JP2012024332A - 生体リズム推定装置、生体リズム推定方法およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】生体情報の指標値の日内変動特性を表す生体リズム曲線として、複数の被験者サンプルに基づく基準リズム曲線RCを準備し、被験者の生体情報を非侵襲で計測した計測値から算出された指標値Cに基準リズム曲線を適合させ、被験者を対象とする被験者リズム曲線ECを作成し、被験者の生体情報を非侵襲で計測した計測値C´から算出された指標値を被験者リズム曲線に当てはめ、被験者の生体リズムを推定する。
【選択図】図1
Description
まず、図1を参照して、本発明の実施形態に係る生体リズム推定方法の概要について説明する。図1に示すように、生体リズム推定方法では、まず、生体情報の指標値の日内変動特性を表す生体リズム曲線として、複数の被験者サンプルに基づく基準リズム曲線RCが準備される(ステップS1)。つぎに、被験者の生体情報を非侵襲で計測した計測値から算出された指標値Cに基準リズム曲線RCを適合させ、被験者を対象とする被験者リズム曲線ECが作成される(ステップS2、S3)。そして、被験者の生体情報を非侵襲で計測した計測値から算出された指標値C´を被験者リズム曲線ECに当てはめ、被験者の生体リズムが推定される(ステップS4)。
つぎに、図2を参照して、本発明の実施形態に係る生体リズム推定装置1の主要な機能構成について説明する。図2に示すように、生体リズム推定装置1は、生体情報計測センサ11、外乱情報計測センサ12、計測タイマ13、計測値格納部14、指標値算出部15、基準リズム曲線作成部16、基準リズム曲線格納部17、被験者リズム曲線作成部18、被験者リズム曲線格納部19、生体リズム推定部20、生体リズム出力部21を含んで構成される。
つぎに、図3から図16を参照して、本発明の実施形態に係る生体リズム推定装置1の動作について説明する。
図5から図6A−6Dには、基準リズム曲線RCの作成方法が示されている。基準リズム曲線RCは、複数の被験者サンプルについて生体情報を24時間以上計測し、24時間以上の計測値から指標値を算出して作成される。以下では、図5を参照して、基準リズム曲線RCの作成手順について説明する。
RC(t)=Atmpsin(wt+Btmp)、w=2π/24時間 …(1)
図9から図10には、被験者リズム曲線ECの作成方法が示されている。被験者リズム曲線ECは、被験者の生体情報を時間を隔てて非侵襲で2回以上計測し、2回以上の計測値から2以上の指標値Cを算出し、2以上の指標値Cに基準リズム曲線RCを適合させて作成される。なお、2回以上の計測値の各々は、2以上の指標値Cの各々に対応している。ここで、被験者の生活時間パターンを考慮する場合、被験者リズム曲線ECは、被験者の生活時間パターンと一致する基準リズム曲線RCを2以上の指標値Cに適合させて作成される。
EC(t)=m+Asin(Z)、Z=wt+B、w=2π/24時間 …(2)
C(t0)=m+Asin(Z) …(3)
C(t0+6h)=m+Acos(Z) …(4)
C(t0+12h)=m−Asin(Z) …(5)
m=(C(t0)+C(t0+12h))/2 …(6)
A=√((C(t0)−m)2+(C(t0+6h)−m)2) …(7)
C(t0)=m+Asin(Z) …(8)
C(t0+3h)=m+A(sinZ+cosZ)/√2 …(9)
C(t0+6h)=m+AcosZ …(10)
ここで、Z=wt0+B
m=C{C(t0)+C(t0+6h)−√2・C(t0+3h)}/(2−√2) …(11)
A=√{(C(t0)−m)2+(C(t0+6h)−m)2} …(12)
未知数Aは、式(12)に式(11)を代入して推定される。
未知数Zは、式(8)、(10)に推定値m、Aを代入して推定される。ここで、値w、値tが既知であるので、未知数Bが求められる。そして、推定値m、A、Bを式(2)に代入することで、被験者リズム曲線ECが作成される。
C(t1)=m+Asin(Z+t1) …(13)
C(t2)=m+Asin(Z+t2) …(14)
ここで、Z=wt+B
m={C(t1)sin(Z+t2)−C(t2)sin(Z+t1)}/{sin(Z+t2)−sin(Z+t1)} …(15)
A={C(t2)−C(t1)}/{sin(Z+t2)−sin(Z+t1)} …(16)
図11から図16には、被験者の生体リズムの推定方法が示されている。以下では、1点法、2点法、領域法による生体リズムの推定手順について、順を追って説明する。
1点法では、第1および第2の基準リズム曲線RC1、RC2と、第1および第2の被験者リズム曲線EC1、EC2が用いられる。第1の基準リズム曲線RC1および被験者リズム曲線EC1は、第1の指標値C1´の日内変動特性を表す曲線である。第2の基準リズム曲線RC2および被験者リズム曲線EC2は、第1の指標値C1´とは異なる種類の第2の指標値C2´の日内変動特性を表す曲線である。
2点法では、指標値C´の日内変動特性を表す基準リズム曲線RCおよび被験者リズム曲線ECが用いられる。指標値算出部15では、被験者について12時間以内の計測間隔Δtを隔てて非侵襲で2回計測された生体情報から計測時点が相異なる2つの指標値C´(t1)、C´(t2)が算出される。
状態2:C´(t1)、C´(t2)が曲線ECの下凸部、かつ曲線ECのピークに跨って位置する。
状態3:C´(t1)、C´(t2)が曲線ECの上凸部、かつ曲線ECのピークに跨らずに位置する。
状態4:C´(t1)、C´(t2)が曲線ECの上凸部、かつ曲線ECのピークに跨って位置する。
領域法では、指標値の日内変動特性を表す基準リズム曲線RCおよび被験者リズム曲線ECが用いられる。指標値算出部15では、被験者について非侵襲で3回以上計測された生体情報から計測時点が相異なる3以上の指標値C´(t1)、C´(t2)、C´(t3)、…が算出される
以上説明したように、本発明の実施形態に係る生体リズム推定方法によれば、生体リズムの推定には、非侵襲的にかつ短時間で計測が可能であり、生体リズムの把握が容易な、換言すれば生体リズム曲線と指標値の適合度が高い生体情報が用いられる。
11 生体情報計測センサ
12 外乱情報計測センサ
13 計測タイマ
14 計測値格納部
15 指標値算出部
16 基準リズム曲線作成部
17 基準リズム曲線格納部
18 被験者リズム曲線作成部
19 被験者リズム曲線格納部
20 生体リズム推定部
21 生体リズム出力部
RC 基準リズム曲線
EC 被験者リズム曲線
Claims (14)
- 生体情報の指標値の日内変動特性を表す生体リズム曲線として作成された、複数の被験者サンプルに基づく基準リズム曲線を格納する基準リズム曲線格納部と、
被験者の前記生体情報を非侵襲で計測する生体情報計測部と、
前記生体情報の計測値から前記指標値を算出する指標値算出部と、
前記被験者の前記生体情報を非侵襲で計測した計測値から算出された前記指標値に前記基準リズム曲線を適合させ、前記被験者を対象とする被験者リズム曲線を作成する被験者リズム曲線作成部と、
前記被験者リズム曲線を格納する被験者リズム曲線格納部と、
前記被験者の前記生体情報を非侵襲で計測した計測値から算出された前記指標値を前記被験者リズム曲線に当てはめ、前記被験者の生体リズムを推定する生体リズム推定部と
を備える生体リズム推定装置。 - 前記基準リズム曲線は、前記複数の被験者サンプルについて24時間以上計測された前記生体情報の計測値から算出された前記指標値から作成され、
前記被験者リズム曲線作成部は、前記被験者について時間を隔てて非侵襲で2回以上計測された前記生体情報から算出された2以上の前記指標値に前記基準リズム曲線を適合させ、
前記生体リズム推定部は、前記被験者について非侵襲で1回以上計測された前記生体情報から算出された2以上の前記指標値を前記被験者リズム曲線に当てはめる、請求項1に記載の生体リズム推定装置。 - 前記基準リズム曲線および前記被験者リズム曲線は、各々に、1以上の前記生体情報から算出された第1の指標値の日内変動特性を表す第1のリズム曲線および前記第1の指標値とは異なる種類の第2の指標値の日内変動特性を表す第2のリズム曲線を有し、
前記指標値算出部は、前記被験者について非侵襲で1回計測された前記1以上の生体情報から前記第1の指標値および前記第2の指標値を算出し、
前記生体リズム推定部は、前記第1のリズム曲線上で前記第1の指標値に対応する時刻t11、t12(t11<t12)を導出し、かつ、前記第2のリズム曲線上で前記第2の指標値に対応する時刻t21、t22(t21<t22)を導出し、期間|t11−t21|と期間|t12−t22|のうち最小の期間に対応する時刻から前記被験者の生体リズムを推定する、請求項2に記載の生体リズム推定装置。 - 前記第1の指標値は、脈波から算出された脈拍数であり、前記第2の指標値は、前記脈波から算出されたAI値である、請求項3に記載の生体リズム推定装置。
- 前記第1の指標値は、脈波から算出された脈拍数またはAI値であり、前記第2の指標値は、口内温または耳内温である、請求項3に記載の生体リズム推定装置。
- 前記基準リズム曲線および前記被験者リズム曲線は、各々に、前記生体情報から算出された前記指標値の日内変動特性を表すリズム曲線を有し、
前記指標値算出部は、前記被験者について12時間以内の計測間隔を隔てて非侵襲で2回計測された前記生体情報から計測時点が相異なる第1の指標値および第2の指標値を算出し、
前記生体リズム推定部は、前記被験者リズム曲線上で前記第1の指標値に対応する1以上の第1の時刻を導出し、かつ、前記被験者リズム曲線上で前記第2の指標値に対応する1以上の第2の時刻を導出し、前記第1の時刻と前記第2の時刻の間の期間のうち、前記計測間隔に最も近い期間に対応する時刻から前記被験者の生体リズムを推定する、請求項2に記載の生体リズム推定装置。 - 前記第1および第2の指標値は、脈波から算出された脈拍数もしくはAI値、または口内温もしくは耳内温である、請求項6に記載の生体リズム推定装置。
- 前記基準リズム曲線および前記被験者リズム曲線は、各々に、前記生体情報から算出された前記指標値の日内変動特性を表すリズム曲線を有し、
前記指標値算出部は、前記被験者について時間を隔てて非侵襲で3回以上計測された前記生体情報から計測時点が相異なる3以上の前記指標値を算出し、
前記生体リズム推定部は、前記3以上の指標値を前記被験者リズム曲線に当てはめ、前記被験者リズム曲線上で前記3以上の指標値に対応する時刻から前記被験者の生体リズムを推定する、請求項2に記載の生体リズム推定装置。 - 前記指標値は、脈波から算出された脈拍数もしくはAI値、または口内温もしくは耳内温である、請求項8に記載の生体リズム推定装置。
- 前記基準リズム曲線は、少なくとも第1の生活時間パターンを有する複数の被験者サンプルを対象とする第1のリズム曲線と、前記第1の生活時間パターンとは異なる第2の生活時間パターンを有する複数の被験者サンプルを対象とする第2のリズム曲線として準備され、
前記被験者リズム曲線作成部は、少なくとも前記第1または前記第2のリズム曲線のうち前記被験者の生活時間パターンに一致するリズム曲線を前記指標値に適合させて前記被験者リズム曲線を作成する、請求項1に記載の生体リズム推定装置。 - 前記生体リズム曲線は、単一モードの関数である、請求項1に記載の生体リズム推定装置。
- 前記単一モードの関数は、24時間周期の三角関数である、請求項11に記載の生体リズム推定装置。
- 生体情報の指標値の日内変動特性を表す生体リズム曲線として、複数の被験者サンプルに基づく基準リズム曲線を準備し、
被験者の前記生体情報を非侵襲で計測した計測値から算出された前記指標値に前記基準リズム曲線を適合させ、前記被験者を対象とする被験者リズム曲線を作成し、
前記被験者の前記生体情報を非侵襲で計測した計測値から算出された前記指標値を前記被験者リズム曲線に当てはめ、前記被験者の生体リズムを推定すること
を含む生体リズム推定方法。 - 生体情報の指標値の日内変動特性を表す生体リズム曲線として、複数の被験者サンプルに基づく基準リズム曲線を準備し、
被験者の前記生体情報を非侵襲で計測した計測値から算出された前記指標値に前記基準リズム曲線を適合させ、前記被験者を対象とする被験者リズム曲線を作成し、
前記被験者の前記生体情報を非侵襲で計測した計測値から算出された前記指標値を前記被験者リズム曲線に当てはめ、前記被験者の生体リズムを推定すること
を含む生体リズム推定方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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