JP2009011710A - 状態推定装置、状態推定方法、プログラム、及び記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】短時間で自律神経の状態を推定する状態推定装置を提供する。
【解決手段】状態推定装置は、脈波データを時系列的に計測する脈波計測部１００と、脈波データを二回微分して加速度脈波を算出し、波形成分比ｃ／ａを算出するパラメータ抽出部１０１と、波形成分比の所定時間内の平均値を算出するパラメータ平均値算出部１０２と、パラメータ平均値算出部１０２で算出された現在の平均値と前回の平均値とを比較し、増減を判定する平均値増減判定部１０４と、平均値増減判定部１０４で判定された平均値の増減に基づいて、平均値が増加している場合は交感神経が活性化したと推定し、平均値が減少している場合は交感神経が沈静化したと推定する自律神経推定部１０５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、人の脈波を計測し、計測した脈波から得られる特徴を用いて人の心身状態を推定する状態推定装置に関するものである。

従来、人の心身状態を推定するために自律神経機能の状態を推定する方法がある。例えば、特許文献１では、腕時計やネックレス、めがね型のセンサで測定した脈波の各々について、隣接する脈波と脈波の間のＲＲ間隔（心電図の波形におけるＲ波と次のＲ波までの間隔に相当）を求め、得られたＲＲ間隔を補完して曲線とし、その曲線にＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理を施してスペクトル分析を行い、変動成分を周波数軸上のピークとして取り出し、自律神経機能の状態を表す指標として０．０７Ｈｚ付近の、交感神経の緊張度の度合いを示すＬＦ成分と、０．２５Ｈｚ付近の、副交感神経の緊張度の度合いを示すＨＦ成分を求め、ＬＦ成分とＨＦ成分に加えてＬＦ／ＨＦ、連続するＲＲ間隔の絶対値が５０ミリ秒以上変動した個数を示すＲＲ５０、脈拍数を健康状態の指標として求めて表示する装置が提案されている。
特許第３２４３９７０号公報

しかしながら、特許文献１のような脈波のＲＲ間隔の変動解析でＬＦ、ＨＦ、ＬＦ／ＨＦという自律神経機能の状態を表す指標を求める場合は所定時間以上（世界標準では、最低５分間といわれている）の計測が必要となる。そのため、使用者を拘束する時間が長くなるという課題を有している。特に、上記の所定時間静止することが困難な使用者（例えば赤ちゃんや高齢者）が利用する場合や、何か作業をしながら利用する場合などは、拘束時間が長くなると、実用性の面で望ましくない。

また、自律神経の状態を使用者に報知する場合や自律神経の状態に基づいて刺激の制御を行う場合は短時間で状態を推定することが望ましいが、従来の方法は計算量の面で負荷が大きく、短時間で自律神経の状態を推定することは難しい。

そこで、本発明は前記従来の課題を解決するものであり、短時間で自律神経の状態を推定する状態推定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る状態推定装置は、人の自律神経機能の状態を推定する状態推定装置であって、前記人の脈波を計測する脈波計測手段と、前記脈波計測手段で計測された前記脈波を二回微分して加速度脈波を算出し、算出した前記加速度脈波から前記人の状態を示すパラメータを抽出するパラメータ抽出手段と、前記パラメータ抽出手段で抽出された前記パラメータの所定時間内の平均値を求めるパラメータ平均値算出手段と、前記パラメータ平均値算出手段で算出されたパラメータ平均値を記憶する平均値記憶手段と、前記平均値記憶手段に記憶されている少なくとも１つのパラメータ平均値と最新のパラメータ平均値とを比較して増減を判定する平均値増減判定手段と、前記平均値増減判定手段で判定された増減に応じて自律神経の状態を推定する自律神経推定手段とを備えることを特徴とする。

これによって、加速度脈波から得られるパラメータを使用するため短時間の計測（例えば１分間）で自律神経の状態が推定でき、使用者を拘束する時間を少なくすることができる。また、平均値の増減判定で自律神経の状態を推定するので、計算量の多いＦＦＴ処理などをしなくても良く、計算処理が少なくすることができる。

また、前記パラメータ抽出手段は、前記加速度脈波の要素波であるＡ波の波高値ａおよびＣ波の波高値ｃから波形成分比のｃ／ａを算出し、算出した波形成分比ｃ／ａを前記パラメータとして抽出してもよい。

これによって、加速度脈波の波形成分比のｃ／ａを自律神経推定のために使用するため短時間の計測（例えば１分間）で自律神経の状態が推定でき、使用者を拘束する時間が少なくて済む。また、平均値の増減判定で自律神経の状態を推定するので、計算量の多いＦＦＴ処理などをしなくても良く、計算処理が少なくて済む。

ここで、前記自律神経推定手段は、前記平均値増減判定手段で前記パラメータ平均値が減少したと判定された場合に交感神経が活性化したと推定し、一方、前記パラメータ平均値が増加したと判定された場合に交感神経が沈静化したと推定してもよい。

これによって、使用するパラメータが加速度脈波の波形成分比のｃ／ａであり、所定時間内のｃ／ａの平均値が減少したと判定した場合に交感神経が活性化したと推定し、平均値が増加したと判定した場合に交感神経が沈静化したと推定するため、使用者の状態を簡易に推定できる。

また、前記状態推定装置は、さらに、自律神経の状態に対応した報知内容を予め保持している報知内容保持手段と、前記自律神経推定手段の推定結果に基づいて、前記報知内容保持手段に保持されている前記報知内容の中から実行する報知内容を選択し、選択した報知内容に従って自律神経の状態を使用者に報知する報知手段とを備えてもよい。

これによって、自律神経の状態に対応した報知内容を予め保持し、推定した自律神経の状態に基づいて報知内容を選択して使用者に報知するため、短時間で使用者に自律神経の状態を適切に報知することができる。

また、前記状態推定装置は、さらに、使用者に与える刺激を生成する刺激生成手段と、自律神経の状態に対応した前記刺激生成手段の制御内容を予め保持している制御内容保持手段と、前記自律神経推定手段の推定結果に基づいて、前記制御内容保持手段に保持されている制御内容の中から実行する制御内容を選択する制御内容選択手段と、前記制御内容選択手段で選択された制御内容に従って前記刺激生成手段を制御する制御手段とを備えてもよい。

これによって、自律神経の状態に対応した制御内容を予め保持し、推定した自律神経の状態に基づいて制御内容を選択して、刺激生成の制御を行うため短時間で制御内容を決定でき、使用者への適切な制御を実施することができる。

ここで、前記制御内容保持手段に保持されている制御内容に温冷熱刺激が含まれ、前記刺激生成手段は、温冷熱刺激を生成してもよい。

これによって、自律神経の状態に対応した温冷熱刺激を予め保持し、推定した自律神経の状態に基づいて温冷熱刺激を選択して制御を行うため、確実に自律神経の状態に作用する温冷熱刺激を与えることができる。

また、前記状態推定装置は、さらに、前記自律神経推定手段の推定結果を表示する表示手段を備えてもよい。

これによって、推定した自律神経の状態を表示することができる。
なお、本発明は、このような状態推定装置として実現することができるだけでなく、このような状態推定装置が備える特徴的な手段をステップとする状態推定方法として実現したり、それらのステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体やインターネット等の伝送媒体を介して配信することができるのは言うまでもない。

本発明に係る状態推定装置および状態推定方法によれば、加速度脈波から得られるパラメータを使用するため短時間の計測（例えば１分間）で自律神経の状態が推定でき、使用者を拘束する時間を少なくすることができる。また、平均値の増減判定で自律神経の状態を推定するので、計算量の多いＦＦＴ処理などをしなくても良く、計算処理が少なくすることができる。

以下、本発明の各実施の形態を、それぞれ図面を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１に実施の形態１における状態推定装置の構成を示すブロック図である。

図１に示すように状態推定装置は、加速度脈波から抽出したパラメータを用いて自律神経の状態を推定するための装置であり、脈波計測部１００、パラメータ抽出部１０１、パラメータ平均値算出部１０２、平均値記憶部１０３、平均値増減判定部１０４、自律神経推定部１０５、および表示部１１２を備えている。

脈波計測部１００は、公知のトランスデューサー等を用いて検出した使用者の脈波を所定のサンプリング周期でサンプリングして、脈波データを時系列的に取得する。ここで、脈波は指尖部での計測が可能である。また、他にも指の付け根や手のひらの親指の下部分でも計測可能であるため、指輪型、あるいはハンドル型、ドアノブ型などの形状にすることが可能である。

パラメータ抽出部１０１は、脈波計測部１００から取得した脈波データを二回微分して加速度脈波を算出し、波形成分比を算出する。

図２は加速度脈波の波形図である。図２に示すように加速度脈波はＡ波、Ｂ波、Ｃ波、Ｄ波、Ｅ波の５つの要素波で構成される。Ａ波は収縮初期の陽性波、Ｂ波は収縮初期の陰性波、Ｃ波は収縮中期の再上昇波、Ｄ波は収縮後期の再下降波、Ｅ波は拡張早期の陽性波或いは陰性波である。Ｃ波、Ｄ波、Ｅ波はそれぞれ生理状態によって陽性波になったり陰性波になったり変化する要素波であり、利用者の年齢と強い相関を有する。

本実施の形態では、パラメータ抽出部１０１は、Ａ波の波高値ａを分母にとり、Ｃ波の波高値ｃを分子にとった波形成分比ｃ／ａをパラメータとして採用する。

パラメータ平均値算出部１０２は、パラメータ抽出部１０１で抽出されたパラメータである波形成分比ｃ／ａの所定時間内の平均値を算出する。

平均値記憶部１０３は、パラメータ平均値算出部１０２で算出されたｃ／ａの所定時間内の平均値を記憶する。平均値増減判定部１０４は、平均値記憶部１０３から取得した現在のｃ／ａの所定時間内の平均値と前回のｃ／ａの所定時間内の平均値とを比較し、増減を判定する。

自律神経推定部１０５は、平均値増減判定部１０４で判定された平均値の増減に基づいて、パラメータ抽出部１０１で抽出されたパラメータｃ／ａの平均値が減少している場合は交感神経が活性化したと推定し、平均値が増加している場合は交感神経が沈静化したと推定する。表示部１１２は、自律神経推定部１０５により推定された結果、すなわち、交感神経が活性化したか、交感神経が沈静化したかを、例えば液晶ディスプレイ等の表示装置に表示する。

図３は本発明の状態推定装置の動作を示すフローチャートである。図３を用いて、上記のように構成された状態推定装置における状態推定処理の流れを説明する。ここでは、脈波計測部１００において脈波は連続して計測するものとし、パラメータ平均値算出部１０２において平均値を算出する所定時間を１分間として説明する。

まず、脈波計測部１００は、自律神経の状態の推定対象となる人の脈波の計測を行い、脈波データを取得する（Ｓ１１００）。次にパラメータ抽出部１０１は、脈波計測部１００で取得された脈波データを二回微分して加速度脈波を算出する（Ｓ１１０１）。さらに、パラメータ抽出部１０１は、加速度脈波の波形成分比のｃ／ａを算出する（Ｓ１１０２）。次に、パラメータ平均値算出部１０２は、パラメータ抽出部１０１で算出されたパラメータであるｃ／ａの１分間の平均値を算出する（Ｓ１１０３）。次に、平均値記憶部１０３は、パラメータ平均値算出部１０２で算出された平均値を平均値記憶部１０３に記憶する（Ｓ１１０４）。次に、平均値増減判定部１０４は、平均値記憶部１０３に前回の平均値が記憶されているか否かを判定する（Ｓ１１０５）。ここでいう前回の平均値は、現在算出した平均値の、直前の１分間の平均値である。判定の結果、平均値記憶部１０３に前回の平均値が記憶されていない場合（Ｓ１１０５でＮＯ）、脈波計測処理（Ｓ１１００）に戻り、脈波計測部１００は次の脈波計測を行い、パラメータ抽出部１０１で加速度脈波の波形成分比ｃ／ａを算出してから、パラメータ平均値算出部１０２で次の１分間の平均値を求め、平均値記憶部１０３に記憶する。一方、平均値記憶部１０３に前回の平均値が記憶されている場合（Ｓ１１０５でＹＥＳ）、平均値増減判定部１０４は平均値記憶部１０３が保持する現在のパラメータ平均値と前回のパラメータ平均値を取得する（Ｓ１１０６）。さらに、平均値増減判定部１０４は、現在のパラメータ平均値と前回のパラメータ平均値とを比較して増減を判定する（Ｓ１１０７）。次に、自律神経推定部１０５は、平均値増減判定部１０４で判定した増減に基づいて自律神経の状態を推定する（Ｓ１１０８）。そして、表示部１１２は、自律神経推定部１０５で推定された自律神経の状態、すなわち、交感神経が活性化したか、交感神経が沈静化したかを表示する（Ｓ１１０９）。

次に、図４を用いて自律神経推定部１０５における自律神経状態推定処理（Ｓ１１０８）について詳しく説明する。

自律神経推定部１０５は、平均値増減判定部１０４で現在の平均値が前回の平均値よりも減少したと判定されたか否かを判定する（Ｓ１３００）。平均値が減少したと判定されていた場合（Ｓ１３００でＹＥＳ）、自律神経推定部１０５は、交感神経が活性化したと推定する（Ｓ１３０１）。一方、平均値が増加したと判定されていた場合（Ｓ１３００でＮＯ）、自律神経推定部１０５は、交感神経が沈静化したと推定する（Ｓ１３０２）。

次に、本発明における加速度脈波の波形成分比ｃ／ａを用いた自律神経状態の推定の原理について説明する。

本発明者らは、人の生体情報から自律神経機能の状態などの人の心身状態を推定するために研究を進めており、青年女性を対象とし、１５分間の暗算負荷を被験者に与えて負荷前後の心身状態を調べる被験者実験を実施した。実験条件としては、まず安静状態で５分間、脈波と心電図を計測し、主観申告をしてもらった。それから１５分間暗算を実施させ、再び安静状態で５分間、脈波と心電図を計測し、主観申告してもらった。

実験後、脈波データについては、計測した５分間のデータのうち、最初の１分間のデータから加速度脈波の波形成分比ｃ／ａの平均値を算出した。心電図データについては、計測した５分間のデータから心電図波形のＲＲ間隔の変動解析を行い、自律神経機能の状態を表す指標で、交感神経の状態を表す指標であるｌｎ（ＬＦ／ＨＦ）を算出した。

そして、上記暗算負荷前後の加速度脈波の波形成分比ｃ／ａの１分間の平均値と暗算負荷前後の自律神経機能の状態を表す指標との相関性を分析したところ、高い相関があることを見出した。

図５（ａ）は加速度脈波の波形成分比ｃ／ａの１分間の平均値と５分間（世界標準）の心電図波形のＲＲ間隔を変動解析して求めた交感神経の状態を表す指標ｌｎ（ＬＦ／ＨＦ）の値との相関を表すグラフである。

図５（ｂ）は波形成分比ｃ／ａの、１分間の平均値と自律神経機能の状態を表す指標との上記相関性をまとめたテーブルを示す図である。図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように波形成分比ｃ／ａの平均値が減少した場合は交感神経が活性化したと推定でき、波形成分比ｃ／ａの平均値が増加した場合は交感神経が沈静化したと推定できる。従って、図５（ｂ）に示すテーブルを自律神経推定部１０５が予め保持することにより、短時間で自律神経の状態を推定することが可能となる。

このように、加速度脈波の波形成分比ｃ／ａをパラメータとして使用することにより、短時間で、簡易に自律神経の状態を推定できる。

尚、ここでは脈波の計測を連続して行っているが、脈波計測部１００は所定時間（例えば１分間）の計測を定期的（例えば１時間毎）に、あるいは、随時（ある作業や行為の前後など）行ってもよい。また、ここではパラメータ平均値算出部１０２で算出した平均値を平均値記憶部１０３で全て記憶する構成にしたが、現在の平均値と前回の平均値の、最低２つの平均値を記憶する構成にしてもよい。また、ここでは平均値増減判定部１０４において、平均値の全ての増減を判定の対象としていたが、平均値の増減判定に閾値を設けて、わずかな増減は判定の対象とみなさないようにしてもよい。また、ここでは平均値増減判定部１０４において、現在のパラメータ平均値と前回のパラメータ平均値を比較して増減を判定したが、現在のパラメータ平均値と前回よりも前に記憶したパラメータ平均値とを比較するようにしても良い。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２における状態推定装置について説明する。例えば、デスクワーク中や勉強をしているときなど、自らの状態に合わせて、疲労することなく休みをとりながら、なおかつ効率的に作業を進めたいという要望がある。そのような場合を想定して、実施の形態２における状態推定装置は、推定した自律神経の状態を報知する。

図６は実施の形態２における状態推定装置の構成を示すブロック図である。図６に示すように、本実施の形態における状態推定装置は、脈波計測部１００、パラメータ抽出部１０１、パラメータ平均値算出部１０２、平均値記憶部１０３、平均値増減判定部１０４、および自律神経推定部１０５を備えるとともに前記実施の形態１と比較して新たに報知部１０６、および報知内容保持部１０７を備えている。

前記実施の形態１との相違点のみ説明すると、報知部１０６は、自律神経推定部１０５で推定された自律神経の状態に基づいてアラーム音で使用者に自らの状態を報知する。報知内容保持部１０７は、報知部１０６が自律神経の状態に基づいて報知を行う内容を示す報知内容テーブルを保持している。

図７（ａ）は報知内容保持部１０７が保持する報知内容テーブル２００の構成を示す図である。報知内容テーブル２００には、交感神経が活性化した場合と、交感神経が沈静化した場合それぞれの、アラーム音の発生時間、アラーム音の発生間隔、アラーム音の発生回数が登録されている。

ここでは、報知内容テーブル２００に保持する交感神経が活性化した場合の、アラーム音の発生時間を３秒、発生間隔を２秒、発生回数を３回とし、交感神経が沈静化した場合の、アラーム音の発生時間を５秒、発生間隔を０秒、発生回数を１回として説明する。

図７（ｂ）は報知部の動作を示すフローチャートである。図７（ｂ）に示すように、まず、報知部１０６は、自律神経推定部１０５で推定された自律神経の状態を取得する（Ｓ１４００）。次に、報知部１０６は交感神経が活性化したか否かを判定する（Ｓ１４０１）。交感神経が活性化した場合（Ｓ１４０１でＹＥＳ）、報知部１０６は、報知内容保持部１０７で保持されている報知内容テーブル２００から交感神経が活性化した場合の報知内容、すなわち発生時間３秒、発生間隔２秒、発生回数３回を取得する（Ｓ１４０２）。次に、報知部１０６は、取得した報知内容にしたがって交感神経が活性化したことを報知する（Ｓ１４０３）。一方、交感神経が沈静化した場合（Ｓ１４０１でＮＯ）、報知部１０６は、報知内容保持部１０７で保持されている報知内容テーブル２００から交感神経が沈静化した場合の報知内容、すなわち発生時間５秒、発生間隔０秒、発生回数１回を取得する（Ｓ１４０４）。次に、報知部１０６は、取得した報知内容にしたがって、交感神経が沈静化したことを報知する（Ｓ１４０５）。

このように、自律神経の状態によって報知内容を変えて報知することで、使用者に自分の自律神経の状態を知らせることができる。ここで、本実施の形態における報知内容テーブル２００の値は例として提示しているものであり、別の値をとってもかまわない。

尚、ここでは使用者に自律神経状態を報知するためにアラーム音を使用したが、報知内容保持部１０７に保持するデータを変更すれば、他に音声、テキスト、静止画、動画、光などでも報知を行うことが可能である。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３における状態推定装置について説明する。例えば、自動車の運転をしているときなど、事故を起こさないように周囲の状況に注意を払い、適度な緊張感をもって運転することが必要となり、交感神経が活性化した状態が望ましいと考えられる。このように自律神経の状態を利用シーンに適した状態に制御したいという要望がある。そのような場合を想定して、実施の形態３における状態推定装置は、推定した自律神経の状態に従って使用者に刺激を与える制御を実施する。

図８は実施の形態３における状態推定装置の構成を示すブロック図である。図８に示すように、本実施の形態における状態推定装置は、脈波計測部１００、パラメータ抽出部１０１、パラメータ平均値算出部１０２、平均値記憶部１０３、平均値増減判定部１０４、および自律神経推定部１０５を備えるとともに前記実施の形態１と比較して新たに制御内容選択部１０８、制御内容保持部１０９、制御部１１０、および刺激生成部１１１を備えている。

前記実施の形態１との相違点のみ説明すると、制御内容選択部１０８は、自律神経推定部１０５で推定された自律神経の状態に基づいて、刺激生成部１１１によって使用者に与える刺激の制御内容を選択する。制御内容保持部１０９は、制御部１１０が刺激生成部１１１を制御するための制御内容を示す制御内容テーブルを保持している。制御部１１０は、制御内容選択部１０８で選択された制御内容に従って刺激生成部１１１を制御する。刺激生成部１１１は、使用者に与える刺激を生成する。ここでは刺激生成部１１１が使用者に与える刺激を温冷熱刺激として説明する。

図９（ａ）は制御内容保持部１０９が保持する制御内容テーブル２０１の構成を示す図である。制御内容テーブル２０１には、交感神経が活性化した場合と、交感神経が沈静化した場合それぞれの、刺激温度、刺激風量、刺激時間、が登録されている。ここでは交感神経が活性化した場合の刺激温度を２４度、刺激風量を弱、刺激時間を１０分、刺激回数を１回とし、交感神経が沈静化した場合の刺激温度を１８度、刺激風量を中、刺激時間を３分、刺激回数を３回とし、制御中止の場合の刺激温度を無、刺激風量を無、刺激時間を０分、刺激回数を０回として説明する。

図９（ｂ）は自律神経推定部１０５で自律神経の状態が推定されてからの処理を示すフローチャートである。図９（ｂ）を用いて温冷熱刺激でリフレッシュ（交感神経活性化）状態の維持を目指す場合の制御について説明する。

まず、制御内容選択部１０８は、自律神経推定部１０５で推定された自律神経の状態を取得する（Ｓ１５００）。次に、制御内容選択部１０８は、交感神経が活性化したか否かを判定する（Ｓ１５０１）。交感神経が活性化した場合（Ｓ１５０１でＹＥＳ）、制御内容選択部１０８は、使用者に冷刺激が与えられていないか否かを判定する（Ｓ１５０２）。冷刺激が与えられていた場合（Ｓ１５０２でＹＥＳ）、制御内容選択部１０８は、制御内容保持部１０９に保持されている制御内容テーブル２０１から制御中止の場合の制御内容である刺激温度「無」、刺激風量「無」、刺激時間「０」、刺激回数「０」を取得する（Ｓ１５０３）。次に、制御部１１０は、制御中止の情報を刺激生成部１１１に送信する（Ｓ１５０４）。刺激生成部１１１は、制御中止の情報を受信すると冷刺激の付与を中止する（Ｓ１５０５）。一方、交感神経が活性化した状態で冷刺激が与えられていなかった場合は（Ｓ１５０２でＮＯ）何もせずに終了する。次に、交感神経が沈静化した場合（Ｓ１５０１でＮＯ）、制御内容選択部１０８は、制御内容保持部１０９に保持されている制御内容テーブル２０１から冷刺激の制御内容である刺激温度「１８度」、刺激風量「中」、刺激時間「３分」、刺激回数「３」を取得する（Ｓ１５０６）。次に制御部１１０は、冷刺激の制御内容を刺激生成部１１１に送信する（Ｓ１５０７）。刺激生成部１１１は、受信した制御内容にしたがって冷刺激の付与を開始する（Ｓ１５０８）。

このように、自律神経の状態に基づいて制御内容を選択して使用者に刺激を与えることで、交感神経活性状態を維持することが可能となる。

なお、本実施の形態では交感神経活性状態を維持するための制御について説明したが、交感神経沈静状態を維持する制御を行うことも可能である。交感神経沈静状態を維持する場合は、制御内容選択部１０８で交感神経が沈静化したか否かを判定し、交感神経が沈静化した場合は使用者に温熱刺激が与えられているか否かを判定し、与えられていた場合は制御内容選択部１０８が制御内容保持部１０９から制御中止の場合の制御内容である刺激温度「無」、刺激風量「無」、刺激時間「０」、刺激回数「０」を取得し、制御部１１０が刺激生成部１１１に制御中止を送信して、刺激生成部１１１が温熱刺激を中止する。交感神経が沈静化した状態で温熱刺激が与えられていなかった場合は何もせずに終了する。交感神経が活性化した場合は、制御内容選択部１０８が制御内容保持部１０９から温熱刺激の制御内容である刺激温度「２４度」、刺激風量「弱」、刺激時間「１０分」、刺激回数「１回」を取得し、制御部１１０が刺激生成部１１１に温熱刺激の制御内容を送信して、刺激生成部１１１が受信した制御内容に従って温熱刺激の付与を開始する。

また、ここで、制御内容テーブル２０１の値は例として提示しているものであり、別の値をとってもかまわない。また、ここでは刺激の付与中止、あるいは開始の制御の後に終了するフローになっているが、定期的（例えば１時間毎）に、あるいは、随時（ある作業や行為の前後など）自律神経推定部１０５の推定結果を取得し、制御を繰り返すようにすることも可能である。また、刺激付与が終了する前に、自律神経推定部１０５の推定結果を取得し、刺激付与の継続、あるいは中止を判定させることも可能である。

また、ここでは、自律神経推定部１０５において交感神経が活性化したと推定した場合に制御内容選択部１０８では冷熱刺激を選択し、自律神経推定部１０５において交感神経が沈静化したと推定した場合に制御内容選択部１０８では温熱刺激を選択することとしたが、刺激を与える生体の部位や一日のうちの時間帯などによって、自律神経推定部１０５において交感神経が活性化したと推定した場合に制御内容選択部１０８では温熱刺激を選択し、自律神経推定部１０５において交感神経が沈静化したと推定した場合に制御内容選択部１０８では冷熱刺激を選択するなど、刺激内容を変更することも可能である。

また、ここでは使用者に与える刺激を温冷熱刺激としたが、他にも押圧刺激や光による刺激、香りによる刺激やマイナスイオンや酸素、音声や映像による刺激などを自律神経の状態に従って与えることも可能である。さらに、カーナビゲーションシステムと連動して休憩ポイントを提示することや、音楽や映像を流すことも可能である。

本発明に係る状態推定装置は、自律神経の状態を短時間に推定できるため、自律神経機能の状態を評価する装置として有用である。また、仕事や勉強などの作業をしている人や自動車の運転手に休息するタイミングを知らせるなどの用途にも応用できる。また、人に刺激を与える機器（例えば、空調機器、マッサージチェア、音楽再生機器、映像再生機器等）に搭載し、自律神経の状態に従った制御をすることにも応用できる。

本発明の実施の形態１における状態推定装置の構成を示すブロック図である。 加速度脈波の波形を示す図である。 本発明の実施の形態１における状態推定処理のフローチャートである。 本発明の実施の形態１における自律神経推定処理のフローチャートである。 （ａ）加速度脈波の波形成分比ｃ／ａの所定時間内の平均値と自律神経機能のうち、交感神経の状態を表す指標であるｌｎ（ＬＦ／ＨＦ）との相関を表すグラフであり、（ｂ）ｃ／ａの、所定時間内の平均値の増減と自律神経機能の状態の関係を示すテーブルの構成を示す図である。 本発明の実施の形態２における状態推定装置の構成を示すブロック図である。 （ａ）本発明の実施の形態２における報知内容保持部が保持する報知内容テーブルの構成を示す図であり、（ｂ）本発明の実施の形態２における報知処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３における状態推定装置の構成を示すブロック図である。 （ａ）本発明の実施の形態３における制御内容保持部が保持する制御内容テーブルの構成を示す図であり、（ｂ）本発明の実施の形態３における制御処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１００ 脈波計測部
１０１ パラメータ抽出部
１０２ パラメータ平均値算出部
１０３ 平均値記憶部
１０４ 平均値増減判定部
１０５ 自律神経推定部
１０６ 報知部
１０７ 報知内容保持部
１０８ 制御内容選択部
１０９ 制御内容保持部
１１０ 制御部
１１１ 刺激生成部
１１２ 表示部

Claims (10)

1. 人の自律神経機能の状態を推定する状態推定装置であって、
   前記人の脈波を計測する脈波計測手段と、
   前記脈波計測手段で計測された前記脈波を二回微分して加速度脈波を算出し、算出した前記加速度脈波から前記人の状態を示すパラメータを抽出するパラメータ抽出手段と、
   前記パラメータ抽出手段で抽出された前記パラメータの所定時間内の平均値を求めるパラメータ平均値算出手段と、
   前記パラメータ平均値算出手段で算出されたパラメータ平均値を記憶する平均値記憶手段と、
   前記平均値記憶手段に記憶されている少なくとも１つのパラメータ平均値と最新のパラメータ平均値とを比較して増減を判定する平均値増減判定手段と、
   前記平均値増減判定手段で判定された増減に応じて自律神経の状態を推定する自律神経推定手段と
   を備えることを特徴とする状態推定装置。
2. 前記パラメータ抽出手段は、前記加速度脈波の要素波であるＡ波の波高値ａおよびＣ波の波高値ｃから波形成分比のｃ／ａを算出し、算出した波形成分比ｃ／ａを前記パラメータとして抽出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の状態推定装置。
3. 前記自律神経推定手段は、前記平均値増減判定手段で前記パラメータ平均値が減少したと判定された場合に交感神経が活性化したと推定し、一方、前記パラメータ平均値が増加したと判定された場合に交感神経が沈静化したと推定する
   ことを特徴とする請求項２に記載の状態推定装置。
4. 前記状態推定装置は、さらに、
   自律神経の状態に対応した報知内容を予め保持している報知内容保持手段と、
   前記自律神経推定手段の推定結果に基づいて、前記報知内容保持手段に保持されている前記報知内容の中から実行する報知内容を選択し、選択した報知内容に従って自律神経の状態を使用者に報知する報知手段と
   を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の状態推定装置。
5. 前記状態推定装置は、さらに、
   使用者に与える刺激を生成する刺激生成手段と、
   自律神経の状態に対応した前記刺激生成手段の制御内容を予め保持している制御内容保持手段と、
   前記自律神経推定手段の推定結果に基づいて、前記制御内容保持手段に保持されている制御内容の中から実行する制御内容を選択する制御内容選択手段と、
   前記制御内容選択手段で選択された制御内容に従って前記刺激生成手段を制御する制御手段と
   を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の状態推定装置。
6. 前記制御内容保持手段に保持されている制御内容に温冷熱刺激が含まれ、
   前記刺激生成手段は、温冷熱刺激を生成する
   ことを特徴とする請求項５に記載の状態推定装置。
7. 前記状態推定装置は、さらに、
   前記自律神経推定手段の推定結果を表示する表示手段
   を備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の状態推定装置。
8. 人の自律神経機能の状態を推定する状態推定方法であって、
   前記人の脈波を計測する脈波計測ステップと、
   前記脈波計測ステップにより計測された前記脈波を二回微分して加速度脈波を算出し、算出した前記加速度脈波から前記人の状態を示すパラメータを抽出するパラメータ抽出ステップと、
   前記パラメータ抽出ステップにより抽出された前記パラメータの所定時間内の平均値を求めるパラメータ平均値算出ステップと、
   前記パラメータ平均値算出ステップにより算出されたパラメータ平均値を記憶する平均値記憶ステップと、
   前記平均値記憶ステップにより記憶された少なくとも１つのパラメータ平均値と最新のパラメータ平均値とを比較して増減を判定する平均値増減判定ステップと、
   前記平均値増減判定ステップにより判定された増減に応じて自律神経の状態を推定する自律神経推定ステップと
   を含むことを特徴とする状態推定方法。
9. 人の自律神経機能の状態を推定するためのプログラムを格納した記録媒体であって、
   前記人の脈波を計測する脈波計測手段と、
   前記脈波計測手段で計測された前記脈波を二回微分して加速度脈波を算出し、算出した前記加速度脈波から前記人の状態を示すパラメータを抽出するパラメータ抽出手段と、
   前記パラメータ抽出手段で抽出された前記パラメータの所定時間内の平均値を求めるパラメータ平均値算出手段と、
   前記パラメータ平均値算出手段で算出されたパラメータ平均値を記憶する平均値記憶手段と、
   前記平均値記憶手段に記憶された少なくとも１つのパラメータ平均値と最新のパラメータ平均値とを比較して増減を判定する平均値増減判定手段と、
   前記平均値増減判定手段で判定された増減に応じて自律神経の状態を推定する自律神経推定手段として、
   コンピュータを機能させるプログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
10. 人の自律神経機能の状態を推定するためのプログラムであって、
    前記人の脈波を計測する脈波計測手段と、
    前記脈波計測手段で計測された前記脈波を二回微分して加速度脈波を算出し、算出した前記加速度脈波から前記人の状態を示すパラメータを抽出するパラメータ抽出手段と、
    前記パラメータ抽出手段で抽出された前記パラメータの所定時間内の平均値を求めるパラメータ平均値算出手段と、
    前記パラメータ平均値算出手段で算出されたパラメータ平均値を記憶する平均値記憶手段と、
    前記平均値記憶手段に記憶された少なくとも１つのパラメータ平均値と最新のパラメータ平均値とを比較して増減を判定する平均値増減判定手段と、
    前記平均値増減判定手段で判定された増減に応じて自律神経の状態を推定する自律神経推定手段として、
    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。

Images