特許 7559671 心身状態推定システム、心身状態推定方法及び心身状態推定プログラム

(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】2024-09-24

(45)【発行日】2024-10-02

(54)【発明の名称】心身状態推定システム、心身状態推定方法及び心身状態推定プログラム

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/16 20060101AFI20240925BHJP

   A61B 5/0245 20060101ALI20240925BHJP

   A61B 5/352 20210101ALI20240925BHJP

【ＦＩ】

A61B5/16 100

A61B5/0245 100D

A61B5/16 200

A61B5/352 100

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021082700

(22)【出願日】2021-05-14

(65)【公開番号】P2022175921

(43)【公開日】2022-11-25

【審査請求日】2023-09-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】榊原 清美

(72)【発明者】

【氏名】山田 整

(72)【発明者】

【氏名】山口 雄平

(72)【発明者】

【氏名】今村 千絵

(72)【発明者】

【氏名】林 敬司

【審査官】佐藤 秀樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１２９６２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０６９２０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１６２１０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ５／０２－５／０２９５

Ａ６１Ｂ ５／０８－５／０９７

Ａ６１Ｂ ５／１６－５／１８

Ｂ６０Ｋ ２８／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象者の心拍に関する情報である心拍情報を取得する心拍情報取得部と、
取得された前記心拍情報から、超低周波成分（ＶＬＦ）の心拍変動を算出する心拍変動算出部と、
算出された前記心拍変動の値から、対象者の集中・努力状態を推定する心身状態推定部と、を備え、
前記心拍変動算出部は、それぞれが前記ＶＬＦに含まれる、疲労状態を示すＶＬＦ１と、当該ＶＬＦ１よりも低い周波数帯である、集中・努力状態を示すＶＬＦ２のそれぞれについて心拍変動を算出し、
前記心身状態推定部は、前記ＶＬＦ２の値から前記対象者の集中・努力状態を推定し、前記ＶＬＦ１の値から疲労状態を推定し、
０．０１５Ｈｚを境界値として分割した前記ＶＬＦのうち、高い側が前記ＶＬＦ１で、低い側が前記ＶＬＦ２である心身状態推定システム。

【請求項2】

前記心拍変動算出部は、高周波成分（ＨＦ）及び低周波成分（ＬＦ）の心拍変動をさらに算出し、
前記心身状態推定部は、前記ＶＬＦ、前記ＨＦ及び前記ＬＦから、前記対象者の集中・努力状態に加えて疲労状態を推定する、
請求項１に記載の心身状態推定システム。

【請求項3】

推定された心身状態に基づき、前記対象者の環境を制御する環境制御部をさらに備える、請求項１又は２に記載の心身状態推定システム。

【請求項4】

前記環境制御部は、前記心身状態推定部が推定した集中・努力状態が所定のレベル以下の場合に、集中力を高める制御を行う、請求項３に記載の心身状態推定システム。

【請求項5】

推定された心身状態に基づき、前記対象者の環境を制御する環境制御部をさらに備え、
前記環境制御部は、前記心身状態推定部が推定した疲労状態が所定のレベル以上の場合に、疲労を緩和する制御を行う、請求項１又は２に記載の心身状態推定システム。

【請求項6】

前記心身状態の目標を設定する目標設定部をさらに備え、
前記環境制御部は、推定された前記心身状態と設定された心身状態の目標とに基づき、前記対象者の周囲の環境を制御する、請求項３～５のいずれか一項に記載の心身状態推定システム。

【請求項7】

前記目標設定部は、予め定められたスケジュールに基づいて目標を設定する、請求項６に記載の心身状態推定システム。

【請求項8】

対象者の心拍に関する情報である心拍情報を取得する取得ステップと、
取得された前記心拍情報から、超低周波成分（ＶＬＦ）の心拍変動を算出する算出ステップと、
算出された前記心拍変動の値から、対象者の集中・努力状態を推定する推定ステップと、を備え、
前記算出ステップは、それぞれが前記ＶＬＦに含まれる、疲労状態を示すＶＬＦ１と、当該ＶＬＦ１よりも低い周波数帯である、集中・努力状態を示すＶＬＦ２のそれぞれについて心拍変動を算出し、
前記推定ステップは、前記ＶＬＦ２の値から前記対象者の集中・努力状態を推定し、前記ＶＬＦ１の値から疲労状態を推定し、
０．０１５Ｈｚを境界値として分割した前記ＶＬＦのうち、高い側が前記ＶＬＦ１で、低い側が前記ＶＬＦ２である心身状態推定方法。

【請求項9】

対象者の心拍に関する情報である心拍情報を取得する取得ステップと、
取得された前記心拍情報から、超低周波成分（ＶＬＦ）の心拍変動を算出する算出ステップと、
算出された前記心拍変動の値から、対象者の集中・努力状態を推定する推定ステップとをコンピュータに実行させるための心身状態推定プログラムであって、
前記算出ステップは、それぞれが前記ＶＬＦに含まれる、疲労状態を示すＶＬＦ１と、当該ＶＬＦ１よりも低い周波数帯である、集中・努力状態を示すＶＬＦ２のそれぞれについて心拍変動を算出し、
前記推定ステップは、前記ＶＬＦ２の値から前記対象者の集中・努力状態を推定し、前記ＶＬＦ１の値から疲労状態を推定し、
０．０１５Ｈｚを境界値として分割した前記ＶＬＦのうち、高い側が前記ＶＬＦ１で、低い側が前記ＶＬＦ２である心身状態推定プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は心身状態推定システム、心身状態推定方法及び心身状態推定プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、対象者の心拍数や交感神経活動指標（ＬＦ／ＨＦ）を用いた、心身状態（気分）推定システムに関する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２０１８－０８８９６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

発明者らは、従来の心身状態推定システムには、推定精度に向上の余地があることを見出した。

【0005】

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、心拍変動の超低周波成分（ＶＬＦ）の値から心身状態を推定し、より高い精度で対象者の心身状態を推定可能な心身状態推定システム、心身状態推定方法及び心身状態推定プログラムを提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る心身状態推定システムは、
対象者の心拍に関する情報である心拍情報を取得する心拍情報取得部と、
取得された前記心拍情報から、超低周波成分（ＶＬＦ）の心拍変動を算出する心拍変動算出部と、
算出された前記心拍変動の値から、対象者の集中・努力状態を推定する心身状態推定部と、を備える。

【0007】

本発明に係る心身状態推定システムは、より高い精度で対象者の集中・努力状態を推定することができる。

【0008】

また、前記心拍変動算出部は、それぞれが前記ＶＬＦに含まれる、ＶＬＦ１と、当該ＶＬＦ１よりも低い周波数帯であるＶＬＦ２のそれぞれについて心拍変動を算出し、
前記心身状態推定部は、前記ＶＬＦ２の値から前記対象者の前記集中・努力状態を推定し、前記ＶＬＦ１の値から疲労状態を推定する。

【0009】

本発明に係る心身状態推定システムは、集中・努力状態を推定することに加えて、疲労状態も推定することができる。

【0010】

さらに、前記心拍変動算出部は、高周波成分（ＨＦ）及び低周波成分（ＬＦ）の心拍変動をさらに算出し、
前記心身状態推定部は、前記ＶＬＦ、前記ＨＦ及び前記ＬＦから、前記対象者の集中・努力状態に加えて疲労状態を推定する。

【0011】

本発明に係る心身状態推定システムは、集中・努力状態を推定することに加えて、疲労状態も推定することができる。

【0012】

さらに、推定された心身状態に基づき、前記対象者の環境を制御する環境制御部をさらに備える。

【0013】

本発明に係る心身状態推定システムは、対象者の周囲の環境を制御することによって、対象者にとって最適な心身状態とすることができる。

【0014】

前記環境制御部は、前記心身状態推定部が推定した集中・努力状態が所定のレベル以下の場合に、集中力を高める制御を行う。

【0015】

本発明に係る心身状態推定システムは、対象者の集中力が低下している場合に、集中力を高めることができる。

【0016】

推定された心身状態に基づき、前記対象者の環境を制御する環境制御部をさらに備え、
前記環境制御部は、前記心身状態推定部が推定した疲労状態が所定のレベル以上の場合に、疲労を緩和する制御を行う。

【0017】

本発明に係る心身状態推定システムは、対象者が疲労している場合に、疲労を緩和することができる。

【0018】

前記心身状態の目標を設定する目標設定部をさらに備え、
前記環境制御部は、推定された前記心身状態と設定された心身状態の目標とに基づき、前記対象者の周囲の環境を制御する。

【0019】

本発明に係る心身状態推定システムは、目標設定部を備えることによって、対象者の心身状態を目標とする所望の心身状態へと調整することができる。

【0020】

前記目標設定部は、予め定められたスケジュールに基づいて目標を設定する。

【0021】

本発明に係る心身状態推定システムは、対象者が自ら目標を設定しない場合であっても、対象者のスケジュールに基づいて自動的に目標を設定することができる。

【0022】

本発明に係る心身状態推定方法は、
対象者の心拍に関する情報である心拍情報を取得するステップと、
取得された前記心拍情報から、超低周波成分（ＶＬＦ）の心拍変動を算出するステップと、
算出された前記心拍変動の値から、対象者の集中・努力状態を推定するステップと、を備える。

【0023】

本発明に係る心身状態推定方法は、より高い精度で対象者の集中・努力状態を推定することができる。

【0024】

本発明に係る心身状態推定プログラムは、
対象者の心拍に関する情報である心拍情報を取得するステップと、
取得された前記心拍情報から、超低周波成分（ＶＬＦ）の心拍変動を算出するステップと、
算出された前記心拍変動の値から、対象者の集中・努力状態を推定するステップとをコンピュータに実行させる。

【0025】

本発明に係る心身状態推定プログラムは、より高い精度で対象者の集中・努力状態を推定することができる。

【発明の効果】

【0026】

本発明により、心拍変動の超低周波成分（ＶＬＦ）の値から心身状態を推定し、より高い精度の対象者の心身状態を推定可能な心身状態推定システム、心身状態推定方法及び心身状態推定プログラムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】実施の形態１に係る心身状態推定システムを示すブロック図である。

【図2】実施の形態１に係るＶＬＦ１と疲労状態の関係及びＶＬＦ２と集中状態の関係を示す図である。

【図3】実施の形態１に係る心拍変動の値に基づく心身状態の分類を示す図である。

【図4】実施の形態１に係る心身状態推定方法を示すフローチャートである。

【図5】実施の形態２に係る心身状態推定システムを示すブロック図である。

【図6】実施の形態２に係る心身状態推定システムの環境制御部１４による環境制御の例を示す表である。

【図7】実施の形態２に係る心身状態推定システムの環境制御部による環境制御の例を示す表である。

【図8】実施の形態２に係る心身状態推定方法を示すフローチャートである。

【図9】実施の形態３に係る心身状態推定システムを示すブロック図である。

【図10】実施の形態３に係る心身状態推定システムの環境制御部による環境制御の例を示す表である。

【図11】実施の形態３に係る心身状態推定方法を示すフローチャートである。

【図12】実施例１に係る疲労課題実験前後の疲労感主観評価の結果、ＰＶＴ反応時間の結果、Ｎバック回答時間の結果、ｌｎ（ＬＦ／ＨＦ）の結果及びｃｃｖＶＬＦ（％）の結果を示すグラフである。

【図13】実施例１に係る疲労課題実験の成績及び心拍変動の疲労課題実験前後の変化量の相関解析の結果を示すグラフである。

【図14】実施例２に係る主観評価「注意集中困難」とＶＬＦの平均値の比較および相関解析の結果を示すグラフである。

【図15】実施例３に係る疲労課題実験の成績及び心拍変動の疲労課題実験前後の変化量の相関解析の結果を示すグラフである。

【図16】実施例４に係る主観評価「注意集中困難」とＶＬＦ２の平均値の比較および相関解析の結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0028】

＜実施の形態１＞
本実施の形態に係る心身状態推定システムは、対象者の心拍に関する情報である心拍情報に基づいて超低周波成分（ＶＬＦ）の心拍変動を算出し、対象者の心身状態を推定するシステムである。本明細書において、算出したＶＬＦは、「ＶＬＦ」又は「ＶＬＦ信号」と記載する。以下、図１～図３を参照し、本実施の形態に係る心身状態推定システムについて詳細に説明する。

【0029】

図１は、実施の形態１に係る心身状態推定システムを示すブロック図である。図１に示すように、心身状態推定システム１０は、心拍情報取得部１１、心拍変動算出部１２、及び心身状態推定部１３を備える。

【0030】

［１．心拍情報取得部］
図１に示す心拍情報取得部１１は、対象者の心拍に関する情報である心拍情報を取得する。心拍情報取得部１１は、例えば、心電計（心電センサ）、心拍計（光学式透過型脈波センサ、光学式反射型脈波センサ）、血圧計、圧力センサ（圧電素子）、顔画像を用いた非接触型センサ、市販のスマートウォッチなどのウェアラブル機器などである。心拍情報取得部１１は、椅子や車両のシートに埋め込んで使用してもよい。心拍情報は例えば心電計が取得する心電図であるが、これに限定されない。例えば、脈波、動脈圧などから心電図に相当する情報を心拍情報として取得することも可能である。

【0031】

［２．心拍変動算出部］
図１に示す心拍変動算出部１２は、心拍情報取得部１１によって取得された対象者の心拍情報に対して周波数解析を行い、特定の周波数帯における成分毎に心拍変動（heart rate variability, HRV）の値を算出する。本実施の形態における用語「心拍変動」は、例えば、心拍変動、脈拍変動、血圧ビート間隔変動を含む。

【0032】

一例として、心拍情報取得部１１として心電計を用い、心拍情報として心電図を取得した場合に、心拍変動算出部１２が行う心拍変動の算出について説明する。心拍情報取得部１１が取得した心電図の最も高いピークはＲ波と呼ばれる。心電図において、心拍間隔はＲ波とＲ波との間隔であるＲＲ間隔（RR Interval, RRI）で示される。心拍変動は、ＲＲ間隔に生じる周期的なゆらぎを指す。

【0033】

心拍変動算出部１２は、心電図からＲＲ間隔を計算した心拍変動時系列データを算出する。当該心拍変動時系列データに対して周波数解析を行うと、横軸が周波数（Ｈｚ）、縦軸がパワー（msec²/Hz）で示されるパワースペクトル密度（ＰＳＤ）のグラフが得られる。周波数解析には、公知の解析方法を利用可能である。具体的には、例えば、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）法や最大エントロピー法（ＭＥＭ法）などを用いてもよい。

【0034】

得られたパワースペクトル密度のグラフは、特定の周波数帯において特定のピークを有する。心拍変動算出部１２は、周波数帯別に、心拍変動の値として（１）超低周波成分（Very Low Frequency, ＶＬＦ）の値を算出する。また、（１）の代わりに（２）ＶＬＦに含まれるＶＬＦ１及びＶＬＦ２の値を算出してもよい。また、（３）ＶＬＦ、低周波成分（Low Frequency, ＬＦ）及び高周波成分（High Frequency, ＨＦ）の値を算出してもよい。各心拍変動の値の算出の詳細については後述する。

【0035】

本実施の形態では、ＶＬＦの値を交感神経の働きを示す指標として用いることができる。特に、ＶＬＦの値を集中・努力状態の推定に、ＶＬＦ１の値を疲労状態の推定に、ＶＬＦ２の値を集中・努力状態の推定に用いることができる。ここで「努力状態」とは、対象者が目標実現のために心や身体を使ってつとめる状態を指す。なお、ＬＦの値は対象者の交感神経の働きを示す指標として、ＨＦの値は対象者の副交感神経の働きを示す指標として、ＬＦ／ＨＦの値は対象者の交感神経の働きを示す指標として知られている。

【0036】

心拍変動算出部１２は、後述する心身状態推定部１３を用いた対象者の心身状態の推定のために、あらかじめ対象者における安静時の心拍変動の値の正常値（閾値）を算出する。心拍変動の値の正常値（閾値）は、所定の幅を有する値である。心拍変動の値の正常値（閾値）の算出のために、心拍変動算出部１２は少なくとも２回以上の心拍情報を取得する。心拍変動算出部１２は、取得した心拍情報から心拍変動の値を算出する。当該心拍変動の値の平均値を算出して標準偏差σを求め、±２σの範囲を当該対象者の心拍変動の値の正常値（閾値）としてもよい。

【0037】

また、あらかじめ対象者における心拍変動の値の正常値（閾値）を算出しない場合は、あらかじめ取得された他者の心拍情報又は心拍変動の値を２以上用いて、正常値（閾値）として算出してもよい。「他者」とは、対象者以外の人物である。他者の心拍情報又は心拍変動の値は、対象者とは異なる１人の人物から２回以上取得した場合であってもよいし、対象者とは異なる複数の人物からそれぞれ１回以上取得した場合であってもよい。当該心拍変動の値の平均値を算出して標準偏差σを求め、±２σの範囲を心拍変動の値の正常値（閾値）としてもよい。
以下、上記（１）～（３）の心拍変動の値の算出について、より具体的に説明する。

【0038】

（１）ＶＬＦの値
ＶＬＦの周波数帯は、交感神経によって伝達可能な周波数以下となる値であればよい。具体的には、例えば０．０００１～０．０５Ｈｚ、好ましくは０．００３３～０．０４Ｈｚである。しかし、これらに限定されず、他の周波数帯によって定義してもよい。

【0039】

ＶＬＦの値は、ＶＬＦの周波数帯におけるパワーの積分値（面積）として算出してもよい。また、算出したパワーの積分値（面積）をさらにＶＬＦを示す周波数帯の幅で除算して算出してもよい。ＶＬＦの周波数帯の幅は、ＶＬＦの周波数帯の上限値から下限値を減算して求める。

【0040】

（２）ＶＬＦに含まれるＶＬＦ１及びＶＬＦ２の値
さらに、上述した（１）のＶＬＦを、より細かく分類したＶＬＦ１成分とＶＬＦ２成分として値を算出してもよい。ＶＬＦ１及びＶＬＦ２は、両者とも（１）のＶＬＦに含まれる周波数帯である。ＶＬＦ１の周波数帯は、ＶＬＦ２の周波数帯より高い周波数帯である。換言すると、ＶＬＦ２の周波数帯は、ＶＬＦ１の周波数帯より低い周波数帯である。

【0041】

ＶＬＦ１とＶＬＦ２との関係性について具体的に説明する。例えば、ＶＬＦ１とＶＬＦ２とが任意の周波数の値を境界値として２つの周波数帯に分割されるように設定してもよい。また、ＶＬＦ１に含まれる低い周波数帯の一部と、ＶＬＦ２に含まれる高い周波数帯の一部とが重複するように設定してもよい。また、ＶＬＦ１の周波数の下限値とＶＬＦ２の周波数の上限値とが重複せず、互いに離間するように設定してもよい。

【0042】

ＶＬＦ１とＶＬＦ２とが任意の周波数の値を境界値として２つの周波数帯に分割されるように設定する場合は、一例として、０．０１５Ｈｚを境界値としてもよい。当該値は、ＬＦとＨＦとの境界値として用いられることが多い０．１５Ｈｚの１０分の１の値である。

【0043】

ＶＬＦ１及びＶＬＦ２の値は、上述の（１）のＶＬＦと同様の算出方法で求めることができる。すなわち、ＶＬＦ１及びＶＬＦ２の値は、各周波数帯におけるパワーの積分値（面積）として算出してもよい。また、算出したパワーの積分値（面積）をさらにＶＬＦ１又はＶＬＦ２を示す周波数帯の幅で除算して求めてもよい。ＶＬＦ１及びＶＬＦ２の周波数帯の幅は、各周波数帯の上限値から下限値を減算して求める。

【0044】

（３）ＶＬＦ、ＬＦ、ＨＦの値
上述の（１）又は（２）に加えて、さらにＬＦとＨＦの値を算出してもよい。ＶＬＦは、上述の（１）のＶＬＦ、又は（２）のＶＬＦ１及びＶＬＦ２のいずれであってもよい。ＬＦの周波数帯は、交感神経及び副交感神経によって伝達可能な周波数となる値であればよい。具体的には、０．０３～０．２０Ｈｚ、好ましくは０．０４～０．１５Ｈｚであるが、これらに限定されない。ＨＦの周波数帯は、副交感神経によって伝達可能な周波数以上となる値であればよい。具体的には、０．１０～０．５Ｈｚ、好ましくは０．１５～０．４Ｈｚである。しかし、これらに限定されず、他の周波数帯によって定義してもよい。

【0045】

ＶＬＦ又はＶＬＦ１及びＶＬＦ２、ＬＦ並びにＨＦの値は、上述の（１）のＶＬＦと同様の算出方法で求めることができる。すなわち、各値は、各周波数帯におけるパワーの積分値（面積）として算出してもよい。また、算出したパワーの積分値（面積）をさらに各周波数帯を示す周波数帯の幅で除算して求めてもよい。周波数帯の幅は、各周波数帯の上限値から下限値を減算して求める。また、心拍変動算出部１２は、ＬＦの値及びＨＦの値から、緊張状態・疲労を示す指標である「ＬＦ／ＨＦ値」を算出する。ＬＦ／ＨＦ値は、ＬＦ値をＨＦ値で除算して算出される値である。また、ＬＦ／ＨＦ値の対数である「ｌｎ（ＬＦ／ＨＦ）値」を用いてもよい。

【0046】

以上、心拍情報と心拍変動の具体例について説明したが、心拍情報取得部１１が取得する心拍情報は、心拍変動算出部１２が周波数解析を行った際に、少なくともＶＬＦを算出可能な心拍に関連する情報であればよく、上述の具体例に限定されない。

【0047】

例えば、心拍情報と心拍変動の他の例として、心拍情報取得部１１として脈波計を用いて、心拍情報として脈拍を取得してもよい。脈拍は、心拍と連動した周期性を有する。心拍変動算出部１２が算出する心拍変動には、脈拍間隔（Pulse interval, PI）に生じる周期的なゆらぎ、すなわち脈拍変動を含む。脈波の波形は、心電図に比べ緩やかなピークを有しているが、取得した脈波波形から二次微分波である加速度脈波を求めることによって、より精度の高い脈拍間隔情報を取得してもよい。

【0048】

他に例えば、心拍情報取得部１１として血圧計を用いて、心拍情報としてビート間隔を取得してもよい。心拍変動算出部１２が算出する心拍変動には、ビート間隔変動を含む。具体的には、心拍変動算出部１２が、心拍情報として取得したビート間隔の時系列波形を求め、当該時系列波形に周波数解析を行うことによって、ビート間隔変動を求めることができる。

【0049】

［３．心身状態推定部］
図１に示す心身状態推定部１３は、心拍変動算出部１２によって算出された心拍変動の値から、対象者の心身状態を推定する。本実施の形態における対象者の心身状態とは、具体的には集中・努力状態と疲労状態とを含む。対象者は、ある程度密閉され、対象者の周囲の環境を制御可能な空間に滞在する人であり、例えば車両のドライバー、飛行機のパイロット、オフィスや店舗などの空間で働く人、教室や部屋などの空間で勉強する人などである。

【0050】

心拍変動算出部１２が心拍変動の値として、（１）ＶＬＦの値を算出した場合、（２）ＶＬＦに含まれるＶＬＦ１及びＶＬＦ２の値を算出した場合、（３）ＶＬＦ、ＬＦ、ＨＦ（ＬＦ／ＨＦ）の値を算出した場合についてそれぞれ以下に説明する。

【0051】

（１）ＶＬＦの値を算出した場合
心拍変動算出部１２が算出したＶＬＦの値が正常値（閾値）未満の場合、心身状態推定部１３は、対象者が安静時と比較して集中していない状態であると推定する。逆に、ＶＬＦの値が正常値（閾値）より大きい場合、心身状態推定部１３は、対象者が安静時と比較して集中・努力状態であると推定する。

【0052】

（２）ＶＬＦに含まれるＶＬＦ１及びＶＬＦ２の値を算出した場合
図２を参照して説明する。図２は、実施の形態１に係るＶＬＦ１と疲労状態の関係及びＶＬＦ２と集中・努力状態の関係を示す図である。図２に示すように、本実施の形態におけるＶＬＦ１は疲労状態を、ＶＬＦ２は集中・努力状態を示す。すなわち、ＶＬＦ１及びＶＬＦ２の値を算出した場合は、ＶＬＦ２の値から集中・努力状態を推定することに加えて、ＶＬＦ１の値から疲労状態も推定することができる。

【0053】

心拍変動算出部１２が算出したＶＬＦ１の値が正常値（閾値）より大きい場合、心身状態推定部１３は対象者が安静時より疲労していると推定する。逆に、ＶＬＦ１の値が正常値（閾値）未満の場合、心身状態推定部１３は、対象者が安静時より疲労していないと推定する。

【0054】

心拍変動算出部１２が算出したＶＬＦ２の値が正常値（閾値）より大きい場合、心身状態推定部１３は対象者が安静時より集中・努力していると推定する。逆に、ＶＬＦ２の値が正常値（閾値）未満の場合、心身状態推定部１３は、対象者が安静時より集中しておらず、注意散漫であると推定する。

【0055】

さらに、ＶＬＦ１及びＶＬＦ２の値を組み合わせた場合の心身状態の推定について説明する。
心拍変動算出部１２が算出したＶＬＦ１及びＶＬＦ２の値が正常値（閾値）より大きい場合、心身状態推定部１３は対象者が安静時より集中・努力しており且つ疲労していると推定する。

【0056】

心拍変動算出部１２が算出したＶＬＦ１の値が正常値（閾値）より大きく、ＶＬＦ２の値が正常値（閾値）未満の場合、心身状態推定部１３は対象者が安静時より集中しておらず注意散漫であり且つ疲労していると推定する。

【0057】

心拍変動算出部１２が算出したＶＬＦ１の値が正常値（閾値）未満であり、ＶＬＦ２の値が正常値（閾値）より大きい場合、心身状態推定部１３は対象者が集中・努力しており且つ疲労していないと推定する。

【0058】

心拍変動算出部１２が算出したＶＬＦ１及びＶＬＦ２の値が正常値（閾値）未満の場合、心身状態推定部１３は対象者が集中しておらず注意散漫であり且つ疲労していないと推定する。

【0059】

（３）ＶＬＦ、ＬＦ、ＨＦ（ＬＦ／ＨＦ）の値を算出した場合
図３を参照して説明する。図３は、実施の形態１に係る心拍変動の値に基づく心身状態の分類を示す図である。（１）にて上述した通り、ＶＬＦは集中・努力状態を示す。ＶＬＦに加えてＬＦ及びＨＦの値を算出した場合は、心身状態推定部１３は、集中・努力状態に加えて疲労状態を推定する。

【0060】

以下、ＶＬＦ、ＨＦ、ＬＦ／ＨＦの値を組み合わせた場合の心身状態の推定について、状態（ａ）～（ｆ）に分けて説明する。以下の（ａ）～（ｆ）の説明は、図３の（ａ）～（ｆ）と対応する。

【0061】

（ａ）集中状態・高揚状態：ＶＬＦ大、ＬＦ／ＨＦ大、２０分未満
心拍変動算出部１２が算出したＶＬＦの値が正常値（閾値）より大きく且つＬＦ／ＨＦの値が正常値（閾値）より大きい場合であって、当該値を示す状態が継続して又は断続的に合計２０分未満の場合、心身状態推定部１３は、対象者が集中・努力し、気持ちが高揚した状態であると推定する。

【0062】

（ｂ）疲労状態：ＶＬＦ大、ＬＦ／ＨＦ大、２０分以上
一方、（ａ）と同じく心拍変動算出部１２が算出したＶＬＦの値が正常値（閾値）より大きく且つＬＦ／ＨＦの値が正常値（閾値）より大きい場合であって、当該値を示す状態が継続して又は断続的に合計２０分以上の場合、心身状態推定部１３は、対象者は疲労している可能性が大だと推定する。

【0063】

（ｃ）クリエイティブ・ひらめき状態：ＶＬＦ大、ＨＦ大
心拍変動算出部１２が算出したＶＬＦの値が正常値（閾値）より大きく且つＨＦの値が正常値（閾値）より大きい場合、心身状態推定部１３は、対象者がクリエイティブな作業を行ったり、何かをひらめいたりするのに適した状態であると推定する。

【0064】

（ｄ）休息・リラックス状態：ＶＬＦ正常値（閾値）範囲内、ＨＦ大
心拍変動算出部１２が算出したＶＬＦの値が正常値（閾値）範囲内且つＨＦの値が正常値（閾値）より大きい場合、心身状態推定部１３は、対象者が休息、リラックス状態であると推定する。

【0065】

（ｅ）注意散漫・苛立ち状態：ＶＬＦ小、ＬＦ／ＨＦ大
心拍変動算出部１２が算出したＶＬＦの値が正常値（閾値）より小さく且つＬＦ／ＨＦの値が正常値（閾値）より大きい場合、心身状態推定部１３は、対象者の集中力が低下している注意散漫状態であり、苛立ちを感じていると推定する。

【0066】

（ｆ）退屈・倦怠状態：ＶＬＦ小、ＨＦ大
心拍変動算出部１２が算出したＶＬＦの値が正常値（閾値）より小さく且つＨＦの値が正常値（閾値）より大きい場合、心身状態推定部１３は、対象者が退屈し、倦怠状態であると推定する。

【0067】

なお、ＶＬＦを上述の（２）で説明したようにより細かく分類してＶＬＦ１とＶＬＦ２としてもよい。ＶＬＦ１の値が示す疲労状態と、ＬＦ／ＨＦ値が示す緊張・疲労状態とを両方確認することによって、より精度高く疲労状態を推定することができる。

【0068】

続いて、本実施の形態に係る心身状態推定方法について説明する。
図４は、実施の形態１に係る心身状態推定方法を示すフローチャートである。図１及び図４に示すように、本実施の形態に係る心身状態推定方法は、心拍情報取得部１１が心拍情報を取得するステップ（ステップＳ１）と、心拍変動算出部１２が心拍変動を算出するステップ（ステップＳ２）と、心身状態推定部１３が心身状態を推定するステップ（ステップＳ３）とを備える。

【0069】

本実施の形態に係る心身状態推定システム及び心身状態推定方法は、集中・努力状態の指標としてＶＬＦの値を使用している。ここで、心拍変動を用いる以外に疲労や覚醒低下状態を推定可能なテストの例として、精神運動覚醒検査（Psychomotor Vigilance Test, PVT）が知られている。また、精神的な作業負荷課題としてＮバック(n-back)課題が知られている。

【0070】

ＰＶＴの成績と、従来より精神疲労の指標として知られているＬＦ／ＨＦの値を用いて推定された疲労状態との相関より、ＰＶＴの成績と、本実施の形態のＶＬＦの値を用いて推定された疲労状態との相関の方が高い。また、Ｎバック課題の成績とＶＬＦの値を用いて推定された集中・努力状態とは相関があるが、Ｎバック課題の成績とＬＦ／ＨＦとの相関は認められないことが後述する実施例にて示された。

【0071】

さらに、ＶＬＦ１はＰＶＴの成績と正の相関が認められ、疲労状態においてＶＬＦ１が上昇することが後述する実施例にて示された。また、ＶＬＦ１はＮバック課題の成績との相関は認められないが、ＶＬＦ２はＮバック課題の成績との負の相関が認められ、集中・努力状態においてＶＬＦ２が上昇することが後述する実施例にて示された。また、ＶＬＦ２はＶＬＦよりＮバック課題の成績との負の相関が高い。

【0072】

したがって、本実施の形態に係る心身状態推定システム及び心身状態推定方法は、ＬＦ／ＨＦと比較してより集中・努力状態と相関性が高い心拍変動の値であるＶＬＦから集中・努力状態を推定することによって、より高い精度で対象者の集中・努力状態を推定することができる。さらに、疲労状態と相関があるＶＬＦ１と、集中・努力状態と相関があるＶＬＦ２を用いることによって、疲労状態と集中・努力状態とを同時に推定することができる。また、ＶＬＦよりＮバック課題の成績との負の相関が高いＶＬＦ２を用いることによって、より高い精度で集中・努力状態を推定することができる。
なお、ＰＶＴの成績及びＮバック課題の成績と、ＶＬＦ、ＶＬＦ１、ＶＬＦ２及びＬＦ／ＨＦとの相関について、具体的な相関分析結果は実施例にて後述する。

【0073】

＜実施の形態２＞
本実施の形態に係る心身状態推定システムは、実施の形態１に係る心身状態推定システムが推定した心身状態に基づき、対象者の環境を制御する環境制御部をさらに備える。対象者の環境とは、対象者が滞在する空間の環境である。以下、本実施の形態に係る心身状態推定システムについて、図５及び図６を用いて説明する。

【0074】

図５は、実施の形態２に係る心身状態推定システム２０を示すブロック図である。以下、実施形態１に係る心身状態推定システムと共通する構成は同じ符号を付しており、異なる構成のみ説明する。

【0075】

環境制御部１４は、推定された心身状態に基づいて対象者の周囲の環境を制御する。対象者の周囲の環境を制御することによって、対象者にとって最適な心身状態とすることができる。環境制御部１４は、心身状態推定部１３が推定した心身状態に基づいて制御内容を決定する制御内容決定部を内包しているが、別体として設けてもよい。

【0076】

環境制御部１４は、心身状態推定部１３が推定した集中・努力状態が所定のレベル以下の場合に、集中力を高める制御を行う。上述の通り、心拍変動算出部１２が算出したＶＬＦの値またはＶＬＦ２の値が正常値（閾値）未満の場合、心身状態推定部１３は対象者の集中状態が低いと推定する。環境制御部１４は、ＶＬＦの値またはＶＬＦ２の値が正常値（閾値）未満の場合に、集中力を高める制御を行うことができる。具体的な制御内容は、図６を参照して説明する。

【0077】

図６は、実施の形態２に係る心身状態推定システムの環境制御部１４による環境制御の例を示す表である。図６に示すように、聴覚、嗅覚、触覚、視覚を制御することによって、集中状態を高めることができる。聴覚、嗅覚、触覚、視覚の各制御項目は、それぞれ単体で環境制御に用いてもよいし、複数を組み合わせて環境制御に用いてもよい。

【0078】

具体的には、制御項目が聴覚の場合、対象者の周囲の環境にスピーカーを設置する。環境制御部１４は対象者に聞こえる音量で、木の葉が風にそよぐ音を流すように制御する。制御項目が嗅覚の場合、環境制御部１４は例えばローズマリー精油の香りが対象者に届くように制御する。他に集中力の向上に影響を与えると知られている他の精油を用いてもよい。精油はアロマディフューザーを用いてミスト状にしてもよいし、アロマストーンなどの小物に数滴落としてもよいし、その方法は問わず、対象者に精油の香りが届けばよい。

【0079】

制御項目が触覚の場合は、対象者本人は振動するシート又は座面が振動する椅子に座っている。環境制御部１４は、対象者本人のＶＬＦ又はＶＬＦ２の周波数から周期を求め、当該周期でシートを振動させる。

【0080】

制御項目が視覚の場合、対象者本人の視野の範囲内に照度を変化させることが可能な照明が配置される。環境制御部１４は、光の照度を変化させる。光の色は、例えば青色などを用いることができる。光の照度を変化させる方法として、対象者本人のＶＬＦ信号の周波数と照度とを同じ周期若しくはその定数倍、又は、同じ位相若しくはその定数倍の位相に同期して明滅させる場合と、対象者本人のＶＬＦ信号の周波数と照度の分散とを同じ周期若しくはその定数倍、又は、同じ位相若しくは定数倍の位相に同期して明滅させる場合とを含む。

【0081】

「対象者本人のＶＬＦ信号の周波数と照度とを同じ周期若しくはその定数倍、又は、同じ位相若しくはその定数倍の位相に同期して明滅させる場合」では、光の照度をランダムに変化させる。まず、用いる照明の照度の所定の照度の分散を統計学的に求め、当該分散にＶＬＦ信号の周波数を同じ周期若しくはその定数倍、又は、同じ位相若しくはその定数倍の位相に同期させて明滅させてもよい。さらに、ＶＬＦ信号の周波数の振幅と光の照度とを同じ周期若しくはその定数倍、又は、同じ位相若しくは定数倍の位相に同期させて明滅させてもよい。

【0082】

環境制御部１４は、対象者本人のＶＬＦ信号の周波数そのものを用いるのではなく、当該ＶＬＦ信号の周波数のｎ倍（ｎは１以上の自然数）又は１／ｎ倍（ｎは２以上の自然数）を用いて明滅させてもよい。また、脳活動は左右で異なる役割を担っていることが知られているため、光を明滅させる際に、対象者の視野の左側と右側でそれぞれ異なる明滅具合にしてもよい。例えば、左側は対象者本人のＶＬＦ信号の周波数と照度とを同期させて明滅させ、右側は対象者本人のＶＬＦ信号と照度の分散とを同期させて明滅させてもよい。左右は逆であってもよい。

【0083】

環境制御部１４はさらに、心身状態推定部１３が推定した疲労状態が所定のレベル以上の場合に、疲労を緩和する制御を行ってもよい。上述の通り、心拍変動算出部１２が算出したＶＬＦの値又はＶＬＦ１の値が正常値（閾値）より大きい場合、心身状態推定部１３は対象者が疲労していると推定する。環境制御部１４は、ＶＬＦの値又はＶＬＦ１の値が正常値（閾値）より大きい場合に、疲労を緩和する制御を行うことができる。具体的な制御内容の例は、図７を参照して説明する。

【0084】

図７は、実施の形態２に係る心身状態推定システムの環境制御部による環境制御の例を示す表である。図７に示すように、聴覚、嗅覚、触覚、視覚を制御することによって、疲労状態を緩和することができる。集中状態の制御と同様、聴覚、嗅覚、触覚、視覚の各制御項目は、それぞれ単体で環境制御に用いてもよいし、複数を組み合わせて環境制御に用いてもよい。

【0085】

具体的には、制御項目が聴覚の場合、対象者の周囲の環境にスピーカーを設置する。環境制御部１４は対象者に聞こえる音量で、小川のせせらぎの音を流すように制御する。制御項目が嗅覚の場合、環境制御部１４は例えばヒノキ精油の香りが対象者に届くように制御する。他に疲労緩和に効果があると知られている他の精油を用いてもよい。精油はアロマディフューザーを用いてミスト状にしてもよいし、アロマストーンなどの小物に数滴落としてもよいし、その方法は問わず、対象者に精油の香りが届けばよい。

【0086】

制御項目が触覚の場合は、対象者本人は振動するシート又は座面が振動する椅子に座っている。環境制御部１４は、対象者本人のＨＦの周波数から周期を求め、当該周期でシートを振動させる。

【0087】

制御項目が視覚の場合、対象者本人の視野の範囲内に照度を変化させることが可能な照明が配置される。環境制御部１４は、光の照度を変化させる。光の色は、青色を用いることができる。光の照度を変化させる方法として、対象者本人のＶＬＦ信号の周波数と照度とを同期して明滅させる。

【0088】

続いて、本実施の形態に係る心身状態推定方法について説明する。
図８は、実施の形態２に係る心身状態推定方法を示すフローチャートである。図５及び図８に示すように、本実施の形態に係る心身状態推定方法は、実施の形態１のステップＳ１～ステップＳ３に加えて、環境制御部１４が推定された心身状態に基づいて対象者の周囲の環境を制御するステップ（ステップＳ４）を備える。

【0089】

ステップＳ４の後に、さらに制御を終了するか否か判定するステップを備えてもよい。例えば、ステップＳ４の環境制御をあらかじめ定めた所定の時間継続してもよいし、ステップＳ４の環境制御の後にステップＳ１～Ｓ３を実行し、対象者の心身状態が所望の状態となるまでステップＳ４の環境制御を繰り返してもよい。

【0090】

本実施の形態に係る心身状態推定システム及び心身状態推定方法は、対象者の周囲の環境を制御する環境制御部を備えている。周囲の環境を制御することによって、対象者にとって最適な心身状態とすることができる。したがって、生産性やパフォーマンスが高く、ストレスの少ない快適な環境を実現できる。また、環境制御部は、ＶＬＦの値またはＶＬＦ２の値が正常値（閾値）未満の場合に、集中力を高める制御を行うことができる。したがって、対象者の集中力が低下している場合に、集中力を高めることができる。また、環境制御部は、ＶＬＦの値又はＶＬＦ１の値が正常値（閾値）より大きい場合に、疲労を緩和する制御を行うことができる。したがって、対象者が疲労している場合に、疲労を緩和することができる。

【0091】

＜実施の形態３＞
本実施の形態に係る心身状態推定システムは、実施の形態２に係る心身状態推定システムに加えて、心身状態の目標を設定する目標設定部をさらに備える。以下、本実施の形態に係る心身状態推定システムについて、図９を用いて説明する。

【0092】

図９は、実施の形態３に係る心身状態推定システム３０を示すブロック図である。以下、実施形態２に係る心身状態推定システムと共通する構成は同じ符号を付しており、異なる構成のみ説明する。

【0093】

目標設定部１５は、対象者が目標とする心身状態を設定する。環境制御部１４は、心身状態推定部１３によって推定された対象者の心身状態と、設定された心身状態の目標とに基づき、対象者の周囲の環境を制御する。対象者が目標とする心身状態を設定する際に、対象者の所望の心身状態を目標設定部１５に入力してもよいし、心身状態推定部１３によって推定された対象者の心身状態と環境制御の内容とをあらかじめ関連付けたデータを目標設定部１５に入力してもよい。

【0094】

ここで、実施の形態１にて図３を用いて説明した、心身状態推定部１３が推定する状態（ａ）～（ｆ）は、対象者の現在の状態を示している。さらに、本実施の形態の目標設定部１５によって設定される対象者の目標とする心身状態は、一例として、以下の状態（ａ）～（ｆ）のうち状態（ａ）、（ｃ）、（ｄ）である。
（ａ）集中状態・高揚状態：ＶＬＦ大、ＬＦ／ＨＦ大、２０分未満
（ｂ）疲労状態：ＶＬＦ大、ＬＦ／ＨＦ大、２０分以上
（ｃ）クリエイティブ・ひらめき状態：ＶＬＦ大、ＨＦ大
（ｄ）休息・リラックス状態：ＶＬＦ正常値（閾値）範囲内、ＨＦ大
（ｅ）注意散漫・苛立ち状態：ＶＬＦ小、ＬＦ／ＨＦ大
（ｆ）退屈・倦怠状態：ＶＬＦ小、ＨＦ大
対象者が目標とする心身状態として、目標設定部１５が状態（ａ）、（ｃ）、（ｄ）を設定した場合の具体的な制御内容の例について、図１０を参照して説明する。

【0095】

図１０は、実施の形態３に係る心身状態推定システムの環境制御部１４による環境制御の例を示す表である。図１０に示すように、温度、聴覚、嗅覚、触覚、視覚（光）、視覚（光以外）、風を制御することによって、対象者の心身状態を、状態（ａ）、（ｃ）、（ｄ）へと制御できる。温度、聴覚、嗅覚、触覚、視覚（光）、視覚（光以外）の各制御項目は、それぞれ単体で環境制御に用いてもよいし、複数を組み合わせて環境制御に用いてもよい。

【0096】

例えば、心身状態推定部１３が推定した心身状態が状態（ｅ）又は（ｆ）の場合、目標設定部１５は心身状態の目標を状態（ａ）又は（ｃ）に設定し、環境制御部１４は対象者の心身状態が状態（ｅ）又は（ｆ）から、集中状態である（ａ）又は（ｃ）へ調整されるように、対象者の周囲の環境を制御する。すなわち、図３及び図１０に示すように、対象者が滞在する空間の環境制御を行うことによって、対象者のＶＬＦの値が小さい状態（注意散漫）から大きい状態（集中）へと制御することができる。

【0097】

同様に、心身状態推定部１３が推定した心身状態が状態（ｃ）、（ｄ）、（ｆ）のいずれかの場合、目標設定部１５は心身状態の目標を集中・高揚状態である（ａ）に設定し、環境制御部１４は対象者の心身状態が状態（ｃ）、（ｄ）、（ｆ）から状態（ａ）へ調整されるように、対象者の周囲の環境を制御する。すなわち、図３及び図１０に示すように、対象者が滞在する空間の環境制御を行うことによって、対象者のＨＦの値が大きい状態（弛緩・脱活性・眠気）から、ＬＦ／ＨＦの値が大きい状態（活性）へと制御することができる。

【0098】

また、心身状態推定部１３が推定した心身状態が状態（ｂ）又は（ｅ）の場合、目標設定部１５は心身状態の目標を状態（ｃ）又は（ｄ）に設定し、環境制御部１４は対象者の心身状態が状態（ｂ）又は（ｅ）から状態（ｃ）又は（ｄ）へ調整されるように、対象者の周囲の環境を制御する。すなわち、図３及び図１０に示すように、対象者が滞在する空間の環境制御を行うことによって、対象者のＬＦ／ＨＦの値が大きい状態（緊張・疲労・活性）からＨＦの値が大きい状態（ひらめき・リラックス）へと制御することができる。

【0099】

具体例として、例えば、対象者がリラックスしたいと考えている場合は、目標設定部１５に（ｄ）の休息・リラックス状態を入力する。対象者が仕事や勉強で集中したいと考えている場合は、目標設定部１５に（ａ）の集中状態を入力する。（ａ）の集中状態が２０分以上持続した場合、（ｂ）の疲労状態となるため、（ｃ）又は（ｄ）へ調整されるように周囲の環境を制御する。（ｃ）又は（ｄ）の状態が２０分程度経過した後、再度（ａ）の集中状態へ調整されるように、対象者の周囲の環境を制御する。この一連の制御は、対象者が所望に応じて目標設定部１５に入力してもよいし、（ａ）と（ｃ）又は（ｄ）の上記環境制御を繰り返すようにあらかじめ目標設定部１５に入力されていてもよい。また、対象者がクリエイティブな仕事を行う場合やひらめきを得たいと考える場合、目標設定部に（ｃ）のクリエイティブ・ひらめき状態を入力する。対象者が集中力を高め、疲労しにくい心身状態にするためには、ＶＬＦが増加し、ＬＦ／ＨＦが増加しないように制御内容を決定する。

【0100】

環境制御部１４が行う具体的な制御内容について、聴覚、嗅覚、触覚、視覚（光）については、実施の形態１と同様である。ここでは、温度と風について説明する。図１０に示すように、制御項目が温度の場合、環境制御部１４は、対象者が滞在する空間の温度を制御する。制御項目が視覚（光以外）の場合、環境制御部１４は、対象者の視野の範囲内に植物を置くか、植物の映像が流れるように制御する。

【0101】

制御項目が風の場合、環境制御部１４は、対象者が滞在する空間に人工的な風を吹かせる。環境制御部１４は、対象者本人のＶＬＦ信号と同期させて、風速を変化させる。風速を変化させる方法として、対象者本人のＶＬＦ信号の周波数と風速の平均値とを同じ周期若しくはその定数倍、又は、同じ位相若しくはその定数倍の位相に同期して変化させる場合と、対象者本人のＶＬＦ信号の周波数と風速の分散を同じ周期若しくはその定数倍、又は、同じ位相若しくはその定数倍の位相に同期させて変化させる場合を含む。

【0102】

「対象者本人のＶＬＦ信号の周波数と風速の平均値とを同じ周期若しくはその定数倍、又は、同じ位相若しくはその定数倍の位相に同期して変化させる場合」では、まず、人工的な風を吹かせることができる装置が所定の時間の間に発生させる風の風速の平均値を求める。当該平均値からさらに対象者本人のＶＬＦ信号に合わせて風速を変化させる場合である。

【0103】

「対象者本人のＶＬＦ信号の周波数と風速の分散を同じ周期若しくはその定数倍、又は、同じ位相若しくはその定数倍の位相に同期させて変化させる場合」では、風速をランダムに変化させる。まず、人工的な風を吹かせることができる装置が発生させる所定の風速における風速の分散を統計学的に求め、当該分散にＶＬＦ信号の周波数を同じ周期若しくはその定数倍、又は、同じ位相若しくはその定数倍の位相に同期させて風速を変化させてもよい。さらに、ＶＬＦ信号の周波数の振幅と風速とを同じ周期若しくはその定数倍、又は、同じ位相若しくはその定数倍の位相に同期させて風速を変化させてもよい。

【0104】

環境制御部１４は、対象者本人のＶＬＦ信号の周波数そのものを用いるのではなく、当該ＶＬＦ信号の周波数のｎ倍（ｎは１以上の自然数）又は１／ｎ倍（ｎは２以上の自然数）を用いて風速を変化させてもよい。また、脳活動は左右で異なる役割を担っていることが知られているため、対象者の左側と右側でそれぞれ異なる風速にしてもよい。例えば、左側は対象者本人のＶＬＦ信号の周波数と風速とを同期させて変化させ、右側は対象者本人のＶＬＦ信号の周波数の分散と風速とを同期させて変化させてもよい。左右は逆であってもよい。

【0105】

対象者が状態（ａ）又は（ｃ）の集中状態となるように制御する場合は、環境制御部１４は対象者本人のＶＬＦの周波数で風速を変化させる。同様に、対象者が状態（ａ）の集中・高揚状態となるように制御する場合は、環境制御部１４は対象者本人のＬＦの周波数で風速を変化させる。

【0106】

本実施の形態に係る目標設定部１５は、予め定められたスケジュールに基づいて目標を設定してもよい。例えば、設定された時間帯に対象者の心身状態が目標とする心身状態になるように、対象者のスケジュールに応じて、各時間帯の目標となる心身状態を設定してもよい。または、目標設定部１５は、対象者のスケジュールの内容に応じて、当該スケジュールが行われる時間帯においてそれぞれ最適な心身状態を推定して、目標とする心身状態として設定してもよい。

【0107】

目標設定部１５が予め定められたスケジュールに基づいて目標を設定する場合、対象者が自ら目標を設定しない場合であっても、対象者のスケジュールに基づいて自動的に目標を設定することができる。

【0108】

本実施の形態の心身状態推定システムは、さらに対象者の周囲の環境情報を取得する環境情報取得部を備えてもよい。環境情報取得部は、あらかじめ対象者の周囲の環境情報を取得してもよいし、心拍情報の取得、心拍変動の算出、心身状態の推定と並行して環境情報を取得してもよい。取得した環境情報に基づいて、対象者が目標とする心身状態となるように環境制御部は対象者の周辺の環境を制御することができる。環境情報取得部を備えることによって、より精度の高い心身状態の制御を行うことができる。

【0109】

さらに、対象者の心身状態の推定の精度を向上させ、環境制御の効果を向上させるために、様々な情報を登録したデータベースを作成し、心身状態の目標設定、心身状態の推定、環境制御に用いてもよい。データベースには例えば、個人識別情報、環境情報、生体指標、心身状態推定結果、目標入力情報、環境制御内容、環境制御後の心身状態のデータを蓄積してもよい。さらに、心身状態の日内変動、季節変動などの変動性や、環境制御による心身状態の変化、反応性をデーターベースに登録してもよい。

【0110】

続いて、本実施の形態に係る心身状態推定方法について説明する。
図１１は、実施の形態３に係る心身状態推定方法を示すフローチャートである。図９及び図１１に示すように、本実施の形態に係る心身状態推定方法は、実施の形態２のステップＳ１～ステップＳ４（本実施の形態のステップＳ１２～ステップＳ１５）に加えて、目標設定部１５が対象者の心身状態の目標を設定するステップ（ステップＳ１１）をさらに備える。

【0111】

ステップＳ１５の後に、さらに制御を終了するか否か判定するステップを備えてもよい。例えば、ステップＳ１５の環境制御の後にステップＳ１２～Ｓ１４を実行し、対象者の心身状態が設定された目標の状態となるまでステップＳ１５の環境制御を繰り返してもよい。また、心身状態の目標設定、心身状態の推定、環境制御には、データベースに登録された情報を用いてもよい。

【0112】

本実施の形態に係る心身状態推定システム及び心身状態推定方法は、対象者の心身状態の目標を設定する目標設定部をさらに備えている。目標設定部を備えることによって、対象者の心身状態を目標とする所望の心身状態へと調整することができる。

【0113】

＜その他の実施形態＞
本発明の心身状態推定システムは、心身状態を推定するための任意の処理を、ＣＰＵ（CentralProcessingUnit）等のプロセッサが、メモリに格納されたコンピュータプログラムを読み出し実行することにより、実現することも可能である。

【0114】

上述の例において、プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitorycomputerreadablemedium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangiblestoragemedium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（CompactDisc-ReadOnlyMemory）、ＣＤ－Ｒ（CD-Recordable）、ＣＤ－Ｒ／Ｗ（CD-ReWritable）、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（ProgrammableROM）、ＥＰＲＯＭ（ErasablePROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（RandomAccessMemory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitorycomputerreadablemedium）によってコンピュータに供給されても良い。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

【実施例】

【0115】

以下、図１２～１６を参照し、実施例に基づき本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

【0116】

＜実施例１＞
本実施例では対象者３７名に対して疲労課題実験を行い、課題前後の心身状態を検討した。心身状態の検討の指標としては、ＶＬＦと、従来用いられてきた指標であるｌｎ（ＬＦ／ＨＦ）と、疲労感主観評価（ＶＡＳ）とを用いた。疲労課題としては、精神運動覚醒検査（Psychomotor Vigilance Test, PVT）とＮバック課題を行った。

【0117】

まず、実施形態１に係る心身状態推定システムが備える心拍情報取得部が安静時の心拍情報を５分間取得し、心拍変動算出部が安静時の心拍変動の値の正常値（閾値）を算出した。続いて、ＰＶＴ（１回目）を５分間実施後、Ｎバック課題（３バック）を２０分間実施した。Ｎバック課題後にＰＶＴ（２回目）を５分間実施した。続いて、心身状態推定システムが備える心拍情報取得部が心拍情報として心電図を５分間取得し、心拍変動算出部がｌｎ（ＬＦ／ＨＦ）の値とＶＬＦの値を算出し、対象者間の平均値を求めた。並行して、疲労課題の前と後に、疲労感主観評価（ＶＡＳ）も行った。

【0118】

図１２は、実施例１に係る疲労課題実験前後の疲労感主観評価の結果、ＰＶＴ反応時間の結果、Ｎバック回答時間の結果、ｌｎ（ＬＦ／ＨＦ）の結果及びｃｃｖＶＬＦ（％）の結果を示すグラフである。各グラフはすべて対応のあるｔ検定の結果を示している。＊＊はｐ＜０．０１、＊はｐ＜０．０５、†はｐ＜０．１であり、それぞれ有意差または有意傾向があることを示す。図１２の縦軸は、上段左から順に、疲労感主観評価（ＶＡＳ）の結果、ＰＶＴ反応時間の結果、Ｎバック回答時間の結果を示し、下段左から順にｌｎ（ＬＦ／ＨＦ）の結果、ｃｃｖＶＬＦ（％）の結果を示す。

【0119】

図１２の上段左側に示すように、ＶＡＳの結果は課題前に比べて課題後は有意に増加した。ＶＡＳの値の増加は、疲労が増加したことを示している。これは、対象者がＮバック課題により疲労したことを示している。

【0120】

図１２の上段中央に示すように、ＰＶＴ反応時間の結果は、Ｎバック課題の前に行った１回目のＰＶＴに比べて、Ｎバック課題の後に行った２回目は増加する傾向が認められた。ＰＶＴ反応時間の増加は、成績が悪化したことを示している。ＰＶＴ成績の悪化は、対象者がＮバック課題により疲労したことを示している。

【0121】

図１２の上段右側に示すように、Ｎバック回答時間について、２０分間実施されたＮバック課題のうち、前半をＮバック課題開始２分後から８分後、後半をＮバック課題開始１４分後から２０分後と定義した。Ｎバック回答時間は、前半に比べて後半は有意に減少した。Ｎバック回答時間の減少は、成績の向上を示している。すなわち、対象者がＮバック課題に対して努力し、集中して取り組んだことが確認された。

【0122】

図１２の下段左側に示すように、従来技術として精神疲労の指標とされているｌｎ（ＬＦ／ＨＦ）の平均値の値も課題前に比べて課題後は有意に増加した。

【0123】

図１２の下段右側に示すｃｃｖＶＬＦ（coefficient component of variance VLF, ccvVLF, 成分変動係数ＶＬＦ）は、成分ＶＬＦのパワー値を平均心拍間隔（ＲＲ間隔）で補正したものである。すなわち、「ｃｃｖＶＬＦ（％）＝１００×√（ＶＬＦのパワー）／平均心拍間隔」で示される。図１２に示すように、ｃｃｖＶＬＦも、課題前に比べて課題後は有意に増加した。

【0124】

図１３は、実施例１に係る疲労課題実験の成績及び心拍変動の疲労課題実験前後の変化量の相関解析の結果を示すグラフである。＊＊はｐ＜０．０１、＊はｐ＜０．０５であり、それぞれ有意な相関があることを示す。各プロットは、対象者３７名の課題成績と、疲労課題前後の心身状態を示すｃｃｖＶＬＦ又はｌｎ（ＬＦ／ＨＦ）の変化量を示している。

【0125】

ＰＶＴ反応時間は、表示された課題に対する反応時間を意味する。図１３に示すグラフＡとグラフＢの横軸のΔＰＶＴ反応時間（秒）は、Ｎバック課題を行う前のＰＶＴ反応時間と、Ｎバック課題を行った後のＰＶＴ反応時間との差である。例えば、Ｎバック課題を行う前のＰＶＴ反応時間より、Ｎバック課題を行った後のＰＶＴ反応時間が短くなった場合は、ΔＰＶＴ反応時間は負の値となり、成績は向上している。一方、Ｎバック課題を行う前のＰＶＴ反応時間より、Ｎバック課題を行った後のＰＶＴ反応時間が長くなった場合は、ΔＰＶＴ反応時間は正の値となり、成績は悪化している。換言すると、ΔＰＶＴ反応時間が正の値になればなるほど、対象者はより疲労している状態であることを意味する。

【0126】

図１３に示すグラフＣとグラフＤの横軸のΔＮバック回答時間（秒）は、２０分間行われたＮバック課題のうち、前半（課題開始２分後から８分後）で課題の回答に要した時間と、後半（課題開始１４分後から２０分後）で課題の回答に要した時間との差である。例えば、Ｎバック課題回答時間が、Ｎバック課題の前半に要した回答時間より、Ｎバック課題の後半に要した回答時間の方が短くなった場合は、ΔＮバック回答時間は負の値となり、成績は向上している。一方、Ｎバック課題の前半に要した回答時間より、Ｎバック課題の後半に要した回答時間の方が長くなっている場合は、ΔＮバック回答時間は正の値となり、成績は悪化している。換言すると、ΔＮバック回答時間が負の値になればなるほど、対象者はより集中・努力している状態であることを意味する。

【0127】

疲労課題実験の結果であるΔＰＶＴ反応時間及びΔＮバック回答時間と、心身状態を示すｃｃｖＶＬＦ及び従来より用いられてきたｌｎ（ＬＦ／ＨＦ）との間に相関関係があるか確認するために、ピアソンの積率相関係数を求めた。

【0128】

図１３に示すグラフＡとグラフＣの縦軸のΔｃｃｖＶＬＦは、疲労課題実験の前と後の心身状態を示すｃｃｖＶＬＦの値の差である。グラフＢとグラフＤの縦軸のΔｌｎ（ＬＦ／ＨＦ）は、疲労課題実験の前と後の心身状態を示すｌｎ（ＬＦ／ＨＦ）の値の差である。

【0129】

図１３のグラフＡ～Ｄについて、すなわち以下の（Ａ）～（Ｄ）の相関係数は以下の通りである。
（Ａ）ΔＰＶＴ反応時間（ｓ）とΔｃｃｖＶＬＦ（％）の相関係数：ｒ＝０．５１**
（Ｂ）ΔＰＶＴ反応時間（ｓ）とΔｌｎ（ＬＦ／ＨＦ）の相関係数：ｒ＝０．３３*
（Ｃ）ΔＮバック回答時間（ｓ）とΔｃｃｖＶＬＦ（％）の相関係数：ｒ＝－０．３７*
（Ｄ）ΔＮバック回答時間（ｓ）とΔｌｎ（ＬＦ／ＨＦ）の相関係数：ｒ＝－０．０３

【0130】

ΔＰＶＴ反応時間との相関について、（Ａ）及び（Ｂ）の相関係数の値から、両方とも正の相関が認められた。一方で、従来より精神疲労の指標として知られているΔｌｎ（ＬＦ／ＨＦ）との相関係数の値（Ｂ）（ｒ＝０．３３）に比べて、ΔｃｃｖＶＬＦとの相関係数の値（Ａ）（ｒ＝０．５１）の方が大きいという結果が得られた。この結果より、従来より精神疲労の指標として知られているΔｌｎ（ＬＦ／ＨＦ）に比べて、ΔｃｃｖＶＬＦの方がΔＰＶＴ反応時間とより相関していることが示された。

【0131】

ΔＮバック回答時間との相関について、図１３のグラフＣと相関係数の値（Ｃ）（ｒ＝－０．３７）から、ΔｃｃｖＶＬＦはΔＮバック回答時間との負の相関が認められるという結果を得た。さらに、図１３のグラフＣを参照すると、Ｎバック課題の成績が向上すると、すなわちより集中・努力した場合に、ｃｃｖＶＬＦの値も上昇するという結果を得た。これに対し、相関係数の値（Ｄ）（ｒ＝－０．０３）から、従来より精神疲労の指標として知られているΔｌｎ（ＬＦ／ＨＦ）はΔＮバック回答時間との相関が認められなかった。

【0132】

図１３の結果より、ｃｃｖＶＬＦは、ΔＰＶＴ反応時間とは正の相関関係があり、ΔＮバック回答時間とは負の相関関係があることが示された。上述の通り、ΔＰＶＴ反応時間は、正の値になればなるほど、対象者はより疲労している状態であることを意味し、ΔＮバック回答時間は、負の値になればなるほど、対象者はより集中・努力している状態であることを意味する。したがって、ΔＰＶＴ反応時間とは正の相関関係があり、ΔＮバック回答時間とは負の相関関係があるｃｃｖＶＬＦ、すなわちＶＬＦは、疲労状態および集中・努力状態の推定に用いることが可能であることが示された。

【0133】

＜実施例２＞
本実施例では対象者８名に対して疲労課題を行い、環境制御を行った。疲労課題の前の心身状態と、疲労課題を行ってさらに環境制御を行った後の心身状態の平均値の比較および相関解析を行った。平均値の比較には、二元配置反復測定分散分析とHolm法による多重比較を用いた。

【0134】

本実施例では、心身状態の指標として、ＶＬＦと、疲労・覚醒主観評価指標ＲＡＳ（Roken Arousal scale）を用いた。本実施例では、ＲＡＳの項目の一つである「注意集中困難」を評価指標として用いた。実施形態２に係る心身状態推定システムが備える心拍変動取得部が安静時の心拍情報を取得し、心拍変動算出部が安静時の心拍変動の値（ＶＬＦ）の正常値（閾値）を算出した。続いて、疲労課題としてＶＲ（Virtual Reality）ゲームを１０分間実施した。続いて、心身状態推定システムが備える環境制御部が、対象者の周囲の環境を制御した。

【0135】

本実施例での環境制御項目は、図１０にて説明した視覚（光以外）、すなわち植物を用いた。本実施例では、８名の対象者はそれぞれ４日間実験に参加し、各日に４種類の環境のうち１種類の実験を行い、各環境の中で２０分間滞在した。心身状態推定システムが備える心拍変動取得部は、各環境滞在開始０分～５分の間の心拍情報として心電図を取得し、心身変動算出部が心拍変動の値（ＶＬＦ）を算出した。並行して、主観評価「注意集中困難」を、疲労課題前の安静時と、疲労課題後、各環境への滞在開始２０分後に行った。

【0136】

図１４は、実施例２に係る主観評価「注意集中困難」とＶＬＦの平均値の比較および相関解析の結果を示すグラフである。左図及び中央図はHolm法による多重比較の結果を示している。＊＊はｐ＜０．０１、＊はｐ＜０．０５、†はｐ＜０．１であり、有意差または有意傾向があることを示す。左図及び中央図の横軸は、環境条件を示す。「緑なし」は、植物が対象者の見える範囲に置かれていない環境である。

【0137】

「緑Ａ」は、対象者の視野の範囲内に緑Ｃに比べて葉が小さく丸い植物が置かれている環境である。緑Ａは、図３及び図１０に示した通り、クリエイティブ・ひらめき・休息・リラックス効果がある。

【0138】

「緑Ｂ」は、対象者の視野の範囲内に葉が細長い植物が置かれている環境である。緑Ｂは、図３及び図１０に示した通り、集中力を高める効果がある。

【0139】

「緑Ｃ」は、対象者の視野の範囲内に緑Ａに比べて葉が大きい植物が置かれた環境である。緑Ｃは、図３及び図１０に示した通り、活性を高める効果がある。

【0140】

図１４の左図の縦軸の「疲労課題実験前後の変化量」とは、疲労課題を行う前に行った主観評価「注意集中困難」の結果と、環境への滞在開始２０分後に行った主観評価「注意集中困難」の結果との差を示す。左図のグラフに示した変化量は、疲労課題を行う前の状態の影響を、共分散分析により除いた結果である。主観評価「注意集中困難」の変化量は、値が負の値になればなるほどより集中していることを意味する。

【0141】

同様に、図１４の中央図の縦軸の「疲労課題実験前後の変化量」とは、疲労課題を行う前の安静時に正常値（閾値）として算出したｌｎＶＬＦの値と、環境への滞在開始０～５分の間のｌｎＶＬＦの値との差を示す。中央図のグラフに示した変化量は、疲労課題を行う前の状態の影響を、共分散分析により除いた結果である。

【0142】

図１４の左図に示すように、主観評価「注意集中困難」の変化量が最も負の値となったのは、緑Ｂの環境に滞在した場合であった。すなわち、緑Ｂの環境に滞在した場合は、環境に置かれた葉が細長い植物によって集中力を高めることができた。

【0143】

さらに、図１４の中央図に示すように、緑Ｂの環境に滞在した場合、緑なしの環境と比較してＶＬＦの変化量が最も大きいという結果が得られた。続いて、右図のグラフに示すように、主観評価「注意集中困難」の変化量と、ＶＬＦの変化量との相関分析を行った。主観評価「注意集中困難」の変化量とΔｌｎＶＬＦ ｌｎ（ｍｓ^２）との相関係数はｒ＝－０．４１（ｐ＜０．０５）であり、主観評価「注意集中困難」の変化量と、ΔｌｎＶＬＦ ｌｎ（ｍｓ^２）との間には有意な相関が認められた。

【0144】

以上の通り、集中状態を示す主観評価「注意集中困難」の変化量と、ＶＬＦとの間には相関があることから、ＶＬＦは集中状態の推定に用いることが可能であることが示された。

【0145】

＜実施例３＞
本実施例では対象者３７名に対して疲労課題実験を行い、課題前後の心身状態を検討した。心身状態の検討の指標としては、ＶＬＦ１とＶＬＦ２とを用いた。疲労課題としては、精神運動覚醒検査（Psychomotor Vigilance Test, PVT）とＮバック課題を行った。

【0146】

まず、実施形態１に係る心身状態推定システムが備える心拍情報取得部が安静時の心拍情報を５分間取得し、心拍変動算出部が安静時の心拍変動の値（ＶＬＦ１とＶＬＦ２の値）の正常値（閾値）を算出した。続いて、ＰＶＴを５分間実施後、Ｎバック課題（３バック）を２０分間実施した。Ｎバック課題後に再度ＰＶＴを５分間実施した。続いて、心身状態推定システムが備える心拍情報取得部が心拍情報として心電図を５分間取得し、心拍変動算出部がＶＬＦ１の値とＶＬＦ２の値を算出し、対象者間の平均値を求めた。

【0147】

図１５は、実施例３に係る疲労課題実験の成績及び心拍変動の疲労課題実験前後の変化量の相関解析の結果を示すグラフである。各プロットは、対象者３７名の課題成績と、疲労課題前後の心身状態を示すｌｎＶＬＦ１又はｌｎＶＬＦ２の変化量を示している。＊＊はｐ＜０．０１、＊はｐ＜０．０５であり、それぞれ有意な相関があることを示す。

【0148】

ＰＶＴ反応時間は、表示された課題に対する反応時間を意味する。図１５に示すグラフＡとグラフＢの横軸のΔＰＶＴ反応時間（秒）は、Ｎバック課題を行う前のＰＶＴ反応時間と、Ｎバック課題を行った後のＰＶＴ反応時間との差である。例えば、Ｎバック課題を行う前のＰＶＴ反応時間より、Ｎバック課題を行った後のＰＶＴ反応時間が短くなった場合は、ΔＰＶＴ反応時間は負の値となり、成績は向上している。換言すると、ΔＰＶＴ反応時間が負の値になればなるほど、対象者はより集中・努力状態である可能性を意味する。一方、Ｎバック課題を行う前のＰＶＴ反応時間より、Ｎバック課題を行った後のＰＶＴ反応時間が長くなった場合は、ΔＰＶＴ反応時間は正の値となり、成績は悪化している。換言すると、ΔＰＶＴ反応時間が正の値になればなるほど、対象者はより疲労している状態であることを意味する。

【0149】

図１５に示すグラフＣとグラフＤの横軸のΔＮバック回答時間（秒）は、２０分間行われたＮバック課題のうち、前半（課題開始２分後から８分後）で課題の回答に要した時間と、後半（課題開始１４分後から２０分後）で課題の回答に要した時間との差である。例えば、Ｎバック課題回答時間が、Ｎバック課題の前半に要した回答時間より、Ｎバック課題の後半に要した回答時間の方が短くなった場合は、ΔＮバック回答時間は負の値となり、成績は向上している。一方、Ｎバック課題の前半に要した回答時間より、Ｎバック課題の後半に要した回答時間の方が長くなっている場合は、ΔＮバック回答時間は正の値となり、成績は悪化している。換言すると、ΔＮバック回答時間が負の値になればなるほど、対象者はより集中・努力状態であることを意味する。

【0150】

疲労課題実験の結果であるΔＰＶＴ反応時間及びΔＮバック回答時間と、心身状態を示すｌｎＶＬＦ１の変化量及びｌｎＶＬＦ２の変化量との間に相関関係があるか確認するために、ピアソンの積率相関係数を求めた。

【0151】

図１５に示すグラフＡとグラフＣの縦軸のΔｌｎＶＬＦ１は、疲労課題実験の前と後の心身状態を示すｌｎＶＬＦ１の値の差である。グラフＢとグラフＤの縦軸のΔｌｎＶＬＦ２は、疲労課題実験の前と後の心身状態を示すｌｎＶＬＦ２の値の差である。

【0152】

図１５のグラフＡ～Ｄについて、すなわち以下の（Ａ）～（Ｄ）の相関係数は以下の通りである。
（Ａ）ΔＰＶＴ反応時間（ｓ）とΔｌｎＶＬＦ１の相関係数：ｒ＝０．３６*
（Ｂ）ΔＰＶＴ反応時間（ｓ）とΔｌｎＶＬＦ２の相関係数：ｒ＝０．３６*
（Ｃ）ΔＮバック回答時間（ｓ）とΔｌｎＶＬＦ１の相関係数：ｒ＝－０．２１
（Ｄ）ΔＮバック回答時間（ｓ）とΔｌｎＶＬＦ２の相関係数：ｒ＝－０．４６**

【0153】

ΔＰＶＴ反応時間との相関について、（Ａ）及び（Ｂ）の相関係数の値から、ＶＬＦ１及びＶＬＦ２の両方とも同程度の相関が認められた。ＶＬＦ１はΔＰＶＴ反応時間との正の相関が高く、疲労によりＰＶＴ反応成績が悪化した際に、ＶＬＦ１の値が上昇した。

【0154】

ΔＮバック回答時間との相関について、相関係数の値（Ｃ）（ｒ＝－０．２１）から、ＶＬＦ１はΔＮバック回答時間との相関がほとんど認められないという結果が得られた。これに対し、相関係数の値（Ｄ）（ｒ＝－０．４６）から、ＶＬＦ２はΔＮバック回答時間との有意な相関が認められるという結果を得た。さらに、図１５のグラフＤを参照すると、Ｎバック課題の成績が向上すると、すなわちより集中・努力した場合に、ＶＬＦ２の値も上昇するという結果を得た。また、実施例１のＶＬＦの結果と本実施例のＶＬＦ２の結果とを比較すると、ＶＬＦ２はＶＬＦよりもＮバック回答時間との負の相関が高かった。

【0155】

図１５の結果より、ＶＬＦ１及びＶＬＦ２はΔＰＶＴ反応時間と相関関係があり、ＶＬＦ２はΔＮバック回答時間と負の相関関係があることが示された。上述の通り、ΔＰＶＴ反応時間は、正の値になればなるほど、対象者はより疲労している状態であることを意味し、ΔＮバック回答時間は、負の値になればなるほど、対象者はより集中・努力している状態であることを意味する。ΔＰＶＴ反応時間と正の相関関係があるＶＬＦ１は、疲労状態の推定に用いることが可能であることが示された。また、ΔＰＶＴ反応時間と正の相関関係があり、ΔＮバック回答時間とは負の相関関係があるＶＬＦ２は、疲労状態および集中・努力状態の推定に用いることが可能であることが示された。したがって、ＶＬＦ１とＶＬＦ２とを組み合わせて評価することにより、疲労状態と集中・努力状態を区別して推定することが可能であることが示された。

【0156】

＜実施例４＞
本実施例では対象者８名に対して疲労課題を行い、環境制御を行った。疲労課題の前の心身状態と、疲労課題を行ってさらに環境制御を行った後の心身状態の平均値の比較および相関解析を行った。平均値の比較には、二元配置反復測定分散分析とHolm法による多重比較を用いた。

【0157】

本実施例では、心身状態の指標として、ＶＬＦ２と、ＲＡＳの項目の一つである主観評価「注意集中困難」とを用いた。実施形態２に係る心身状態推定システムが備える心拍変動取得部が安静時の心拍情報を取得し、心拍変動算出部が安静時の心拍変動の値（ＶＬＦ２）の正常値（閾値）を算出した。続いて、疲労課題としてＶＲ（Virtual Reality）ゲームを１０分間実施した。続いて、心身状態推定システムが備える環境制御部が、対象者の周囲の環境を制御した。

【0158】

本実施例での環境制御項目は、図１０にて説明した視覚（光以外）、すなわち植物を用いた。本実施例では、８名の対象者はそれぞれ４日間実験に参加し、各日に４種類の環境のうち1種類の実験を行い、各環境の中で２０分間滞在した。心身状態推定システムが備える心拍変動取得部は、各環境滞在開始０分～５分の間の心拍情報として心電図を取得し、心身変動算出部が心拍変動の値（ＶＬＦ２）を算出した。並行して、主観評価「注意集中困難」を、疲労課題前の安静時と、疲労課題後、各環境への滞在開始２０分後に行った。

【0159】

図１６は、実施例４に係る主観評価「注意集中困難」とＶＬＦ２の平均値の比較および相関解析の結果を示すグラフである。左図及び中央図の横軸は、環境条件を示す。「緑なし」、「緑Ａ」、「緑Ｂ」、「緑Ｃ」の各環境条件は、実施例２に記載の通りである。左図及び中央図はHolm法による多重比較の結果を示している。＊＊はｐ＜０．０１、＊はｐ＜０．０５であり、それぞれ有意差があることを示す。

【0160】

図１６の左図の縦軸の「疲労課題実験前後の変化量」とは、疲労課題を行う前に行った主観評価「注意集中困難」の結果と、環境への滞在開始２０分後に行った主観評価「注意集中困難」の結果との差を示す。左図のグラフに示した変化量は、疲労課題を行う前の状態の影響を、共分散分析により除いた結果である。主観評価「注意集中困難」の変化量は、値が負の値になればなるほどより集中していることを意味する。

【0161】

同様に、図１６の中央図の縦軸の「疲労課題実験前後の変化量」とは、疲労課題を行う前の安静時に正常値（閾値）として算出したｌｎＶＬＦ２ ｌｎ（ｍｓ^２）の値と、環境への滞在開始０～５分の間のｌｎＶＬＦ２ ｌｎ（ｍｓ^２）の値との差を示す。中央図のグラフに示した変化量は、疲労課題を行う前の状態の影響を、共分散分析により除いた結果である。

【0162】

図１６の左図は、図１４の左図と同一である。図１６に示すように、主観評価「注意集中困難」の変化量が最も負の値となったのは、緑Ｂの環境に滞在した場合であった。すなわち、緑Ｂの環境に滞在した場合は、環境に置かれた葉が細長い植物によって集中力を高めることができた。

【0163】

さらに、図１６の中央図に示すように、緑Ｂの環境においてＶＬＦ２の変化量が最も大きいという結果が得られた。続いて、右図のグラフに示すように、主観評価「注意集中困難」の変化量と、ＶＬＦ２の変化量との相関分析を行った。主観評価「注意集中困難」の変化量とΔｌｎＶＬＦ２ ｌｎ（ｍｓ^２）との相関係数はｒ＝－０．３４（ｐ＜０．１）であり、主観評価「注意集中困難」の変化量と、ΔｌｎＶＬＦ２ ｌｎ（ｍｓ^２）との間には相関傾向が認められた。

【0164】

以上の通り、集中状態を示す主観評価「注意集中困難」の変化量と、ＶＬＦ２との間には相関があることから、ＶＬＦ２は集中状態の推定に用いることが可能であることが示された。

【0165】

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

【符号の説明】

【0166】

１０、２０、３０ 心身状態推定システム
１１ 心拍情報取得部
１２ 心拍変動算出部
１３ 心身状態推定部
１４ 環境制御部
１５ 目標設定部

【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16】