特許 7528643 測定装置、測定方法、およびプログラム

(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】2024-07-29

(45)【発行日】2024-08-06

(54)【発明の名称】測定装置、測定方法、およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/16 20060101AFI20240730BHJP

   A61B 5/02 20060101ALI20240730BHJP

   A61B 5/08 20060101ALI20240730BHJP

   A61B 5/372 20210101ALI20240730BHJP

【ＦＩ】

A61B5/16 100

A61B5/02 310Z

A61B5/08

A61B5/372

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020145070

(22)【出願日】2020-08-28

(65)【公開番号】P2022039832

(43)【公開日】2022-03-10

【審査請求日】2023-04-28

(73)【特許権者】

【識別番号】308036402

【氏名又は名称】株式会社ＪＶＣケンウッド

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大段 翔平

(72)【発明者】

【氏名】菅原 隆幸

【審査官】前田 敏行

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－０３９１６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０４１４８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２３４０００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１７８４５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１７０１０８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ５／００－５／３９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

生体の脳波信号または脈波信号の少なくとも一方を生体信号として測定する第１生体センサと、
前記生体の単位時間あたりの呼吸数を測定する第２生体センサと、
前記生体信号の周期的特徴の微分値を算出する微分演算部と、
前記生体信号の周期的特徴の微分値に基づいて、前記生体の自立神経の活性度を解析する活性度解析部と、
前記生体の単位時間当たりの呼吸数に基づいて、前記生体の自律神経の活性度に含まれる前記生体の呼吸に起因する成分を除去して前記生体の自律神経の活性度を補正する活性度補正部と、
を備える、測定装置。

【請求項2】

前記活性度補正部は、前記生体の単位時間当たりの呼吸数、及び定常状態の呼吸数を用いて、前記生体の自律神経の活性度を補正する、
請求項１に記載の測定装置。

【請求項3】

前記活性度補正部は、前記生体の単位時間当たりの呼吸数と定常状態の呼吸数との比を用いて、前記生体の自律神経の活性度を補正する、
請求項１または２に記載の測定装置。

【請求項4】

前記第２生体センサは、前記生体の眉間、鼻、口、喉、または胸に装着されるセンサである、
請求項１から３のいずれか１項に記載の測定装置。

【請求項5】

生体の脳波信号または脈波信号の少なくとも一方を生体信号として測定するステップと、
前記生体の単位時間あたりの呼吸数を測定するステップと、
前記生体信号の周期的特徴の微分値を算出するステップと、
前記生体信号の周期的特徴の微分値に基づいて、前記生体の自立神経の活性度を解析するステップと、
前記生体の単位時間当たりの呼吸数に基づいて、前記生体の自律神経の活性度に含まれる前記生体の呼吸に起因する成分を除去して前記生体の自律神経の活性度を補正するステップと、
を含む、測定方法。

【請求項6】

生体の脳波信号または脈波信号の少なくとも一方を生体信号として測定するステップと、
前記生体の単位時間あたりの呼吸数を測定するステップと、
前記生体信号の周期的特徴の微分値を算出するステップと、
前記生体信号の周期的特徴の微分値に基づいて、前記生体の自立神経の活性度を解析するステップと、
前記生体の単位時間当たりの呼吸数に基づいて、前記生体の自律神経の活性度に含まれる前記生体の呼吸に起因する成分を除去して前記生体の自律神経の活性度を補正するステップと、
をコンピュータに実行させる、プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、測定装置、測定方法、およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

生体の自律神経系の活動の様子を計測する技術が知られている。例えば、特許文献１には、生体に電気刺激を与え、電気刺激前後の脈拍信号の比較結果に基づいて、自律神経系の活動の計測を行う技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－１７８４５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

呼吸運動に伴う胸腔の内圧の変化が、脈波の測定結果に影響を与え、脈波の測定結果に誤差が含まれてしまうことが知られている。対象者の呼吸を所定の条件に一致させて、脈波および心電位を測定するなどの工夫が行われているが、測定装置が高価であり、かつ測定に手間がかることがあった。

【0005】

本発明は、自律神経の活性度の測定結果に含まれる誤差を適切に補正することのできる測定装置、測定方法、および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】

【0006】

本発明の一態様に係る測定装置は、生体の脳波信号または脈波信号の少なくとも一方を生体信号として測定する第１生体センサと、前記生体の単位時間あたりの呼吸数を測定する第２生体センサと、前記生体信号の周期的特徴の微分値を算出する微分演算部と、前記生体信号の周期的特徴の微分値に基づいて、前記生体の自立神経の活性度を解析する活性度解析部と、前記生体の単位時間当たりの呼吸数に基づいて、前記生体の自律神経の活性度に含まれる前記生体の呼吸に起因する成分を除去して前記生体の自律神経の活性度を補正する活性度補正部と、を備える。

【0007】

本発明の一態様に係る測定方法は、生体の脳波信号または脈波信号の少なくとも一方を生体信号として測定するステップと、前記生体の単位時間あたりの呼吸数を測定するステップと、前記生体信号の周期的特徴の微分値を算出するステップと、前記生体信号の周期的特徴の微分値に基づいて、前記生体の自立神経の活性度を解析するステップと、前記生体の単位時間当たりの呼吸数に基づいて、前記生体の自律神経の活性度に含まれる前記生体の呼吸に起因する成分を除去して前記生体の自律神経の活性度を補正するステップと、を含む。

【0008】

本発明の一態様に係るプログラムは、生体の脳波信号または脈波信号の少なくとも一方を生体信号として測定するステップと、前記生体の単位時間あたりの呼吸数を測定するステップと、前記生体信号の周期的特徴の微分値を算出するステップと、前記生体信号の周期的特徴の微分値に基づいて、前記生体の自立神経の活性度を解析するステップと、前記生体の単位時間当たりの呼吸数に基づいて、前記生体の自律神経の活性度に含まれる前記生体の呼吸に起因する成分を除去して前記生体の自律神経の活性度を補正するステップと、をコンピュータに実行させる。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、自律神経の活性度の測定結果に含まれる誤差を適切に補正することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、生体信号の生理学的な特徴を説明するための図である。

【図2】図２は、生体信号の生理学的な特徴を説明するための図である。

【図3】図３は、第１実施形態に係る測定装置の構成例を示すブロック図である。

【図4】図４は、第１実施形態に係る第２生体センサの構成例を示すブロック図である。

【図5】図５は、Ｒ－Ｒ間隔の時間幅の変動を説明するための図である。

【図6】図６は、第１実施形態に係る自律神経の活性度の測定処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【図7】図７は、第２実施形態に係る測定装置の構成例を示すブロック図である。

【図8】図８は、眉間センサの取り付け位置を説明するための図である。

【図9】図９は、第３実施形態に係る測定装置の構成例を示すブロック図である。

【図10】図１０は、鼻センサの取り付け位置を説明するための図である。

【図11】図１１は、第４実施形態に係る測定装置の構成例を示すブロック図である。

【図12】図１２は、口センサの取り付け位置を説明するための図である。

【図13】図１３は、第５実施形態に係る測定装置の構成例を示すブロック図である。

【図14】図１４は、喉センサの取り付け位置を説明するための図である。

【図15】図１５は、第６実施形態に係る測定装置の構成例を示すブロック図である。

【図16A】図１６Ａは、胸センサの取り付け位置を説明するための図である。

【図16B】図１６Ｂは、胸センサの取り付け位置を説明するための図である。

【図16C】図１６Ｃは、胸センサの取り付け位置を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、添付図面を参照して、本発明に係る実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含む。また、以下の実施形態において、同一の部位には同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。

【0012】

［概要］
実施形態を説明するために、実施形態で測定する生体の生体信号の生理学的な特徴について説明する。図１と、図２とは、生体信号の生理学的な特徴を説明するための図である。図１と、図２とに示す生体信号は、脈波に関する脈波信号であるものとして説明するが、本発明はこれに限定されない。例えば、生体信号は、脳波に関する脳波信号であってもよい。

【0013】

生体の脈拍の拍動は、心臓の洞結節にあるペースメーカ細胞の自動発火で生じる。拍動のリズムは、交感神経と、副交感神経との両方の影響を強く受けている。交感神経は、心臓活動を促進させる方向に作用する。副交感神経は、心臓活動を抑制させる方向に作用する。通常の状態では、交感神経と、副交感神経とが拮抗して作用する。安静な状態または安静に近い状態では、副交感神経が支配的に作用する。

【0014】

図１に示すように、脈波信号を示す波形Ｗ１は、Ｐ波と、ＱＲＳ波と、Ｔ波と、Ｕ波とを含む。心拍変動は、ＱＲＳ波の頂点であるＲ波の検出を、１回の拍動として測定する。図２に示すように、脈波信号を示す波形Ｗ２において、心電図におけるＲ波の間隔の変動、すなわちＲ波間の間隔を示すＲ－Ｒ間隔の時間幅の揺らぎが自律神経に関する情報を示す自律神経指標として用いられている。Ｒ－Ｒ間隔の時間幅の揺らぎは、安静時には大きく、ストレス時には小さい。本実施形態では、自律神経に関する情報のことを、自律神経の活性度と呼ぶこともある。

【0015】

Ｒ－Ｒ間隔の時間幅の変動には、いくつかの特徴的な揺らぎある。１つは、０．１Ｈｚ付近に出現する低周波成分の揺らぎである。低周波成分の揺らぎは、血管の血圧のフィードバック調節に伴う交感神経系の活動の変調に起因する。もう１つは呼吸に同調した変調、すなわち呼吸性洞性不整脈を反映する高周波成分の揺らぎである。高周波成分の揺らぎは、呼吸中枢による迷走神経前節ニューロンへの直接干渉、肺の伸展受容体、および呼吸による血圧変化の圧受容体反射に起因する。高周波成分の揺らぎは、心臓に影響する副交感神経の活発度を示す副交感神経指標として用いられている。すなわち、脈波のＲ－Ｒ波間の揺らぎを測定して得られた波形成分のうち、低周波成分のパワースペクトルは交感神経の活発度を示し、高周波成分のパワースペクトルは副交感神経の活発度を示しているといえる。

【0016】

本実施形態では、生理学的な知見に基づき、対象者の自律神経の活発度を算出する際に、副交感神経が活発な状態のときに呼吸数が少なくなると、呼吸による影響成分が低周波帯域の近くに反映されることにより低周波成分が増加する傾向を補正する。

【0017】

［第１実施形態］
図３を用いて、第１実施形態に係る測定装置の構成について説明する。図３は、第１実施形態に係る測定装置の構成例を示すブロック図である。

【0018】

図３に示すように、測定装置１０は、第１生体センサ１１と、第２生体センサ１２と、操作部１３と、通信部１４と、制御部２０とを備える。測定装置１０は、例えば、ユーザの身体に装着されるウェアラブルデバイスである。ウェアラブルデバイスとしては、例えば、スマートウォッチが挙げられるが、これに限られない。

【0019】

第１生体センサ１１は、対象者の第１生体情報を測定する。第１生体センサ１１は、例えば、第１生体情報として対象者の脈波を測定する。第１生体センサ１１は、例えば、光を発光する発光部と、光を受光する受光部とを備える透過型光電方式の脈拍センサで実現することができる。この場合、第１生体センサ１１は、例えば、発光部と受光部とで対象者の指先を挟み込み、指先を透過した発光部から発光された光を受光部で受光することにより対象者の脈拍を測定するように構成されている。具体的には、対象者の脈波の圧力が大きいほど血流が大きくなり、脈波の圧力が小さいほど血流が小さくなる。第１生体センサ１１は、例えば、血流の変化による光の透過率の変化を検出することで、対象者の脈波を測定する。第１生体センサ１１は、例えば、時々刻々と変化する対象者の脈波を検出し、図示しないＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換器を用いて、脈波の検出結果をデジタル信号に変換する。第１生体センサ１１は、脈波のデジタル信号を制御部２０に出力する。第１生体センサ１１は、透過光電型方式の脈拍センサに限定されず、脈拍を測定できるセンサであれば、特に制限はない。

【0020】

第２生体センサ１２は、対象者の第２生体情報を測定する。第２生体センサ１２は、例えば、第２生体情報として対象者の呼吸の状態を測定する。第２生体センサ１２は、例えば、対象者の呼吸が呼気であるかまたは吸気であるかを判定する。第２生体センサ１２は、対象者の単位時間当たりの呼吸数を測定する。第２生体センサ１２は、呼吸センサで実現することができる。

【0021】

第２生体センサ１２は、対象者の口または鼻からの空気の出入りを検出することができれば、特に制限はない。第２生体センサ１２は、対象者の呼吸の状態を間接的に検出するセンサであってもよい。対象者の呼吸の状態を間接的に検出する方法としては、例えば、呼吸による体幹部（例えば、胸部または腹部）の周囲長の変化から検出する方法を挙げることができる。この場合、第２生体センサ１２は、例えば、伸縮により電気抵抗値が変化する伸縮性可変抵抗素子を用いて構成され得る。第２生体センサ１２は、例えば、伸縮性可変抵抗素子を用いて、対象者の体幹部の周囲長の変化を測定することで呼気期間なのか吸気期間なのかを判定してもよい。第２生体センサ１２は、例えば、伸縮性可変抵抗素子を用いて、対象者の体幹部の周囲長の変化の回数を測定することで、呼吸数を測定してもよい。

【0022】

操作部１３は、測定装置１０に対する各種の操作を受け付ける。操作部１３は、例えば、対象者の自律神経の活性度の測定を開始するための操作、および対象者の自律神経の活性度の測定を終了するための操作を受け付ける。操作部１３は、例えば、タッチパネル、ボタン、スイッチなどで実現することができる。

【0023】

通信部１４は、測定装置１０と、外部の装置との間で情報の送受信を行う。通信部１４は、例えば、測定装置１０と、外部のサーバ装置との間で情報の送受信を行う。通信部１４は、例えば、測定装置１０と、対象者が所有するスマートフォンなどの端末装置との間で情報の送受信を行う。通信部１４は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）およびＷｉ－Ｆｉ（登録商標）などの通信ユニットで実現される。

【0024】

制御部２０は、測定装置１０の各部を制御する。制御部２０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）等によって、図示しない記憶部に記憶されたプログラム（例えば、本発明に係るプログラム）がＲＡＭ等を作業領域として実行されることにより実現される。制御部２０は、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路により実現されてもよい。制御部２０は、ソフトウェアと、ハードウェア回路との組み合わせで実現されてもよい。

【0025】

制御部２０は、生体情報取得部２１と、微分演算部２２、活性度解析部２３と、活性度補正部２４と、活性度出力部２５と、通信制御部２６とを備える。

【0026】

生体情報取得部２１は、第１生体センサ１１から第１生体情報を取得する。具体的には、生体情報取得部２１は、第１生体センサ１１から対象者の脈波に関する情報を取得する。生体情報取得部２１は、第２生体センサ１２から第２生体情報を取得する。具体的には、生体情報取得部２１は、第２生体センサ１２から対象者の呼吸の状態に関する情報を取得する。

【0027】

微分演算部２２は、第１生体情報に基づいて、Ｒ波が検出された時刻を特定する。微分演算部２２は、Ｒ波が検出された時刻に基づいて、あるＲ波と、隣り合うＲ波との時間的な間隔を示す脈波のＲ－Ｒ間隔を算出する。微分演算部２２は、あるＲ－Ｒ間隔データと、隣り合うＲ－Ｒ間隔データとの間の揺らぎ（微分値）を算出する。微分演算部２２は、算出した脈波のＲ－Ｒ間隔値の微分値を活性度解析部２３に出力する。

【0028】

活性度解析部２３は、脈波のＲ－Ｒ間隔値の微分値の高周波成分と低周波成分とのパワースペクトルを計算する。具体的には、活性度解析部２３は、例えば、脈波のＲ－Ｒ間隔値の微分値が時間的に等間隔のデータでない場合、三次スプライン補間などを用いて等間隔な時系列データに変換する。活性度解析部２３は、Ｒ－Ｒ間隔値の微分値を、高速フーリエ変換などで直交変換を行う。すなわち、活性度解析部２３は、時系列データを周波数に関するデータに変換する。ここで、十分なサンプリング値を確保するにあたり、低周波成分のパワースペクトルを求める場合においては、周波数帯域として０．１Ｈｚ付近を用いることが好ましい。この場合、一般的には、３０秒から６０秒程度のデータを確保することが好ましい。

【0029】

活性度解析部２３は、高速フーリエ変換などで直交変換された脈波のＲ－Ｒ間隔値の微分値の高周波成分および低周波成分のパワースペクトルを計算する。活性度解析部２３は、高周波成分のパワースペクトルの総和をＲＲＨＦとして出力する。活性度解析部２３は、低周波成分のパワースペクトルの総和をＲＲＬＦとして出力する。

【0030】

活性度解析部２３は、高周波成分のパワースペクトルの総和と、低周波成分のパワースペクトルの総和とに基づいて、自律神経の活性度を算出する。例えば、呼吸数がＢＶのときの自律神経の活性度をＡＮ（ＢＶ）、高周波成分のパワースペクトルの総和をＲＲＨＦ（ＢＶ）、低周波成分のパワースペクトルの総和をＢＲＬＦ（ＢＶ）とすると、ＡＮ（ＢＶ）は以下の式（１）のように表現される。なお、呼吸数ＢＶは、実際の呼吸数である。

【0031】

【数1】

【0032】

活性度補正部２４は、活性度解析部２３が式（１）を用いて算出した自律神経の活性度を補正する。具体的には、活性度補正部２４は、対象者の呼吸の状態に基づいて、自律神経の活性度を補正する。

【0033】

ここで、呼吸の状態が自律神経の活性度に与える影響について説明する。呼吸中枢は脳幹部にあり、吸気と呼気との周期性リズムを形成している。呼吸中枢は、中枢および末梢の化学受容器からの入力を受け付け、生体に必要な酸素量に応じたインパルスの頻度を調整している。さらに、呼吸中枢は、肺の伸展受容器、呼吸筋または他の筋の筋紡錘、腱、および関節などと数多くの部位からの信号を受け付け、かつ上位の皮質性支配をも受けている。このため、呼吸は、自律性と、随意性とを併せ持つことが知られている。自律性においては、生理心理学では、主にストレスおよび情動変化に対する呼吸の変化が起きる。

【0034】

一般的に、交感神経が活性化されているときには呼吸数は規則的かつ早くなり、副交感神経が活性化されているときには呼吸数は遅くなる。これらは、自律神経との連動性が大きいため可能な限り除去することが好ましい。そこで、活性度補正部２４は、第２生体センサ１２が測定した対象者の呼吸の状態に基づいて、自律神経の活性度を補正する。対象者の呼吸の状態には、呼気期間、吸気期間、呼吸数、および基準クロックに関する情報が含まれ得る。呼吸数は単位時間あたりの呼吸数として測定するため、「吸気から呼気」または「呼気から吸気」へ切り替わるタイミングを１カウントとして測定する。現時刻から所定時間前まで（例えば過去１分間）の期間における「吸気から呼気」または「呼気から吸気」へ切り替わるタイミングのカウント数を、呼吸数ＢＶとして使用する。具体的には、時間間隔が固定幅の窓をスライドさせる、いわゆるスライディングウィンドウを用いて、窓の時間期間で測定されるカウント数を呼吸数ＢＶとして使用する。

【0035】

活性度補正部２４は、式（１）で示される自律神経の活性度を次のように補正する。一般的な定常状態での呼吸数は１２から２０回／分と言われている。そのため、本実施形態では、そのほぼ中間の値である１５回／分に補正することとする。ここで、呼吸数ＢＶの対数値の回帰係数をαとすると、補正式は以下の式（２）のように表すことができる。式（２）における１５は、定常状態での１分間（呼吸数ＢＶの測定期間）あたりの呼吸数を示しており、１５に限らず、１２から２０の範囲のいずれかの値（整数に限らない）を用いてもよい。また、対象者の定常状態での１分間あたりの呼吸数を用いてもよく、この場合、１２から２０の範囲を超えた値を用いてもよい。

【0036】

【数2】

【0037】

式（２）は以下の式（３）のように整理することができる。

【0038】

【数3】

【0039】

式（３）において、（１５/ＢＶ）^αは、補正項である。活性度補正部２４は、式（３）を用いることにより呼吸の影響の大半を除去することができる。活性度補正部２４は、式（３）により補正された自律神経の活性度に関する情報を活性度出力部２５に出力する。

【0040】

なお、回帰係数αは、年齢別、男女別、または生体的特徴の違う群において所定の人数のデータを取得して求めることができる。回帰係数αは、図示しない記憶部に記憶させてもよい。活性度補正部２４は、図示しない記憶部に記憶されている回帰係数αを用いることで、自律神経の活性度をより精度よく補正することができる。

【0041】

例えば、回帰係数αを求めるために、２０名程度の被験者を対象に、予測式の変数として、年齢および肺活量などの生体情報でグルーピングを行う。予測式の変数としてのパラメータを複数用意して、回帰分析を行うことで回帰係数αを求めることができる。例えば、２０名の被験者を条件ごとに５名ずつ４つのグループに分けて回帰分析を行うことで、回帰係数αを求めることができる。なお、各被験者のパラメータによっては、４つのグループに分けた場合に均等に５名ずつになるとは限らない。例えば、各被験者にパラメータによっては、４名、６名、７名、および３名とグルーピングされることもある。

【0042】

例えば、定常状態における１分間当たりの呼吸数を１５回として計算すると、α＝１．８が得られる。これは、被験者に対する実験から求められる値である。呼吸数は、１分間に限らず、他の単位時間で求めてもよい。αは１．８程度が好ましいが、これに限定されない。例えば、αの範囲を、１．１≦α≦２．５としてもよい。この範囲は、被験者の各パラメータにつき、環境による変動や測定誤差などを考慮して、各パラメータを±１０％程度変化させ、回帰係数を算出した例である。

【0043】

呼吸数ＢＶおよび回帰係数αの大きさに応じて、式（３）に示す自律神経の活性度の大きさは変化する。具体的には、補正項が大きくなるほど、自律神経の活性度は小さくなるように補正される。例えば、αの範囲が１．１≦α≦２．５である場合、呼吸数ＢＶが１５以下であれば補正項は１以上となり、１５を超えていれば補正項は１よりも小さくなる。すなわち、呼吸数ＢＶが１５よりも小さくなれば自律神経の活性度は補正前の自律神経活性度よりも小さくなるように算出され、１５を超えていれば自律神経の活性度は補正前の自律神経の活性度よりも大きくなるように算出される。

【0044】

活性度出力部２５は、外部の表示装置などの所定のマンマシンインターフェースを使って自律神経の活性度を示す数値、特定の時間幅で表示するグラフなどの情報を出力する。

【0045】

通信制御部２６は、通信部１４を制御して、測定装置１０と、外部の装置との間の通信を制御する。通信制御部２６は、通信部１４を制御して、例えば、外部のコンピュータとの間の通信を制御する。

【0046】

なお、活性度補正部２４は、測定された呼吸数が定常状態の呼吸数である場合に、測定された呼吸数に応じて自律神経の活性度を補正する。活性度補正部２４は、例えば、第２生体センサ１２による対象者の呼吸数の測定結果が１１回以下または２１回以上である場合には、非定常状態であると判定してもよい。この場合、活性度補正部２４は、例えば、活性度解析部２３による自律神経の活性度の算出結果を破棄してもよい。そして、活性度補正部２４は、例えば、外部の表示装置などに「測定不可」を示すアラームを表示してもよい。なお、非定常状態と判定する呼吸数の範囲は、１１回以下または２１回以上に限らず、対象者の定常状態の呼吸数に基づいて定めてもよい。

【0047】

また、呼吸影響因子には、呼吸性洞性不整脈に起因する１回の呼吸によって吸気と呼気との間で生じる心拍数の差も存在する。この心拍数の差は、副交感神経の活動指標を算出する際に誤差の原因となり得る。本実施形態では、呼気のときのＲ波のピークと、吸気のときのＲ波のピークとを分けて解析することにより、呼吸性洞性不整脈による影響因子を除去することができる。

【0048】

図４を用いて、呼気のときのＲ波のピークと、吸気のときのＲ波のピークとを分けて測定できる第２生体センサの構成について説明する。図４は、第１実施形態に係る第２生体センサの構成例を示すブロック図である。

【0049】

図４に示すように、第２生体センサ１２は、呼吸判定部１２１と、第１ピーク検出部１２２と、第２ピーク検出部１２３と、基準クロック部１２４と、同期部１２５とを備える。

【0050】

呼吸判定部１２１は、対象者の呼吸が呼気であるか吸気であるかを判定する。呼吸判定部１２１は、例えば、口または鼻の周辺の空気の流れの方向に従って、呼気であるか吸気であるか否かを判定する。呼吸判定部１２１は、口または鼻の周辺の空気の流れの方向が対象者に向かう方向である場合には、吸気であると判定する。呼吸判定部１２１は、口または鼻の周辺の空気の流れの方向が対象者から離れる方向である場合には、呼気であると判定する。

【0051】

第１ピーク検出部１２２は、吸気期間のＲ波のピークを検出する。第２ピーク検出部１２３は、呼気期間のＲ波のピークを検出する。図５は、Ｒ－Ｒ間隔の時間幅の変動を説明するための図である。図５には、グラフＧ１と、グラフＧ２とが示されている。グラフＧ１は、吸気期間におけるＲ－Ｒ間隔の時間幅の変動を示すグラフである。グラフＧ２は、呼気期間におけるＲ－Ｒ間隔の時間幅の変動を示すグラフである。グラフＧ１と、グラフＧ２とにおいて、縦軸はＲ波とその次のＲ波の時間間隔を示し、横軸は基準クロックを示す。

【0052】

図５において、時刻ｔ１から時刻ｔ２、時刻ｔ２から時刻ｔ３、および時刻ｔ３から時刻ｔ４の時間間隔は同じである。図５において、時刻ｔ１から時刻ｔ２、および時刻ｔ３から時刻ｔ４が吸気期間であり、時刻ｔ２から時刻ｔ４、および時刻ｔ４以降が呼気期間である。

【0053】

具体的には、グラフＧ１は、吸気期間におけるＲ波の１波目を基準クロックの時刻として、その次のＲ波までの期間の時間間隔を測定して得られたグラフである。グラフＧ１には、７点の測定箇所が示されている。時刻ｔ１から時刻ｔ２の間では、点Ｐ１から点Ｐ４の４点で測定し、時刻ｔ３から時刻ｔ４の間では、点Ｐ５から点Ｐ７の３点で測定していることが示されている。すなわち、同じ時間間隔でも測定回数が異なることもあり得る。

【0054】

グラフＧ２は、呼気期間におけるＲ波の１波目を基準クロックの時刻として、その次のＲ波までの期間の時間間隔を測定して得られたグラフである。点Ｐ１１は、時刻ｔ１以前の呼気期間の測定点である。グラフＧ２には、時刻ｔ２から時刻ｔ３の間では、点Ｐ１２から点Ｐ１５の４点で測定していることが示されている。点Ｐ１６は、時刻ｔ４以降の呼気期間の測定点である。

【0055】

呼吸は、全期間の約１／２の時間単位で呼気と吸気とを繰り返す。そのため、グラフＧ１と、グラフＧ２とに示すように、呼吸はデータが存在する期間が、呼気と吸気との間で約１／２の時間単位で交互に繰り返す。

【0056】

基準クロック部１２４は、基準クロック時刻を同期部１２５に出力する。同期部１２５は、例えば、グラフＧ１およびグラフＧ２の横軸の基準クロックに相当する時刻をＲ波の第１波到来時刻として同期してデータを生成する。同期部１２５は、生成したデータを制御部２０に出力する。同期部１２５は、吸気期間におけるＲ－Ｒ間隔のデータと、呼気期間におけるＲ－Ｒ間隔のデータとを独立に制御部２０に出力する。

【0057】

具体的には、第２生体センサ１２は、グラフＧ１と、グラフＧ２とに示すように、Ｒ－Ｒ波間の時間間隔の揺らぎを、呼気の場合と吸気の場合とで独立に測定する。第２生体センサ１２は、呼気の場合のＲ－Ｒ波間の時間間隔の揺らぎを示す情報と、吸気の場合のＲ－Ｒ波間の時間間隔の揺らぎを示す情報とを制御部２０に出力する。すなわち、第２生体センサ１２は、呼気期間のデータと、吸気期間のデータとを独立に制御部２０に出力する。

【0058】

生体情報取得部２１は、第２生体センサ１２から、呼気期間のデータと、吸気期間のデータとを独立に取得する。

【0059】

活性度解析部２３は、呼気期間のデータと、吸気期間のデータとが時間的に等間隔のデータでない場合、それぞれ別々にして三次スプライン補間などを用いて等間隔な時系列データに変換する。活性度解析部２３は、呼気期間のデータと、吸気期間のデータと、それぞれの時系列データを高速フーリエ変換などで直交変換を行う。すなわち、活性度解析部２３は、時系列データを、呼気期間のデータと、吸気期間のデータとを独立に周波数に関するデータに変換する。活性度解析部２３は、上述した式（１）を用いて、呼気の期間および吸気の期間の自律神経活性度ＡＮをそれぞれ独立に算出する。活性度解析部２３は、呼気の期間および吸気の期間のそれぞれの自律神経活性度ＡＮを活性度補正部２４に出力する。

【0060】

活性度補正部２４は、上述した式（３）を用いて、呼気の期間および吸気の期間のそれぞれの自律神経活性度ＡＮを補正する。活性度補正部２４は、補正後の呼気の期間および吸気の期間のそれぞれの自律神経活性度ＡＮを活性度出力部２５に出力する。

【0061】

活性度出力部２５は、外部の表示装置などの所定のマンマシンインターフェースを使って、呼気の期間および吸気の期間のそれぞれの自律神経の活性度を示す数値、特定の時間幅で表示するグラフなどの情報を出力する。また、活性度出力部２５は、呼気の期間および吸気の期間のそれぞれの自律神経の活性度を示す数値を足して、１／２を乗じた数を出力してもよい。言い換えれば、活性度出力部２５は、呼気の期間および吸気の期間のそれぞれの自律神経の活性度の平均値を出力してもよい。このように、脈波のＲ－Ｒ間隔を使って算出する自律神経活性度から、呼吸状態によって発生する呼吸影響因子を除去することにより、自律神経活性度をより精度よく補正することができる。

【0062】

［補正処理］
図６を用いて、第１実施形態に係る自律神経の活性度の測定処理について説明する。図６は、第１実施形態に係る自律神経の活性度の測定処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【0063】

生体情報取得部２１は、対象者の脈波に関する情報を第１生体センサ１１から取得する（ステップＳ１０）。生体情報取得部２１は、対象者の呼吸状態に関する情報を第２生体センサ１２から取得する（ステップＳ１１）。

【0064】

活性度解析部２３は、対象者の脈波に関する情報に基づいて、対象者の自律神経の活性度を算出する（ステップＳ１２）。活性度補正部２４は、活性度解析部２３が算出した対象者の自律神経の活性度を、対象者の呼吸状態に関する情報に基づいて補正する（ステップＳ１３）。活性度出力部２５は、対象者の補正後の自律神経の活性度を出力する（ステップＳ１４）。

【0065】

制御部２０は、対象者の自律神経の活性度の測定処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ１５）。制御部２０は、例えば、自律神経の活性度の測定処理を終了させる操作や、測定装置１０の電源をオフする操作を受け付けた場合に、対象者の自律神経の活性度の測定処理を終了すると判定する。対象者の自律神経の活性度の測定処理を終了すると判定された場合（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）、図６の処理を終了する。対象者の自律神経の活性度の測定処理を終了しないと判定された場合（ステップＳ１５；Ｎｏ）、ステップＳ１０に戻る。

【0066】

上述のとおり、第１実施形態では、対象者の呼吸の状態に基づいて、自律神経の活性度を補正する。これにより、第１実施形態は、対象者の自律神経の活性度を精度よく測定することができる。

【0067】

［第２実施形態］
図７を用いて、第２実施形態に係る測定装置について説明する。図７は、第２実施形態に係る測定装置の構成例を示すブロック図である。

【0068】

図７に示すように、測定装置１０Ａは、第２生体センサ１２の代わりに眉間センサ１２Ａを備える点で、図３に図示の測定装置１０とは異なっている。眉間センサ１２Ａは、第２生体センサ１２の具体的な構成の一例である。図８は、眉間センサ１２Ａの取り付け位置を説明するための図である。図８に示すように、眉間センサ１２Ａは、例えば、ユーザＵが眼鏡式のウェアラブル端末を装着した際に、鼻あての当たる鼻の上の眉間の部分に設けられ、ユーザＵの呼吸の状態を判定する。眉間センサ１２Ａは、例えば、以下の何れかの構成で実現され得る。

【0069】

眉間センサ１２Ａは、例えば、音声を収音するマイクロフォンで実現され得る。この場合、眉間センサ１２Ａは、ユーザＵの鼻の中を通る空気の流れの音を検出する。一般的に、空気の流れが止まるときに発生する無音期間は、「吸気」から「呼気」に変わるときの方が、「呼気」から「吸気」に変わるときよりも短い。眉間センサ１２Ａは、「吸気」の音と、「呼気」の音とのそれぞれを検出する。眉間センサ１２Ａは、時間間隔がより早く切り替わるタイミングを、呼吸の「吸気」から「呼気」へと切り替わる変化点として検出する。眉間センサ１２Ａは、音の変化点のタイミングに基づいて呼吸状態を測定するとともに、音の変化点を１回の呼吸としてカウントする。

【0070】

眉間センサ１２Ａは、例えば、気圧を検出する気圧センサで実現され得る。この場合、眉間センサ１２Ａは、ユーザＵの鼻の中の気圧の変化を検出する。鼻の中の気圧は、「呼気」および「吸気」のいずれの場合であっても、気圧は高くなる。一般的に、気圧が下がり次に上がるまでの低圧期間は、「吸気」から「呼気」に変わるときの方が、「呼気」から「吸気」に変わるときよりも短い。眉間センサ１２Ａは、「吸気」の気圧と、「呼気」の気圧とのそれぞれを検出する。眉間センサ１２Ａは、時間間隔がより早く切り替わるタイミングを、呼吸の「吸気」から「呼気」へと切り替わる変化点として検出する。眉間センサ１２Ａは、気圧の変化点のタイミングに基づいて呼吸状態を測定するとともに、気圧の変化点を１回の呼吸としてカウントする。

【0071】

眉間センサ１２Ａは、例えば、温度を検出する温度センサで実現され得る。温度センサとしては、例えば、サーミスタを用いることができる。この場合、眉間センサ１２Ａは、ユーザＵの鼻あての位置の温度の変化を検出する。一般的に、鼻の中を通る空気の気流の圧力は、「吸気」のときの方が「呼気」のときよりも高い。そのため、「吸気」のときの方が「呼気」のときよりも、鼻孔内の水分蒸発による温度の低下がわずかに大きくなる。眉間センサ１２Ａは、「吸気」の温度変化と、「呼気」の変化とのそれぞれを検出する。眉間センサ１２Ａは、温度変化がより大きくなるタイミングを、呼吸の「吸気」から「呼気」へと切り替わる変化点として検出する。眉間センサ１２Ａは、温度の変化点のタイミングに基づいて呼吸状態を測定するとともに、温度の変化点を１回の呼吸としてカウントする。

【0072】

眉間センサ１２Ａは、例えば、眉間の部分に下方に向けて設けられた赤外線カメラで実現されてもよい。この場合、眉間センサ１２Ａは、鼻の下または口の先の気流の動きで生じる空気の温度変化を検出する。一般的に、鼻の下および口の先の空気の温度は、「吸気」の場合に下がり、「呼気」の場合に上がる。すなわち、鼻の下または口の先の温度が下がったか上がったかに基づいて、呼吸の「吸気」から「呼気」へと切り替わる変化点として検出する。眉間センサ１２Ａは、温度の変化点のタイミングに基づいて呼吸状態を測定するとともに、温度の変化点を１回の呼吸としてカウントする。

【0073】

上述のとおり、第２実施形態では、ユーザＵの眉間またはその周辺に設けられる眉間センサ１２Ａにより、ユーザＵの呼吸の状態を測定することができる。これにより、第２実施形態は、眉間センサ１２Ａにより測定された呼吸の状態に基づいて、ユーザＵの自律神経の活性度を補正することができる。

【0074】

［第３実施形態］
図９を用いて、第３実施形態に係る測定装置について説明する。図９は、第３実施形態に係る測定装置の構成例を示すブロック図である。

【0075】

図９に示すように、測定装置１０Ｂは、第２生体センサ１２の代わりに鼻センサ１２Ｂを備える点で、図３に図示の測定装置１０とは異なっている。鼻センサ１２Ｂは、第２生体センサ１２の具体的な構成の一例である。図１０は、鼻センサ１２Ｂの取り付け位置を説明するための図である。図１０に示すように、鼻センサ１２Ｂは、例えば、ユーザＵが眼鏡式のウェアラブル端末を装着した際に、鼻腔の入り口の部分に設けられ、ユーザＵの呼吸の状態を判定する。鼻センサ１２Ｂは、例えば、以下の何れかの構成で実現され得る。

【0076】

鼻センサ１２Ｂは、例えば、音声を収音するマイクロフォンで実現され得る。この場合、鼻センサ１２Ｂは、ユーザＵの鼻の中を通る空気の流れの音を検出する。鼻センサ１２Ｂは、「吸気」の音と、「呼気」の音とのそれぞれを検出する。鼻センサ１２Ｂは、時間間隔がより早く切り替わるタイミングを、呼吸の「吸気」から「呼気」へと切り替わる変化点として検出する。鼻センサ１２Ｂは、音の変化点のタイミングに基づいて呼吸状態を測定するとともに、「吸気」から「呼気」へと切り替わる変化点を１回の呼吸としてカウントする。

【0077】

鼻センサ１２Ｂは、例えば、気圧を検出する気圧センサで実現され得る。この場合、鼻センサ１２Ｂは、ユーザＵの鼻の中の気圧の変化を検出する。鼻センサ１２Ｂは、「吸気」の気圧と、「呼気」の気圧とのそれぞれを検出する。鼻センサ１２Ｂは、時間間隔がより早く切り替わるタイミングを、呼吸の「吸気」から「呼気」へと切り替わる変化点として検出する。鼻センサ１２Ｂは、気圧の変化点のタイミングに基づいて呼吸状態を測定するとともに、「吸気」から「呼気」へと切り替わる変化点を１回の呼吸としてカウントする。

【0078】

鼻センサ１２Ｂは、例えば、温度を検出する温度センサで実現され得る。温度センサとしては、例えば、サーミスタを用いることができる。この場合、鼻センサ１２Ｂは、ユーザＵの鼻あての位置の温度の変化を検出する。一般的に、鼻の中を通る空気の気流の圧力は、「吸気」のときの方が「呼気」のときよりも高い。そのため、「吸気」のときの方が「呼気」のときよりも、鼻孔内の水分蒸発による温度の低下がわずかに大きくなる。鼻センサ１２Ｂは、「吸気」の温度変化と、「呼気」の変化とのそれぞれを検出する。鼻センサ１２Ｂは、温度変化がより大きくなるタイミングを、呼吸の「吸気」から「呼気」へと切り替わる変化点として検出する。鼻センサ１２Ｂは、温度の変化点のタイミングに基づいて呼吸状態を測定するとともに、「吸気」から「呼気」へと切り替わる変化点を１回の呼吸としてカウントする。

【0079】

鼻センサ１２Ｂは、例えば、鼻の部分に鼻孔に向けて設けられた赤外線カメラで実現されてもよい。この場合、鼻センサ１２Ｂは、鼻の中の気流の動きで生じる空気の温度変化を検出する。一般的に、鼻の中の温度は、「吸気」の場合に下がり、「呼気」の場合に上がる。すなわち、鼻の下または口の先の温度が下がったか上がったかに基づいて、呼吸の「吸気」から「呼気」へと切り替わる変化点として検出する。鼻センサ１２Ｂは、温度の変化点のタイミングに基づいて呼吸状態を測定するとともに、「吸気」から「呼気」へと切り替わる変化点を１回の呼吸としてカウントする。

【0080】

鼻センサ１２Ｂは、例えば、鼻の部分に設置された湿度センサで実現されてもよい。この場合、鼻センサ１２Ｂは、鼻腔内の湿度の変化を検出する。「呼気」、および「吸気」のいずれの場合であっても、その期間の間、鼻腔内の湿度は下がる。一般的に、湿度が上がり次に下がるまでの高湿度期間は、「吸気」から「呼気」に変わるときの方が、「呼気」から「吸気」に変わるときよりも短い。鼻センサ１２Ｂは、「吸気」のときの湿度と、「呼気」のときの湿度のそれぞれを検出する。鼻センサ１２Ｂは、高湿度から低湿度に切り替わるタイミングを、「吸気」から「呼気」に切り替わるタイミングとして検出する。鼻センサ１２Ｂは、湿度の変化点のタイミングに基づいて、呼吸状態を測定するとともに、「吸気」から「呼気」へと切り替わる変化点を１回の呼吸としてカウントする。

【0081】

鼻センサ１２Ｂは、例えば、鼻の部分に設置された二酸化炭素濃度センサであってもよい。この場合、鼻センサ１２Ｂは、鼻の周辺または口の先の周辺の二酸化炭素濃度を測定する。一般的に、二酸化炭素濃度は、「吸気」の期間に下がり、「呼気」の期間に上がる。鼻センサ１２Ｂは、鼻の周辺または口の先の周辺の二酸化炭素濃度の変化を検出する。鼻センサ１２Ｂは、二酸化炭素濃度が低濃度から高濃度に切り替わるタイミングを、「吸気」から「呼気」に切り替わるタイミングとして検出する。鼻センサ１２Ｂは、二酸化炭素濃度の変化点のタイミングに基づいて呼吸状態を測定するとともに、「吸気」から「呼気」へと切り替わる変化点を１回の呼吸としてカウントする。

【0082】

上述のとおり、第３実施形態では、ユーザＵの鼻腔の入り口またはその周辺に設けられる鼻センサ１２Ｂにより、ユーザＵの呼吸の状態を測定することができる。これにより、第３実施形態は、鼻センサ１２Ｂにより測定された呼吸の状態に基づいて、ユーザＵの自律神経の活性度を補正することができる。

【0083】

［第４実施形態］
図１１を用いて、第４実施形態に係る測定装置について説明する。図１１は、第４実施形態に係る測定装置の構成例を示すブロック図である。

【0084】

図１１に示すように、測定装置１０Ｃは、第２生体センサ１２の代わりに口センサ１２Ｃを備える点で、図３に図示の測定装置１０とは異なっている。口センサ１２Ｃは、第２生体センサ１２の具体的な構成の一例である。図１２は、口センサ１２Ｃの取り付け位置を説明するための図である。図１２に示すように、口センサ１２Ｃは、例えば、ユーザＵが頭部装着式のウェアラブル端末を装着した際に、口の周辺に配置され、ユーザＵの呼吸の状態を判定する。口センサ１２Ｃは、例えば、以下の何れかの構成で実現され得る。

【0085】

口センサ１２Ｃは、例えば、音声を収音するマイクロフォンで実現され得る。この場合、口センサ１２Ｃは、ユーザＵの口の周辺の空気の流れの音を検出する。口センサ１２Ｃは、「吸気」の音と、「呼気」の音とのそれぞれを検出する。口センサ１２Ｃは、音の変化点のタイミングに基づいて呼吸状態を測定するとともに、「吸気」から「呼気」へと切り替わる変化点を１回の呼吸としてカウントする。

【0086】

口センサ１２Ｃは、例えば、気圧を検出する気圧センサで実現され得る。この場合、口センサ１２Ｃは、ユーザＵの口の中の気圧の変化を検出する。一般的に、口の中において、圧力が下がり次に上がるまでの低圧期間は、「吸気」から「呼気」に変わるときの方が、「呼気」から「吸気」に変わるときよりも短い。口センサ１２Ｃは、「吸気」の気圧と、「呼気」の気圧とのそれぞれを検出する。口センサ１２Ｃは、時間間隔がより早く切り替わるタイミングを、呼吸の「吸気」から「呼気」へと切り替わる変化点として検出する。口センサ１２Ｃは、気圧の変化点のタイミングに基づいて呼吸状態を測定するとともに、「吸気」から「呼気」へと切り替わる変化点を１回の呼吸としてカウントする。

【0087】

口センサ１２Ｃは、例えば、温度を検出する温度センサで実現され得る。温度センサとしては、例えば、サーミスタを用いることができる。この場合、口センサ１２Ｃは、ユーザＵの口腔の温度の変化を検出する。一般的に、口の中を通る空気の気流の圧力は、「吸気」のときの方が「呼気」のときよりも高い。そのため、「吸気」のときの方が「呼気」のときよりも、口腔内の水分蒸発による温度の低下がわずかに大きくなる。口センサ１２Ｃは、「吸気」の温度変化と、「呼気」の変化とのそれぞれを検出する。口センサ１２Ｃは、温度変化がより大きくなるタイミングを、呼吸の「吸気」から「呼気」へと切り替わる変化点として検出する。口センサ１２Ｃは、温度の変化点のタイミングに基づいて呼吸状態を測定するとともに、「吸気」から「呼気」へと切り替わる変化点を１回の呼吸としてカウントする。

【0088】

口センサ１２Ｃは、例えば、口周辺に向けて設けられた赤外線カメラで実現されてもよい。この場合、口センサ１２Ｃは、口周辺の気流の動きで生じる空気の温度変化を検出する。一般的に、口の先の温度は、「吸気」の場合に下がり、「呼気」の場合に上がる。すなわち、口センサ１２Ｃは、口の先の温度が下がったか上がったかに基づいて、呼吸の「吸気」から「呼気」へと切り替わる変化点として検出する。口センサ１２Ｃは、温度の変化点のタイミングに基づいて呼吸状態を測定するとともに、「吸気」から「呼気」へと切り替わる変化点を１回の呼吸としてカウントする。

【0089】

口センサ１２Ｃは、例えば、湿度センサで実現されてもよい。この場合、口センサ１２Ｃは、口腔内の湿度の変化を検出する。「呼気」、および「吸気」のいずれの場合であっても、その期間の間、口腔内の湿度は下がる。一般的に、湿度が上がり次に下がるまでの高湿度期間は、「吸気」から「呼気」に変わるときの方が、「呼気」から「吸気」に変わるときよりも短い。口センサ１２Ｃは、「吸気」のときの湿度と、「呼気」のときの湿度のそれぞれを検出する。鼻センサ１２Ｂは、高湿度から低湿度に切り替わるタイミングを、「吸気」から「呼気」に切り替わるタイミングとして検出する。鼻センサ１２Ｂは、湿度の変化点のタイミングに基づいて、呼吸状態を測定するとともに、「吸気」から「呼気」へと切り替わる変化点を１回の呼吸としてカウントする。

【0090】

口センサ１２Ｃは、例えば、二酸化炭素濃度センサであってもよい。この場合、口センサ１２Ｃは、鼻の周辺または口の先の周辺の二酸化炭素濃度を測定する。一般的に、二酸化炭素濃度は、「吸気」の期間に下がり、「呼気」の期間に上がる。口センサ１２Ｃは、鼻の周辺または口の先の周辺の二酸化炭素濃度の変化を検出する。口センサ１２Ｃは、二酸化炭素濃度が低濃度から高濃度に切り替わるタイミングを、「吸気」から「呼気」に切り替わるタイミングとして検出する。口センサ１２Ｃは、二酸化炭素濃度の変化点のタイミングに基づいて呼吸状態を測定するとともに、「吸気」から「呼気」へと切り替わる変化点を１回の呼吸としてカウントする。

【0091】

上述のとおり、第４実施形態では、ユーザＵの口の周辺に配置される口センサ１２Ｃにより、ユーザＵの呼吸の状態を測定することができる。これにより、第４実施形態は、口センサ１２Ｃにより測定された呼吸の状態に基づいて、ユーザＵの自律神経の活性度を補正することができる。

【0092】

［第５実施形態］
図１３を用いて、第５実施形態に係る測定装置について説明する。図１３は、第５実施形態に係る測定装置の構成例を示すブロック図である。

【0093】

図１３に示すように、測定装置１０Ｄは、第２生体センサ１２の代わりに喉センサ１２Ｄを備える点で、図３に図示の測定装置１０とは異なっている。喉センサ１２Ｄは、第２生体センサ１２の具体的な構成の一例である。図１４は、喉センサ１２Ｄの取り付け位置を説明するための図である。図１４に示すように、喉センサ１２Ｄは、例えば、ユーザＵが頭部装着式のウェアラブル端末を装着した際に、喉の周辺に配置され、ユーザＵの呼吸の状態を判定する。喉センサ１２Ｄは、例えば、以下の何れかの構成で実現され得る。

【0094】

喉センサ１２Ｄは、例えば、音声を収音するマイクロフォンで実現され得る。この場合、喉センサ１２Ｄは、ユーザＵの喉の周辺の空気の流れの音を検出する。喉センサ１２Ｄは、「吸気」の音と、「呼気」の音とのそれぞれを検出する。喉センサ１２Ｄは、音の変化点のタイミングに基づいて呼吸状態を測定するとともに、「吸気」から「呼気」へと切り替わる変化点を１回の呼吸としてカウントする。

【0095】

喉センサ１２Ｄは、例えば、温度を検出する温度センサで実現され得る。温度センサとしては、例えば、サーミスタを用いることができる。この場合、喉センサ１２Ｄは、ユーザＵの喉の位置での口腔の温度の変化を検出する。喉センサ１２Ｄは、「吸気」の温度変化と、「呼気」の変化とのそれぞれを検出する。喉センサ１２Ｄは、温度変化がより大きくなるタイミングを、呼吸の「吸気」から「呼気」へと切り替わる変化点として検出する。喉センサ１２Ｄは、温度の変化点のタイミングに基づいて呼吸状態を測定するとともに、「吸気」から「呼気」へと切り替わる変化点を１回の呼吸としてカウントする。

【0096】

喉センサ１２Ｄは、例えば、口周辺に向けて設けられた赤外線カメラで実現されてもよい。この場合、喉センサ１２Ｄは、口周辺の気流の動きで生じる空気の温度変化を検出する。喉センサ１２Ｄは、口の先の温度が下がったか上がったかに基づいて、呼吸の「吸気」から「呼気」へと切り替わる変化点として検出する。喉センサ１２Ｄは、温度の変化点のタイミングに基づいて呼吸状態を測定するとともに、「吸気」から「呼気」へと切り替わる変化点を１回の呼吸としてカウントする。

【0097】

喉センサ１２Ｄは、例えば、二酸化炭素濃度センサであってもよい。この場合、喉センサ１２Ｄは、口の先の周辺の二酸化炭素濃度を測定する。喉センサ１２Ｄは、口の先の周辺の二酸化炭素濃度の変化を検出する。喉センサ１２Ｄは、二酸化炭素濃度が低濃度から高濃度に切り替わるタイミングを、「吸気」から「呼気」に切り替わるタイミングとして検出する。喉センサ１２Ｄは、二酸化炭素濃度の変化点のタイミングに基づいて呼吸状態を測定するとともに、「吸気」から「呼気」へと切り替わる変化点を１回の呼吸としてカウントする。

【0098】

上述のとおり、第５実施形態では、ユーザＵの喉の周辺に配置される喉センサ１２Ｄにより、ユーザＵの呼吸の状態を測定することができる。これにより、第５実施形態は、喉センサ１２Ｄにより測定された呼吸の状態に基づいて、ユーザＵの自律神経の活性度を補正することができる。

【0099】

［第６実施形態］
図１５を用いて、第６実施形態に係る測定装置について説明する。図１５は、第６実施形態に係る測定装置の構成例を示すブロック図である。

【0100】

図１５に示すように、測定装置１０Ｅは、第２生体センサ１２の代わりに胸センサ１２Ｅを備える点で、図３に図示の測定装置１０とは異なっている。胸センサ１２Ｅは、第２生体センサ１２の具体的な構成の一例である。図１６Ａと、図１６Ｂと、図１６Ｃとは、胸センサ１２Ｅの取り付け位置を説明するための図である。図１６Ａは、第６実施形態の第１の例を説明するための図である。図１６Ａに示すように、胸センサ１２Ｅ－１は、ユーザＵの心臓のすぐ近くの胸部に近い部分に装着される。図１６Ｂは、第６実施形態の第２の例を説明するための図である。図１６Ｂに示すように、胸センサ１２Ｅ－２は、ユーザＵの胸部に一周巻いて装着される。図１６Ｃは、第６実施形態の第３の例を説明するための図である。図１６Ｃに示すように、胸センサ１２Ｅ－３は、ユーザＵの胸両脇にある筋肉の上に装着される。胸センサ１２Ｅ－１から胸センサ１２Ｅ－３を区別する必要のない場合には、胸センサ１２Ｅと総称することもある。図１６Ａから図１６Ｃに示すように、胸センサ１２Ｅは、例えば、胴体に装着されるウェアラブル端末である。

【0101】

まず、図１６Ａに示す、胸センサ１２Ｅ－１について説明する。

【0102】

胸センサ１２Ｅ－１は、例えば、音声を収音するマイクロフォンで実現され得る。この場合、胸センサ１２Ｅ－１は、ユーザＵの肺を通る空気の流れの音を検出する。胸センサ１２Ｅ－１は、「吸気」の音と、「呼気」の音とのそれぞれを検出する。口センサ１２Ｃは、音の変化点のタイミングに基づいて呼吸状態を測定するとともに、「吸気」から「呼気」へと切り替わる変化点を１回の呼吸としてカウントする。

【0103】

胸センサ１２Ｅ－１は、例えば、ユーザＵの体幹周囲長の変化を検出する構成であってもよい。この場合、体幹周囲長の長さが増加している期間が「吸気」期間であり、体幹周囲長の長さが減少している期間が「呼気」期間である。一般的に、体幹周囲長の増減が止まる期間は、「吸気」から「呼気」に変わるときの方が、「呼気」から「吸気」に変わるときよりも短い。胸センサ１２Ｅ－１は、体幹周囲長の増減が切り替わるタイミングに基づいて呼吸状態を測定するとともに、「吸気」から「呼気」へと切り替わる変化点を１回の呼吸としてカウントする。

【0104】

次に、図１６Ｂに示す、胸センサ１２Ｅ－２について説明する。

【0105】

胸センサ１２Ｅ－２は、ユーザＵの胴体部に巻かれており、体幹周知長の変化によって生じる張力の変化を測定するように構成されている。胸センサ１２Ｅ－２は、例えば、伸縮により電気抵抗値が変化する伸縮性の可変抵抗素子を用いて構成される。この場合、張力が増加している期間が「吸気」期間であり、張力が減少している期間が「呼気」期間である。一般的に、張力の増減が止まる期間は、「吸気」から「呼気」に変わるときの方が、「呼気」から「吸気」に変わるときよりも短い。胸センサ１２Ｅ－２は、張力の増減が切り替わる変化点のタイミングに基づいて呼吸状態を測定するとともに、「吸気」から「呼気」へと切り替わる変化点を１回の呼吸としてカウントする。

【0106】

次に、図１６Ｃに示す、胸センサ１２Ｅ－３について説明する。

【0107】

胸センサ１２Ｅ－３は、例えば、胸の筋肉の筋電位を測定する筋電位センサで構成されている。この場合、胸センサ１２Ｅ－３は、筋肉の収縮に応じて発生する微弱な電気信号を電極で測定するように構成されている。測定対象となる筋肉は、所謂呼吸筋である。呼吸筋としては、横隔膜、内肋間筋、外肋間筋、胸鎖乳突筋、前斜角筋、中斜角筋、後斜角筋、腹直筋、内腹斜筋、外腹斜筋、腹横筋などが例示される。筋電位は、筋肉が収縮するときに発生する。呼吸筋のうち、横隔膜および外肋間筋は、「吸気」のときに、他の呼吸筋と比べて大きく収縮する。そのため、本実施形態では、収縮の度合いがより大きい、横隔膜および外肋間筋の筋電位を測定することが好ましい。図１６Ｃでは、ユーザＵのわきの下付近に胸センサ１２Ｅ－３を装着するように示しているが、実際には、測定対象となる呼吸筋の存在している場所に対して装着する。具体的には、胸センサ１２Ｅ－３は、筋電位を測定する筋繊維箇所に沿って２つの電極を貼り付け、電極間の電気信号を測定することで、筋電位を測定する。この場合、より大きな筋電気が発生する期間が「吸気」期間であり、発生する筋電位が微弱または発生していない期間が「吸気」期間である。一般的に、筋電位の下がるタイミングは、「吸気」から「呼気」に変わるタイミングである。胸センサ１２Ｅ－２は、筋電位の大きさが切り替わるタイミングに基づいて呼吸状態を測定するとともに、「吸気」から「呼気」へと切り替わる変化点を１回の呼吸としてカウントする。

【0108】

上述のとおり、第６実施形態では、ユーザＵの胴体に装着される胸センサ１２Ｅにより、ユーザＵの呼吸の状態を測定することができる。これにより、第６実施形態は、胸センサ１２Ｅにより測定された呼吸の状態に基づいて、ユーザＵの自律神経の活性度を補正することができる。

【0109】

以上、本発明の実施形態を説明したが、これら実施形態の内容により本発明が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

【0110】

例えば、本発明の実施形態において、脈波を用いたＲ－Ｒ波間隔情報に代えて、脈を発生させる生体の仕組みに起因する心電情報、および音波または電磁波を用いて心臓の動きを測定した測定情報などを用いてもよい。また、呼吸状態を測定する方法としても、呼気と吸気との差異が判断できるのであれば、生体の動き、空気の流動、それに連動する体温の変化なども用いるようにしてもよい。

【符号の説明】

【0111】

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ 測定装置
１１ 第１生体センサ
１２ 第２生体センサ
１２Ａ 眉間センサ
１２Ｂ 鼻センサ
１２Ｃ 口センサ
１２Ｄ 喉センサ
１２Ｅ 胸センサ
１２１ 呼吸判定部
１２２ 第１ピーク検出部
１２３ 第２ピーク検出部
１２４ 基準クロック部
１２５ 同期部
１３ 操作部
１４ 通信部
２０ 制御部
２１ 生体情報取得部
２２ 微分演算部
２３ 活性度解析部
２４ 活性度補正部
２５ 活性度出力部
２６ 通信制御部

【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】

【図15】

【図16A】

【図16B】

【図16C】