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WO2012011318A1 - 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

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 Download PDF

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WO2012011318A1
WO2012011318A1 PCT/JP2011/062095 JP2011062095W WO2012011318A1 WO 2012011318 A1 WO2012011318 A1 WO 2012011318A1 JP 2011062095 W JP2011062095 W JP 2011062095W WO 2012011318 A1 WO2012011318 A1 WO 2012011318A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
subject
rhythm
biological
curve
index value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2011/062095
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
直也 佐塚
あかね 佐野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to CN201180034750.5A priority Critical patent/CN103052350B/zh
Priority to US13/810,317 priority patent/US20130178720A1/en
Publication of WO2012011318A1 publication Critical patent/WO2012011318A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording for evaluating the cardiovascular system, e.g. pulse, heart rate, blood pressure or blood flow
    • A61B5/0205—Simultaneously evaluating both cardiovascular conditions and different types of body conditions, e.g. heart and respiratory condition
    • A61B5/02055—Simultaneously evaluating both cardiovascular condition and temperature
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48—Other medical applications
    • A61B5/4857—Indicating the phase of biorhythm
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/01—Measuring temperature of body parts ; Diagnostic temperature sensing, e.g. for malignant or inflamed tissue
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording for evaluating the cardiovascular system, e.g. pulse, heart rate, blood pressure or blood flow
    • A61B5/024—Measuring pulse rate or heart rate
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7203—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal
    • A61B5/7207—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal of noise induced by motion artifacts
    • A61B5/721—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal of noise induced by motion artifacts using a separate sensor to detect motion or using motion information derived from signals other than the physiological signal to be measured
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7235—Details of waveform analysis

Definitions

  • the present disclosure relates to a biological rhythm estimation device, a biological rhythm estimation method, and a program.
  • the biological rhythm is an autonomous periodic rhythm possessed by a living body, and regulates daily fluctuations such as sleep, body temperature, blood pressure, and autonomic nerve. Deviation of biological rhythm is considered to affect symptoms such as jet lag, sleep disorder, and seasonal depression, and treatment of biological rhythm is attracting attention. Biological rhythms are thought to affect the exertion of physical abilities and the efficacy of drugs, and the maximization of these effects is attracting attention. Therefore, it is required to easily estimate the subject's biological rhythm.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose that the rectum temperature of a subject is measured for 24 hours or more to estimate a biological rhythm curve. Further, Patent Document 2 below discloses that the heart rhythm of a subject is measured for 24 hours or more to estimate a biological rhythm curve.
  • the subject must insert a measurement probe at least 10 cm from the anus for measurement of rectal temperature, and must attach a measurement patch to the chest for measurement of heart rate. Further, estimation of biological rhythm is required to continuously measure biological information of a subject over 24 hours or more. Therefore, the subject experiences pain, discomfort, etc. by invasive measurement, and daily life is interrupted by long-term measurement. Thus, in the prior art, it was not possible to easily estimate the biological rhythm of the subject.
  • the present disclosure is to provide a biological rhythm estimation device, a biological rhythm estimation method, and a program capable of estimating a biological rhythm of a subject based on non-invasively and easily measured biological information.
  • a reference rhythm curve storage unit for storing reference rhythm curves based on a plurality of subject samples, which is created as a biorhythm curve representing the diurnal variation characteristic of index values of living body information; Reference is made to the indicator value calculated from the measurement value obtained by noninvasively measuring the subject's biological information, the biological information measurement unit that measures information noninvasively, the index value calculation unit that calculates an index value from the measured value of biological information
  • a subject's rhythm curve creation unit that adapts a rhythm curve and creates a subject's rhythm curve for the subject, a subject's rhythm curve storage unit that stores the subject's rhythm curve, and measurement values obtained by measuring biological information of the subject noninvasively
  • a biological rhythm estimation device including: a biological rhythm estimation unit that applies the calculated index value to a subject's rhythm curve and estimates the biological rhythm of the subject.
  • the reference rhythm curve is created from an index value calculated from measurement values of biological information measured for a plurality of subject samples for 24 hours or more, and the subject rhythm curve creation unit non-invasively separates subjects about time 2
  • the reference rhythm curve is fitted to two or more index values calculated from biological information measured more than twice, and the biorhythm estimation unit calculates two or more calculated from biological information measured non-invasively once or more for the subject
  • the index value of may be applied to the subject's rhythm curve.
  • the reference rhythm curve and the subject rhythm curve each have a type different from the first rhythm curve and the first index value representing the daily variation characteristic of the first index value calculated from the one or more biological information.
  • the index value calculation unit has a second rhythm curve representing the intra-day variation characteristic of the index value of 2, and the index value calculation unit determines the first index value and the second index value from one or more biological information measured non-invasively once for the subject.
  • the biorhythm estimation unit derives the times t 11 and t 12 (t 11 ⁇ t 12 ) corresponding to the first index value on the first rhythm curve, and the second Derive time t 21 , t 22 (t 21 ⁇ t 22 ) corresponding to the second index value on the rhythm curve of the period, and the minimum of the period
  • the first index value may be a pulse rate calculated from the pulse wave
  • the second index value may be an AI value calculated from the pulse wave
  • the first index value may be a pulse rate or an AI value calculated from a pulse wave
  • the second index value may be a temperature in the mouth or a temperature in the ear.
  • Each of the reference rhythm curve and the subject's rhythm curve has a rhythm curve that represents the daily fluctuation characteristic of the index value calculated from the biological information, and the index value calculation unit separates the measurement interval within 12 hours for the subject. Calculating the first index value and the second index value which are different from each other at the measurement time point from the non-invasively measured biological information twice, and the biorhythm estimating unit calculates the first index value on the subject's rhythm curve Derive one or more corresponding first times, and derive one or more second times corresponding to the second index value on the subject's rhythm curve, between the first time and the second time
  • the subject's biological rhythm may be estimated from the time corresponding to the period closest to the measurement interval among the periods of.
  • the first and second index values may be a pulse rate or an AI value calculated from a pulse wave, or a mouth temperature or an ear temperature.
  • Each of the reference rhythm curve and the subject's rhythm curve has a rhythm curve that represents the daily fluctuation characteristic of the index value calculated from the biological information, and the index value calculation unit non-invasively divides the subject about time.
  • Three or more index values at different measurement points are calculated from the biological information measured at least twice, and the biorhythm estimation unit applies the subject's rhythm curve to three or more index values, and the three or more indexes on the subject's rhythm curve
  • the subject's biological rhythm may be estimated from the time corresponding to the value.
  • the index value may be a pulse rate or an AI value calculated from a pulse wave, or a mouth temperature or an ear temperature.
  • the reference rhythm curve is a first rhythm curve for a plurality of subject samples having at least a first life time pattern, and a plurality of subjects having a second life time pattern different from the first life time pattern
  • the subject's rhythm curve creation unit which is prepared as a second rhythm curve for the sample, matches the rhythm curve corresponding to the subject's life time pattern of at least the first or second rhythm curve with the index value You may create a rhythm curve.
  • the biorhythm curve may be a single mode function.
  • the single mode function may be a 24-hour periodic trigonometric function.
  • a biological rhythm curve representing the diurnal fluctuation characteristic of the index value of biological information reference rhythm curves based on a plurality of subject samples are prepared, and the biological information of the subject is noninvasively measured.
  • a reference rhythm curve is fitted to the index value calculated from the measured values to create a subject rhythm curve for the subject, and the index value calculated from the measurement value obtained by measuring the biological information of the subject noninvasively is the subject rhythm
  • a biorhythm estimation method is provided that includes fitting to a curve and estimating a subject's biorhythm.
  • a biological rhythm curve representing the diurnal fluctuation characteristic of the index value of biological information reference rhythm curves based on a plurality of subject samples are prepared, and the biological information of the subject is noninvasively measured.
  • a reference rhythm curve is fitted to the index value calculated from the measured values to create a subject rhythm curve for the subject, and the index value calculated from the measurement value obtained by measuring the biological information of the subject noninvasively is the subject rhythm
  • a program is provided for causing a computer to execute fitting a curve and estimating a subject's biological rhythm.
  • the program may be provided using a computer readable recording medium, may be provided via communication means or the like.
  • a biological rhythm estimation device As described above, according to the present disclosure, it is possible to provide a biological rhythm estimation device, a biological rhythm estimation method, and a program capable of estimating a biological rhythm of a subject based on noninvasively and easily measured biological information.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a biological rhythm estimation device according to an embodiment of the present disclosure. It is a flowchart which shows the whole procedure of the biological rhythm estimation method. It is a figure explaining an AI value. It is a flowchart which shows the preparation procedure of a reference
  • step S1 reference rhythm curves RC based on a plurality of subject samples are prepared as biological rhythm curves representing the daily fluctuation characteristics of index values of biological information (step S1).
  • step S2 the reference rhythm curve RC is fitted to the index value C calculated from the measurement value obtained by measuring the biological information of the subject noninvasively, and the subject rhythm curve EC for the subject is created (steps S2 and S3).
  • step S4 the index value C ′ calculated from the measurement value obtained by measuring the biological information of the subject noninvasively is applied to the subject rhythm curve EC to estimate the biological rhythm of the subject (step S4).
  • biological information having a high degree of matching between the biological rhythm curve and the index value is used.
  • biological information without limitation, pulse waves of the subject or a subject sample (hereinafter, also referred to as a subject etc.), temperature in the mouth and in the ear, and the like are used.
  • the subject rhythm curve EC can be created from two or more measurement values separated by time, and the biological rhythm can be estimated from one or more measurement values.
  • the reference rhythm curve RC and the subject rhythm curve EC are created, for example, as functions of a single mode such as a trigonometric function of a 24-hour cycle.
  • the subject does not experience pain, discomfort or the like by invasive measurement, and does not disturb daily life by long-term measurement. Therefore, the biological rhythm of the subject can be estimated based on the noninvasively and easily measured biological information.
  • the biological rhythm estimation device 1 includes a biological information measurement sensor 11, a disturbance information measurement sensor 12, a measurement timer 13, a measured value storage unit 14, an index value calculation unit 15, a reference rhythm curve creation unit 16, and a reference.
  • a rhythm curve storage unit 17, a subject rhythm curve creation unit 18, a subject rhythm curve storage unit 19, a biorhythm estimation unit 20, and a biorhythm output unit 21 are included.
  • the biological rhythm estimation device 1 may be configured to store the reference rhythm curve RC created by an external device different from the biological rhythm estimation device 1. In this case, the reference rhythm curve creation unit 16 can be omitted. It becomes.
  • the biological information measurement sensor 11 is a sensor for measuring biological information such as pulse waves of a subject or the like and the temperature in the mouth and in the ear.
  • the pulse wave is measured as a photoelectric pulse wave or a pressure pulse wave with a finger tip or the like of a subject or the like, and the temperature in the mouth and the ear is measured as the body temperature of the subject or the like.
  • the measured value of the biological information is stored in the measured value storage unit 14 for the subsequent processing.
  • the disturbance information measurement sensor 12 is a sensor for measuring disturbance information (acceleration or the like associated with the operation of the subject or the like) generated when measuring the biological information due to the movement or the like of the subject or the like.
  • the measured value of the disturbance information is also stored in the measured value storage unit 14 for subsequent processing.
  • the measurement timer 13 supplies timing information indicating a predetermined measurement timing to the biological information measurement sensor 11 and the disturbance information measurement sensor 12.
  • the index value calculation unit 15 calculates an index value from the biological information based on the biological information of the subject or the like and the measured value of the disturbance information.
  • the index value is, without limitation, an average pulse rate calculated from pulse waves, an average AI (Augmentation Index) value, an average intraoral / intra-ear temperature, and the like.
  • the measured values of the biological information and the disturbance information are read from the measured value storage unit 14 to calculate an index value.
  • the index value of the subject sample is supplied to the reference rhythm curve creation unit 16. Further, the index value of the subject is supplied to the subject rhythm curve creating unit 18 and used for creating the subject rhythm curve EC, and / or supplied to the biological rhythm estimating unit 20 for use in estimating the biological rhythm.
  • the reference rhythm curve creation unit 16 creates a reference rhythm curve RC from an index value calculated from measurement values of biological information measured for a plurality of subject samples for 24 hours or more.
  • the reference rhythm curve RC is a curve representing an average daily variation characteristic of index values for a plurality of subject samples.
  • the generated reference rhythm curve RC is stored in the reference rhythm curve storage unit 17.
  • the subject rhythm curve creation unit 18 creates the subject rhythm curve EC by fitting the reference rhythm curve RC to two or more index values C calculated from biological information measured non-invasively twice or more with time for the subject. Do.
  • the subject rhythm curve EC is a curve that represents the daily fluctuation characteristic of the index value for the subject.
  • the subject rhythm curve creation unit 18 is supplied with the index value C from the index value calculation unit 15 and is supplied with the reference rhythm curve RC from the reference rhythm curve storage unit 17.
  • the created subject rhythm curve EC is stored in the subject rhythm curve storage unit 19.
  • the biological rhythm estimation unit 20 applies two or more index values C ′ calculated from biological information non-invasively measured one or more times for the subject to the subject rhythm curve EC to estimate the biological rhythm of the subject.
  • the index value C ′ of the subject is supplied from the index value calculation unit 15 to the biological rhythm estimation unit 20, and the subject rhythm curve EC is supplied from the subject rhythm curve storage unit 19.
  • the estimated value of the biological rhythm is supplied to the biological rhythm output unit 21.
  • the biological rhythm output unit 21 outputs an estimated value of biological rhythm.
  • the estimated value of the biorhythm is supplied or output to a display device, a printing device, or a storage device (all not shown) inside or outside the biorhythm estimation device 1.
  • the time corresponding to the measurement value may be output on the subject rhythm curve EC, or the difference between the time corresponding to the measurement value on the subject rhythm curve EC and the actual measurement time (shift of the biological rhythm) May be output.
  • the index value calculation unit 15, the reference rhythm curve creation unit 16, the subject rhythm curve creation unit 18, the biorhythm estimation unit 20, and the biorhythm output unit 21 are a CPU and a DSP (digital signal processing device) Etc. is comprised by arithmetic processing units
  • the measurement value storage unit 14, the reference rhythm curve storage unit 17, and the subject rhythm curve storage unit 19 are configured by an internal storage device such as a flash memory, and an external storage device such as a hard disk drive or a Blu-ray disc drive.
  • the CPU develops a program read from the ROM or the like on the RAM and executes the program, thereby realizing a biological rhythm estimation method.
  • the functional configuration may be configured as hardware such as dedicated logic.
  • a reference rhythm curve RC is prepared (step S11).
  • the reference rhythm curve RC is a biorhythm curve that represents the daily variation characteristics of the index value of biological information by a single mode function such as a trigonometric function of a 24-hour cycle, and is an average of index values for a plurality of subject samples It is a biorhythm curve representing a typical daily variation characteristic.
  • the subject's biological information is noninvasively measured (step S12), and the reference rhythm curve RC is fitted to the index value C calculated from the measured value (step S13), whereby the subject's rhythm curve EC is created. (Step S14).
  • the subject rhythm curve EC is a biological rhythm curve that represents the daily fluctuation characteristic of the index value for the subject.
  • step S15 biological information of the subject is noninvasively measured (step S15), and the index value C 'calculated from the measurement value is applied to the subject rhythm curve EC (step S16), whereby the biological rhythm of the subject is estimated. (Step S17).
  • index value C 'of Step S16 a part of index value C of Step S13 may be used.
  • the biorhythm can be estimated noninvasively and in a short time, and the biorhythm can be easily grasped, that is, the fitness of the index value calculated from the biorhythm curve and the measurement value High biometric information is used.
  • biological information includes, but is not limited to, photoplethysmograms such as fingertips of a subject or the like, pressure plethysmograms, and temperature in the mouth and ear.
  • the pulse wave is a pressure wave generated in the blood vessel when blood is pumped from the heart.
  • the pulse wave includes a pressure wave “ejection wave” generated by contraction of the heart and a pressure wave “reflection wave” generated by reflection of the ejection wave at the branch portion of the peripheral blood vessel or artery.
  • the AI value is the ratio P2 / P1 of the peak P2 of the reflected wave to the peak P1 of the ejection wave, and is used as an index indicating the load on the heart and the stiffness of the artery.
  • Preparation of reference rhythm curve RC] 5 to 6A-6D show a method of creating a reference rhythm curve RC.
  • the reference rhythm curve RC is created by measuring biological information for a plurality of subject samples for 24 hours or more, and calculating an index value from the measured values for 24 hours or more. Below, with reference to FIG. 5, the preparation procedure of reference rhythm curve RC is demonstrated.
  • the reference rhythm curve creating unit 16 creates a reference rhythm curve RC from the index value calculated from the measurement value of the biological information measurement sensor 11 and stores the created reference rhythm curve RC in the reference rhythm curve storage unit 17.
  • the measurement value of biological information may be measured as a continuous measurement value, but in the following, the case of measurement as a non-continuous measurement value will be described.
  • n corresponding to the number of times of measurement of each sample i is an arbitrary value for each sample.
  • the measurement period ⁇ t is, for example, 0.5 hours or 1 hour
  • the measurement period y is, for example, several tens of seconds to several minutes.
  • an average index value Xi , t (average pulse rate, average AI value, etc.) is calculated from pulse waves in the measurement period y every time t (step S22).
  • index value calculating section 15 the index value X i for each time t from the measured value of the biological information and the disturbance information, t is calculated. The procedure for calculating the index value Xi , t will be described with reference to FIG.
  • the measurement value (a series of pulse waveforms) of the pulse wave in the measurement period y is filtered (step S31).
  • the measurement value of the pulse wave is shaped using a low pass filter or a band pass filter.
  • a main peak peak of ejection wave
  • each pulse waveform constituting a series of pulse waveforms
  • the main peaks included in the measurement period y are counted (corresponding to the counted values "1, 2, 3, " in FIG. 8A), and converted into values per minute (step S33).
  • the average pulse rate at time t is calculated as i, t (step S34).
  • each pulse waveform was the second derivative, the second derivative value time t 2 of the change point that changes to a negative value from the positive value to the second is calculated.
  • the second derivative of each pulse waveform is performed using, for example, a difference value between adjacent sample values measured in a sampling cycle of about 200 Hz, or a difference value obtained by weighting neighboring sample values.
  • a peak value P1 corresponding to the main peak and a peak value P2 of the secondary peak (peak of the reflected wave) corresponding to the change point are calculated (step S35, S36).
  • peak value P2 / peak value P1 is calculated as an AI value (step S37).
  • the average AI value at time t is calculated as the index value Xi , t (step S39).
  • the process After calculating the index value Xi , t , the process returns to the procedure of creating the reference rhythm curve RC shown in FIG. The following procedure is performed for each index (average pulse rate, average AI value, etc.).
  • the wake-up time of each sample may be measured by the disturbance information measurement sensor 12 mounted on the sample, or may be recorded by the measurer.
  • the abnormal value included in the index value Xi , t is rejected (step S24). For example, difference values for consecutive index values (index values Xi , t and Xi , t + ⁇ t, etc.) or index values within a predetermined time (index values Xi , t and Xi , t + ⁇ t , Xi , t + 2 ⁇ t, etc.)
  • index values Xi , t and Xi , t + ⁇ t , Xi , t + 2 ⁇ t, etc. When the non-rest state of the sample is confirmed from the measurement value of the biological information or the disturbance information when the value of L exceeds the predetermined threshold value, the corresponding index value is rejected as an abnormal value.
  • the subject or the like is prompted to re-measure the pulse wave through a notification unit (not shown) or the like.
  • step S25 24 hours average value of the index value X i, t to calculate the ⁇ X i>
  • step S25 24 hours average value of the index value X i, t to calculate the ⁇ X i>
  • step S26 24 hours average value of the index value X i, t to calculate the ⁇ X i>
  • the trigonometric function of a 24-hour cycle is expressed, for example, as equation (1).
  • the unknowns A tmp and B tmp are estimated.
  • each subject sample When measuring the pulse wave, each subject sample may go to bed or wake up according to its own living time pattern, or go to bed or wake up at a time determined as a measurement condition.
  • a plurality of test subject samples and test subjects are considered to belong to various life time patterns (morning type, night type, intermediate type, etc.). Therefore, after the life time pattern of the subject sample is specified, one or more reference rhythm curves (a morning rhythm curve, a night rhythm curve, etc.) corresponding to various life time patterns may be created.
  • FIGS. 9 to 10 show a method of creating the subject rhythm curve EC.
  • the subject's rhythm curve EC measures the subject's biological information at two or more non-invasive times separated by time, calculates two or more index values C from two or more measurement values, and generates two or more index values C as a reference rhythm. It is created by fitting a curve RC. Note that each of the two or more measurement values corresponds to each of the two or more index values C.
  • the subject rhythm curve EC is created by matching a reference rhythm curve RC that matches the subject's life time pattern with two or more index values C.
  • the subject rhythm curve creation unit 18 fits the reference rhythm curve RC to the index value C calculated from the measurement value of the biological information measurement sensor 11 to create the subject rhythm curve EC, and the created subject rhythm curve EC corresponds to the subject rhythm. It is stored in the curve storage unit 19.
  • the measurement value of biological information is measured as a non-continuous measurement value.
  • the subject rhythm curve EC is created for each index (average pulse rate, average AI value, etc.).
  • the subject rhythm curve EC is created using two measurements or three measurements.
  • arbitrary time t 0, 6 hours after the time t 0, mainly described the case of measuring three times with 12 hours after the time t 0.
  • a pulse wave is measured three times at arbitrary times t 0 , t 0 +6 h, and t 0 +12 h (step S41). For example, if time t is 9 o'clock, 15 o'clock and 21 o'clock, it is possible to measure the pulse rate or the value close to the day maximum or day minimum of the AI value, and create an accurate subject rhythm curve EC. it can.
  • the index values C (t 0 ), C (t 0 + 6h) and C (t 0 + 12h) at each time t are calculated according to the procedure described with reference to FIG. 7 (step S42).
  • the index values C (t 0 ), C (t 0 +6 h) and C (t 0 +12 h) corresponding to the three-time measured value are expressed by the formula (1) representing the reference rhythm curve RC as shown in the formula (2) It can be applied to similar single mode functions.
  • the unknown m corresponding to the difference between the center of variation of the index value and the baseline (amplitude center) of the trigonometric function, the unknown A corresponding to the trigonometric amplitude, and the unknown B corresponding to the phase of the trigonometric function are estimated Be done.
  • the subject rhythm curve EC is created by adjusting the base line with the unknown number m, adjusting the amplitude with the unknown number A, and adjusting the phase with the unknown number B with respect to the reference rhythm curve RC.
  • C (t 0 ), C (t 0 + 6h) and C (t 0 + 12h) are expressed as Expressions (3) to (5).
  • C (t 0 ) m + Asin (Z) (3)
  • C (t 0 +6 h) m + A cos (Z) (4)
  • C (t 0 + 12h) m-Asin (Z) ... (5)
  • the unknown number m is estimated as in equation (6) (step S43).
  • the unknown A is estimated as in equation (7) (Step S44).
  • the unknown value B is obtained using the index values C (t 0 ) and C (t 0 +6 h) or the index values C (t 0 +6 h) and C (t 0 +12 h). Is estimated (step S45).
  • step S46 the subject rhythm curve EC is created (step S47).
  • m (C (t 0 ) + C (t 0 +12 h)) / 2 (6)
  • A ⁇ ((C (t 0 ) -m) 2 + (C (t 0 +6 h) -m) 2 ) (7)
  • the unknowns m and A are estimated from the equations (8) to (10) as equations (11) and (12).
  • m C ⁇ C (t 0 ) + C (t 0 + 6h) - ⁇ 2 ⁇ C (t 0 + 3h) ⁇ / (2- ⁇ 2) ...
  • A ⁇ ⁇ (C (t 0 ) -m) 2 + (C (t 0 +6 h) -m) 2 ⁇ (12)
  • the unknown number A is estimated by substituting the equation (11) into the equation (12).
  • the unknown number Z is estimated by substituting the estimated values m and A into the equations (8) and (10).
  • the unknown B can be obtained.
  • the subject rhythm curve EC is created.
  • the unknowns m and A are estimated as equations (15) and (16) by solving a simultaneous equation consisting of equations (13) and (14).
  • m ⁇ C (t 1) sin (Z + t 2) -C (t 2) sin (Z + t 1) ⁇ / ⁇ sin (Z + t 2) -sin (Z + t 1) ⁇ ...
  • A ⁇ C (t 2 ) -C (t 1 ) ⁇ / ⁇ sin (Z + t 2 ) -sin (Z + t 1 ) ⁇ (16)
  • [3-3. Estimation of biological rhythm] 11 to 16 show a method of estimating the biological rhythm of the subject. Below, the estimation procedure of the biological rhythm by the one-point method, the two-point method, and the area method will be described in order.
  • the biorhythm estimation unit 20 estimates the biorhythm of the subject by applying, to the subject rhythm curve EC, two or more index values C ′ calculated from the biological information measured non-invasively once or more for the subject, and the biorhythm of the biorhythm The estimated value is supplied to the biorhythm output unit 21.
  • the subject's biological rhythm is two or more indicators calculated from one or more measurement values of biological information on the subject rhythm curve EC in consideration of the subject's life time pattern. It is estimated by fitting a value C '.
  • first and second reference rhythm curves RC1 and RC2 and first and second subject rhythm curves EC1 and EC2 are used.
  • the first reference rhythm curve RC1 and the subject rhythm curve EC1 are curves representing the daily variation characteristic of the first index value C1 '.
  • the second reference rhythm curve RC2 and the subject rhythm curve EC2 are curves representing the daily fluctuation characteristic of the second index value C2 'of a type different from the first index value C1'.
  • ) and the period d 2 (
  • 1st index value C1 ' is a pulse rate of a test subject etc.
  • 2nd index value C2' is AI values of a test subject etc.
  • the combination of the first index value C1 'and the second index value C2' may be a combination of a pulse rate or an AI value and a temperature in the mouth or ear, or a combination of other index values.
  • a first reference rhythm curve RC1 and a subject rhythm curve EC1 are prepared for the average pulse rate (step S51).
  • the second reference rhythm curve RC2 and the subject rhythm curve EC2 are prepared for the average AI value (step S52).
  • the processes in steps S51 and S52 are performed in the same manner as the procedure described with reference to FIGS. 5, 7 and 9.
  • the pulse wave is measured at arbitrary time t in the measurement period y seconds, and the average pulse rate C1 '(t) at time t and the average AI value C2' (t are measured according to the procedure described with reference to FIG. Is calculated (step S53).
  • the time t 11 , t 12 (t 11 ⁇ t) corresponding to the average pulse rate C1 ′ (t) 12 ) is derived (step S54).
  • times t 21 and t 22 (t 21 ⁇ t 22 ) corresponding to the mean AI value C 2 ′ (t) are derived on the second subject rhythm curve EC 2 representing the daily variation characteristic of the mean AI value (Step S55).
  • outliers are rejected from the calculated times t 11 , t 12 , t 21 and t 22 (step S 56).
  • the average pulse rate C1 '(t) and the average AI value C2' (t) If R is positioned above or below the baseline of the rhythm curve, outliers are rejected from the calculated time. If the outlier is rejected, the subject is prompted to re-measure the pulse wave.
  • the period d1 from time t 11, t 21
  • period and from time t 12, t 22 d2
  • is calculated (Ste S57).
  • the biological rhythm estimating section 20 is derived one or more time t 11 corresponding to the index value C'(t 1) on a subject rhythm curve EC, and the index value C'on subject rhythm curve EC (t One or more times t 21 and t 22 corresponding to 2 ) are derived.
  • the subject of the biological rhythm is estimated from the time corresponding to the closest time to the measurement interval Delta] t.
  • index value C ' is a pulse rate of a test subject etc.
  • the index value C ′ may be an AI value, a temperature in the mouth or in the ear, or the like, or another index value.
  • FIG. 13 the estimation procedure of the biological rhythm by a 2-point method is demonstrated.
  • step S61 a reference rhythm curve RC and a subject rhythm curve EC are prepared for the average pulse rate.
  • the process of step S61 is performed in the same manner as the procedure described with reference to FIGS. 5, 7, and 9.
  • the pulse wave at the time t 2 in the measurement period y seconds after time t 1 measurement interval Delta] t (Delta] t ⁇ 12 hr) is measured, the index value of the time t 2 C'(t 2) is calculated ( Step S63).
  • measurement interval ⁇ t 3 hours will be described below, measurement interval ⁇ t may be other than 3 hours as long as it is within 12 hours.
  • the positional relationship between the index values C ′ (t 1 ) and C ′ (t 2 ) is estimated on the subject rhythm curve EC (step S 64). As shown in FIG. 14A, the positional relationship between index values C ′ (t 1 ) and C ′ (t 2 ) is estimated to be one of the following four states.
  • C ′ (t 1 ) and C ′ (t 2 ) are located without crossing the lower convex portion of the curve EC and the peak of the curve EC.
  • C ′ (t 1 ) and C ′ (t 2 ) are located across the lower convex portion of the curve EC and the peak of the curve EC.
  • C ′ (t 1 ) and C ′ (t 2 ) are located without crossing the upper convex portion of the curve EC and the peak of the curve EC.
  • C ′ (t 1 ) and C ′ (t 2 ) are positioned across the upper convex portion of the curve EC and the peak of the curve EC.
  • the index value C'(t 1), the magnitude relation of the baseline m of the curve EC is verified to C'(t 2) (step S65).
  • step S66, S67 the period d2 of the period d1 and the time t 11 and t 22 at time t 11 and t 21 is calculated (step S68). Then, of the calculated periods d1 and d2, a period approximating the actual measurement interval ⁇ t is selected (step S69). Then, time t 11 , t 21 or t 22 corresponding to the selected period is estimated as the subject's biological rhythm (step S 70).
  • the state 3,4, time t 11 and t 21 and the index value C'(t 1), the first slope g1 is calculated from C'(t 2), the time t 11 and t 22 and the index value C'(t 1), C'( t 2) from the second gradient g2 may be calculated. Then, among the calculated gradients g 1 and g 2, a period with a gradient close to the gradient calculated from the relationship between the actual measurement period ⁇ t and the index values C ′ (t 1 ) and C ′ (t 2 ) is selected. . Then, time t 11 , t 21 or t 22 corresponding to the selected gradient is estimated as the subject's biological rhythm.
  • the one-point method described above may be performed twice within 12 hours.
  • the first and second index values C1 '(t) and C2' (t) can be calculated
  • the first and second index values C1 '(t) and C2' (t) have two points.
  • the method can be applied to each to calculate the first and second estimates.
  • error of a 1st and 2nd estimated value is small, either one estimated value may be employ
  • the error between the first and second estimated values is large, it may be determined that the estimation has failed, and the subject may be prompted to re-measure.
  • the biorhythm is applied to the calculated index values by applying the two-point method. Can be estimated.
  • a reference rhythm curve RC and a subject rhythm curve EC that represent the daily fluctuation characteristics of index values are used.
  • index value calculating section 15 the non-invasive three or more times the measured measurement point from the biometric information are different three or more index values C'for subjects (t 1), C'(t 2), C'(t 3 ), ... is calculated
  • the biological rhythm estimation unit 20 applies three or more index values C ′ (t 1 ), C ′ (t 2 ), C ′ (t 3 ),.
  • the biological rhythm of the subject is estimated from the times corresponding to the three or more index values.
  • index value C ' is a pulse rate of a test subject etc.
  • the index value C ′ may be an AI value, a temperature in the mouth or in the ear, or the like, or another index value.
  • step S71 a reference rhythm curve RC and a subject rhythm curve EC are prepared for the average pulse rate (step S71).
  • the process of step S71 is performed in the same manner as the procedure described with reference to FIGS. 5, 7, and 9.
  • the pulse wave may be measured as a continuous measurement value during sleep or awakening.
  • the measured pulse wave is divided into fixed time intervals such as 0.5 hour, 1 hour, etc., and in the procedure described with reference to FIG. 7, the index values C ′ (t 1 ), C ′ for each section (T 2 ), C ′ (t 3 ),... Are calculated.
  • adjacent sections may partially overlap.
  • a series of index values C ′ (t 1 ), C ′ (t 2 ), C ′ (t 3 ),... are fitted to the subject rhythm curve EC (curve fitting) (Step S74).
  • time t which minimizes the difference value between the subject rhythm curve EC and the series of index values C ′ may be determined by shifting the subject rhythm curve EC and the series of index values C ′ in a time direction. The time t to perform may be determined.
  • step S75 At least one of the times t 11 , t 12 , t 13 ,... Corresponding to the index values C ′ (t 1 ), C ′ (t 2 ), C ′ (t 3 ),. It is estimated as the biological rhythm of the subject (step S75). For example, in the example shown in FIG. 16, the measurement value during sleep are used, the time t 17 corresponding to the index value of the awakening C'(t 7) is estimated as a biorhythm.
  • the aforementioned one-point method may be performed three or more times.
  • the area method is used for the first and second index values C1 '(t) and C2' (t). Can be applied to each to calculate the first and second estimates.
  • error of a 1st and 2nd estimated value is small, either one estimated value may be employ
  • the error between the first and second estimated values is large, it may be determined that the estimation has failed, and the subject may be prompted to re-measure.
  • the area method is applied to the calculated index values to apply the biological rhythm. It can be estimated.
  • the biological rhythm can be measured noninvasively and in a short time, and the biological rhythm can be easily grasped.
  • biological information with a high degree of matching between the biorhythm curve and the index value is used.
  • the subject does not experience pain, discomfort or the like by invasive measurement, and does not disturb daily life by long-term measurement. Therefore, the biological rhythm of the subject can be estimated based on the noninvasively and easily measured biological information.
  • biological information is not limited to pulse waves, and it is possible to measure noninvasively in a short time, including temperature in the mouth and ear, and it is easy to grasp biological rhythm, in other words, biological rhythm curve
  • biometric information with a high degree of matching of the index value and the index value may be used.

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Abstract

　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。

Description

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
　本開示は、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に関する。
　生体リズムは、生体が有する自律的な周期リズムであり、睡眠、体温、血圧、自律神経等の日内変動を調節している。生体リズムのずれは、時差ぼけ、睡眠障害、季節性鬱等の症状に影響を及ぼすと考えられており、生体リズムの治療が注目されている。生体リズムは、身体能力の発揮、薬剤の効能にも影響を及ぼすと考えられており、それら効果の最大化が注目されている。このため、被験者の生体リズムを簡易に推定することが求められる。
　例えば、下記特許文献１、２には、被験者の直腸温を２４時間以上計測して生体リズム曲線を推定することが開示されている。また、下記特許文献２には、被験者の心拍を２４時間以上計測して生体リズム曲線を推定することが開示されている。
特開平６－１８９９１４号公報 特開平６－２１７９４６号公報
　しかし、被験者は、直腸温の計測では計測プローブを肛門から１０ｃｍ以上挿入しなければならず、心拍の計測では計測パッチを胸部に装着しなければならない。また、生体リズムの推定には被験者の生体情報を２４時間以上に亘って連続計測することが要求される。よって、被験者は、侵襲的な計測により苦痛、不快感等を経験するとともに、長期間の計測により日常生活を阻害されてしまう。このように、従来技術では、被験者の生体リズムを簡易に推定することができなかった。
　そこで、本開示は、非侵襲かつ簡易に測定した生体情報に基づき被験者の生体リズムを推定可能な、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を提供しようとするものである。
　本開示のある観点によれば、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、被験者の生体情報を非侵襲で計測する生体情報計測部と、生体情報の計測値から指標値を算出する指標値算出部と、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を作成する被験者リズム曲線作成部と、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、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生体リズム推定部とを備える生体リズム推定装置が提供される。
　上記基準リズム曲線は、複数の被験者サンプルについて２４時間以上計測された生体情報の計測値から算出された指標値から作成され、上記被験者リズム曲線作成部は、被験者について時間を隔てて非侵襲で２回以上計測された生体情報から算出された２以上の指標値に基準リズム曲線を適合させ、上記生体リズム推定部は、被験者について非侵襲で１回以上計測された生体情報から算出された２以上の指標値を被験者リズム曲線に当てはめてもよい。
　上記基準リズム曲線および被験者リズム曲線は、各々に、１以上の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、上記指標値算出部は、被験者について非侵襲で１回計測された１以上の生体情報から第１の指標値および第２の指標値を算出し、上記生体リズム推定部は、第１のリズム曲線上で第１の指標値に対応する時刻ｔ１１、ｔ１２（ｔ１１＜ｔ１２）を導出し、かつ、第２のリズム曲線上で第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被験者の生体リズムを推定してもよい。
　上記第１の指標値は、脈波から算出された脈拍数であり、第２の指標値は、脈波から算出されたＡＩ値でもよい。
　上記第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、第２の指標値は、口内温または耳内温でもよい。
　上記基準リズム曲線および被験者リズム曲線は、各々に、生体情報から算出された指標値の日内変動特性を表すリズム曲線を有し、上記指標値算出部は、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、上記生体リズム推定部は、被験者リズム曲線上で第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、被験者リズム曲線上で第２の指標値に対応する１以上の第２の時刻を導出し、第１の時刻と第２の時刻の間の期間のうち、計測間隔に最も近い期間に対応する時刻から被験者の生体リズムを推定してもよい。
　上記第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もよい。
　上記基準リズム曲線および被験者リズム曲線は、各々に、生体情報から算出された指標値の日内変動特性を表すリズム曲線を有し、上記指標値算出部は、被験者について時間を隔てて非侵襲で３回以上計測された生体情報から計測時点が相異なる３以上の指標値を算出し、上記生体リズム推定部は、３以上の指標値に被験者リズム曲線に当てはめ、被験者リズム曲線上で３以上の指標値に対応する時刻から被験者の生体リズムを推定してもよい。
　上記指標値は、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もよい。
　上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、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、被験者リズム曲線作成部は、少なくとも第１または第２のリズム曲線のうち被験者の生活時間パターンに一致するリズム曲線を指標値に適合させて被験者リズム曲線を作成してもよい。
　上記生体リズム曲線は、単一モードの関数でもよい。上記単一モードの関数は、２４時間周期の三角関数でもよい。
　また、本開示の別の観点によれば、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を作成し、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ことを含む生体リズム推定方法が提供される。
　また、本開示の別の観点によれば、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を作成し、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ことをコンピュータに実行させるためのプログラムが提供される。ここで、プログラムは、コンピュータ読取り可能な記録媒体を用いて提供されてもよく、通信手段等を介して提供されてもよい。
　以上説明したように本開示によれば、非侵襲かつ簡易に測定した生体情報に基づき被験者の生体リズムを推定可能な、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を提供することができる。
本開示の実施形態に係る生体リズム推定方法の概要を示す図である。 本開示の実施形態に係る生体リズム推定装置の構成を示すブロック図である。 生体リズム推定方法の全体手順を示すフロー図である。 ＡＩ値を説明する図である。 基準リズム曲線の作成手順を示すフロー図である。 基準リズム曲線の作成方法を示す図（１／４）である。 基準リズム曲線の作成方法を示す図（２／４）である。 基準リズム曲線の作成方法を示す図（３／４）である。 基準リズム曲線の作成方法を示す図（４／４）である。 生体情報の計測手順を示すフロー図である。 生体情報の計測方法を示す図（１／３）である。 生体情報の計測方法を示す図（２／３）である。 生体情報の計測方法を示す図（３／３）である。 被験者リズム曲線の作成手順を示すフロー図である。 被験者リズム曲線の作成方法を示す図である。 １点法による生体リズムの推定手順を示すフロー図である。 １点法による生体リズムの推定方法を示す図である。 ２点法による生体リズムの推定手順を示すフロー図である。 ２点法による生体リズムの推定方法を示す図（１／４）である。 ２点法による生体リズムの推定方法を示す図（２／４）である。 ２点法による生体リズムの推定方法を示す図（３／４）である。 ２点法による生体リズムの推定方法を示す図（４／４）である。 領域法による生体リズムの推定手順を示すフロー図である。 領域法による生体リズムの推定方法を示す図である。
　以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
［１．生体リズム推定方法の概要］
　まず、図１を参照して、本開示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）。
　ここで、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。生体情報としては、非限定的に、被験者または被験者サンプル（以下、被験者等とも称する。）の脈波、口内・耳内温等が用いられる。
　このため、生体情報を２４時間連続計測しなくても、時間を隔てた２回以上の計測値から被験者リズム曲線ＥＣが作成可能となり、さらに１回以上の計測値から生体リズムが推定可能となる。基準リズム曲線ＲＣおよび被験者リズム曲線ＥＣは、例えば、２４時間周期の三角関数等の単一モードの関数として作成される。
　このため、被験者は、従来の生体リズム推定方法とは異なり、侵襲的な計測により苦痛、不快感等を経験することもなく、長期間の計測により日常生活を阻害されることもない。よって、非侵襲かつ簡易に測定した生体情報に基づき被験者の生体リズムを推定することができる。
［２．生体リズム推定装置１の構成］
　つぎに、図２を参照して、本開示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。
　図２に示す生体リズム推定装置１では、基準リズム曲線ＲＣの作成、被験者リズム曲線ＥＣの作成、および生体リズムの推定が行われる。なお、生体リズム推定装置１は、生体リズム推定装置１とは異なる外部装置により作成された基準リズム曲線ＲＣを格納するように構成されてもよく、この場合、基準リズム曲線作成部１６を省略可能となる。
　生体情報計測センサ１１は、被験者等の脈波、口内・耳内温等の生体情報を計測するためのセンサである。脈波は、被験者等の指先等で光電脈波や圧力脈波として計測され、口内・耳内温は、被験者等の体内温として計測される。生体情報の計測値は、後続の処理のために計測値格納部１４に格納される。
　外乱情報計測センサ１２は、被験者等の動き等に起因して生体情報の計測時に生じる外乱情報（被験者等の動作に伴う加速度等）を計測するためのセンサである。外乱情報の計測値も、後続の処理のために計測値格納部１４に格納される。
　計測タイマ１３は、所定の計測タイミングを示すタイミング情報を生体情報計測センサ１１および外乱情報計測センサ１２に供給する。
　指標値算出部１５は、被験者等の生体情報および外乱情報の計測値に基づき、生体情報から指標値を算出する。指標値は、非限定的に、脈波から算出される平均脈拍数、平均ＡＩ（Ａｕｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ　Ｉｎｄｅｘ）値、平均口内・耳内温等である。
　生体情報および外乱情報の計測値は、指標値を算出するために計測値格納部１４から読み出される。被験者サンプルの指標値は、基準リズム曲線作成部１６に供給される。また、被験者の指標値は、被験者リズム曲線作成部１８に供給されて被験者リズム曲線ＥＣの作成に用いられ、および／または生体リズム推定部２０に供給されて生体リズムの推定に用いられる。
　基準リズム曲線作成部１６は、複数の被験者サンプルについて２４時間以上計測された生体情報の計測値から算出された指標値から基準リズム曲線ＲＣを作成する。基準リズム曲線ＲＣとは、複数の被験者サンプルを対象とする指標値の平均的な日内変動特性を表す曲線である。作成された基準リズム曲線ＲＣは、基準リズム曲線格納部１７に格納される。
　被験者リズム曲線作成部１８は、被験者について時間を隔てて非侵襲で２回以上計測された生体情報から算出された２以上の指標値Ｃに基準リズム曲線ＲＣを適合させ、被験者リズム曲線ＥＣを作成する。被験者リズム曲線ＥＣとは、被験者を対象とする指標値の日内変動特性を表す曲線である。被験者リズム曲線作成部１８には、指標値算出部１５から指標値Ｃが供給され、基準リズム曲線格納部１７から基準リズム曲線ＲＣが供給される。作成された被験者リズム曲線ＥＣは、被験者リズム曲線格納部１９に格納される。
　生体リズム推定部２０は、被験者について非侵襲で１回以上計測された生体情報から算出された２以上の指標値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を推定する。生体リズム推定部２０には、指標値算出部１５から被験者の指標値Ｃ´が供給され、被験者リズム曲線格納部１９から被験者リズム曲線ＥＣが供給される。生体リズムの推定値は、生体リズム出力部２１に供給される。
　生体リズム出力部２１は、生体リズムの推定値を出力する。生体リズムの推定値は、生体リズム推定装置１内または外部の表示装置、印刷装置、記憶装置（いずれも不図示）に供給または出力される。生体リズムとしては、被験者リズム曲線ＥＣ上で計測値に対応する時刻が出力されてもよく、被験者リズム曲線ＥＣ上で計測値に対応する時刻と実際の計測時刻との差分（生体リズムのずれ）が出力されてもよい。
　ここで、上記機能構成において、指標値算出部１５、基準リズム曲線作成部１６、被験者リズム曲線作成部１８、生体リズム推定部２０、生体リズム出力部２１は、ＣＰＵ、ＤＳＰ（デジタル信号処理装置）等の演算処理装置により構成される。計測値格納部１４、基準リズム曲線格納部１７、被験者リズム曲線格納部１９は、フラッシュメモリ等の内部記憶装置、ハードディスクドライブ、ブルーレイディスクドライブ等の外部記憶装置により構成される。そして、ＣＰＵは、ＲＯＭ等から読み出されたプログラムをＲＡＭ上に展開して実行することで、生体リズム推定方法を実現する。なお、上記機能構成は、少なくとも一部が専用ロジック等のハードウェアとして構成されてもよい。
［３．生体リズム推定装置１の動作］
　つぎに、図３から図１６を参照して、本開示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３に示すように、まず、基準リズム曲線ＲＣが準備される（ステップＳ１１）。基準リズム曲線ＲＣとは、生体情報の指標値の日内変動特性を２４時間周期の三角関数等の単一モードの関数により表す生体リズム曲線であり、複数の被験者サンプルを対象とする指標値の平均的な日内変動特性を表す生体リズム曲線である。
　つぎに、被験者の生体情報が非侵襲で計測され（ステップＳ１２）、計測値から算出された指標値Ｃに基準リズム曲線ＲＣが適合される（ステップＳ１３）ことで、被験者リズム曲線ＥＣが作成される（ステップＳ１４）。被験者リズム曲線ＥＣとは、被験者を対象とする指標値の日内変動特性を表す生体リズム曲線である。
　つぎに、被験者の生体情報が非侵襲で計測され（ステップＳ１５）、計測値から算出された指標値Ｃ´が被験者リズム曲線ＥＣに当てはめられる（ステップＳ１６）ことで、被験者の生体リズムが推定される（ステップＳ１７）。なお、ステップＳ１６の指標値Ｃ´として、ステップＳ１３の指標値Ｃの一部が用いられてもよい。
　ここで、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計測値から算出された指標値の適合度が高い生体情報が用いられる。このような生体情報としては、被験者等の指先等の光電脈波や圧力脈波、口内・耳内温等が非限定的に挙げられる。
　以下では、生体情報として脈波を計測し、脈波の計測値から脈拍数およびＡＩ値を指標値として算出する場合について説明する。ここで、脈波とは、心臓から血液を送り出す時に血管内に生じる圧力波である。図４に示すように、脈波は、心臓の収縮により生じる圧力波「駆出波」と、末梢血管や動脈の分岐部での駆出波の反射により生じる圧力波「反射波」を含んでいる。そして、ＡＩ値は、駆出波のピークＰ１に対する反射波のピークＰ２の比率Ｐ２／Ｐ１であり、心臓への負荷や動脈の硬さを表す指標として用いられている。
［３－１．基準リズム曲線ＲＣの準備］
　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。
　基準リズム曲線作成部１６では、生体情報計測センサ１１の計測値から算出された指標値から基準リズム曲線ＲＣが作成され、作成された基準リズム曲線ＲＣが基準リズム曲線格納部１７に格納される。基準リズム曲線ＲＣの作成では、生体情報の計測値を連続的な計測値として計測してもよいが、以下では、非連続的な計測値として計測する場合について説明する。
　まず、Ｎ人（ｉ＝１～Ｎ）の各被験者サンプル（以下、サンプルとも称する。）について脈波が２４時間以上計測される（ステップＳ２１）。図６Ａに示すように、脈波は、計測周期Δｔで時刻ｔ（＝０、Δｔ、２Δｔ、…、（ｎ－１）Δｔ）毎に計測期間ｙで計測される。なお、各サンプルｉの計測回数に相当するｎは、サンプル毎に任意の値となる。ここで、計測周期Δｔは、０．５時間、１時間等であり、計測期間ｙは、数十秒から数分等である。
　つぎに、各サンプルｉについて、時刻ｔ毎に計測期間ｙの脈波から平均的な指標値Ｘｉ、ｔ（平均脈拍数、平均ＡＩ値等）が算出される（ステップＳ２２）。指標値算出部１５では、生体情報および外乱情報の計測値から時刻ｔ毎の指標値Ｘｉ、ｔが算出される。なお、指標値Ｘｉ、ｔの算出手順については、図７を参照して説明する。
　指標値Ｘｉ、ｔの算出では、図７に示すように、まず、計測期間ｙの脈波の計測値（一連の脈波形）がフィルタ処理される（ステップＳ３１）。脈波の計測値は、ローパスフィルタやバンドパスフィルタを用いて整形される。
　つぎに、図８Ａに示すように、各脈波形（一連の脈波形を構成する各脈波形）について、主ピーク（駆出波のピーク）が抽出される（ステップＳ３２）。そして、計測期間ｙに含まれる主ピークを計数（図８Ａの計数値「１、２、３、…」に相当）し、１分間当りの値に換算する（ステップＳ３３）ことで、指標値Ｘｉ、ｔとして時刻ｔの平均脈拍数が算出される（ステップＳ３４）。
　つぎに、図８Ｂに示すように、各脈波形を二次微分し、二次微分値が２番目に正値から負値に変化する変化点の時刻ｔ２が算出される。なお、各脈波形の二次微分は、例えば２００Ｈｚ程度のサンプリング周期で計測された隣接サンプル値の差分値、または近傍サンプル値を重み付けた差分値を用いて行われる。
　つぎに、図８Ｃに示すように、各脈波形について、主ピークに対応するピーク値Ｐ１と、変化点に対応する副ピーク（反射波のピーク）のピーク値Ｐ２が算出される（ステップＳ３５、Ｓ３６）。つぎに、各脈波形について、ピーク値Ｐ２／ピーク値Ｐ１がＡＩ値として算出される（ステップＳ３７）。そして、計測期間ｙに含まれる脈波形のＡＩ値を平均化する（ステップＳ３８）ことで、指標値Ｘｉ、ｔとして時刻ｔの平均ＡＩ値が算出される（ステップＳ３９）。
　指標値Ｘｉ、ｔを算出すると、処理は、図５に示した基準リズム曲線ＲＣの作成手順に戻る。以下の手順は、指標毎（平均脈拍数、平均ＡＩ値等）に行われる。つぎに、図６Ｂに示すように、各サンプルについて、起床時刻に直近の時刻ｔをｔ＝０として指標値Ｘｉ、ｔが並び替えられる（ステップＳ２３）。各サンプルの起床時刻は、サンプルに装着された外乱情報計測センサ１２により計測されてもよく、計測者により記録されてもよい。
　つぎに、指標値Ｘｉ、ｔに含まれる異常値が棄却される（ステップＳ２４）。例えば、相前後する指標値（指標値Ｘｉ、ｔとＸｉ、ｔ＋Δｔ等）または所定時間内の指標値（指標値Ｘｉ、ｔとＸｉ、ｔ＋ΔｔとＸｉ、ｔ＋２Δｔ等）について差分値が所定閾値を超える場合、生体情報または外乱情報の計測値よりサンプルの非安静状態が確認される場合には、該当する指標値が異常値として棄却される。なお、異常値の数が所定閾値を越えた場合、通知部（不図示）等を通じて被験者等に脈波の再計測が促される。
　つぎに、図６Ｃに示すように、各サンプルについて、指標値Ｘｉ、ｔの２４時間平均値＜Ｘｉ＞を算出し（ステップＳ２５）、指標値Ｘｉ、ｔが２４時間平均値＜Ｘｉ＞からの変動値に変換される（Ｘｉ、ｔ→Ｘｉ、ｔ－＜Ｘｉ＞）（ステップＳ２６）。
　つぎに、図６Ｄに示すように、各時刻ｔについて、Ｎ人の指標値Ｘｉ、ｔのサンプル平均値＜Ｘｔ＞が算出される（＜Ｘｔ＞＝ａｖｒ（Ｘｉ、ｔ））（ステップＳ２７）。そして、サンプル平均値＜Ｘｔ＞を、２４時間周期の三角関数等、単一モードの関数に最小自乗法等により当てはめる（ステップＳ２８）ことで、基準リズム曲線ＲＣが作成される（ステップＳ２９）。ここで、２４時間周期の三角関数は、例えば式（１）のように表される。サンプル平均値＜Ｘｔ＞の当てはめでは、未知数Ａｔｍｐ、Ｂｔｍｐが推定される。
　　ＲＣ（ｔ）＝Ａｔｍｐｓｉｎ（ｗｔ＋Ｂｔｍｐ）、ｗ＝２π／２４時間　…（１）
　脈波の計測に際しては、各被験者サンプルは、自らの生活時間パターンに従って就寝・起床してもよく、計測条件として定められた時刻に就寝・起床してもよい。ここで、複数の被験者サンプルおよび被験者は、各種の生活時間パターン（朝型、夜型、中間型等）に属していると考えられる。このため、被験者サンプルの生活時間パターンを特定した上で、各種の生活時間パターンに対応する１以上の基準リズム曲線（朝型のリズム曲線、夜型のリズム曲線等）が作成されてもよい。
　なお、生体リズム曲線が生活時間パターンに応じて異なる点については、例えば、“Ｅ．Ｋ．Ｂａｅｈｒ　ｅｔ　ａｌ．、Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｈａｓｅ　ａｎｄ　ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈｕｍａｎ　ｃｉｒｃａｄｉａｎ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｒｈｙｔｈｍ：　ｗｉｔｈ　ａｎ　ｅｍｐｈａｓｉｓ　ｏｎ　ｍｏｒｎｉｎｇｎｅｓｓ－ｅｖｅｎｉｎｇｎｅｓｓ、Ｊ．Ｓｌｅｅｐ　Ｒｅｓ、２０００、９、１１７－１２７”に記載されている。また、生活時間パターンに応じた生体リズム曲線を作成する場合には、「朝型夜型質問紙」（“Ｍｏｒｎｉｎｇｎｅｓｓ　Ｅｖｅｎｉｎｇｎｅｓｓ　Ｑｕｅｓｔｉｏｎｎａｉｒｅ、　Ｈｏｍｅ　ａｎｄ　Ｏｓｔｂｅｒｇ　１９７６”）等を用いて、被験者等の生活時間パターンを区分してもよい．
［３－２．被験者リズム曲線ＥＣの作成］
　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。
　被験者リズム曲線作成部１８では、生体情報計測センサ１１の計測値から算出された指標値Ｃに基準リズム曲線ＲＣを適合させて被験者リズム曲線ＥＣが作成され、作成された被験者リズム曲線ＥＣが被験者リズム曲線格納部１９に格納される。被験者リズム曲線ＥＣの作成では、生体情報の計測値を非連続的な計測値として計測する。なお、被験者リズム曲線ＥＣは、指標毎（平均脈拍数、平均ＡＩ値等）に作成される。
　被験者リズム曲線ＥＣは、２回計測値または３回計測値を用いて作成される。以下では、任意の時刻ｔ０、時刻ｔ０の６時間後、時刻ｔ０の１２時間後で３回計測する場合について主に説明する。
　まず、図９を参照して、３回計測値を用いる場合について説明する。図９に示すように、まず、例えば、任意の時刻ｔ０、ｔ０＋６ｈ、ｔ０＋１２ｈで脈波が３回計測される（ステップＳ４１）。例えば、時刻ｔ＝９時、１５時、２１時とすれば、脈拍数またはＡＩ値の日最大値または日最小値に近い値を計測可能であり、精度良い被験者リズム曲線ＥＣを作成することができる。つぎに、図７を参照して説明した手順で、時刻ｔ毎の指標値Ｃ（ｔ０）、Ｃ（ｔ０＋６ｈ）、Ｃ（ｔ０＋１２ｈ）が算出される（ステップＳ４２）。
　３回計測値に対応する指標値Ｃ（ｔ０）、Ｃ（ｔ０＋６ｈ）、Ｃ（ｔ０＋１２ｈ）は、式（２）に示すように、基準リズム曲線ＲＣを表す式（１）と同様の単一モードの関数に当てはめることができる。ここで、当てはめでは、指標値の変動中心と三角関数の基線（振幅中心）の差分に相当する未知数ｍ、三角関数の振幅に相当する未知数Ａ、および三角関数の位相に相当する未知数Ｂが推定される。
　ここで、被験者リズム曲線ＥＣは、基準リズム曲線ＲＣに対して、未知数ｍにより基線を調整し、未知数Ａにより振幅を調整し、未知数Ｂにより位相を調整することで作成される。
　　ＥＣ（ｔ）＝ｍ＋Ａｓｉｎ（Ｚ）、Ｚ＝ｗｔ＋Ｂ、ｗ＝２π／２４時間　…（２）
　指標値Ｃ（ｔ０）、Ｃ（ｔ０＋６ｈ）、Ｃ（ｔ０＋１２ｈ）は、式（３）－（５）として表される。
　　Ｃ（ｔ０）＝ｍ＋Ａｓｉｎ（Ｚ）　…（３）
　　Ｃ（ｔ０＋６ｈ）＝ｍ＋Ａｃｏｓ（Ｚ）　…（４）
　　Ｃ（ｔ０＋１２ｈ）＝ｍ－Ａｓｉｎ（Ｚ）　…（５）
　つぎに、指標値Ｃ（ｔ０）、Ｃ（ｔ０＋１２ｈ）を用いて、未知数ｍが式（６）のとおり推定される（ステップＳ４３）。同様に、指標値Ｃ（ｔ０）とＣ（ｔ０＋６ｈ）、または指標値Ｃ（ｔ０＋６ｈ）とＣ（ｔ０＋１２ｈ）を用いて、未知数Ａが式（７）のとおり推定される（ステップＳ４４）。さらに、値ｗと値ｔが既知であるので、指標値Ｃ（ｔ０）とＣ（ｔ０＋６ｈ）、または指標値Ｃ（ｔ０＋６ｈ）とＣ（ｔ０＋１２ｈ）を用いて、未知数Ｂが推定される（ステップＳ４５）。そして、推定値ｍ、Ａ、Ｂを式（２）に代入する（ステップＳ４６）ことで、被験者リズム曲線ＥＣが作成される（ステップＳ４７）。
　　ｍ＝（Ｃ（ｔ０）＋Ｃ（ｔ０＋１２ｈ））／２　…（６）
　　Ａ＝√（（Ｃ（ｔ０）－ｍ）２＋（Ｃ（ｔ０＋６ｈ）－ｍ）２）　…（７）
　つぎに、任意の時刻ｔ０、時刻ｔ０の３時間後、時刻ｔ０の６時間後で３回計測する場合について簡単に説明する。この場合、指標値Ｃ（ｔ０）、Ｃ（ｔ０＋３ｈ）、Ｃ（ｔ０＋６ｈ）は、式（８）－（１０）として表される。
　　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
　未知数ｍ、Ａは、式（８）－（１０）から式（１１）、（１２）のとおり推定される。
　　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。
　つぎに、任意の時刻ｔ１、時刻ｔ２で２回計測する場合について簡単に説明する。この場合、指標値Ｃ（ｔ１）、Ｃ（ｔ２）は、式（１３）、（１４）として表される。
　　Ｃ（ｔ１）＝ｍ＋Ａｓｉｎ（Ｚ＋ｔ１）　…（１３）
　　Ｃ（ｔ２）＝ｍ＋Ａｓｉｎ（Ｚ＋ｔ２）　…（１４）
　　ここで、Ｚ＝ｗｔ＋Ｂ
　未知数ｍ、Ａは、式（１３）、（１４）からなる連立方程式を解いて、式（１５）、（１６）のように推定される。
　　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）
　なお、未知数Ｂとしては、基準リズム曲線ＲＣの作成に用いた推定値Ｂｔｍｐを適用する。推定値Ｂｔｍｐは、Ｎのサンプル平均値＜Ｘｔ＞から推定され、未知数Ｂよりも高い精度を有しているので、定数として扱われる。そして、推定値ｍ、Ａ、Ｂ（＝Ｂｔｍｐ）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。
［３－３．生体リズムの推定］
　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。
　生体リズム推定部２０では、被験者について非侵襲で１回以上計測された生体情報から算出された２以上の指標値Ｃ´を被験者リズム曲線ＥＣに当てはめて被験者の生体リズムが推定され、生体リズムの推定値が生体リズム出力部２１に供給される。ここで、被験者の生活時間パターンを考慮する場合、被験者の生体リズムは、被験者の生活時間パターンを考慮した被験者リズム曲線ＥＣに、生体情報の１回以上の計測値から算出された２以上の指標値Ｃ´を当てはめて推定される。
　（１点法による生体リズムの推定）
　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。
　指標値算出部１５では、被験者について非侵襲で１回計測された１以上の生体情報から第１および第２の指標値Ｃ１´、Ｃ２´が算出される。また、生体リズム推定部２０では、第１のリズム曲線ＥＣ１上で第１の指標値Ｃ１´に対応する時刻ｔ１２、ｔ２２（ｔ１１＜ｔ１２）が導出され、かつ、第２のリズム曲線ＥＣ２上で第２の指標値Ｃ２´に対応する時刻ｔ２１、ｔ２２（ｔ２１＜ｔ２２）が導出される。そして、期間ｄ１（＝｜ｔ１１－ｔ２１｜）と期間ｄ２（＝｜ｔ１２－ｔ２２｜）のうち最小の期間に対応する時刻から被験者の生体リズムが推定される。
　以下では、第１の指標値Ｃ１´が被験者等の脈拍数であり、第２の指標値Ｃ２´が被験者等のＡＩ値である場合について説明する。しかし、第１の指標値Ｃ１´と第２の指標値Ｃ２´の組合せは、脈拍数もしくはＡＩ値と口内もしくは耳内温の組合せでもよく、他の指標値の組合せでもよい。以下では、図１１を参照して、１点法による生体リズムの推定手順について説明する。
　図１１に示すように、まず、平均脈拍数について、第１の基準リズム曲線ＲＣ１および被験者リズム曲線ＥＣ１が準備される（ステップＳ５１）。同様に、平均ＡＩ値について、第２の基準リズム曲線ＲＣ２および被験者リズム曲線ＥＣ２が準備される（ステップＳ５２）。なお、ステップＳ５１、Ｓ５２の処理は、図５、図７および図９を参照して説明した手順と同様に行われる。
　つぎに、任意の時刻ｔに計測期間ｙ秒で脈波が計測され、図７を参照して説明した手順で、時刻ｔでの平均脈拍数Ｃ１´（ｔ）および平均ＡＩ値Ｃ２´（ｔ）が算出される（ステップＳ５３）。
　つぎに、図１２に示すように、脈拍数の日内変動特性を表す第１の被験者リズム曲線ＥＣ１上で、平均脈拍数Ｃ１´（ｔ）に対応する時刻ｔ１１、ｔ１２（ｔ１１＜ｔ１２）が導出される（ステップＳ５４）。同様に、平均ＡＩ値の日内変動特性を表す第２の被験者リズム曲線ＥＣ２上で、平均ＡＩ値Ｃ２´（ｔ）に対応する時刻ｔ２１、ｔ２２（ｔ２１＜ｔ２２）が導出される（ステップＳ５５）。
　つぎに、算出された時刻ｔ１１、ｔ１２、ｔ２１、ｔ２２から異常値が棄却される（ステップＳ５６）。ここで、例えば、時刻ｔ１１とｔ２１の差分値または時刻ｔ２１とｔ２２の差分値が所定閾値を超える場合、平均脈拍数Ｃ１´（ｔ）および平均ＡＩ値Ｃ２´（ｔ）の両方がリズム曲線の基線よりも上または下に位置する場合には、算出された時刻から異常値が棄却される。異常値が棄却された場合、被験者に脈波の再計測が促される。
　つぎに、図１２に示すように、時刻ｔ１１、ｔ２１から期間ｄ１＝｜ｔ１１－ｔ２１｜および時刻ｔ１２、ｔ２２から期間ｄ２＝｜ｔ１２－ｔ２２｜が算出される（ステップＳ５７）。そして、２つの期間ｄ１、ｄ２のうち最小の期間が選択され（ステップＳ５８）、選択された期間に対応して、例えば、時刻ｔ１１と時刻ｔ２１の中央の時刻（＝ｔ１１＋（ｔ２１－ｔ１１）／２）が被験者の生体リズムとして推定される（ステップＳ５９）。
　（２点法による生体リズムの推定）
　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。
　そして、生体リズム推定部２０では、被験者リズム曲線ＥＣ上で指標値Ｃ´（ｔ１）に対応する１以上の時刻ｔ１１が導出され、かつ、被験者リズム曲線ＥＣ上で指標値Ｃ´（ｔ２）に対応する１以上の時刻ｔ２１、ｔ２２が導出される。そして、時刻ｔ１１と時刻ｔ２１、ｔ２２の間の期間ｄのうち、計測間隔Δｔに最も近い期間に対応する時刻から被験者の生体リズムが推定される。
　以下では、指標値Ｃ´が被験者等の脈拍数である場合について説明する。しかし、指標値Ｃ´は、ＡＩ値、口内もしくは耳内温等でもよく、他の指標値でもよい。以下では、図１３を参照して、２点法による生体リズムの推定手順について説明する。
　図１３に示すように、まず、平均脈拍数について、基準リズム曲線ＲＣおよび被験者リズム曲線ＥＣが準備される（ステップＳ６１）。なお、ステップＳ６１の処理は、図５、図７および図９を参照して説明した手順と同様に行われる。
　まず、任意の時刻ｔに計測期間ｙ秒で脈波が計測され、図７を参照して説明した手順で、時刻ｔ＝ｔ１の指標値Ｃ´（ｔ１）が算出される（ステップＳ６２）。同様に、時刻ｔ１から計測間隔Δｔ（Δｔ＜１２時間）後の時刻ｔ２に計測期間ｙ秒で脈波が計測され、時刻ｔ２の指標値Ｃ´（ｔ２）が算出される（ステップＳ６３）。以下では、計測間隔Δｔ＝３時間である場合について説明するが、計測間隔Δｔは、１２時間以内であれば３時間以外でもよい。
　つぎに、被験者リズム曲線ＥＣ上で指標値Ｃ´（ｔ１）とＣ´（ｔ２）の位置関係が推定される（ステップＳ６４）。図１４Ａに示すように、指標値Ｃ´（ｔ１）とＣ´（ｔ２）の位置関係は、以下の４つの状態のうちいずれかと推定される。
　状態１：Ｃ´（ｔ１）、Ｃ´（ｔ２）が曲線ＥＣの下凸部、かつ曲線ＥＣのピークに跨らずに位置する。
　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。
　つぎに、指標値Ｃ´（ｔ１）、Ｃ´（ｔ２）と曲線ＥＣの基線ｍの大小関係が確認される（ステップＳ６５）。これにより、指標値Ｃ´（ｔ１）、Ｃ´（ｔ２）が曲線ＥＣの上凸部または下凸部に位置するかが判定される。例えば、図１４Ｂに示すように、指標値Ｃ´（ｔ１）、Ｃ´（ｔ２）が基線ｍよりも大きければ、指標値Ｃ´（ｔ１）とＣ´（ｔ２）の位置関係として状態３または状態４が推定される。
　つぎに、図１４Ｃに示すように、状態３、４について、曲線ＥＣ上で指標値Ｃ´（ｔ１）、Ｃ´（ｔ２）に対応する時刻ｔ１１、ｔ２１、ｔ２２が導出され（ステップＳ６６、Ｓ６７）、時刻ｔ１１とｔ２１の期間ｄ１および時刻ｔ１１とｔ２２の期間ｄ２が算出される（ステップＳ６８）。そして、算出された期間ｄ１、ｄ２のうち、実際の計測間隔Δｔと近似する期間が選択される（ステップＳ６９）。そして、選択された期間に対応する時刻ｔ１１、ｔ２１またはｔ２２が被験者の生体リズムとして推定される（ステップＳ７０）。
　また、図１４Ｄに示すように、状態３、４について、時刻ｔ１１とｔ２１と指標値Ｃ´（ｔ１）、Ｃ´（ｔ２）から第１の勾配ｇ１が算出され、時刻ｔ１１とｔ２２と指標値Ｃ´（ｔ１）、Ｃ´（ｔ２）から第２の勾配ｇ２が算出されてもよい。そして、算出された勾配ｇ１、ｇ２のうち、実際の計測期間Δｔと指標値Ｃ´（ｔ１）とＣ´（ｔ２）の関係から算出された勾配に近い勾配を伴う期間が選択される。そして、選択された勾配に対応する時刻ｔ１１、ｔ２１またはｔ２２が被験者の生体リズムとして推定される。
　２点法では、前述した１点法が１２時間以内に２回行われてもよい。これにより、第１および第２の指標値Ｃ１´（ｔ）、Ｃ２´（ｔ）を算出できた場合、第１および第２の指標値Ｃ１´（ｔ）、Ｃ２´（ｔ）に２点法を各々に適用して第１および第２の推定値を算出することができる。そして、第１および第２の推定値の誤差が小さい場合、いずれか一方の推定値を採用してもよく、２つの推定値の平均値を採用してもよい。一方、第１および第２の推定値の誤差が大きい場合、推定が失敗したと判定し、被験者に再計測が促されてもよい。また、何らかの原因により第１または第２の指標値Ｃ１´（ｔ）、Ｃ２´（ｔ）のうち一方を算出できなかった場合でも、算出できた指標値に２点法を適用して生体リズムを推定することができる。
　（領域法による生体リズムの推定）
　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
　そして、生体リズム推定部２０では、３以上の指標値Ｃ´（ｔ１）、Ｃ´（ｔ２）、Ｃ´（ｔ３）、…を被験者リズム曲線ＥＣに当てはめ、被験者リズム曲線ＥＣ上で３以上の指標値に対応する時刻から被験者の生体リズムが推定される。
　以下では、指標値Ｃ´が被験者等の脈拍数である場合について説明する。しかし、指標値Ｃ´は、ＡＩ値、口内もしくは耳内温等でもよく、他の指標値でもよい。以下では、図１５を参照して、領域法による生体リズムの推定手順について説明する。
　図１５に示すように、まず、平均脈拍数について、基準リズム曲線ＲＣおよび被験者リズム曲線ＥＣが準備される（ステップＳ７１）。なお、ステップＳ７１の処理は、図５、図７および図９を参照して説明した手順と同様に行われる。
　つぎに、３回以上の任意の時刻ｔ＝ｔ１、ｔ２、ｔ３、…に計測期間ｙ秒で脈波が計測され（ステップＳ７２）、図７を参照して説明した手順で、時刻ｔ＝ｔ１、ｔ２、ｔ３、…の指標値Ｃ´（ｔ１）、Ｃ´（ｔ２）、Ｃ´（ｔ３）、…が算出される（ステップＳ７３）。
　ここで、脈波は、睡眠中または覚醒中に連続的な計測値として計測されてもよい。この場合、計測された脈波を０．５時間、１時間等、一定時間間隔に区分し、図７を参照して説明した手順で、区間毎に指標値Ｃ´（ｔ１）、Ｃ´（ｔ２）、Ｃ´（ｔ３）、…が算出される。なお、脈波を一定時間間隔に区分する場合、隣接する区間同士が部分的に重複するようにしてもよい。
　つぎに、図１６に示すように、一連の指標値Ｃ´（ｔ１）、Ｃ´（ｔ２）、Ｃ´（ｔ３）、…を被験者リズム曲線ＥＣに当てはめる（カーブフィッティングする）（ステップＳ７４）。カーブフィッティングでは、被験者リズム曲線ＥＣと一連の指標値Ｃ´とを時間方向にずらすことで、両者の差分値を最小化する時刻ｔが求められてもよく、両者の相互相関係数を最大化する時刻ｔが求められてもよい。
　そして、被験者リズム曲線ＥＣ上で指標値Ｃ´（ｔ１）、Ｃ´（ｔ２）、Ｃ´（ｔ３）、…に対応する時刻ｔ１１、ｔ１２、ｔ１３、…の少なくとも１つが被験者の生体リズムとして推定される（ステップＳ７５）。例えば、図１６に示す例では、睡眠中の計測値が用いられ、起床時の指標値Ｃ´（ｔ７）に対応する時刻ｔ１７が生体リズムとして推定されている。
　領域法でも、前述した１点法が３回以上行われてもよい。これにより、第１および第２の指標値Ｃ１´（ｔ）、Ｃ２´（ｔ）を算出できた場合、第１および第２の指標値Ｃ１´（ｔ）、Ｃ２´（ｔ）に領域法を各々に適用して第１および第２の推定値を算出することができる。そして、第１および第２の推定値の誤差が小さい場合、いずれか一方の推定値を採用してもよく、２つの推定値の平均値を採用してもよい。一方、第１および第２の推定値の誤差が大きい場合、推定が失敗したと判定し、被験者に再計測が促されてもよい。また、何らかの原因により第１または第２の指標値Ｃ１´（ｔ）、Ｃ２´（ｔ）のうち一方を算出できなかった場合でも、算出できた指標値に領域法を適用して生体リズムを推定することができる。
［４．まとめ］
　以上説明したように、本開示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。
　このため、被験者は、従来の生体リズム推定方法とは異なり、侵襲的な計測により苦痛、不快感等を経験することもなく、長期間の計測により日常生活を阻害されることもない。よって、非侵襲かつ簡易に測定した生体情報に基づき被験者の生体リズムを推定することができる。
　以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本技術はかかる例に限定されない。本開示の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
　例えば、上記説明では、生体情報として脈波を用いる場合について主に説明した。しかし、生体情報としては、脈波に限らず、口内・耳内温を始めとして、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他の生体情報が用いられてもよい。
　　１　　生体リズム推定装置
　　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)

  1. 　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。
  2. 　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。
  3. 　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。
  4. 　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。
  5. 　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。
  6. 　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。
  7. 　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。
  8. 　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。
  9. 　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。
  10. 　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。
  11. 　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。
  12. 　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。
  13. 　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。
  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、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
    　をコンピュータに実行させるためのプログラム。
     
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