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公開番号2024145524
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-15
出願番号2023057914
出願日2023-03-31
発明の名称心拍データ解析装置及びプログラム
出願人KDDI株式会社,東京都公立大学法人
代理人個人,個人
主分類A61B 5/352 20210101AFI20241004BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】環境変化も考慮して被験者の心拍データから自律神経活動量を推定することのできる心拍データ解析装置を提供する。
【解決手段】被験者の心拍データから算出されるRR間隔をウィンドウごとに読み込んで、心臓の拍動1拍分ごとに値が定まる中間関数を生成する第1処理(21)と、前記中間関数から、固有心拍数又は安静時心拍数の状態(11,12)からの変化分としての直流成分エネルギーと、交流成分エネルギーと、を算出する第2処理(22,23,24)と、前記直流成分エネルギーと前記交流成分エネルギーとの和として、前記ウィンドウに対応する前記被験者の自律神経活動量を推定する第3処理(25)と、を実行する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
被験者の心拍データから算出されるＲＲ間隔をウィンドウごとに読み込んで、心臓の拍動１拍分ごとに値が定まる中間関数を生成する第１処理と、
前記中間関数から、固有心拍数又は安静時心拍数の状態からの変化分としての直流成分エネルギーと、交流成分エネルギーと、を算出する第２処理と、
前記直流成分エネルギーと前記交流成分エネルギーとの和として、前記ウィンドウに対応する前記被験者の自律神経活動量を推定する第３処理と、を実行することを特徴とする心拍データ解析装置。
続きを表示（約 480 文字）【請求項２】
前記第２処理では、前記中間関数のウィンドウ内での時間平均から算出されるエネルギーから、固有心拍数又は安静時心拍数の状態のエネルギーを減算することで、前記変化分としての直流成分エネルギーを算出することを特徴とする請求項１に記載の心拍データ解析装置。
【請求項３】
前記第２処理では、前記中間関数のウィンドウ内での時間平均を算出したうえで、前記中間関数から当該時間平均を減算して得られる時間領域の交流関数にパーセバル等式を適用することで、周波数領域への変換を行うことなく、前記交流成分エネルギーを算出することを特徴とする請求項１に記載の心拍データ解析装置。
【請求項４】
前記第２処理では、固有心拍数の状態からの変化分としての直流成分エネルギーを算出し、当該固有心拍数の状態として、安静時心拍数の状態から推定した状態を用いることを特徴とする請求項１に記載の心拍データ解析装置。
【請求項５】
コンピュータを請求項１ないし４のいずれかに記載の心拍データ解析装置として機能させることを特徴とするプログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、心拍データ解析装置及びプログラムに関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
自律神経系を評価する従来技術の例として、特許文献１では疲労を客観的に評価するための指標として自律神経活動量(ccvTP)を、LF値+HF値の総和を時間中の心拍数で補正したものとして利用している。具体的には、トータルパワー(TP)の平方根を，時間中(Window)の平均心拍数「平均(RR)」で除算することで式(PR1)のようにccvTPを算出する。TPは低周波成分LFと高周波成分HFの和「TP=LF+HF」として求める。この低周波／高周波成分LF,HFには式(PR2)～(PR4)を用いる。式(PR4)のC(t)はRR間隔の自己相関関数である。
【０００３】
TIFF
2024145524000002.tif
58
134
【０００４】
ここで、従来技術は、ほぼ一定の平均心拍数からの心拍変動を評価するという考え方に基づいている。ここで、心拍変動は、以下に非特許文献１から引用する通り、交感・副交感神経系の働きが反映されることが医学的に知られており、従来技術はこのような知見を利用して評価を行っている。
【０００５】
「心臓への神経支配を遮断すると，洞房結節細胞の固有発火周波数で，心拍動自体は継続する．このときの一定周波数のことを固有心拍数(intrinsic heart rate)と呼ぶ．平均心拍数に対して，交感・副交感神経系の働きにより心拍間隔が上下する変動成分は，特に心拍変動（heart rate variability）と呼ばれる」（非特許文献１より引用）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１８－１４９２６２号公報
【非特許文献】
【０００７】
山本義春. 心拍数の情報論: フィールドの生理学へ向けて. マイクロメカトロニクス, 1999, 43.4: 9-17.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来技術では「一定の平均心拍数」の前提が成立しない環境においてリアルタイムに評価を行うことができなかった。
【０００９】
例えば、被験者が（１）サウナに入る前→（２）サウナに入っている最中→（３）サウナから出た後、という経緯を辿る際に、被験者が置かれる環境は、（１）サウナ外の常温25℃環境→（２）サウナ内の高温100℃環境→（３）サウナ外の常温25℃環境、のように激しく変化する。このような経緯を辿る被験者の自律神経の活動量をリアルタイムで評価することを考えると、被験者の心拍データを解析して自律神経の活動量を適切に評価するためには、心拍データに対して環境変化による平均心拍数の変化の影響を加味したうえでの解析を行う必要があるが、従来技術ではこのような措置は取られていなかった。
【００１０】
例えば、周辺雰囲気の温度が25℃から100℃に上昇した場合には、平均心拍数は上昇するが、従来技術では平均心拍数自体の上昇を考慮せずに心拍間隔の変動成分だけで自律神経の活動を評価することで、過度に小さな活動量として見積もってしまうことになった。
（【００１１】以降は省略されています）

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