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JP7579600B2 - Autonomic nerve evaluation device, autonomic nerve evaluation method, and program - Google Patents
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Autonomic nerve evaluation device, autonomic nerve evaluation method, and program Download PDF

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Description

本発明は、自律神経評価装置、自律神経評価方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to an autonomic nerve evaluation device, an autonomic nerve evaluation method, and a program.

疲労を客観的に評価するための指標として、自律神経系の機能解析が注目されている。自律神経は、主に起きているときや緊張しているときに働く交感神経と、主に寝ているときやリラックスしているときに働く副交感神経とがあり、両者がバランスを取りながら機能し、生理的機能を調節していることが知られている。例えば特許文献1には、車両の乗員の自律神経状態を判定する装置が開示されている。 Functional analysis of the autonomic nervous system has been attracting attention as an index for objectively evaluating fatigue. The autonomic nervous system consists of the sympathetic nervous system, which mainly works when we are awake or tense, and the parasympathetic nervous system, which mainly works when we are asleep or relaxed, and it is known that the two work in balance to regulate physiological functions. For example, Patent Document 1 discloses a device for determining the autonomic nervous state of a vehicle occupant.

特開2022-23702号公報JP 2022-23702 A

被験者の自律神経機能を評価する場合、被験者を120秒間計測することで得られた心拍間隔を周波数解析することが一般的である。しかしながら、自律神経機能の評価を就業前検査として実施する場合など、自律神経機能の評価を利用する態様によっては、計測に時間が掛かりすぎであることが問題点として指摘されている。 When assessing a subject's autonomic nervous function, it is common to measure the subject's heart rate for 120 seconds and then perform frequency analysis of the heart rate intervals obtained. However, depending on how the evaluation of autonomic nervous function is used, such as when the evaluation is performed as a pre-employment test, it has been pointed out that the measurement takes too long, which can be a problem.

そこで、本発明は、自律神経機能の評価を、より迅速に実施可能とする技術を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention aims to provide a technology that enables evaluation of autonomic nerve function more quickly.

本発明の一態様に係る自律神経評価装置は、評価対象である被験者の心拍データを取得する取得部と、ローレンツプロット法に基づいて、前記心拍データから前記被験者の自律神経全体の働きを示す指標であるトータルパワーを算出する算出部と、を有する。 An autonomic nerve evaluation device according to one aspect of the present invention includes an acquisition unit that acquires heart rate data of a subject to be evaluated, and a calculation unit that calculates total power, which is an index showing the overall function of the autonomic nerves of the subject, from the heart rate data based on the Lorenz plot method.

本発明によれば、自律神経機能の評価を、より迅速に実施可能とする技術を提供することができる。 The present invention provides a technology that enables the evaluation of autonomic nerve function to be performed more quickly.

本実施形態に係る評価装置のハードウェア構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of an evaluation device according to the present embodiment. ccvTPと年齢との関係を示す図である。FIG. 1 shows the relationship between ccvTP and age. 年齢とLF値との関係及び年齢とHF値との関係を調査した結果を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the results of investigating the relationship between age and LF value and the relationship between age and HF value. 評価装置の機能ブロック構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a functional block configuration of an evaluation device. 評価装置が自律神経機能の評価を迅速に行う処理手順の一例を示すフローチャートである。13 is a flowchart showing an example of a processing procedure by which the evaluation device quickly evaluates autonomic nerve function. ローレンツプロット法により被験者のトータルパワーを算出する方法を説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining a method for calculating a subject's total power by the Lorenz plot method. LP.S、LP.m、年齢及びTPの重回帰分析結果を示す図である。1 is a diagram showing the results of multiple regression analysis of LP.S, LP.m, age, and TP. LP.S、LP.m、年齢及びTPの相関関係を示す図である。FIG. 1 shows the correlation between LP.S, LP.m, age and TP. TP及びLP.Sの相関関係を示す図である。FIG. 1 shows the correlation between TP and LP.S. TP及びLP.Sの相関関係を示す図である。FIG. 1 shows the correlation between TP and LP.S. LP.S、LP.m、年齢及びTPの重回帰分析結果を示す図である。1 is a diagram showing the results of multiple regression analysis of LP.S, LP.m, age, and TP. LP.S、LP.m、年齢及びTPの相関関係を示す図である。FIG. 1 shows the correlation between LP.S, LP.m, age and TP. TP及びLP.Sの相関関係を示す図である。FIG. 1 shows the correlation between TP and LP.S. TP及びLP.Sの相関関係を示す図である。FIG. 1 shows the correlation between TP and LP.S. LP.Sの相関関係を示す図である。FIG. 1 shows the correlation of LP.S. 評価装置が副交感神経の評価を行う処理手順の一例を示すフローチャートである。13 is a flowchart showing an example of a processing procedure for the evaluation device to evaluate the parasympathetic nerves. 評価装置が交感神経の評価を行う処理手順の一例を示すフローチャートである。13 is a flowchart showing an example of a processing procedure for the evaluation device to evaluate the sympathetic nerves. HF間の相関関係を示す図である。FIG. 1 shows the correlation between HFs. HF間の相関関係を示す図である。FIG. 1 shows the correlation between HFs. LP.S、LP.m、年齢及びHFの重回帰分析結果を示す図である。1 shows the results of multiple regression analysis of LP.S, LP.m, age, and HF. LP.S、LP.m、年齢及びHFの相関関係を示す図である。FIG. 1 shows the correlation between LP.S, LP.m, age and HF. HF及びLP.Sの相関関係を示す図である。FIG. 1 shows the correlation between HF and LP.S. HF及びLP.Sの相関関係を示す図である。FIG. 1 shows the correlation between HF and LP.S. TPにおけるHFの割合と被験者の疲労度とを比較した結果を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the results of a comparison between the proportion of HF in TP and the fatigue level of subjects. 被験者の測定結果を出力する画面の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of a screen for outputting the measurement results of a subject.

添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。 The embodiment of the present invention will be described with reference to the attached drawings. In each drawing, the same reference numerals are used to denote the same or similar configurations.

<システム構成>
図1は、本実施形態に係る評価装置10のハードウェア構成例を示す図である。評価装置10(自律神経評価装置)は、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphical Processing Unit)等のプロセッサ11、メモリ、HDD(Hard Disk Drive)及び/又はSSD(Solid State Drive)等の記憶装置12、入力装置13、出力装置14及び生体情報取得装置15を有する。評価装置10は、専用のハードウェアであってもよいし、パーソナルコンピューター等の汎用のハードウェアであってもよい。
<System Configuration>
1 is a diagram showing an example of a hardware configuration of an evaluation device 10 according to this embodiment. The evaluation device 10 (autonomic nerve evaluation device) includes a processor 11 such as a central processing unit (CPU) or a graphical processing unit (GPU), a storage device 12 such as a memory, a hard disk drive (HDD) and/or a solid state drive (SSD), an input device 13, an output device 14, and a biological information acquisition device 15. The evaluation device 10 may be dedicated hardware or general-purpose hardware such as a personal computer.

入力装置13は、被験者に関するデータを入力するための装置であり、例えば、キーボード、操作ボタン又はタッチパネル上の入力インタフェースなどにより構成される。本実施形態においては、被験者に関するデータとして、少なくとも被験者の年齢が入力装置13に入力される。また、被験者の年齢に加えて、被験者の氏名、住所、性別などが入力されてもよい。 The input device 13 is a device for inputting data about the subject, and is composed of, for example, a keyboard, operation buttons, or an input interface on a touch panel. In this embodiment, at least the subject's age is input to the input device 13 as data about the subject. In addition to the subject's age, the subject's name, address, sex, etc. may also be input.

出力装置14は、情報の出力を行うための装置であり、例えば、ディスプレイ、LED、タッチパネル、プリンタ及び/又はスピーカ等である。 The output device 14 is a device for outputting information, such as a display, an LED, a touch panel, a printer, and/or a speaker.

生体情報取得装置15は、被験者の生体情報データを収集するための装置である。被験者の生体情報データは、心拍データ又は脈拍データのいずれかである。生体情報取得装置15は、心電計又は脈拍計であってもよい。また、評価装置10は、入力装置13を介して、外部の心電計や脈拍計で測定された心拍データまたは脈拍データの入力を受け付けるようにしてもよい。この場合、評価装置10は、生体情報取得装置15を備えていなくてもよい。なお、以下の説明では、生体情報データは心拍データであるものとして説明する。 The bioinformation acquisition device 15 is a device for collecting bioinformation data of the subject. The bioinformation data of the subject is either heart rate data or pulse data. The bioinformation acquisition device 15 may be an electrocardiogram or a pulse meter. The evaluation device 10 may also accept, via the input device 13, input of heart rate data or pulse data measured by an external electrocardiogram or pulse meter. In this case, the evaluation device 10 may not be equipped with the bioinformation acquisition device 15. In the following description, the bioinformation data is described as heart rate data.

交感神経の働きを示す指標であるLF(Low Frequency)値及び副交感神経の働きを示す指標であるHF(High Frequency)値は、生体情報データを周波数解析することで得ることができる。周波数解析(時間周波数解析)の手法は公知の解析手法を利用可能であり、例えば、最大エントロピー法(MEM(Maximum Entropy Model)法)、高速フーリエ変換法(FFT(Fast Fourier Transform)法)、ウェーブレット法等が挙げられる。これらの中でも、最大エントロピー法を用いるのが好ましい。最大エントロピー法によれば、時間分解能の高い解析を行うことができる。例えば、心拍データのR-R間隔を、最大エントロピー法を用いて周波数領域の低周波数成分(LF:0.04-0.15Hz)と高周波数成分(HF:0.15-0.40Hz)に分離し、低周波数成分及び高周波数成分のパワーの総和をそれぞれLF値及びHF値として算出することができる。 The LF (Low Frequency) value, which is an index showing the activity of the sympathetic nerves, and the HF (High Frequency) value, which is an index showing the activity of the parasympathetic nerves, can be obtained by frequency analysis of bioinformation data. The frequency analysis (time-frequency analysis) method can be a known analysis method, such as the maximum entropy model (MEM) method, the fast Fourier transform (FFT) method, and the wavelet method. Among these, the maximum entropy method is preferably used. The maximum entropy method allows for analysis with high time resolution. For example, the R-R interval of the heartbeat data can be separated into low frequency components (LF: 0.04-0.15 Hz) and high frequency components (HF: 0.15-0.40 Hz) in the frequency domain using the maximum entropy method, and the sum of the power of the low frequency components and the high frequency components can be calculated as the LF value and the HF value, respectively.

具体的には、LF値とHF値は、例えば、以下の数式1、数式2及び数式3により算出することができる。

Figure 0007579600000001
Figure 0007579600000002
Figure 0007579600000003
ここで、LF(t)はLF値、HF(t)はHF値、P(f)はパワースペクトル関数、C(t)は心拍(心電図)のR-R間隔の自己相関関数、tは時間、fは周波数を示す。数式3に示すとおり、数式上P(f)は全時間領域で積分するものとしているが、実際は、観測領域で積分すれば足りる。 Specifically, the LF value and the HF value can be calculated, for example, by the following Equations 1, 2, and 3.
Figure 0007579600000001
Figure 0007579600000002
Figure 0007579600000003
Here, LF(t) is the LF value, HF(t) is the HF value, P(f) is the power spectrum function, C(t) is the autocorrelation function of the R-R interval of the heartbeat (electrocardiogram), t is time, and f is frequency. As shown in Equation 3, P(f) is assumed to be integrated over the entire time domain, but in reality, it is sufficient to integrate it over the observation domain.

LF値とHF値の総和(LF+HF)は、自律神経全体の働きを示す指標であり、TP(Total Power、トータルパワー)と呼ばれる。TPは、「自律神経活動量」や「自律神経総活動量」などとも呼ばれる。 The sum of the LF and HF values (LF + HF) is an index showing the overall function of the autonomic nervous system, and is called TP (Total Power). TP is also called "autonomic nervous activity" or "total autonomic nervous activity."

ccvTP(Coefficient of Component Variance TP)は、TPを、LF値及びHF値の測定に用いた時間内の心拍数(より具体的にはR-R間隔の平均)で補正することで算出される値である。ccvTPは、TPと同様、「自律神経活動量」や「自律神経総活動量」とも呼ばれる。ccvTPは、具体的には、ccvTPは、以下の数式4により算出することができる。

Figure 0007579600000004
ここで、RRは、被験者における心拍のR-R間隔(秒)を示す。なお、R-R間隔(秒)は、心電図におけるQRS波から次のQRS波までの間隔を意味する。R-R間隔は、60÷心拍数(回/分)でも算出可能である。 The ccvTP (Coefficient of Component Variance TP) is a value calculated by correcting the TP with the heart rate (more specifically, the average of the R-R interval) during the time used to measure the LF value and the HF value. The ccvTP, like the TP, is also called the "autonomic nerve activity" or the "total autonomic nerve activity." Specifically, the ccvTP can be calculated by the following formula 4.
Figure 0007579600000004
Here, RR indicates the R-R interval (seconds) of the subject's heartbeat. The R-R interval (seconds) refers to the interval from one QRS wave to the next QRS wave in an electrocardiogram. The R-R interval can also be calculated by dividing 60 by the heart rate (beats/min).

心拍数が高い場合はTPが低い値となることが実験により知られていることから、心拍数の高さに応じて補正されたccvTPを用いることで、被験者の心拍数の高低にかかわらず、自律神経活動量を適切に表現することができる。なお、{LF+HF}値は、年齢とともに数値が減少することが本発明者らによって明らかにされており、ccvTPについても同様である。 It is known from experiments that when the heart rate is high, the TP value is low. Therefore, by using a ccvTP corrected according to the heart rate, the amount of autonomic nerve activity can be appropriately expressed regardless of the subject's heart rate. The inventors have also demonstrated that the {LF+HF} value decreases with age, and the same is true for ccvTP.

後述するように、評価装置10は、HF値を、HF値の測定に用いた時間内の心拍数(より具体的にはR-R間隔の平均)で補正することで、ccvHFを算出する。HF値及びccvHFは、副交感神経に関する指標、副交感神経の働きを示す指標、副交感神経活動量、副交感神経活動指標及び癒し度などと呼ばれてもよい。また、HF値及びccvHFは、それぞれ、副交感神経に関する第1指標及び副交感神経に関する第2指標などと呼ばれてもよい。また、評価装置10は、LF値を、LF値の測定に用いた時間内の心拍数(より具体的にはR-R間隔の平均)で補正することで、ccvLFを算出する。LF値及びccvLFは、交感神経に関する指標、交感神経の働きを示す指標、交感神経活動指標及び交換神経活動量などと呼ばれてもよい。また、LF値及びccvLFは、それぞれ、交感神経に関する第1指標及び交感神経に関する第2指標などと呼ばれてもよい。 As described later, the evaluation device 10 calculates ccvHF by correcting the HF value with the heart rate (more specifically, the average of the R-R intervals) within the time used to measure the HF value. The HF value and ccvHF may be called an index related to the parasympathetic nerves, an index indicating the function of the parasympathetic nerves, a parasympathetic nerve activity amount, a parasympathetic nerve activity index, and a healing level, etc. The HF value and ccvHF may also be called a first index related to the parasympathetic nerves and a second index related to the parasympathetic nerves, etc., respectively. The evaluation device 10 calculates ccvLF by correcting the LF value with the heart rate (more specifically, the average of the R-R intervals) within the time used to measure the LF value. The LF value and ccvLF may also be called an index related to the sympathetic nerves, an index indicating the function of the sympathetic nerves, a sympathetic nerve activity index, and a sympathetic nerve activity amount, etc. Furthermore, the LF value and ccvLF may be referred to as the first sympathetic nerve index and the second sympathetic nerve index, respectively.

図2は、ccvTPと年齢との関係を示す図である。曲線G1は、同年齢の被験者において、ccvTPが高い上位25%の被験者が属する境界線を示している。曲線G2は、同年齢の被験者におけるccvTPの中央値を示している。曲線G3は、同年齢の被験者において、ccvTPが低い下位75%の被験者が属する境界線を示している。図2によれば、年齢とともにccvTPが減少することが分かる。 Figure 2 shows the relationship between ccvTP and age. Curve G1 indicates the boundary line between the top 25% of subjects with high ccvTP among subjects of the same age. Curve G2 indicates the median ccvTP among subjects of the same age. Curve G3 indicates the boundary line between the bottom 75% of subjects with low ccvTP among subjects of the same age. Figure 2 shows that ccvTP decreases with age.

(自律神経機能の迅速評価)
現在、被験者の自律神経機能を評価する場合、信頼性のある評価結果を得るために、被験者を連続して120秒間計測することで得られた心拍データを、最大エントロピー法を用いて周波数解析することが一般的である。
(Rapid assessment of autonomic nervous function)
Currently, when evaluating a subject's autonomic nervous function, in order to obtain reliable evaluation results, it is common to perform frequency analysis using the maximum entropy method on the heart rate data obtained by continuously measuring the subject for 120 seconds.

また、被験者を連続して60秒間計測することで得られた心拍データを用いてTPを分析した場合、120秒間の心拍データから得られたTPとの相関係数が0.7程度であることが知られている。そこで、同一の被験者が繰り返し計測をする場合、2回目以降の計測については60秒間の心拍データを利用してTPを分析することで、被験者の自律神経の状態を把握することも行われている。 It is also known that when TP is analyzed using heart rate data obtained by continuously measuring a subject for 60 seconds, the correlation coefficient with TP obtained from 120 seconds of heart rate data is approximately 0.7. Therefore, when the same subject undergoes repeated measurements, the state of the subject's autonomic nervous system is grasped by analyzing TP using 60 seconds of heart rate data from the second measurement onwards.

最大エントロピー法では、LFを算出するために、少なくとも25秒間測定した心拍データが必要になる。これは、LF値は0.04~0.15Hzの低周波数成分であることから、最低25秒間計測しないと、1波長のデータを得ることができないためである。また、1波長のデータのみでは測定精度が不足することから、上述した通り、少なくとも120秒の計測をすることが好適であるとされている。 In the maximum entropy method, heart rate data measured for at least 25 seconds is required to calculate LF. This is because LF values are low-frequency components between 0.04 and 0.15 Hz, so measurement for at least 25 seconds is necessary to obtain data for one wavelength. Furthermore, measurement accuracy is insufficient with data from only one wavelength, so as mentioned above, it is considered preferable to measure for at least 120 seconds.

ここで、病院及び検査センター等で自律神経機能の評価を行う場合、被験者を120秒間計測しても特に問題にはならない。しかしながら、自律神経機能の評価は、病院や検査センターのみならず、タクシードライバーやトラックドライバー等に対する日々の就業前検査など、様々な場所で利用されている。このように、120秒間又は60秒間もの間、じっとしたまま心拍データの測定を行うことを日々繰り返すことは、被験者にとってストレスになることから、より短時間で計測可能な方法が望まれている。 Here, when evaluating autonomic nervous function in a hospital or testing center, there is no particular problem with measuring the subject for 120 seconds. However, evaluation of autonomic nervous function is used in a variety of places, not just hospitals and testing centers, such as daily pre-employment tests for taxi drivers and truck drivers. Repeated daily measurements of heart rate data while remaining still for 120 or 60 seconds can be stressful for subjects, so a method that allows measurement in a shorter time is desirable.

発明者らは、自律神経機能をより短時間で計測可能な方法を検討したところ、最大エントロピー法に代えて、ローレンツプロット法を利用することで、7秒程度の心拍データがあればTPを高精度に算出可能であることに想到した。そこで、本実施形態に係る評価装置10は、最大エントロピー法に代えて、ローレンツプロット法を利用してTPを算出することで、従来よりも短時間で、被験者の自律神経機能を評価することを可能にする。 The inventors considered a method for measuring autonomic nervous function in a shorter time and came to the conclusion that by using the Lorenz plot method instead of the maximum entropy method, TP can be calculated with high accuracy with only about 7 seconds of heart rate data. Therefore, the evaluation device 10 according to this embodiment calculates TP using the Lorenz plot method instead of the maximum entropy method, making it possible to evaluate the subject's autonomic nervous function in a shorter time than conventional methods.

(副交感神経及び交感神経の評価)
自律神経全体の働きを示す指標であるTPは、年齢により変化する。従って、様々な年齢の被験者を同一に評価するためには、被験者の年齢の影響を受けない共通の指標が必要である。そこで、発明者らは、自律神経全体の働きに関する共通の指標として、TPの偏差値を用いるようにした。ここで、自律神経活動は、上述した通り、主に交感神経の働きを表すLF(0.04-0.15Hzの成分)と、主に副交感神経の働きを表すHF(0.15-0.40Hzの成分)の二つの成分から評価される。しかしながら、個々の成分が年齢によりどのように変化しているのかについてはこれまで明らかでなく、HFを偏差値化して被験者を評価した報告はみられない。
(Evaluation of parasympathetic and sympathetic nervous systems)
TP, which is an index showing the activity of the entire autonomic nerves, changes with age. Therefore, in order to evaluate subjects of various ages in the same way, a common index that is not affected by the age of the subject is necessary. Therefore, the inventors decided to use the deviation value of TP as a common index regarding the activity of the entire autonomic nerves. Here, as described above, autonomic nerve activity is evaluated from two components, LF (0.04-0.15 Hz component) which mainly represents the activity of the sympathetic nerves, and HF (0.15-0.40 Hz component) which mainly represents the activity of the parasympathetic nerves. However, it has not been clear until now how each component changes with age, and there have been no reports of evaluating subjects by converting HF into a deviation value.

図3は、発明者らが、18歳から73歳までの264名について、年齢とLF値との関係及び年齢とHF値との関係を調査した結果を示す図である。図3に示すように、logLFは年齢と有意な負の相関(r=-0.524, p<0.001)が見られ、logHFは年齢と有意な負の相関(r=-0.423, p<0.001)が見られる。つまり、被験者の年齢が異なる状況では、LF値及びHF値をそのまま用いた健康評価はできないことが確認されている。 Figure 3 shows the results of the inventors' investigation into the relationship between age and LF values and the relationship between age and HF values for 264 people aged 18 to 73. As shown in Figure 3, logLF shows a significant negative correlation with age (r=-0.524, p<0.001), and logHF shows a significant negative correlation with age (r=-0.423, p<0.001). In other words, it has been confirmed that health assessment cannot be performed using LF and HF values directly when subjects are of different ages.

そこで、本実施形態では、年齢によるHF及びLFの変化を明らかにすることにより、HF及びLFを偏差値化し、年齢要素を排除した客観的健康指標であるHFの偏差値及びLFの偏差値を用いることで、被験者間で共通に副交感神経の働き又は交感神経の働きを評価することを可能にする。 In this embodiment, the changes in HF and LF with age are clarified, and HF and LF are converted into standard deviations. By using the standard deviations of HF and LF, which are objective health indicators that exclude the age factor, it is possible to commonly evaluate the function of the parasympathetic nervous system or the sympathetic nervous system across subjects.

ここで、最大エントロピー法を用いてHF値を算出する際、HF値は0.15~0.40Hzの高周波数成分であることから、約6.6秒の心拍データがあれば、1波長のデータを得ることができる。すなわち、HF値は、1波長の測定に25秒必要になるLF値よりも短い測定時間で信頼性の高い測定結果を得ることができる。この点を考慮し、90秒間の心拍データから得られたHF値と、10秒程度の心拍データから得られたHF値との間の相関関係を検証したところ、発明者らは、これらのHF値には高い相関関係があることを見出した。そこで、本実施形態に係る評価装置10は、従来よりも短い測定時間でHFを算出することで、より短時間で、被験者の副交感神経の働きを評価することを可能にする。 Here, when calculating the HF value using the maximum entropy method, since the HF value is a high-frequency component of 0.15 to 0.40 Hz, one wavelength of data can be obtained with about 6.6 seconds of heart rate data. In other words, the HF value can provide highly reliable measurement results in a shorter measurement time than the LF value, which requires 25 seconds to measure one wavelength. Taking this into consideration, the inventors verified the correlation between the HF value obtained from 90 seconds of heart rate data and the HF value obtained from about 10 seconds of heart rate data, and found that these HF values are highly correlated. Therefore, the evaluation device 10 according to this embodiment calculates the HF in a shorter measurement time than conventional methods, making it possible to evaluate the parasympathetic nervous activity of the subject in a shorter time.

なお、本実施形態に係る評価装置10は、「自律神経機能の迅速評価」を実現する機能と、「副交感神経及び交感神経の評価」を実現する機能のうちいずれか一方のみを備えていてもよいし、両方を備えていてもよい。 The evaluation device 10 according to this embodiment may have only one of the functions for realizing "rapid evaluation of autonomic nerve function" and the function for realizing "evaluation of parasympathetic and sympathetic nerves", or may have both.

<機能ブロック構成>
図4は、評価装置10の機能ブロック構成例を示す図である。評価装置10は、記憶部100と、取得部101と、算出部102と、出力部103とを含む。記憶部100は、評価装置10が備える記憶装置12を用いて実現することができる。また、取得部101と、算出部102と、出力部103とは、評価装置10のプロセッサ11が、記憶装置12に記憶されたプログラムを実行することにより実現することができる。また、当該プログラムは、記憶媒体に格納することができる。当該プログラムを格納した記憶媒体は、コンピューター読み取り可能な非一時的な記憶媒体(Non-transitory computer readable medium)であってもよい。非一時的な記憶媒体は特に限定されないが、例えば、USBメモリ又はCD-ROM等の記憶媒体であってもよい。
<Function block configuration>
FIG. 4 is a diagram showing an example of a functional block configuration of the evaluation device 10. The evaluation device 10 includes a storage unit 100, an acquisition unit 101, a calculation unit 102, and an output unit 103. The storage unit 100 can be realized using a storage device 12 provided in the evaluation device 10. The acquisition unit 101, the calculation unit 102, and the output unit 103 can be realized by the processor 11 of the evaluation device 10 executing a program stored in the storage device 12. The program can be stored in a storage medium. The storage medium storing the program may be a non-transitory computer readable storage medium. The non-transitory storage medium is not particularly limited, and may be, for example, a storage medium such as a USB memory or a CD-ROM.

記憶部100は、ccvTP(自律神経活動量)について被験者の年齢ごとの分布を示す分布データ(ccvTP)100aと、副交感神経の働きを示す指標であるccvHF値について年齢ごとの分布を示す分布データ(ccvHF)100bと、副交感神経の働きを示す指標であるccvLFについて年齢ごとの分布を示す分布データ(ccvLF)100cとを記憶する。 The memory unit 100 stores distribution data (ccvTP) 100a showing the distribution of ccvTP (autonomic nerve activity) by age of the subject, distribution data (ccvHF) 100b showing the distribution of ccvHF values, which are an index of parasympathetic nerve activity, by age, and distribution data (ccvLF) 100c showing the distribution of ccvLF, which is an index of parasympathetic nerve activity, by age.

分布データ(ccvTP)100aは、年齢の異なる多数の被験者からccvTPを収集して統計的に解析することにより得られる。例えば、本実施形態では、予め収集された年齢の異なる多数の被験者のccvTPから、被験者の年齢ごとのccvTPの平均値と、被験者の年齢ごとのccvTPの標準偏差(σ)を算出し、これらをデータベース化したものを分布データ(ccvTP)100aとして記憶部100に格納しておくこととしてもよい。 The distribution data (ccvTP) 100a is obtained by collecting ccvTP from many subjects of different ages and statistically analyzing it. For example, in this embodiment, the average value of ccvTP for each age of the subject and the standard deviation (σ) of ccvTP for each age of the subject may be calculated from the ccvTP of many subjects of different ages collected in advance, and these may be compiled into a database and stored in the memory unit 100 as distribution data (ccvTP) 100a.

分布データ(ccvHF)100bは、年齢の異なる多数の被験者からccvHFを収集して統計的に解析することにより得られる。例えば、本実施形態では、予め収集された年齢の異なる多数の被験者のccvHFから、被験者の年齢ごとのccvHFの平均値と、被験者の年齢ごとのccvHFの標準偏差(σ)を算出し、これらをデータベース化したものを分布データ(ccvHF)100bとして記憶部100に格納しておくこととしてもよい。 The distribution data (ccvHF) 100b is obtained by collecting ccvHF from many subjects of different ages and statistically analyzing it. For example, in this embodiment, the average value of ccvHF for each age of the subject and the standard deviation (σ) of ccvHF for each age of the subject may be calculated from the ccvHF of many subjects of different ages collected in advance, and these may be compiled into a database and stored in the storage unit 100 as the distribution data (ccvHF) 100b.

分布データ(ccvLF)100cは、年齢の異なる多数の被験者からccvLFを収集して統計的に解析することにより得られる。例えば、本実施形態では、予め収集された年齢の異なる多数の被験者のccvLFから、被験者の年齢ごとのccvLFの平均値と、被験者の年齢ごとのccvLFの標準偏差(σ)を算出し、これらをデータベース化したものを分布データ(ccvLF)100cとして記憶部100に格納しておくこととしてもよい。 The distribution data (ccvLF) 100c is obtained by collecting ccvLF from many subjects of different ages and statistically analyzing it. For example, in this embodiment, the average value of ccvLF for each age of the subject and the standard deviation (σ) of ccvLF for each age of the subject may be calculated from the ccvLF of many subjects of different ages collected in advance, and these may be compiled into a database and stored in the storage unit 100 as the distribution data (ccvLF) 100c.

取得部101は、評価対象である被験者の心拍データ及び/又は被験者の年齢を取得する。 The acquisition unit 101 acquires the heart rate data and/or the age of the subject to be evaluated.

算出部102は、ローレンツプロット法を利用することで、被験者の心拍データから被験者のccvTP(自律神経活動量)の偏差値を算出する。より具体的には、算出部102は、ローレンツプロット法に基づいて、被験者の心拍データから被験者の自律神経全体の働きを示す指標であるTPを算出する。また、算出部102は、被験者のTPと被験者の心拍データとを用いて被験者のccvTP(自律神経活動量)を算出し、分布データ(ccvTP)100aと被験者のccvTPとを用いて、被験者のccvTPの偏差値を算出する。 The calculation unit 102 uses the Lorenz plot method to calculate the standard deviation of the subject's ccvTP (autonomic nerve activity) from the subject's heart rate data. More specifically, the calculation unit 102 calculates TP, which is an index showing the overall function of the subject's autonomic nerves, from the subject's heart rate data based on the Lorenz plot method. The calculation unit 102 also calculates the subject's ccvTP (autonomic nerve activity) using the subject's TP and the subject's heart rate data, and calculates the standard deviation of the subject's ccvTP using the distribution data (ccvTP) 100a and the subject's ccvTP.

また、算出部102は、被験者の心拍データに基づいて被験者のHF値を算出する。また、算出部102は被験者のHF値と被験者の心拍データとを用いて被験者のccvHFを算出し、算出した被験者のccvHF値と被験者の年齢と分布データ(ccvHF)100bとを用いて、被験者のccvHF値の偏差値を算出する。 The calculation unit 102 also calculates the subject's HF value based on the subject's heart rate data. The calculation unit 102 also calculates the subject's ccvHF using the subject's HF value and the subject's heart rate data, and calculates the standard deviation of the subject's ccvHF value using the calculated ccvHF value of the subject, the subject's age, and distribution data (ccvHF) 100b.

また、算出部102は、被験者の心拍データを周波数解析することで被験者のHF値を算出し、算出した被験者のHF値から、被験者のccvHF及び被験者のccvHFの偏差値を算出するようにしてもよい。より具体的には、算出部102は、被験者の心拍データを周波数解析することで被験者のHF値を算出し、算出したHF値と被験者の心拍データとを用いて被験者のccvHFを算出し、算出した被験者のccvHF値と被験者の年齢と分布データ(ccvHF)100bとを用いて、被験者のccvHF値の偏差値を算出するようにしてもよい。 The calculation unit 102 may also calculate the subject's HF value by frequency analyzing the subject's heart rate data, and calculate the subject's ccvHF and a deviation value of the subject's ccvHF from the calculated subject's HF value. More specifically, the calculation unit 102 may calculate the subject's HF value by frequency analyzing the subject's heart rate data, calculate the subject's ccvHF using the calculated HF value and the subject's heart rate data, and calculate the deviation value of the subject's ccvHF value using the calculated subject's ccvHF value, the subject's age, and distribution data (ccvHF) 100b.

また、算出部102は、ローレンツプロット法を利用することで、被験者の心拍データから被験者のHF値を算出し、算出した被験者のHF値から、被験者のccvHF及び被験者のccvHFの偏差値を算出するようにしてもよい。より具体的には、算出部102は、ローレンツプロット法を利用することで、被験者の心拍データから被験者のHF値を算出し、算出したHF値と被験者の心拍データとを用いて被験者のccvHFを算出し、算出した被験者のccvHF値と被験者の年齢と分布データ(ccvHF)100bとを用いて、被験者のccvHF値の偏差値を算出するようにしてもよい。 The calculation unit 102 may also use the Lorenz plot method to calculate the subject's HF value from the subject's heart rate data, and calculate the subject's ccvHF and the deviation value of the subject's ccvHF from the calculated subject's HF value. More specifically, the calculation unit 102 may use the Lorenz plot method to calculate the subject's HF value from the subject's heart rate data, calculate the subject's ccvHF using the calculated HF value and the subject's heart rate data, and calculate the deviation value of the subject's ccvHF value using the calculated subject's ccvHF value, the subject's age, and distribution data (ccvHF) 100b.

また、算出部102は、被験者の心拍データに基づいて被験者のLF値を算出する。また、算出部102は、被験者の心拍データを周波数解析することで被験者のLF値を算出する。また、算出部102は被験者のLF値と被験者の心拍データとを用いて被験者のccvLFを算出し、算出した被験者のccvLF値と被験者の年齢と分布データ(ccvLF)100cとを用いて、被験者のccvLF値の偏差値を算出する。 The calculation unit 102 also calculates the subject's LF value based on the subject's heart rate data. The calculation unit 102 also calculates the subject's LF value by performing frequency analysis on the subject's heart rate data. The calculation unit 102 also calculates the subject's ccvLF using the subject's LF value and the subject's heart rate data, and calculates the standard deviation of the subject's ccvLF value using the calculated ccvLF value of the subject, the subject's age, and distribution data (ccvLF) 100c.

また、算出部102は、ローレンツプロット法を利用することで、被験者の心拍データから被験者のTP(自律神経活動量)を算出し、被験者のTPにおける被験者のHF値の割合(つまり、HF/TP)を算出するようにしてもよい。若しくは、ローレンツプロット法を利用することで、被験者の心拍データから被験者のccvTP(自律神経活動量)を算出し、被験者のccvTPにおける被験者のccvHFの割合(つまり、ccvHF/ccvTP)を算出するようにしてもよい。 The calculation unit 102 may also use the Lorenz plot method to calculate the subject's TP (autonomic nerve activity) from the subject's heart rate data, and calculate the ratio of the subject's HF value to the subject's TP (i.e., HF/TP). Alternatively, the calculation unit 102 may use the Lorenz plot method to calculate the subject's ccvTP (autonomic nerve activity) from the subject's heart rate data, and calculate the ratio of the subject's ccvHF to the subject's ccvTP (i.e., ccvHF/ccvTP).

出力部103は、算出部102で算出された被験者の自律神経に関する各種データを画面又は紙等に出力する。例えば、出力部103は、被験者のTP、及び/又は、ccvTPの偏差値を出力する。また、出力部103は、被験者のccvHFの偏差値を出力する。また、出力部103は、被験者のccvHFの偏差値と、被験者のccvTP(自律神経活動量)の偏差値とを並べて出力してもよい。また、出力部103は、被験者のccvLFの偏差値を出力する。また、出力部103は、被験者のccvLFの偏差値と、被験者のccvTPの偏差値とを並べて出力してもよい。また、出力部103は、被験者のccvLFの偏差値と、被験者のccvHFの偏差値と、被験者のccvTPの偏差値とを並べて出力してもよい。また、出力部103は、算出部102で算出された、被験者のTPにおける被験者のHF値の割合を出力してもよい。若しくは、出力部103は、算出部102で算出された、被験者のccvTPにおける被験者のccvHFの割合を出力してもよい。 The output unit 103 outputs various data related to the subject's autonomic nerves calculated by the calculation unit 102 to a screen or paper, etc. For example, the output unit 103 outputs the standard deviation of the subject's TP and/or ccvTP. The output unit 103 also outputs the standard deviation of the subject's ccvHF. The output unit 103 may also output the standard deviation of the subject's ccvHF and the standard deviation of the subject's ccvTP (autonomic nerve activity) side by side. The output unit 103 also outputs the standard deviation of the subject's ccvLF. The output unit 103 may also output the standard deviation of the subject's ccvLF and the standard deviation of the subject's ccvTP side by side. The output unit 103 may also output the standard deviation of the subject's ccvLF, the standard deviation of the subject's ccvHF, and the standard deviation of the subject's ccvTP side by side. Furthermore, the output unit 103 may output the ratio of the subject's HF value to the subject's TP calculated by the calculation unit 102. Alternatively, the output unit 103 may output the ratio of the subject's ccvHF to the subject's ccvTP calculated by the calculation unit 102.

<処理手順>
(自律神経機能の迅速評価)
図5は、評価装置10が自律神経機能の評価を迅速に行う処理手順の一例を示すフローチャートである。
<Processing Procedure>
(Rapid assessment of autonomic nervous function)
FIG. 5 is a flowchart showing an example of a processing procedure for the evaluation device 10 to quickly evaluate an autonomic nerve function.

ステップS11で、取得部101は、被験者の年齢及び心拍データを取得する。 In step S11, the acquisition unit 101 acquires the subject's age and heart rate data.

ステップS12で、算出部102は、ローレンツプロット法を用いて被験者のTPを算出する。 In step S12, the calculation unit 102 calculates the subject's TP using the Lorenz plot method.

図6は、ローレンツプロット法により被験者のTPを算出する方法を説明するための図である。算出部102は、以下の手順1~手順4に従い、被験者のTPを算出する。 Figure 6 is a diagram for explaining a method for calculating the subject's TP using the Lorenz plot method. The calculation unit 102 calculates the subject's TP according to the following steps 1 to 4.

「手順1」:算出部102は、被験者の心拍データから、心拍データのR-R間隔(RRI(RR Interval))のうちn番目(以下、(RRIn)とする)を横軸とし、n番目と連続するn+1番目(以下、(RRIn+1)とする)を縦軸とするグラフにプロットする。すなわち、算出部102は、心拍データのR-R間隔のうち、連続する2つのR-R間隔からなる点(x、y)=(RRIn、RRIn+1)をグラフ上にプロットしていく。例えば、10秒間の心拍データにおいて、1番目のR-R間隔が1000msであり、2番目のR-R間隔が900msであり、3番目のR-R間隔が950msであり、4番目のR-R間隔が1050msである場合、算出部102は、例えば、点(1000, 900)と点(900,950)と点(950,1050)とをグラフ上にプロットする。 "Step 1": The calculation unit 102 plots the subject's heart rate data on a graph with the nth R-R interval (RRI (RR Interval)) of the heart rate data (hereinafter referred to as (RRI n )) on the horizontal axis and the n+1th interval (hereinafter referred to as (RRI n+1 )) consecutive to the nth on the vertical axis. That is, the calculation unit 102 plots on the graph a point (x, y) = (RRI n , RRI n+1 ) consisting of two consecutive R-R intervals among the R-R intervals of the heart rate data. For example, in 10 seconds of heart rate data, if the first R-R interval is 1000 ms, the second R-R interval is 900 ms, the third R-R interval is 950 ms, and the fourth R-R interval is 1050 ms, the calculation unit 102 plots, for example, points (1000, 900), (900, 950), and (950, 1050) on the graph.

「手順2」:算出部102は、グラフ上にプロットされた全ての点を、y=x軸及びy=-x軸に投影する。例えば、点(1000, 900)をy=x軸に投影すると、当該点は、座標(1000, 900)からy=x軸に垂線を下した位置(線A上のいずれかの位置)に投影される。同様に、点(1000, 900)をy=-x軸に投影すると、当該点は、座標(1000, 900)からy=-x軸に垂線を下した位置(線B上のいずれかの位置)に投影される。 "Step 2": The calculation unit 102 projects all points plotted on the graph onto the y = x axis and y = -x axis. For example, when point (1000, 900) is projected onto the y = x axis, the point is projected to a position (any position on line A) where a perpendicular line is drawn from coordinates (1000, 900) to the y = x axis. Similarly, when point (1000, 900) is projected onto the y = -x axis, the point is projected to a position (any position on line B) where a perpendicular line is drawn from coordinates (1000, 900) to the y = -x axis.

「手順3」:算出部102は、原点(0,0)からy=x軸に投影した各点までの距離の平均(LP.m)を算出する。続いて、算出部102は、原点(0,0)からy=x軸に投影した各点までの距離の標準偏差σxと、原点(0,0)からy=-x軸に投影した各点までの距離の標準偏差σ-xとを算出する。 "Step 3": The calculation unit 102 calculates the average distance (LP.m) from the origin (0,0) to each point projected onto the y = x axis. Next, the calculation unit 102 calculates the standard deviation σx of the distance from the origin (0,0) to each point projected onto the y = x axis, and the standard deviation σ-x of the distance from the origin (0,0) to each point projected onto the y = -x axis.

「手順4」:算出部102は、長軸を所定係数(D)×σxとし、短軸を所定係数(D)×σ-xとする楕円Mの面積(LP.S)を、以下の数式5を用いて算出する。楕円Mの面積(LP.S)が小さいほど、R-R間隔のゆらぎが小さいことを意味する。なお、所定係数(D)は、正の整数であれば、どのような値であってもよい。例えば2でもよいし3でもよい。図6の例では、所定係数(D)=2とした場合の楕円が図示されている。

Figure 0007579600000005
「手順5」:算出部102は、以下の数式6を用いて、被験者のTPを推定(算出)する。
Figure 0007579600000006
なお、数式6において、4つの係数(a、b、c、d)は、心拍データの測定時間ごとに、TP90を従属変数とし、LP.S、LP.m及び年齢を独立変数として重回帰分析を行うことで算出された係数であってもよい。すなわち、記憶部100に、心拍データの測定時間ごとに4つの係数(a、b、c、d)のセットを予め記憶しておき、算出部102は、心拍データの測定時間に対応する係数のセットを記憶部100から取得し、取得した係数を数式6に適用することで、被験者のTPを算出(推定)するようにしてもよい。例えば、心拍データの測定時間が連続10秒である場合、算出部102は、係数としてa=0.02968、b=0.69965、c=-12.966及びd=110.826を利用するようにしてもよい。なお、当該4つの係数は、心拍データの測定時間に関わらず固定値であってもよい。この場合、4つの係数は、a=0.02968、b=0.69965、c=-12.966及びd=110.826であってもよい。 "Step 4": The calculation unit 102 calculates the area (LP.S) of an ellipse M whose major axis is a predetermined coefficient (D) x σx and whose minor axis is a predetermined coefficient (D) x σ-x, using the following formula 5. The smaller the area (LP.S) of the ellipse M, the smaller the fluctuation of the R-R interval. Note that the predetermined coefficient (D) may be any value as long as it is a positive integer. For example, it may be 2 or 3. In the example of FIG. 6, an ellipse is illustrated when the predetermined coefficient (D) = 2.
Figure 0007579600000005
Step 5”: The calculation unit 102 estimates (calculates) the TP of the subject using the following Equation 6.
Figure 0007579600000006
In addition, in the formula 6, the four coefficients (a, b, c, d) may be coefficients calculated by performing a multiple regression analysis with TP90 as a dependent variable and LP.S, LP.m, and age as independent variables for each measurement time of the heartbeat data. That is, a set of four coefficients (a, b, c, d) may be stored in advance in the storage unit 100 for each measurement time of the heartbeat data, and the calculation unit 102 may obtain a set of coefficients corresponding to the measurement time of the heartbeat data from the storage unit 100 and apply the obtained coefficients to the formula 6 to calculate (estimate) the TP of the subject. For example, when the measurement time of the heartbeat data is 10 consecutive seconds, the calculation unit 102 may use a=0.02968, b=0.69965, c=-12.966, and d=110.826 as coefficients. In addition, the four coefficients may be fixed values regardless of the measurement time of the heartbeat data. In this case the four coefficients may be a=0.02968, b=0.69965, c=-12.966 and d=110.826.

以上説明した手順1~手順5について、算出部102は、図6の楕円Mの外部にあるデータはノイズであるとみなし、ノイズである点を除去した後、再度、楕円Mの面積(LP.S)を算出するようにしてもよい。具体的には、算出部102は、手順1~手順4を実行することで楕円Mの面積(LP.S)を算出し、グラフにプロットされた点のうち、楕円Mの外側に存在する点を除去し、再度、手順1~手順4を実行することで、ノイズ除去後の楕円Mの面積(LP.S)を算出するようにしてもよい。また、算出部102は、ノイズ除去後の楕円Mの面積(LP.S)を用いて、手順5により被験者のトータルパワーを算出するようにしてもよい。言い換えると、算出部102は、以下の処理を行うようにしてもよい。
1.心拍データのR-R間隔のうち連続する2つのR-R間隔をそれぞれx及びyとする点を、一方の軸がx軸であり他方の軸がy軸であるグラフにプロットする。
2.グラフにプロットした点をx=y軸に投射した投影点と原点(0,0)との間の距離の標準偏差に所定係数(D)を乗算した第1標準偏差を長軸とし、グラフにプロットした点をx=-y軸に投射した投影点と原点との間の距離の標準偏差に所定係数(D)を乗算した第2標準偏差を短軸とする第1楕円を算出する。
3.グラフにプロットした点のうち楕円Mの内部に存在する点について、グラフにプロットした点をx=y軸に投射した投影点と原点との間の距離の標準偏差に所定係数(D)を乗算した第3標準偏差を長軸とし、グラフにプロットした点をx=-y軸に投射した投影点と原点との間の距離の標準偏差に所定係数(D)を乗算した第4標準偏差を短軸とする第2楕円を算出する。
4.第2楕円の面積を所定計算式(数式6)に代入することで、被験者のTPを推定(算出)する。
Regarding the above-described steps 1 to 5, the calculation unit 102 may consider data outside the ellipse M in FIG. 6 to be noise, remove the points that are noise, and then calculate the area (LP.S) of the ellipse M again. Specifically, the calculation unit 102 may calculate the area (LP.S) of the ellipse M by executing steps 1 to 4, remove the points that are outside the ellipse M among the points plotted on the graph, and calculate the area (LP.S) of the ellipse M after noise removal by executing steps 1 to 4 again. The calculation unit 102 may also calculate the total power of the subject by using the area (LP.S) of the ellipse M after noise removal by step 5. In other words, the calculation unit 102 may perform the following processing.
1. Two consecutive R-R intervals of the heart rate data are plotted as points x and y on a graph with one axis as the x-axis and the other as the y-axis.
2. A first ellipse is calculated with the major axis being the first standard deviation obtained by multiplying the standard deviation of the distance between the origin (0,0) and the projection points obtained by projecting the points plotted on the graph onto the x = y axis by a specified coefficient (D), and the minor axis being the second standard deviation obtained by multiplying the standard deviation of the distance between the origin and the projection points obtained by projecting the points plotted on the graph onto the x = -y axis by a specified coefficient (D).
3. For points that are plotted on the graph and exist inside ellipse M, a second ellipse is calculated whose major axis is the third standard deviation obtained by multiplying the standard deviation of the distance between the origin and the projection points of the plotted points on the graph onto the x = y axis by a predetermined coefficient (D), and whose minor axis is the fourth standard deviation obtained by multiplying the standard deviation of the distance between the origin and the projection points of the plotted points on the graph onto the x = -y axis by a predetermined coefficient (D).
4. The area of the second ellipse is substituted into a predetermined formula (Formula 6) to estimate (calculate) the TP of the subject.

図5に戻り、ステップS13で、算出部102は、ステップS12で算出した被験者のTPと被験者の心拍データとを用いて、被験者のccvTPを算出する。また、算出部102は、被験者のccvTPと分布データ(ccvTP)100aとを用いて、被験者のccvTPの偏差値を算出する。例えば、算出部102は、被験者のccvTPの偏差値を以下の手順で算出することができる。
1.数式4に従い、ステップS12で算出されたTPを被験者の心拍数で補正することで被験者のccvTPを算出する。
2.分布データ(ccvTP)100aから、被験者の年齢に対応するccvTPの平均値と標準偏差(σ)を取得する。
3.「ccvTPの偏差値=10×(被験者のccvTP-被験者の年齢に対応するccvTPの平均値)÷被験者の年齢に対応するccvTPの標準偏差(σ)+50」の式を用いて、被験者のccvTPの偏差値を算出する。
5, in step S13, the calculation unit 102 calculates the ccvTP of the subject using the TP of the subject calculated in step S12 and the subject's heart rate data. The calculation unit 102 also calculates the standard deviation of the ccvTP of the subject using the ccvTP of the subject and distribution data (ccvTP) 100a. For example, the calculation unit 102 can calculate the standard deviation of the ccvTP of the subject by the following procedure.
1. Calculate the subject's ccvTP by correcting the TP calculated in step S12 with the subject's heart rate according to Equation 4.
2. From the distribution data (ccvTP) 100a, the mean value and standard deviation (σ) of ccvTP corresponding to the subject's age are obtained.
3. Calculate the deviation value of the subject's ccvTP using the formula: "Deviation value of ccvTP = 10 x (subject's ccvTP - mean value of ccvTP corresponding to subject's age) / standard deviation of ccvTP corresponding to subject's age (σ) + 50."

(自律神経機能の迅速評価の変形例1)
以上説明した、自律神経機能の評価方法について、対数変換したLP.S(以下、「logLP.S」と言う)及びLP.m(以下、「logLP.m」と言う)を使用することで、対数変換したTP(以下、「logTP」と言う)の推定を行うようにしてもよい。
(Variation 1 of rapid assessment of autonomic function)
In the above-described method for evaluating autonomic nerve function, logarithmic transformed LP.S (hereinafter referred to as "logLP.S") and LP.m (hereinafter referred to as "logLP.m") may be used to estimate logarithmic transformed TP (hereinafter referred to as "logTP").

具体的には、以上説明した処理手順の「手順5」において、数式6に代えて以下の数式7を利用することで、logTPを推定するようにしてもよい。なお、対数は常用対数であってもよい。

Figure 0007579600000007
数式7において、4つの係数(e、f、g、h)は、心拍データの測定時間ごとに、logTP90を従属変数とし、logLP.S、logLP.m及び年齢を独立変数として重回帰分析を行うことで算出された係数であってもよい。すなわち、記憶部100に、心拍データの測定時間ごとに4つの係数(e、f、g、h)のセットを予め記憶しておき、算出部102は、心拍データの測定時間に対応する係数のセットを記憶部100から取得し、取得した係数を数式7に適用することで、被験者のlogTPを算出(推定)するようにしてもよい。例えば、心拍データの測定時間が連続10秒である場合、算出部102は、係数としてe=0.51333、f=1.42446、g=-0.0081及びh=-3.3016を利用するようにしてもよい。なお、当該4つの係数は、心拍データの測定時間に関わらず固定値であってもよい。この場合、4つの係数は、e=0.51333、f=1.42446、g=-0.0081及びh=-3.3016であってもよい。 Specifically, in "Step 5" of the above-described processing procedure, logTP may be estimated by using the following Equation 7 instead of Equation 6. Note that the logarithm may be a common logarithm.
Figure 0007579600000007
In the formula 7, the four coefficients (e, f, g, h) may be coefficients calculated by performing a multiple regression analysis with logTP90 as a dependent variable and logLP.S, logLP.m, and age as independent variables for each measurement time of the heartbeat data. That is, a set of four coefficients (e, f, g, h) for each measurement time of the heartbeat data may be stored in advance in the storage unit 100, and the calculation unit 102 may obtain a set of coefficients corresponding to the measurement time of the heartbeat data from the storage unit 100 and apply the obtained coefficients to the formula 7 to calculate (estimate) the logTP of the subject. For example, when the measurement time of the heartbeat data is 10 consecutive seconds, the calculation unit 102 may use e=0.51333, f=1.42446, g=-0.0081, and h=-3.3016 as coefficients. The four coefficients may be fixed values regardless of the measurement time of the heartbeat data. In this case the four coefficients may be e=0.51333, f=1.42446, g=-0.0081 and h=-3.3016.

また、算出部102は、推定したlogTPから推定TP(つまり対数変換前のTP)を算出し、算出した推定TPを用いてステップS13の処理手順を実行するようにしてもよい。 The calculation unit 102 may also calculate an estimated TP (i.e., TP before logarithmic transformation) from the estimated logTP, and execute the processing procedure of step S13 using the calculated estimated TP.

なお、「(自律神経機能の迅速評価)」で説明したノイズ除去の処理についても、当該変形例1に適用してもよい。すなわち、算出部102は、以下の処理を行うようにしてもよい。
1.心拍データの間隔のうち連続する2つの間隔をそれぞれx及びyとする点を、一方の軸がx軸であり他方の軸がy軸であるグラフにプロットする。
2.グラフにプロットした点をx=y軸に投射した投影点と原点(0,0)との間の距離の標準偏差に所定係数(D)を乗算した第1標準偏差を長軸とし、グラフにプロットした点をx=-y軸に投射した投影点と原点との間の距離の標準偏差に所定係数(D)を乗算した第2標準偏差を短軸とする第1楕円を算出する。
3.グラフにプロットした点のうち楕円Mの内部に存在する点について、グラフにプロットした点をx=y軸に投射した投影点と原点との間の距離の標準偏差に所定係数(D)を乗算した第3標準偏差を長軸とし、グラフにプロットした点をx=-y軸に投射した投影点と原点との間の距離の標準偏差に所定係数(D)を乗算した第4標準偏差を短軸とする第2楕円を算出する。
4.第2楕円の面積を所定計算式(数式7)に代入することで、被験者のlogTFを推定(算出)する。
The noise removal process described in "(Rapid evaluation of autonomic nerve function)" may also be applied to this modification 1. That is, the calculation unit 102 may perform the following process.
1. Two consecutive intervals of heart rate data, designated x and y, are plotted on a graph with one axis as the x-axis and the other as the y-axis.
2. A first ellipse is calculated with the major axis being the first standard deviation obtained by multiplying the standard deviation of the distance between the origin (0,0) and the projection points obtained by projecting the points plotted on the graph onto the x = y axis by a specified coefficient (D), and the minor axis being the second standard deviation obtained by multiplying the standard deviation of the distance between the origin and the projection points obtained by projecting the points plotted on the graph onto the x = -y axis by a specified coefficient (D).
3. For points that are plotted on the graph and exist inside ellipse M, a second ellipse is calculated whose major axis is the third standard deviation obtained by multiplying the standard deviation of the distance between the origin and the projection points of the plotted points on the graph onto the x = y axis by a predetermined coefficient (D), and whose minor axis is the fourth standard deviation obtained by multiplying the standard deviation of the distance between the origin and the projection points of the plotted points on the graph onto the x = -y axis by a predetermined coefficient (D).
4. The area of the second ellipse is substituted into a predetermined calculation formula (Formula 7) to estimate (calculate) the logTF of the subject.

(自律神経機能の迅速評価の変形例2)
以上説明した「手順1」において、算出部102は、心拍データのR-R間隔のうち、連続する2つのR-R間隔からなる点(x、y)=(RRIn、RRIn+1)をグラフ上にプロットしていくようにしたが、連続しない2つのR-R間隔からなる点をグラフ上にプロットするようにしてもよい。つまり、算出部102は、心拍データのR-R間隔のうち連続しない2つのR-R間隔をそれぞれx及びyとする複数の点を、一方の軸がx軸であり他方の軸がy軸であるグラフにプロットするようにしてもよい。
(Variation 2 of rapid assessment of autonomic function)
In the above-described "Step 1", the calculation unit 102 plots on a graph a point (x, y) = (RRI n , RRI n+1 ) consisting of two consecutive R-R intervals among the R-R intervals of the heartbeat data, but a point consisting of two non-consecutive R-R intervals may be plotted on a graph. In other words, the calculation unit 102 may plot a plurality of points, where x and y are two non-consecutive R-R intervals among the R-R intervals of the heartbeat data, on a graph with one axis being the x-axis and the other axis being the y-axis.

具体的には、「手順1」において、算出部102は、被験者の心拍データから、心拍データのR-R間隔のうちn番目を横軸とし、n+α番目(以下、(RRIn+α)とし、αは2以上の整数)を縦軸とするグラフにプロットするようにしてもよい。すなわち、算出部102は、心拍データのR-R間隔のうち、連続しない2つのR-R間隔からなる点(x、y)=(RRIn、RRIn+α)をグラフ上にプロットしていくようにしてもよい。αの値は、2以上の整数であればよく、例えば、α=4であってもよいし、5であってもよいし、6以上であってもよい。 Specifically, in "Step 1", the calculation unit 102 may plot, from the heart rate data of the subject, a graph with the nth R-R interval of the heart rate data on the horizontal axis and the n+αth R-R interval (hereinafter, referred to as (RRI n+ α), where α is an integer of 2 or more) on the vertical axis. That is, the calculation unit 102 may plot, on the graph, a point (x, y) = (RRI n , RRI n+ α) consisting of two non-consecutive R-R intervals among the R-R intervals of the heart rate data. The value of α may be an integer of 2 or more, and may be, for example, α = 4, 5, or 6 or more.

ここで、n番目のR-R間隔を、RRI(n)と表現する。α=2とした場合、算出部102は、例えば、点(RRI(1), RRI(3))、点(RRI(2), RRI(4))及び点(RRI(3), RRI(5))をグラフ上にプロットするようにしてもよい。また、α=3とした場合、算出部102は、例えば、点(RRI(1), RRI(4))、点(RRI(2), RRI(5))及び点(RRI(3), RRI(6))をグラフ上にプロットするようにしてもよい。 Here, the nth R-R interval is expressed as RRI(n). When α = 2, the calculation unit 102 may, for example, plot points (RRI(1), RRI(3)), (RRI(2), RRI(4)), and (RRI(3), RRI(5)) on the graph. When α = 3, the calculation unit 102 may, for example, plot points (RRI(1), RRI(4)), (RRI(2), RRI(5)), and (RRI(3), RRI(6)) on the graph.

また、αの値は、1以上の任意の値で変化するようにしてもよい。任意の値は、例えば、正しく計測できていない期間の心拍データをスキップするように決定された値であってもよい。つまり、算出部102は、連続しない2つのR-R間隔をそれぞれx及びyとする複数の点であって、当該連続しない2つのR-R間隔の間に存在するR-R間隔の数が異なる複数の点を、一方の軸がx軸であり他方の軸がy軸であるグラフにプロットするようにしてもよい。なお、αの値は、ランダムに変化するようにしてもよい。 The value of α may be varied by any value equal to or greater than 1. The any value may be, for example, a value determined to skip heart rate data for periods in which measurement was not performed correctly. In other words, the calculation unit 102 may plot a plurality of points, each of which represents two non-consecutive R-R intervals as x and y, and in which the number of R-R intervals present between the two non-consecutive R-R intervals is different, on a graph with one axis being the x-axis and the other axis being the y-axis. The value of α may be varied randomly.

ここで、αの値を任意に変化させる場合、算出部102は、例えば、点(RRI(1), RRI(2))、点(RRI(2), RRI(4))、点(RRI(3), RRI(6))、点(RRI(4), RRI(5))、点(RRI(5), RRI(7))及び点(RRI(6), RRI(7))などをグラフ上にプロットするようにしてもよい。 Here, when the value of α is arbitrarily changed, the calculation unit 102 may plot, for example, points (RRI(1), RRI(2)), (RRI(2), RRI(4)), (RRI(3), RRI(6)), (RRI(4), RRI(5)), (RRI(5), RRI(7)), and (RRI(6), RRI(7)) on the graph.

なお、nの値は、必ずしも1ずつ増加させる必要はなく、1以上の任意の値ずつ増加させるようにしてもよい。任意の値は、例えば、正しく計測できていない期間の心拍データをスキップするように決定された値であってもよい。また、nの値は、ランダムな値で増加してもよい。例えば、算出部102は、点(RRI(1), RRI(2))、点(RRI(2), RRI(4))、点(RRI(4), RRI(8))、点(RRI(5), RRI(6))、点(RRI(8), RRI(9))及び点(RRI(10), RRI(13))などをグラフ上にプロットするようにしてもよい。 The value of n does not necessarily have to be increased by 1, but may be increased by any value equal to or greater than 1. The any value may be, for example, a value determined to skip heart rate data for periods in which measurement was not performed correctly. The value of n may also be increased by a random value. For example, the calculation unit 102 may plot points (RRI(1), RRI(2)), (RRI(2), RRI(4)), (RRI(4), RRI(8)), (RRI(5), RRI(6)), (RRI(8), RRI(9)), and (RRI(10), RRI(13)) on a graph.

なお、「自律神経機能の迅速評価の変形例1」で説明した、対数変換したLP.Sを利用して対数変換したTPの推定を行う方法を、当該変形例2に適用するようにしてもよい。また、「(自律神経機能の迅速評価)」で説明したノイズ除去の処理を、当該変形例2に適用してもよい。この場合、ノイズ除去の処理のうち「1.心拍データの間隔のうち連続する2つの間隔をそれぞれx及びyとする点を、一方の軸がx軸であり他方の軸がy軸であるグラフにプロットする。」の処理を、「1.心拍データの間隔のうち連続しない2つの間隔をそれぞれx及びyとする点を、一方の軸がx軸であり他方の軸がy軸であるグラフにプロットする。」に置き換えることが可能である。 Note that the method of estimating logarithmically transformed TP using logarithmically transformed LP.S described in "Variation 1 of rapid evaluation of autonomic nervous function" may be applied to this variation 2. Also, the noise removal process described in "(Rapid evaluation of autonomic nervous function)" may be applied to this variation 2. In this case, the process of "1. Plot points in which two consecutive intervals of the heartbeat data are x and y, respectively, on a graph with one axis being the x-axis and the other being the y-axis" in the noise removal process can be replaced with "1. Plot points in which two non-consecutive intervals of the heartbeat data are x and y, respectively, on a graph with one axis being the x-axis and the other being the y-axis."

従来のように、病院及び検査センター等で心拍データを取得する場合、比較的安定したデータを取得可能である。一方、タクシードライバーやトラックドライバー等に対する日々の就業前検査など、病院及び検査センター等以外で心拍データを取得する場合、必ずしも安定したデータが取得できるとは限られず、ノイズが多く混じった心拍データを用いらざるを得ない状況が想定される。例えば、心拍データにノイズが混ざっていることで、ノイズに該当する部分の心拍データを利用することができないこと等が想定される。本変形例2によれば、連続した心拍データを利用することが困難な状況であっても、自律神経機能を評価することが可能になる。また、これにより、今後予想される種々の環境(運動中、作業中、勉強中など)において、より簡便な心拍間隔の計測器を用いた自律神経機能の測定を実現することが可能になる。 Conventionally, when heart rate data is acquired at a hospital or testing center, it is possible to acquire relatively stable data. On the other hand, when heart rate data is acquired outside a hospital or testing center, such as daily pre-employment testing for taxi drivers or truck drivers, it is not always possible to acquire stable data, and it is expected that heart rate data containing a lot of noise will have to be used. For example, it is expected that the heart rate data may contain noise, making it impossible to use the heart rate data corresponding to the noise. According to this modification 2, it is possible to evaluate autonomic nervous function even in a situation where it is difficult to use continuous heart rate data. This also makes it possible to measure autonomic nervous function using a simpler heart rate interval measuring device in various environments (during exercise, working, studying, etc.) that are expected in the future.

(TPに関する実験結果その1)
「TPに関する実験結果その1」及び後述する「TPに関する実験結果その2」の説明において、「TPxx」は、xx秒連続で測定された心拍データを用いて、最大エントロピー法により算出されたTPを意味する。例えば「TP90」は、90秒連続で測定された心拍データを用いて、最大エントロピー法により算出されたTPを意味する。また、「LP.Sxx」は、xx秒連続で測定された心拍データを用いて、上述したローレンツプロット法を用いて算出されたLP.S(楕円の面積)を意味する。例えば「LP.S10」は、10秒連続で測定された心拍データを用いて、ローレンツプロット法を用いて算出されたLP.Sを意味する。また、「LP.mxx」は、xx秒連続で測定された心拍データを用いて、上述したローレンツプロット法を用いて算出されたLP.m(原点からの距離の平均)を意味する。例えば「LP.m10」は、10秒連続で測定された心拍データを用いて、ローレンツプロット法を用いて算出されたLP.mを意味する。
(TP Experimental Results Part 1)
In the explanation of "TP Experimental Results 1" and "TP Experimental Results 2" described later, "TPxx" means TP calculated by the maximum entropy method using heart rate data measured continuously for xx seconds. For example, "TP90" means TP calculated by the maximum entropy method using heart rate data measured continuously for 90 seconds. Also, "LP.Sxx" means LP.S (area of an ellipse) calculated by the above-mentioned Lorentz plot method using heart rate data measured continuously for xx seconds. For example, "LP.S10" means LP.S calculated by the Lorentz plot method using heart rate data measured continuously for 10 seconds. Also, "LP.mxx" means LP.m (average distance from the origin) calculated by the above-mentioned Lorentz plot method using heart rate data measured continuously for xx seconds. For example, "LP.m10" means LP.m calculated using the Lorenz plot method using heart rate data measured continuously for 10 seconds.

図7は、LP.S、LP.m、年齢及びTPの重回帰分析結果を示す図である。より具体的には、図7は、被験者500名を対象に、TP90を従属変数とし、LP.S、LP.m及び年齢を独立変数として重回帰分析を行った結果を示している。図7の秒数は、重回帰分析に用いた心拍データの測定時間を示す。例えば、心拍データの測定時間が15秒の欄における重相関係数は0.81955であり、自由度調整済み決定係数は0.66967である。これは、TP90とLP.S15とLP.m15と被験者の年齢とについて、被験者500名を15秒間測定することで得られた心拍データを重回帰分析した結果、重相関係数は0.81955であり、自由度調整済み決定係数は0.66967であったことを示している。 Figure 7 shows the results of multiple regression analysis of LP.S, LP.m, age, and TP. More specifically, Figure 7 shows the results of multiple regression analysis of 500 subjects with TP90 as the dependent variable and LP.S, LP.m, and age as independent variables. The number of seconds in Figure 7 indicates the measurement time of the heartbeat data used in the multiple regression analysis. For example, the multiple correlation coefficient in the column where the measurement time of the heartbeat data is 15 seconds is 0.81955, and the degree of freedom adjusted coefficient of determination is 0.66967. This shows that the result of multiple regression analysis of the heartbeat data obtained by measuring 500 subjects for 15 seconds for TP90, LP.S15, LP.m15, and the age of the subjects was 0.81955, and the degree of freedom adjusted coefficient of determination was 0.66967.

図7によれば、測定時間が3秒から11秒である心拍データから得られた重相関係数は0.49以上であり、更に、測定時間が12秒以上である場合、重相関係数は0.8以上であることが分かる。また、自由度調整済み決定係数は、測定時間が8秒以上であれば0.5を上回っている。従って、測定時間が8秒以上である場合、数式6は、TPの推定モデルとして使用可能な水準であると言える。また、測定時間が4秒以上であれば、重相関係数は0.6を上回っていることから、測定時間が4秒以上かつ8秒未満である心拍データであっても、自律神経の簡易計測として利用することは可能であると言える。 According to FIG. 7, the multiple correlation coefficient obtained from heart rate data with a measurement time of 3 to 11 seconds is 0.49 or more, and furthermore, when the measurement time is 12 seconds or more, the multiple correlation coefficient is 0.8 or more. Furthermore, the coefficient of determination adjusted for the degrees of freedom exceeds 0.5 when the measurement time is 8 seconds or more. Therefore, when the measurement time is 8 seconds or more, it can be said that Equation 6 is at a level that can be used as an estimation model for TP. Furthermore, when the measurement time is 4 seconds or more, the multiple correlation coefficient exceeds 0.6, so it can be said that even heart rate data with a measurement time of 4 seconds or more and less than 8 seconds can be used as a simple measurement of the autonomic nerves.

図8は、LP.S、LP.m、年齢及びTPの相関関係を示す図である。また、図9及び図10は、TP及びLP.Sの相関関係を示す図である。図8~図10は、被験者500名を対象に測定を行った結果を示している。図8~図10において、上段の数値は相関係数(r値)であり、下段の数値は有意確率(p値)である。図8によれば、LP.S10及びLP.m10は、TP90と有意な相関があることが分かる。また、被験者の年齢とTP90も負の相関があることが分かる。 Figure 8 shows the correlation between LP.S, LP.m, age, and TP. Figures 9 and 10 show the correlation between TP and LP.S. Figures 8 to 10 show the results of measurements taken on 500 subjects. In Figures 8 to 10, the numbers in the upper row are the correlation coefficients (r values), and the numbers in the lower row are the significance probabilities (p values). Figure 8 shows that LP.S10 and LP.m10 have a significant correlation with TP90. It also shows that there is a negative correlation between the subject's age and TP90.

また、図9及び図10によれば、LP.S4~LP.S13は、TP90との相関係数が0.49以上であり、更に、LP.S14~LP.S90は、TP90との相関係数が0.8以上であることが分かる。つまり、4秒間以上の心拍データを利用してローレンツプロット法により算出した楕円の面積は、最大エントロピー法により算出したTP90と相関関係にあることが分かる。この結果からも、ローレンツプロット法を利用して数式6によりTPを推定することで、心拍データの測定時間が短くても、被験者のTPを推定することが可能であることが分かる。 9 and 10, it can be seen that LP.S4 to LP.S13 have a correlation coefficient with TP90 of 0.49 or more, and further, LP.S14 to LP.S90 have a correlation coefficient with TP90 of 0.8 or more. In other words, it can be seen that the area of the ellipse calculated by the Lorenz plot method using heart rate data of 4 seconds or more is correlated with TP90 calculated by the maximum entropy method. From these results, it can be seen that by estimating TP using Equation 6 using the Lorenz plot method, it is possible to estimate the subject's TP even if the measurement time of the heart rate data is short.

(TPに関する実験結果その2)
図11は、LP.S、LP.m、年齢及びTPの重回帰分析結果を示す図である。より具体的には、図11は、被験者500名を対象に、TP90を従属変数とし、LP.S、LP.m及び年齢を独立変数として重回帰分析を行った結果を示している。なお、図11おいて、LP.S、LP.m及びTPについては対数変換した値を用いた。
(TP Experimental Results No. 2)
Fig. 11 is a diagram showing the results of multiple regression analysis of LP.S, LP.m, age and TP. More specifically, Fig. 11 shows the results of multiple regression analysis of 500 subjects, with TP90 as the dependent variable and LP.S, LP.m and age as independent variables. In Fig. 11, logarithmic transformation values were used for LP.S, LP.m and TP.

図11の秒数は、重回帰分析に用いた心拍データの測定時間を示す。例えば、心拍データの測定時間が15秒の欄における重相関係数は0.83456であり、自由度調整済み決定係数は0.69466である。これは、TP90とLP.S15とLP.m15と被験者の年齢とについて、被験者500名を15秒間測定することで得られた心拍データを重回帰分析した結果、重相関係数は0.83456であり、自由度調整済み決定係数は0.69466であったことを示している。 The number of seconds in Figure 11 indicates the measurement time of the heart rate data used in the multiple regression analysis. For example, in the column where the measurement time of the heart rate data is 15 seconds, the multiple correlation coefficient is 0.83456 and the degree of freedom adjusted coefficient of determination is 0.69466. This shows that the result of multiple regression analysis of the heart rate data obtained by measuring 500 subjects for 15 seconds for TP90, LP.S15, LP.m15, and the subject's age was that the multiple correlation coefficient was 0.83456 and the degree of freedom adjusted coefficient of determination was 0.69466.

図11によれば、測定時間が3秒から8秒である心拍データから得られた重相関係数は0.67以上であり、更に、測定時間が9秒以上である場合、重相関係数は0.8以上であることが分かる。また、自由度調整済み決定係数は、測定時間が4秒以上であれば0.5を上回っている。従って、測定時間が4秒以上である場合、数式7は、TPの推定モデルとして使用可能な水準であると言える。また、測定時間が3秒以上であれば、重相関係数は0.6を上回っていることから、測定時間が3秒以上かつ4秒未満である心拍データであっても、自律神経の簡易計測として利用することは可能であると言える。 According to FIG. 11, the multiple correlation coefficient obtained from heart rate data with a measurement time of 3 to 8 seconds is 0.67 or more, and furthermore, when the measurement time is 9 seconds or more, the multiple correlation coefficient is 0.8 or more. Furthermore, the coefficient of determination adjusted for the degrees of freedom exceeds 0.5 when the measurement time is 4 seconds or more. Therefore, when the measurement time is 4 seconds or more, it can be said that Equation 7 is at a level that can be used as an estimation model for TP. Furthermore, when the measurement time is 3 seconds or more, the multiple correlation coefficient exceeds 0.6, so it can be said that even heart rate data with a measurement time of 3 seconds or more and less than 4 seconds can be used as a simple measurement of the autonomic nerves.

図12は、LP.S、LP.m、年齢及びTPの相関関係を示す図である。また、図13及び図14は、TP及びLP.Sの相関関係を示す図である。図12~図14は、被験者500名を対象に測定を行った結果を示している。図12~図14において、上段の数値は相関係数(r値)であり、下段の数値は有意確率(p値)である。なお、図12~図14において、LP.S、LP.m及びTPについては対数変換した値を用いた。 Figure 12 shows the correlation between LP.S, LP.m, age, and TP. Figures 13 and 14 show the correlation between TP and LP.S. Figures 12 to 14 show the results of measurements taken on 500 subjects. In Figures 12 to 14, the numbers in the upper rows are correlation coefficients (r values), and the numbers in the lower rows are significance probabilities (p values). Note that logarithmic transformation values were used for LP.S, LP.m, and TP in Figures 12 to 14.

図12によれば、LP.S10及びLP.m10は、TP90と有意な相関があることが分かる。また、被験者の年齢とTP90も負の相関があることが分かる。 Figure 12 shows that LP.S10 and LP.m10 have a significant correlation with TP90. It also shows that there is a negative correlation between the subject's age and TP90.

また、図13及び図14によれば、LP.S3~LP.S12は、TP90との相関係数が0.49以上であり、更に、LP.S13~LP.S90は、TP90との相関係数が0.8以上であることが分かる。つまり、3秒間以上の心拍データを利用してローレンツプロット法により算出した楕円の面積は、最大エントロピー法により算出したTP90と相関関係にあることが分かる。この結果からも、ローレンツプロット法を利用して数式7によりTPを推定することで、心拍データの測定時間が短くても、被験者のTPを推定することが可能であることが分かる。 Also, from Figures 13 and 14, it can be seen that LP.S3 to LP.S12 have a correlation coefficient with TP90 of 0.49 or more, and furthermore, LP.S13 to LP.S90 have a correlation coefficient with TP90 of 0.8 or more. In other words, it can be seen that the area of the ellipse calculated by the Lorenz plot method using heart rate data of 3 seconds or more is correlated with TP90 calculated by the maximum entropy method. From these results, it can be seen that by using the Lorenz plot method to estimate TP using Equation 7, it is possible to estimate the subject's TP even if the measurement time of the heart rate data is short.

以上説明した実験結果その1及びその2に基づいて、取得部101は、被験者の心拍データを、3秒以上かつ60秒未満で被験者を計測することで取得するようにしてもよい。また、算出部102は、3秒以上かつ60秒未満で被験者を計測することで取得された心拍データを用いて、ローレンツプロット法により被験者のTPを算出(推定)するようにしてもよい。これにより、従来よりも短時間で、被験者の自律神経機能を評価することが可能になる。 Based on the experimental results 1 and 2 described above, the acquisition unit 101 may acquire the subject's heart rate data by measuring the subject for 3 seconds or more and less than 60 seconds. The calculation unit 102 may calculate (estimate) the subject's TP by the Lorenz plot method using the heart rate data acquired by measuring the subject for 3 seconds or more and less than 60 seconds. This makes it possible to evaluate the subject's autonomic nervous function in a shorter time than before.

また、取得部101は、被験者の心拍データを、3秒以上かつ25秒未満で被験者を計測することで取得するようにしてもよい。また、算出部102は、3秒以上かつ25秒未満で被験者を計測することで取得された心拍データを用いて、ローレンツプロット法により被験者のTPを算出(推定)するようにしてもよい。前述したように、最大エントロピー法を利用する場合、LPを算出するためには最低でも25秒間の計測が必要になる。したがって、25秒未満で被験者を測定することで、従来では不可能であった短い時間で、被験者の自律神経機能を評価することが可能になる。 The acquisition unit 101 may acquire the subject's heart rate data by measuring the subject for 3 seconds or more and less than 25 seconds. The calculation unit 102 may calculate (estimate) the subject's TP by the Lorenz plot method using the heart rate data acquired by measuring the subject for 3 seconds or more and less than 25 seconds. As described above, when using the maximum entropy method, a minimum of 25 seconds of measurement is required to calculate LP. Therefore, by measuring the subject for less than 25 seconds, it becomes possible to evaluate the subject's autonomic nerve function in a short time that was previously impossible.

なお、上記に限定されず、取得部101は、N秒以上かつM秒未満で被験者を計測することで、被験者の心拍データを取得するようにしてもよい。また、算出部102は、N秒以上かつM秒未満で被験者を計測することで取得された心拍データを用いて、ローレンツプロット法により被験者のTPを算出(推定)するようにしてもよい。N及びMには、4秒~60秒の範囲で任意の時間を設定してもよい。例えば、N及びMは、それぞれ、3秒及び15秒であってもよいし、それぞれ、8秒及び60秒であってもよい。また、N及びMは、それぞれ、8秒及び15秒であってもよい。また、N及びMは、それぞれ、4秒及び15秒であってもよいし、4秒及び60秒であってもよいし、4秒及び25秒であってもよい。 In addition, without being limited to the above, the acquisition unit 101 may acquire the subject's heart rate data by measuring the subject for N seconds or more and less than M seconds. Furthermore, the calculation unit 102 may calculate (estimate) the subject's TP by the Lorenz plot method using the heart rate data acquired by measuring the subject for N seconds or more and less than M seconds. Any time may be set for N and M in the range of 4 seconds to 60 seconds. For example, N and M may be 3 seconds and 15 seconds, or 8 seconds and 60 seconds, respectively. Furthermore, N and M may be 8 seconds and 15 seconds, respectively. Furthermore, N and M may be 4 seconds and 15 seconds, or 4 seconds and 60 seconds, or 4 seconds and 25 seconds, respectively.

(楕円面積に関する実験結果)
図15は、LP.Sの相関関係を示す図である。LP.S(n、n+1)は、連続する2つのR-R間隔からなる点をプロットした場合の楕円面積LP.Sを示す。LP.S(n、n+2)は、連続しない2つのR-R間隔(α=2の場合)からなる点をプロットした場合の楕円面積LP.Sを示す。LP.S(n、n+3)は、連続しない2つのR-R間隔(α=3の場合)からなる点をプロットした場合の楕円面積LP.Sを示す。LP.S(n、ランダム)は、連続しない2つのR-R間隔(α=ランダムの場合)からなる点をプロットした場合の楕円面積LP.Sを示す。
(Experimental results on the area of an ellipse)
FIG. 15 is a diagram showing the correlation of LP.S. LP.S(n,n+1) indicates the area of the ellipse LP.S when points consisting of two consecutive R-R intervals are plotted. LP.S(n,n+2) indicates the area of the ellipse LP.S when points consisting of two non-consecutive R-R intervals (when α=2) are plotted. LP.S(n,n+3) indicates the area of the ellipse LP.S when points consisting of two non-consecutive R-R intervals (when α=3) are plotted. LP.S(n,random) indicates the area of the ellipse LP.S when points consisting of two non-consecutive R-R intervals (when α=random) are plotted.

図15のAに示すように、楕円面積LP.S(n、n+1)と楕円面積LP.S(n、n+2)の間には、有意な相関があることが分かる。また、図15のBに示すように、楕円面積LP.S(n、n+1)と楕円面積LP.S(n、n+3)の間には、有意な相関があることが分かる。また、図15のCに示すように、楕円面積LP.S(n、n+1)と楕円面積LP.S(n、ランダム)の間には、有意な相関があることが分かる。 As shown in FIG. 15A, there is a significant correlation between the ellipse area LP.S(n,n+1) and the ellipse area LP.S(n,n+2). As shown in FIG. 15B, there is a significant correlation between the ellipse area LP.S(n,n+1) and the ellipse area LP.S(n,n+3). As shown in FIG. 15C, there is a significant correlation between the ellipse area LP.S(n,n+1) and the ellipse area LP.S(n,random).

(副交感神経の評価)
図16は、評価装置10が副交感神経の評価を行う処理手順の一例を示すフローチャートである。
(Evaluation of the parasympathetic nervous system)
FIG. 16 is a flowchart showing an example of a processing procedure for the evaluation device 10 to evaluate the parasympathetic nerves.

ステップS21で、取得部101は、被験者の年齢及び心拍データを取得する。 In step S21, the acquisition unit 101 acquires the subject's age and heart rate data.

ステップS22で、算出部102は、最大エントロピー法を用いて被験者のHFを算出する。 In step S22, the calculation unit 102 calculates the subject's HF using the maximum entropy method.

ステップS23で、算出部102は、ステップS22で算出した被験者のHFと被験者の心拍データとを用いて、被験者のccvHFを算出する。また、算出部102は、被験者のccvHFと分布データ(ccvHF)100bとを用いて、被験者のccvHFの偏差値を算出する。例えば、算出部102は、被験者のccvHFの偏差値を以下の手順で算出することができる。
1.数式8に従い、ステップS22で算出されたHFを被験者の心拍数(より具体的にはR-R間隔の平均)で補正することで被験者のccvHFを算出する。

Figure 0007579600000008
2.分布データ(ccvHF)100bから、被験者の年齢に対応するccvHFの平均値と標準偏差(σ)を取得する。
3.「ccvHFの偏差値=10×(被験者のccvHF-被験者の年齢に対応するccvHFの平均値)÷被験者の年齢に対応するccvHFの標準偏差(σ)+50」の式を用いて、被験者のccvHFの偏差値を算出する。 In step S23, the calculation unit 102 calculates the ccvHF of the subject using the HF of the subject calculated in step S22 and the heart rate data of the subject. The calculation unit 102 also calculates the standard deviation of the ccvHF of the subject using the ccvHF of the subject and the distribution data (ccvHF) 100b. For example, the calculation unit 102 can calculate the standard deviation of the ccvHF of the subject by the following procedure.
1. Calculate the subject's ccvHF by correcting the HF calculated in step S22 with the subject's heart rate (more specifically, the average R-R interval) according to Equation 8.
Figure 0007579600000008
2. From the distribution data (ccvHF) 100b, the mean value and standard deviation (σ) of ccvHF corresponding to the subject's age are obtained.
3. Calculate the deviation score of the subject's ccvHF using the formula: "deviation score of ccvHF = 10 x (subject's ccvHF - mean ccvHF for subject's age) / standard deviation of ccvHF for subject's age (σ) + 50."

ステップS24で、算出部102は、ローレンツプロット法に基づいて算出した被験者のTPに対する、ステップS22の処理手順で算出した被験者のHFの割合(つまり、HF/TP)を算出する。なお、算出部102は、ローレンツプロット法に基づいて算出した被験者のccvTPに対する、ステップS23の処理手順で算出した被験者のccvHFの割合(つまり、ccvHF/ccvTP)を算出するようにしてもよい。また、ステップS24の処理手順は省略されてもよい。 In step S24, the calculation unit 102 calculates the ratio of the subject's HF calculated in the processing procedure of step S22 to the subject's TP calculated based on the Lorenz plot method (i.e., HF/TP). Note that the calculation unit 102 may calculate the ratio of the subject's ccvHF calculated in the processing procedure of step S23 to the subject's ccvTP calculated based on the Lorenz plot method (i.e., ccvHF/ccvTP). Also, the processing procedure of step S24 may be omitted.

(副交感神経の評価の変形例1)
以上説明した、副交感神経の評価方法のステップS22の処理手順において、算出部102は、ローレンツプロット法に基づいて、被験者のHFを算出するようにしてもよい。
(Modification 1 of Parasympathetic Nerve Evaluation)
In the processing procedure of step S22 of the parasympathetic nerve evaluation method described above, the calculation unit 102 may calculate the HF of the subject based on the Lorenz plot method.

具体的には、「(自律神経機能の迅速評価)」で説明した被験者のTPを算出する処理手順の「手順5」において、数式6に代えて数式9を利用することで、logHFを推定するようにしてもよい。なお、対数は常用対数であってもよい。

Figure 0007579600000009
数式9において、4つの係数(i、j、k、l)は、心拍データの測定時間ごとに、logHF90を従属変数とし、logLP.S、logLP.m及び年齢を独立変数として重回帰分析を行うことで算出された係数であってもよい。すなわち、記憶部100に、心拍データの測定時間ごとに4つの係数(i、j、k、l)のセットを予め記憶しておき、算出部102は、心拍データの測定時間に対応する係数のセットを記憶部100から取得し、取得した係数を数式9に適用することで、被験者のlogHFを算出(推定)するようにしてもよい。例えば、心拍データの測定時間が連続10秒である場合、算出部102は、係数としてi=0.65660、j=1.81074、k=-0.0072及びl=-5.5880を利用するようにしてもよい。なお、当該4つの係数は、心拍データの測定時間に関わらず固定値であってもよい。この場合、4つの係数は、i=0.65660、j=1.81074、k=-0.0072及びl=-5.5880であってもよい。 また、算出部102は、推定したlogHFから推定HF(つまり対数変換前のHF)を算出し、算出した推定HFを用いてステップS23の処理手順を実行するようにしてもよい。 Specifically, in "Step 5" of the process for calculating the subject's TP described in "(Rapid evaluation of autonomic nervous function)", logHF may be estimated by using Equation 9 instead of Equation 6. The logarithm may be a common logarithm.
Figure 0007579600000009
In Equation 9, the four coefficients (i, j, k, l) may be coefficients calculated by performing multiple regression analysis with logHF90 as the dependent variable and logLP.S, logLP.m, and age as independent variables for each measurement time of the heartbeat data. That is, a set of four coefficients (i, j, k, l) for each measurement time of the heartbeat data may be stored in advance in the storage unit 100, and the calculation unit 102 may obtain a set of coefficients corresponding to the measurement time of the heartbeat data from the storage unit 100 and apply the obtained coefficients to Equation 9 to calculate (estimate) the logHF of the subject. For example, when the measurement time of the heartbeat data is 10 consecutive seconds, the calculation unit 102 may use i=0.65660, j=1.81074, k=-0.0072, and l=-5.5880 as coefficients. The four coefficients may be fixed values regardless of the measurement time of the heartbeat data. In this case, the four coefficients may be i = 0.65660, j = 1.81074, k = -0.0072, and l = -5.5880. The calculation unit 102 may also calculate an estimated HF (i.e., HF before logarithmic transformation) from the estimated logHF, and execute the processing procedure of step S23 using the calculated estimated HF.

また、「(自律神経機能の迅速評価)」で説明したノイズ除去の処理についても、ローレンツプロット法に基づいて、被験者のHFを推定する方法に適用してもよい。すなわち、算出部102は、以下の処理を行うようにしてもよい。
1.心拍データの間隔のうち連続する2つの間隔をそれぞれx及びyとする点を、一方の軸がx軸であり他方の軸がy軸であるグラフにプロットする。
2.グラフにプロットした点をx=y軸に投射した投影点と原点(0,0)との間の距離の標準偏差に所定係数(D)を乗算した第1標準偏差を長軸とし、グラフにプロットした点をx=-y軸に投射した投影点と原点との間の距離の標準偏差に所定係数(D)を乗算した第2標準偏差を短軸とする第1楕円を算出する。
3.グラフにプロットした点のうち楕円Mの内部に存在する点について、グラフにプロットした点をx=y軸に投射した投影点と原点との間の距離の標準偏差に所定係数(D)を乗算した第3標準偏差を長軸とし、グラフにプロットした点をx=-y軸に投射した投影点と原点との間の距離の標準偏差に所定係数(D)を乗算した第4標準偏差を短軸とする第2楕円を算出する。
4.第2楕円の面積を所定計算式(数式9)に代入することで、被験者のlogHFを推定(算出)する。
The noise removal process described in "(Rapid evaluation of autonomic nerve function)" may also be applied to the method of estimating the HF of the subject based on the Lorenz plot method. That is, the calculation unit 102 may perform the following process.
1. Two consecutive intervals of heart rate data, designated x and y, are plotted on a graph with one axis as the x-axis and the other as the y-axis.
2. A first ellipse is calculated with the major axis being the first standard deviation obtained by multiplying the standard deviation of the distance between the origin (0,0) and the projection points obtained by projecting the points plotted on the graph onto the x = y axis by a specified coefficient (D), and the minor axis being the second standard deviation obtained by multiplying the standard deviation of the distance between the origin and the projection points obtained by projecting the points plotted on the graph onto the x = -y axis by a specified coefficient (D).
3. For points that are plotted on the graph and exist inside ellipse M, a second ellipse is calculated whose major axis is the third standard deviation obtained by multiplying the standard deviation of the distance between the origin and the projection points of the plotted points on the graph onto the x = y axis by a predetermined coefficient (D), and whose minor axis is the fourth standard deviation obtained by multiplying the standard deviation of the distance between the origin and the projection points of the plotted points on the graph onto the x = -y axis by a predetermined coefficient (D).
4. The area of the second ellipse is substituted into a predetermined formula (Formula 9) to estimate (calculate) the log HF of the subject.

また、算出部102は、ローレンツプロット法に基づいて被験者のHFを算出する際、「自律神経機能の迅速評価の変形例2」で説明したように、心拍データのR-R間隔のうち、連続しない2つのR-R間隔からなる点(x、y)=(RRIn、RRIn+α)をグラフ上にプロットすることで、LP.S及びLP.mを算出するようにしてもよい。特に言及しない点は、「自律神経機能の迅速評価の変形例2」の説明と同一でよい。 Furthermore, when calculating the HF of the subject based on the Lorenz plot method, the calculation unit 102 may calculate LP.S and LP.m by plotting on a graph a point (x, y) = (RRI n , RRI n + α) consisting of two non-consecutive R-R intervals among the R-R intervals of the heart rate data, as described in "Modification 2 of Rapid Evaluation of Autonomic Nervous Function". Anything not mentioned in particular may be the same as the description in "Modification 2 of Rapid Evaluation of Autonomic Nervous Function".

(副交感神経の評価の変形例2)
上述したステップS23の処理手順において、ccvHFは、数式8を用いて算出されることとしたが、これに限定されない。本実施形態では、ccvHFは、以下の数式10~13のいずれかを用いて算出されることとしてもよい。なお、「平均HF」は、所定数の被験者を測定することで得られた複数のHFの平均値である。また、「HFの標準偏差」は、所定数の被験者を測定することで得られた複数のHFの標準偏差(σ)である。また、「HFmax」及び「HFmin」は、それぞれ、所定数の被験者を測定することで得られた複数のHFの最大値及び最小値を意味する。

Figure 0007579600000010
Figure 0007579600000011
Figure 0007579600000012
Figure 0007579600000013
(Modification 2 of Parasympathetic Nerve Evaluation)
In the process procedure of step S23 described above, ccvHF is calculated using formula 8, but is not limited to this. In this embodiment, ccvHF may be calculated using any of formulas 10 to 13 below. Note that "average HF" is the average value of multiple HF values obtained by measuring a predetermined number of subjects. Also, "standard deviation of HF" is the standard deviation (σ) of multiple HF values obtained by measuring a predetermined number of subjects. Also, "HF max " and "HF min " respectively mean the maximum and minimum values of multiple HF values obtained by measuring a predetermined number of subjects.
Figure 0007579600000010
Figure 0007579600000011
Figure 0007579600000012
Figure 0007579600000013

(副交感神経の評価の変形例3)
ステップS23で、算出部102は、1~3の手順を用いて被験者のccvHFの偏差値を算出したが、これに代えて、以下の手順を用いて被験者のHF偏差値を算出するようにしてもよい。
(Modification 3 of parasympathetic nerve evaluation)
In step S23, the calculation unit 102 calculates the ccvHF standard deviation of the subject using the procedures 1 to 3. However, instead of this, the calculation unit 102 may calculate the HF standard deviation of the subject using the following procedure.

1.以下の数式14を用いて、ローレンツプロット(LP)指標を算出する。LP指標は、ローレンツプロット法に関する第1指標と呼ばれてもよい。なお、算出部102は、LP.S及びLP.mを算出する際、「自律神経機能の迅速評価の変形例2」で説明したように、心拍データのR-R間隔のうち、連続しない2つのR-R間隔からなる点(x、y)=(RRIn、RRIn+α)をグラフ上にプロットすることで、LP.S及びLP.mを算出するようにしてもよい。特に言及しない点は、「自律神経機能の迅速評価の変形例2」の説明と同一でよい。若しくは、算出部102は、連続する2つのR-R間隔からなる点(x、y)=(RRIn、RRIn+1)をグラフ上にプロットすることで、LP.S及びLP.mを算出するようにしてもよい。

Figure 0007579600000014
すなわち、算出部102は、被験者の心拍データのR-R間隔のうち2つのR-R間隔をそれぞれx及びyとする複数の点を、一方の軸がx軸であり他方の軸がy軸であるグラフにプロットすることで、ローレンツプロット法における楕円面積(LP.S)及び平均距離(LP.m)とを算出してもよい。また、算出部102は、算出した楕円面積(LP.S)及び平均距離(LP.m)に基づいて、被験者のLP指標を算出するようにしてもよい。 1. Calculate the Lorenz plot (LP) index using the following formula 14. The LP index may be called the first index related to the Lorenz plot method. When calculating LP.S and LP.m, the calculation unit 102 may calculate LP.S and LP.m by plotting on a graph a point (x, y) = (RRI n , RRI n + α) consisting of two non-consecutive R-R intervals among the R-R intervals of the heartbeat data, as described in "Modification 2 of the rapid evaluation of the autonomic nervous function". Points that are not particularly mentioned may be the same as those described in "Modification 2 of the rapid evaluation of the autonomic nervous function". Alternatively, the calculation unit 102 may calculate LP.S and LP.m by plotting on a graph a point (x, y) = (RRI n , RRI n + 1 ) consisting of two consecutive R-R intervals.
Figure 0007579600000014
That is, the calculation unit 102 may calculate the ellipse area (LP.S) and the average distance (LP.m) in the Lorenz plot method by plotting a plurality of points, each of which has two R-R intervals of the R-R intervals of the heart rate data of the subject as x and y, on a graph with one axis as the x-axis and the other axis as the y-axis. The calculation unit 102 may also calculate the LP index of the subject based on the calculated ellipse area (LP.S) and average distance (LP.m).

なお、LP.S=S、LP.m=Mとした場合、数式14におけるS/Mの部分は、対数化又は正規化した値に置き換えてもよい。具体的には、「S/M」の値を以下に示すいずれかの値に置き換えてもよい。S/logM、S/rootM、logS/M、logS/logM、logS/rootM、rootS/M、rootS/logM、rootS/rootM、log(S/M)、log(S/logM)、log(S/rootM)、log(logS/M)、log(logS/logM)、log(logS/rootM)、log(rootS/M)、log(rootS/logM)、log(rootS/rootM)、root(S/M)、root(S/logM)、root(S/rootM)、root(logS/M)、root(logS/logM)、root(logS/rootM)、root(rootS/M)、root(rootS/logM)、root(rootS/rootM)。 Note that, when LP.S = S and LP.m = M, the S/M part in Equation 14 may be replaced with a logarithmic or normalized value. Specifically, the value of "S/M" may be replaced with any of the values shown below. S/logM, S/rootM, logS/M, logS/logM, logS/rootM, rootS/M, rootS/logM, rootS/rootM, log(S/M), log(S/logM), log(S/rootM), log(logS/M), log(logS/logM), log(logS/rootM), log(rootS/M), log(rootS/logM), log(rootS/rootM), root(S/M), root(S/logM), root(S/rootM), root(logS/M), root(logS/logM), root(logS/rootM), root(rootS/M), root(rootS/logM), root(rootS/rootM).

2.「LP指標の偏差値=10×(被験者のLP指標-被験者の年齢に対応するLP指標の平均値)÷被験者の年齢に対応するLP指標の標準偏差(σ)+50」の式を用いて、被験者のLP指標の偏差値を算出する。 2. Calculate the deviation value of the subject's LP index using the formula: "LP index deviation value = 10 x (subject's LP index - average value of LP index corresponding to subject's age) ÷ standard deviation of LP index corresponding to subject's age (σ) + 50."

LP指標の偏差値を算出可能にするため、記憶部100は、LP指標について被験者の年齢ごとの分布を示す分布データを記憶してもよい。また、算出部102は、当該分布データと、被験者の年齢と、被験者のLP指標とに基づいて、被験者のLP指標の偏差値を算出するようにしてもよい。 To enable calculation of the standard deviation of the LP index, the storage unit 100 may store distribution data indicating the distribution of the LP index by the subject's age. Furthermore, the calculation unit 102 may calculate the standard deviation of the subject's LP index based on the distribution data, the subject's age, and the subject's LP index.

3.以下の数式15を用いて、HF偏差値を算出する。

Figure 0007579600000015
すなわち、算出部102は、被験者のLP指標の偏差値を所定計算式(数式15)に代入することで、被験者のHF値の偏差値を算出するようにしてもよい。 3. Calculate the HF deviation value using the following Equation 15.
Figure 0007579600000015
That is, the calculation unit 102 may calculate the standard deviation of the subject's HF value by substituting the standard deviation of the subject's LP index into a predetermined formula (Formula 15).

数式15において、2つの係数(m、n)は、心拍データの測定時間ごとに、周波数解析により算出したHF偏差値を従属変数とし、LP指標の偏差値を独立変数として回帰分析を行うことで算出された係数であってもよい。すなわち、記憶部100に、心拍データの測定時間ごとに2つの係数(m、n)のセットを予め記憶しておき、算出部102は、心拍データの測定時間に対応する係数のセットを記憶部100から取得し、取得した係数を数式15に適用することで、被験者のHF偏差値を算出(推定)するようにしてもよい。 In formula 15, the two coefficients (m, n) may be coefficients calculated by performing regression analysis with the HF deviation value calculated by frequency analysis as the dependent variable and the deviation value of the LP index as the independent variable for each measurement time of the heartbeat data. That is, a set of two coefficients (m, n) for each measurement time of the heartbeat data may be stored in advance in the storage unit 100, and the calculation unit 102 may obtain from the storage unit 100 a set of coefficients corresponding to the measurement time of the heartbeat data, and apply the obtained coefficients to formula 15 to calculate (estimate) the HF deviation value of the subject.

なお、数式15において、2つの係数(m、n)は、それぞれ、LP.Sを算出する際に用いる長軸の係数oと短軸の係数pから算出される係数とすることもできる。例えば、図6に示す長軸と短軸を用いて、係数o=2σx、p=2σ-xとしてもよい。 In addition, in Equation 15, the two coefficients (m, n) can be coefficients calculated from the coefficient o of the major axis and the coefficient p of the minor axis used in calculating LP.S. For example, using the major and minor axes shown in FIG. 6, the coefficients o = 2σx and p = 2σ-x can be used.

副交感神経の評価の変形例3によれば、ローレンツプロット法で算出される実測値である面積と距離の値そのものを用いて、LP指標を算出し、当該LP指標の偏差値からHF偏差値を算出するようにした。これにより、一旦HF値を推定してからHF値を偏差値化する場合と比較して、測定値の誤差を少なくすることが可能になる。 According to the third modified example of the parasympathetic nerve evaluation, the LP index is calculated using the area and distance values themselves, which are actual measurements calculated by the Lorenz plot method, and the HF deviation value is calculated from the deviation value of the LP index. This makes it possible to reduce errors in the measurement values compared to when the HF value is first estimated and then converted into a deviation value.

(LP指標を用いた自律神経機能の評価)
「副交感神経の評価の変形例3」では、LP指標からHF偏差値を算出するようにしたが、LP指標からTP偏差値を算出することも可能である。具体的には、算出部102は、「副交感神経の評価の変形例3」で算出した被験者のLP指標の偏差値を、数式15に代えて以下の数式16に代入することで、被験者のTP値の偏差値を算出するようにしてもよい。すなわち、算出部102は、被験者のLP指標の偏差値を所定計算式(数式16)に代入することで、被験者のTP値の偏差値を算出するようにしてもよい。

Figure 0007579600000016
数式16において、2つの係数(q、r)は、心拍データの測定時間ごとに、周波数解析により算出したTP偏差値を従属変数とし、LP指標の偏差値を独立変数として回帰分析を行うことで算出された係数であってもよい。すなわち、記憶部100に、心拍データの測定時間ごとに2つの係数(q、r)のセットを予め記憶しておき、算出部102は、心拍データの測定時間に対応する係数のセットを記憶部100から取得し、取得した係数を数式16に適用することで、被験者のTP偏差値を算出(推定)するようにしてもよい。 (Evaluation of autonomic nervous function using the LP index)
In "Modification 3 of Parasympathetic Evaluation", the HF deviation value is calculated from the LP index, but it is also possible to calculate the TP deviation value from the LP index. Specifically, the calculation unit 102 may calculate the deviation value of the subject's TP value by substituting the deviation value of the subject's LP index calculated in "Modification 3 of Parasympathetic Evaluation" into the following formula 16 instead of formula 15. That is, the calculation unit 102 may calculate the deviation value of the subject's TP value by substituting the deviation value of the subject's LP index into a predetermined calculation formula (formula 16).
Figure 0007579600000016
In Equation 16, the two coefficients (q, r) may be coefficients calculated by performing regression analysis with the TP deviation value calculated by frequency analysis for each measurement time of the heartbeat data as the dependent variable and the deviation value of the LP index as the independent variable. That is, a set of two coefficients (q, r) for each measurement time of the heartbeat data may be stored in advance in the storage unit 100, and the calculation unit 102 may obtain a set of coefficients corresponding to the measurement time of the heartbeat data from the storage unit 100 and apply the obtained coefficients to Equation 16 to calculate (estimate) the TP deviation value of the subject.

なお、数式16において、2つの係数(q、r)は、それぞれ、LP.Sを算出する際に用いる長軸の係数oと短軸の係数pから算出される係数とすることもできる。例えば、図6に示す長軸と短軸を用いて、係数q=3σx、r=3σ-xとしてもよい。 In addition, in Equation 16, the two coefficients (q, r) can be coefficients calculated from the coefficient o of the major axis and the coefficient p of the minor axis used in calculating LP.S. For example, using the major and minor axes shown in FIG. 6, the coefficients q = 3σx and r = 3σ-x can be used.

LP指標を用いた自律神経機能の評価によれば、ローレンツプロット法で算出される実測値である面積と距離の値そのものを用いて、LP指標を算出し、当該LP指標の偏差値からTP偏差値を算出するようにした。これにより、一旦TP値を推定してからTP値を偏差値化する場合と比較して、測定値の誤差を少なくすることが可能になる。 According to the evaluation of autonomic nerve function using the LP index, the LP index is calculated using the area and distance values, which are the actual measured values calculated by the Lorenz plot method, and the TP deviation value is calculated from the deviation value of the LP index. This makes it possible to reduce the error of the measurement value compared to the case where the TP value is first estimated and then converted into a deviation value.

(交感神経の評価)
図17は、評価装置10が交感神経の評価を行う処理手順の一例を示すフローチャートである。
(Sympathetic nerve evaluation)
FIG. 17 is a flowchart showing an example of a processing procedure for the evaluation device 10 to evaluate the sympathetic nerves.

ステップS31で、取得部101は、被験者の年齢及び心拍データを取得する。 In step S31, the acquisition unit 101 acquires the subject's age and heart rate data.

ステップS32で、算出部102は、最大エントロピー法を用いて被験者のLFを算出する。 In step S32, the calculation unit 102 calculates the subject's LF using the maximum entropy method.

ステップS33で、算出部102は、ステップS32で算出した被験者のLFと被験者の心拍データとを用いて、被験者のccvLFを算出する。また、算出部102は、被験者のccvLFと分布データ(ccvLF)100cとを用いて、被験者のccvLFの偏差値を算出する。例えば、算出部102は、被験者のccvLFの偏差値を以下の手順で算出することができる。
1.数式10に従い、ステップS32で算出されたLFを被験者の心拍数(より具体的にはR-R間隔の平均)で補正することで被験者のccvLFを算出する。

Figure 0007579600000017
2.分布データ(ccvLF)100cから、被験者の年齢に対応するccvLFの平均値と標準偏差(σ)を取得する。
3.「ccvLFの偏差値=10×(被験者のccvLF-被験者の年齢に対応するccvLFの平均値)÷被験者の年齢に対応するccvLFの標準偏差(σ)+50」の式を用いて、被験者のccvLFの偏差値を算出する。 In step S33, the calculation unit 102 calculates the ccvLF of the subject using the LF of the subject calculated in step S32 and the heart rate data of the subject. The calculation unit 102 also calculates the standard deviation of the ccvLF of the subject using the ccvLF of the subject and the distribution data (ccvLF) 100c. For example, the calculation unit 102 can calculate the standard deviation of the ccvLF of the subject by the following procedure.
1. Calculate the subject's ccvLF by correcting the LF calculated in step S32 with the subject's heart rate (more specifically, the average R-R interval) according to Equation 10.
Figure 0007579600000017
2. From the distribution data (ccvLF) 100c, the mean value and standard deviation (σ) of ccvLF corresponding to the subject's age are obtained.
3. Calculate the deviation value of the subject's ccvLF using the formula: "Deviation value of ccvLF = 10 x (subject's ccvLF - mean value of ccvLF corresponding to subject's age) / standard deviation (σ) of ccvLF corresponding to subject's age + 50."

(交感神経の評価の変形例1)
上述したステップS33の処理手順において、ccvLFは、数式10を用いて算出されることとしたが、これに限定されない。本実施形態では、ccvLFは、以下の数式18~21のいずれかを用いて算出されることとしてもよい。なお、「平均LF」は、所定数の被験者を測定することで得られた複数のLFの平均値である。また、「LFの標準偏差」は、所定数の被験者を測定することで得られた複数のLFの標準偏差(σ)である。また、「LFmax」及び「LFmin」は、それぞれ、所定数の被験者を測定することで得られた複数のLFの最大値及び最小値を意味する。

Figure 0007579600000018
Figure 0007579600000019
Figure 0007579600000020
Figure 0007579600000021
(Sympathetic nerve evaluation variation 1)
In the processing procedure of step S33 described above, ccvLF is calculated using formula 10, but is not limited to this. In this embodiment, ccvLF may be calculated using any of formulas 18 to 21 below. Note that "average LF" is the average value of multiple LFs obtained by measuring a predetermined number of subjects. Furthermore, "standard deviation of LF" is the standard deviation (σ) of multiple LFs obtained by measuring a predetermined number of subjects. Furthermore, "LF max " and "LF min " respectively mean the maximum and minimum values of multiple LFs obtained by measuring a predetermined number of subjects.
Figure 0007579600000018
Figure 0007579600000019
Figure 0007579600000020
Figure 0007579600000021

(HFに関する実験結果その1)
「HFに関する実験結果その1」及び後述する「HFに関する実験結果その2」の説明において、「HFxx」は、xx秒連続で測定された心拍データを用いて、最大エントロピー法により算出されたHFを意味する。例えば「HF90」は、90秒連続で測定された心拍データを用いて、最大エントロピー法により算出されたHFを意味する。
(HF Experimental Results Part 1)
In the explanation of "HF Experimental Results 1" and "HF Experimental Results 2" described later, "HFxx" means HF calculated by the maximum entropy method using heart rate data measured continuously for xx seconds. For example, "HF90" means HF calculated by the maximum entropy method using heart rate data measured continuously for 90 seconds.

HFは、0.15~0.4Hzの周波数帯を分析することから、1波長は最低1/0.15(≒6.66)秒である。すなわち、少なくとも1/0.15秒の心拍データがあればHFを計測することが可能である。そこで、1/0.15秒以上の心拍データから得られたHFとHF90との相関分析を行った結果を図18に示す。図18は、被験者500名を対象に測定を行った結果を示している。図18において、上段の数値は相関係数(r値)であり、下段の数値は有意確率(p値)である。図18によれば、HF6.66~HF10は、HF90との相関係数が概ね0.5以上であり、更に、HF11~HF60は、HF90との相関係数が概ね0.8以上であることが分かる。つまり、6.66秒間の心拍データを利用して最大エントロピー法により算出したHFは、最大エントロピー法により算出したHF90と相関関係にあることが分かる。また、理論上最も短い時間(つまり、1/0.15秒)で心拍データを測定した場合であっても、HF90との相関係数が0.5以上であることから、副交感神経の簡易計測として利用が可能であることが確認された。 HF analyzes the frequency band of 0.15 to 0.4 Hz, so one wavelength is at least 1/0.15 (≒6.66) seconds. In other words, HF can be measured if there is heart rate data of at least 1/0.15 seconds. Figure 18 shows the results of a correlation analysis between HF and HF90 obtained from heart rate data of 1/0.15 seconds or more. Figure 18 shows the results of measurements taken on 500 subjects. In Figure 18, the numbers in the upper row are correlation coefficients (r values), and the numbers in the lower row are significance probabilities (p values). Figure 18 shows that the correlation coefficients with HF90 for HF6.66 to HF10 are generally 0.5 or more, and furthermore, the correlation coefficients with HF90 for HF11 to HF60 are generally 0.8 or more. In other words, it can be seen that HF calculated by the maximum entropy method using 6.66 seconds of heart rate data is correlated with HF90 calculated by the maximum entropy method. Furthermore, even when heart rate data is measured for the theoretically shortest time (i.e., 1/0.15 seconds), the correlation coefficient with HF90 is 0.5 or more, confirming that it can be used as a simple measurement of the parasympathetic nervous system.

なお、文献によっては、HFの定義を、0.15~0.4Hzの周波数帯ではなく0.2~0.5Hzの周波数帯と定義している例もある。そこで、当該定義に従い、0.2~0.5Hzの周波数帯を分析することで求めたHFと、0.2~0.5Hzの周波数帯を分析することで求めたHF90との相関分析を行った結果を図19に示す。図19に示すように、理論上最短時間である5秒の計測でも、HF90との相関係数が0.5以上であることが認められた。従って、HFの定義を変更し、理論上最も短い時間(1/0.2秒、つまり5秒)で心拍データを測定した場合であっても、HF90との相関係数が0.5以上であることから、副交感神経の簡易計測として利用が可能であることが確認された。 In some literature, HF is defined as the frequency band of 0.2 to 0.5 Hz, not the frequency band of 0.15 to 0.4 Hz. In accordance with this definition, a correlation analysis was performed between HF obtained by analyzing the frequency band of 0.2 to 0.5 Hz and HF90 obtained by analyzing the frequency band of 0.2 to 0.5 Hz. The results are shown in FIG. 19. As shown in FIG. 19, even in a measurement of 5 seconds, which is the theoretically shortest time, the correlation coefficient with HF90 was found to be 0.5 or more. Therefore, even if the definition of HF is changed and heart rate data is measured in the theoretically shortest time (1/0.2 seconds, i.e. 5 seconds), the correlation coefficient with HF90 is found to be 0.5 or more, confirming that it can be used as a simple measurement of the parasympathetic nervous system.

以上説明した実験結果その1に基づいて、取得部101は、被験者の心拍データを、HFを周波数解析により算出する際の周波数成分の定義に基づく最短計測時間以上かつ60秒未満で被験者を計測することで取得するようにしてもよい。また、算出部102は、HFを周波数解析により算出する際の周波数成分の定義に基づく最短計測時間以上かつ60秒未満で被験者を計測することで取得された心拍データを用いて、最大エントロピー法により被験者のHFを算出するようにしてもよい。これにより、従来よりも短時間で、被験者のHFの偏差値を評価することが可能になる。 Based on the experimental result 1 described above, the acquisition unit 101 may acquire the subject's heart rate data by measuring the subject for a time period that is equal to or longer than the shortest measurement time based on the definition of the frequency components when calculating HF by frequency analysis and less than 60 seconds. The calculation unit 102 may calculate the subject's HF by the maximum entropy method using the heart rate data acquired by measuring the subject for a time period that is equal to or longer than the shortest measurement time based on the definition of the frequency components when calculating HF by frequency analysis and less than 60 seconds. This makes it possible to evaluate the deviation value of the subject's HF in a shorter time than before.

なお、HFの周波数成分を0.15~0.4Hzと定義する場合、上記の最短計測時間は、1/0.15秒(≒6.66秒)である。また、HFの周波数成分を0.2~0.5Hzと定義する場合、上記の最短計測時間は、1/0.2秒(=5秒)である。 If the HF frequency component is defined as 0.15 to 0.4 Hz, the above shortest measurement time is 1/0.15 seconds (≒6.66 seconds). If the HF frequency component is defined as 0.2 to 0.5 Hz, the above shortest measurement time is 1/0.2 seconds (=5 seconds).

なお、上記に限定されず、取得部101は、P秒以上かつQ秒未満で被験者を計測することで、被験者の心拍データを取得するようにしてもよい。また、算出部102は、P秒以上かつQ秒未満で被験者を計測することで取得された心拍データを用いて、最大エントロピー法により被験者のHFを算出するようにしてもよい。P及びQには、最短計測時間秒~60秒の範囲で任意の時間を設定してもよい。例えば、P及びQは、それぞれ、11秒及び60秒であってもよいし、それぞれ、11秒及び15秒であってもよい。 In addition, without being limited to the above, the acquisition unit 101 may acquire the subject's heart rate data by measuring the subject for P seconds or more and less than Q seconds. Furthermore, the calculation unit 102 may calculate the subject's HF by the maximum entropy method using the heart rate data acquired by measuring the subject for P seconds or more and less than Q seconds. P and Q may be set to any time within the range of the shortest measurement time to 60 seconds. For example, P and Q may be 11 seconds and 60 seconds, respectively, or 11 seconds and 15 seconds, respectively.

(HFに関する実験結果その2)
図20は、LP.S、LP.m、年齢及びHFの重回帰分析結果を示す図である。より具体的には、図20は、被験者500名を対象に、HF90を従属変数とし、LP.S、LP.m及び年齢を独立変数として重回帰分析を行った結果を示している。なお、図20おいて、LP.S、LP.m及びHFについては対数変換した値を用いた。
(HF Experimental Results Part 2)
Fig. 20 is a diagram showing the results of multiple regression analysis of LP.S, LP.m, age and HF. More specifically, Fig. 20 shows the results of multiple regression analysis of 500 subjects, with HF90 as the dependent variable and LP.S, LP.m and age as independent variables. In Fig. 20, logarithmic transformation values were used for LP.S, LP.m and HF.

図20の秒数は、重回帰分析に用いた心拍データの測定時間を示す。例えば、心拍データの測定時間が15秒の欄における重相関係数は0.85625であり、自由度調整済み決定係数は0.73154である。これは、HF90とLP.S15とLP.m15と被験者の年齢とについて、被験者500名を15秒間測定することで得られた心拍データを重回帰分析した結果、重相関係数は0.85625であり、自由度調整済み決定係数は0.73154であったことを示している。 The number of seconds in Figure 20 indicates the measurement time of the heart rate data used in the multiple regression analysis. For example, in the column where the measurement time of the heart rate data is 15 seconds, the multiple correlation coefficient is 0.85625 and the degree of freedom adjusted coefficient of determination is 0.73154. This shows that the result of multiple regression analysis of the heart rate data obtained by measuring 500 subjects for 15 seconds for HF90, LP.S15, LP.m15, and the subject's age was that the multiple correlation coefficient was 0.85625 and the degree of freedom adjusted coefficient of determination was 0.73154.

図20によれば、測定時間が3秒から5秒である心拍データから得られた重相関係数は0.71以上であり、更に、測定時間が6秒以上である場合、重相関係数は0.8以上であることが分かる。また、自由度調整済み決定係数は、測定時間が3秒以上であれば0.5を上回っている。従って、測定時間が3秒以上である場合、数式9は、HFの推定モデルとして使用可能な水準であると言える。 According to FIG. 20, the multiple correlation coefficient obtained from heart rate data with a measurement time of 3 to 5 seconds is 0.71 or more, and furthermore, when the measurement time is 6 seconds or more, the multiple correlation coefficient is 0.8 or more. Furthermore, the degree of freedom-adjusted coefficient of determination exceeds 0.5 when the measurement time is 3 seconds or more. Therefore, when the measurement time is 3 seconds or more, it can be said that Equation 9 is at a level that can be used as an estimation model for HF.

図21は、LP.S、LP.m、年齢及びHFの相関関係を示す図である。また、図22及び図23は、TP及びLP.Sの相関関係を示す図である。図21~図23は、被験者500名を対象に測定を行った結果を示している。図21~図23において、上段の数値は相関係数(r値)であり、下段の数値は有意確率(p値)である。なお、図21~図23において、LP.S、LP.m及びHFについては対数変換した値を用いた。 Figure 21 shows the correlation between LP.S, LP.m, age, and HF. Figures 22 and 23 show the correlation between TP and LP.S. Figures 21 to 23 show the results of measurements taken on 500 subjects. In Figures 21 to 23, the numbers in the upper rows are correlation coefficients (r values), and the numbers in the lower rows are significance probabilities (p values). Note that logarithmic transformed values were used for LP.S, LP.m, and HF in Figures 21 to 23.

図21によれば、LP.S10及びLP.m10は、TP90と有意な相関があることが分かる。また、被験者の年齢とTP90も負の相関があることが分かる。 Figure 21 shows that LP.S10 and LP.m10 have a significant correlation with TP90. It also shows that there is a negative correlation between the subject's age and TP90.

また、図22及び図23によれば、LP.S3~LP.S9は、HF90との相関係数が0.6以上であり、更に、LP.S10~LP.S90は、HF90との相関係数が0.8以上であることが分かる。つまり、3秒間以上の心拍データを利用してローレンツプロット法により算出した楕円の面積は、最大エントロピー法により算出したHF90と相関関係にあることが分かる。この結果からも、ローレンツプロット法を利用して数式9によりHFを推定することで、心拍データの測定時間が短くても、被験者のHFを推定することが可能であることが分かる。 22 and 23, it can be seen that LP.S3 to LP.S9 have a correlation coefficient with HF90 of 0.6 or more, and further, LP.S10 to LP.S90 have a correlation coefficient with HF90 of 0.8 or more. In other words, it can be seen that the area of the ellipse calculated by the Lorenz plot method using heart rate data of 3 seconds or more is correlated with HF90 calculated by the maximum entropy method. From these results, it can be seen that by using the Lorenz plot method to estimate HF with Equation 9, it is possible to estimate the subject's HF even if the measurement time of the heart rate data is short.

以上説明した実験結果その2に基づいて、取得部101は、被験者の心拍データを、HFを3秒以上かつ60秒未満で被験者を計測することで取得するようにしてもよい。また、算出部102は、HFを3秒以上かつ60秒未満で被験者を計測することで取得された心拍データを用いて、ローレンツプロット法により被験者のHFを算出(推定)するようにしてもよい。これにより、従来よりも短時間で、被験者のHFの偏差値を評価することが可能になる。 Based on the second experimental result described above, the acquisition unit 101 may acquire the subject's heart rate data by measuring the subject at HF for 3 seconds or more and less than 60 seconds. The calculation unit 102 may calculate (estimate) the subject's HF by the Lorenz plot method using the heart rate data acquired by measuring the subject at HF for 3 seconds or more and less than 60 seconds. This makes it possible to evaluate the subject's HF standard deviation in a shorter time than conventional methods.

なお、上記に限定されず、取得部101は、R秒以上かつS秒未満で被験者を計測することで、被験者の心拍データを取得するようにしてもよい。また、算出部102は、R秒以上かつS秒未満で被験者を計測することで取得された心拍データを用いて、ローレンツプロット法により被験者のHFを算出(推定)するようにしてもよい。R及びSには、3秒~60秒の範囲で任意の時間を設定してもよい。例えば、R及びSは、それぞれ、6秒及び60秒であってもよいし、6秒及び15秒であってもよいし、3秒及び15秒であってもよいし、3秒及び7秒であってもよい。 In addition, without being limited to the above, the acquisition unit 101 may acquire the subject's heart rate data by measuring the subject for R seconds or more and less than S seconds. Furthermore, the calculation unit 102 may calculate (estimate) the subject's HF by the Lorenz plot method using the heart rate data acquired by measuring the subject for R seconds or more and less than S seconds. Any time may be set for R and S within the range of 3 to 60 seconds. For example, R and S may be 6 seconds and 60 seconds, 6 seconds and 15 seconds, 3 seconds and 15 seconds, or 3 seconds and 7 seconds, respectively.

(副交感神経の評価に関する補足)
図24は、TPにおけるHFの割合と被験者の疲労度とを比較した結果を示す図である。図24は、19名の健常者を対象に、精神作業負荷に伴う疲労の前後で自律神経機能評価を行うことで取得されたデータであり、縦軸「%HF」は、TPにおけるHFの割合(すなわち、HF÷TP×100)を示している。横軸は、被験者の疲労度を示すスコアであり、スコアが高いほど疲労していることを示す。図24によれば、TPにおけるHFの割合が低下するほど、被験者の疲労度が高くなることが分かる。なお、TPは、LF+HFで算出されることから、TPにおけるHFの割合が低下するほど、LFの割合が多くなることを意味する。
(Additional information regarding evaluation of the parasympathetic nervous system)
FIG. 24 is a diagram showing the results of comparing the percentage of HF in TP with the subject's fatigue level. FIG. 24 shows data obtained by performing an autonomic nerve function evaluation on 19 healthy subjects before and after fatigue caused by mental work load, and the vertical axis "% HF" shows the percentage of HF in TP (i.e., HF÷TP×100). The horizontal axis shows a score indicating the subject's fatigue level, and the higher the score, the more fatigued the subject is. According to FIG. 24, it can be seen that the lower the percentage of HF in TP, the higher the subject's fatigue level. Note that TP is calculated as LF+HF, so the lower the percentage of HF in TP, the higher the percentage of LF.

そこで、評価装置10は、ローレンツプロット法に基づいて算出した被験者のTPに対する被験者のHFの割合(つまり、HF/TP)を算出し、算出したHFの割合を示す情報を出力するようにしてもよい。前述した通り、本実施形態に係る評価装置10は、ローレンツプロット法を用いることで、従来よりも短い時間でTPを測定することが可能であり、更に、HFについても、従来よりも短い時間で測定することが可能である。そのため、被験者の「TPに対するHFの割合」についても、従来よりも短い時間で算出することが可能である。従って、本実施形態では、極めて短時間で、被験者に対する測定の負担を軽減した状況で、疲労やストレス性障害の状態を判定することが可能になる。 The evaluation device 10 may calculate the ratio of the subject's HF to the subject's TP calculated based on the Lorenz plot method (i.e., HF/TP) and output information indicating the calculated HF ratio. As described above, the evaluation device 10 according to this embodiment is capable of measuring TP in a shorter time than conventional methods by using the Lorenz plot method, and furthermore, is capable of measuring HF in a shorter time than conventional methods. Therefore, the "ratio of HF to TP" of the subject can also be calculated in a shorter time than conventional methods. Therefore, in this embodiment, it is possible to determine the state of fatigue or stress-related disorders in an extremely short time and in a situation where the burden of measurement on the subject is reduced.

(出力例)
図25は、被験者の測定結果を出力する画面の一例を示す図である。図25に示すように、出力部103は、被験者のccvTPの偏差値と、被験者のccvHF値の偏差値と、を並べて画面に表示させるようにしてもよい。図25の上段はccvTPの偏差値に対応し、図25の下段はccvHFの偏差値に対応する。これにより、被験者は、ccvTPとccvHFを同時に確認することができる。また、本実施形態によれば、25秒未満など、従来では困難であった時間で測定した心拍データから、ccvTPの偏差値を算出することが可能であることから、被験者は、ストレスを感じることなく、自身の脳の疲労度とストレスの大きさを把握することが可能になる。
(Example output)
FIG. 25 is a diagram showing an example of a screen for outputting the measurement result of the subject. As shown in FIG. 25, the output unit 103 may display the deviation value of the subject's ccvTP and the deviation value of the subject's ccvHF value side by side on the screen. The upper part of FIG. 25 corresponds to the deviation value of the ccvTP, and the lower part of FIG. 25 corresponds to the deviation value of the ccvHF. This allows the subject to check the ccvTP and ccvHF at the same time. In addition, according to this embodiment, it is possible to calculate the deviation value of the ccvTP from heart rate data measured in a time period that was difficult in the past, such as less than 25 seconds, so that the subject can grasp the degree of fatigue and the magnitude of stress of his or her own brain without feeling stress.

また、ccvHFの偏差値の算出についても、例えば7秒未満などで被験者を測定することで、従来では不可能であった短い時間で、被験者の副交感神経の自律神経機能を評価することが可能になる。また、周波数解析によるHFからの副交感神経活動の推測に加え、ローレンツプロット法の面積からの副交感神経活動の推測を行うことにより、短時間での評価における信頼性を高めることができる。 In addition, by measuring the subject in less than 7 seconds, for example, it is possible to calculate the deviation value of ccvHF, and evaluate the subject's parasympathetic autonomic nerve function in a short time that was previously impossible. In addition to estimating parasympathetic nerve activity from HF using frequency analysis, estimating parasympathetic nerve activity from the area of the Lorenz plot method can increase the reliability of evaluations in a short time.

<まとめ>
以上説明した実施形態によれば、最大エントロピー法に代えて、ローレンツプロット法を利用することで、短時間で測定した心拍データからTPを算出することを可能とした。これにより、自律神経機能の評価を、より迅速に実施することが可能になる。また、本実施形態によれば、ccvHFの偏差値を算出したことで、副交感神経に関する指標を、年齢の異なる被験者間においても共通の指標として利用することが可能になる。また、本実施形態によれば、ccvLFの偏差値を算出したことで、交感神経に関する指標を、年齢の異なる被験者間においても共通の指標として利用することが可能になる。また、より短時間で測定した心拍データからHFを算出するようにしたことで、従来よりも迅速に副交感神経の状態を把握することが可能になる。また、本実施形態によれば、短時間で測定した心拍データにより算出されたccvTPの偏差値とccvHFの偏差値を同時に出力することで、従来よりも迅速に副交感神経の状態を把握することが可能になる。また、本実施形態によれば、短時間で測定したHF値のTPにおける割合(HF/TP)を出力することで、従来よりも迅速に副交感神経の状態(例えば、TPにおけるHFの占める割合が多いか少ないか等)を把握することが可能になる。また、周波数解析によるHFからの副交感神経活動の推測に加え、ローレンツプロット法の面積からの副交感神経活動の推測を行うことにより、短時間での評価における信頼性を高めることができる。また、本実施形態によれば、短時間で測定した心拍データにより算出されたccvTPの偏差値とHFの偏差値を同時に出力することができることから、被験者は、ストレスを感じることなく、自身の自律神経の状態を他の被験者と比較可能な態様で把握する可能になる。
<Summary>
According to the embodiment described above, the Lorenz plot method is used instead of the maximum entropy method, so that TP can be calculated from heart rate data measured in a short time. This makes it possible to more quickly evaluate the autonomic nerve function. According to the present embodiment, the deviation value of ccvHF is calculated, so that the index related to the parasympathetic nerve can be used as a common index even between subjects of different ages. According to the present embodiment, the deviation value of ccvLF is calculated, so that the index related to the sympathetic nerve can be used as a common index even between subjects of different ages. According to the present embodiment, the deviation value of ccvLF is calculated, so that the index related to the sympathetic nerve can be used as a common index even between subjects of different ages. According to the present embodiment, the deviation value of ccvTP and the deviation value of ccvHF calculated from heart rate data measured in a short time are simultaneously output, so that the state of the parasympathetic nerve can be more quickly understood than before. According to the present embodiment, the deviation value of ccvTP and the deviation value of ccvHF calculated from heart rate data measured in a short time are simultaneously output, so that the state of the parasympathetic nerve can be more quickly understood than before. According to the present embodiment, the ratio of HF value measured in a short time to TP (HF/TP) is output, so that the state of the parasympathetic nerves (for example, whether the ratio of HF to TP is high or low, etc.) can be grasped more quickly than before. In addition to estimating parasympathetic nerve activity from HF by frequency analysis, the parasympathetic nerve activity can be estimated from the area of the Lorenz plot method, so that the reliability of the evaluation in a short time can be improved. According to the present embodiment, the deviation value of ccvTP and the deviation value of HF calculated from the heart rate data measured in a short time can be output simultaneously, so that the subject can grasp the state of his/her autonomic nerves in a manner that can be compared with other subjects without feeling stress.

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態で説明したフローチャート、シーケンス、実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。HF値及びLF値は、それぞれ、HF及びLFと呼ばれてもよい。 The above-described embodiments are intended to facilitate understanding of the present invention, and are not intended to limit the present invention. The flow charts, sequences, elements included in the embodiments, and their arrangements, materials, conditions, shapes, sizes, etc., described in the embodiments are not limited to those exemplified, and may be modified as appropriate. In addition, configurations shown in different embodiments may be partially substituted or combined. The HF value and LF value may be referred to as HF and LF, respectively.

10…評価装置、11…プロセッサ、12…記憶装置、13…入力装置、14…出力装置、15…生体情報取得装置、100…記憶部、100a…分布データ(ccvTP)、100b…分布データ(ccvHF)、100c…分布データ(ccvLF)、101…取得部、102…算出部、103…出力部 10...Evaluation device, 11...Processor, 12...Storage device, 13...Input device, 14...Output device, 15...Biometric information acquisition device, 100...Storage unit, 100a...Distribution data (ccvTP), 100b...Distribution data (ccvHF), 100c...Distribution data (ccvLF), 101...Acquisition unit, 102...Calculation unit, 103...Output unit

Claims (11)

3秒以上かつ60秒未満で計測された、評価対象である被験者の心拍データと、前記被験者の年齢とを取得する取得部と、
前記心拍データのRR間隔に基づいて、ローレンツプロット法における楕円面積及び平均距離を算出し、前記楕円面積、前記平均距離及び前記被験者の年齢に基づいて、前記被験者の自律神経活動量を算出する算出部と、
を有する自律神経評価装置。
An acquisition unit that acquires heart rate data of a subject to be evaluated , the heart rate data being measured for 3 seconds or more and less than 60 seconds , and the age of the subject ;
a calculation unit that calculates an ellipse area and an average distance in a Lorenz plot method based on the RR interval of the heart rate data, and calculates an autonomic nerve activity amount of the subject based on the ellipse area, the average distance and the age of the subject;
An autonomic nervous system evaluation device having the same.
律神経活動量について被験者の年齢ごとの分布を示す分布データを記憶する記憶部を有し、
前記算出部は、前記被験者の自律神経活動量と前記被験者の心拍データと前記分布データとを用いて、前記被験者の自律神経活動量の偏差値を算出する、
請求項1に記載の自律神経評価装置。
A storage unit that stores distribution data showing a distribution of autonomic nerve activity by age of subjects,
the calculation unit calculates a standard deviation of the autonomic nerve activity of the subject by using the autonomic nerve activity of the subject, the heart rate data of the subject, and the distribution data;
The autonomic nerve evaluation device according to claim 1 .
前記算出部は、
前記心拍データのRR間隔のうち連続する2つのRR間隔をそれぞれx及びyとする複数の点を、一方の軸がx軸であり他方の軸がy軸であるグラフにプロットし、
前記グラフにプロットした点をx=y軸に投射した投影点と原点との間の距離の標準偏差に所定係数を乗算した第1標準偏差を長軸とし、前記グラフにプロットした点をx=-y軸に投射した投影点と原点との間の距離の標準偏差に前記所定係数を乗算した第2標準偏差を短軸とする第1楕円を算出し、
前記グラフにプロットした点のうち前記第1楕円の内部に存在する点について、前記グラフにプロットした点をx=y軸に投射した投影点と原点との間の距離の標準偏差に前記所定係数を乗算した第3標準偏差を長軸とし、前記グラフにプロットした点をx=-y軸に投射した投影点と原点との間の距離の標準偏差に前記所定係数を乗算した第4標準偏差を短軸とする第2楕円を算出し、
前記楕円面積である前記第2楕円の面積、前記平均距離及び前記被験者の年齢を所定計算式に代入することで、前記被験者の自律神経活動量を算出する、
請求項1に記載の自律神経評価装置。
The calculation unit is
Plotting a plurality of points, each of which represents two consecutive RR intervals among the RR intervals of the heartbeat data as x and y, on a graph having an x-axis and a y-axis as one axis;
a first ellipse is calculated, the major axis of which is a first standard deviation obtained by multiplying a standard deviation of a distance between the origin and a projection point of the points plotted on the graph onto the x=y axis by a predetermined coefficient, and the minor axis of which is a second standard deviation obtained by multiplying a standard deviation of a distance between the origin and a projection point of the points plotted on the graph onto the x=-y axis by the predetermined coefficient;
a second ellipse is calculated for points that are inside the first ellipse among the points plotted on the graph, with a third standard deviation as its major axis being obtained by multiplying the standard deviation of the distance between the origin and the projection points of the points plotted on the graph onto the x=y axis by the predetermined coefficient, and a fourth standard deviation as its minor axis being obtained by multiplying the standard deviation of the distance between the origin and the projection points of the points plotted on the graph onto the x=-y axis by the predetermined coefficient;
Calculating the amount of autonomic nerve activity of the subject by substituting the area of the second ellipse, which is the ellipse area, the average distance, and the age of the subject into a predetermined calculation formula.
The autonomic nerve evaluation device according to claim 1 .
前記算出部は、
前記心拍データのRR間隔のうち連続しない2つのRR間隔をそれぞれx及びyとする複数の点を、一方の軸がx軸であり他方の軸がy軸であるグラフにプロットし、
前記グラフにプロットした点をx=y軸に投射した投影点と原点との間の距離の標準偏差に所定係数を乗算した第1標準偏差を長軸とし、前記グラフにプロットした点をx=-y軸に投射した投影点と原点との間の距離の標準偏差に前記所定係数を乗算した第2標準偏差を短軸とする第1楕円を算出し、
前記グラフにプロットした点のうち前記第1楕円の内部に存在する点について、前記グラフにプロットした点をx=y軸に投射した投影点と原点との間の距離の標準偏差に前記所定係数を乗算した第3標準偏差を長軸とし、前記グラフにプロットした点をx=-y軸に投射した投影点と原点との間の距離の標準偏差に前記所定係数を乗算した第4標準偏差を短軸とする第2楕円を算出し、
前記楕円面積である前記第2楕円の面積、前記平均距離及び前記被験者の年齢を所定計算式に代入することで、前記被験者の自律神経活動量を算出する、
請求項1に記載の自律神経評価装置。
The calculation unit is
Plotting a plurality of points, each of which is an x-axis and a y-axis representing two non-consecutive RR intervals among the RR intervals of the heartbeat data, on a graph having an x-axis and a y-axis;
a first ellipse is calculated, the major axis of which is a first standard deviation obtained by multiplying a standard deviation of a distance between the origin and a projection point of the points plotted on the graph onto the x=y axis by a predetermined coefficient, and the minor axis of which is a second standard deviation obtained by multiplying a standard deviation of a distance between the origin and a projection point of the points plotted on the graph onto the x=-y axis by the predetermined coefficient;
a second ellipse is calculated for points that are inside the first ellipse among the points plotted on the graph, with a third standard deviation as its major axis being obtained by multiplying the standard deviation of the distance between the origin and the projection points of the points plotted on the graph onto the x=y axis by the predetermined coefficient, and a fourth standard deviation as its minor axis being obtained by multiplying the standard deviation of the distance between the origin and the projection points of the points plotted on the graph onto the x=-y axis by the predetermined coefficient;
Calculating the amount of autonomic nerve activity of the subject by substituting the area of the second ellipse, which is the ellipse area, the average distance, and the age of the subject into a predetermined calculation formula.
The autonomic nerve evaluation device according to claim 1 .
前記算出部は、前記連続しない2つのRR間隔をそれぞれx及びyとする複数の点であって、前記連続しない2つのRR間隔の間に存在する他のRR間隔の数が異なる複数の点を、一方の軸がx軸であり他方の軸がy軸であるグラフにプロットする、
請求項4に記載の自律神経評価装置。
the calculation unit plots a plurality of points, each of which represents the two non-consecutive RR intervals as x and y, and each of which has a different number of other RR intervals present between the two non-consecutive RR intervals, on a graph having an x-axis and a y-axis as one axis;
The autonomic nerve evaluation device according to claim 4 .
前記取得部は、前記被験者の心拍データを、3秒以上かつ25秒未満で前記被験者を計測することで取得する、
請求項1~5のいずれか一項に記載の自律神経評価装置。
The acquisition unit acquires the heart rate data of the subject by measuring the heart rate of the subject for 3 seconds or more and less than 25 seconds.
The autonomic nerve evaluation device according to any one of claims 1 to 5.
3秒以上かつ60秒未満で計測された、評価対象である被験者の心拍データと、前記被験者の年齢とを取得するステップと、
前記心拍データのRR間隔に基づいて、ローレンツプロット法における楕円面積及び平均距離を算出し、前記楕円面積、前記平均距離及び前記被験者の年齢に基づいて、前記被験者の自律神経活動量を算出するステップと、
を含む、自律神経評価装置が実行する自律神経評価方法。
acquiring heart rate data of a subject to be evaluated, the heart rate data being measured for a period of at least 3 seconds and less than 60 seconds, and the age of the subject ;
calculating an ellipse area and an average distance in a Lorenz plot method based on the RR interval of the heart rate data, and calculating an autonomic nerve activity of the subject based on the ellipse area, the average distance and the age of the subject;
An autonomic nerve evaluation method performed by an autonomic nerve evaluation device, comprising:
3秒以上かつ60秒未満で計測された、評価対象である被験者の心拍データと、前記被験者の年齢とを取得するステップと、
前記心拍データのRR間隔に基づいて、ローレンツプロット法における楕円面積及び平均距離を算出し、前記楕円面積、前記平均距離及び前記被験者の年齢に基づいて、前記被験者の自律神経活動量を算出するステップと、
をコンピューターに実行させるためのプログラム。
acquiring heart rate data of a subject to be evaluated, the heart rate data being measured for a period of at least 3 seconds and less than 60 seconds, and the age of the subject ;
calculating an ellipse area and an average distance in a Lorenz plot method based on the RR interval of the heart rate data, and calculating an autonomic nerve activity of the subject based on the ellipse area, the average distance and the age of the subject;
A program for causing a computer to execute the following.
ローレンツプロット法に関する第1指標について被験者の年齢ごとの分布を示す分布データを記憶する記憶部と、a storage unit that stores distribution data indicating a distribution of a first index related to the Lorenz plot method by age of subjects;
評価対象である被験者の年齢と前記被験者の心拍データとを取得する取得部と、An acquisition unit that acquires the age of a subject to be evaluated and heart rate data of the subject;
前記心拍データのRR間隔のうち2つのRR間隔をそれぞれx及びyとする複数の点を、一方の軸がx軸であり他方の軸がy軸であるグラフにプロットすることで、ローレンツプロット法における楕円面積(LP.S)及び平均距離(LP.m)とを算出し、Plotting a plurality of points, each of which represents two RR intervals of the heartbeat data as x and y, on a graph having one axis as the x-axis and the other axis as the y-axis, thereby calculating an ellipse area (LP.S) and an average distance (LP.m) in the Lorentz plot method;
前記楕円面積(LP.S)及び前記平均距離(LP.m)に基づいて、ローレンツプロット法に関する前記被験者の第1指標を算出し、Calculating a first index for the subject related to the Lorenz plot method based on the ellipse area (LP.S) and the average distance (LP.m);
前記分布データと、前記被験者の年齢と、前記被験者の第1指標とに基づいて、前記被験者の第1指標の偏差値を算出し、calculating a standard deviation of the first index of the subject based on the distribution data, the age of the subject, and the first index of the subject;
前記被験者の第1指標の偏差値を、前記心拍データの測定時間に対応する係数と前記被験者の第1指標の偏差値とを入力すると自律神経活動量の偏差値を出力する所定計算式に代入することで、前記被験者の自律神経活動量の偏差値を算出する、算出部と、a calculation unit that calculates a standard deviation value of the autonomic nerve activity of the subject by substituting a standard deviation value of the first index of the subject into a predetermined calculation formula that outputs a standard deviation value of the autonomic nerve activity of the subject when a coefficient corresponding to a measurement time of the heartbeat data and the standard deviation value of the first index of the subject are input;
を有する、自律神経評価装置。An autonomic nervous system evaluation device having the above configuration.
ローレンツプロット法に関する第1指標について被験者の年齢ごとの分布を示す分布データを記憶する記憶部に記憶するステップと、storing distribution data indicating a distribution of the first index related to the Lorenz plot method by age of subjects in a storage unit;
評価対象である被験者の年齢と前記被験者の心拍データとを取得するステップと、obtaining the age of a subject to be evaluated and heart rate data of said subject;
前記心拍データのRR間隔のうち2つのRR間隔をそれぞれx及びyとする複数の点を、一方の軸がx軸であり他方の軸がy軸であるグラフにプロットすることで、ローレンツプロット法における楕円面積(LP.S)及び平均距離(LP.m)とを算出し、Plotting a plurality of points, each of which represents two RR intervals of the heartbeat data as x and y, on a graph having one axis as the x-axis and the other axis as the y-axis, thereby calculating an ellipse area (LP.S) and an average distance (LP.m) in the Lorentz plot method;
前記楕円面積(LP.S)及び前記平均距離(LP.m)に基づいて、ローレンツプロット法に関する前記被験者の第1指標を算出し、Calculating a first index for the subject related to the Lorenz plot method based on the ellipse area (LP.S) and the average distance (LP.m);
前記分布データと、前記被験者の年齢と、前記被験者の第1指標とに基づいて、前記被験者の第1指標の偏差値を算出し、calculating a standard deviation of the first index of the subject based on the distribution data, the age of the subject, and the first index of the subject;
前記被験者の第1指標の偏差値を、前記心拍データの測定時間に対応する係数と前記被験者の第1指標の偏差値とを入力すると自律神経活動量の偏差値を出力する所定計算式に代入することで、前記被験者の自律神経活動量の偏差値を算出するステップと、calculating a standard deviation value of the amount of autonomic nerve activity of the subject by substituting the standard deviation value of the first index of the subject into a predetermined calculation formula that outputs a standard deviation value of the amount of autonomic nerve activity of the subject when a coefficient corresponding to a measurement time of the heart rate data and the standard deviation value of the first index of the subject are input;
を含む、自律神経評価方法。An autonomic nervous system evaluation method comprising:
ローレンツプロット法に関する第1指標について被験者の年齢ごとの分布を示す分布データを記憶する記憶部に記憶するステップと、storing distribution data indicating a distribution of the first index related to the Lorenz plot method by age of subjects in a storage unit;
評価対象である被験者の年齢と前記被験者の心拍データとを取得するステップと、obtaining the age of a subject to be evaluated and heart rate data of said subject;
前記心拍データのRR間隔のうち2つのRR間隔をそれぞれx及びyとする複数の点を、一方の軸がx軸であり他方の軸がy軸であるグラフにプロットすることで、ローレンツプロット法における楕円面積(LP.S)及び平均距離(LP.m)とを算出し、Plotting a plurality of points, each of which represents two RR intervals of the heartbeat data as x and y, on a graph having one axis as the x-axis and the other axis as the y-axis, thereby calculating an ellipse area (LP.S) and an average distance (LP.m) in the Lorentz plot method;
前記楕円面積(LP.S)及び前記平均距離(LP.m)に基づいて、ローレンツプロット法に関する前記被験者の第1指標を算出し、Calculating a first index for the subject related to the Lorenz plot method based on the ellipse area (LP.S) and the average distance (LP.m);
前記分布データと、前記被験者の年齢と、前記被験者の第1指標とに基づいて、前記被験者の第1指標の偏差値を算出し、calculating a standard deviation of the first index of the subject based on the distribution data, the age of the subject, and the first index of the subject;
前記被験者の第1指標の偏差値を、前記心拍データの測定時間に対応する係数と前記被験者の第1指標の偏差値とを入力すると自律神経活動量の偏差値を出力する所定計算式に代入することで、前記被験者の自律神経活動量の偏差値を算出するステップと、calculating a standard deviation value of the amount of autonomic nerve activity of the subject by substituting the standard deviation value of the first index of the subject into a predetermined calculation formula that outputs a standard deviation value of the amount of autonomic nerve activity of the subject when a coefficient corresponding to a measurement time of the heart rate data and the standard deviation value of the first index of the subject are input;
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