JP2021078616A - 左右対称に取得した生体信号の偏りを検知する生体信号処理装置、プログラム及び方法 - Google Patents
左右対称に取得した生体信号の偏りを検知する生体信号処理装置、プログラム及び方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
更に、雑音的な信号の中から周期的な信号としての咀嚼筋電信号を検出する技術もある(例えば特許文献3参照)。
更に、カチューシャ型装置を用いて、側頭筋上にセンサを当接し、咀嚼による筋肉の盛り上がりにおける接触圧力の変化を、静電容量変化で捉える技術もある(例えば特許文献4参照)。この技術によれば、偏咀嚼について、頭部の左右の側頭筋の動きに関する検知信号を得ることができ、これにより、食事者の偏咀嚼(咀嚼の左右バランス)に関する咀嚼情報、咀嚼関連情報を解析することも可能となる。
尚、「咀嚼」とは、前歯で食物を噛み切り食物を小さくし、奥歯で嚥下しやすいサイズまで、より細かく磨り潰すように粉砕することをいう(例えば非特許文献1参照)。
これに対し、本願の発明者は、人の生体から、左右対称に取得した生体信号の偏りとなる体癖を検知することが重要であると考えた。
また、特許文献4に記載の技術によれば、食事者の偏咀嚼(咀嚼の左右バランス)に関する咀嚼情報、咀嚼関連情報を解析することも可能となる、としているが具体的な分析方法が開示されていない。
更に、特許文献5に記載の技術によれば、左右の出力信号の振幅の大きさやピークの時間差が大きい場合のみを偏咀嚼としており、時間的な分析方法が記されていない。
尚、非特許文献1の記載によれば、偏咀嚼の評価については何ら記載されていない。
生体の左側に配置された電極群から左側生体信号を入力し、所定時間間隔毎の左側生体信号の発生具合に係る左側代表値を算出する左側生体信号分析手段と、
生体の右側に配置された電極群から右側生体信号を入力し、所定時間間隔毎の右側生体信号の発生具合に係る右側代表値を算出する右側生体信号分析手段と、
左側代表値と右側代表値との差に応じて、生体信号が強く発生した一方の側(左側又は右側)を判定する左右強度判定手段と、
生体の所定動作が発生する毎に、時間経過に伴う左側・右側・両側いずれかの推移を記録する左右推移記録手段と、
複数回の所定行動に基づく左側・右側・両側いずれかの推移記録に応じて、左右の偏りの体癖を判定する左右体癖判定手段と
を有することを特徴とする。
左側及び右側それぞれの電極群は、プラス電極(検出電極)、マイナス電極(リファレンス電極)及びグランド電極(接地電極)からなり、生体の皮膚に接する
ことも好ましい。
電極群は、生体の頭部に左右対称に配置され、
左側生体信号分析手段及び右側生体信号分析手段は、咀嚼に係る筋電信号に基づく左側生体信号及び右側生体信号を算出し、
左右体癖判定手段は、偏咀嚼を判定する
ことも好ましい。
プラス電極は、左側及び右側の耳介周辺から頬近傍の皮膚位置に接し、
マイナス電極は、鼻周辺の皮膚位置に接し、
グランド電極は、耳裏付け根周辺から頭部後方の皮膚位置に接する
ように配置されることも好ましい。
電極群は、メガネ型デバイスに固定されており、
プラス電極は、テンプル部分から生体の皮膚に接するべく配置され、
マイナス電極は、クリングス部分から生体の皮膚に接するべく配置され、
グランド電極は、モダン部分から生体の皮膚に接するべく配置される
ことも好ましい。
左右強度判定手段は、
左側代表値から所定単位時間の二乗平均値を算出し、
右側代表値から所定単位時間の二乗平均値を算出し、
左側の二乗平均値が右側の二乗平均値よりも所定値以上大きい場合、左側と判定し、
左側の二乗平均値が右側の二乗平均値よりも所定値以上小さい場合、右側と判定する
ことも好ましい。
左右推移記録手段は、左側・右側・両側いずれかへの推移をノードとするツリーによって左右推移を記録し、生体の所定行動が発生する毎に、各所定動作の左側・右側・両側いずれかへの推移によってノードを辿り、各ノードを辿った回数を計数し、
左右体癖判定手段は、当該ツリーの左右の偏りを判定する
ことも好ましい。
左右推移記録手段は、ツリーの各ノードに、所定動作の発生回数及び/又は滞留時間を加算して記録し、
左右体癖判定手段は、当該ツリーの各ノードの発生回数及び/又は滞留時間の偏りを判定することも好ましい。
左側生体信号分析手段から出力された左側代表値と、右側生体信号分析手段から出力された右側代表値とを加算し、筋電の発生回数を計数する信号計数手段と
を更に有するも好ましい。
信号計数手段は、
周期的な生体信号を含み得る入力信号に係るデータ値を逐次取り込み、取り込んだデータ値に基づいて、当該データ値の極小値に対応する下基準値と当該データ値の極大値に対応する上基準値とを順次決定又は更新し、(a)当該下基準値とそれに次ぐ当該上基準値とが決定若しくは更新され、更に当該上基準値から見て所定条件を満たすより小さいデータ値が取り込まれた際に、または、(b)当該上基準値とそれに次ぐ当該下基準値とが決定若しくは更新され、更に当該下基準値から見て所定条件を満たすより大きいデータ値が取り込まれた際に、当該生体信号の波数のカウントを行う
ことも好ましい。
左側生体信号分析手段及び右側生体信号分析手段は、
入力された生体信号の加速度成分データを生成する加速度成分生成手段と、
当該加速度成分データにおける所定時間区間での当該生体信号の発生具合に係る代表値を算出する代表値算出手段と
を含むことも好ましい。
左側及び右側それぞれの電極群は、
テンプル部分にあって、左側及び右側の耳介周辺から頬近傍の皮膚位置に接するプラス電極(検出電極)と、
クリングス部分にあって、左側及び右側の鼻周辺の皮膚位置に接するマイナス電極(リファレンス電極)と、
モダン部分にあって、左側及び右側の耳裏付け根周辺から頭部後方の皮膚位置に接するグランド電極(接地電極)と
からなり、
生体の左側に配置された電極群から左側生体信号を入力し、所定時間間隔毎の左側生体信号の発生具合に係る左側代表値を算出する左側生体信号分析手段と、
生体の右側に配置された電極群から右側生体信号を入力し、所定時間間隔毎の右側生体信号の発生具合に係る右側代表値を算出する右側生体信号分析手段と、
左側代表値と右側代表値との差に応じて、生体信号が強く発生した一方の側(左側又は右側)を判定する左右強度判定手段と、
生体の所定動作が発生する毎に、時間経過に伴う左側・右側・両側いずれかの推移を記録する左右推移記録手段と、
複数回の所定行動に基づく左側・右側・両側いずれかの推移記録に応じて、左右の偏りの体癖を判定する左右体癖判定手段と
を有することを特徴とする。
生体の左側に配置された電極群から左側生体信号を入力し、所定時間間隔毎の左側生体信号の発生具合に係る左側代表値を算出する左側生体信号分析手段と、
生体の右側に配置された電極群から右側生体信号を入力し、所定時間間隔毎の右側生体信号の発生具合に係る右側代表値を算出する右側生体信号分析手段と、
左側代表値と右側代表値との差に応じて、生体信号が強く発生した一方の側(左側又は右側)を判定する左右強度判定手段と、
生体の所定動作が発生する毎に、時間経過に伴う左側・右側・両側いずれかの推移を記録する左右推移記録手段と、
複数回の所定行動に基づく左側・右側・両側いずれかの推移記録に応じて、左右の偏りの体癖を判定する左右体癖判定手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする。
装置は、
生体の左側に配置された電極群から左側生体信号を入力し、所定時間間隔毎の左側生体信号の発生具合に係る左側代表値を算出すると共に、
生体の右側に配置された電極群から右側生体信号を入力し、所定時間間隔毎の右側生体信号の発生具合に係る右側代表値を算出する第1のステップと、
左側代表値と右側代表値との差に応じて、生体信号が強く発生した一方の側(左側又は右側)を判定する第2のステップと、
生体の所定動作が発生する毎に、時間経過に伴う左側・右側・両側いずれかの推移を記録する第3のステップと、
複数回の所定行動に基づく左側・右側・両側いずれかの推移記録に応じて、左右の偏りの体癖を判定する第4のステップと
を実行することを特徴とする。
メガネ型デバイス1は、生体(例えば人間であるユーザ)の頭部にメガネとして取り付けて、生体信号を取得するデバイスである。この生体信号は、顔面内部位の動きに起因して発生する電気信号としての「筋電信号」となっている。尚、生体信号には、動きによって発生する「電極ズレに起因する(ノイズ)信号」等も混入し得る。
また、生体信号を取得する電極群は、メガネ型デバイスが生体の頭部に嵌められた際に、正中線から左右対称に、左側及び右側それぞれに配置される。これによって、左右それぞれに存在する同種の筋肉の活動を捉えることができる。
(1)プラス電極(検出電極)は、テンプル部11から、耳介周辺から頬近傍の皮膚位置に弾性支持部を介して接するように配置される。
(2)マイナス電極(リファレンス電極)は、クリングス部12から、鼻周辺の皮膚位置に接するように配置される。
(3)グランド電極(接地電極)は、モダン部13から、耳裏付け根周辺から頭部後方の皮膚位置に接するように配置される。
生体信号は、プラス電極とマイナス電極との間の電位差として検出される。
また、グランド電極は、左側及び右側に分けずに、短絡させてもよい。更に、グランド電極は、筋電信号の検出は弱くなるが、何処に配置されてもよく、マイナス電極(鼻付近)と共通に配置してもよい。
プラス電極は、こめかみより下側の皮膚の位置であって、顔を正面から見た際の頬骨における最も幅広の個所より少し上の皮膚の位置へ当接させる。
また、位置調整部は、プラス電極を、頬上部からこめかみを介し耳の付け根までの範囲内のいずれかの位置で皮膚に接触することができるように、テンプル部の弾性支持部の位置を調整することができる。
(1)プラス電極は、耳介周辺から頬近傍の皮膚位置に接するように配置される。
(2)マイナス電極は、鼻の上端部(眉間)周辺の皮膚位置に接するように配置される。
(3)グランド電極は、耳裏付け根周辺から頭部後方の皮膚位置に接するように配置される。
生体信号取得装置10も、ヘアバンドに搭載されており、各電極から受信した筋電信号を携帯端末2へ送信する。
また、生体信号処理装置10と携帯端末2との間で、無線で通信する場合、例えばBluetooth(登録商標)や、Wi-Fi(登録商標)等の無線LANを用いたものであってもよい。また、有線で通信する場合、例えば携帯端末2のヘッドフォン・マイクロフォン用アナログ音声入出力端子(ジャック)に接続されるものであってもよいし、USB(Universal Serial Bus)で接続されるものであってもよい。
勿論、生体信号処理装置10を、左右それぞれに分けて、略(ほぼ)同等の重量で配置するものであってもよい。メガネ型デバイス1の重量における左右のバランスをとることができ、偏りのない良好な装着感を実現することができる。
例えば、耳付近の位置から検知可能である脳波や眼電位信号のような生体電位に基づく生体信号の他、(生体用電位センサ以外のセンサデバイスが必要となるが)体温や発汗に係る信号や脈波等を検出することもできる。
図2によれば、生体信号処理装置10は、左側信号変換部100a及び右側信号変換部100bと、左側生体信号分析部101a及び右側生体信号分析部101bと、左右強度判定部102と、左右推移記録部103と、左右体癖判定部104と、信号計数部105とを有する。これら機能構成部は、装置に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムを実行することによって実現される。また、これら機能構成部の処理の流れは、生体信号処理方法としても理解できる。
図3によれば、生体信号処理装置10は、左側のプラス電極、マイナス電極及びグランド電極それぞれの生体信号(時間経過に伴う電位差)と、左側のプラス電極、マイナス電極及びグランド電極それぞれの生体信号とを、左側信号変換部100a及び右側信号変換部100bでデジタル信号に変換し、携帯端末2へ転送するだけである。このデジタル信号は、例えばBluetooth(登録商標)のような無線によって、携帯端末2へ送信される。実際の生体信号処理は、携帯端末2によって実行される。
信号変換部100は、プラス電極及びマイナス電極の電位差の交流成分を、グランド電極の電位の差動増幅によって増幅し、このアナログの生体信号を一定のサンプリング周波数で、1つのデジタル信号を生成する。この差動増幅は、商用電源等に起因するコモンモードノイズを軽減するためのDRL回路を用いてもよい。
図4の携帯端末2の各機能構成部は、図2の生体信号処理装置と同じものである。携帯端末2によって判定された左右体癖情報は、分析サーバ3へ送信することもできる。
左側生体信号分析部101aは、生体の左側に配置された電極群から左側生体信号を入力し、所定時間間隔毎の左側生体信号の発生具合に係る左側代表値を算出する。
同様に、右側生体信号分析部101bも、生体の右側に配置された電極群から右側生体信号を入力し、所定時間間隔毎の右側生体信号の発生具合に係る右側代表値を算出する。
左側生体信号分析部101a及び右側生体信号分析部101bは両方とも、同じ処理を実行する(以下、共通して「生体信号分析部101」と称す)。
前フィルタ処理部1011は、加速度成分データを生成する前の入力信号に対し、(混入する場合の少なくない)商用電源に係る周期的ノイズを低減する帯域除去フィルタ処理を実施する。尚、例えばNeurosky社製のTGAM1は、商用電源由来のノイズを軽減するノッチフィルタを搭載している。
加速度成分生成部1012は、入力された生体信号の加速度成分データを生成する。
具体的には、加速度成分生成部1012は、2階差分フィルタを有し、当該入力信号に対して差分フィルタ処理を2回実施する。ここで使用される差分フィルタの原理を示す差分方程式は、以下の式のようになる。
y[n]=x[n]−x[n-1]
n:サンプル位置(サンプル・インデックス)
x[n]:サンプル位置nの入力信号
y[n]:サンプル位置nの出力信号
代表値算出部1013は、当該加速度成分データにおける所定時間区間(ウィンドウ分析区間)での当該生体信号の発生具合に係る代表値を算出する。
また、他の実施形態によれば、同じくウィンドウ分析区間を128サンプルとし、加速度成分の時系列データを0.25秒毎(128サンプル毎)に区切りながら、区間毎に、当該区間内の加速度成分データにおける標準偏差SDを算出してもよい。
本願の発明者は、筋電信号が発生していない場合に、発生している場合と比較して、この時間区間が相当に長くなることを見い出した。
そこで、この時間区間が長くなると急速に小さくなるような(又は少なくともこの時間区間について単調減少関数となる)「重みW」を決定する。代表値SDWにそのような特性を盛り込むことによって、筋電信号の無い場合やノイズのみの場合における筋電信号発生との誤判定を、より確実に回避することができる。即ち、混入する電極ズレ等のノイズは、SDwを算出するまでに除去される。
W=exp(1−len_th/obs)
例えばobs=15、Len_th=15の場合、W=1.0となる。
更に、len_thが大きくなるにつれて指数重みWは急激に減少し、ゼロに漸近する。実際、len_thがウィンドウ分析区間長(128サンプル)相当となると、指数重みWは概ねゼロとなる。
W=1/((len_th−obs)/a+1)
ここで、aは、obsを超える値(a>obs)をとって分母を正値にすることが好ましい。
反比例重みWは、a=obs*obs(=225)の場合であり、Len_th=15ならばW=1.0となる。また、len_thが大きくなるにつれて反比例重みWは減少し、ゼロに近づく。
SDW[k]=W[k]*SD[k]
k:ウィンドウ位置(ウィンドウ・インデックス)
左右強度判定部102は、左側代表値と右側代表値との差に応じて、生体信号が強く発生した一方の側(左側、右側又は両側)を判定する。
(S1)左側代表値から所定単位時間Tlrの二乗平均値を算出し、右側代表値から所定単位時間Tlrの二乗平均値を算出する。所定単位時間Tlrは、例えば1〜2秒程度とする。
二乗平均値=1/(Tlr*Ssdw)Σ(SDw[idx]2)
SDw:代表値
Ssdw[sample/sec]:SDwの1秒当たりのサンプル数
idx: SDwのサンプル位置(直近を0とすると、過去Tlr×Ssdwまで)。
Tlr時間に入力されるSDwの数(サンプル数)=Tlr×Ssdw
Dlr=左側の二乗平均値−右側の二乗平均値
Dlr>Zlr :左側で咀嚼と判定
Dlr<-Zlr :右側で咀嚼と判定
Zlr≧Dlr≧-Zlr :両側で咀嚼と判定
例えば、摂食から嚥下までの1口を、1回の所定行動とする。また、1口の所定行動には、1回以上の所定動作としての咀嚼が含まれる。
このとき、左右推移記録部103は、1回の所定行動(摂食から嚥下までの1口)が発生する毎に、所定動作(咀嚼)毎の左側・右側・両側いずれかの推移を記録する。
左右の偏りの体癖は、1回の所定動作のみならず、1回の所定行動でも判定することができないために、複数回の所定行動を繰り返した記録を要する。
<記録方法1>
左右推移記録部103は、所定動作(咀嚼)毎に、左側・右側・両側いずれかへの推移をノードとするツリーによって左右推移を記録する。
左右推移記録部103は、生体の所定行動が発生する毎に、各所定動作の左側・右側・両側いずれかへの推移を契機に下段に向かってノードを辿る。そして、ツリーの各ノードを辿る毎に1を加算して記録するものであってもよい。
また、ツリーの各ノードには、各ノードを辿った回数に限られず、左側・右側・両側いずれかで継続した滞留時間を加算して記録したもの、所定動作の発生回数(咀嚼回数)を加算して記録したもの、そのノードにおける咀嚼の強さ(SDwの二乗平均、左、右)の加算値あってもよい。勿論、それらを組み合わせて記録してもよい。
具体的には、摂食直後に、左側で咀嚼し始めた口数が3回あり、右側で咀嚼し始めた口数が5回ある。このことから、摂食直後に右側で咀嚼し始めることが多いことが理解できる。
また、摂食直後に右側で咀嚼した5口のうち、その後、左側で咀嚼した口数が4回あり、両側で咀嚼した口数が1回あることがわかる。このことから、摂食直後に右側で咀嚼し始めた後、左側で咀嚼することが多いことが理解できる。
このように、ツリーに記録することによって、複数の口数から咀嚼毎の辿るパターンを計数することによって、頻出パターンを知ることができる。
記録方法2によれば、左右推移記録部103は、縦3列のテーブル構造にし、各列には左側・右側・両側の意味を設け、行方向は1回の咀嚼とする。所定行動(摂食から嚥下までの1口)毎に、1回毎の咀嚼が左側・右側・両側のどこで行われたか判定する毎に1を加算する。
また、行を咀嚼毎とするではなく、所定単位時間Tlrにし、Tlr毎の左右強度判定結果毎に加算してもよい。記録方法1と比較して、テーブル各列の合計値を比較することで、偏咀嚼が判定できるほか、テーブルの行毎に左右のバランスを描画することで、所定行動の平均的な左右の偏りの体癖を可視化できる。
左右体癖判定部104は、複数回の所定行動(摂食から嚥下までの1口)に基づく左側・右側・両側いずれかの推移記録に応じて、左右の偏りの体癖を判定する。判定結果は、体癖に基づく様々な処理を実行するアプリケーションへ出力される。
(1)左側(例えば1.0)、右側(例えば-1.0)、両側(例えば0.0)として、ツリーの全てのノードの数値を合計し、平均値となる重心を算出する。重心が、1.0に近いほど左寄りと判定し、-1.0に近いほど右寄りと判定する。
(2)左側(例えば1.0)、右側(例えば-1.0)、両側(例えば0.0)として、ツリーの段毎にノードの数値を合計して、平均値となる重心を算出する。重心が、1.0に近いほど左寄りと判定し、-1.0に近いほど右寄りと判定する。計算された段毎の重心値を上段から並べる。
(3)ツリーのノード推移の中で、最も辿った回数が多いルート(最頻ルート)を、体癖パターンとする。
(4)ツリーのノード推移の中で、最も辿った段数が少ない最短ルート長や、最も辿った段数が多い最長ルート長、辿った段数の平均ルート長などの木構造から得られる代表値を体癖とする。
Σ各ノード 全ノード(左側1.0又は右側-1.0×通過回数)/全ノード総通過回数
ここでは、数値0.071となり、左側への偏咀嚼と判定される。
Σ(左側1.0又は右側-1.0×所定動作回数)/所定動作(咀嚼)回数
ここでは、数値0.224=(29-18)/(29+18+2)となり、左側への偏咀嚼と判定される。
信号計数部105は、周波数分析に頼ることなく、周期的生体信号を計数することができる。
信号計数部105は、左側生体信号分析手段から出力された左側代表値と、右側生体信号分析手段から出力された右側代表値とを加算し、筋電の発生回数を計数する。加算することによって、左右同時に発生する両側の節電信号を大きく捉えることができる。
(A)周期的な生体信号を含み得る入力信号に係るデータ値を逐次取り込み、取り込んだデータ値に基づいて、データ値の極小値に対応する「下基準値」とデータ値の極大値に対応する「上基準値」とを順次決定又は更新し、
(B)「下基準値」とそれに次ぐ「上基準値」とが決定若しくは更新され、更に「上基準値」から見て所定条件を満たす(例えば設定閾値分を超える)より小さいデータ値が取り込まれた際に、
(C)生体信号の波数のカウントを行う。
(B’)「上基準値」とそれに次ぐ「下基準値」とが決定若しくは更新され、更に「下基準値」から見て所定条件を満たす(例えば設定閾値分を超える)より大きいデータ値が取り込まれた際に、
を採用してもよい。いずれにしても、以上に述べたように「下基準値」及び「上基準値」を順次決定又は更新し適宜利用することによって、周波数分析に頼ることなく、周期的生体信号の計数処理を実施することができる。即ち、多大な計算を要する周波数分析処理に比べてより処理負担の少ない処理で計数(カウント)を行うことができるのである。
(ア)取り込まれた代表値SDW(データ値)が1つ前の時点の値以下である場合、この代表値SDWを「仮下基準値」に決定し、
(イ)次いで取り込まれた代表値SDWが「仮下基準値」よりも大きい値である場合、「仮下基準値」を「下基準値」に決定して、次の上側閾値判定状態に移行する
検出状態となっている。
(ウ)取り込まれた代表値SDWが、「下基準値」から見て、予め決定した「上閾値」分を超えて上回った値であるか否かを判定し、真の判定、即ち、上回った値であるとの判定を行った際に、次の下降局面検出状態に移行する
判定状態となっている。
(エ)取り込まれた代表値SDWが、1つ前の時点の値以上である場合、この代表値SDWを「仮上基準値」に決定し、
(オ)次いで取り込まれた代表値SDWが「仮上基準値」よりも小さい値である場合、「仮上基準値」を「上基準値」に決定して、次の下側閾値判定状態に移行する
検出状態となっている。
(カ)取り込まれた代表値SDWが、「上基準値」から見て、予め決定した「下閾値」分を超えて下回った値であるか否かを判定し、真の判定、即ち、下回った値であるとの判定を行った際に、次の上昇局面検出状態に移行する
判定状態となっている。
(a)<上昇局面検出状態>で始まり<下側閾値判定状態>で終了する一連の処理、
(b)<上側閾値判定状態>で始まり<上昇局面検出状態>で終了する一連の処理、
(c)<下降局面検出状態>で始まり<上側閾値判定状態>で終了する一連の処理、又は
(d)<下側閾値判定状態>で始まり<下降局面検出状態>で終了する一連の処理
が完了する毎に、生体信号の波数を1だけ増分することができる。
(S321)一方、ステップS301において、取り込んだ代表値SDWが生体信号発生時間区間に係る値ではない場合、現時点では生体信号は発生していないと判断し、当該取り込んだ代表値SDWについて、またはこの後所定期間、本生体信号処理を終了する。
図10は、状態4における処理を表すフローチャートである。
(S401)今回取り込まれた代表値SDWが「仮下基準値」よりも大きいか否かを判定する。ここで、「仮下基準値」は、1つ前の時点(直前時点)の代表値SDW(であってステップS406又は図9のステップS708で決定された値)、又は(当初)予め設定された初期値とすることができる。
(S403)今回取り込まれた代表値SDWに係る時点情報、例えば代表値SDWの時間的位置であるサンプル番号を、状態サイクルの初期時点位置CPに決定する。
(S404)次回(1つ後の時点に)取り込まれる代表値SDWについては次の「状態2」へ移行することを決定する。
(S406)次回の「状態1」で使用する「仮下基準値」を、今回取り込まれた代表値SDWに更新する。
(S501)今回取り込まれた代表値SDWのサンプル番号と初期時点位置CPとの差、即ち、初期時点位置CPからの現時点のサンプル経過数(経過時間)が、所定のP長閾値(サンプル点数長閾値)ThPを超えた値であるか否かを判定する。
(8) SDW>「下基準値」+「上閾値」
が成り立つか否かを判定する。ここで、「上閾値」として、例えば過去所定期間での代表値SDWの分布における標準偏差のn倍(例えばn=2)の値を採用することができる。
(S506)次の「状態3」で使用する「仮上基準値」を、今回取り込まれた代表値SDWに決定・更新する。
(S601)今回取り込まれた代表値SDWのサンプル番号と初期時点位置CPとの差、即ち、初期時点位置CPからの現時点のサンプル経過数(経過時間)が、所定のP長閾値ThPを超えた値であるか否かを判定する。
(S604)次回取り込まれる代表値SDWについては次の「状態4」へ移行することを決定する。
(S606)次回の「状態3」で使用する「仮上基準値」を、今回取り込まれた代表値SDWに更新する。
(S701)今回取り込まれた代表値SDWのサンプル番号と初期時点位置CPとの差、即ち、初期時点位置CPからの現時点のサンプル経過数(経過時間)が、所定のP長閾値ThPを超えた値であるか否かを判定する。
(9) SDW<「上基準値」−「下閾値」
が成り立つか否かを判定する。ここで、「下閾値」として、例えば現時点での「上基準値」(ピーク値)の例えばピーク値のm倍(0<m<1,例えばm=0.9)の値を採用することができる。
(S704)ステップS703で偽の判定(CNT=0との判定)を行った場合、今回の計数処理は初回であるので、信号カウント数CNTを1だけ増分する。
(S707)次回(1つ後の時点に)取り込まれる代表値SDWについては次の「状態1」へ移行することを決定する。
(S708)次の「状態1」で使用する「仮下基準値」を、今回取り込まれた代表値SDWに決定・更新する。
(S713)当該信号の「谷」は尚、検出されていないとして、次回取り込まれる代表値SDWについても「状態4」を継続することを決定する。
(a1)<上側閾値判定状態(状態2)>において、「第1基準時点(初期時点位置CP)」から所定時間が経過するまでの間に、代表値SDWが「仮下基準値」を上回った値であるとの判定を行わなかった場合、
(a2)<下降局面検出状態(状態3)>において、「第1基準時点(初期時点位置CP)」から所定時間が経過するまでの間に、「上基準値」を決定しなかった場合、または、
(a3)<下側閾値判定状態(状態4)>において、「第1基準時点(初期時点位置CP)」から所定時間が経過するまでの間に、代表値SDWが「仮上基準値」を下回った値であるとの判定を行わなかった場合に、
生体信号の波数のカウントを行わない又はリセットすることになっている。
(b1)<下側閾値判定状態(状態4)>において、「第2基準時点(初期時点位置CP)」から所定時間が経過するまでの間に、代表値SDWが「仮上基準値」を下回った値であるとの判定を行わなかった場合、
(b2)<上昇局面検出状態(状態1)>において、「第2基準時点(初期時点位置CP)」から所定時間が経過するまでの間に、「下基準値」を決定しなかった場合、または、
(b3)<上側閾値判定状態(状態2)>において、「第2基準時点(初期時点位置CP)」から所定時間が経過するまでの間に、代表値SDWが「仮下基準値」を上回った値であるとの判定を行わなかった場合に、
生体信号の波数のカウントを行わない又はリセットすることになるのである。
(a)取り込んだ代表値SDW(入力信号データ値)が「上基準値」から見て所定条件を満たすより小さいデータ値であるとの判断に係る時点が、波数をカウントした直近の時点から見て未だ所定時間以上経過した時点ではない場合に、波数のカウントをスキップする
となる。
(b)取り込んだ代表値SDW(入力信号データ値)が「下基準値」から見て所定条件を満たすより大きいデータ値であるとの判断に係る時点が、波数をカウントした直近の時点から見て未だ所定時間以上経過した時点ではない場合に、波数のカウントをスキップする
との処理が実施されるのである。
そして、携帯端末2のアプリケーションは、例えばユーザによる所定回数の咀嚼動作をトリガとするユーザからのコマンド指示、例えばカメラのシャッタ動作やズーミング等、更には視聴中コンテンツのお気に入り登録等を実行することもできる。
例えば右側だけの咀嚼回数を多くすることによって、電子コンテンツの早送りや、次のページへの遷移とすることもできる。一方で、左側だけの咀嚼回数を多くすることによって、この逆の操作をすることもできる。勿論、ズームイン・アウト、拡大縮小、音量調整などに適用することもできる。
その他、例えば食事に対する咀嚼に関する判定結果を食事ログとして、食事毎や所定単位時間(1時間や1日など)毎に、ネットワークを介して分析サーバ3へ送信することもできる。
分析サーバ3は、携帯端末2のアプリケーションから、以下のような食事ログの情報を分析することができる。
・偏咀嚼(左右体癖)の頻出パターン
・総咀嚼回数
・咀嚼回数(左、両側、右)
・咀嚼位置変化数
・一口咀嚼回数
・平均咀嚼ペース
・平均咀嚼強さ(SDwの二乗平均、左、右)
・食事時刻
・食事時間
・食事の写真
食事名 : [テキスト入力又は選択式]
噛み側の癖: 左寄り <-|-> 右寄り
よく噛めた: 噛めなかった <-|-> よく噛めた
前歯で引っ張るのが怖い: 怖い <-|-> 怖くない
歯が痛い : 痛い <-|-> 痛くない
固いものを食べると顎がだるい: だるい <-|-> だるくない
顎が痛い : 痛い <-|-> 痛くない
心身の調子: 絶不調 <-|-> 絶好調
分析サーバ3は、ユーザ操作に基づく携帯端末2から受信したユーザ主観情報も、ログとして記録する。
特に偏咀嚼を検知する場合、成人によれば、齲歯(虫歯)治療後、義歯や入れ歯適用後に無理なく咀嚼できているかどうか、幼児によれば、偏咀嚼の癖がないかどうか、を客観的に評価することができる。
10 生体信号処理装置
100a 左側信号変換部
100b 右側信号変換部
101a 左側生体信号分析部
101b 右側生体信号分析部
1011 前フィルタ処理部
1012 加速度成分生成部
1013 代表値算出部
102 左右強度判定部
103 左右推移記録部
104 左右体癖判定部
105 信号計数部
11 テンプル部
12 クリングス部
13 モダン部
2 携帯端末
3 分析サーバ
Claims (14)
- 生体の左右対称に配置された左右それぞれの電極群から取得した生体信号を用いて、左右の偏りの体癖を判定する生体信号処理装置であって、
生体の左側に配置された電極群から左側生体信号を入力し、所定時間間隔毎の左側生体信号の発生具合に係る左側代表値を算出する左側生体信号分析手段と、
生体の右側に配置された電極群から右側生体信号を入力し、所定時間間隔毎の右側生体信号の発生具合に係る右側代表値を算出する右側生体信号分析手段と、
左側代表値と右側代表値との差に応じて、生体信号が強く発生した一方の側(左側又は右側)を判定する左右強度判定手段と、
生体の所定動作が発生する毎に、時間経過に伴う左側・右側・両側いずれかの推移を記録する左右推移記録手段と、
複数回の所定行動に基づく左側・右側・両側いずれかの推移記録に応じて、左右の偏りの体癖を判定する左右体癖判定手段と
を有することを特徴とする生体信号処理装置。 - 左側及び右側それぞれの電極群は、プラス電極(検出電極)、マイナス電極(リファレンス電極)及びグランド電極(接地電極)からなり、生体の皮膚に接する
ことを特徴とする請求項1に記載の生体信号処理装置。 - 電極群は、生体の頭部に左右対称に配置され、
左側生体信号分析手段及び右側生体信号分析手段は、咀嚼に係る筋電信号に基づく左側生体信号及び右側生体信号を算出し、
左右体癖判定手段は、偏咀嚼を判定する
ことを特徴とする請求項2に記載の生体信号処理装置。 - プラス電極は、左側及び右側の耳介周辺から頬近傍の皮膚位置に接し、
マイナス電極は、鼻周辺の皮膚位置に接し、
グランド電極は、耳裏付け根周辺から頭部後方の皮膚位置に接する
ように配置される
ことを特徴とする請求項3に記載の生体信号処理装置。 - 電極群は、メガネ型デバイスに固定されており、
プラス電極は、テンプル部分から生体の皮膚に接するべく配置され、
マイナス電極は、クリングス部分から生体の皮膚に接するべく配置され、
グランド電極は、モダン部分から生体の皮膚に接するべく配置される
ことを特徴とする請求項4に記載の生体信号処理装置。 - 左右強度判定手段は、
左側代表値から所定単位時間の二乗平均値を算出し、
右側代表値から所定単位時間の二乗平均値を算出し、
左側の二乗平均値が右側の二乗平均値よりも所定値以上大きい場合、左側と判定し、
左側の二乗平均値が右側の二乗平均値よりも所定値以上小さい場合、右側と判定する
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の生体信号処理装置。 - 左右推移記録手段は、左側・右側・両側いずれかへの推移をノードとするツリーによって左右推移を記録し、生体の所定行動が発生する毎に、各所定動作の左側・右側・両側いずれかへの推移によってノードを辿り、各ノードを辿った回数を計数し、
左右体癖判定手段は、当該ツリーの左右の偏りを判定する
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の生体信号処理装置。 - 左右推移記録手段は、ツリーの各ノードに、所定動作の発生回数及び/又は滞留時間を加算して記録し、
左右体癖判定手段は、当該ツリーの各ノードの発生回数及び/又は滞留時間の偏りを判定する
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の生体信号処理装置 - 左側生体信号分析手段から出力された左側代表値と、右側生体信号分析手段から出力された右側代表値とを加算し、筋電の発生回数を計数する信号計数手段と
を更に有することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の生体信号処理装置。 - 信号計数手段は、
周期的な生体信号を含み得る入力信号に係るデータ値を逐次取り込み、取り込んだデータ値に基づいて、当該データ値の極小値に対応する下基準値と当該データ値の極大値に対応する上基準値とを順次決定又は更新し、(a)当該下基準値とそれに次ぐ当該上基準値とが決定若しくは更新され、更に当該上基準値から見て所定条件を満たすより小さいデータ値が取り込まれた際に、または、(b)当該上基準値とそれに次ぐ当該下基準値とが決定若しくは更新され、更に当該下基準値から見て所定条件を満たすより大きいデータ値が取り込まれた際に、当該生体信号の波数のカウントを行う
ことを特徴とする請求項9に記載の生体信号処理装置。 - 左側生体信号分析手段及び右側生体信号分析手段は、
入力された生体信号の加速度成分データを生成する加速度成分生成手段と、
当該加速度成分データにおける所定時間区間での当該生体信号の発生具合に係る代表値を算出する代表値算出手段と
を含むことを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の生体信号処理装置。 - 生体の頭部に左右対称に配置された左右それぞれの電極群から取得した生体信号を用いて、左右の偏りの体癖を判定するメガネ型デバイスであって、
左側及び右側それぞれの電極群は、
テンプル部分にあって、左側及び右側の耳介周辺から頬近傍の皮膚位置に接するプラス電極(検出電極)と、
クリングス部分にあって、左側及び右側の鼻周辺の皮膚位置に接するマイナス電極(リファレンス電極)と、
モダン部分にあって、左側及び右側の耳裏付け根周辺から頭部後方の皮膚位置に接するグランド電極(接地電極)と
からなり、
生体の左側に配置された電極群から左側生体信号を入力し、所定時間間隔毎の左側生体信号の発生具合に係る左側代表値を算出する左側生体信号分析手段と、
生体の右側に配置された電極群から右側生体信号を入力し、所定時間間隔毎の右側生体信号の発生具合に係る右側代表値を算出する右側生体信号分析手段と、
左側代表値と右側代表値との差に応じて、生体信号が強く発生した一方の側(左側又は右側)を判定する左右強度判定手段と、
生体の所定動作が発生する毎に、時間経過に伴う左側・右側・両側いずれかの推移を記録する左右推移記録手段と、
複数回の所定行動に基づく左側・右側・両側いずれかの推移記録に応じて、左右の偏りの体癖を判定する左右体癖判定手段と
を有することを特徴とするメガネ型デバイス。 - 生体の左右対称に配置された左右それぞれの電極群から取得した生体信号を用いて、左右の偏りの体癖を判定する装置に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムであって、
生体の左側に配置された電極群から左側生体信号を入力し、所定時間間隔毎の左側生体信号の発生具合に係る左側代表値を算出する左側生体信号分析手段と、
生体の右側に配置された電極群から右側生体信号を入力し、所定時間間隔毎の右側生体信号の発生具合に係る右側代表値を算出する右側生体信号分析手段と、
左側代表値と右側代表値との差に応じて、生体信号が強く発生した一方の側(左側又は右側)を判定する左右強度判定手段と、
生体の所定動作が発生する毎に、時間経過に伴う左側・右側・両側いずれかの推移を記録する左右推移記録手段と、
複数回の所定行動に基づく左側・右側・両側いずれかの推移記録に応じて、左右の偏りの体癖を判定する左右体癖判定手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。 - 生体の左右対称に配置された左右それぞれの電極群から取得した生体信号を用いて、左右の偏りの体癖を判定する装置の左右体癖判定方法であって、
装置は、
生体の左側に配置された電極群から左側生体信号を入力し、所定時間間隔毎の左側生体信号の発生具合に係る左側代表値を算出すると共に、
生体の右側に配置された電極群から右側生体信号を入力し、所定時間間隔毎の右側生体信号の発生具合に係る右側代表値を算出する第1のステップと、
左側代表値と右側代表値との差に応じて、生体信号が強く発生した一方の側(左側又は右側)を判定する第2のステップと、
生体の所定動作が発生する毎に、時間経過に伴う左側・右側・両側いずれかの推移を記録する第3のステップと、
複数回の所定行動に基づく左側・右側・両側いずれかの推移記録に応じて、左右の偏りの体癖を判定する第4のステップと
を実行することを特徴とする装置の左右体癖判定方法。
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---|---|---|---|---|
CN115192049A (zh) * | 2022-09-14 | 2022-10-18 | 深圳市心流科技有限公司 | 一种智能假肢的肌电采样频率调节方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5779511U (ja) * | 1981-08-27 | 1982-05-17 | ||
JP2015100382A (ja) * | 2013-11-21 | 2015-06-04 | 株式会社吉田製作所 | 嚥下能力検査装置 |
JP2016140478A (ja) * | 2015-01-30 | 2016-08-08 | シャープ株式会社 | 生体装着型計測装置及び計測方法 |
JP2017185148A (ja) * | 2016-04-08 | 2017-10-12 | 株式会社デンソー | ウェアラブル生体計測装置 |
JP2019115410A (ja) * | 2017-12-26 | 2019-07-18 | Kddi株式会社 | 加速度成分の代表値で周期的生体信号発生を判定する生体信号処理装置、プログラム及び方法 |
-
2019
- 2019-11-15 JP JP2019207369A patent/JP7184731B2/ja active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5779511U (ja) * | 1981-08-27 | 1982-05-17 | ||
JP2015100382A (ja) * | 2013-11-21 | 2015-06-04 | 株式会社吉田製作所 | 嚥下能力検査装置 |
JP2016140478A (ja) * | 2015-01-30 | 2016-08-08 | シャープ株式会社 | 生体装着型計測装置及び計測方法 |
JP2017185148A (ja) * | 2016-04-08 | 2017-10-12 | 株式会社デンソー | ウェアラブル生体計測装置 |
JP2019115410A (ja) * | 2017-12-26 | 2019-07-18 | Kddi株式会社 | 加速度成分の代表値で周期的生体信号発生を判定する生体信号処理装置、プログラム及び方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115192049A (zh) * | 2022-09-14 | 2022-10-18 | 深圳市心流科技有限公司 | 一种智能假肢的肌电采样频率调节方法 |
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