7307475 自律神経機能評価装置及び自律神経機能評価プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-04

(45)【発行日】2023-07-12

(54)【発明の名称】自律神経機能評価装置及び自律神経機能評価プログラム

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/352 20210101AFI20230705BHJP

   A61B 5/16 20060101ALI20230705BHJP

【ＦＩ】

A61B5/352 100

A61B5/16 100

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019211767

(22)【出願日】2019-11-22

(65)【公開番号】P2021079035

(43)【公開日】2021-05-27

【審査請求日】2022-08-19

(73)【特許権者】

【識別番号】516269216

【氏名又は名称】株式会社ＢＤＡＳＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100134706

【弁理士】

【氏名又は名称】中山 俊彦

(72)【発明者】

【氏名】有城 正彦

(72)【発明者】

【氏名】日浦 公彰

(72)【発明者】

【氏名】後小路 美佳

【審査官】山口 裕之

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－２６４１３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２２６１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－９５５５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ５／３４６

Ａ６１Ｂ ５／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

心拍間隔データに基づいて第１ウェーブレット変換処理で得られるＬＦ／ＨＦの時系列波形データについて、周期の第１基本値を記憶する基本値記憶部と、
得られたＬＦ／ＨＦの時系列波形データに対して第２ウェーブレット変換処理を行うことにより求められた周期毎のエネルギの中から、最もエネルギが大きい周期を周期の中心値として特定する特定部と、
前記第１基本値と前記周期の中心値との相違度に基づいて、自律神経機能を評価する評価部と、
を備える自律神経機能評価装置。

【請求項2】

前記基本値記憶部は、心拍間隔データに基づいて第１ウェーブレット変換処理で得られるＬＦ／ＨＦの時系列波形データについて、振幅の中心値を第２基本値として記憶し、
前記特定部は、得られたＬＦ／ＨＦの時系列波形データの振幅の平均値を特定し、
前記評価部は、前記第２基本値と前記振幅の平均値との相違度に基づいて、自律神経機能を評価する請求項１に記載の自律神経機能評価装置。

【請求項3】

前記基本値記憶部は、心拍間隔データに基づいて第１ウェーブレット変換処理で得られるＬＦ／ＨＦの時系列波形データについて、振幅を第３基本値として記憶し、
前記特定部は、得られたＬＦ／ＨＦの時系列波形データの振幅を特定し、
前記評価部は、前記第３基本値と前記振幅との相違度に基づいて、自律神経機能を評価する請求項１に記載の自律神経機能評価装置。

【請求項4】

前記評価部で得られた評価結果の画像を生成する画像生成部を、さらに備える請求項１ないし３のいずれか１項に記載の自律神経機能評価装置。

【請求項5】

心拍間隔データに基づいて第１ウェーブレット変換処理で得られるＬＦ／ＨＦの時系列波形データについて、周期の第１基本値を記憶させる基本値記憶ステップと、
得られたＬＦ／ＨＦの時系列波形データに対して第２ウェーブレット変換処理を行うことにより求められた周期毎のエネルギの中から、最もエネルギが大きい周期を周期の中心値として特定する特定ステップと、
前記第１基本値と前記周期の中心値との相違度に基づいて、自律神経機能を評価する評価ステップと
を、コンピュータに実行させる自律神経機能評価プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自律神経機能評価装置及び自律神経機能評価プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

心臓の機能は、交感神経と副交感神経とによって拮抗的に制御されており、心拍間隔（ＲＲＩ，Ｒ－Ｒ Ｉｎｔｅｒｖａｌ）は絶えず変動している。時系列の心拍間隔データで構成された心拍間隔の変動情報を周波数解析すると、０．１５Ｈｚを境界として２つの主要な周波数成分が確認できる。一方は低周波数（ＬＦ）成分と呼ばれる概ね０．０５Ｈｚ以上０．１５Ｈｚ以下の周波数成分であり、主に交感神経及び副交感神経の活動状態を反映している。他方は高周波数（ＨＦ）成分と呼ばれる概ね０．１５Ｈｚ以上０．４５Ｈｚ以下の周波数成分であり、主に副交感神経の活動状態を反映している。これら各周波数成分は自立神経の状態を反映しているため、そのスペクトルのパワーが自律神経の機能状況を示す指標として自律神経機能評価などに利用されている。

【0003】

自律神経機能評価は、交感神経と副交感神経との状態のバランスを例えば大きく４つに分類して行われる。つまり、交感神経と副交感神経とのパワーの高低などの直流成分の諸条件で評価がなされており、４つの分類とは、以下の（１）～（４）である。
（１）交感神経と副交感神経とのパワーがともに高い。
（２）交感神経のパワーが高く、副交感神経のパワーが極度に低い。
（３）交感神経のパワーが低く、副交感神経のパワーが極度に高い。
（４）交感神経と副交感神経とのパワーがともに低い

【0004】

心拍間隔の変動情報の周波数解析に、高速フーリエ変換（ＦＦＴ，Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を用いる手法がある。しかし、フーリエ変換では、知られているとおり、時間と周波数との両方のファクタに関わる精度をともには上げられないという欠点がある。また、周波数解析に関しては、高周波成分のエネルギを得るために測定時間を短くしなければならない。逆に低周波成分のエネルギを得るには、測定時間を長くしないと1周期分が得られないという問題がある。このように、フーリエ変換は、時間のファクタに関わる精度、すなわち時間領域を犠牲にした手法といえる。また、脈飛びが起きた場合は、変則的なデータとなりうるため正しく周波数変換ができず、脈飛びがあった時点から前後２０秒程度に計算誤差が生ずる。さらに、フーリエ変換では、測定時間毎の自律神経指標が得られないから、概ね３０秒以上の測定が必要となる。フーリエ変換では、このように一定時間の測定が終了した後、測定した瞬時の周波数分析ができず、また、それら経時的測定結果である全体の数値を平均化して表すから時間的な変動を確認できない。フーリエ変換を用いた手法の場合には、時間的な自律神経の変動の数を数えたものを基本にして個人の自律神経を評価することになる。そのため、職業や生活習慣、環境など個々人の特性に応じた自律神経の評価ができない。

【0005】

そこで、心拍間隔の変動情報の周波数解析に、ウェーブレット変換を用いる手法が例えば特許文献１に提案されている。ウェーブレット変換は、対象とする時系列のデータが非定常状態である場合の解析に適しているからである。特許文献１の手法では、生体信号時系列データを、複素数ウェーブレット変換により、１または複数の周波数帯域の複素数のウェーブレット係数に分割している。そして、分割により得られた複素数のウェーブレット係数の絶対値を２乗してパワーを算出し、生体信号に含まれている周波数成分のパワーの時間的変動を求めている。

【0006】

また、特許文献２には、心拍間隔の変動情報に対するウェーブレット変換処理により、前述のＬＦ成分とＨＦ成分を求め、これに基づいてリラックス度を算出する手法が記載されている。特許文献２の手法は、ウェーブレット変換処理された脈波解析データに、周波数補正をかけて脈波補正データとし、各周波数時間領域で比較し、脈象を示す脈象データを求めている。

【0007】

また、特許文献３には、心拍間隔の変動情報に含まれる周波数成分のパワーを高い時間分解能で求める手法が提案されている。特許文献３の手法では、不等間隔である心拍間隔の間を補完して等間隔のデータを生成し、この等間隔のデータにウェーブレット変換処理を施し、複数の周波数帯域のウェーブレット帯域に分割している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特開２０００－２９６１１８号公報

【文献】特開平１０－２４８８１９号公報

【文献】特開平１１－１２８１８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、特許文献１～３に記載される手法では、ウェーブレット変換処理で周波数解析したデータから自律神経機能を評価するためには、解析データを分析する専門的な知識が必要とされ、自律神経機能の状態を簡易に把握することはできない。

【0010】

そこで、本発明は、ウェーブレット変換処理で周波数解析したデータから、自律神経機能の状態を簡易に把握する自律神経機能評価装置、及び自律神経機能評価プログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の自律神経機能評価装置は、基本値記憶部と、特定部と、評価部とを備える。基本値記憶部は、心拍間隔データに基づいて第１ウェーブレット変換処理で得られるＬＦ／ＨＦの時系列波形データについて、周期の第１基本値を記憶する。特定部は、得られたＬＦ／ＨＦの時系列波形データに対して第２ウェーブレット変換処理を行うことにより求められた周期毎のエネルギの中から、最もエネルギが大きい周期を周期の中心値として特定する。評価部は、第１基本値と周期の中心値との相違度に基づいて、自律神経機能を評価する。

【0012】

基本値記憶部は、心拍間隔データに基づいて第１ウェーブレット変換処理で得られるＬＦ／ＨＦの時系列波形データについて、振幅の中心値を第２基本値として記憶し、特定部は、得られたＬＦ／ＨＦの時系列波形データの振幅の平均値を特定し、評価部は、第２基本値と上記振幅の平均値との相違度に基づいて、自律神経機能を評価することが好ましい。

【0013】

基本値記憶部は、心拍間隔データに基づいて第１ウェーブレット変換処理で得られるＬＦ／ＨＦの時系列波形データについて、振幅を第３基本値として記憶し、特定部は、得られたＬＦ／ＨＦの時系列波形データの振幅を特定し、評価部は、第３基本値と振幅との相違度に基づいて、自律神経機能を評価することが好ましい。

【0014】

評価部で得られた評価結果の画像を生成する画像生成部を、さらに備えることが好ましい。

【0015】

本発明の自律神経機能評価プログラムは、基本値記憶ステップと、特定ステップと、評価ステップとを、コンピュータに実行させる。基本値記憶ステップは、心拍間隔データに基づいて第１ウェーブレット変換処理で得られるＬＦ／ＨＦの時系列波形データについて、周期の第１基本値を記憶させる。特定ステップは、得られたＬＦ／ＨＦの時系列波形データに対して第２ウェーブレット変換処理を行うことにより求められた周期毎のエネルギの中から、最もエネルギが大きい周期を周期の中心値として特定する。評価ステップは、第１基本値と周期の中心値との相違度に基づいて、自律神経機能を評価する。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、ウェーブレット変換処理で周波数解析したデータから、自律神経機能の状態を、簡易に把握することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】実施形態である自律神経機能評価装置の構成を示すブロック図である。

【図2】ＬＦ／ＨＦの時系列データの一例を示すグラフである。

【図3】心拍及び心拍間隔の説明図である。

【図4】心拍間隔の説明図である。

【図5】ＬＦとＨＦとの各パワー、及び、ＬＦ／ＨＦの時系列データのグラフである。

【図6】理想波形データの説明図である。

【図7】周期の中心値の特定方法の説明図である。

【図8】第１基準値を用いた自律神経機能の評価方法の説明図である。

【図9】第２基準値を用いた自律神経機能の評価方法の説明図である。

【図10】第３基準値を用いた自律神経機能の評価方法の説明図である。

【図11】評価結果の画像の説明図である。

【図12】解析結果の画像の説明図である。

【図13】周波数解析の画像の説明図である。

【図14】自律神経機能評価装置の電気的構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

図１に示す自律神経機能評価装置（以下、単に「評価装置」と称する）１０は、本発明の実施形態の一例である。評価装置１０は、ＬＦ／ＨＦの時系列波形データ（図２参照）を用いて、自律神経機能を評価するためのものである。ＬＦ／ＨＦの時系列波形データは、心拍間隔データに基づいて第１ウェーブレット（以下、「ＷＬと記載する」）変換処理で得られる。図１においては、第１ＷＬ変換処理を行う第１ＷＬ変換処理部に符号１３を付している。

【0019】

ＬＦ／ＨＦの時系列波形データは、ウェーブレット変換処理を用いた公知の方法で得ることができ、例えば下記の方法で得られる。まず、耳たぶや指先等に装着して心拍（脈波）を検出する心拍検出センサを用いて心拍を検出し、その心拍データ（図３参照）に基づき心拍間隔（以下、ＲＲＩと称する）を求めることにより、ＲＲＩデータ（図４参照）が得られる。心拍データはタイムスタンプによる時間情報を含んでおり、これにより、ＲＲＩデータを構成するＲＲＩ値（ＲＲＩ１，ＲＲＩ２，ＲＲＩ３，・・・）が次々と求められるようになっている。心拍検出センサ及びＲＲＩデータを生成する装置は、公知のものを用いてよく、市販品でもよい。第１ＷＬ変換処理は、得られたＲＲＩデータに対して周波数解析を行う。これにより、低周波数（以下、ＬＦと称する）領域の成分（ＬＦ成分）と高周波数（以下、ＨＦと称する）領域の成分（ＨＦ成分）との各パワーを求める（図５参照）。図５の破線はＬＦ成分のパワーのグラフ、実線はＨＦ成分のパワーのグラフである。本例の第１ＷＬ変換処理部１３は、ＬＦ成分とＨＦ成分とのパワーの比（ＬＦ／ＨＦで算出され、以下、ＬＦ／ＨＦと称する）を求めるように構成されており、第１ＷＬ変換処理部１３によってＬＦ／ＨＦを求めている。図５の二点鎖線はＬＦ／ＨＦを示す。

【0020】

ＬＦ成分とＨＦ成分との各パワーは時系列データとして求められ、グラフ化した場合には図５に示すように時系列波形データとなる。そのため、ＬＦ／ＨＦも時系列データとして得られ、グラフ化した場合には図５に示すように時系列波形データとなる。なお、ＬＦ領域は、０．０４Ｈｚ以上０．１５Ｈｚ以下の周波数領域、ＨＦ領域は０．１５Ｈｚ以上０．４Ｈｚ以下の周波数領域としているが、ＬＦ領域とＨＦ領域との各下限値及び各上限値はこれらに限定されない。例えば、本例では、後述の入力部１７により、ＬＦ領域とＨＦ領域との各下限値及び各上限値を再設定できるようにしており、これにより、例えば研究用や医療診断用として、より高度な解析や評価ができるようになっている。

【0021】

評価装置１０は、評価ユニット１６と、入力部１７と、出力部１８とを備える。評価ユニット１６はＬＦ／ＨＦの時系列波形データに基づいて自律神経機能を評価する評価装置本体である。入力部１７は評価ユニット１６に対して各種の設定や処理実行の指示等の入力を行い、出力部１８は評価ユニット１６で得られた評価結果や、入力部１７で行う入力操作の案内などを出力する。

【0022】

評価ユニット１６は、制御部２０と、基本値記憶部２１と、特定部２２と、評価部２３とを備える。評価ユニット１６は、ＬＦ／ＨＦデータ記憶部２６と、第２ＷＬ変換処理部２７と、画像生成部２８とを備えることが好ましく、本例でもそのようにしている。

【0023】

評価装置１０は、コンピュータで構成されており、ハードディスクなどの記憶部（図示無し）に記憶されたプログラム（自律神経機能評価プログラム）を実行することにより、評価ユニット１６の制御部２０，基本値記憶部２１，特定部２２，評価部２３，ＬＦ／ＨＦデータ記憶部２６，第２ＷＬ変換処理部２７，画像生成部２８、入力部１７、出力部１８などとして機能する。なお、評価装置１０の電気的構成は別の図面を用いて後述する。

【0024】

制御部２０は、評価ユニット１６の各部を統括的に制御する。

【0025】

基本値記憶部２１は、ＬＦ／ＨＦの時系列波形データについて、周期の基本値（第１基本値）を記憶する。第１基本値と、後述の第２基本値及び第３基本値とは、心身ともに健康なヒトを被評価者として想定した場合の仮想の値であり、すなわち、理想としたＬＦ／ＨＦの時系列波形データ（以下、理想波形データと称する）における仮想値である。理想波形データは、図６に示すように、周期Ｔ、振幅の中心値Ａｃ、振幅Ａが、それぞれ概ね一定の波形として想定したものである。第１基本値は、理想波形データの周期Ｔである。なお、周波数は周期の逆数であるから、周波数の設定を周期Ｔの設定とみなしてもよい。

【0026】

第１基本値は、自律神経機能評価プログラムにおいて予め設定されていてもよいし、例えば入力部１７での入力により設定されてもよい。自律神経機能評価プログラムにデフォルト（初期値）を設定し、入力部１７での入力により再設定可能としてもよい。本例は、第１基準値を１００秒に設定した場合として説明する。

【0027】

特定部２２は、得られたＬＦ／ＨＦの時系列波形データに対して第２ＷＬ変換処理を行うことにより求められた周期毎のエネルギの中から、最もエネルギが大きい周期を周期の中心値として特定する。具体的には、被評価者の実測データである心拍データを基に図２に示すようなＬＦ／ＨＦの時系列波形データ（以下、実測波形データと称する）が求められた場合において、この実測波形データに対して第２ＷＬ変換処理を行うことにより、周期毎のエネルギが求められる。周期を横軸、エネルギを縦軸に、周期毎のエネルギをグラフ化すると、例えば図７のような山形のグラフになる。特定部２２は、これらの周期毎のエネルギのうち最も大きいエネルギを示す周期を、周期の中心値として特定する。図７に示す例は、周期が１１０秒でエネルギが最大になった場合としており、この「１１０秒」を周期の中心値とする。なお、周期の代わりに、周期の逆数である周波数を用いてもよい。すなわち、周波数毎のエネルギを求め、エネルギが最も大きい周波数を、周波数の中心値として特定し、この特定を、周期の中心値の特定とみなしてもよい。

【0028】

本例では、第２ＷＬ変換処理部２７に供する実測波形データは、ＬＦ／ＨＦデータ記憶部２６に記憶している。ＬＦ／ＨＦデータ記憶部２６は、第１ＷＬ変換処理部１３と接続（電気的に接続）しており、第１ＷＬ変換処理部１３により得られたＬＦ／ＨＦの時系列データを記憶している。すなわち、被評価者の実測データである心拍データから求めたＲＲＩデータに基づき、第１ＷＬ変換処理部１３はＬＦ成分とＨＦ成分とＬＦ／ＨＦとの各時系列データを求め、これらの時系列データがＬＦ／ＨＦデータ記憶部２６に記憶されている。ＬＦ／ＨＦの時系列データは、グラフ化した場合に波形のデータとなるから、ＬＦ／ＨＦの時系列データを記憶していれば、グラフの生成と生成したグラフの記憶とを実際には行っていなくても、実測波形データを記憶したものとみなしてよい。

【0029】

ＬＦ／ＨＦデータ記憶部２６は、実測波形データとしてのＬＦ／ＨＦの時系列データに加えて、第１ＷＬ変換処理部１３で得られたＬＦ成分とＨＦ成分との各パワーの時系列データを記憶していてもよい。なお、第１ＷＬ変換処理部１３は、ＬＦ／ＨＦデータ記憶部２６と接続していなくてもよい。その場合には、例えば、第１ＷＬ変換処理部１３で求めた実測波形データとしてのＬＦ／ＨＦの時系列データを、例えば入力部１７により入力し、制御部２０を介してＬＦ／ＨＦデータ記憶部２６へ記憶すればよい。

【0030】

評価部２３は、第１基本値と特定部２２で特定した周期の中心値との相違度に基づいて、自律神経機能を評価する。具体的には、第１基本値と周期の中心値との相違度と、自律神経機能の評価の点数とを関連付けた評価用の第１基準データＢＤ１（図８参照）を生成して、記憶しておく。なお、この例では、入力部１７からの自律神経機能評価の指示の入力に第２ＷＬ変換処理部２７が応答して第２ＷＬ変換処理を行い、特定部２２による特定処理、評価部２３による評価処理を行っているものとしている。しかし、この例に限られず、例えば、入力部１７における自律神経機能評価の指示の入力に評価部２３が応答して、評価部２３が制御部２０を介して第２ＷＬ変換処理の実行要求を第２ＷＬ変換処理部２７に送り、その実行要求を受けて第２ＷＬ変換処理部２７が第２ＷＬ変換処理を行い、特定部２２による特定処理、評価部２３による評価処理と続く構成及び作用でもよい。

【0031】

第１基準データＢＤ１は、自律神経機能評価プログラムにおいてデフォルトとして予め設定されていてもよいし、入力部１７の入力により、例えば制御部２０の制御の下、評価部２３で再設定可能としてもよい。なお、第１基準データＢＤ１は基本値記憶部２１に記憶してもよいし、基本値記憶部２１と異なる記憶部（図示無し）をさらに設けてその記憶部に記憶してもよい。ここでは基本値記憶部２１に第１基準データＢＤ１を記憶しているものとする。

【0032】

第１基準データＢＤ１における点数の最低点（最も悪い評価の点数）と最高点（最も良い評価の点数）とは適宜設定すればよく、本例では図８に示すように最低点を０（ゼロ）点、最高点を１００点としている。第１基準データＢＤ１は、第１基本値に対して最高点を関連付け、第１基本値よりも小さい側と大きい側とのそれぞれに離れた周期ほど、低い点数を関連付ける。第１基準値を１００秒としている本例の場合には、１００秒の周期Ｔに１００点を関連付け、周期２５秒と周期４００秒とをそれぞれ０点とし、１００秒から２５秒と４００秒とのそれぞれに向かうほど点数を連続的に漸減させている。

【0033】

第１基本値と特定部２２で特定した周期の中心値との相違度（以下、第１相違度と称する）ＤＤ１は、周期の中心値の第１基本値との差の絶対値であり、第１基準データＢＤ１に基づいて、特定部２２で特定した周期の中心値の点数を求めることができる。例えば、周期の中心値（図８において符号ＭＶ１を付してある）を１１０秒と特定した本例では、図８に示すように、自律神経機能の点数は概ね９３点と評価される。なお、図８においては、評価として求められた点数には符号ＥＶ１を付してある。

【0034】

このように、本例の構成によると、自律神経機能は第１相違度ＤＤ１に基づいて評価される。このため、被評価者の自律神経機能の状態を、簡易に把握することができる。第１相違度ＤＤ１に基づいて評価される自律神経機能を、以下、第１自律神経機能と称する。

【0035】

第１基準データＢＤ１について、第１基本値から第１基本値よりも小さい側において最低点を関連付ける周期までの範囲Ｒ１と、第１基本値から第１基本値よりも大きい側において最低点を関連付ける周期までの範囲Ｒ２とは、互いに異なっていてもよい。例えば本例では、具体的には範囲Ｒ２を範囲Ｒ１より大きく設定しており、範囲Ｒ１は１００秒から２５（＝１００×２^－２）秒までの３００秒とし、範囲Ｒ２は１００秒から４００（＝１００×２^２）秒までの３００秒としてある。これにより、第１基本値よりも小さい側と大きい側との評価結果がよりバランスがとれたものとして得られる。

【0036】

図１に示す基本値記憶部２１は、理想波形データについて、振幅の中心値を第２基本値として記憶することが好ましく、本例でもそのようにしている。第２基本値は、理想波形データの振幅Ａの中心値Ａｃ（図６参照）である。

【0037】

第２基本値は、自律神経機能評価プログラムにおいて予め設定されていてもよいし、例えば入力部１７での入力により設定されてもよい。自律神経機能評価プログラムにデフォルト（初期値）を設定し、入力部１７での入力により再設定可能としてもよい。本例は、第２基本値を１（つまり、ＬＦ／ＨＦ＝１）に設定した場合として説明する。

【0038】

特定部２２は、実測波形データの振幅の平均値を特定する。例えば本例では、特定部２２は、入力部１７での入力に応答して、制御部２０の制御の下、ＬＦ／ＨＦデータ記憶部２６から実測波形データを読み出し、振幅の平均値を特定する。振幅の平均値は、例えば、実測波形データを構成するすべてのＬＦ／ＨＦの値の平均値である。ここでは、すべてのＬＦ／ＨＦの値の平均値を振幅の平均値として求め、０．７と特定されたものとして説明する。

【0039】

評価部２３は、第２基本値と特定部２２で特定した振幅の平均値との相違度に基づいて、自律神経機能を評価することが好ましく、本例でもそのようにしている。具体的には、第２基本値と振幅の平均値との相違度と、自律神経機能の評価の点数とを関連付けた評価用の第２基準データＢＤ２（図９参照）を生成して、記憶しておく。第２基準データＢＤ２は、自律神経機能評価プログラムにおいてデフォルトとして予め設定されていてもよいし、入力部１７の入力により、例えば制御部２０の制御の下、評価部２３で再設定可能としてもよい。なお、第２基準データＢＤ２は基本値記憶部２１に記憶してもよいし、基本値記憶部２１と異なる記憶部（図示無し）をさらに設けてその記憶部に記憶してもよい。ここでは基本値記憶部２１に第２基準データＢＤ２を記憶しているものとする。

【0040】

第２基準データＢＤ２における点数の最低点（最も悪い評価の点数）と最高点（最も良い評価の点数）とは適宜設定すればよく、本例では図９に示すように最低点を０（ゼロ）点、最高点を１００点としている。第２基準データＢＤ２は、第２基本値に対して最高点を関連付け、第２基本値よりも小さい側と大きい側とのそれぞれに離れた振幅の平均値ほど、低い点数を関連付ける。第２基準値を１としている本例の場合には、この１に対して１００点を関連付け、０と２とをそれぞれ０点とし、１から０と２とのそれぞれに向かうほど点数を連続的に漸減させている。

【0041】

第２基本値と特定部２２で特定した振幅の平均値との第２相違度ＤＤ２は、振幅の平均値の第２基本値との差の絶対値であり、第２基準データＢＤ２に基づいて、特定部２２で特定した振幅の平均値の点数を求めることができる。例えば、振幅の平均値（図９において符号ＭＶ２を付してある）を０．７と特定した本例では、図９に示すように、自律神経機能の点数は概ね７０点と評価される。なお、図９においては、評価として求めた点数には符号ＥＶ２を付してある。

【0042】

このように、本例の構成によると、自律神経機能は、第１相違度ＤＤ１に加えて第２相違度ＤＤ２に基づいて評価される。このため、被評価者の自律神経機能の状態を、簡易、かつ、より詳細に、知ることができる。第２相違度ＤＤ２に基づいて評価される自律神経機能を、以下、第２自律神経機能と称する。

【0043】

図１に示す基本値記憶部２１は、理想波形データについて、振幅Ａ（図６参照）を第３基本値として記憶することが好ましく、本例でもそのようにしている。第３基本値は、理想波形データの振幅Ａである。

【0044】

第３基本値は、自律神経機能評価プログラムにおいて予め設定されていてもよいし、例えば入力部１７での入力により設定されてもよい。自律神経機能評価プログラムにデフォルト（初期値）を設定し、入力部１７での入力により再設定可能としてもよい。本例は、第３基本値を１．２に設定した場合として説明する。

【0045】

特定部２２は、実測波形データの振幅を特定する。例えば本例では、特定部２２は、入力部１７での入力に応答して、制御部２０の制御の下、ＬＦ／ＨＦデータ記憶部２６から実測波形データを読み出し、振幅を特定する。振幅は、実測波形データを構成するすべてのＬＦ／ＨＦの値の中から最大値と最小値とを特定し、最大値から最小値を減算した値でもよいし、ガウス分布で平均的に８０％など閾値を使って求めてもよい。本例では、基本的には（最大値）－（最小値）で求めている。ただし、明らかな測定誤差を排除するために、データ全体の標準偏差（平均値等でもよい）とを予め求め、標準偏差よりも大きな値または小さな値があったときは、その値やその値の近傍の値は選択しないようにしてもよい。ちなみに（最大値）－（最小値）は、得られたデータを微分し、傾きが０になる点で求めている。

【0046】

評価部２３は、第３基本値と特定部２２で特定した振幅との相違度に基づいて、自律神経機能を評価することが好ましく、本例でもそのようにしている。具体的には、第３基本値と振幅との相違度と、自律神経機能の評価の点数とを関連付けた評価用の第３基準データＢＤ３（図１０参照）を生成して、記憶しておく。第３基準データＢＤ３は、自律神経機能評価プログラムにおいてデフォルトとして予め設定されていてもよいし、入力部１７の入力により、例えば制御部２０の制御の下、評価部２３で再設定可能としてもよい。なお、第３基準データＢＤ３は基本値記憶部２１に記憶してもよいし、基本値記憶部２１と異なる記憶部（図示無し）をさらに設けてその記憶部に記憶してもよい。ここでは基本値記憶部２１に第３基準データＢＤ３を記憶しているものとする。

【0047】

第３基準データＢＤ３における点数の最低点（最も悪い評価の点数）と最高点（最も良い評価の点数）とは適宜設定すればよく、本例では図１０に示すように最低点を０（ゼロ）点、最高点を１００点としている。第３基準データＢＤ３は、第３基本値に対して最高点を関連付け、第３基本値よりも小さい側と大きい側とのそれぞれに離れた振幅ほど、低い点数を関連付ける。第３基準値を１．２としている本例の場合には、この１．２に対して１００点を関連付け、０と２とをそれぞれ０点とし、１．２から０と２とのそれぞれに向かうほど点数を連続的に漸減させている。

【0048】

第３基本値と特定部２２で特定した振幅との第３相違度ＤＤ３は、振幅の第３基本値との差の絶対値であり、第３基準データＢＤ３に基づいて、特定部２２で特定した振幅の点数を求めることができる。なお、振幅は図１０において符号ＭＶ３を付してあり、本例で求めた自律神経機能の点数には符号ＥＶ３を付してある。

【0049】

このように、本例の構成によると、自律神経機能は、第１相違度ＤＤ１に加えて第３相違度ＤＤ３に基づいて評価される。このため、被評価者の自律神経機能の状態を、簡易、かつ、より詳細に知ることができる。第３相違度ＤＤ３に基づいて評価される自律神経機能を、以下、第３自律神経機能と称する。

【0050】

図１に示す画像生成部２８は、評価部２３で得られた評価結果の画像を生成し、生成した画像を出力部１８に出力、すなわち、出力部１８としてのディスプレイに表示させる。生成する画像は、第１相違度ＤＤ１（図８）に基づいて得られた評価結果と、第２相違度ＤＤ２（図９参照）に基づいて得られた評価結果と、第３相違度ＤＤ３（図１０）に基づいて得られた評価結果との各々を個別に示す画像であってもよいし、これらの評価結果に基づいて１つの評価結果にした画像であってもよい。この例ではこれらのうち後者としており、例えば図１１に示すように、円形のグラフを画像Ｇ１１として生成している。画像Ｇ１１のグラフは、交感神経の切り替え周期を横軸とし、交感神経の働きの強さを縦軸としている。横軸は、紙面右側に向かうほど切替周期が短い（切り替えが早い）ことを意味し、左側に向かうほど切替周期が長い（切り替えが遅い）ことを意味する。また、縦軸は、紙面上方に向かうほど交感神経の働きが強いことを意味し、下方に向かうほど交感神経の働きが弱いことを意味する。

【0051】

このグラフにおいて、自律神経機能が理想に近い場合ほど、原点０（ゼロ）に近い位置に、評価結果としての点Ｐが表示される。理想波形データと同じ実測波形データが得られた場合、すなわち、第１及び第２自律神経機能の評価結果が満点（本例では１００点）であった場合には、このグラフにおいて原点０に評価結果としての点Ｐが表示される。これに対して、第１及び第２自律神経機能評価のいずれかひとつが０点であった場合には、図１１に示すように、最外郭の円周上に点Ｐが表示される。第１及び第２自律神経機能評価のうち、第１自律神経機能の評価結果のみが満点（１００）未満である場合には、第１律神経機能の点数が低く、かつ、設定した基準値よりも低い場合には左方向へ、設定した基準値よりも高い場合には右方向へ、それぞれ原点から離れて、点Ｐが表示される。また、第１及び第２自律神経機能評価のうち、第２自律神経機能の評価結果のみが満点（１００）未満である場合には、第２自神経機能の点数が低く、かつ、設定した基準値よりも低い場合には下方向へ、設定した基準値よりも高い場合には上方向へ原点から離れて、点Ｐが表示される。なお、第３自律神経機能の評価結果は、例えば、図１１に示す円形グラフを三次元化することにより示すことができる。例えば、図１１に示すグラフの原点０を通り、紙面手前側に延びる軸（図示無し）を、第３自律神経機能の評価結果を示す軸として生成する。そして、第３自律神経機能の評価結果が満点（１００）の場合には点Ｐは縦軸と横軸とで設定された図１１の紙面に表示され、第３自律神経機能の点数が低いほど、紙面から手前方向に離れて、点Ｐが表示される。

【0052】

この例の画像生成部２８は、画像Ｇ１１の他に、実測波形データ（ＬＦ／ＨＦの時系列波形データ）と、実測波形データの基としたＬＦ成分及びＨＦ成分の各パワーの時系列波形データとを表示したグラフ（図５参照）を、画像Ｇ１２（図１２参照）として生成し、出力部１８としてのディスプレイに表示させている。画像Ｇ１２は、画像Ｇ１１と同じ画面上に表示してもよいし、画像Ｇ１１と切り替えて表示してもよい。本例では、画像Ｇ１２を画像Ｇ１１と同じ画面上に表示させている。

【0053】

この例の画像生成部２８は、画像Ｇ１１の他に、特定の時間における周波数解析結果のグラフを、画像Ｇ１３（図１３参照）として生成し、出力部１８としてのディスプレイに表示させている。「特定の時間」は、入力部１７による入力により指定することができる。このグラフは、縦軸がパワー、横軸が周波数（単位はＨｚ）となっており、ＬＦ成分の積算値と、ＨＦ成分の積算値とが示されている。図１３において、斜線のハッチング部分はＬＦ成分の積算値、ドットのハッチング部分はＨＦの積算値である。画像Ｇ１３は、画像Ｇ１１と同じ画面上に表示してもよいし、画像Ｇ１１と切り替えて表示してもよい。本例では、画像Ｇ１３を画像Ｇ１１及び画像Ｇ１２と同じ画面上に表示させている。

【0054】

第１ＷＬ変換処理及び第２ＷＬ変換処理に用いるマザーウェーブレットは、特に限定されない。マザーウェーブレットとして例えばガウス関数（正規分布）を用いる場合には、ピーク値から離れるに従って値が０に近づくため、一定値になるまでを計算対象の範囲とすることが、計算量を削減できる観点で好ましい。例えば、正規分布の最小値が０．０１になるまでを計算対象の範囲とする。ここで、ガウス関数の値を配列に格納し、上記最小値までの範囲を算出する。ＷＬ変換は測定対象となるデータとマザーウェーブレットのスケールを拡大または縮小し、平行移動したものとの畳み込み計算を行うため、上記のように、計算対象の範囲を予め求めておくことで畳み込み計算量が大幅に削減される。

【0055】

第１ＷＬ変換処理及び第２ＷＬ変換処理の演算は、公知のＷＬ変換の式を用いて行うことができ、本例ではｇａｂｏｒをマザーウェーブレット（Ψ）として実装している（下記数１参照）。他のマザーウェーブレットでも周波数解析の結果は異なるが、同様の作用効果がえられる。

【0056】

【数1】

【0057】

第１ＷＬ変換処理及び第２ＷＬ変換処理において、数１における各記号の意味は下記の通りである。
ａ（単位；秒）：周波数の逆数
ｂ（単位；秒）：シフト
ｔ（単位；秒）：時間
σ（単位；－）：減衰係数

【0058】

第１ＷＬ変換処理と第２ＷＬ変換処理とでは、求める周波数成分が異なり、求める周波数成分に応じて、上記のａ、ｔ等の各パラメータを設定する。例えば、第１ＷＬ変換処理では、０．０４Ｈｚ以上０．１５Ｈｚ以下の領域をＬＦ成分として求める。０．０４Ｈｚから０．１５Ｈｚまでにおいて、値の取得の間隔は任意であり、例えば０．０１Ｈｚごと取得してもよいし、０．０２Ｈｚごとに取得してもよく、この間隔を用いた除算によりａは設定される。例えば、０．０４Ｈｚごとに値を取得する場合のａについては、ａ＝１／０．０４として求められる。一方、第２ＷＬ変換処理の場合には、図８の第１基本値である周期Ｔを１００秒とした場合には、ａ＝１００となる。ｔは、時系列のＲＲＩデータの内、周波数成分として取得したい時間である。したがって、測定を開始してから２秒後のデータの周波数特性を解析したい場合には、ｔ＝２秒となる。σは任意の値に設定することができで、大きいほど周波数特性が正確になり、小さいほど時間的な変化が正確になり、例えばσ＝１になる。

【0059】

評価装置１０の電気的構成の一例は、図１４に示すように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）を含む制御処理装置５１と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を含む主記憶装置５２と、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）を含む補助記憶装置５３と、マウスやキーボードを含む入力装置５４と、ディスプレイやスピーカを含む出力装置５５と、ネットワークカード（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）等を含む通信装置５６と、を有する。なお、ＣＰＵの代わりにＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ－Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等の装置を用いてもよい。通信装置５６は、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）を用いた有線接続装置であってもよい。

【0060】

主記憶装置５２、補助記憶装置５３、入力装置５４、出力装置５５及び通信装置５６は、バスラインを介して制御処理装置５１とそれぞれ接続される。制御処理装置５１は、（１）補助記憶装置５３に記憶された自律神経機能評価プログラムを主記憶装置５２上に読み込み、（２）上記プログラムの指示に従って入力装置５４と補助記憶装置５３と通信装置５６との少なくともいずれかからデータを取得し、（３）取得したデータを上記プログラムに規定される手順で演算・加工した上で、（４）演算済み・加工済みのデータを補助記憶装置５３と出力装置５５と通信装置５６との少なくともいずれかに提供する。

【0061】

前述の第２ＷＬ変換処理部２７と特定部２２と評価部２３とは、制御処理装置５１を含んで構成される。制御部２０と画像生成部２８とは、制御処理装置５１と通信装置５６とを含んで構成される。ＬＦ／ＨＦデータ記憶部２６と基本値記憶部２１とは、補助記憶装置５３と主記憶装置５２とを含んで構成されている。入力部１７は入力装置５４を含んで構成され、出力部１８は出力装置５５を含んで構成される。

【0062】

自律神経機能評価プログラムは、基本値記憶ステップと、特定ステップと、評価ステップとを、コンピュータに実行させる。基本値記憶ステップは、心拍間隔データに基づいて第１ウェーブレット変換処理で得られるＬＦ／ＨＦの時系列波形データについて、周期の第１基本値を記憶させる。特定ステップは、得られたＬＦ／ＨＦの時系列波形データに対して第２ウェーブレット変換処理を行うことにより求められた周期毎のエネルギの中から、最もエネルギが大きい周期を周期の中心値として特定する。評価ステップは、第１基本値と周期の中心値との相違度に基づいて、自律神経機能を評価する。

【0063】

評価装置１０を、実測波形データを求める解析装置（図示無し）と組み合わせて接続させてもよい。解析装置は第１ＷＬ変換処理部１３（図１参照）を備える。さらに、解析装置に、心拍を検出してＲＲＩを求める検出ユニット（図示無し）を組み合わせて接続させてもよい。検出ユニットはセンサと心拍データ処理部と有する。センサとしては、例えば、クリップ状に形成されており、耳たぶを挟持した状態で心拍（脈波）を検出し、心拍データ（図３参照）を心拍データ処理部に送る光電変換式のセンサを用いることができる。心拍データ処理部としては、例えば、センサからの心拍データに基づきＲＲＩを求め、例えば図４に示すＲＲＩデータＲＲＩ１，ＲＲＩ２，ＲＲＩ３，・・・を解析装置に送るものを用いることができる。

【0064】

評価装置１０に解析装置を組み合わせて接続させる場合には、入力部１７及び出力部１８（図１参照）は、解析装置の入力部及び出力部として併用してもよい。すなわち、入力部１７及び出力部１８を、評価装置１０の構成部分とするとともに、解析装置の構成部分としてもよい。

【0065】

解析装置は、検出ユニットからのＲＲＩに対して、予め設定した所定値をバイアス値として加算し、第１ＷＬ変換処理部１３により実測波形データを求める。なお、バイアス値を加算する対象の複数のＲＲＩから構成されるＲＲＩデータには、所定値に設定したパラメータで調整処理を行う。こうした解析装置を評価装置１０を組み合わせて接続させることにより、本例では、次々と取得されたＲＲＩ（図４参照）を画像（図示無し）として表示し、かつ、図１２に示す画像Ｇ１２とを、概ね同期して生成させ、同じ画面上に並べて出力させることができるようになっている。

【符号の説明】

【0066】

１０ 自律神経機能評価装置
１３ 第１ＷＬ変換処理部
１６ 評価ユニット
１７ 入力部
１８ 出力部
２０ 制御部
２１ 基本値記憶部
２２ 特定部
２３ 評価部
２６ ＬＦ／ＨＦデータ記憶部
２７ 第２ＷＬ変換処理部
２８ 画像生成部
ＢＤ１～３ 第１基準データ～第３基準データ
ＤＤ１～ＤＤ３ 第１相違度～第３相違度
ＥＶ１～ＥＶ３ 点数
ＭＶ１ 周期の中心値
ＭＶ２ 振幅の平均値
ＭＶ３ 振幅

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】