaluation server of the present invention is an autonomic nerve function evaluation server that operates in cooperation with the autonomic nerve function evaluation terminal device in the autonomic nerve function evaluation system, from luminance data obtained by the autonomic nerve function evaluation terminal device RR interval time series data detection processing unit for detecting RR interval time series data, a Fourier transform processing unit for Fourier transforming the RR interval time series data, a high frequency component and a low frequency component of the Fourier transformed signal, A high-frequency component / low-frequency component detection processing unit, and parasympathetic activity corresponding to the high-frequency component and sympathetic activity corresponding to the low-frequency component are displayed on the display of the autonomic nerve function evaluation terminal device And an analysis result data output processing unit for outputting the analysis result data for the purpose.
本発明の自律神経機能評価サーバープログラムは、自律神経機能評価システムにおいて自律神経機能評価端末装置と協調して動作する自律神経機能評価サーバーのコンピュータに、前記自律神経機能評価端末装置で得られる輝度データからRR間隔時系列データを検出するRR間隔時系列データの検出処理と、前記RR間隔時系列データをフーリエ変換するフーリエ変換処理と、前記フーリエ変換処理された信号の高周波成分と低周波成分とを分離する、高周波成分・低周波成分の検出処理と、前記高周波成分に対応する副交感神経の活動と前記低周波成分に対応する交感神経の活動とを前記自律神経機能評価端末装置のディスプレイに表示するための前記解析結果データを出力する解析結果データ出力処理と、を実行させる。 The autonomic nerve function evaluation server program of the present invention is a luminance data obtained by the autonomic nerve function evaluation terminal device in the computer of the autonomic nerve function evaluation server that operates in cooperation with the autonomic nerve function evaluation terminal device in the autonomic nerve function evaluation system. RR interval time-series data detecting process for detecting RR interval time-series data, Fourier transform process for Fourier-transforming the RR interval time-series data, and high-frequency component and low-frequency component of the Fourier-transformed signal The high-frequency component / low-frequency component detection processing to be separated, the parasympathetic nerve activity corresponding to the high-frequency component, and the sympathetic nerve activity corresponding to the low-frequency component are displayed on the display of the autonomic nerve function evaluation terminal device And an analysis result data output process for outputting the analysis result data for execution.
本発明の自律神経機能評価端末装置は、自律神経機能評価システムにおいて自律神経機能評価サーバーと協調して動作する自律神経機能評価端末装置であって、血流に応じて変化する皮膚の輝度を撮影するカメラと、前記皮膚の輝度に応じた輝度データを前記自律神経機能評価サーバーに対して出力するサーバーへの輝度データ出力処理部と、解析結果データを前記自律神経機能評価サーバーから入力するサーバーからの解析データ入力処理部と、前記解析結果データに応じた画像を表示するディスプレイと、を備える。 An autonomic nerve function evaluation terminal device of the present invention is an autonomic nerve function evaluation terminal device that operates in cooperation with an autonomic nerve function evaluation server in an autonomic nerve function evaluation system, and shoots the brightness of skin that changes according to blood flow. A luminance data output processing unit to a server that outputs luminance data corresponding to the luminance of the skin to the autonomic nerve function evaluation server, and a server that inputs analysis result data from the autonomic nerve function evaluation server And an analysis data input processing unit, and a display for displaying an image corresponding to the analysis result data.
本発明の自律神経機能評価端末装置プログラムは、自律神経機能評価システムにおいて自律神経機能評価サーバーと協調して動作する自律神経機能評価端末装置のコンピュータに、血流に応じて変化する皮膚の輝度をカメラで撮影する撮影処理と、前記皮膚の輝度に応じた輝度データを前記自律神経機能評価サーバーに対して出力するサーバーへの輝度データ出力処理と、前記自律神経機能評価サーバーからの解析結果データを入力するデータ入力処理と、前記自律神経機能評価端末装置のディスプレイに前記解析結果データに応じた画像を表示する解析結果の画像表示処理と、を実行させる。 The autonomic nerve function evaluation terminal device program of the present invention provides the computer with the autonomic nerve function evaluation terminal device that operates in cooperation with the autonomic nerve function evaluation server in the autonomic nerve function evaluation system, and changes the brightness of the skin according to the blood flow. Imaging processing for imaging with a camera, luminance data output processing to the server for outputting luminance data corresponding to the luminance of the skin to the autonomic nerve function evaluation server, and analysis result data from the autonomic nerve function evaluation server Data input processing to be input and analysis result image display processing for displaying an image corresponding to the analysis result data on the display of the autonomic nervous function evaluation terminal device are executed.
本発明の技術によれば、常時携帯することが可能な自律神経機能評価装置、自律神経機能評価端末装置を提供し、自律神経機能評価端末装置と協調して動作する自律神経機能評価サーバーを提供し、このような装置において動作するプログラムを提供できる。そして、被験者は日常の生活においてこのような装置、または、装置およびプログラムを用い自己の精神面の健康の管理をすることができる。 According to the technology of the present invention, an autonomic nerve function evaluation device and an autonomic nerve function evaluation terminal device that can be carried at all times are provided, and an autonomic nerve function evaluation server that operates in cooperation with the autonomic nerve function evaluation terminal device is provided. In addition, a program that operates in such an apparatus can be provided. The subject can manage his / her mental health by using such a device or a device and a program in daily life.
実施形態の自律神経機能評価装置は、血流に応じて変化する皮膚の輝度を撮影して輝度データを得るカメラと、画像表示をするディスプレイと、輝度データからRR間隔時系列データを検出するRR間隔時系列データ(アールアール間隔時系列データ)の検出処理部と、RR間隔時系列データをフーリエ変換するフーリエ変換処理部と、フーリエ変換処理された信号の高周波成分と低周波成分とを分離する高周波成分・低周波成分の検出処理部と、高周波成分に対応する副交感神経の活動と低周波成分に対応する交感神経の活動とをディスプレイに表示するための解析結果データを出力する解析結果データ出力処理部と、を備える。 The autonomic nervous function evaluation apparatus according to the embodiment detects a RR interval time-series data from luminance data, a camera that captures luminance of the skin that changes in accordance with blood flow, obtains luminance data, a display that displays an image, and the luminance data. Detection processing unit for interval time series data (R-R interval time series data), Fourier transform processing unit for Fourier transforming RR interval time series data, and separating high frequency components and low frequency components of the Fourier transformed signal High-frequency component / low-frequency component detection processing unit and output of analysis result data for displaying parasympathetic nerve activity corresponding to high-frequency component and sympathetic nerve activity corresponding to low-frequency component on the display A processing unit.
実施形態の自律神経機能評価装置は、RR間隔時系列データに含まれるノイズを除去するためのローパスフィルタリング処理部を備えてもよい。 The autonomic nervous function evaluation apparatus according to the embodiment may include a low-pass filtering processing unit for removing noise included in the RR interval time-series data.
実施形態の自律神経機能評価装置は、輝度データに含まれるノイズを除去しピーク検出をするためのSavitzky-Golayフィルタ(サビツキ・ゴレイフィルタ)を備えてもよい。 The autonomic nervous function evaluation apparatus according to the embodiment may include a Savitzky-Golay filter (Sabitki-Golay filter) for removing noise included in luminance data and performing peak detection.
実施形態の自律神経機能評価装置は、輝度データの連続補間をするための関数化処理部を備えてもよい。 The autonomic nervous function evaluation apparatus according to the embodiment may include a functionalization processing unit for performing continuous interpolation of luminance data.
実施形態の自律神経機能評価装置は、輝度データの値が連続して同値である場合には、予め定める所定複数回数以上の輝度データを処理の対象から除く前倒しロジック処理部を備えてもよい。 The autonomic nervous function evaluation apparatus according to the embodiment may include a forward logic processing unit that excludes a predetermined number of times of luminance data from a processing target when luminance data values are continuously the same.
実施形態の自律神経機能評価装置は、輝度データの検出をおこなうに際してディスプレイに輝度データの波形を表示してもよい。 The autonomic nervous function evaluation apparatus of the embodiment may display a waveform of luminance data on a display when detecting luminance data.
実施形態の自律神経機能評価装置は、輝度データの検出をおこなう前にディスプレイに指の画像を表示するとともに輝度データの波形を表示してもよい。 The autonomic nervous function evaluation apparatus according to the embodiment may display a finger image on the display and display a waveform of the luminance data before detecting the luminance data.
実施形態の自律神経機能評価装置は、RR間隔時系列データの値に逆比例する瞬時心拍数を得て、現在の瞬時心拍数と直前の瞬時心拍数との差分が第1所定値よりも大きい場合には、現在のRR間隔時系列データを処理の対象から除去するRR間隔時系列データの異常値除去処理部を備えてもよい。 The autonomic nervous function evaluation apparatus of the embodiment obtains an instantaneous heart rate that is inversely proportional to the value of the RR interval time series data, and the difference between the current instantaneous heart rate and the immediately preceding instantaneous heart rate is greater than the first predetermined value. In some cases, an abnormal value removal processing unit for RR interval time series data that removes the current RR interval time series data from the processing target may be provided.
実施形態の自律神経機能評価装置は、RR間隔時系列データの値に逆比例する瞬時心拍数を得て、現在の瞬時心拍数と直前までの瞬時心拍数の移動平均値との差分が第2所定値よりも大きい場合には、現在のRR間隔時系列データを処理の対象から除去するRR間隔時系列データの異常値除去処理部を備えてもよい。 The autonomic nervous function evaluation apparatus of the embodiment obtains an instantaneous heart rate that is inversely proportional to the value of the RR interval time-series data, and the difference between the current instantaneous heart rate and the moving average value of the instantaneous heart rate until immediately before is second. When larger than a predetermined value, you may provide the abnormal value removal process part of the RR interval time series data which removes the present RR interval time series data from the object of processing.
実施形態の自律神経機能評価装置プログラムは、自律神経機能評価装置のコンピュータに、カメラによって血流に応じて変化する皮膚の輝度データを撮影する撮影処理と、輝度データからRR間隔時系列データを検出するRR間隔時系列データの検出処理と、RR間隔時系列データをフーリエ変換するフーリエ変換処理と、フーリエ変換処理された信号の高周波成分と低周波成分とを分離する検出処理と、高周波成分に対応する副交感神経の活動と低周波成分に対応する交感神経の活動とを自律神経機能評価装置のディスプレイに表示するための解析結果データを出力する解析結果データ出力処理と、を実行させる。 The autonomic nervous function evaluation apparatus program according to the embodiment detects, on the computer of the autonomic nervous function evaluation apparatus, photographing processing for capturing skin brightness data that changes according to blood flow by a camera, and RR interval time-series data from the brightness data. RR interval time-series data detection processing, Fourier transform processing for Fourier transforming RR interval time-series data, detection processing for separating high-frequency components and low-frequency components of Fourier-transformed signals, and high-frequency components An analysis result data output process for outputting analysis result data for displaying the activity of the parasympathetic nerve and the activity of the sympathetic nerve corresponding to the low-frequency component on the display of the autonomic nerve function evaluation apparatus.
実施形態の自律神経機能評価システムは、自律神経機能評価端末装置と、自律神経機能評価サーバーとを備え、自律神経機能評価端末装置は、血流に応じて変化する皮膚の輝度を撮影するカメラと、皮膚の輝度に応じた輝度データを自律神経機能評価サーバーに対して出力するサーバーへの輝度データ出力処理部と、解析結果データを自律神経機能評価サーバーから入力するサーバーからの解析データ入力処理部と、解析結果データに応じた画像を表示するディスプレイと、を具備し、自律神経機能評価サーバーは、自律神経機能評価端末からの輝度データを入力する輝度データ入力処理部と、輝度データからRR間隔時系列データを検出するRR間隔時系列データの検出処理部と、RR間隔時系列データをフーリエ変換するフーリエ変換処理部と、フーリエ変換処理された信号の高周波成分と低周波成分とを分離する高周波成分・低周波成分の検出処理部と、高周波成分に対応する副交感神経の活動と低周波成分に対応する交感神経の活動とをディスプレイに表示するための解析結果データを出力する解析結果データ出力処理部と、を具備する。 The autonomic nerve function evaluation system of the embodiment includes an autonomic nerve function evaluation terminal device and an autonomic nerve function evaluation server, and the autonomic nerve function evaluation terminal device has a camera that captures the brightness of the skin that changes according to blood flow, , Brightness data output processing unit to the server that outputs brightness data according to the skin brightness to the autonomic nervous function evaluation server, and analysis data input processing unit from the server that inputs analysis result data from the autonomic function evaluation server A display that displays an image according to the analysis result data, the autonomic nervous function evaluation server includes a luminance data input processing unit that inputs luminance data from the autonomic nervous function evaluation terminal, and an RR interval from the luminance data. RR interval time series data detection processing unit for detecting time series data, and Fourier transform processing for Fourier transform of RR interval time series data A high-frequency component / low-frequency component detection processing unit that separates a high-frequency component and a low-frequency component of a signal subjected to Fourier transform processing, and parasympathetic activity corresponding to the high-frequency component and sympathetic nerve corresponding to the low-frequency component And an analysis result data output processing unit for outputting analysis result data for displaying the activity on the display.
実施形態の自律神経機能評価サーバーは、自律神経機能評価システムにおいて自律神経機能評価端末装置と協調して動作する自律神経機能評価サーバーであって、自律神経機能評価端末装置で得られる輝度データからRR間隔時系列データを検出するRR間隔時系列データの検出処理部と、RR間隔時系列データをフーリエ変換するフーリエ変換処理部と、フーリエ変換処理された信号の高周波成分と低周波成分とを分離する高周波成分・低周波成分の検出処理部と、高周波成分に対応する副交感神経の活動と低周波成分に対応する交感神経の活動とを自律神経機能評価端末装置のディスプレイに表示するための解析結果データを出力する解析結果データ出力処理部と、を備える。 The autonomic nerve function evaluation server of the embodiment is an autonomic nerve function evaluation server that operates in cooperation with the autonomic nerve function evaluation terminal device in the autonomic nerve function evaluation system, and RR is obtained from luminance data obtained by the autonomic nerve function evaluation terminal device. RR interval time series data detection processing unit for detecting interval time series data, Fourier transform processing unit for Fourier transform of RR interval time series data, and a high frequency component and a low frequency component of the Fourier transformed signal are separated. Analysis result data for displaying high-frequency / low-frequency component detection processing unit and parasympathetic nerve activity corresponding to the high-frequency component and sympathetic nerve activity corresponding to the low-frequency component on the display of the autonomic nerve function evaluation terminal device And an analysis result data output processing unit for outputting.
実施形態の自律神経機能評価サーバープログラムは、自律神経機能評価システムにおいて自律神経機能評価端末装置と協調して動作する自律神経機能評価サーバーのコンピュータに、自律神経機能評価端末装置で得られる輝度データからRR間隔時系列データを検出するRR間隔時系列データの検出処理と、RR間隔時系列データをフーリエ変換するフーリエ変換処理と、フーリエ変換処理された信号の高周波成分と低周波成分とを分離する、高周波成分・低周波成分の検出処理と、高周波成分に対応する副交感神経の活動と低周波成分に対応する交感神経の活動とを自律神経機能評価端末装置のディスプレイに表示するための解析結果データを出力する解析結果データ出力処理と、を実行させる。 The autonomic nerve function evaluation server program according to the embodiment is obtained from luminance data obtained by the autonomic nerve function evaluation terminal device in the computer of the autonomic nerve function evaluation server that operates in cooperation with the autonomic nerve function evaluation terminal device in the autonomic nerve function evaluation system. RR interval time series data detection processing for detecting RR interval time series data, Fourier transform processing for Fourier transform of RR interval time series data, and separating high frequency components and low frequency components of the Fourier transformed signals, Analytical result data for displaying high-frequency / low-frequency component detection processing and parasympathetic nerve activity corresponding to the high-frequency component and sympathetic nerve activity corresponding to the low-frequency component on the display of the autonomic nerve function evaluation terminal device The analysis result data output process to be output is executed.
実施形態の自律神経機能評価端末装置は、自律神経機能評価システムにおいて自律神経機能評価サーバーと協調して動作する自律神経機能評価端末装置であって、血流に応じて変化する皮膚の輝度を撮影するカメラと、皮膚の輝度に応じた輝度データを自律神経機能評価サーバーに対して出力するサーバーへの輝度データ出力処理部と、解析結果データを自律神経機能評価サーバーから入力するサーバーからの解析データ入力処理部と、解析結果データに応じた画像を表示するディスプレイと、を備える。 The autonomic nerve function evaluation terminal device of the embodiment is an autonomic nerve function evaluation terminal device that operates in cooperation with the autonomic nerve function evaluation server in the autonomic nerve function evaluation system, and captures the brightness of the skin that changes according to blood flow. Analysis data from the camera, the luminance data output processing unit to the server that outputs luminance data corresponding to the luminance of the skin to the autonomic nervous function evaluation server, and the server that inputs the analysis result data from the autonomic nervous function evaluation server An input processing unit, and a display for displaying an image corresponding to the analysis result data.
実施形態の自律神経機能評価端末装置プログラムは、自律神経機能評価システムにおいて自律神経機能評価サーバーと協調して動作する自律神経機能評価端末装置のコンピュータに、血流に応じて変化する皮膚の輝度をカメラで撮影する撮影処理と、皮膚の輝度に応じた輝度データを自律神経機能評価サーバーに対して出力するサーバーへの輝度データ出力処理と、自律神経機能評価サーバーからの解析結果データを入力するデータ入力処理と、自律神経機能評価端末装置のディスプレイに解析結果データに応じた画像を表示する解析結果の画像表示処理と、を実行させる。 The autonomic nerve function evaluation terminal device program according to the embodiment provides the brightness of the skin that changes according to blood flow to the computer of the autonomic nerve function evaluation terminal device that operates in cooperation with the autonomic nerve function evaluation server in the autonomic nerve function evaluation system. Data to be input for analysis processing data from the autonomic nerve function evaluation server, shooting data to be shot with the camera, luminance data output processing to the server that outputs luminance data according to the skin brightness to the autonomic nerve function evaluation server An input process and an analysis result image display process for displaying an image corresponding to the analysis result data on the display of the autonomic nervous function evaluation terminal device are executed.
『第1実施形態』
(自律神経機能評価システムの概要)
“First Embodiment”
(Outline of the autonomic nervous function evaluation system)
図1は、実施形態の自律神経機能評価システムを示す図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating an autonomic nervous function evaluation system according to an embodiment.
実施形態の自律神経機能評価システム1は、クライアント・サーバー・システムを構成し、自律神経機能評価端末装置の1実施形態としてのスマートフォン(高機能携帯電話)10と自律神経機能評価サーバーの1実施形態としてのサーバー20とを有している。スマートフォン10とサーバー20とは、インターネット回線30を介して接続され、協調して動作する。
The autonomic nerve function evaluation system 1 of the embodiment constitutes a client-server system, and a smartphone (high-function mobile phone) 10 and an autonomic nerve function evaluation server as an embodiment of an autonomic nerve function evaluation terminal device As a
スマートフォン10は、インターネットとの親和性が高いパソコンをベースとして作られた携帯電話の一種であり、世界中に普及している。スマートフォン10は、例えば、アンドロイド(登録商標)を用いている。アンドロイドは、リナックス(登録商標)をベースとするオープンソース・オペレーティングシステム、ミドルウエア、各種アプリケーションから構成されるソフトウエア集合パッケージである。アンドロイドはMPU(マイクロプロセッサ)において実行される。
The
スマートフォン10は、電話機能以外に、ディスプレイ機能、音声送出機能、音声入力機能、カメラ機能、インターネット接続機能、GPS(Global Positioning System)機能を備えるのが一般的である。そして、一般的なパーソナルコンピュータと同様に、MPUを中心としてラム、ロム、インターフェイスデバイス等の周辺機器がバスラインによって接続されている。アンドロイドはMPU(マイクロプロセッサ)において実行され、周辺機器を制御して所望の上述した機能を発揮する。スマートフォン10は自律神経機能評価端末装置の1実施形態であり、他の実施形態として、上述した各種機能を有するタブレット(多機能携帯端末)、本実施形態の使用に特化した自律神経機能評価端末装置であってもよい。
The
サーバー20は、インターネット回線30に常時接続されるとともに、インストールされているサーバーソフト(自律神経機能評価サーバープログラム)が起動中であり、クライアントからの要求に応じて即時にサーバーソフトが実行可能とされるコンピュータである。サーバー20は、高速、高機能なCPU(セントラルプロセッシングユニット)、大容量ラム、大容量ロム等を備え、複雑な処理を高速でおこなうことができる。よって、多数のクライアントがインターネット回線30を介してサーバー20にアクセスした場合であっても、高速にクライアントからの要求を受信し、瞬時に情報の処理をおこない、その結果を、インターネット回線30を介してクライアントに送信する。
The
スマートフォン10は無線を用いてインターネット回線30に接続される。サーバー20は高速回線を用いてインターネット回線30に接続される。
The
スマートフォン10からサーバー20に対して輝度データを送信し、サーバー20における演算処理の後、サーバー20からスマートフォン10に対して解析結果データを送信する。このように、実施形態においては、スマートフォン10とサーバー20とで処理の分担をおこなっている。その理由は、スマートフォン10にインストールできるアプリケーションの許容サイズ、処理速度に限界があるので全ての処理をスマートフォン10の内部で処理する場合には、解析結果データを得るために要する時間が長くなるからである。クライアント・サーバー・システムを採用することによってこのような課題は解決する。また、サーバーにおいてクライアントから得られる多量のデータを集積し、これをクライアントの共通の資産として利用できる。
Luminance data is transmitted from the
「スマートフォンにおける自律神経機能評価の処理」
(スマートフォンにおける輝度データ検出について)
図2は、MPUが、スマートフォン10において実行する処理のフローチャートである。
"Processing of autonomic nervous function evaluation on smartphones"
(About luminance data detection in smartphones)
FIG. 2 is a flowchart of processing executed by the MPU in the
図2のフローチャートの処理をおこなうためのソフトウエア(自律神経機能評価端末装置プログラム)は、アプリケーションの一つとしてスマートフォン10にインストールされる。インストールは、パーソナルコンピュータ(図示せず)とスマートフォン10とをケーブルで接続しておこなってもよく、インターネット回線30を介してスマートフォン10にダウンロードサイトからダウンロードしておこなってもよい。
Software (autonomous nerve function evaluation terminal device program) for performing the processing of the flowchart of FIG. 2 is installed in the
図2の説明の前に、スマートフォン10のカメラ機能の実施形態における役割について簡単に説明をする。
Prior to the description of FIG. 2, a role of the camera function of the
カメラは、いずれも図示しない、集光レンズとCMOSイメージセンサ(シーモスイメージセンサ)とを有している。スマートフォン10に設けられるカメラは、通常のカメラと同様に風景、人物等を撮影するために用いられる。実施形態においては、このカメラを、あたかも特許文献1に記載の心電計、特許文献2に記載の心電図モニタの一部であるかのように機能させる。
The camera has a condenser lens and a CMOS image sensor (Seamos image sensor), both not shown. A camera provided in the
カメラを例えば手の人差し指に接近させれば、皮膚の下にある血管に流れる血流に応じた皮膚の輝度の変化を撮影することができる。血管に流れる血流は心臓の動きと同期しており、皮膚の輝度の変化も心臓の動きと同期する。したがって、カメラで撮影される皮膚の輝度の変化が電気信号に変換されるCMOSイメージセンサからの情報である輝度データは、心電計、心電図モニタにおける電気信号と同様に心臓の動きの情報を含む。 For example, if the camera is brought close to the index finger of the hand, a change in the brightness of the skin according to the blood flow flowing in the blood vessel under the skin can be photographed. The blood flow that flows through the blood vessels is synchronized with the movement of the heart, and the change in skin brightness is also synchronized with the movement of the heart. Therefore, luminance data, which is information from a CMOS image sensor in which changes in luminance of the skin imaged by the camera are converted into electric signals, includes information on the movement of the heart in the same manner as electric signals in electrocardiographs and electrocardiogram monitors. .
指先の皮膚の輝度の変化の検出によって得られる信号は、心臓の動きが反映される脈波を間接的に検出する信号である。よって、CMOSイメージセンサの全画素からの出力を平均して得られる輝度変化、または、R画素から得られる輝度変化から、品質が良好なる脈波データ(心拍データ)を検出するためには、高度のフィルタリング処理を必要とする。そこで、複雑かつ高速性が要求される高度のフィルタリング処理をサーバー20でおこなうために、スマートフォン10は輝度データを送信する。
The signal obtained by detecting the change in luminance of the fingertip skin is a signal for indirectly detecting a pulse wave that reflects the motion of the heart. Therefore, in order to detect pulse wave data (heart rate data) with good quality from the luminance change obtained by averaging the outputs from all the pixels of the CMOS image sensor or the luminance change obtained from the R pixel, Filtering process is required. Therefore, the
図2(a)を参照して以下に説明をする。図2(a)は、スマートフォン10において実行される輝度データ検出処理を中心とする各処理のフローチャートである。
This will be described below with reference to FIG. FIG. 2A is a flowchart of each process centering on the luminance data detection process executed in the
MPUは、脈波測定モード開始処理をおこなう(ステップST10)。
スマートフォン10のメニュー選択ボタンによって動作モードの一つである「脈波測定モード」を選択する。これによって、スマートフォン10のMPUは、脈波測定のためのアプリケーションを起動して、ステップST10の脈波測定モード開始処理をおこなう。ステップST10の処理の詳細は図3を参照して後述する。なお、スマートフォン10のメニュー選択ボタンによって動作モードを切り替えることは周知技術である。
The MPU performs a pulse wave measurement mode start process (step ST10).
The “pulse wave measurement mode” which is one of the operation modes is selected by the menu selection button of the
MPUは、測定の開始通知処理をおこなう(ステップST11)。
測定の開始通知処理は、MPUがスマートフォン10の画面表示機能を操作して、ディスプレイに「ただいま測定中です・・・」との画像表示をしてもよく(図3(g)を参照)、MPUがスマートフォン10の音声ガイダンス機能を操作して、スピーカによって「ただいま測定中です」との音声を送出してもよい。
The MPU performs measurement start notification processing (step ST11).
In the measurement start notification process, the MPU may operate the screen display function of the
MPUは、ハードウエアを制御して、カメラに近接した手の指の画像の撮影処理をおこなう(ステップST12)。
MPUはCMOSイメージセンサからの手の指の画像を動画として、例えば60秒間撮影し続ける。また、60秒以上、例えば、70秒測定してローリング処理をして測定精度を向上させることも可能である。
The MPU controls the hardware and performs a photographing process of the image of the finger of the hand close to the camera (step ST12).
The MPU continues to shoot an image of the finger of the hand from the CMOS image sensor as a moving image, for example, for 60 seconds. It is also possible to improve the measurement accuracy by performing a rolling process after measuring for 60 seconds or more, for example, 70 seconds.
MPUは、ハードウエアを制御して、撮影画像から輝度データ検出処理をおこなう(ステップST13)。
MPUはステップST12において撮像したCMOSイメージセンサの全セルからの信号をYUV形式によって取得し、画像の輝度成分(Y)の総和から輝度平均を算出する。この輝度平均を算出した結果を輝度データとし、輝度データの振幅をメモリに順次格納する。輝度データは、1フレームに対応する時間毎に得られる離散時間データであり、図16A、図16Bに記載のECG(Electrocardiogram:心電図)に対応するものである。
The MPU controls the hardware to perform luminance data detection processing from the captured image (step ST13).
The MPU acquires signals from all cells of the CMOS image sensor imaged in step ST12 in the YUV format, and calculates the luminance average from the sum of the luminance components (Y) of the image. The result of calculating the luminance average is used as luminance data, and the amplitude of the luminance data is sequentially stored in the memory. The luminance data is discrete time data obtained for each time corresponding to one frame, and corresponds to the ECG (Electrocardiogram) described in FIGS. 16A and 16B.
スマートフォン10においては、ステップST11ないしステップST13の処理は、MPUがハードウエアを制御することによって同時に進行する。ただし、ステップST11の処理は、必ずしも常時、同時におこなわなければならないものではない。例えば、MPUが音声ガイダンス機能を操作して、スピーカによって「ただいま測定中です」との音声を1回ないし数回だけ送出してもよい。
In the
MPUは、測定の終了通知処理をおこなう(ステップST14)。
終了通知処理は、MPUがスマートフォン10の画面表示機能を操作して、ディスプレイに「脈波の測定を終了しました。お疲れさまでした。」との画像表示をしてもよく、MPUがスマートフォン10の音声ガイダンス機能を操作して、スピーカによって「脈波の測定を終了しました。お疲れさまでした。」との音声を送出してもよく、図3(g)に示す「ただいま測定中です・・・」との画像表示を消去するだけでもよい。
The MPU performs measurement end notification processing (step ST14).
In the end notification process, the MPU may operate the screen display function of the
MPUは、サーバーへの輝度データ出力処理をおこなう(ステップST15)。
MPUは、サーバー20のURL(ユニフォームリソースロケータ)を送出して、サーバー20とスマートフォン10とをインターネット回線30によって接続する。そして、接続が完了すると、MPUは、スマートフォン10(端末)毎に割り振られたユニークな識別符号と輝度データとをサーバー20に送信する。
The MPU performs luminance data output processing to the server (step ST15).
The MPU sends the URL (Uniform Resource Locator) of the
MPUは、輝度データ送出完了処理をおこなう(ステップST16)。
MPUは、スマートフォン10をインターネット回線30から切り離し、スマートフォン10の動作モードを「脈波測定モード」からそれ以前のモードに自動復帰させる。
The MPU performs luminance data transmission completion processing (step ST16).
The MPU disconnects the
(輝度データ検出処理においてディスプレイに表示される画像)
スマートフォン10のディスプレイにはタッチセンサが積層されており、ディスプレイ上に表示される画像とタッチセンサとによってソフトウエアボタンを形成することができるようになされている。ソフトウエアボタンはディスプレイの画面上に形成されるボタンであり、タッチすることによってソフトウエアボタンで表す機能をアクティブとすることができる。以下では、ソフトウエアボタンを単にボタンと称する。
(Image displayed on the display in the luminance data detection process)
A touch sensor is stacked on the display of the
図3は、脈波測定モード開始処理ないし輝度データ検出処理においてスマートフォン10のディスプレイに表示する画面である。
FIG. 3 is a screen displayed on the display of the
(ステップST10の処理における表示画面)
図3(a)〜図3(f)を参照してステップST10の処理における表示画面について説明をする。
(Display screen in the process of step ST10)
The display screen in the process of step ST10 will be described with reference to FIGS.
<同意画面の表示>
ステップST10の処理に移るとともに、図3(a)に示す「同意画面」が表示される。「同意画面」の「同意する」のボタンを押せば、図3(b)に示す「登録画面」が表示され処理は続行する。所定時間経過しても「同意する」のボタンを押さなければ、処理は自動終了し、「脈波測定モード」からそれ以前のモードに自動復帰する。
<Display consent screen>
The process proceeds to step ST10, and the “agreement screen” shown in FIG. If the “agree” button on the “consent screen” is pressed, a “registration screen” shown in FIG. 3B is displayed and the process continues. If the “agree” button is not pressed even after a predetermined time has elapsed, the process is automatically terminated, and the “pulse wave measurement mode” is automatically returned to the previous mode.
<登録画面の表示>
図3(b)に示す「登録画面」の「男性」、または、「女性」のいずれかのボタンを押して「性別」を入力し、「生年月日」、「職業」、「都道府県」を各欄に入力し、「登録する」のボタンを押せば、図3(c)に示す「登録完了画面」が表示され処理は続行する。所定時間経過しても「登録する」のボタンを押さなければ、処理は自動終了し、「脈波測定モード」からそれ以前のモードに自動復帰する。
<Display registration screen>
Press "Men" or "Women" on the "Registration screen" shown in Fig. 3 (b) and enter "Gender", and enter "Birth date", "Occupation", "Prefecture" If each field is entered and the “register” button is pressed, a “registration completion screen” shown in FIG. 3C is displayed and the process continues. If the “Register” button is not pressed even after a predetermined time has elapsed, the process is automatically terminated, and the “pulse wave measurement mode” is automatically returned to the previous mode.
<登録完了画面の表示>
図3(c)に示す「登録完了画面」の「始める」のボタンを押せば、図3(d)に示す「測定・バッチリ行動ランキング画面」が表示され処理は続行する。所定時間経過しても「始める」のボタンを押さなければ、処理は自動終了し、「脈波測定モード」からそれ以前のモードに自動復帰する。
<Display registration completion screen>
If the “start” button on the “registration completion screen” shown in FIG. 3C is pressed, the “measurement / batch action ranking screen” shown in FIG. 3D is displayed and the processing continues. If the “Start” button is not pressed even after a predetermined time has elapsed, the process is automatically terminated and the “pulse wave measurement mode” is automatically returned to the previous mode.
上述する図3(a)、図3(b)、図3(c)に示す画像は、初回の登録時にのみ表示される画像である。「脈波測定モード」の2回目以降の実行に際しては、図3(a)、図3(b)、図3(c)の各画面は表示されず、「脈波測定モード」の開始後、直ちに、図3(d)の画面が表示される。 The images shown in FIG. 3A, FIG. 3B, and FIG. 3C described above are images that are displayed only at the first registration. When the “pulse wave measurement mode” is executed for the second time and thereafter, the screens of FIG. 3A, FIG. 3B, and FIG. 3C are not displayed, and after the “pulse wave measurement mode” starts, Immediately, the screen of FIG. 3D is displayed.
<「測定」、「バッチリ行動ランキング」の選択の表示>
図3(d)に示す「測定・バッチリ行動ランキング画面」の「測定」のボタンを押せば、図3(e)に示す質問画面が表示され処理は続行する。一方、図3(d)に示す「測定・バッチリ行動ランキング画面」の「バッチリ行動ランキング」のボタンを押せば、「脈波測定モード」の処理は終了し、後述する図2(b)に示す解析結果データ表示処理に移り、図4(b)に示す画像が表示される。所定時間経過しても「測定」、または、「バッチリ行動ランキング」のいずれかのボタンを押さなければ、処理は自動終了し、「脈波測定モード」からそれ以前のモードに自動復帰する。「バッチリ行動ランキング」の内容については、後述する。また、設定ヘルプボタンを押せば、各種設定をおこなうことができる。
<Indication of selection of “Measurement” and “Batch Ranking”>
If the “Measure” button on the “Measure / Batch action ranking screen” shown in FIG. 3D is pressed, the question screen shown in FIG. 3E is displayed and the process continues. On the other hand, if the “batch action ranking” button on the “measurement / batch action ranking screen” shown in FIG. 3D is pressed, the processing of the “pulse wave measurement mode” is completed, as shown in FIG. 2B described later. Moving to the analysis result data display process, the image shown in FIG. 4B is displayed. If either the “measurement” or “batch action ranking” button is not pressed even after a lapse of a predetermined time, the processing is automatically terminated and the mode is automatically returned from the “pulse wave measurement mode” to the previous mode. The contents of the “batch action ranking” will be described later. Various settings can be made by pressing the setting help button.
<質問画面の表示>
図3(e)に示す「質問画面」のQ1の「今何している?」、Q2の「今の気持ちは?」に被験者が答え、「次へ」を押せば、図3(f)に示す「測定開始準備画面」が表示され処理は続行する。Q1に対する回答である「デスクワーク」の横の下向き矢印をクリックすることによって、被験者はQ1に対する答えの内容を選択することができ、Q2に対する回答である「ぐったり」の横の下向き矢印をクリックすることによって、被験者はQ2に対する答えの内容を選択することができる。所定時間経過しても「次へ」のボタンを押さなければ、処理は自動終了し、「脈波測定モード」からそれ以前のモードに自動復帰する。
<Display question screen>
If the test subject answers “What are you doing now?” In Q1 and “What are you feeling now” in Q2 of “Question screen” shown in FIG. 3 (e) and press “Next”, FIG. 3 (f) The “Measurement start preparation screen” is displayed and the process continues. By clicking the down arrow next to “Deskwork” that is the answer to Q1, the subject can select the content of the answer to Q1, and click the down arrow next to “Rose” that is the answer to Q2. The subject can select the content of the answer to Q2. If the “next” button is not pressed even after a predetermined time has elapsed, the processing is automatically terminated and the mode is automatically returned from the “pulse wave measurement mode” to the previous mode.
Q1の「今何している?」に対する答えとしては、例えば、「デスクワーク」、「会議・接客」、「その他の家事」、「子供の世話」、「通勤・移動」、「勉強」、「睡眠・昼寝」、「趣味」、「入浴」、「通勤」、「買い物」、「飲み会」等を予め用意する。Q2の「今の気持ちは?」に対する答えとしては、「ストレス」、「ぐったり」、「のんびり」、「理想的」の4つを予め用意する。「ストレス」は例えば「緊張」、「ぐったり」は例えば「疲労」、「のんびり」は例えば「リラックス」、「理想的」は例えば「アイデアル」等の同義の他の種々の言葉におきかえてもよい。 Answers to Q1's “What are you doing now” include, for example, “desk work”, “meeting / customer service”, “other household chores”, “care for children”, “commuting / moving”, “study”, “ “Sleep / Nap”, “Hobby”, “Bathing”, “Commuter”, “Shopping”, “Drinking party”, etc. are prepared in advance. As answers to Q2's “How do you feel now?”, “Stress”, “Loose”, “Leisurely”, and “Ideal” are prepared in advance. “Stress” may be replaced with various other words having the same meaning, for example, “tension”, “spacious”, for example, “fatigue”, “relaxing”, for example, “relaxed”, “ideal”, for example, “ideal”, etc. .
<測定開始準備画面の表示>
図3(f)に示す「測定開始準備画面」の最上段部に「指をカメラに当ててください。測定中は指を動かさず、安静にしてください。波形が一定になったら「測定開始」を押してください。」と表示される。「測定開始準備画面」の2段目左側にどのように指をカメラに当てるかが模式図によって表示される。「測定開始準備画面」の2段目右側にカメラが検出する指の画像が表示される。「測定開始準備画面」の3段目にカメラが検出する輝度データが表示される。
<Display of measurement start preparation screen>
At the top of the “Measurement start preparation screen” shown in Fig. 3 (f), “Place your finger on the camera. Do not move your finger during measurement. Please press. Is displayed. A schematic diagram displays how to place a finger on the camera on the left side of the second stage of the “measurement start preparation screen”. An image of a finger detected by the camera is displayed on the right side of the second stage of the “measurement start preparation screen”. Luminance data detected by the camera is displayed in the third row of the “measurement start preparation screen”.
被験者は、図3(f)に示す「測定開始準備画面」の2段目右側の指の画像、「測定開始準備画面」の3段目の輝度データの波形を見ながらカメラに対する指の位置を調整して精度が良好な安定した輝度データの検出の開始をすることができる。「測定準備画面」の2段目右側に指の画像を表示するとともに、「測定準備画面」の3段目に輝度データを表示するのは、異なる観点から2重にカメラと指との位置関係を確認し、良好な輝度データを得るためである。 The subject determines the position of the finger with respect to the camera while viewing the image of the finger on the right side of the second stage of the “measurement start preparation screen” shown in FIG. It is possible to start detection of stable luminance data with good accuracy by adjusting. The image of the finger is displayed on the right side of the second stage of the “Measurement Preparation Screen”, and the luminance data is displayed on the third stage of the “Measurement Preparation Screen”. In order to obtain good luminance data.
(ステップST11の処理における表示画面)
被験者は、適切に指がカメラに当たっていることを確認後、図3(f)に示す「測定開始準備画面」の4段目に表示される「測定開始」のボタンを押す。これによって、処理は「測定の開始通知処理」(ステップST12)に移り、図3(g)に示す「測定中画面」が表示される。図3(g)の中段に表示されるバーグラフの先端とハート印とは、「測定開始」のボタンを押した直後は、最も左側の位置に表示される。所定時間経過しても「測定開始」のボタンを押さなければ、処理は自動終了し、「脈波測定モード」からそれ以前のモードに自動復帰する。
(Display screen in the process of step ST11)
After confirming that the finger is properly in contact with the camera, the subject presses the “measurement start” button displayed in the fourth row of the “measurement start preparation screen” shown in FIG. As a result, the process moves to “measurement start notification process” (step ST12), and a “measuring screen” shown in FIG. 3G is displayed. The tip of the bar graph and the heart mark displayed in the middle of FIG. 3G are displayed at the leftmost position immediately after the “measurement start” button is pressed. If the “measurement start” button is not pressed even after a predetermined time has elapsed, the process automatically ends and automatically returns from the “pulse wave measurement mode” to the previous mode.
(ステップST12の処理とステップST13の処理とにおける表示画面)
<測定中画面の表示>
図3(g)に示す「測定中画面」が、ステップST12の処理とステップST13の処理が続行している間は表示される。表示画面の上段に「ただいま測定中です・・・」と表示される。表示画面の中段のバーグラフとハート印が左側から右側に移動して、予定する測定時間全体のどの程度の割合が進捗したかを示す。また、波形の振幅の安定性、すなわち、適切に指がカメラに当たっていること、を確認できるように表示画面の下段に輝度データが表示される。
(Display screen in step ST12 and step ST13)
<Display during measurement screen>
The “measuring screen” shown in FIG. 3G is displayed while the process of step ST12 and the process of step ST13 are continued. “Currently measuring ...” is displayed at the top of the display screen. The bar graph and heart symbol in the middle of the display screen move from the left side to the right side, indicating how much progress has been made in the total scheduled measurement time. In addition, luminance data is displayed in the lower part of the display screen so that it can be confirmed that the amplitude of the waveform is stable, that is, that the finger is properly in contact with the camera.
(ステップST14の処理における表示画面)
予定された時間分の輝度データが取得されると、ステップST13の処理は終了する。図3(g)に示す測定中画面は消え、「脈波測定モード」に移行する直前のモードに対応する画面(画面は図示せず)、または、デフォルト画面(画面は図示せず)に自動的に変化する。
(Display screen in the process of step ST14)
When the luminance data for the scheduled time is acquired, the process of step ST13 ends. The screen during measurement shown in FIG. 3 (g) disappears, and the screen corresponding to the mode immediately before shifting to the “pulse wave measurement mode” (screen is not shown) or the default screen (screen is not shown) is automatically displayed. Changes.
(スマートフォンにおける解析結果データの表示について)
サーバー20における処理については後述するが、最終的には、サーバー20は、スマートフォン10に対して解析結果データを送出する。図2(b)を参照して解析結果データを受信したスマートフォンがおこなう処理の説明をする。図2(b)は、スマートフォン10において実行される解析結果データ表示処理のフローチャートである。
(About display of analysis result data on smartphone)
Although processing in the
MPUは、サーバー20からの解析結果データの入力処理をおこなう(ステップST17)。
サーバー20からの接続要求を受けて、スマートフォン10は、解析結果データを受け取る。
The MPU performs input processing of analysis result data from the server 20 (step ST17).
In response to the connection request from the
MPUは、解析結果データの画像表示処理をおこなう(ステップST18)。
MPUは、サーバー20からの解析結果データに応じた画像をスマートフォン10のディスプレイに表示する制御をおこなう。表示画像の内容については後述する。
The MPU performs image display processing of the analysis result data (step ST18).
The MPU performs control to display an image corresponding to the analysis result data from the
MPUは、解析結果データ表示終了処理をおこなう(ステップST19)。
MPUは、ディスプレイに積層されたタッチパネルの操作により、または、所定時間の経過により解析結果データの画像表示を終了する。
The MPU performs an analysis result data display end process (step ST19).
The MPU ends the image display of the analysis result data by operating the touch panel stacked on the display or when a predetermined time elapses.
<スマートフォンにおける解析結果データの表示画面>
図4は、解析結果データをスマートフォンのディスプレイに表示する画面である。
<Display screen of analysis result data on smartphone>
FIG. 4 is a screen for displaying the analysis result data on the display of the smartphone.
<測定結果の表示>
図4(a)は、サーバー20が送出した解析結果データによって、スマートフォン10のディスプレイに表示される画面である。画面の最上段に「理想ゾーン」、「ストレス」、「ぐったり」、「のんびり」と4つに分類された領域が表示され、ハートの位置が、被験者の状態を示す。
<Display of measurement results>
FIG. 4A is a screen displayed on the display of the
図4(a)の画面の2段目右側に「あなたの気持ち」を表示する領域があり、図3(e)においてQ2の「今の気持ちは?」に答えた被験者の答えが表示される。そして解析結果データと被験者の答えとが一致するときに、「的中」の表示がされる。 There is an area for displaying “your feeling” on the right side of the second row of the screen of FIG. 4A, and the answer of the subject who answered “What is your feeling?” In Q2 in FIG. 3E is displayed. . When the analysis result data agrees with the test subject's answer, a “target” is displayed.
図4(a)の画面の3段目に「今のあなたは「ストレス」を感じているようです。あなたもそう思っているみたいですね。ストレス対策には○○がいいですよ。」と表示される。○○の部分は、例えば、「スポーツ」等、適宜に記載される。 In the third row of the screen in Fig. 4 (a), "You seem to feel" stress "now. Looks like you think so too. XX is good for stress countermeasures. Is displayed. The ○○ portion is appropriately described, for example, “sports”.
図4(a)の画面の4段目に「終了」と「共有」の2つのボタンがあり、「共有」を押すと、Gmail(グループメール)、Facebook(フェイスブック)等の画面が起動して、測定の結果の画像を送信できる。「終了」を押すと上記の共有の処理が終わった後に図4(a)の表示が消える。「共有」を押さずに「終了」を押すと上記の共有の処理をすることなく図4(a)の表示が消える。 There are two buttons, “Exit” and “Share”, on the 4th row of the screen in FIG. 4 (a). When “Share” is pressed, Gmail (group email), Facebook (Facebook), etc. screens are activated. Thus, the measurement result image can be transmitted. When “END” is pressed, the display in FIG. 4A disappears after the above sharing process is completed. When “end” is pressed without pressing “share”, the display in FIG. 4A disappears without performing the above-described sharing process.
<バッチリ行動ランキングの表示>
図4(b)は、今までの被験者の自分の気持ち(主観評価)と解析結果データ(客観評価)とが、どの程度一致したかを示すものである。図4(b)においては、(主観評価)と(客観評価)との一致する度合である的中率が、「ストレス」、「ぐったり」、「のんびり」、「理想的」(「理想ゾーン」)の順に並べられている。例えば、「ストレス」の的中率は87%であり、「ストレス」であると解析結果データから客観評価された行動のうちから発生頻度が高い行動の順に、「デスクワーク」、「会議・接客」、「その他の家事」とランキングずけされる。図4(b)に示すように、「ぐったり」の的中率は55%であり、「のんびり」の的中率は40%であり、「理想的」の的中率は80%である。「ぐったり」、「のんびり」、「理想的」の各々の行動ランキングについても、「ストレス」と同様にランキング順に上位3つまで並べられる。そして、所定時間が経過した後に、図4(b)に示す画面表示は自動消去され、ディスプレイの表示は、解析結果データを表示する以前のモード、または、デフォルトのモードに対応する画面が表示される。
<Display of batch action ranking>
FIG. 4B shows how well the subject's own feelings (subjective evaluation) and the analysis result data (objective evaluation) have matched. In FIG. 4 (b), the hit rates, which are the degree of coincidence between (subjective evaluation) and (objective evaluation), are “stress”, “slow”, “slow”, “ideal” (“ideal zone”). ). For example, the hit rate of “stress” is 87%, and “desk work”, “meeting / customer service” are ordered in descending order of actions that are objectively evaluated from analysis result data as “stress”. , Ranked as “Other Housework”. As shown in FIG. 4B, the hit rate of “slow” is 55%, the hit rate of “relaxing” is 40%, and the hit rate of “ideal” is 80%. As for “Right”, “Leisurely”, and “Ideal” behavior rankings, the top three are ranked in order of ranking, as with “Stress”. Then, after the predetermined time has elapsed, the screen display shown in FIG. 4B is automatically deleted, and the display corresponding to the mode before displaying the analysis result data or the default mode is displayed. The
「ストレス」を例にして的中率について説明をする。サーバー20が「ストレス」であると客観的に判断した数のうちで、被験者が「ストレス」と主観的に判断した数の割合を「ストレス」の的中率と定義する。的中率は100%以下の数である。演算式は以下で表される。
Explaining the hit rate with "stress" as an example. Of the numbers that the
「ストレス」の的中率(%)=100×(被験者が「ストレス」と主観を入力した回数)/(サーバー20が「ストレス」と判断した回数)
“Stress” hit rate (%) = 100 × (number of times subject entered “stress” and subjectivity) / (number of
「ぐったり」の的中率、「理想ゾーン」の的中率、「のんびり」の的中率についても同様に演算できる。 It is possible to calculate the hit rate of “slow”, the hit rate of “ideal zone”, and the hit rate of “slow” in the same way.
上述した実施形態においては、スマートフォン10とサーバー20とを接続し、輝度データをスマートフォン10からサーバー20に対して送信をした後にスマートフォン10とサーバー20との接続を切断した。そして、サーバー20からスマートフォン10に対して解析結果データを送信するに際して、再びサーバー20とスマートフォン10とを接続し、解析結果データをサーバー20からスマートフォン10に対して送信をした後にサーバー20とスマートフォン10との接続を切断した。しかしながら、スマートフォン10がサーバー20に対して輝度データを送信し、解析結果データをサーバー20ーからスマートフォン10に対して送信するまで、スマートフォン10とサーバー20との接続を維持してもよい。
In the above-described embodiment, the
スマートフォン10とサーバー20との接続を、図2(a)の「脈波測定モードの開始処理」(ステップST10)から図2(b)の「解析結果データ表示処理」(ステップST19)までの間維持する場合には、図2に示すフローチャートを以下のように読み替える。ステップST16の「脈波測定モードの終了処理」は不要となる。そして、ステップST15の「サーバーへの輝度データ出力処理」に続いて、ステップST17の「サーバーからの解析結果データ入力処理」を実行する。また、ステップST19の「解析結果データ表示処理終了」を「脈波測定モードの終了処理」に読み替える。さらに、ステップST15の「サーバーへの輝度データ出力処理」の終了後からステップST17の「サーバーからの解析結果データ入力処理」の前までの間は、ディスプレイの画像表示面には、「解析中です」の文言が表示される。
The connection between the
「サーバーにおける自律神経機能評価の処理について」
(サーバーにおける処理の全体の流れについて)
図5は、CPUが、サーバー20において実行する処理のフローチャートである。
“Processing of autonomic nervous function evaluation on servers”
(About the overall process flow on the server)
FIG. 5 is a flowchart of processing executed by the CPU in the
図5を参照して以下に説明をする。なお、各処理の詳細については後述する。 This will be described below with reference to FIG. Details of each process will be described later.
サーバー20のCPUは、端末装置からの輝度データ入力処理をおこなう(ステップST20)。
輝度データ入力処理は、クライアントから送出されるスマートフォンの識別符号と輝度データと図3(b)に示す画面から入力した被験者の性別、生年月日、職業および都道府県のデータとをサーバー20のメモリに記憶する処理である。ステップST20の処理の後、順次、ステップST21からステップST30までの処理をおこなう。
The CPU of the
In the luminance data input process, the identification code and luminance data of the smartphone sent from the client and the gender, date of birth, occupation, and prefecture data input from the screen shown in FIG. Is stored in the process. After the process of step ST20, the processes from step ST21 to step ST30 are sequentially performed.
CPUは、前倒しロジック処理をおこなう(ステップST21)。
前倒しロジック処理とは、輝度データ信号のピークをより検出しやすいようにする処理であり、輝度データの値が連続して同値である場合には、予め定める所定複数回数以上の同値の連続する輝度データを処理の対象から除く処理である。
The CPU performs logic processing ahead (step ST21).
Advance logic processing is processing that makes it easier to detect the peak of the luminance data signal. When the luminance data values are continuously the same, the continuous luminance of the same value more than a predetermined predetermined number of times. This is a process of removing data from the processing target.
CPUは、輝度データの関数化処理をおこなう(ステップST22)。
輝度データは、離散時間サンプリングデータであり、そのサンプリング時刻はスマートフォン10内の時刻に同期している。関数化処理は、サーバー20内の時刻に同期するために、スマートフォン10で検出する輝度データが存在しない時間における輝度データを関数化して連続的に補間し、リサンプリングを可能とする。リサンプリング可能とすることによってステップST27におけるフーリエ変換処理を精度よく実行できるようにする。
The CPU performs functionalization processing of luminance data (step ST22).
The luminance data is discrete time sampling data, and the sampling time is synchronized with the time in the
CPUは、Savitzky-Golay(サビツキ・ゴレイ)フィルタによるノイズ除去およびピーク検出処理をおこなう(ステップST23)。
Savitzky-Golayフィルタ自体は公知のフィルタリング技術である。輝度データ信号の波形はECGで検出する脈波波形に比べて精度が悪く、簡単なフィルタリングではECGで検出するような脈波のピークを再生することは困難である。ここで、脈波のピークを再生する際に、単純な微分を用いる場合には、高域のノイズが増加してしまいその目的を達することができない。よって、ノイズを増加させることなくピークが明確に表れるようなフィルタとしてSavitzky-Golayフィルタを用いている。
The CPU performs noise removal and peak detection processing using a Savitzky-Golay filter (step ST23).
The Savitzky-Golay filter itself is a known filtering technique. The waveform of the luminance data signal is less accurate than the pulse wave waveform detected by ECG, and it is difficult to reproduce the pulse wave peak detected by ECG by simple filtering. Here, when a simple differentiation is used when reproducing the peak of the pulse wave, high-frequency noise increases and the purpose cannot be achieved. Therefore, the Savitzky-Golay filter is used as a filter that clearly shows a peak without increasing noise.
CPUは、RR間隔時系列データの検出処理をおこなう(ステップST24)。
RR間隔時系列データ(アールアール間隔時系列データ)の検出処理は、ECG信号(イーシージー信号)に対応する輝度データ信号をRR間隔時系列データに変換する処理である。RR間隔時系列データの検出処理は、ステップST23のSavitzky-Golayフィルタによって明瞭に再生された輝度データ信号に含まれる脈波のピークを微分演算により検出する処理と、この微分演算により検出された隣接する2つのピーク間の時間を検出する処理とを含んでいる。
The CPU performs a process of detecting RR interval time series data (step ST24).
The detection processing of RR interval time series data (RFR interval time series data) is processing for converting a luminance data signal corresponding to an ECG signal (ECG signal) into RR interval time series data. The RR interval time-series data detection process includes a process of detecting a peak of a pulse wave included in the luminance data signal clearly reproduced by the Savitzky-Golay filter in step ST23, and an adjacent detected by the differential operation. And a process for detecting a time between two peaks.
CPUは、ローパスフィルタリング処理をおこなう(ステップST25)。
ローパスフィルタリング処理は、輝度データからRR間隔時系列データを検出した後において、輝度データが正確に脈波を検出したならば本来得られるであろうRR間隔時系列データに変換する処理である。
The CPU performs a low-pass filtering process (step ST25).
The low-pass filtering process is a process of converting the RR interval time series data that would be originally obtained if the luminance data accurately detected the pulse wave after detecting the RR interval time series data from the luminance data.
CPUは、RR間隔時系列データの異常値除去処理をおこなう(ステップST26)。
RR間隔時系列データの異常値除去処理は、RR間隔時系列データに含まれる異常値を除去する処理である。ここで異常値とは通常は検出されないであろうRR間隔時系列データの値である。異常値の検出には、60をRR間隔時系列データの値で除して得る、RR間隔時系列データの値に逆比例する瞬時心拍数(H.R)を用いる。異常値が検出された場合には、RR間隔時系列データに混入したノイズ(すなわち、輝度データ信号に混入したノイズ)がなせるものとして、ステップST27以降の処理において、異常値を示したRR間隔時系列データを用いない。以下の第1のルールないし第3のルールいずれか1つが成立する場合に異常値であるとしてもよく、第1のルールないし第3のルールの任意の2つ以上の組み合わせが成立する場合に異常値であるとしてもよい。
The CPU performs an abnormal value removal process of the RR interval time series data (step ST26).
The abnormal value removal process of the RR interval time series data is a process of removing the abnormal value included in the RR interval time series data. Here, the abnormal value is a value of RR interval time series data that would not normally be detected. For detecting the abnormal value, an instantaneous heart rate (HR) obtained by dividing 60 by the value of the RR interval time series data and inversely proportional to the value of the RR interval time series data is used. When an abnormal value is detected, it is assumed that noise mixed in the RR interval time-series data (that is, noise mixed in the luminance data signal) can be generated, and the RR interval indicating the abnormal value in the processing after step ST27. Do not use time series data. It may be an abnormal value when any one of the following first to third rules is established, and abnormal when any two or more combinations of the first to third rules are established. It may be a value.
<第1のルール>
nを正整数、t(n)はn回目に検出するRR間隔時系列データとして、|60/t(n)-60/t(n-1)|≦第1所定値ではないときは、異常値であるする。すなわち、現在の瞬時心拍数と直前の瞬時心拍数との差分が第1所定値よりも大きい場合には、そのときのRR間隔時系列データを除去する。
<First rule>
n is a positive integer, and t (n) is RR interval time-series data detected at the nth time. If 60 / t (n) -60 / t (n-1) | ≦ the first predetermined value, it is abnormal Be a value. That is, if the difference between the current instantaneous heart rate and the immediately preceding instantaneous heart rate is greater than the first predetermined value, the RR interval time series data at that time is removed.
<第2のルール>
(meanH.R(N))は移動平均値であり、Nは正整数(例えば、5、8)として、|60/t-meanH.R(N)|≧第2所定値の範囲であるときは、異常値であるとする。すなわち、現在の瞬時心拍数と直前までの瞬時心拍数の移動平均値との差分が第2所定値よりも大きい場合には、そのときのRR間隔時系列データを除去する。
<Second rule>
(MeanH.R (N)) is a moving average value, and N is a positive integer (for example, 5, 8), and when | 60 / t-meanH.R (N) | ≧ second predetermined value range Is an abnormal value. That is, when the difference between the current instantaneous heart rate and the moving average value of the instantaneous heart rate until immediately before is larger than the second predetermined value, the RR interval time series data at that time is removed.
<第3のルール>
第2のルールを適用した結果、所定回数(例えば、8回)連続して異常値である場合に、meanH.R(8)をリセットして、再び、meanH.R(8)を算出し直す。すなわち、第3のルールは、第2のルールを適用するに際して、現在の瞬時心拍数と移動平均値との差分が第2所定値よりも大きい場合が所定回数連続したときには、その移動平均値をリセットして、新たに、移動平均値を求めるものである。
<Third rule>
As a result of applying the second rule, if it is an abnormal value continuously for a predetermined number of times (for example, 8 times), meanH.R (8) is reset and meanH.R (8) is calculated again. . That is, when applying the second rule, when the difference between the current instantaneous heart rate and the moving average value is larger than the second predetermined value for a predetermined number of times, the third rule sets the moving average value. A new moving average value is obtained after resetting.
CPUは、フーリエ変換処理 をおこなう(ステップST27)。
周知のハミング窓を用い、周知の高速フーリエ変換によって、ステップST26で得られた異常値除去処理後のRR間隔時系列データをフーリエ変換処理する。ステップST22において輝度データの関数化処理がなされているので、高速フーリエ変換に際しては、スマートフォン10におけるデータサンプリングタイミングとは異なるタイミングにおいてリサンプリングすることができる。また、異常値除去処理後のRR間隔時系列データをフーリエ変換するので、輝度データ信号にノイズが混入しない場合に本来得られるであろうフーリエ変換後のパワースペクトルを得ることができる。
The CPU performs a Fourier transform process (step ST27).
Using a known Hamming window, the RR interval time series data after the abnormal value removal processing obtained in step ST26 is subjected to Fourier transformation processing by known fast Fourier transformation. Since the luminance data has been functionalized in step ST22, the fast Fourier transform can be resampled at a timing different from the data sampling timing in the
CPUは、高周波成分HF・低周波成分LFの検出処理をおこなう(ステップST28)。
フーリエ変換した後、高周波成分HF、低周波成分LFを検出する。高周波成分HFは、フーリエ変換され得られた所定周波数範囲の高域のパワースペクトルの積分値である。低周波成分LFは、フーリエ変換され得られた所定周波数範囲の低域のパワースペクトルの積分値である。
The CPU performs detection processing of the high frequency component HF and the low frequency component LF (step ST28).
After Fourier transform, the high frequency component HF and the low frequency component LF are detected. The high frequency component HF is an integral value of a high frequency power spectrum in a predetermined frequency range obtained by Fourier transform. The low frequency component LF is an integral value of a low frequency power spectrum in a predetermined frequency range obtained by Fourier transform.
CPUは、性・年代調整のうえプロット処理をおこなう(ステップST29)。
プロット処理は、一言でいえば、スマートフォン10へ送信する解析結果データの生成である。
ステップST28で得られた高周波成分HF、低周波成分LF値は測定時点における被験者に特有の値である。高周波成分HF値、低周波成分LF値は性別・年代に依存して異なる値となる。予め、性・年代が異なる多くの被験者について高周波成分HF値、低周波成分LF値を同一性・同一年代毎に基準データとしてサーバー20に蓄積しておく。
スマートフォン10の被験者の高周波成分HF値、低周波成分LF値を基準データと比較して、被験者の状態を2次元表示するための解析結果データを生成する。
2次元表示に際しては、スペクトルを正規分布に近づけるために、公知の論文等でも用いている高周波成分HFを対数表示するLnHF、低周波成分LFを対数表示するLnLFを用いる。
以下、LnHFを自律神経活動指標LnHFと称し、LnLFを自律神経活動指標LnLFと称する。
2次元表示に際しては、直交座標を用い、第1座標軸(X軸)が自律神経活動指標LnHFの高低を表し、第2座標軸(Y軸)が自律神経活動指標LnLFの高低を表す。基準データの自律神経活動指標LnHFの分布の平均値を第1座標軸の原点とし、自律神経活動指標LnLFの分布の平均値を第1座標軸と直交する第2座標軸の原点とする。
第1座標軸と第2座標軸との交点を原点する。第1座標軸と第2座標軸で4象限に分ける。第1象限が「理想ゾーン」、第2象限が「ストレス」、第3象限が「ぐったり」、第4象限が「のんびり」である。
2次元表示に際しては、スマートフォン10の被験者の自律神経活動指標LnHFと自律神経活動指標LnLFとがどの領域に該当するかをプロットする。
以上の4象限表示をし、被験者の自律神経活動指標LnLFと自律神経活動指標LnHFとの交点がどの領域に位置するかをプロットするための画像データが解析結果データである。
The CPU performs the plotting process after adjusting the sex / age (step ST29).
In short, the plot processing is generation of analysis result data to be transmitted to the
The high frequency component HF and the low frequency component LF values obtained in step ST28 are values specific to the subject at the time of measurement. The high-frequency component HF value and the low-frequency component LF value are different values depending on gender and age. In advance, the high frequency component HF value and the low frequency component LF value are stored in the
The high-frequency component HF value and the low-frequency component LF value of the subject of the
In the two-dimensional display, in order to approximate the spectrum to a normal distribution, LnHF that logarithmically displays the high frequency component HF also used in known papers, and LnLF that logarithmically displays the low frequency component LF are used.
Hereinafter, LnHF is referred to as an autonomic nerve activity index LnHF, and LnLF is referred to as an autonomic nerve activity index LnLF.
In the two-dimensional display, orthogonal coordinates are used, the first coordinate axis (X axis) represents the level of the autonomic nervous activity index LnHF, and the second coordinate axis (Y axis) represents the level of the autonomic nervous activity index LnLF. The average value of the distribution of the autonomic nervous activity index LnHF in the reference data is set as the origin of the first coordinate axis, and the average value of the distribution of the autonomic nervous activity index LnLF is set as the origin of the second coordinate axis orthogonal to the first coordinate axis.
The intersection of the first coordinate axis and the second coordinate axis is set as the origin. The first and second coordinate axes are divided into four quadrants. The first quadrant is an “ideal zone”, the second quadrant is “stress”, the third quadrant is “slow”, and the fourth quadrant is “slow”.
In the two-dimensional display, the region corresponding to the autonomic nerve activity index LnHF and the autonomic nerve activity index LnLF of the subject of the
Image data for plotting in which region the intersection of the subject's autonomic nerve activity index LnLF and the autonomic nerve activity index LnHF is located is displayed as the analysis result data.
CPUは、端末装置への解析結果データ出力処理をおこなう(ステップST30)。
CPUは、スマートフォン10に対して解析結果データを送信する。上述したようにスマートフォン10にインストールされたアプリケーションを用いて解析結果データに応じた画像表示をスマートフォン10のディスプレイに表示させることが可能となる。
The CPU performs analysis result data output processing to the terminal device (step ST30).
The CPU transmits analysis result data to the
「サーバーにおける各処理の詳細について」
上述したステップST21ないしステップST30に記載の処理の詳細について順に説明をする。
"Details of each process in the server"
Details of the processes described in steps ST21 to ST30 will be described in order.
(ステップST21の前倒しロジック処理)
図6は、前倒しロジック処理を模式的に示す図である。
(Advance logic processing of step ST21)
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating the forward logic processing.
前倒しロジック処理は、輝度データの数値が3回以上同じ場合に、2回連続に縮めるロジックである。すなわち、予め定める所定複数回数(例えば3回)以上の同値の連続する輝度データを処理の対象から除く。ここで、同値には幅を持たせて、微小な所定範囲内の値のばらつきは、同値であるとして前倒しロジック処理の対象に含めるようにしてもよい。この処理によって、ステップST24のRR間隔時系列データの検出処理において、ピークがより検出しやすいようにできる。図6(a)は、前倒しロジック処理前の輝度データである。図6(a)では、同じデータが4回連続している。図6(b)は、前倒しロジック処理後の輝度データである。図6(b)では、同じデータの4回連続は2回連続に処理されている。 The advance logic processing is a logic that reduces the number of luminance data to two consecutive times when the numerical value of the luminance data is the same three or more times. That is, continuous luminance data having the same value equal to or more than a predetermined predetermined number of times (for example, three times) is excluded from the processing target. Here, the same value may be given a width, and a small variation in the value within a predetermined range may be included in the target of the forward logic processing as the same value. By this process, the peak can be detected more easily in the detection process of the RR interval time series data in step ST24. FIG. 6A shows luminance data before forward logic processing. In FIG. 6A, the same data continues four times. FIG. 6B shows luminance data after the advance logic processing. In FIG. 6B, four consecutive times of the same data are processed twice.
(ステップST22の輝度データの関数化処理)
輝度データの関数化は、全ての輝度データのサンプル点を通過するB-スプライン関数によっておこなう。B-スプライン関数を用いることによってスマートフォン10で検出する輝度データが存在しない時間における輝度データも滑らかに連続関数として補間できるので、サーバー20のCPUのクロック信号を基準としてステップST23以降の処理をおこなうことができる。また、FFT(高速フーリエ変換)をおこなうための一定サンプル周期(10msec(ミリ秒))毎の輝度データを新たな時系列データとして得ることができる。B-スプライン関数自体は公知技術である。なお、データ補間の手法としては、直線補間も知られているが、B-スプライン関数を用いることによってデータの補間精度は直線補間に比べてより向上する。
(Functionization of luminance data in step ST22)
The luminance data is functionalized by a B-spline function that passes through all luminance data sample points. By using the B-spline function, the luminance data at the time when there is no luminance data detected by the
(ステップST23のSavitzky-Golayフィルタによるノイズ除去処理およびピーク検出処理)
Savitzky-Golayフィルタは、ディジタル平滑化多項式フィルタ、最小二乗平滑化フィルタとも称されている。時間領域で設計される平滑フィルタであり、かつ微分フィルタである。実施形態のSavitzky-Golayフィルタは、例えば、窓は0.9(秒)、3次多項式で近似して2階微分を実行する。
(Noise removal processing and peak detection processing by Savitzky-Golay filter in step ST23)
The Savitzky-Golay filter is also referred to as a digital smoothing polynomial filter and a least square smoothing filter. It is a smoothing filter designed in the time domain and a differential filter. In the Savitzky-Golay filter of the embodiment, for example, the window is 0.9 (seconds) and approximated by a cubic polynomial to perform second order differentiation.
(ステップST24のRR間隔時系列データの検出処理)
輝度データ信号のピーク検出をおこなった後、隣接するピーク間の時間であるRR間隔時系列データの検出をおこなう。ピーク検出のロジックは、公知技術である単純な符号逆転としている。隣接するピーク間の時間の検出は、クロック信号に同期して動作するるカウンタによっておこなう。ここで、単純な符合逆転ロジックでピーク検出が可能となり、RR間隔時系列データの検出が可能となったのは、ステップST23におけるSavitzky-Golayフィルタの効果が寄与している。
(Detection processing of RR interval time series data in step ST24)
After detecting the peak of the luminance data signal, RR interval time series data, which is the time between adjacent peaks, is detected. The logic of peak detection is a simple sign inversion which is a known technique. Detection of time between adjacent peaks is performed by a counter that operates in synchronization with a clock signal. Here, the peak detection is possible with simple sign reversal logic, and the RR interval time-series data can be detected because of the effect of the Savitzky-Golay filter in step ST23.
(ステップST21からステップST24までの処理による時系列データの一覧) (List of time series data by processing from step ST21 to step ST24)
図7は、サーバー20における各ステップの処理終了後の輝度データを示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating the luminance data after the processing of each step in the
図7(a)は、ステップST20の輝度データ入力処理終了後の輝度データを示す図である。図7(b)は、ステップST22の輝度データの関数化処理終了後の輝度データを示す図である。図7(c)は、ステップST23のSavitzky-Golayフィルタによるノイズ除去処理およびピーク検出処理後の輝度データを示す図である。 FIG. 7A is a diagram illustrating the luminance data after the luminance data input process of step ST20 is completed. FIG. 7B is a diagram illustrating the luminance data after the luminance data functionalization processing in step ST22 is completed. FIG. 7C is a diagram showing luminance data after the noise removal processing and peak detection processing by the Savitzky-Golay filter in step ST23.
*RR間隔時系列データ(すみません、私の理解が間違いでした。)
(ステップST25のローパスフィルタリング処理)
カメラに入射する周囲の光は迷光としてノイズ発生原となる。スマートフォン10のカメラは、通常の風景、人物を写すカメラの機能を発揮するように設計されている。よって、カメラがとらえるごくわずかな皮膚の輝度の変化に対してノイズとなる迷光のレベルは相対的に大きく、ステップST24において輝度データから検出したRR間隔時系列データ(RRI)にはノイズが含まれるので、ステップST24において得られるRR間隔時系列データの中から適切にノイズを除かないとRR間隔時系列データを精度よく分離することができない。
* RR interval time series data (I'm sorry, my understanding was wrong.)
(Low-pass filtering process in step ST25)
Ambient light incident on the camera is a source of noise as stray light. The camera of the
そこで、ノイズを除去するのに最適なフィルタ特性を予め実験によって求め、このような特性を有するローパスフィルタをステップST25の処理において用いた。以下、どのようにして、最適なフィルタ特性を求めたかについて説明をする。 Therefore, an optimum filter characteristic for removing noise is obtained in advance by experiments, and a low-pass filter having such a characteristic is used in the process of step ST25. Hereinafter, how the optimum filter characteristic is obtained will be described.
市販の心拍センサ(ユニオンツール株式会社のMyBeat(登録商標))から得られるRR間隔(RRI)時系列データの波形を基準波形として、この基準波形にステップST25の処理後に得られるRR間隔時系列データの波形を近づけるローパスフィルタの特性を求めた。ステップST25のローパスフィルタリング処理によってスマートフォン10のカメラから得られた輝度信号から検出されるRR間隔時系列データからノイズが除去されて、本来検出されるべきであろうRR間隔時系列データにより近いRR間隔時系列データが得られた。
RR interval time-series data obtained after processing of step ST25 on the reference waveform using the waveform of RR interval (RRI) time-series data obtained from a commercially available heart rate sensor (MyBeat (registered trademark) of Union Tool Co., Ltd.) The characteristics of a low-pass filter that approximates the waveform of were obtained. The noise is removed from the RR interval time-series data detected from the luminance signal obtained from the camera of the
図8、図9は、ローパスフィルタの定数をどのように定めるかについての説明図である。 8 and 9 are explanatory diagrams on how to determine the constants of the low-pass filter.
図8は、市販の心拍センサから得られるRR間隔時系列データとスマートフォン10から得られるステップST25のローパスフィルタリング処理をしないRR間隔時系列データとを対比する図である。
FIG. 8 is a diagram comparing the RR interval time series data obtained from a commercially available heart rate sensor and the RR interval time series data obtained from the
図8(a)は、市販の心拍センサから得られるRR間隔時系列データである。図8(b)は、スマートフォン10から得られるステップST25のローパスフィルタリング処理をしないRR間隔時系列データである。図8(a)と図8(b)とは、同一人から同時に得られたデータである。
FIG. 8A is RR interval time series data obtained from a commercially available heart rate sensor. FIG. 8B is RR interval time-series data that is obtained from the
図8(a)の市販の心拍センサのデータと図8(b)のスマートフォン10からのステップST25のローパスフィルタリング処理前のRR間隔時系列データとはかなり異なっている。そこで、平滑化スプラインを用いたローパスフィルタによってスマートフォン10からのRR間隔時系列データをフィルタリングすることを試みた。
The data of the commercially available heart rate sensor in FIG. 8A and the RR interval time series data before the low-pass filtering process in step ST25 from the
図9は、平滑化パラメータ(spar)を変化させたときに、ローパスフィルタリング処理後のRR間隔時系列データがどのように変化するかを示す図である。 FIG. 9 is a diagram illustrating how the RR interval time-series data after the low-pass filtering process changes when the smoothing parameter (spar) is changed.
図9(a)の平滑化パラメータ(spar)は、0.7である。図9(b)の平滑化パラメータ(spar)は、0.6である。図9(c)の平滑化パラメータ(spar)は、0.5である。図9(d)の平滑化パラメータ(spar)は、0.4である。図9(e)の平滑化パラメータ(spar)は、0.3である。図9(f)の平滑化パラメータ(spar)は、0.2である。 The smoothing parameter (spar) in FIG. 9A is 0.7. The smoothing parameter (spar) in FIG. 9B is 0.6. The smoothing parameter (spar) in FIG. 9C is 0.5. The smoothing parameter (spar) in FIG. 9D is 0.4. The smoothing parameter (spar) in FIG. 9 (e) is 0.3. The smoothing parameter (spar) in FIG. 9F is 0.2.
図8(a)に示す市販の心拍センサから得られるRR間隔時系列データを基準として、図9(a)〜図9(f)に示すローパスフィルタリング処理後のRR間隔時系列データを対比する。平滑化パラメータ(spar)が0.2〜0.4の範囲で両者が近似する好適な結果が得られる。平滑化パラメータ(spar)が0.3の〜0.4の範囲で両者がより近似するより好適な結果が得られる。よって、本実施形態においては、市販の心拍センサから得られるRR間隔時系列データとスマートフォン10から得られるRR間隔時系列データを最も近くする平滑化パラメータ(spar)の値として0.3の〜0.4の範囲を用いている。
The RR interval time series data after the low-pass filtering process shown in FIGS. 9A to 9F is compared with the RR interval time series data obtained from a commercially available heart rate sensor shown in FIG. A suitable result is obtained in which the smoothing parameter (spar) approximates in the range of 0.2 to 0.4. When the smoothing parameter (spar) is in the range of 0.3 to 0.4, a more favorable result is obtained in which both are more approximate. Therefore, in the present embodiment, the range of 0.3 to 0.4 as the smoothing parameter (spar) value closest to the RR interval time series data obtained from a commercially available heart rate sensor and the RR interval time series data obtained from the
(ステップST26のRR間隔時系列データの異常値除去処理)
表1は、RR間隔時系列データの異常値除去処理を説明するための表である。表1を参照して以下に説明をする。
(Abnormal value removal processing of RR interval time series data in step ST26)
Table 1 is a table for explaining the abnormal value removal processing of the RR interval time series data. This will be described below with reference to Table 1.
表1の第1列目は、RR間隔時系列データが検出された順番に対応する数字である。RR間隔時系列データが最初に検出された1回目から14回目までが表1には記載されている。 The first column of Table 1 is a number corresponding to the order in which the RR interval time series data is detected. Table 1 shows the first to the 14th time when the RR interval time series data is first detected.
表1の第2列目は、RR間隔時系列データの値であり、1回目に検出されたRR間隔時系列データの値は時間t1、2回目に検出されたRR間隔時系列データの値は時間t2・・・13回目に検出されたRR間隔時系列データの値は時間t13、14回目に検出されたRR間隔時系列データの値は時間t14である。
The second column of Table 1 is the value of the RR interval time series data, the value of the RR interval time series data detected for the first time is the time t1, the value of the RR interval time series data detected for the second time is The value of the RR interval time series data detected at time t2... 13th time is time t13, and the value of the RR interval time series data detected at
表1の第3列目は、60をRR間隔時系列データの値で除して、RR間隔時系列データの値に逆比例する瞬時心拍数(H.R)を得た値である。 The third column of Table 1 is a value obtained by dividing 60 by the value of RR interval time series data to obtain an instantaneous heart rate (HR) that is inversely proportional to the value of RR interval time series data.
表1の第4列目は、瞬時心拍数(H.R)の1回毎の増減量の絶対値|60/tn -60/tn-1|を演算した結果である。ルール1に対応する演算である。 The fourth column of Table 1 shows the result of calculating the absolute value | 60 / tn -60 / tn-1 | of the increase / decrease amount for each time of the instantaneous heart rate (HR). This is an operation corresponding to rule 1.
表1の第5列目は、当該瞬時心拍数(H.R)と、当該瞬時心拍数(H.R)の前の所定拍数(表1の例では8拍)の瞬時心拍数を移動平均によって平均化した値との差分の絶対値である。ルール2に対応する演算である。すなわち、9回目の瞬時心拍数(H.R)である60/t9と、9回目に対応する移動平均であるmeanH.R(8(t1,t2,t3,t4,t5,t6,t7,t8))(1回目から8回目までの移動平均)との差分の絶対値が9回目のHR差分である。同様に、10回目の瞬時心拍数(H.R)である60/t10と、10回目の測定に対応する移動平均であるmeanH.R(8(t2,t3,t4,t5,t6,t7,t8,t9))(2回目から9回目までの移動平均)との差分の絶対値が10回目のHR差分である。以下同様にして、11回目以降についても演算をする。 The fifth column in Table 1 moves the instantaneous heart rate (HR) and the instantaneous heart rate of the predetermined heart rate (eight beats in the example of Table 1) before the instantaneous heart rate (HR). It is the absolute value of the difference from the value averaged by averaging. This is an operation corresponding to rule 2. That is, the ninth instantaneous heart rate (HR) is 60 / t9 and the moving average corresponding to the ninth time is meanH.R (8 (t1, t2, t3, t4, t5, t6, t7, t8). )) The absolute value of the difference from (the moving average from the first to the eighth) is the ninth HR difference. Similarly, the 10th instantaneous heart rate (HR) is 60 / t10 and the moving average corresponding to the 10th measurement is meanH.R (8 (t2, t3, t4, t5, t6, t7, t8, t9)) (the moving average from the second time to the ninth time) is the absolute value of the tenth HR difference. In the same manner, the calculation is performed for the eleventh and subsequent times.
表1の12回目の第4列目が「error」と記載されているのは、12回目の瞬時心拍数(H.R)である60/t12 をエラー値であるとして、HR差分の演算に用いず、当該RR間隔時系列データであるt12を除去してデータ処理の対象としないことを意味している。 The fourth column of the 12th time in Table 1 is described as “error” because 60 / t12, which is the 12th instantaneous heart rate (HR), is an error value, and the HR difference is calculated. It means that t12 which is the RR interval time series data is not used and is not subjected to data processing.
RR間隔時系列データの除去に際しては 、上述した第1のルール、第2のルール、第3のルールの3つのルールが適用される。第1のルールないし第3のルールのいずれか1つでもクリアしない場合には、当該RR間隔時系列データは除去されデータ処理の対象とはしないとしてもよく、第1のルールないし第3のルールの任意の2つ以上の組み合わせ(第1のルールないし第3のルールの全ての組み合わせも当然に含む)をクリアしない場合には、当該RR間隔時系列データは除去されデータ処理の対象とはしないとしてもよい。 When removing the RR interval time-series data, the above-described three rules of the first rule, the second rule, and the third rule are applied. If any one of the first rule to the third rule is not cleared, the RR interval time-series data may be removed and not subject to data processing. The first rule to the third rule If any two or more combinations of (including all combinations of the first rule to the third rule) are not cleared, the RR interval time-series data is removed and not subjected to data processing. It is good.
本実施形態においては、第1のルール(ルール1)、第2のルール(ルール2)、第3のルール(ルール3)を以下のように組み合わせて用いている。 In the present embodiment, the first rule (rule 1), the second rule (rule 2), and the third rule (rule 3) are used in combination as follows.
第1のルールは、以下のように用いている。1回目にはRR間隔時系列データの前のデータがないので第1のルールは適用しない。2回目以降は、当該瞬時心拍数と1回前の瞬時心拍数との差分である|60/t(n)-60/t(n-1)|の演算結果が第1所定値以下のときにのみ、RR間隔時系列データを採用する、それとともに、8拍の瞬時心拍数(H.R)であるmeanH.R(8)の算出に際して、|60/t(n)-60/t(n-1)|の演算結果が第1所定値以下のときにのみ当該瞬時心拍数(60/t(n))を用いる。 The first rule is used as follows. Since there is no data before the RR interval time series data for the first time, the first rule is not applied. From the second time onward, when the calculation result of | 60 / t (n) -60 / t (n-1) |, which is the difference between the instantaneous heart rate and the previous instantaneous heart rate, is less than or equal to the first predetermined value RR interval time-series data is used only for, and at the same time, in calculating meanH.R (8), which is the instantaneous heart rate (HR) of 8 beats, | 60 / t (n) -60 / t ( n-1) The instantaneous heart rate (60 / t (n)) is used only when the calculation result of | is equal to or less than the first predetermined value.
表1の1回目〜11回目はこのルール1に則り、|60/t(n)-60/t(n-1)|の演算結果が第1所定値以下のときの処理をおこなう。 In the first to eleventh times in Table 1, in accordance with this rule 1, processing is performed when the calculation result of | 60 / t (n) -60 / t (n-1) |
|60/t(n)-60/t(n-1)|の演算結果が第1所定値よりも大きい場合には、突然に前と異なる瞬時心拍数(H.R)がノイズ等により発生したと判断して(すなわち、突然に前と異なるRR間隔時系列データがノイズ等により発生したと判断して)、当該RR間隔時系列データは除去されデータ処理の対象とはしない。それとともに、本実施形態においては8拍の瞬時心拍数(H.R)であるmeanH.R(8)の算出に際しても、第1のルールを適用してerror(エラー)となった瞬時心拍数(H.R)を移動平均の演算に用いない。ここで、meanH.R(8)の表記は8拍の瞬時心拍数(H.R)についての移動平均値を意味し、N拍の移動平均値であれば、meanH.R(N)と記載する。Nの値は適宜に決め得るものである。 When the calculation result of | 60 / t (n) -60 / t (n-1) | is larger than the first predetermined value, an instantaneous heart rate (HR) different from the previous one is suddenly generated due to noise or the like. (That is, it is determined that the RR interval time-series data different from the previous one is generated due to noise or the like), the RR interval time-series data is removed and is not subjected to data processing. At the same time, in the present embodiment, when calculating meanH.R (8), which is the instantaneous heart rate (HR) of 8 beats, the instantaneous heart rate that has become error (error) by applying the first rule. (HR) is not used for moving average calculation. Here, the notation of meanH.R (8) means a moving average value for an instantaneous heart rate (HR) of 8 beats, and if it is a moving average value of N beats, it is written as meanH.R (N). To do. The value of N can be determined as appropriate.
表1の13回目のmeanH.R(8)の算出はこのルールに則っており、meanH.R(8)として|60/t13-meanH.R(8(t4,t5,t6,t7,t8,t9,t10,t11))|(4回目から11回目の移動平均)を用いている。本来あるべき13回目のmeanH.R(8)である|60/t13-meanH.R(8(t5,t6,t7,t8,t9,t10,t11,t12))|は、用いていない。また、14回目のmeanH.R(8)の算出もこのルールに則っており、meanH.R(8)として|60/t14-meanH.R(8 (t5,t6,t7,t8,t9,t10,t11,t13))|(5回目から13回目までで12回目を除く移動平均)を用いている。 The calculation of meanH.R (8) in the 13th time in Table 1 is based on this rule. As meanH.R (8), | 60 / t13-meanH.R (8 (t4, t5, t6, t7, t8, t9, t10, t11)) | (moving average from the fourth time to the eleventh time). | 60 / t13-meanH.R (8 (t5, t6, t7, t8, t9, t10, t11, t12)) |, which is the 13th meanH.R (8) that should be originally used, is not used. The calculation of meanH.R (8) for the 14th time also follows this rule. As meanH.R (8), | 60 / t14-meanH.R (8 (t5, t6, t7, t8, t9, t10 , t11, t13)) | (moving average from the 5th to the 13th time, excluding the 12th time).
また、表1には表れていないが、本実施形態では第2のルールも用いている。第2のルールは、|60/t-meanH.R(8)|の演算結果が第2所定値以上のときは、前の8拍の平均値と異なる異常な瞬時心拍数(H.R)が発生したと判断して、当該RR間隔時系列データは除去されデータ処理の対象とはしない。なお、第1所定値と第2所定値の大小関係によって、|60/t(n)-60/t(n-1)|≦第1所定値ではない(第1のルール)、または、|60/t-meanH.R(N)|≧第2所定値である(第2のルール)のいずれか一方に該当し、または、その双方に該当して、異常値であると判断される。 Further, although not shown in Table 1, the second rule is also used in the present embodiment. The second rule is that when the calculation result of | 60 / t-meanH.R (8) | is equal to or greater than the second predetermined value, an abnormal instantaneous heart rate (HR) that is different from the average value of the previous eight beats. Therefore, the RR interval time-series data is removed and is not subjected to data processing. Depending on the magnitude relationship between the first predetermined value and the second predetermined value, | 60 / t (n) -60 / t (n-1) | ≦ first predetermined value is not satisfied (first rule) or | 60 / t-meanH.R (N) | ≧ second predetermined value (second rule) is met, or both are judged to be abnormal values.
また、表1には表れていないが、本実施形態では第3のルールも用いている。第3のルールは、所定拍数(例えば、8拍)についての移動平均値(meanH.R(8))の演算結果が、所定回数(例えば、8回)連続して第2所定値の範囲にない場合は、meanH.R(8)をリセットして、再び、meanH.R(8)を算出し直す。この演算は、表1の1回目から8回目の処理に対応するが、表1とは異なり、この場合には1回目の値が検出されるので1回目についても第1のルールが適用され、1回早く表1の8回目において移動平均値が得られる。 Further, although not shown in Table 1, the third rule is also used in the present embodiment. The third rule is that the calculation result of the moving average value (meanH.R (8)) for a predetermined number of beats (for example, 8 beats) is continuously within a predetermined number of times (for example, 8 times) within a range of the second predetermined value. If not, reset meanH.R (8) and recalculate meanH.R (8). This calculation corresponds to the first to eighth processing of Table 1, but unlike Table 1, in this case the first value is detected, so the first rule is also applied to the first time, The moving average value is obtained in the eighth time of Table 1 one time earlier.
(ステップST27のフーリエ変換処理)
フーリエ変換処理は、窓として、周知技術の方形窓(窓なし)、ハニング窓、ハミング窓の3種類の窓を試みた。その結果、ハミング窓が後述する高周波成分HFと低周波成分LFとの分離において最も良好な結果が得られので、ハミング窓を用いる。RR間隔時系列データは、関数化処理がなされているので、一定の周期でリサンプリングをおこなう高速フーリエ変換が可能となる。
(Fourier transform process in step ST27)
In the Fourier transform process, three types of windows, known as a rectangular window (no window), a Hanning window, and a Hamming window, were tried. As a result, the hamming window is used because the best result is obtained in the separation of the high frequency component HF and the low frequency component LF, which will be described later. Since the RR interval time-series data has been functionalized, fast Fourier transform is possible in which resampling is performed at a constant period.
(ステップST28の高周波成分HF・低周波成分LFの検出処理)
高周波成分HFは副交感神経の活動を表し、低周波成分LFは交感神経の活動を表す指標として定義されて既住の論文、文献において用いられている。高周波成分HFは、フーリエ変換した後、0.15〜0.4Hzの帯域を通過させるフィルタによって得られる0.15〜0.4Hzのパワースペクトルの積分値である。低周波成分LFは、0.04〜0.15Hzの帯域を通過させるフィルタによって得られるパワースペクトルの積分値である。
(Detection processing of high frequency component HF / low frequency component LF in step ST28)
The high frequency component HF represents the activity of the parasympathetic nerve, and the low frequency component LF is defined as an index representing the activity of the sympathetic nerve and is used in existing papers and documents. The high frequency component HF is an integral value of a power spectrum of 0.15 to 0.4 Hz obtained by a filter that passes a band of 0.15 to 0.4 Hz after Fourier transform. The low frequency component LF is an integral value of a power spectrum obtained by a filter that passes a band of 0.04 to 0.15 Hz.
(ステップST29の性・年代調整のうえプロット処理)
この処理は、被験者の性・年代に応じて高周波成分HFの分布、低周波成分LFの分布を予め測定しておき、ステップST28において測定されるスマートフォン10によって測定をする被験者の副交感神経の活動(高周波成分HF)と交感神経の活動(低周波成分LF)とがどのような状態にあるかを2次元に表示するものである。2次元表示された結果の精度は、いかに多くの被験者のデータを集めるかに依存し、また、どのようにそれらのデータを評価し、活用するかにかかわっているので詳しく説明をする。
(Plot processing after adjusting sex and age in step ST29)
In this process, the distribution of the high-frequency component HF and the distribution of the low-frequency component LF are measured in advance according to the sex and age of the subject, and the activity of the parasympathetic nerve of the subject measured by the
図10は、破線内がサーバーからの解析結果データに基づきスマートフォン10のディスプレイに表示される2次元表示を示す図である。図10は、図4(a)に表示される表示画面の一部である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a two-dimensional display displayed on the display of the
図10に示すように、第1座標軸(X軸)の原点よりも高く、第2座標軸(Y軸)の原点よりも高い領域(第1象限)が「理想ゾーン」、第1座標軸の原点よりも低く、第2座標軸の原点よりも高い領域(第2象限)が「ストレス」、第1座標軸の原点よりも低く、第2座標軸の原点よりも低い領域(第3象限)が「ぐったり」、第1座標軸の原点よりも高く、第2座標軸の原点よりも低い領域(第4象限)が「のんびり」である。ハート印が被験者のデータである。破線の外のLnLF、LnHF、分布のグラフ、X軸、Y軸、黒丸、一点鎖線のいずれも、スマートフォン10のディスプレイには表示されない。
As shown in FIG. 10, the region (first quadrant) that is higher than the origin of the first coordinate axis (X axis) and higher than the origin of the second coordinate axis (Y axis) is the “ideal zone”, which is higher than the origin of the first coordinate axis. Is lower, the region higher than the origin of the second coordinate axis (second quadrant) is “stress”, the region lower than the origin of the first coordinate axis and lower than the origin of the second coordinate axis (third quadrant) is “sag”, A region (fourth quadrant) that is higher than the origin of the first coordinate axis and lower than the origin of the second coordinate axis is “loosely”. The heart mark is the subject's data. None of LnLF, LnHF, distribution graph, X axis, Y axis, black circle, and alternate long and short dash line outside the broken line is displayed on the display of the
自律神経活動指標LnLFは、低周波成分LFの対数表示である。対数表示によって自律神経活動指標LnLFは、正規分布に近づく。自律神経活動指標LnHFは、高周波成分HFの対数表示である。対数表示によって自律神経活動指標LnHFは、正規分布に近づく。 The autonomic nerve activity index LnLF is a logarithmic display of the low frequency component LF. The autonomic nervous activity index LnLF approaches a normal distribution by logarithmic display. The autonomic nerve activity index LnHF is a logarithmic display of the high frequency component HF. The autonomic nerve activity index LnHF approaches a normal distribution by logarithmic display.
自律神経活動指標LnLFの値が高い程、交感神経の活動は高く、自律神経活動指標LnLFの値が低い程、交感神経の活動は低い。また、自律神経活動指標LnHFの値が高い程、副交感神経の活動は高く、自律神経活動指標LnHFの値が低い程、副交感神経の活動は低い。 The higher the value of the autonomic nerve activity index LnLF, the higher the activity of the sympathetic nerve, and the lower the value of the autonomic nerve activity index LnLF, the lower the activity of the sympathetic nerve. Further, the higher the value of the autonomic nerve activity index LnHF, the higher the activity of the parasympathetic nerve, and the lower the value of the autonomic nerve activity index LnHF, the lower the activity of the parasympathetic nerve.
自律神経活動指標LnHFの値、自律神経活動指標LnLFの値によって精神の活動は分類される。自律神経活動指標LnLFの値が平均値よりも高く、自律神経活動指標LnHFの値が平均値よりも高い領域が「理想ゾーン」である。自律神経活動指標LnLFの値が平均値よりも低く、かつ、自律神経活動指標LnHFの値が平均値よりも高い領域が「のんびり」である。自律神経活動指標LnLFの値が平均値よりも高く、自律神経活動指標LnHFの値が平均値よりも低い領域が「ストレス」である。自律神経活動指標LnLFの値が平均値よりも低く、自律神経活動指標LnHFの値が平均値よりも低い領域が「ぐったり」である。 Mental activities are classified according to the value of the autonomic nervous activity index LnHF and the value of the autonomic nervous activity index LnLF. An area where the value of the autonomic nervous activity index LnLF is higher than the average value and the value of the autonomic nervous activity index LnHF is higher than the average value is an “ideal zone”. A region where the value of the autonomic nervous activity index LnLF is lower than the average value and the value of the autonomic nervous activity index LnHF is higher than the average value is “loosely”. A region where the value of the autonomic nervous activity index LnLF is higher than the average value and the value of the autonomic nervous activity index LnHF is lower than the average value is “stress”. A region where the value of the autonomic nervous activity index LnLF is lower than the average value and the value of the autonomic nervous activity index LnHF is lower than the average value is “slow”.
自律神経活動指標LnLFおよび自律神経活動指標LnHFの値に応じて4象限に分ける境界線(X軸の平均値を通る線とY軸の平均値を通る線)は、性・年代別に予め統計処理がされサーバー20の内部に記憶されている。サーバー20は、スマートフォン10の被験者の性・年代別の情報に基づき4象限に分ける境界線の位置情報を取り出し、性・年代別の4象限表示を可能とする情報をスマートフォン10に送信する解析結果データに含ませる。
The boundary line divided into four quadrants according to the values of the autonomic nervous activity index LnLF and the autonomic nervous activity index LnHF (the line passing through the average value of the X axis and the line passing through the average value of the Y axis) is statistically processed in advance by sex and age Stored in the
一方、ハート印の4象限表示上の位置は、スマートフォン10の被験者の低周波成分LFおよび高周波成分HFがステップST27で得られた後、自律神経活動指標LnLFおよび自律神経活動指標LnHFが演算されて決定される。サーバー20は、ハート印の4象限表示上の位置の情報もスマートフォン10に送信する解析結果データに含ませる。
On the other hand, after the low frequency component LF and the high frequency component HF of the subject of the
(自律神経活動指標LnHF、自律神経活動指標LnLFの分布の求め方について)
自律神経活動指標LnHF、自律神経活動指標LnLFの分布を求めるためには、性・年代別の多数の被験者のデータが必要となる。まず、データ収集手法の概略を簡単にまとめた後、詳細を後述する。
(How to determine the distribution of autonomic nerve activity index LnHF and autonomic nerve activity index LnLF)
In order to obtain the distribution of the autonomic nerve activity index LnHF and the autonomic nerve activity index LnLF, data on a large number of subjects by sex and age are required. First, after briefly summarizing the data collection technique, details will be described later.
スマートフォン10でデータを収集するのは効率が悪いので、スマートフォン10よりもより精度が高い専用システムである市販の心拍センサ(MyBeat)を用いた。市販の心拍センサを用いた場合の過去に蓄積した自律神経活動指標LnHF、自律神経活動指標LnLFの分布の膨大なデータが既に蓄積されている。この膨大なデータを利用するために以下の3ステップの手順をおこなってこれらのデータを本実施形態において利用可能とした。
Since it is inefficient to collect data with the
第1ステップとして、実施形態のスマートフォン10によって検出する自律神経活動指標LnHFおよび自律神経活動指標LnLFと、市販の心拍センサによって検出する自律神経活動指標LnHFおよび自律神経活動指標LnLFとを比較して、スマートフォン10によって収集したデータに十分な精度があることを確かめる。第2ステップとして、スマートフォン10で得たデータと市販の心拍センサによって得たデータとの間の変換式を求める。第3ステップとして、市販の心拍センサによって得た膨大なデータを実施形態のスマートフォン10で使えるように、第2ステップで得た変換式に当てはめ本実施形態に適用できるような性・年代別に正規分布の平均値、標準偏差を得る。
As a first step, compare the autonomic nerve activity index LnHF and autonomic nerve activity index LnLF detected by the
スマートフォン10から得られる自律神経活動指標LnHF、自律神経活動指標LnLFの精度確認をするために、実施形態による測定と市販の心拍センサによる測定とを同時におこなった。被験者を12名とし、のべ24回分のデータでの比較を行った。本出願の願書に記載の発明者(以下、発明者と省略する)は、実施形態のスマートフォン10による計測の精度がおおむね良好であることを確認し、第1ステップの手順を終了した。
In order to confirm the accuracy of the autonomic nerve activity index LnHF and the autonomic nerve activity index LnLF obtained from the
次に、変換式を求める第2ステップの説明をする。市販の心拍センサから得られる自律神経活動指標LnLFの正規分布の平均値をE(X)、分散をV(X)とし、数1が得られる。E(Y)、V(Y)、SD(Y)の各々はスマートフォン10から得られる自律神経活動指標LnLFの平均値、分散、標準偏差を示す。
Next, the second step for obtaining the conversion formula will be described. The average value of the normal distribution of the autonomic nerve activity index LnLF obtained from a commercially available heart rate sensor is E (X), the variance is V (X), and Equation 1 is obtained. Each of E (Y), V (Y), and SD (Y) indicates the average value, variance, and standard deviation of the autonomic nerve activity index LnLF obtained from the
市販の心拍センサから得られる自律神経活動指標LnHFの正規分布の平均値をE(X)、分散をV(X)とし、数2が得られる。E(Y)、V(Y)、SD(Y)の各々はスマートフォン10から得られる自律神経活動指標LnHFの平均値、分散、標準偏差を示す。
数1を用いて、市販の心拍センサから得られる自律神経活動指標LnLFの各値をスマートフォン10の対応する自律神経活動指標LnLFの平均値、分散、標準偏差に変換することができる。また、数2を用いて、市販の心拍センサから得られる自律神経活動指標LnHFの各値をスマートフォン10の対応する自律神経活動指標LnHFの平均値、分散、標準偏差に変換することができる。
Using Equation 1, each value of the autonomic nerve activity index LnLF obtained from a commercially available heart rate sensor can be converted into an average value, variance, and standard deviation of the corresponding autonomic nerve activity index LnLF of the
次に、第3ステップの説明をする。第3ステップにおいては、市販の心拍センサを用いて蓄積した自律神経活動指標LnLFと自律神経活動指標LnHFとの平均値、標準偏差の性・年代別の分布を数1、数2を用いてスマートフォン10に特化した数値を推定する。
Next, the third step will be described. In the third step, the average value of the autonomic nerve activity index LnLF and the autonomic nerve activity index LnHF accumulated using a commercially available heart rate sensor, and the gender and age distribution of the standard deviation are calculated using the
(性・年代別の60秒測定の自律神経活動指標(LnLF、LnHF)の分布) (Distribution of autonomic nervous activity index (LnLF, LnHF) measured by sex and age for 60 seconds)
市販の心拍センサによって蓄積した男性、女性の年代別の60秒測定の自律神経活動指標の分布を以下の図11ないし図14に示す。60秒間測定は、静止していた時間のみを用いている。 The distribution of autonomic nerve activity index of 60 seconds measurement of males and females by age group accumulated by a commercially available heart rate sensor is shown in FIGS. The measurement for 60 seconds uses only the time when it was stationary.
図11は、心拍センサから得られる男性の年代別の60秒測定の自律神経活動指標LnLFの分布を示す図である。 FIG. 11 is a diagram showing the distribution of the autonomic nerve activity index LnLF measured for 60 seconds for each male age obtained from the heart rate sensor.
図12は、心拍センサから得られる男性の年代別の60秒測定の自律神経活動指標LnHFの分布を示す図である。 FIG. 12 is a diagram showing the distribution of the autonomic nerve activity index LnHF obtained from the heart rate sensor and measured for 60 seconds for each male age group.
図13は、心拍センサから得られる女性の年代別の60秒測定の自律神経活動指標LnLFの分布を示す図である。 FIG. 13 is a diagram showing the distribution of the autonomic nervous activity index LnLF obtained from the heart rate sensor and measured for 60 seconds for each female age group.
図14は、心拍センサから得られる女性の年代別の60秒測定の自律神経活動指標LnHFの分布を示す図である。 FIG. 14 is a diagram showing the distribution of the autonomic nervous activity index LnHF obtained from the heart rate sensor and measured for 60 seconds for each female age group.
上述した図11ないし図14に示す結果を用い、上述したように第3ステップにおいて数1、数2を用いて、スマートフォン10を用いる場合における自律神経活動指標LnHFおよび自律神経活動指標LnLFを推定する。そして、図10に示すようにこの推定値を用いて4象限に各ゾーンを分離して、スマートフォン10で検出した輝度データを演算処理してどのゾーンに現在の被験者の精神の状態が対応するかを表示できるようになる。
The above-described results shown in FIGS. 11 to 14 are used to estimate the autonomic nerve activity index LnHF and the autonomic nerve activity index LnLF when using the
「第1実施形態の変形例」
(ハードウエアの変形例)
上述した実施形態においては、自律神経機能評価システムのクライアントとサーバーとの接続は、インターネット回線を用いるものとして説明をしたが、両者の接続はこれに限るものではなく、専用回線、公衆回線を問わず、有線通信回線、無線回線を問わず、あらゆる回線を用いることができる。例えば、LAN、専用の微弱電波を用いた専用回線、電話回線等も用いることができる。
"Modification of the first embodiment"
(Modification of hardware)
In the above-described embodiment, the connection between the client and the server of the autonomic nervous function evaluation system has been described as using the Internet line. However, the connection between the both is not limited to this, and it is possible to use a dedicated line or a public line. Any line can be used regardless of a wired communication line or a wireless line. For example, a LAN, a dedicated line using a dedicated weak radio wave, a telephone line, or the like can be used.
クライアントとしての自律神経機能評価端末装置は、スマートフォン、タブレット、専用端末を始めとして、種々のものを使用できる。また、自律神経機能評価端末装置はMPUとMPUにおいて実行されるプログラムを中心にして構成するのみならず、ステップST10ないしステップST16の処理の一部、または、全部をランダムロジック回路でおこなうようにしてもよい。この場合においては、ランダムロジック回路等のハードウエアでおこなう各処理は、コンピュータとプログラムとで実行するのでなく、ハードウエアで構成する各処理部で実行する。 As the autonomic nervous function evaluation terminal device as a client, various devices such as a smartphone, a tablet, and a dedicated terminal can be used. In addition, the autonomic nervous function evaluation terminal apparatus is configured not only by the MPU and programs executed in the MPU, but also by performing a part or all of the processing of step ST10 to step ST16 with a random logic circuit. Also good. In this case, each process performed by hardware such as a random logic circuit is not performed by a computer and a program, but is performed by each processing unit configured by hardware.
例えば、脈波測定モード開始処理部で脈波測定モード開始処理を実行してもよく、測定の開始通知処理部で測定の開始通知処理を実行してもよく、カメラに近接した手の指の画像の撮影処理部でカメラに近接した手の指の画像の撮影処理を実行してもよく、撮影画像から輝度データ検出処理部で撮影画像から輝度データ検出処理を実行してもよく、測定の終了通知処理部で測定の終了通知処理を実行してもよく、サーバーへの輝度データ出力送信処理部でサーバーへの輝度データ出力処理を実行してもよく、脈波測定モード終了処理部で測定の脈波測定モード終了処理を実行してもよく、サーバーからの解析結果データ入力処理部でサーバーからの解析結果データ入力処理を実行してもよく、解析結果データ表示終了処理部で解析結果データ表示終了処理を実行してもよい。さらに、上述した各ハードウエア構成部の一部または全部を集積回路で構成してもよい。 For example, the pulse wave measurement mode start processing unit may execute the pulse wave measurement mode start processing, the measurement start notification processing unit may execute the measurement start notification processing, or the finger of the hand near the camera The image capture processing unit may perform image capture processing of the finger of the hand close to the camera, or the captured image brightness data detection processing unit may execute brightness data detection processing from the captured image. The end notification processing unit may execute measurement end notification processing, the luminance data output transmission processing unit to the server may execute luminance data output processing to the server, and the pulse wave measurement mode end processing unit performs measurement. The pulse wave measurement mode end process may be executed, the analysis result data input processing unit from the server may execute the analysis result data input process from the server, and the analysis result data display end processing unit may execute the analysis result data It may perform the shows end processing. Furthermore, some or all of the hardware components described above may be configured by an integrated circuit.
サーバーとしての自律神経機能評価サーバーは、コンピュータとソフトウエアとの組み合わせによってのみならず、ステップST20ないしステップST30の処理の一部、または、全部を集積回路、ランダムロジック回路等のハードウエアで構成しておこなってもよい。この場合においては、ランダムロジック回路等のハードウエアでおこなう各処理は、コンピュータとプログラムとで実行するのでなく、ハードウエアで構成する各処理部で実行する。 The autonomic nervous function evaluation server as a server is configured not only by a combination of a computer and software, but also by configuring a part or all of the processing of step ST20 to step ST30 with hardware such as an integrated circuit and a random logic circuit. You may do it. In this case, each process performed by hardware such as a random logic circuit is not performed by a computer and a program, but is performed by each processing unit configured by hardware.
また、前倒しロジック処理、Savitzky-Golayフィルタによるノイズ除去処理およびピーク検出処理、ローパスフィルタリング処理、RR間隔時系列データの異常値除去処理は、いずれも、輝度データに含まれるノイズ、または、RR間隔時系列データに含まれるノイズを除去するための処理であり、これらのいずれかの一つ、または、これらの二つ以上の組み合わせ(これらの全部の組み合わせを含む)を適宜に用いることができる。 In addition, advance logic processing, noise removal processing and peak detection processing using a Savitzky-Golay filter, low pass filtering processing, and abnormal value removal processing of RR interval time series data are all included in noise included in luminance data or at RR intervals. This is a process for removing noise included in the series data, and any one of these or a combination of two or more of these (including all of these combinations) can be used as appropriate.
ハードウエア構成においては、端末装置からの輝度データ入力処理部で端末装置からの輝度データ入力処理を実行してもよく、前倒しロジック処理部で前倒しロジック処理を実行してもよく、輝度データの関数化処理部で輝度データの関数化処理を実行してもよく、Savitzky-Golayフィルタ部でノイズ除去およびピーク検出処理を実行してもよく、RR間隔時系列データの検出処理部でRR間隔時系列データの検出処理を実行してもよく、ローパスフィルタリング処理部でローパスフィルタリング処理を実行してもよく、RR間隔時系列データの異常値除去処理部でRR間隔時系列データの異常値除去処理を実行してもよく、フーリエ変換処理部でフーリエ変換処理を実行してもよく、高周波成分HF・低周波成分LFの検出処理部で高周波成分HF・低周波成分LFの検出処理を実行してもよく、性・年代調整のうえプロット処理部で性・年代調整のうえプロット処理を実行してもよく、端末装置への解析結果データ出力処理部で端末装置への解析結果データ出力処理を実行してもよい。さらに、上述した各ハードウエア構成部の一部または全部を集積回路で構成してもよい。 In the hardware configuration, the luminance data input processing unit from the terminal device may execute luminance data input processing from the terminal device, the forward logic processing unit may execute forward logic processing, and the luminance data function The luminance data function processing may be executed by the conversion processing unit, the noise removal and peak detection processing may be executed by the Savitzky-Golay filter unit, and the RR interval time series is detected by the detection processing unit of the RR interval time series data. Data detection processing may be performed, low-pass filtering processing may be performed by the low-pass filtering processing unit, and abnormal value removal processing of the RR interval time-series data is performed by the RR interval time-series data abnormal value removal processing unit Alternatively, the Fourier transform processing unit may execute the Fourier transform process, and the high frequency component HF / low frequency component LF detection processing unit may perform the high frequency component. F / Low-frequency component LF detection processing may be executed, and after adjustment of gender / age, plot processing may be executed after adjustment of gender / age, and analysis result data output processing to the terminal device The analysis result data output process to the terminal device may be executed by the unit. Furthermore, some or all of the hardware components described above may be configured by an integrated circuit.
クライアント側の自律神経機能評価端末装置における処理と、サーバー側の自律神経機能評価サーバーにおける処理とをどのように分けるかは、適宜に決め得るものである。例えば、自律神経機能評価端末装置にあるカメラに応じて異なる性能を自律神経機能評価端末装置において補正するために、前倒しロジック処理(ステップST21)、輝度データの関数化処理(ステップST22)、Savitzky-Golayフィルタによるノイズ除去およびピーク検出処理(ステップST23)、RR間隔時系列データの検出処理(ステップST24)、ローパスフィルタリング処理(ステップST25)、RR間隔時系列データの異常値除去処理(ステップST26)のうちの一部または、その全部を自律神経機能評価端末装置においておこなうようにしてもよい。このようにすることによって、カメラの特性にあわせた適切な処理を自律神経機能評価端末装置においておこなうことができる。 How to divide the processing in the client-side autonomic nervous function evaluation terminal device from the processing in the server-side autonomic nervous function evaluation server can be determined as appropriate. For example, in order to correct different performances depending on the camera in the autonomic nerve function evaluation terminal device in the autonomic nerve function evaluation terminal device, advance logic processing (step ST21), luminance data functionalization processing (step ST22), Savitzky- Noise removal and peak detection processing by the Golay filter (step ST23), RR interval time series data detection processing (step ST24), low pass filtering processing (step ST25), RR interval time series data abnormal value removal processing (step ST26) Some or all of them may be performed in the autonomic nerve function evaluation terminal device. By doing so, it is possible to perform appropriate processing in accordance with the characteristics of the camera in the autonomic nervous function evaluation terminal device.
クライアント側の自律神経機能評価端末装置は、ステップST18、ステップST19の処理に加え、ステップST29の処理をおこなうことも可能である。この場合には、サーバー側の自律神経機能評価サーバーはステップST29の処理をおこなわない。すなわち、自律神経機能評価端末装置が、被験者の好みにあわせ、自律神経機能評価端末装置の側においてどのような画像表示をするかを設定することができる。 The client-side autonomic nervous function evaluation terminal apparatus can perform the process of step ST29 in addition to the processes of step ST18 and step ST19. In this case, the server-side autonomic function evaluation server does not perform the process of step ST29. That is, it is possible to set what kind of image display the autonomic nerve function evaluation terminal device displays on the side of the autonomic nerve function evaluation terminal device according to the preference of the subject.
(特定の被験者に特化した2次元表示)
上述した実施形態においては、不特定の多数の被験者を対象として、市販の心拍センサから得られる自律神経活動指標LnLF、自律神経活動指標LnHFの分布を基準としてスマートフォン10によって輝度データを送出する者の精神活動を判定した。すなわち、自己の精神状態を同年代、同性の一般的な者と比較して自己の精神活動の状態をスマートフォン10に画像表示した。
(Two-dimensional display specialized for a specific subject)
In the above-described embodiment, for a large number of unspecified subjects, a person who transmits luminance data by the
しかしながら、自己の精神状態が必ずしも一般的者の自律神経活動指標LnLF、自律神経活動指標LnHFと一致するとは限らない。そこで、スマートフォン10で取得した特定の者の輝度データに基づき、サーバー20において算出する自律神経活動指標LnLF、自律神経活動指標LnHFを蓄積し、自己の自律神経活動指標LnLF、自律神経活動指標LnHFの分布を基準として、自己の精神活動の状態をスマートフォン10に画像表示するようにしてもよい。
However, the mental state of the self does not necessarily match the autonomic nerve activity index LnLF and the autonomic nerve activity index LnHF of the general person. Therefore, the autonomic nerve activity index LnLF and the autonomic nerve activity index LnHF calculated in the
実施形態の自律神経機能評価端システムを用いれば、単に自己の精神活動を知ることができるのみならず、積極的に精神活動を自己管理することができる。いくつかの具体的な実施形態について簡単に説明をする。 If the autonomic nerve function evaluation terminal system of the embodiment is used, it is possible not only to know one's own mental activity but also to actively manage mental activity. Some specific embodiments will be briefly described.
(音楽を用いる精神活動の管理)
スマートフォン10にダウンロードされた音楽を聞きながら、スマートフォン10における自律神経機能評価の処理を実行する。カメラで取り込んだ輝度データをサーバー20において解析をするに際して、測定の前半30秒程度と後半30秒程度の輝度データの解析の結果(心拍変動解析結果)を比較して、前半30秒程度に比べて後半30秒程度の自律神経活動指標LnLFがより高くなれば(「低周波優位(つまり、交感神経優位)」になれば)、「盛上げ音楽」であるとサーバー20は判断する。逆に、前半30秒程度に比べて後半30秒程度の自律神経活動指標LnHFがより高くなれば(「高周波優位(副交感神経優位)」になれば)、「癒し音楽」であるとサーバー20は判断する。どのような音楽が、「盛上げ音楽」となり、「癒し音楽」となるかは、被測定者の過去の経験、感覚に依存し、その者に固有の分類がなされる。
(Management of mental activities using music)
While listening to the music downloaded to the
スマートフォン10を用いる被験者が輝度データの測定をし、解析結果データの表示を見たときに、「ストレス」という結果が出たら、被験者はスマートフォン10の予め定めるボタンを押し、ディスプレイに「癒し音楽」一覧を表示させることができる。そして、被験者はその一覧の中から所望の音楽を選択して聴くことができる。このようにして、「ストレス」を解消できる。
When a subject using the
(写真を用いる精神活動の管理)
上述した音楽を用いる場合と同様に、スマートフォン10に蓄積している写真を見ながら、スマートフォン10における自律神経機能評価の処理を実行する。カメラで取り込んだ輝度データをサーバー20において解析をするに際して、例えば、測定の前半30秒程度と後半30秒程度の輝度データの解析の結果(心拍変動解析結果)を比較して、前半30秒程度に比べて後半30秒程度の自律神経活動指標LnLFがより高くなれば(「低周波優位(つまり、交感神経優位)」になれば)、「盛上げ写真」であるとサーバー20は判断する。逆に、前半30秒程度に比べて後半30秒程度の自律神経活動指標LnHFがより高くなれば(「高周波優位(副交感神経優位)」になれば)、「癒し写真」であるとサーバー20は判断する。どのような写真が、「盛上げ写真」となり、「癒し写真」となるかは、被測定者の過去の経験、感覚に依存し、その者に固有の分類がなされる。
(Management of mental activities using photographs)
As in the case of using the music described above, the autonomic function evaluation process in the
スマートフォン10を用いる被験者が輝度データの測定をし、解析結果データの表示を見たときに、「ストレス」という結果が出たら、被験者はスマートフォン10の予め定めるボタンを押し、ディスプレイに「癒し写真」一覧を表示させることができる。そして、被験者はその一覧の中から所望の写真を選択して見ることができる。このようにして、「ストレス」を解消できる。
When a subject using the
(ディスプレイに表示されるカラーを用いる精神活動の管理)
上述した音楽、写真と同様にディスプレイに表示される「カラー(色)」についても同様の処理をすることができる。「ストレス」という結果が出たら、被験者はスマートフォン10の予め定めるボタンを押し、「癒しカラー」一覧から所望のカラーを選択して、そのカラーをディスプレイに表示することができる。RGBの色の配合から、その人に最適なオリジナルの「盛上げカラー」、「癒しカラ―」を作成することができる。
(Management of mental activity using colors displayed on the display)
Similar processing can be performed for “color” displayed on the display in the same manner as the above-described music and photos. When a result of “stress” is obtained, the subject can press a predetermined button on the
(旅のスポットを用いる精神活動の管理)
旅行のコースの中で、「癒しスポット」、「パワースポット」等と呼ばれる場所に行くと、スマートフォン10に内蔵のGPS機能によってその場所を感知し、「測定しましょう!」という表示がスマホ画面にポップアップする。そこで、輝度データを測定すると自分の状態がわかるとともに、その場所が、被測定者にとって本当に「癒しスポット」なのか、否かがわかる。これらの個人測定データは匿名でサーバー20に蓄積され、蓄積すればするほど、その「癒しスポット」の効果測定データとして有用性が増し多くの人の有効活用ができる。
(Management of mental activities using travel spots)
When you go to a place called “Healing Spot” or “Power Spot” in the travel course, the GPS function built into the
(天気を用いる精神活動の管理)
スマートフォン10でダウンロードまたはサーバー20でダウンロードした一日の天気データとサーバー20で演算した解析結果データとを連動させることで、データが蓄積されるほど、お天気とその者の自律神経状態(メンタルコンディション)の相関がわかるようになる。長期間使用すると、曇りや雨などの陰鬱なお天気のときは、「ストレス」が高いなどの一般人の傾向のみならず、その者の特定の傾向がわかるようになる。
(Management of mental activity using weather)
By synchronizing the daily weather data downloaded by the
(GPSの位置情報を用いる精神活動の管理)
スマートフォン10の被験者の個々人が輝度データをサーバー20にアップロードする際に、GPS機能による位置情報もあわせてアップすることで、どの場所(都道府県、市町村単位等)で、ストレスを抱えた人が多いか、あるいは、リラックスした人が多いかが地図上にマッピングでき、それを公開することで、地域特性を知る一つの手段とすることができる。これにより、多くの人がこの結果を利用できる。
(Management of mental activities using GPS position information)
When individual subjects of the
『第2実施形態』
第1実施形態においては、クライアント・サーバー・システムとして自律神経機能評価システムを構成した。しかしながら、第1実施形態のサーバー側における全ての処理、をクライアント側でおこなうことも可能である。第2実施形態は、このような実施形態である自律神経機能評価装置に関する。このような自律神経機能評価装置は、例えば、図1に記載されたスマートフォン10がサーバーの支援を受けることなく、単独で全ての処理をおこなう場合に相当する。スマートフォン単体で上述した処理の全てをおこなう場合には、第1実施形態に比べて、多少長い処理時間を必要とするが、サーバーを用いなくともよい。また、スマートフォンの処理能力は、年々向上しており、処理時間は、年々短縮化され続けている。
“Second Embodiment”
In the first embodiment, an autonomic nerve function evaluation system is configured as a client-server system. However, all processing on the server side of the first embodiment can be performed on the client side. The second embodiment relates to an autonomic nerve function evaluation apparatus that is such an embodiment. Such an autonomic nervous function evaluation apparatus corresponds to, for example, the case where the
図15は、実施形態の自律神経機能評価装置における処理を示すフローチャートである。 FIG. 15 is a flowchart illustrating processing in the autonomic nervous function evaluation apparatus according to the embodiment.
図15を参照して、第2実施形態について説明をする。第2実施形態と第1実施形態との対応関係を以下に記載して、第2実施形態における各部の処理の内容の説明を省略する。 The second embodiment will be described with reference to FIG. The correspondence relationship between the second embodiment and the first embodiment will be described below, and the description of the processing contents of each unit in the second embodiment will be omitted.
ステップST300の処理は、ステップST10の処理に対応する。ステップST301の処理は、ステップST11の処理に対応する。ステップST302の処理は、ステップST12の処理に対応する。ステップST303の処理は、ステップST13の処理に対応する。ステップST304の処理は、ステップST14の処理に対応する。ここで、ステップST14の処理は「測定の終了通知処理」であるのに対して、ステップST304の処理は「測定の終了通知処理・演算中の表示処理」であるのは、自律神経機能評価装置(例えば、スマートフォン)の内部でステップST305以降の処理がおこなわれていることを被験者に知らせる表示をするからである。 The process of step ST300 corresponds to the process of step ST10. The process of step ST301 corresponds to the process of step ST11. The process of step ST302 corresponds to the process of step ST12. The process of step ST303 corresponds to the process of step ST13. The process of step ST304 corresponds to the process of step ST14. Here, the process of step ST14 is “measurement end notification process”, whereas the process of step ST304 is “measurement end notification process / display process during computation”. This is because a display that informs the subject that the processing from step ST305 onward is performed inside (for example, a smartphone) is performed.
ステップST305の処理は、ステップST21の処理に対応する。ステップST306の処理は、ステップST22の処理に対応する。ステップST307の処理は、ステップST23の処理に対応する。ステップST308の処理は、ステップST24の処理に対応する。ステップST309の処理は、ステップST25の処理に対応する。ステップST310の処理は、ステップST26の処理に対応する。ステップST311の処理は、ステップST27の処理に対応する。ステップST312の処理は、ステップST28の処理に対応する。ステップST313の処理は、ステップST29の処理に対応する。ステップST314の処理は、ステップST18の処理に対応する。ステップST315の処理は、脈波測定モードの処理を終了し、脈波測定モードから抜け出す処理でありステップST19の「解析結果データの表示終了処理」に対応する。 The process of step ST305 corresponds to the process of step ST21. The process of step ST306 corresponds to the process of step ST22. The process of step ST307 corresponds to the process of step ST23. The process of step ST308 corresponds to the process of step ST24. The process of step ST309 corresponds to the process of step ST25. The process of step ST310 corresponds to the process of step ST26. The process of step ST311 corresponds to the process of step ST27. The process of step ST312 corresponds to the process of step ST28. The process of step ST313 corresponds to the process of step ST29. The process of step ST314 corresponds to the process of step ST18. The process of step ST315 is a process of exiting the pulse wave measurement mode and exiting the pulse wave measurement mode, and corresponds to the “analysis result data display end process” of step ST19.
また、第2実施形態においては、MPUにおいてサーバーのCPUがおこなった処理をおこなうが、MPUとCPUとは、その機能に本質的な異なりはなく、MPUにおいてもCPUと同じ処理をおこなうことができる。このようにして第2実施形態においては、第1実施形態におけるようにサーバーを用いることなく、自律神経機能評価装置のみで全ての処理をおこなうことができる。第2実施形態においては、サーバーに個人情報を送る必要がないので、個人の秘密が保たれる。 In the second embodiment, the process performed by the CPU of the server is performed in the MPU. However, the MPU and the CPU are not essentially different in function, and the MPU can perform the same process as the CPU. . In this way, in the second embodiment, all processes can be performed only by the autonomic nervous function evaluation apparatus without using a server as in the first embodiment. In the second embodiment, it is not necessary to send personal information to the server, so that the personal secret is maintained.
『その他の変形例』
第1実施形態においても、第2実施形態においても、ステップST21(ステップST305)ないしステップST23(ステップST307)、ステップST25(ステップST309)および、ステップST26(ステップST310)の処理を全ておこなうのではなく、適宜に選択した処理、または、適宜に選択した組み合わせの処理をおこなうことも可能である。ステップST21(ステップST305)ないしステップST23(ステップST307)の各処理は、カメラからノイズとともに検出する輝度データに含まれる脈波の検出精度を向上させる処理である。また、ステップST25(ステップST309)および、ステップST26(ステップST310)の各処理は、RR間隔時系列データに含まれるノイズ(原因はノイズとともに検出する輝度データ)を除去する処理である。よって、カメラの性能に応じて、各処理の奏する効果が異なる場合があり、全体の効果と全体の処理速度とを考慮して、各処理の採用を選択することが全体の性能の向上に資するからである。
"Other variations"
In both the first embodiment and the second embodiment, not all the processes of step ST21 (step ST305) to step ST23 (step ST307), step ST25 (step ST309), and step ST26 (step ST310) are performed. It is also possible to perform an appropriately selected process or an appropriately selected combination of processes. Each process from step ST21 (step ST305) to step ST23 (step ST307) is a process for improving the detection accuracy of the pulse wave included in the luminance data detected together with noise from the camera. Each process of step ST25 (step ST309) and step ST26 (step ST310) is a process of removing noise (the cause is luminance data detected together with noise) included in the RR interval time-series data. Therefore, the effects of each process may vary depending on the performance of the camera, and selecting the use of each process in consideration of the overall effect and the overall processing speed contributes to the improvement of the overall performance. Because.
上述した各実施形態の一部または全部を組み合わせた実施形態も実施可能である。また、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、同一の技術的思想の範囲に及ぶことは言うまでもない。 Embodiments combining some or all of the above-described embodiments can also be implemented. Moreover, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, but covers the scope of the same technical idea.
1 自律神経機能評価システム
10 スマートフォン
20 サーバー
HF 高周波成分
LF 低周波成分
LnHF 自律神経活動指標
LnLF 自律神経活動指標
1 Autonomic nerve
Claims (6)
画像表示をするディスプレイと、
前記輝度データの値が連続して同値である場合には、予め定める所定複数回数以上の前記輝度データを処理の対象から除く前倒しロジック処理部と、
前記輝度データからRR間隔時系列データを検出するRR間隔時系列データの検出処理部と、
前記RR間隔時系列データをフーリエ変換するフーリエ変換処理部と、
前記フーリエ変換処理された信号の高周波成分と低周波成分とを分離する高周波成分・低周波成分の検出処理部と、
前記高周波成分に対応する副交感神経の活動と前記低周波成分に対応する交感神経の活動とを前記ディスプレイに表示するための解析結果データを出力する解析結果データ出力処理部と、を備える、
自律神経機能評価装置。 A camera that obtains luminance data by photographing the luminance of the skin that changes according to blood flow;
A display for displaying images,
When the value of the brightness data is continuously the same value, a forward logic processing unit that removes the brightness data of a predetermined predetermined number of times or more from a processing target; and
RR interval time series data detection processing unit for detecting RR interval time series data from the luminance data;
A Fourier transform processing unit for Fourier transforming the RR interval time-series data;
A high-frequency component / low-frequency component detection processing unit that separates a high-frequency component and a low-frequency component of the Fourier-transformed signal;
An analysis result data output processing unit that outputs analysis result data for displaying on the display the activity of the parasympathetic nerve corresponding to the high frequency component and the activity of the sympathetic nerve corresponding to the low frequency component;
Autonomic nerve function evaluation device.
前記輝度データの連続補間をするための関数化処理部、又は、
前記輝度データに含まれるノイズを除去しピーク検出をするためのSavitzky-Golayフィルタ、又は、
前記RR間隔時系列データに含まれるノイズを除去するためのローパスフィルタリング処理部、又は、
前記RR間隔時系列データの値に逆比例する瞬時心拍数を得て、現在の瞬時心拍数と直前の瞬時心拍数との差分が第1所定値よりも大きい場合には、現在のRR間隔時系列データを処理の対象から除去するRR間隔時系列データの異常値除去処理部、又は、
前記RR間隔時系列データの値に逆比例する瞬時心拍数を得て、現在の瞬時心拍数と直前までの瞬時心拍数の移動平均値との差分が第2所定値よりも大きい場合には、現在のRR間隔時系列データを処理の対象から除去するRR間隔時系列データの異常値除去処理部、の少なくともいずれかを備える、
請求項1に記載の自律神経機能評価装置。 A processing unit for displaying the waveform of the luminance data on the display when the luminance data is detected, or
A functionalization processing unit for continuous interpolation of the luminance data, or
Savitzky-Golay filter for removing the noise contained in the luminance data and performing peak detection, or
A low-pass filtering processing unit for removing noise included in the RR interval time-series data, or
An instantaneous heart rate inversely proportional to the value of the RR interval time series data is obtained, and if the difference between the current instantaneous heart rate and the immediately preceding instantaneous heart rate is greater than the first predetermined value, the current RR interval RR interval time-series data abnormal value removal processing unit for removing series data from the processing target, or
When an instantaneous heart rate that is inversely proportional to the value of the RR interval time series data is obtained, and the difference between the current instantaneous heart rate and the moving average value of the instantaneous heart rate until immediately before is greater than a second predetermined value, An RR interval time-series data abnormal value removal processing unit that removes current RR interval time-series data from a processing target;
The autonomic nervous function evaluation apparatus according to claim 1.
カメラによって血流に応じて変化する皮膚の輝度を撮影して輝度データを得る撮影処理と、
前記輝度データの値が連続して同値である場合には、予め定める所定複数回数以上の前記輝度データを処理の対象から除く前倒しロジック処理と、
前記輝度データからRR間隔時系列データを検出するRR間隔時系列データの検出処理と、
前記RR間隔時系列データをフーリエ変換するフーリエ変換処理と、
前記フーリエ変換処理された信号の高周波成分と低周波成分とを分離する検出処理と、
前記高周波成分に対応する副交感神経の活動と前記低周波成分に対応する交感神経の活動とを前記自律神経機能評価装置のディスプレイに表示するための解析結果データを出力する解析結果データ出力処理と、を実行させる、
自律神経機能評価装置プログラム。 In the computer of the autonomic nervous function evaluation device,
A photographing process for obtaining luminance data by photographing the luminance of the skin that changes according to blood flow with a camera;
When the value of the brightness data is continuously the same value, a forward logic process for excluding a predetermined number of times of the brightness data from a processing target;
A detection process of the RR interval time series data to detect the RR interval time series data from the luminance data,
Fourier transform processing for Fourier transforming the RR interval time series data;
A detection process for separating a high-frequency component and a low-frequency component of the Fourier-transformed signal;
Analysis result data output processing for outputting analysis result data for displaying the activity of the parasympathetic nerve corresponding to the high frequency component and the activity of the sympathetic nerve corresponding to the low frequency component on the display of the autonomic nerve function evaluation device; To execute,
Autonomic function evaluation device program.
前記自律神経機能評価端末装置は、
血流に応じて変化する皮膚の輝度を撮影するカメラと、
前記皮膚の輝度に応じた輝度データを自律神経機能評価サーバーに対して出力するサーバーへの輝度データ出力処理部と、
解析結果データを前記自律神経機能評価サーバーから入力するサーバーからの解析データ入力処理部と、
前記解析結果データに応じた画像を表示するディスプレイと、を具備し、
前記自律神経機能評価サーバーは、
前記自律神経機能評価端末からの前記輝度データを入力する輝度データ入力処理部と、
前記輝度データの値が連続して同値である場合には、予め定める所定複数回数以上の前記輝度データを処理の対象から除く前倒しロジック処理部と、
前記輝度データからRR間隔時系列データを検出するRR間隔時系列データの検出処理部と、
前記RR間隔時系列データをフーリエ変換するフーリエ変換処理部と、
前記フーリエ変換処理された信号の高周波成分と低周波成分とを分離する高周波成分・低周波成分の検出処理部と、
前記高周波成分に対応する副交感神経の活動と前記低周波成分に対応する交感神経の活動とを前記ディスプレイに表示するための前記解析結果データを出力する解析結果データ出力処理部と、を具備する、
自律神経機能評価システム。 It has an autonomic nerve function evaluation terminal device and an autonomic nerve function evaluation server,
The autonomic nerve function evaluation terminal device
A camera that shoots the brightness of the skin that changes according to blood flow;
A luminance data output processing unit to the server that outputs luminance data according to the luminance of the skin to the autonomic nerve function evaluation server;
An analysis data input processing unit from a server that inputs analysis result data from the autonomic nerve function evaluation server;
A display for displaying an image according to the analysis result data,
The autonomic nervous function evaluation server is
A luminance data input processing unit for inputting the luminance data from the autonomic nervous function evaluation terminal;
When the value of the brightness data is continuously the same value, a forward logic processing unit that removes the brightness data of a predetermined predetermined number of times or more from a processing target; and
A detection processing section of the RR interval time series data to detect the RR interval time series data from the luminance data,
A Fourier transform processing unit for Fourier transforming the RR interval time-series data;
A high-frequency component / low-frequency component detection processing unit that separates a high-frequency component and a low-frequency component of the Fourier-transformed signal;
An analysis result data output processing unit for outputting the analysis result data for displaying the parasympathetic nerve activity corresponding to the high frequency component and the sympathetic nerve activity corresponding to the low frequency component on the display;
Autonomic function evaluation system.
前記自律神経機能評価端末装置で得られる輝度データの値が連続して同値である場合には、予め定める所定複数回数以上の前記輝度データを処理の対象から除く前倒しロジック処理部と、
前記輝度データからRR間隔時系列データを検出するRR間隔時系列データの検出処理部と、
前記RR間隔時系列データをフーリエ変換するフーリエ変換処理部と、
前記フーリエ変換処理された信号の高周波成分と低周波成分とを分離する高周波成分・低周波成分の検出処理部と、
前記高周波成分に対応する副交感神経の活動と前記低周波成分に対応する交感神経の活動とを前記自律神経機能評価端末装置のディスプレイに表示するための前記解析結果データを出力する解析結果データ出力処理部と、を備える、
自律神経機能評価サーバー。 An autonomic function evaluation server that operates in cooperation with an autonomic function evaluation terminal device in an autonomic function evaluation system,
When the value of the luminance data obtained by the autonomic nervous function evaluation terminal device is continuously the same value, a forward logic processing unit that excludes the luminance data of a predetermined predetermined number of times or more from a processing target;
A detection processing section of the RR interval time series data to detect the RR interval time series data from the luminance data,
A Fourier transform processing unit for Fourier transforming the RR interval time-series data;
A high-frequency component / low-frequency component detection processing unit that separates a high-frequency component and a low-frequency component of the Fourier-transformed signal;
Analysis result data output processing for outputting the analysis result data for displaying the parasympathetic nerve activity corresponding to the high frequency component and the sympathetic nerve activity corresponding to the low frequency component on the display of the autonomic nerve function evaluation terminal device And comprising
Autonomic nerve function evaluation server.
前記自律神経機能評価端末装置で得られる輝度データの値が連続して同値である場合には、予め定める所定複数回数以上の前記輝度データを処理の対象から除く前倒しロジック処理と、
前記輝度データからRR間隔時系列データを検出するRR間隔時系列データの検出処理と、
前記RR間隔時系列データをフーリエ変換するフーリエ変換処理と、
前記フーリエ変換処理された信号の高周波成分と低周波成分とを分離する、高周波成分・低周波成分の検出処理と、
前記高周波成分に対応する副交感神経の活動と前記低周波成分に対応する交感神経の活動とを前記自律神経機能評価端末装置のディスプレイに表示するための前記解析結果データを出力する解析結果データ出力処理と、を実行させる、
自律神経機能評価サーバープログラム。 In the autonomic nerve function evaluation server computer that operates in cooperation with the autonomic nerve function evaluation terminal device,
When the value of the luminance data obtained by the autonomic nervous function evaluation terminal device is the same value continuously, a forward logic process for excluding a predetermined number of times the luminance data from the processing target;
A detection process of the RR interval time series data to detect the RR interval time series data from the luminance data,
Fourier transform processing for Fourier transforming the RR interval time series data;
A high-frequency component / low-frequency component detection process for separating a high-frequency component and a low-frequency component of the Fourier-transformed signal;
Analysis result data output processing for outputting the analysis result data for displaying the parasympathetic nerve activity corresponding to the high frequency component and the sympathetic nerve activity corresponding to the low frequency component on the display of the autonomic nerve function evaluation terminal device And to execute,
Autonomic function evaluation server program.
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