JP6621453B2 - 性ホルモン濃度推定装置、性ホルモン濃度推定方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
本発明は、性ホルモン濃度推定装置、性ホルモン濃度推定方法、及びプログラムに関する。
従来、専門の分析装置を用いて、被験者の血液、尿、唾液等の体液からコルチゾール濃度を計測することが知られている。例えば、非特許文献１には、コルチゾール濃度を体液により、ＲＩＡ（Radio Immuno Assay）法及びＥＩＡ法（Enzyme Immuno Assay）法により計測することが記載されている。また、体液からコルチゾール濃度を計測する方法として液体クロマトグラフィータンデム型質量分析法も知られている。非特許文献２には、ストレス度が高い状態での被験者の副交感神経活動量と、唾液から測定されたコルチゾール濃度とに負の相関関係があることが記載されている。
Hershel Raff、外１名、「Circadian rhythm of salivarycortisol, plasma cortisol, and plasma ACTH in end-stage renal disease」、Endocrine Connections、2012年10月、2:23‐31
吉野公三、外３名、「若年男性の就寝前唾液コルチゾール濃度と自律神経系活動バランスとの相関性」、ストレス科学研究 2011、26、48‐52
性ホルモン濃度のコルチゾール濃度に対する比は、被験者の体液から、分析装置を用いて計測される。体液は、例えば、血液、尿、唾液である。このため、性ホルモン濃度のコルチゾール濃度に対する比を計測するためには、被験者から体液を採取したり、分析装置を用意したりする手間が発生せざるをえず、簡易に計測することができなかった。
また、上述のようなＲＩＡ法、ＥＩＡ法を用いた場合、コルチゾール濃度の計測に数日以上の時間を費やし、正確に計測されないことがある。また、液体クロマトグラフィータンデム型質量分析法によれば、正確にコルチゾール濃度が計測されるが、数日以上の時間を費やす。また、心拍との相関によりコルチゾール濃度を推定するには被験者を高ストレス状態という特定の状態にしたうえで心拍を計測する必要がある。非特許文献３では、高ストレス状態以外の状態や就寝前以外の時間帯において心拍とコルチゾール濃度の間に相関関係があることは確認できておらず、今後の課題とされている。したがって、上述のいずれの方法によっても任意の時間帯かつ、高ストレスではない状態において、迅速かつ簡易にコルチゾール濃度を把握することが困難であるという課題があった。
このように、迅速かつ簡易に性ホルモン濃度のコルチゾール濃度に対する比、及びコルチゾール濃度を計測することが困難であるため、迅速かつ簡易に性ホルモン濃度を計測することが困難であった。
かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、迅速かつ簡易に性ホルモン濃度を推定することができる性ホルモン濃度推定装置、性ホルモン濃度推定方法、及びプログラムを提供することにある。
上記の課題を解決するため、本発明に係る性ホルモン濃度推定装置は、対象者の性ホルモン濃度を推定する性ホルモン濃度推定装置であって、前記対象者の自律神経活動と相関のある自律神経活動指標値の第１の所定時間区間における変化率を算出する第１演算部と、時刻毎に計測された前記対象者の心拍と関連のある心拍関連指標値の第２の所定時間区間における代表値を算出する第２演算部と、予め定められた自律神経活動指標値の変化率とコルチゾール濃度に対する性ホルモン濃度の比とが負の相関を有するように前記第１演算部により算出された変化率から算出されるコルチゾール濃度に対する性ホルモン濃度の比と、予め定められた心拍関連指標値の代表値とコルチゾール濃度とが正の相関を有するように前記第２演算部によって算出された前記代表値から算出される前記対象者のコルチゾール濃度と、に基づいて前記性ホルモン濃度を推定する推定部と、を備えることを特徴とする。
また、本発明に係る性ホルモン濃度推定装置は、対象者の性ホルモン濃度を推定する性ホルモン濃度推定装置であって、
前記対象者の自律神経活動と相関のある自律神経活動指標値の第１の所定時間区間における変化率を算出する第１演算部と、
時刻毎に計測された前記対象者の心拍と関連のある心拍関連指標値の第２の所定時間区間における代表値を算出する第２演算部と、
予め定められた自律神経活動指標値の変化率とコルチゾール濃度に対する性ホルモン濃度の比との間の第１の関係性に基づいて、前記第１演算部により算出された前記変化率から算出されるコルチゾール濃度に対する性ホルモン濃度の比と、予め定められた心拍関連指標値の代表値とコルチゾール濃度との間の第２の関係性に基づいて、前記第２演算部によって算出された前記代表値から算出される前記対象者のコルチゾール濃度とに基づいて前記性ホルモン濃度を推定する推定部と、
を備え、
前記第１の関係性は、前記呈示中自律神経活動指標値の前記呈示前自律神経活動指標値からの変化率が第１値の場合の前記対象者のコルチゾール濃度に対する性ホルモン濃度の比の推定値よりも、前記呈示中自律神経活動指標値の前記呈示前自律神経活動指標値からの変化率が第１値よりも大きい第２値の場合の前記対象者のコルチゾール濃度に対する性ホルモン濃度の比の推定値が小さくなる関係であり、
前記第２の関係性は、前記心拍関連指標値の代表値が第３値の場合の前記対象者のコルチゾール濃度の推定値よりも、前記代表値が前記第３値よりも大きい第４値の場合の前記対象者のコルチゾール濃度が大きな値となる関係であることを特徴とする。
前記対象者の自律神経活動と相関のある自律神経活動指標値の第１の所定時間区間における変化率を算出する第１演算部と、
時刻毎に計測された前記対象者の心拍と関連のある心拍関連指標値の第２の所定時間区間における代表値を算出する第２演算部と、
予め定められた自律神経活動指標値の変化率とコルチゾール濃度に対する性ホルモン濃度の比との間の第１の関係性に基づいて、前記第１演算部により算出された前記変化率から算出されるコルチゾール濃度に対する性ホルモン濃度の比と、予め定められた心拍関連指標値の代表値とコルチゾール濃度との間の第２の関係性に基づいて、前記第２演算部によって算出された前記代表値から算出される前記対象者のコルチゾール濃度とに基づいて前記性ホルモン濃度を推定する推定部と、
を備え、
前記第１の関係性は、前記呈示中自律神経活動指標値の前記呈示前自律神経活動指標値からの変化率が第１値の場合の前記対象者のコルチゾール濃度に対する性ホルモン濃度の比の推定値よりも、前記呈示中自律神経活動指標値の前記呈示前自律神経活動指標値からの変化率が第１値よりも大きい第２値の場合の前記対象者のコルチゾール濃度に対する性ホルモン濃度の比の推定値が小さくなる関係であり、
前記第２の関係性は、前記心拍関連指標値の代表値が第３値の場合の前記対象者のコルチゾール濃度の推定値よりも、前記代表値が前記第３値よりも大きい第４値の場合の前記対象者のコルチゾール濃度が大きな値となる関係であることを特徴とする。
また、本発明に係る性ホルモン濃度推定方法は、対象者の性ホルモン濃度を推定する性ホルモン濃度推定方法であって、前記対象者の自律神経活動と相関のある自律神経活動指標値の第１の所定時間区間における変化率を算出するステップと、時刻毎に計測された前記対象者の心拍と関連のある心拍関連指標値の第２の所定時間区間における代表値を算出するステップと、予め定められた自律神経活動指標値の変化率とコルチゾール濃度に対する性ホルモン濃度の比とが負の相関を有するように、前記変化率から算出されるコルチゾール濃度に対する性ホルモン濃度の比と、予め定められた前記代表値とコルチゾール濃度とが正の相関を有するように前記代表値から算出される前記対象者のコルチゾール濃度と、に基づいて前記性ホルモン濃度を推定するステップと、を含むことを特徴とする。
また、本発明に係る性ホルモン濃度推定方法は、対象者の性ホルモン濃度を推定する性ホルモン濃度推定方法であって、前記対象者の自律神経活動と相関のある自律神経活動指標値の第１の所定時間区間における変化率を算出するステップと、時刻毎に計測された前記対象者の心拍と関連のある心拍関連指標値の第２の所定時間区間における代表値を算出するステップと、予め定められた自律神経活動指標値の変化率とコルチゾール濃度に対する性ホルモン濃度の比との間の第１の関係性に基づいて、前記第１演算部により算出された前記変化率から算出されるコルチゾール濃度に対する性ホルモン濃度の比と、予め定められた心拍関連指標値の代表値とコルチゾール濃度との間の第２の関係性に基づいて、前記第２演算部によって算出された前記代表値から算出される前記対象者のコルチゾール濃度とに基づいて前記性ホルモン濃度を推定するステップと、を含み、前記第１の関係性は、前記呈示中自律神経活動指標値の前記呈示前自律神経活動指標値からの変化率が第１値の場合の前記対象者のコルチゾール濃度に対する性ホルモン濃度の比の推定値よりも、前記呈示中自律神経活動指標値の前記呈示前自律神経活動指標値からの変化率が第１値よりも大きい第２値の場合の前記対象者のコルチゾール濃度に対する性ホルモン濃度の比の推定値が小さくなる関係であり、前記第２の関係性は、前記心拍関連指標値の代表値が第３値の場合の前記対象者のコルチゾール濃度の推定値よりも、前記代表値が前記第３値よりも大きい第４値の場合の前記対象者のコルチゾール濃度が大きな値となる関係であることを特徴とする。
また、本発明に係るプログラムは、上記の性ホルモン濃度推定装置としてコンピュータを機能させる。
本発明によれば、迅速かつ簡易に性ホルモン濃度を推定することができる。
本発明の実施形態を説明するにあたり、まず、発明者らが発見した、指尖脈波と、性ホルモン濃度のコルチゾール濃度に対する比との相関関係ついて説明する。
以降において、「性ホルモン濃度のコルチゾール濃度に対する比」を「性ホルモン／コルチゾール濃度比」と称することがある。
発明者らが行った実験では、自律神経活動を変化させるための刺激を２０人の被験者に対して３回ずつ呈示し、該呈示の前及び該呈示の最中それぞれにおいて被験者の自律神経活動指標値を計測した。本実験では、図１に示すように、ヘッドホンから刺激音を出力することによって該ヘッドホンを装着した被験者に刺激を呈示した。刺激音は、例えば、爪等が黒板を引っ掻くときに発生した音である。本実験では、自律神経活動指標値は、末梢血管の容積を示す指尖脈波の振幅値である。発明者らは、被験者の指に脈波計を装着することによって指尖脈波を計測した。
また、本実験では、該２０人の被験者それぞれから唾液を採取し、唾液中の性ホルモン／コルチゾール濃度比を測定した。なお、実験では被験者を男性とし、性ホルモンとしてテストステロンを用いた。
図１は、ヘッドホンからの刺激音の出力前及び出力中に脈波計によって計測された被験者の脈波の一例を示す図である。図１に示すように、多くの被験者において、刺激の呈示前に比べて、刺激の呈示中における脈波の振幅値が小さくなる傾向があることが見出された。
図２は、刺激の呈示前における脈波の振幅値の平均値に対する、刺激の呈示中における振幅値の割合を示す図である。発明者らは、刺激の呈示中における脈波の振幅値から、刺激の呈示前の脈波の振幅値の平均値を減じた値を積分した値を、刺激の呈示中において脈波が計測された時間で除した値を振幅値の減少度合いに対応する値ｘ（以降、「変化率ｘ」という。）として算出した。なお、振幅値の変化率ｘは、式（１）で示される。式（１）において、Ｔは、刺激の呈示中において脈波が計測された時間（例えば、６０秒間）である。Ｆ（ｔ）は刺激の呈示中の時刻ｔにおける脈波の振幅値である。Ｆaveは、刺激の呈示前の振幅値の所定時間（例えば、１０秒間）の平均値である。
図３は、脈波の振幅値の変化率と、テストステロン濃度のコルチゾール濃度に対する比との関係を示すグラフである。テストステロンは性ホルモンの一例である。以降において、「テストステロン濃度のコルチゾール濃度に対する比」を「テストステロン／コルチゾール濃度比」と称することがある。縦軸は、被験者の唾液から計測したテストステロン／コルチゾール濃度比である。横軸は、脈波の振幅値の変化率である。図３から、脈波の振幅値の変化率が大きくなるほど、テストステロン／コルチゾール濃度比が小さくなるという傾向が読み取れる。このようにして、発明者らは、脈波の振幅値を一例とする自律神経活動指標値と、テストステロン／コルチゾール濃度比を一例とする性ホルモン／コルチゾール濃度比との間に負の相関関係があることを見出した。なお、実験は男性について行ったが、今回発見した指尖脈波と性ホルモン濃度のコルチゾール濃度に対する比との相関関係については、男性ホルモンに限らず女性ホルモン（エストロゲン）についても成り立つと期待されるので、ここでは一般化して「性ホルモン濃度のコルチゾール濃度に対する比との相関関係」として説明する。
自律神経活動指標値と性ホルモン／コルチゾール濃度比との間の相関関数は、実験結果から導出することができる。相関関数は、実験の環境、条件等によって異なるが、一例を式（２）に示す。式（２）においてＴ／ＣＯＲＴは、テストステロン／コルチゾール濃度比である。ｘは、上述の式（１）により算出された振幅値の変化率である。本発明では、このようにして導出された負の相関関係若しくは相関関数を用いてテストステロン／コルチゾール濃度比を算出する。
Ｔ／ＣＯＲＴ＝−０．００１１５×ｘ＋０．０８６４ 式（２）
次に、心拍数とコルチゾール濃度との相関関係ついて説明する。
発明者らが行った実験では、安静状態にある２０人の被験者の心拍と関連のある心拍関連指標値を計測した。本実験では、心拍関連指標値は心拍数である。また、発明者らは、心拍関連指標値の代表値、すなわち心拍数の代表値を算出した。代表値は、例えば、平均値、中間値等の所定時間内に計測された心拍数に対して統計的な演算を行った値である。心拍数の計測においては、公知の心電計が用いられた。なお、ここでの「安静状態」とは「課題遂行中ではない」という意味で用いている。つまり、横になって動かないといった「絶対安静」の状態ではなく、特に課題（タスク）を行っていない状態、いわば「普段通りの状態」という意味である。
心電計は、被験者に取り付けられた電極間の電圧を計測する。そして、心電計は、一のＲ波と、当該一のＲ波に隣接するＲ波との間隔であるＲＲ間隔に基づいて心拍数を算出する。これにより、心電計は、図４に示すような心拍数の時間変化を計測することができる。
また、本実験では、上述のように心拍関連指標値が計測されているときに、２０人の被験者それぞれから唾液を採取し、唾液中のコルチゾール濃度を測定した。
図５は、コルチゾール濃度と、心拍数の代表値との関係を示す図である。縦軸は、被験者の唾液から計測したコルチゾール濃度である。横軸は、心拍数の代表値である。なお、ここでの代表値は所定時間区間における心拍数の平均値とした。図５に示すように、心拍数の代表値が高くなるほど、コルチゾール濃度が高くなるという傾向が読み取れる。このようにして、発明者らは、コルチゾール濃度と心拍数の代表値との間に正の相関関係があることを見出した。なお、本実験では非特許文献３とは異なり、就寝前時間帯ではなく日中の時間帯に計測を行っている。また、被験者は高ストレス状態にはおかれていない。つまり、非特許文献３では明らかにされていなかった、日中時間帯において、任意の状態（高ストレス状態ではない状態）の被験者について、コルチゾール濃度と心拍関連指標値との間に正の相関関係が見られた。
心拍関連指標値とコルチゾール濃度との間の相関関数は、実験結果から導出することができる。相関関数は、実験の環境、条件等によって異なるが、一例を式（３）に示す。式（３）において、ＣＯＲＴはコルチゾール濃度である。ＨＲは心拍数の代表値である。本発明では、このようにして導出された正の相関関係若しくは相関関数を用いてコルチゾール濃度を算出する。
ＣＯＲＴ＝２８．９×ＨＲ−１０３５ 式（３）
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図６は、実施形態に係る性ホルモン濃度推定装置１の構成例を示す図である。図６に示すように、性ホルモン濃度推定装置１は、入力部１１と、自律神経活動指標値記憶部１２と、第１演算部１３と、心拍関連指標値記憶部１４と、第２演算部１５と、推定部１６と、出力部１７とを備える。性ホルモン濃度推定装置１によって性ホルモンを推定される対象者は、刺激呈示装置４によって刺激を呈示される。性ホルモン濃度推定装置１は、第１計測装置５１及び第２計測装置５２から出力された情報を入力する。性ホルモン濃度推定装置１は提示装置６に情報を出力する。
刺激呈示装置４は、自律神経活動を変化させるための刺激を対象者に呈示する。該刺激は、人間の情動価を変動させる音、画像、光等である。該刺激は、例えば、爪等が黒板を引っ掻くときに発生する音、又は該音に信号処理を施して作成した音であってもよい。刺激は、爪等が黒板を引っ掻くときに発生する音に限らず人間の情動価を変動させる音、例えば不快な気持ちにさせる音、不安な気持ちにさせる音、心地よい気持ちにさせる音等、人の情動に何らかの変化を与える音であればよい。刺激が画像である場合は、不快な印象を与える画像・映像や、不安や恐怖を感じさせる画像・映像、心地よい気持ちを感じさせる画像・映像等を用いればよい。刺激が光である場合は、光の色や刺激の呈示間隔等によって、人に安心感を与えたり、不安感を与えたりする刺激を用いればよい。刺激呈示装置４は、所定時間（例えば、１分以上）、刺激音を呈示する。該所定時間は、少なくとも、刺激を呈示された人の情動価の変化に伴う生体反応（生体信号）の変化を検出できる程度の長さ以上であればよい。
第１計測装置５１は、第１の所定時間区間内において、対象者の自律神経の活動の活発さを示す指標値である自律神経活動指標値を計測する。具体的には、第１計測装置５１は、対象者への刺激の呈示前に該対象者の自律神経活動指標値を呈示前自律神経活動指標値として計測し、対象者への刺激の呈示中に該対象者の自律神経活動指標値を呈示中自律神経活動指標値として計測する。また、第１計測装置５１は、計測した呈示前自律神経活動指標値及び呈示中自律神経活動指標値を性ホルモン濃度推定装置１に出力する。自律神経活動指標値は、例えば、末梢血管の容積を示す指尖脈波の振幅値、血圧、瞳孔径等である。本実施形態では、自律神経活動指標値が指尖脈波の振幅値である例について、以下説明する。
第１計測装置５１は、例えば、指尖脈波の振幅値を計測する公知の脈波計により構成することができる。具体的には、第１計測装置５１は、刺激呈示装置４が対象者への刺激の呈示前における所定時間に、呈示前自律神経活動指標値の一例として呈示前指尖脈波を計測し、刺激呈示装置４が該対象者への刺激の呈示中における所定時間に、呈示中自律神経活動指標値の一例として呈示中尖脈波を計測する。また、第１計測装置５１は、計測した呈示前指尖脈波及び呈示中指尖脈波を性ホルモン濃度推定装置１に出力する。
第２計測装置５２は、第２の所定時間区間、安静状態にある対象者の時刻毎の心拍関連指標値を計測して、性ホルモン濃度推定装置１に出力する。心拍関連指標値は、心拍と関連のある指標値である。所定時間は、第２演算部１５によって算出される心拍関連指標値の代表値が、対象者の状態を有効に示すとみなされる時間（例えば、６０秒間）である。代表値は、平均値、中間値等の第２の所定時間区間、計測された心拍関連指標値に対して統計的な演算を行った値である。本実施形態では、心拍関連指標値が心拍数である例について説明する。この場合、第２計測装置５２は、心拍数を計測し、計測した心拍数を順次、性ホルモン濃度推定装置１に出力する。
性ホルモン濃度推定装置１が備える各構成について詳細に説明する。
入力部１１は、第１計測装置５１から出力された呈示前自律神経活動指標値及び呈示中自律神経活動指標値を入力する。本実施形態では、入力部１１は、性ホルモン濃度推定装置１から出力された呈示前指尖脈波及び呈示中指尖脈波を入力する。また、入力部１１は、第２計測装置５２によって第２の所定時間区間計測されて、順次、出力された時刻毎の心拍関連指標値を入力する。具体的には、入力部１１は、心拍関連指標値の時系列データを入力する。さらに具体的には、入力部１１は、心拍数の時系列データを入力する。
自律神経活動指標値記憶部１２は、半導体記憶デバイス及び磁気記憶デバイス等の任意の記憶デバイスを含んでもよいし、複数の種類の記憶デバイスを含んでもよい。自律神経活動指標値記憶部１２は、刺激呈示装置４による対象者への刺激の呈示前に、第１計測装置５１によって計測された呈示前自律神経活動指標値を記憶する。本実施形態では、自律神経活動指標値記憶部１２は、呈示前自律神経活動指標値として呈示前指尖脈波を記憶する。
第１演算部１３は、入力部１１によって入力された、第１の所定時間区間における、対象者へ刺激が呈示される前の自律神経活動指標値である呈示前自律神経活動指標値と、刺激の呈示中における対象者の自律神経活動指標値である呈示中自律神経活動指標値とを取得する。そして、第１演算部１３は、呈示中自律神経活動指標値の呈示前自律神経活動指標値からの変化率を算出する。変化率は、例えば、呈示中自律神経活動指標値の、呈示前自律神経活動指標値の平均値からの差の平均値とすることができる。すなわち変化率は、呈示中自律神経活動指標値の、呈示前自律神経活動指標値の平均値からの差を呈示中自律神経活動指標値が計測されている時間で積分し、該時間で除した値とすることができる。
本実施形態では、上述のように、呈示前自律神経活動指標値は、対象者への刺激の呈示前における該対象者の呈示前指尖脈波の振幅値、つまり、刺激呈示前の所定時間区間における時刻毎の指尖脈波の振幅値からなる時系列データである。また、呈示中自律神経活動指標値は、対象者への刺激の呈示中における該対象者の呈示中指尖脈波の振幅値、つまり、刺激呈示中の所定時間区間における時刻毎の指尖脈波の振幅値からなる時系列データである。そのため、第１演算部１３は、呈示前指尖脈波の振幅値の時系列データと、呈示中指尖脈波の振幅値の時系列データとを第１計測装置５１から取得する。そして、第１演算部１３は、呈示前指尖脈波の振幅値の時系列データと、呈示中指尖脈波の振幅値の時系列データとに基づいて、振幅値の変化率を算出する。例えば、第１演算部１３は、呈示前指尖脈波の振幅値の平均値、つまり、呈示前指尖脈波の時系列データから振幅値の平均値を算出する。そして、第１演算部１３は、呈示中指尖脈波の時系列データ中の各振幅値と、呈示前指尖脈波の振幅値の平均値との差の積分値を呈示中指尖脈波が呈示されている時間で除した値を振幅値の変化率として算出する。
心拍関連指標値記憶部１４は、半導体記憶デバイス及び磁気記憶デバイス等の任意の記憶デバイスを含んでもよいし、複数の種類の記憶デバイスを含んでもよい。心拍関連指標値記憶部１４は、第２計測装置５２によって第２の所定時間区間、計測され、入力部１１によって入力された心拍関連指標値の時系列データを記憶する。具体的には、心拍関連指標値記憶部１４は、第２の所定時間区間に継続的に計測された心拍関連指標値と、当該心拍関連指標値が計測された時刻とを関連付けて記憶する。当該時刻は、開始時点からの経過時間であってもよい。
第２演算部１５は、心拍関連指標値記憶部１４に記憶されている心拍関連指標値の時系列データに基づいて、心拍関連指標値の代表値を算出する。
推定部１６は、変化率と性ホルモン／コルチゾール濃度比とが負の相関（第１の関係性）を有するように、第１演算部１３によって算出された変化率に基づいて性ホルモン／コルチゾール濃度比を推定する。具体的には、推定部１６は、第１演算部１３によって変化率が算出されると、当該変化率に対して性ホルモン／コルチゾール濃度比の推定結果が負の相関となるように、例えば、変化率が大きいほど性ホルモン／コルチゾール濃度比の推定結果が小さいことを示すように、あるいは、変化率が小さいほど性ホルモン／コルチゾール濃度比の推定結果が大きいことを示すように性ホルモン／コルチゾール濃度比を推定する。あるいは、推定部１６は、変化率が第１値であるときの性ホルモン／コルチゾール濃度比の推定結果よりも、変化率が第１値よりも大きい第２値のときの性ホルモン／コルチゾール濃度比の推定結果のほうが小さな値をとるように、性ホルモン／コルチゾール濃度比を推定する。例えば、上述の式（２）によって表される負の相関関数を用いて性ホルモン／コルチゾール濃度比を推定する。
また、推定部１６は、心拍関連指標値の代表値とコルチゾール濃度とが正の相関（第２の関係性）を有するようにコルチゾール濃度を推定する。具体的には、推定部１６は、第２演算部１５によって代表値が算出されると、当該代表値に対してコルチゾール濃度の推定値が正の相関となるように、つまり、代表値が大きいほどコルチゾール濃度の推定値が大きいことを示すように、あるいは代表値が小さいほどコルチゾール濃度の推定値が小さいことを示すようにコルチゾール濃度を推定する。あるいは、推定部１６は、代表値が第３値であるときのコルチゾール濃度の推定値よりも、代表値が第３値よりも大きい第４値のときのコルチゾール濃度の推定値のほうが大きな値となるように、コルチゾール濃度を推定する。例えば、推定部１６は、予め定めた心拍関連指標値の代表値に関する正の相関関数に基づいてコルチゾール濃度を推定する。正の相関関数の一例は、上述の式（３）によって表される正の相関関数である。
さらに、推定部１６は、上述のように推定した性ホルモン／コルチゾール濃度比及びコルチゾール濃度に基づいて性ホルモン濃度を推定する。具体的には、性ホルモン／コルチゾール濃度比にコルチゾール濃度を乗じた値を性ホルモン濃度として推定する。
出力部１７は、推定部１６によって推定された性ホルモン濃度を提示装置６に出力する。
提示装置６は、推定部１６によって推定され、出力部１７によって出力された性ホルモン濃度を提示する。具体的には、提示装置６は、性ホルモン濃度をディスプレイに表示してもよい。また、提示装置６は、性ホルモン濃度を示す音声をスピーカで出力してもよい。
次に、性ホルモン濃度推定装置１による性ホルモン濃度推定方法について、図７を参照して説明する。図７は、性ホルモン濃度推定方法の一例を示すフローチャートである。
まず、入力部１１が、刺激呈示装置４が対象者に刺激を呈示していないときに、第１計測装置５１によって計測された対象者の呈示前指尖脈波を入力する（ステップＳ１１）。
次に、自律神経活動指標値記憶部１２が、入力部１１によって入力された呈示前指尖脈波を記憶する（ステップＳ１２）。
次に、刺激呈示装置４が所定時間区間、対象者に刺激を呈示する（ステップＳ１３）。
入力部１１が、刺激呈示装置４が対象者に刺激を呈示している間に、第１計測装置５１によって計測された当該対象者の呈示中指尖脈波を入力する（ステップＳ１４）。
次に、第１演算部１３が、ステップＳ１２で記憶された呈示前指尖脈波と、ステップＳ１４で計測された呈示中指尖脈波とに基づいて、指尖脈波の振幅値の減少度を算出する（ステップＳ１５）。
次に、入力部１１が、第２計測装置５２によって、第２の所定時間区間、計測された時刻毎の心拍関連指標値を入力する（ステップＳ１６）。なお、第２の所定時間区間は、ステップＳ１３の所定時間区間とは独立である。
次に、心拍関連指標値記憶部１４が、入力部１１によって入力された時刻毎の心拍関連指標値の時系列データを記憶する（ステップＳ１７）。
次に、第２演算部１５が、心拍関連指標値記憶部１４に記憶されている時刻毎の心拍関連指標値から、第２の所定時間区間における心拍関連指標値の代表値を算出する（ステップＳ１８）。代表値の一例は、第２の所定時間区間内の心拍関連指標値の平均値であるが、これに限らず、第２の所定時間区間内の心拍関連指標値を代表する値であれば何でもよい。
次に、推定部１６により、振幅の減少度と、心拍関連指標値の代表値とに基づいて性ホルモン濃度を推定する（ステップＳ１９）。
ここで推定部１６が性ホルモン濃度を推定する方法の詳細について図８を参照して詳細に説明する。
まず、推定部１６により、ステップＳ１５で算出された指尖脈波の振幅の減少度から性ホルモン／コルチゾール濃度比を推定する（ステップＳ１９１）。具体的には、ステップＳ１５で算出された指尖脈波の振幅の減少度に対して負の相関を有するように、性ホルモン／コルチゾール濃度比を推定する。
次に、推定部１６により、ステップＳ１８で算出された代表値に基づいて、当該代表値と正の相関を有するようにコルチゾール濃度を推定する（ステップＳ１９２）。具体的には、ステップＳ１８で算出された代表値に対して正の相関を持つようにコルチゾール濃度を推定する。例えば、代表値が第１値であるときに推定部２４が推定するコルチゾール濃度を第１コルチゾール濃度とすると、代表値が第１値よりも大きな第２値であるときは、推定部が推定するコルチゾール濃度は第１コルチゾール濃度よりも大きな第２値となるように、推定部２４の推定処理が行われる。
次に、推定部１６が、ステップＳ１９１で推定された性ホルモン／コルチゾール濃度比に、ステップＳ１９２で推定されたコルチゾール濃度を乗じた値を性ホルモン濃度として推定する（ステップＳ１９３）。
図７に戻って、出力部１７が、ステップＳ１９で推定された性ホルモン濃度を提示装置６に出力する（ステップＳ２０）。
なお、ステップＳ１１からステップＳ１５までの処理とステップＳ１６からステップＳ１８までの処理の一部または全部は並行して同時に行われてもよい。ステップＳ１１からステップＳ１５までの処理は、ステップＳ１６からステップＳ１８までの処理の前に行われてもよい。
また、上述した性ホルモン濃度推定装置１として機能させるためにコンピュータを好適に用いることができ、そのようなコンピュータは、性ホルモン濃度推定装置１の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを該コンピュータのデータベースに格納しておき、該コンピュータのＣＰＵによってこのプログラムを読み出して実行させることで実現することができる。
また、プログラムは、コンピュータ読取り可能媒体に記録されていてもよい。コンピュータ読取り可能媒体を用いれば、コンピュータにインストールすることが可能である。ここで、プログラムが記録されたコンピュータ読取り可能媒体は、非一過性の記録媒体であってもよい。非一過性の記録媒体は、特に限定されるものではないが、例えば、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭなどの記録媒体であってもよい。
上述したように、第１の実施形態によれば、性ホルモン濃度推定装置１は、対象者の自律神経活動と相関のある自立神経活動指標値と、心拍に関連のある心拍関連指標値とに基づいて性ホルモン濃度を推定する。そのため、従来のように体液を用いて性ホルモン濃度を計測する場合に比べて、性ホルモン濃度推定装置１は、迅速に性ホルモン濃度を推定することができる。また、自律神経活動指標値及び心拍関連指標値は非侵襲的に計測されるため、性ホルモン濃度推定装置１は簡易に性ホルモン濃度を計測することができる。
なお、上述の実施形態において、性ホルモン濃度推定装置１は、刺激呈示装置４を刺激呈示部として備えてもよい。この場合、刺激呈示部が対象者に刺激を呈示する。また、性ホルモン濃度推定装置１は、第１計測装置５１を第１計測部として備えてもよい。この場合、第１計測部が対象者の自律神経活動指標値を計測する。また、性ホルモン濃度推定装置１は、第２計測装置５２を第２計測部として備えてもよい。この場合、第２計測部が対象者の心拍関連指標値を計測する。
また、上述の実施形態において、性ホルモン濃度推定装置１は、提示装置６を提示部として備えてもよい。この場合、提示部がテストステロン濃度を提示する。
上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
１，２，３ 性ホルモン濃度推定装置
４ 刺激呈示装置
６ 呈示装置
１１ 入力部
１２ 指標値記憶部
１３ 第１演算部
１４ 心拍関連指標値記憶部
１５ 第２演算部
１６ 推定部
１７ 出力部
１８ 性ホルモン濃度記憶部
１９ 判定部
２０ 減少率記憶部
５１ 第１計測装置
５２ 第２計測装置
１００ 性ホルモン濃度推定部
４ 刺激呈示装置
６ 呈示装置
１１ 入力部
１２ 指標値記憶部
１３ 第１演算部
１４ 心拍関連指標値記憶部
１５ 第２演算部
１６ 推定部
１７ 出力部
１８ 性ホルモン濃度記憶部
１９ 判定部
２０ 減少率記憶部
５１ 第１計測装置
５２ 第２計測装置
１００ 性ホルモン濃度推定部
Claims (5)
- 対象者の性ホルモン濃度を推定する性ホルモン濃度推定装置であって、
前記対象者の自律神経活動と相関のある自律神経活動指標値の第１の所定時間区間における変化率を算出する第１演算部と、
時刻毎に計測された前記対象者の心拍と関連のある心拍関連指標値の第２の所定時間区間における代表値を算出する第２演算部と、
自律神経活動指標値の変化率とコルチゾール濃度に対する性ホルモン濃度の比とが負の相関を有するように前記第１演算部により算出された前記変化率から算出されるコルチゾール濃度に対する性ホルモン濃度の比と、心拍関連指標値の代表値とコルチゾール濃度とが正の相関を有するように前記第２演算部によって算出された前記代表値から算出される前記対象者のコルチゾール濃度と、に基づいて前記性ホルモン濃度を推定する推定部と、
を備えることを特徴とする、性ホルモン濃度推定装置。 - 対象者の性ホルモン濃度を推定する性ホルモン濃度推定装置であって、
前記対象者の自律神経活動と相関のある自律神経活動指標値の第１の所定時間区間における変化率を算出する第１演算部と、
時刻毎に計測された前記対象者の心拍と関連のある心拍関連指標値の第２の所定時間区間における代表値を算出する第２演算部と、
予め定められた自律神経活動指標値の変化率とコルチゾール濃度に対する性ホルモン濃度の比との間の第１の関係性に基づいて、前記第１演算部により算出された前記変化率から算出されるコルチゾール濃度に対する性ホルモン濃度の比と、予め定められた心拍関連指標値の代表値とコルチゾール濃度との間の第２の関係性に基づいて、前記第２演算部によって算出された前記代表値から算出される前記対象者のコルチゾール濃度とに基づいて前記性ホルモン濃度を推定する推定部と、
を備え、
前記第１の関係性は、前記呈示中自律神経活動指標値の前記呈示前自律神経活動指標値からの変化率が第１値の場合の前記対象者のコルチゾール濃度に対する性ホルモン濃度の比の推定値よりも、前記呈示中自律神経活動指標値の前記呈示前自律神経活動指標値からの変化率が第１値よりも大きい第２値の場合の前記対象者のコルチゾール濃度に対する性ホルモン濃度の比の推定値が小さくなる関係であり、
前記第２の関係性は、前記心拍関連指標値の代表値が第３値の場合の前記対象者のコルチゾール濃度の推定値よりも、前記代表値が前記第３値よりも大きい第４値の場合の前記対象者のコルチゾール濃度が大きな値となる関係であることを特徴とする、性ホルモン濃度推定装置。 - 対象者の性ホルモン濃度を推定する性ホルモン濃度推定方法であって、
前記対象者の自律神経活動と相関のある自律神経活動指標値の第１の所定時間区間における変化率を算出するステップと、
時刻毎に計測された前記対象者の心拍と関連のある心拍関連指標値の第２の所定時間区間における代表値を算出するステップと、
予め定められた自律神経活動指標値の変化率とコルチゾール濃度に対する性ホルモン濃度の比とが負の相関を有するように前記変化率から算出されるコルチゾール濃度に対する性ホルモン濃度の比と、前記代表値とコルチゾール濃度とが正の相関を有するように前記代表値から算出される前記対象者のコルチゾール濃度と、に基づいて前記性ホルモン濃度を推定するステップと、
を含むことを特徴とする、性ホルモン濃度推定方法。 - 対象者の性ホルモン濃度を推定する性ホルモン濃度推定方法であって、
前記対象者の自律神経活動と相関のある自律神経活動指標値の第１の所定時間区間における変化率を算出するステップと、
時刻毎に計測された前記対象者の心拍と関連のある心拍関連指標値の第２の所定時間区間における代表値を算出するステップと、
予め定められた自律神経活動指標値の変化率とコルチゾール濃度に対する性ホルモン濃度の比との間の第１の関係性に基づいて、前記第１演算部により算出された前記変化率から算出されるコルチゾール濃度に対する性ホルモン濃度の比と、予め定められた心拍関連指標値の代表値とコルチゾール濃度との間の第２の関係性に基づいて、前記第２演算部によって算出された前記代表値から算出される前記対象者のコルチゾール濃度とに基づいて前記性ホルモン濃度を推定するステップと、
を含み、
前記第１の関係性は、前記呈示中自律神経活動指標値の前記呈示前自律神経活動指標値からの変化率が第１値の場合の前記対象者のコルチゾール濃度に対する性ホルモン濃度の比の推定値よりも、前記呈示中自律神経活動指標値の前記呈示前自律神経活動指標値からの変化率が第１値よりも大きい第２値の場合の前記対象者のコルチゾール濃度に対する性ホルモン濃度の比の推定値が小さくなる関係であり、
前記第２の関係性は、前記心拍関連指標値の代表値が第３値の場合の前記対象者のコルチゾール濃度の推定値よりも、前記代表値が前記第３値よりも大きい第４値の場合の前記対象者のコルチゾール濃度が大きな値となる関係であることを特徴とする、性ホルモン濃度推定方法。 - 請求項１又は２に記載の性ホルモン濃度推定装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
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