JP2017018194A - Biorhythm estimation method and device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、修正コサイン曲線モデルと一般的には生体データの分析に使われない一般化加法モデルを併用することで両方の特徴を利用した、生体リズムの推定方法及び装置に関する。 The present invention relates to a biological rhythm estimation method and apparatus that use both features by using a modified cosine curve model and a generalized additive model that is generally not used for analysis of biological data.
生体リズムの推定方法は従来コサイン曲線モデルを用いて分析し行われてきた。 The biological rhythm estimation method has been analyzed by using a cosine curve model.
特許文献１には、生体リズム曲線評価装置について記載されている。より詳しくは、生体リズム曲線を入力するリズム曲線入力手段と、生体リズム曲線の特徴パラメータを入力する特徴パラメータ入力手段と、環境情報を入力する環境情報入力手段と、体調情報を入力する体調情報入力手段と、各入力手段の入力情報に基づいて構成されるデータベースと、このデータベースを検索して生体リズム曲線を評価する検索手段と、検索手段による評価結果を出力する出力手段と、学習機能を有するデータベース補正手段とから構成されることを特徴とする生体リズム曲線評価装置が記載されている。
特許文献２には、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手段と、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手段と、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手段と、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手段と、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手段と、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手段とを備える生体リズム推定装置が記載されている。
非特許文献１には対称非正弦波形状の概日リズム（サーカディアンリズム）のための数学モデルが記載されている。詳しくはコサイン曲線を用いて生体リズムを表すための数学モデルが記載されている。
Non-Patent
非特許文献２には、ヒトを対象にした単一光パルスによる位相曲線が記載されている。
詳しくは光曝露とサーカディアンリズムの関係について記載されている。
Non-Patent
Specifically, it describes the relationship between light exposure and circadian rhythm.
特許文献１及び２、非特許文献１及び２のサーカディアンリズムを分析する方法としてコサイナー法（コサイン曲線モデル）が用いられている。
しかしコサイナー法では体温リズムの波形が実際には正弦波状とは限らないという問題があると指摘されている。
また生体リズムの推定方法が、そもそも人の生体リズムは千差万別で、基準リズム曲線を算出したとしても目安にしかならない。以上のことから、コサイナー法（コサイン曲線モデル）による分析方法には問題があると指摘されているにも関わらず、最良の分析方法が提案されていないのである。
As a method of analyzing the circadian rhythms of
However, it has been pointed out that there is a problem that the body temperature rhythm waveform is not necessarily sinusoidal in the cosigner method.
In addition, the biological rhythm estimation method is different from the human biological rhythm in the first place, and even if the reference rhythm curve is calculated, it is only a guide. From the above, although it has been pointed out that there is a problem with the analysis method using the cosine method (cosine curve model), the best analysis method has not been proposed.
本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、修正コサイン曲線モデルと一般的には生体データの分析に使われない一般化加法モデルを併用することで両方の特徴を利用し、より正確な生体リズムの推定方法を提案する。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and utilizes both features by using a modified cosine curve model in combination with a generalized additive model that is not generally used for analysis of biological data. A more accurate biological rhythm estimation method is proposed.
請求項１に係る発明は、（Ａ）所定の時間内の生体情報の値を測定する工程と、
（Ｂ）前記測定した生体情報を一般化加法モデルで分析する工程と、
（Ｃ）前記測定した生体情報をコサイン曲線モデルで分析する工程と、
（Ｄ）前記測定した生体情報を複数の修正コサイン曲線モデルで分析する工程と、
（Ｅ）Ｂから生体リズム曲線の最低値、最高値及び頂点位相を算出する工程と
（Ｆ）Ｃ及びＤの結果を赤池の情報規準を用いてＡで算出した値と比較し、最も近似したものから生体リズム曲線の振幅、算術平均、頂点位相を算出する工程と、
（Ｇ）これらの算出結果から生体リズムの位相・振幅・不安定性を算出し生体リズムを推測する工程と、を含む生体リズムの推定方法に関する。
The invention according to
(B) analyzing the measured biological information with a generalized additive model;
(C) analyzing the measured biological information with a cosine curve model;
(D) analyzing the measured biological information with a plurality of modified cosine curve models;
(E) The step of calculating the minimum value, the maximum value and the vertex phase of the biological rhythm curve from B, and (F) the results of C and D were compared with the values calculated in A using the Akaike information criterion, and were most approximated Calculating the amplitude, arithmetic average, and vertex phase of the biological rhythm curve from the object,
And (G) calculating the phase, amplitude, and instability of the biological rhythm from these calculation results and estimating the biological rhythm.
請求項２に係る発明は、前記生体情報が、血圧、メラトニン量、体温、グルコース値からなる群から選択される少なくとも一種のサーカディアンリズムを持った生体情報であることを特徴とする請求項１に記載の生体リズムの推定方法に関する。
The invention according to
請求項３に係る発明は、前記工程Ａで末梢の皮膚温と体幹の皮膚温を測定し、測定した末梢の皮膚温と体幹の皮膚温との差であるＤＰＧを求める工程をさらに含み、求めたＤＰＧを生体情報として用いることを特徴とする請求項１に記載の生体リズムの推定方法に関する。
The invention according to
請求項４に係る発明は、前記所定時間が１２時間以上であることを特徴とする請求項１乃至３記載の生体リズムの推定方法に関する。
The invention according to
請求項５に係る発明は、前記所定時間は就寝から起床までの時間であることを特徴とする請求項１乃至３に記載の生体リズムの推定方法に関する。
The invention according to
請求項６に係る発明は、生体情報を測定する生体情報計測センサと測定する時間を測る計測タイマとを備え、前記測定した生体情報と時間の計測値を計測値格納部に格納する計測値格納手段を備え、前記計測値格納部に格納された計測値を一般化加法モデルで分析する一般化加法モデル分析手段と、前記計測値格納部に格納された計測値をコサイン曲線モデルで分析するコサイン曲線分析手段と、前記計測値格納部に格納された計測値を複数の修正コサイン曲線モデルで分析する複数の修正コサイン曲線分析手段と、前記一般化加法モデル分析手段で生体リズム曲線の最低値、最高値及び頂点位相を算出し、算出したものを格納する第１のデータ格納手段と、前記コサイン曲線モデルで分析した結果及び修正コサイン曲線モデルで分析した結果の内、生体情報から得た生体リズム曲線と近似している曲線を赤池の情報規準を用いて選択し、前記選択した曲線から振幅、算術平均、頂点位相を算出する最適分析法算出手段と、最適分析法算出手段から算出した値を格納する第２のデータ格納手段と、各格納手段に格納された算出結果から生体リズムの位相・振幅・不安定性を算出し生体リズムを推測する位相、振幅、不安定性算出手段と、を備える生体リズムの推定装置に関する。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a measurement value storage that includes a biological information measurement sensor that measures biological information and a measurement timer that measures a measurement time, and stores the measured biological information and a measurement value of time in a measurement value storage unit. And a generalized additive model analyzing means for analyzing the measured value stored in the measured value storage unit with a generalized additive model, and a cosine for analyzing the measured value stored in the measured value storage unit with a cosine curve model. Curve analysis means, a plurality of corrected cosine curve analysis means for analyzing the measurement values stored in the measurement value storage unit with a plurality of correction cosine curve models, and the minimum value of the biological rhythm curve in the generalized additive model analysis means, The first data storage means for calculating the maximum value and the vertex phase, and storing the calculated values, the results analyzed by the cosine curve model and the results analyzed by the modified cosine curve model. Among them, a curve that approximates a biological rhythm curve obtained from biological information is selected using Akaike's information criterion, and an optimum analysis method calculating means for calculating amplitude, arithmetic mean, and vertex phase from the selected curve; A second data storage means for storing values calculated from the optimum analysis method calculation means, and a phase and amplitude for estimating the biological rhythm by calculating the phase / amplitude / instability of the biological rhythm from the calculation results stored in the respective storage means And an instability calculating means.
請求項７に係る発明は、前記装置はさらに生体リズムが正常か否かを判断する手段と、生体リズムにずれが生じた場合に被験者に知らせる手段と、さらに生体リズムのずれを修正するための助言をする手段と、を有することを特徴とする請求項６記載の装置に関する。
According to a seventh aspect of the present invention, the apparatus further includes means for determining whether or not the biological rhythm is normal, means for notifying the subject when the biological rhythm is shifted, and further for correcting the biological rhythm shift. 7. The apparatus according to
請求項１によると、本発明は所定時間内の生体情報の値を測定し、測定した値を一般化加法モデル、コサイン曲線モデル、修正コサイン曲線モデルで分析しグラフで表すことで、一般化加法モデルで分析した結果から生体リズム曲線の最低値、最高値及び頂点位相を算出し、またコサイン曲線モデルで分析した結果及び修正コサイン曲線モデルで分析した結果を赤池の情報規準を用いて分析し近似した分析結果を用いて生体リズム曲線の振幅、算術平均及び頂点位相を算出する。
そしてこれらの算出結果から生体リズムの位相・振幅・不安定性を算出し生体リズムを推測する推定方法である。
According to the present invention, the present invention measures the value of biological information within a predetermined time, analyzes the measured value using a generalized additive model, a cosine curve model, and a modified cosine curve model, and represents the result in a graph. Calculate the minimum value, maximum value, and vertex phase of the biological rhythm curve from the results analyzed by the model, and analyze and approximate the results analyzed by the cosine curve model and the modified cosine curve model using the Akaike information criterion. Using the analysis result, the amplitude, arithmetic average and vertex phase of the biological rhythm curve are calculated.
This is an estimation method for estimating the biological rhythm by calculating the phase, amplitude, and instability of the biological rhythm from these calculation results.
請求項２によると本発明は、前記生体情報として、血圧、メラトニン量、体温、グルコース値等のサーカディアンリズムを持った生体情報を用いることが出来る。
According to
請求項３によると、生体情報としてＤＰＧを用いることができ被験者の負担を少なくすることが出来る。 According to the third aspect, DPG can be used as the biological information, and the burden on the subject can be reduced.
請求項４によると、１２時間以上生体情報を測定することで、より正確な生体情報の値を測定することが出来る。 According to the fourth aspect, by measuring the biological information for 12 hours or more, a more accurate value of the biological information can be measured.
請求項５に係る発明によれば、生体リズムの測定は就寝から起床までの時間内で測定することで、簡易で被験者の負担を軽減したことを特徴としている。
According to the invention which concerns on
請求項６に係る発明によれば、生体情報を測定する生体情報計測センサと測定する時間を測る計測タイマとを備え、
前記測定した生体情報と時間の計測値を計測値格納部に格納する計測値格納手段を備え、
前記計測値格納部に格納された計測値を一般化加法モデルで分析する一般化加法モデル分析手段と、
前記計測値格納部に格納された計測値をコサイン曲線モデルで分析するコサイン曲線分析手段と、
前記計測値格納部に格納された計測値を複数の修正コサイン曲線モデルで分析する複数の修正コサイン曲線分析手段と、
前記一般化加法モデル分析手段で生体リズム曲線の最低値、最高値及び頂点位相を算出し、算出したものを格納する第１のデータ格納手段と、
前記コサイン曲線モデルで分析した結果及び修正コサイン曲線モデルで分析した結果の内、生体情報から得た生体リズム曲線と近似している曲線を赤池の情報規準を用いて選択し、
前記選択した曲線から振幅、算術平均、頂点位相を算出する最適分析法算出手段と、
最適分析法算出手段から算出した値を格納する第２のデータ格納手段と、
各格納手段に格納された算出結果から生体リズムの位相・振幅・不安定性を算出し生体リズムを推測する位相、振幅、不安定性算出手段と、
を備える生体リズムの推定装置である。
According to the invention which concerns on
A measurement value storage means for storing the measured biological information and the measurement value of time in a measurement value storage unit;
Generalized additive model analysis means for analyzing the measured value stored in the measured value storage unit with a generalized additive model;
Cosine curve analysis means for analyzing the measurement value stored in the measurement value storage unit with a cosine curve model;
A plurality of modified cosine curve analyzing means for analyzing the measured values stored in the measured value storage unit with a plurality of modified cosine curve models;
A first data storage means for calculating a minimum value, a maximum value and a vertex phase of the biological rhythm curve by the generalized additive model analysis means, and storing the calculated values;
Among the results analyzed by the cosine curve model and the results analyzed by the modified cosine curve model, a curve that approximates a biological rhythm curve obtained from biological information is selected using Akaike's information criterion,
Optimal analysis calculation means for calculating amplitude, arithmetic mean, vertex phase from the selected curve,
Second data storage means for storing values calculated from the optimal analysis method calculation means;
Phase, amplitude, and instability calculation means for calculating the phase, amplitude, and instability of the biological rhythm from the calculation results stored in each storage means, and estimating the biological rhythm,
Is a biological rhythm estimation device.
請求項７に係る発明によれば、前記装置は生体リズムが正常か否かを判断する装置を備え、生体リズムにずれが生じた場合に被験者に知らせる機能及びずれを修正するための助言をする機能を備えているため、それに基づいて被験者は修正する行動をとることが出来る。
According to the invention of
本発明は生体情報の値を測定しそれに基づいて生体リズムを推定する方法及び装置である。
生体リズムとは生体時計に起因し本来は２４時間より長い時間周期であるが、外部環境が地球の自転により１日２４時間リズムで変化することから２４時間周期の環境変化に同調させる機能を有する。
生体リズムにずれが生じることがあり、食事や運動、仕事などによって生じたずれを修正している。
また朝に光をあびることで２４時間より長い時間周期の内因性リズムがリセットされる。
生体リズムを推定するには脳の視床下部にある視交叉上核の中枢時計を用いることは理想的であるが、現実に不可能であり中枢時計から神経、ホルモンの濃度変化を介して調節される末梢時計を生体情報として用いることで推測する。
生体情報とは例えばメラトニン量、血圧、グルコース値、体温等である。
体温は表面体温と深部体温があるが、表面体温を用いる場合はＤＰＧ：（末梢部―体幹部皮膚温差：ｄｉｓｔａｌ−ｐｒｏｘｉｍａｌ ｓｋｉｎ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｇｒａｄｉｅｎｔ）の値を用いる。
深部体温としては直腸温、肺動脈温、食道温、膀胱温等を用いる。
また体温として、体の測定が可能な部位（箇所）の測定値を用いることができ、コアテンプや鼓膜温を用いてもよい。
所定時間は１２時間以上が正確なデータを取るうえで好ましく、また就寝から起床までの間でとることで被験者の負担を軽減できる。
The present invention is a method and apparatus for measuring a value of biological information and estimating a biological rhythm based on the measured value.
The biological rhythm is a period of longer than 24 hours due to the biological clock, but has a function to synchronize with the environmental change of the 24-hour period because the external environment changes with the rhythm of 24 hours a day due to the rotation of the earth. .
Deviations in biological rhythm may occur, correcting deviations caused by meals, exercise, work, etc.
In addition, the intrinsic rhythm with a time period longer than 24 hours is reset by lighting in the morning.
To estimate biological rhythms, it is ideal to use the central clock of the suprachiasmatic nucleus in the hypothalamus of the brain, but this is not possible in reality and is controlled through changes in the concentration of nerves and hormones from the central clock. This is estimated by using the peripheral clock as biological information.
The biological information includes, for example, melatonin amount, blood pressure, glucose level, body temperature, and the like.
The body temperature includes a surface body temperature and a deep body temperature. When the surface body temperature is used, a value of DPG: (distal-proximal skin-temperature gradient) is used.
As the deep body temperature, rectal temperature, pulmonary artery temperature, esophageal temperature, bladder temperature and the like are used.
Moreover, the measured value of the site | part (location) which can measure a body can be used as a body temperature, and a core temp or a tympanic membrane temperature may be used.
The predetermined time is preferably 12 hours or more in order to obtain accurate data, and the burden on the subject can be reduced by taking it between sleeping and getting up.
以下ＤＰＧを例に本発明の推定方法の詳細な説明をするがこれに限定されない。
生体情報の値は、ＤＰＧの場合は末梢部の皮膚温と体幹部皮膚温を測定し獲得する。
末梢部の皮膚温は手首皮膚温及び足首皮膚温を測定し、手首皮膚温と足首皮膚温の平均値を算出し求める。体幹部の皮膚温は鎖骨や腹部の皮膚温を測定し求める。
測定方法は手首、足首に装着できる体温計や衣服に取付ける体温計を用いて測定することや体温計をテープで貼り付ける方法が考えられるがそれらに限定されない。
また測定時間は位相の最低値と最高値を測定できる１２時間以上が好ましい。
次にＤＰＧを一般化加法モデル曲線、コサイン曲線モデル、複数の修正コサイン曲線モデルで分析する。
Hereinafter, the estimation method of the present invention will be described in detail using DPG as an example, but the present invention is not limited to this.
In the case of DPG, the value of biometric information is obtained by measuring the skin temperature of the peripheral part and the trunk skin temperature.
The skin temperature of the peripheral part is obtained by measuring the wrist skin temperature and the ankle skin temperature and calculating the average value of the wrist skin temperature and the ankle skin temperature. The skin temperature of the trunk is obtained by measuring the skin temperature of the collarbone and abdomen.
As a measuring method, a method of measuring using a thermometer that can be attached to the wrist or ankle or a thermometer attached to clothes or a method of attaching the thermometer with a tape can be considered, but it is not limited thereto.
The measurement time is preferably 12 hours or longer at which the minimum and maximum phase values can be measured.
The DPG is then analyzed with a generalized additive model curve, a cosine curve model, and a plurality of modified cosine curve models.
この発明で用いられる一般化加法モデルは平滑化スプライトをリンク関数とした一般化加法モデルである。
コサイン曲線モデルでの分析方法は
（式１）
The analysis method using the cosine curve model is (Equation 1)
この発明で用いられる複数の修正コサイン曲線モデルは、例えばＬｏｇｌｓｔｉｃ、ＡｒｃＴａｎ、Ｈｉｌｌ、
（式２）
(Formula 2)
コサイン曲線モデル、修正コサイン曲線モデルで分析したものとＤＰＧの一致度を赤池の情報規準（ＡＩＣ）で算出し、一番近似した分析結果を用いる。
ここで赤池の情報規準（ＡＩＣ）とはＡＩＣ＝−２・ｌｎＬ＋２ｋで表され、ｌｎＬはモデルの最大対数尤度を表し、ｋはモデルの自由パラメータ数を表す。
The degree of coincidence between the DPG analyzed by the cosine curve model and the modified cosine curve model and the DPG is calculated by Akaike's information standard (AIC), and the closest analysis result is used.
Here, Akaike's information criterion (AIC) is represented by AIC = −2 · lnL + 2k, where lnL represents the maximum log likelihood of the model, and k represents the number of free parameters of the model.
図１は測定した体温のグラフである。Ａ，Ｂは被験者を表す。縦軸は体温、横軸は時間の経過を表し昼１２時をスタートとし、単位は時間（ｈｏｕｒ）である。
図２は図１のグラフを基にＤＰＧの値をもとめ、ＤＰＧ値とそれを一般化加法モデル、コサイン曲線モデル、修正コサイン曲線モデルで分析した結果をグラフで表したもので、Ａ、Ｂの２名の被験者のデータである。
縦軸方向は末梢部と体幹部の温度差をあらわし、横軸方向は計測開始日の昼１２時をスタートとし、単位は時間（ｈｏｕｒ）である。
グラフの横方向は振幅を、縦方向は位相を表しており、以下振幅と位相はその意味とする。
FIG. 1 is a graph of measured body temperature. A and B represent subjects. The vertical axis represents body temperature, the horizontal axis represents the passage of time, starting at 12:00 noon, and the unit is hour.
FIG. 2 is a graph showing the DPG value based on the graph of FIG. 1 and the result of analyzing the DPG value and the generalized additive model, cosine curve model, and modified cosine curve model. Data from two subjects.
The vertical axis represents the temperature difference between the distal part and the trunk, and the horizontal axis starts at 12:00 noon on the measurement start day, and the unit is hour.
The horizontal direction of the graph represents the amplitude, and the vertical direction represents the phase. Hereinafter, the amplitude and phase are the meanings.
図２―Ａ、図２―Ｂのとおり一般化加法モデルはコサイン曲線モデル、修正コサイン曲線モデルと比べ、ＤＰＧの変化と一致している。そこで生体リズムの最低値を読み取るのに適している。
また図２―Ａ、図２―Ｂに示すとおりコサイン曲線モデル、修正コサイン曲線モデルは一般化加法モデルと比べ、生体リズムの振幅を読むのに適している。
ＤＰＧの場合は夜間にかけて下降し、昼間にかけて上昇するグラフとなる。
As shown in FIGS. 2-A and 2-B, the generalized additive model is consistent with the change in DPG compared to the cosine curve model and the modified cosine curve model. Therefore, it is suitable for reading the minimum value of biological rhythm.
Further, as shown in FIGS. 2-A and 2-B, the cosine curve model and the modified cosine curve model are more suitable for reading the amplitude of the biological rhythm than the generalized additive model.
In the case of DPG, the graph descends at night and rises during the day.
ＤＰＧの場合で説明したが、例えば血圧を生体情報として用いる場合は腕に血圧計を装着し測定することでおこなう。
血圧は日中活動時の血圧に比べ夜間血圧は１０％〜２０％低下するという特徴を有するため一般的に昼に上昇し夜にかけて下降するグラフを示し、図３に示すとおりである。
図３―Ａと図３―Ｂは同じ被験者、図３―Ｃと図３―Ｄは同じ被験者、図３―Ｅと図３―Ｆは同じ被験者を表し、Ａ、Ｃ、Ｅは最低血圧、Ｂ、Ｄ、Ｆは最高血圧を示すグラフである。
横軸は昼１２時をスタートとし、時間経過を表し、単位は時間である。縦軸は血圧を表し単位はｍｍＨｇである。
ＤＰＧと同様に一般化加法モデルはコサイン曲線モデル、修正コサイン曲線モデルと比べ、血圧の変化と一致している。そこで生体リズムの最低値を読み取るのに適している。
コサイン曲線モデル、修正コサイン曲線モデルは一般化加法モデルと比べ、生体リズムの振幅を読むのに適している。
As described in the case of DPG, for example, when blood pressure is used as biological information, the measurement is performed by attaching a blood pressure monitor to the arm.
Since blood pressure has a characteristic that nighttime blood pressure is reduced by 10% to 20% compared with blood pressure during daytime activity, a graph generally rising in the daytime and falling in the nighttime is as shown in FIG.
3-A and 3-B represent the same subject, FIGS. 3-C and 3-D represent the same subject, FIGS. 3-E and 3-F represent the same subject, A, C, and E represent diastolic blood pressure, B, D, and F are graphs showing systolic blood pressure.
The horizontal axis starts at 12:00 noon, represents the passage of time, and the unit is time. The vertical axis represents blood pressure and the unit is mmHg.
Similar to the DPG, the generalized additive model matches the change in blood pressure compared to the cosine curve model and the modified cosine curve model. Therefore, it is suitable for reading the minimum value of biological rhythm.
Compared with the generalized additive model, the cosine curve model and the modified cosine curve model are suitable for reading the amplitude of the biological rhythm.
ＤＰＧ以外を用いる場合、直腸温の場合は、深部体温であり上昇することで眠気が低下し覚醒度が上昇し、低下することで眠気が上昇し覚醒度が低下するという特徴を有する。そのため一般的に昼に上昇し夜にかけて下降するグラフとなる。
メラトニンは睡眠誘発作用、体温低下作用を有し、一般的にメラトニン量は夜間に上昇し昼にかけて下降するグラフとなる。
When other than DPG is used, rectal temperature is a deep body temperature, and rises, drowsiness decreases and arousal level increases, and by decreasing, drowsiness increases and arousal level decreases. Therefore, the graph generally rises in the daytime and falls in the nighttime.
Melatonin has a sleep-inducing action and a body temperature lowering action, and generally, the melatonin amount increases in the night and falls in the daytime.
次に本発明に係る生体リズム推定装置について図４を用いて説明する。
生体情報計測センサで生体情報を測定し、計測タイマで測定開始時を０として時間経過をはかり時間ごとの生体情報をデータ化し計測値格納部に格納する。
格納されたデータは一般化加法モデル分析手段、修正コサイン曲線分析手段、コサイン曲線分析手段に移行し、分析される。
一般化加法モデル分析手段では上記平滑化スプライトをリンク関数とした一般化加法モデルを用いて分析される。
修正コサイン曲線モデル分析手段ではＬｏｇｌｓｔｉｃ、ＡｒｃＴａｎ、Ｈｉｌｌの三種類を用いて分析する。
コサイン曲線モデル分析手段では従来用いられてきたコサイナー法で分析される。
Next, the biological rhythm estimation apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG.
The biological information is measured by the biological information measuring sensor, the measurement start time is set to 0, the time is elapsed, and the biological information for each time is converted into data and stored in the measurement value storage unit.
The stored data is transferred to the generalized additive model analyzing means, the modified cosine curve analyzing means, and the cosine curve analyzing means and analyzed.
The generalized additive model analyzing means performs analysis using a generalized additive model in which the smoothing sprite is a link function.
In the modified cosine curve model analysis means, analysis is performed using three types of Loglstic, ArcTan, and Hill.
In the cosine curve model analysis means, the analysis is performed by the conventionally used cosine method.
一般化加法モデル分析手段では、生体リズムの最低値、最高値、頂点位相などを分析したデータを第１のデータ格納手段（最低値、最高値、頂点位相等格納部）に格納する。 The generalized additive model analysis means stores data obtained by analyzing the minimum value, maximum value, vertex phase, etc. of the biological rhythm in the first data storage means (storage unit for minimum value, maximum value, vertex phase, etc.).
修正コサイン曲線モデル分析手段で分析した結果と、コサイン曲線モデル分析手段で分析した結果は最適分析法算出部に送られ、赤池の情報規準を用いて適合度を算出し、最も良い分析方法を選出し、第２のデータ格納手段（振幅、算術平均、頂点位相、等格納部）に格納される。 The result of analysis by the modified cosine curve model analysis means and the result of analysis by the cosine curve model analysis means are sent to the optimal analysis method calculation section, and the best analysis method is selected by calculating the fitness using Akaike's information criteria. Then, the data is stored in the second data storage means (amplitude, arithmetic average, vertex phase, etc. storage unit).
第１のデータ格納手段と第２のデータ格納手段に格納されたデータはＣＰＵ（図示せず）に読み込まれ、位相、振幅、不安定性算出部に送られ、生体リズムの位相、振幅、不安定性を算出する。
算出したデータから生体リズムを推定する。
Data stored in the first data storage means and the second data storage means is read by a CPU (not shown) and sent to a phase, amplitude, and instability calculator, and the phase, amplitude, and instability of the biological rhythm. Is calculated.
A biological rhythm is estimated from the calculated data.
生体リズムの推定装置は表示手段を備えていてもよく、その場合表示手段にグラフ等で示すことが可能である。
またデータを携帯端末に移送する装置を備えていてもよい。
The biological rhythm estimation apparatus may include a display unit, and in that case, the display unit can indicate the graph.
Moreover, you may provide the apparatus which transfers data to a portable terminal.
生体リズムの推定装置には生体リズムのずれを検知し、警告する手段とずれを修正するための助言をする手段を備えていてもよい。
ずれは、一般的に朝の４時頃に生体リズムのピークが一番低いと言われており、一般化加法曲線モデルのピークの時間が朝の４時を基準にどれだけずれているかを判断することで行う。
警告はタブレット等の表示手段に文章で表示、あるいは音で警告及びそれらの併用が挙げられるがそれらに限定されない。
助言としては光曝露時間の調整、規則正しい生活を過ごすこと、適度な運動をすること、就寝を促すことなどが挙げられ、表示部に表示されあるいは音声で助言を発してもよく併用してもよい。
The biological rhythm estimation device may be provided with a means for detecting and warning a biological rhythm deviation and a means for providing advice for correcting the deviation.
The shift is generally said to have the lowest biological rhythm peak around 4 o'clock in the morning, and it is judged how much the peak time of the generalized additive curve model deviates from 4 o'clock in the morning. To do.
The warning may be displayed as text on a display means such as a tablet, or may be a warning with sound and a combination thereof, but is not limited thereto.
Advice includes adjusting light exposure time, spending a regular life, exercising moderately, encouraging bedtime, etc. Displayed on the display, or may give advice by voice or may be used in combination .
従来、正確には算出できなかったリズム指標である振幅や位相、リズムの安定性が、本発明の分析方法により正確に算出されるため研究現場での分析ツールとして活用できる。
また算出されたリズムの振幅や位相と疾病罹患や予後との関連の分析が可能となる。また、位相反応曲線の理論に基づいて、体内リズムの異常を改善する光療法を実施し、その治療効果を、治療後の位相から評価ができる。
生体リズムは生物時計に起因しており、本来は２４時間より長い周期であるが、さまざまな同調因子によって２４時間を周期とする概日リズムにリセットされる。その生体リズムに障害が起きることで、がん、心疾患、脳血管疾患、睡眠障害及びうつ病、精神疾患の併発を引き起こすおそれがある。
本発明の方法及び装置を用いて生体リズムを測定することで生体リズムのずれがわかり、疾病予防に生かすことが出来る。
例えば、医師は被験者に生体リズムのずれを修正するために光を浴びるなどのアドバイスをすることが出来、そのアドバイスに基づき実行した結果は本発明の方法及び装置を用いることで測定できる。
一般に規則正しい生活を送り、日光を朝に１０分間浴びることで２時間のずれを修正できるため、４時間のずれは２日かけて戻すことが可能となる
本発明を用いることで、生体リズムのずれと病気の発症の関係について検証でき、またそれにもとづいて病気の予防につながり医療費が削減できるため経済的な効果ももたらす。
Conventionally, the stability of the amplitude, phase, and rhythm, which are rhythm indices that could not be calculated accurately, is accurately calculated by the analysis method of the present invention, so that it can be used as an analysis tool at the research site.
It is also possible to analyze the relationship between the calculated rhythm amplitude and phase and disease incidence and prognosis. Moreover, based on the theory of the phase response curve, phototherapy that improves abnormalities in the internal rhythm can be performed, and the therapeutic effect can be evaluated from the phase after treatment.
The biological rhythm originates from a biological clock and is originally a cycle longer than 24 hours, but is reset to a circadian rhythm having a cycle of 24 hours by various tuning factors. When the biological rhythm is impaired, there is a risk of causing concurrent cancer, heart disease, cerebrovascular disease, sleep disorder and depression, and mental illness.
By measuring the biological rhythm using the method and apparatus of the present invention, the deviation of the biological rhythm can be found and used for disease prevention.
For example, a doctor can give an advice to a subject such as exposure to light to correct a deviation in biological rhythm, and a result executed based on the advice can be measured by using the method and apparatus of the present invention.
Generally, you can live a regular life and correct the 2-hour shift by taking sunlight for 10 minutes in the morning, so it is possible to reverse the 4-hour shift over 2 days. Can also verify the relationship between the disease and the onset of the disease, and based on that, it can prevent the disease and reduce the cost of medical care.
Claims (7)
（Ｂ）前記測定した生体情報を一般化加法モデルで分析する工程と、
（Ｃ）前記測定した生体情報をコサイン曲線モデルで分析する工程と、
（Ｄ）前記測定した生体情報を複数の修正コサイン曲線モデルで分析する工程と、
（Ｅ）Ｂから生体リズム曲線の最低値、最高値及び頂点位相を算出する工程と
（Ｆ）Ｃ及びＤの結果を赤池の情報規準を用いてＡで算出した値と比較し、最も近似したものから生体リズム曲線の振幅、算術平均、頂点位相を算出する工程と、
（Ｇ）これらの算出結果から生体リズムの位相・振幅・不安定性を算出し生体リズムを推測する工程と、を含む生体リズムの推定方法。 (A) measuring the value of biological information within a predetermined time;
(B) analyzing the measured biological information with a generalized additive model;
(C) analyzing the measured biological information with a cosine curve model;
(D) analyzing the measured biological information with a plurality of modified cosine curve models;
(E) calculating the lowest value, highest value and vertex phase of the biological rhythm curve from B; and (F) comparing the results of C and D with the values calculated in A using the Akaike information criterion and making the closest approximation. Calculating the amplitude, arithmetic average, and vertex phase of the biological rhythm curve from the object,
(G) A method for estimating a biological rhythm, including the step of calculating the phase, amplitude, and instability of the biological rhythm from these calculation results and estimating the biological rhythm.
前記測定した生体情報と時間の計測値を計測値格納部に格納する計測値格納手段を備え、
前記計測値格納部に格納された計測値を一般化加法モデルで分析する一般化加法モデル分析手段と、
前記計測値格納部に格納された計測値をコサイン曲線モデルで分析するコサイン曲線分析手段と、
前記計測値格納部に格納された計測値を複数の修正コサイン曲線モデルで分析する複数の修正コサイン曲線分析手段と、
前記一般化加法モデル分析手段で生体リズム曲線の最低値、最高値及び頂点位相を算出し、算出したものを格納する第１のデータ格納手段と、
前記コサイン曲線モデルで分析した結果及び修正コサイン曲線モデルで分析した結果の内、生体情報から得た生体リズム曲線と近似している曲線を赤池の情報規準を用いて選択し、
前記選択した曲線から振幅、算術平均、頂点位相を算出する最適分析法算出手段と、
最適分析法算出手段から算出した値を格納する第２のデータ格納手段と、
各格納手段に格納された算出結果から生体リズムの位相・振幅・不安定性を算出し生体リズムを推測する位相、振幅、不安定性算出手段と、
を備える生体リズムの推定装置。 A biological information measuring sensor for measuring biological information and a measurement timer for measuring the measurement time;
A measurement value storage means for storing the measured biological information and the measurement value of time in a measurement value storage unit;
Generalized additive model analysis means for analyzing the measured value stored in the measured value storage unit with a generalized additive model;
Cosine curve analysis means for analyzing the measurement value stored in the measurement value storage unit with a cosine curve model;
A plurality of modified cosine curve analyzing means for analyzing the measured values stored in the measured value storage unit with a plurality of modified cosine curve models;
A first data storage means for calculating a minimum value, a maximum value and a vertex phase of the biological rhythm curve by the generalized additive model analysis means, and storing the calculated values;
Among the results analyzed by the cosine curve model and the results analyzed by the modified cosine curve model, a curve that approximates a biological rhythm curve obtained from biological information is selected using Akaike's information criterion,
Optimal analysis calculation means for calculating amplitude, arithmetic mean, vertex phase from the selected curve,
Second data storage means for storing values calculated from the optimal analysis method calculation means;
Phase, amplitude, and instability calculation means for calculating the phase, amplitude, and instability of the biological rhythm from the calculation results stored in each storage means, and estimating the biological rhythm,
A biological rhythm estimation apparatus comprising:
生体リズムにずれが生じた場合に被験者に知らせる手段と、
さらに生体リズムのずれを修正するための助言をする手段と、
を有することを特徴とする請求項６記載の装置。 The device further comprises means for determining whether the biological rhythm is normal;
Means to inform the subject when a deviation occurs in the biological rhythm,
Furthermore, a means for giving advice to correct the deviation of the biological rhythm,
7. The apparatus of claim 6, comprising:
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