JPH105201A - 心理状態判定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 心拍数が一定となるように作業負荷を制御す
ること。 【解決手段】心電を検出するセンサー１００、心電計測
部２００、心電解析部３００、心理状態判定部４００、
作業提示部５００で構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、心理状態判定装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の心理状態判定装置としては、図１
１に示すように、被検者に装着されたセンサー１００に
より検出された心電信号が心電計測部２００により計測
され、心電解析部３００により心拍数等が解析され、作
業提示部５００により作業提示される作業中の被検者の
心理状態が心理状態判定部４００により評価判定される
という方法が一般的である。

【０００３】図１２に示すように心電図を構成するＲ波
とよばれる波の間隔（ＲＲ間隔）は、心拍数が一定でも
毎拍微妙に異なっていることが知られており、集中時や
緊張時にこの変動量が減少することが知られている。し
たがってＲＲ間隔の変動量（ゆらぎ量）を指標として、
被検者の集中度／緊張度といった心理状態を評価判定で
きる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ＲＲ間隔は心
拍数の増減によっても変化してしまう。このため、心拍
数変化を伴う作業中（例：運動時の集中度判定）の心理
状態判定では、ゆらぎ量の変化の原因が心理状態変化
（例：集中／緊張）によるものなのか、心拍数変動によ
るものなのか区別ができなくなり、心理状態の評価判定
が正しくできなくなってしまうという問題があった。

【０００５】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、心拍数が一定となるように作業負
荷を制御することでこの問題を解決する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために、人体の心電を検出する心電検出手段と、
前記心電検出手段によって検出された心電信号を増幅濾
波する計測手段と、前記計測手段出力より心電のＲ波間
隔のゆらぎ量を計算する手段と、前記ゆらぎ量により心
理状態を評価判定する手段と、前記計測手段出力より心
拍数を計算する手段と、前記心拍数の値により作業負荷
量を制御する手段と、を有する構成とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【０００８】図１は、本発明の基本構成図を示すブロッ
ク図で、心電を検出するセンサー１００、心電計測部２
００、心電解析部３００、心理状態判定部４００、作業
提示部５００で構成される。

【０００９】図２に、本発明の基本動作フローを示す。 ●心電解析（ブロック図３００） ｆ−１−１００ 計測した心電信号より心拍数を計算し、その変動を調べ
る。 ●作業負荷量制御（ブロック図５００） ｆ−１−４００ 目標心拍数と現在の心拍数が同じ場合は作業量はそのま
まとする。 ｆ−１−２００，ｆ−１−５００ 目標心拍数に対し現在の心拍数が大きい場合は作業量を
一定量減少させる。 ｆ−１−３００，ｆ−１−６００ 目標心拍数に対し現在の心拍数が小さい場合は作業量を
一定量増加させる。

【００１０】ｆ−１−７００ 上記動作を繰り返す。 ●心理状態の判定（ブロック図４００） ｆ−１−８００ ＲＲ間隔を計算し、その変動を調べる。 ｆ−１−９００，ｆ−１−１０００ ＲＲ間隔変動に対応した心理状態判定を行う。 例：ＲＲ間隔変動小→集中／緊張状態 ＲＲ間隔変動大→非集中／非緊張状態 以上の動作により心拍数を一定に保つことで、心拍数変
動によるＲＲ間隔変動を除去でき、集中／緊張等の心理
状態変化によるＲＲ間隔変動を検出することができる。

【００１１】（第１の実施の形態）図３は、本発明の第
１の実施の形態を示す図である。

【００１２】本実施の形態は被検者の前に設置された作
業表示部に提示される指示に被検者が反応する精神負荷
作業で、指示の提示速度を変えることで作業負荷量を制
御して一定心拍状態とし、この条件下でＲＲ間隔により
集中／緊張状態を評価するものである。なお被検者の反
応を計測する部分については本発明とは別内容のため省
略した。

【００１３】１００は心電を検出するセンサー、２００
は心電計測部で増幅器２０１とフィルター２０２で構成
される。３００は心電解析部で解析部３０１と解析結果
表示部３０２で構成される。４００は心電解析部３００
の解析結果により心理状態の判定を行う心理状態判定部
で判定部４０１と判定結果表示部４０２で構成される。
５００は被検者に作業の提示を行う作業提示部で作業負
荷制御部５０１と作業表示部５０２とで構成される。

【００１４】次に動作を説明する。 ●心拍数とＲＲ間隔計算（ブロック図３００、図４、図
６） ｆ−２−１００ 解析部３０１に取り込まれた心電データＶ［ｔ］はあら
かじめ設定されたしきい値Ｔｈと比較される。 ｆ−２−２００，ｆ−２−３００，ｆ−２−４００，ｆ
−２−５００ 心電データＶ［ｔ］がしきい値Ｔｈより大きい場合、心
電データＶ［ｔ］の時刻Ｒ［ｉ］とし、前回心電データ
がＴｈを超えた時刻Ｒ［ｉ−１］との差よりＲＲ間隔Ｒ
ＲＩ［ｉ］を算出する。 ＲＲＩ［ｉ］＝Ｒ［ｉ］−Ｒ［ｉ−１］ ｆ−２−７００ 次式より心拍数Ｂ［ｉ］を算出し、作業負荷制御動作を
行う。 Ｂ［ｉ］＝６０／ＲＲＩ［ｉ］ 以上の動作により解析された心電解析結果が、解析結果
表示部３０２で表示される。なおＢ［ｉ］は任意の区間
の平均値を用いても良い。 ●心理状態判定（ブロック図４００、図６） ｆ−２−６００，ｆ−２−８００，ｆ−２−９００ Ｎ個のＲＲＩの値よりＲＲＩの平均値と分散値ＲＲＶを
算出し、分散値より集中度判定を行う。 判定例：分散値小→集中／緊張状態 分散値大→非集中／非緊張状態 ｆ−２−１０００ 上記動作を繰り返す。以上の動作により判定された心理
状態判定結果が、判定結果表示部４０２で表示される。 ●作業負荷制御（ブロック図５００、図５、図７） ｆ−３−１００ 心拍数の現在値Ｂ［ｉ］と目標心拍数Ｂｔを比較する。 ｆ−３−４００ Ｂ［ｉ］＝Ｂｔならば提示速度Ｖはそのままとする。 ｆ−３−２００，ｆ−３−５００ Ｂ［ｉ］＞Ｂｔならば提示速度Ｖ＝Ｖ−Ｖｄとし、提示
速度を遅くすることで作業量を減少させ、心拍数を減少
させる。 ｆ−３−３００，ｆ−３−６００ Ｂ［ｉ］＜Ｂｔならば提示速度Ｖ＝Ｖ＋Ｖｄとし、提示
速度を速くすることで作業量を増加させ、心拍数を増加
させる。 ｆ−３−７００ 以上の動作を繰り返すことで心拍数を一定に保つ。図５
に本実施の形態における実験負荷制御及び心拍数変化例
を示す。以上の動作により、作業中の心拍数を一定に保
ち心拍数変動によるＲＲＶ変動を除去することにより、
心理状態変化によるＲＲＶ変動のみを検出することがで
き、より精度の高い心理状態判定結果を得ることができ
る。

【００１５】（第２の実施の形態）図８は、本発明の第
２の実施の形態を示す図である。本実施の形態はトレー
ニング用の自転車エルゴメータのペダル負荷を制御する
肉体負荷作業で、ペダル踏力の重さを変えることで作業
負荷量を制御して一定心拍状態とし、運転時のＲＲ間隔
変動による心理状態評価を行うものである。なおペダル
踏力の発生方法については説明は省略する。１００は心
電を検出するセンサー、２００は心電計測部で増幅器２
０１とフィルター２０２で構成される。３００は心電解
析部で解析部３０１と解析結果表示部３０２で構成され
る。４００は心電解析部３００の解析結果により心理状
態の判定を行う心理状態判定部で判定部４０１と判定結
果表示部４０２で構成される。５００は肉体負荷を与え
る作業提示部で作業負荷制御部５０３と自転車エルゴメ
ータ５０４で構成される。６００は被検者に心理状態判
定結果を提示する表示部である。

【００１６】次に動作を説明する。心拍数とＲＲＶ計算
動作については第１の実施の形態と同じため省略する。 ●作業負荷制御（ブロック図５００、図９、図１０） ｆ−３−１００ 心拍数の現在値Ｂ［ｉ］と目標心拍数Ｂｔを比較する。 ｆ−３−４００ Ｂ［ｉ］＝Ｂｔならばペダル負荷Ｌはそのままとする。 ｆ−３−２００，ｆ−３−５００ Ｂ［ｉ］＞Ｂｔならばペダル負荷をＬ＝Ｌ−Ｌｄとし、
ペダル負荷を軽くすることで作業量を減少させ、心拍数
を減少させる。 ｆ−３−３００，ｆ−３−６００ Ｂ［ｉ］＜Ｂｔならばペダル負荷をＬ＝Ｌ＋Ｌｄとし、
ペダル負荷を重くすることで作業量を増加させ、心拍数
を増加させる。 ｆ−３−７００ 以上の動作を繰り返すことで心拍数を一定に保つ。図９
に本実施の形態における実験負荷制御及び心拍数変化例
を示す。以上の動作により、運動中の心拍数を一定に保
ち心拍数変動によるＲＲＶ変動を除去することにより、
運動中の集中／緊張によるＲＲＶ変動のみを検出するこ
とができ、運動時の心理状態評価が可能となる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、心拍数が
一定を保つように作業負荷を制御することで心拍数変動
によるＲＲ間隔変動が除去できるため、ＲＲ間隔の変動
の原因を心理状態変化によるものと特定することができ
る。このため、従来例のようにＲＲ間隔変動の原因が心
拍変動によるものなのか、心理状態変化によるものなの
か区別ができずに心理状態判定が正しくできなくなる、
という問題を解決することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成を示す図である。

【図２】本発明の基本動作フローを表す図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態を示すブロック図で
ある。

【図４】心拍数計算方法を示す図である。

【図５】本実施の形態における実験負荷制御及び心拍数
変化例を示す図である。

【図６】第１の実施の形態の心拍数とＲＲＶ計算フロー
を表す図である。

【図７】第１の実施の形態の作業負荷制御フローを表す
図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態を示すブロック図で
ある。

【図９】本発明の第２の実施の形態における実験負荷制
御及び心拍数変化例を示す図である。

【図１０】第２の実施の形態の作業負荷制御フローを表
す図である。

【図１１】従来の心理状態評価装置の構成を示す図であ
る。

【図１２】心電図を示す図である。

【符号の説明】

１００ 心電センサー ２００ 心電計測部 ２０１ 増幅器 ２０２ フィルター ３００ 心電解析部 ３０１ 解析部 ３０２ 解析結果表示部 ４００ 心理状態判定部 ４０１ 判定部 ４０２ 判定結果表示部 ５００ 作業提示部 ５０１ 作業負荷制御部 ５０２ 作業表示部 ５０３ 作業負荷制御部 ５０４ 自転車エルゴメータ ６００ 判定結果表示部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 人体の心電を検出する心電検出手段と、 前記心電検出手段によって検出された心電信号を増幅濾
   波する計測手段と、 前記計測手段出力より心電のＲ波間隔のゆらぎ量を計算
   する手段と、 前記ゆらぎ量により心理状態を評価判定する手段と、 前記計測手段出力より心拍数を計算する手段と、 前記心拍数の値により作業負荷量を制御する手段と、を
   有することを特徴とする心理状態判定装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の心理状態判定装置にお
   いて、 心拍数の増加に伴い作業負荷量を減少させること、を特
   徴とする心理状態判定装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の心理状態判定装置にお
   いて、 心拍数の減少に伴い作業負荷量を増加させること、を特
   徴とする心理状態判定装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３に記載の心理状態判定装
   置において、 心拍数が目標心拍数となるように作業負荷量を制御する
   こと、を特徴とする心理状態判定装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４に記載の心理状態判定装
   置において、 精神的作業負荷量を制御する手段と、を有することを特
   徴とする心理状態判定装置。
6. 【請求項６】 請求項１乃至４に記載の心理状態判定装
   置において、 肉体的作業負荷量を制御する手段と、を有することを特
   徴とする心理状態判定装置。