精神的免疫度の測定装置
【課題】 迅速に、かつ判断者の能力に依存することが少なく客観的に精神的免疫度を判定することのできる装置を提供する。
【手段】 生体情報計測器２は、対象者の生体情報を取得する。アトラクタ構成手段４は、取得した生体情報に基づいて、ｎ次元カオスアトラクタを構成する。リアプノフ指数算出手段８は、構成されたｎカオスアトラクタに基づいて、リアプノフ指数を算出し、各次元のリアプノフ指数を代表する代表リアプノフ指数を算出する。代表特性値算出手段１０は、代表リアプノフ指数の時系列に基づいて、代表リアプノフ指数の特性値を算出する。判定手段１２は、算出された特性値に基づいて対象者の精神的免疫度を判定する。このようにして、対象者の生体情報に基づいて、対象者の精神的免疫度を判定することができる。
【手段】 生体情報計測器２は、対象者の生体情報を取得する。アトラクタ構成手段４は、取得した生体情報に基づいて、ｎ次元カオスアトラクタを構成する。リアプノフ指数算出手段８は、構成されたｎカオスアトラクタに基づいて、リアプノフ指数を算出し、各次元のリアプノフ指数を代表する代表リアプノフ指数を算出する。代表特性値算出手段１０は、代表リアプノフ指数の時系列に基づいて、代表リアプノフ指数の特性値を算出する。判定手段１２は、算出された特性値に基づいて対象者の精神的免疫度を判定する。このようにして、対象者の生体情報に基づいて、対象者の精神的免疫度を判定することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、取得した生体情報に対してカオス解析を行い、意思疎通や痴呆度などの精神的免疫度を測定する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
痴呆症であるか否かを判定するため、医師が、予め用意した質問を患者に対して行い、患者の回答内容によって痴呆症の度合いを決定する方法が用いられている。このようなものとして、たとえば、長谷川式簡易知能評価スケールがよく知られている。
【０００３】
また、特許文献１には、要介護認定を支援するためのコンピュータシステムが開示されている。質問に対する回答などを入力すれば、それをレーダーチャートなどに表すことのできるシステムである。
【０００４】
【特許文献１】特開2001-142979
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような質問に対する回答による判断では、判断を行う者の知識や経験によっては、客観性のある判断を行えないという問題があった。
【０００６】
また、質問に対して回答するという形式であるため、判定までに時間を要するという問題もあった。
【０００７】
この発明は上記のような問題点を解決して、迅速に、かつ判断者の能力に依存することが少なく客観的に精神的免疫度を判定することのできる装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
(1)(2)この発明に係る精神的免疫度判定装置は、生体情報を計測する生体情報計測器と、生体情報計測器によって計測した生体情報を受けて、時間遅れτ、次元ｎとして、アトラクタを構成するアトラクタ構成手段と、アトラクタ構成手段によって構成したアトラクタに基づいて、各次元のリアプノフ指数を算出し、算出した各次元のリアプノフ指数の特性値を算出する特性値算出手段と、特性値算出手段によって算出された特性値に基づいて精神的免疫度を判定する判定手段とを備えている。
【０００９】
生体情報からアトラクタを構成し、当該アトラクタのリアプノフ指数に基づいて知的機能を判定するようにしている。したがって、迅速にかつ客観的な判定を行うことができる。
【００１０】
(3)この発明に係る精神的免疫度判定装置は、特性値算出手段が、 アトラクタ構成手段によって構成したアトラクタに基づいて、各次元のリアプノフ指数を算出し、各次元のリアプノフ指数を代表する代表リアプノフ指数を算出するリアプノフ指数算出手段と、リアプノフ指数算出手段によって得られる代表リアプノフ指数の時系列に基づいて、代表リアプノフ指数の特性値を算出する代表特性値算出手段とを備えていることを特徴としている。
【００１１】
したがって、時系列のリアプノフ指数の特性値に基づいて、より正確に判定を行うことができる。
【００１２】
(4)この発明に係る精神的免疫度判定装置は、リアプノフ指数算出手段が、各次元のリアプノフ指数のうち最も大きいリアプノフ指数を代表リアプノフ指数とすることを特徴としている。
【００１３】
したがって、最大リアプノフ指数を用いることにより、精度の高い判定を行うことができる。
【００１４】
(5)この発明に係る精神的免疫度判定装置は、アトラクタ構成手段が、第２の所定時間ずらせながら、第１の所定時間分の生体情報について時系列にアトラクタを構成し、リアプノフ指数算出手段が、時系列に構成されたアトラクタに基づいて時系列の代表リアプノフ指数を算出することを特徴としている。
【００１５】
リアプノフ指数を算出する基礎となる生体情報に重なりを持たせることにより、より正確な判定を可能としている。
【００１６】
(6)この発明に係る精神的免疫度判定装置は、代表特性値算出手段が、特性値として、時系列の代表リアプノフ指数の少なくとも平均値または標準偏差を算出することを特徴としている。
【００１７】
精神的免疫度に関係する代表リアプノフ指数の少なくとも平均値またはリアプノフ指数の揺らぎを意味する標準偏差を用いることにより、より正確な判定を行うことができる。
【００１８】
(7)この発明に係る精神的免疫度判定装置は、判定手段が、リアプノフ指数の平均値または標準偏差が大きいほど知的機能が高いと判断することを特徴としている。
【００１９】
(8)この発明に係る精神的免疫度判定装置は、判定対象となる精神的免疫度が、意思疎通または痴呆度であることを特徴としている。
【００２０】
(9)この発明に係る解析プログラムは、コンピュータを生体情報解析装置として機能させるための解析プログラムであって、生体情報計測器によって計測した生体情報を受けて、時間遅れτ、次元ｎとして、アトラクタを構成するアトラクタ構成手段と、アトラクタ構成手段によって構成したアトラクタに基づいて、各次元のリアプノフ指数を算出し、算出した各次元のリアプノフ指数を代表する代表リアプノフ指数を算出するリアプノフ指数算出手段と、リアプノフ指数算出手段によって得られる代表リアプノフ指数を出力する出力手段とをコンピュータによって実現するための解析プログラムである。
【００２１】
生体情報からアトラクタを構成し、当該アトラクタのリアプノフ指数を出力するようにしている。したがって、迅速にかつ客観的な判定を行うための情報を提供することができる。
【００２２】
(10)この発明に係る解析プログラムは、出力手段が、リアプノフ指数算出手段によって得られる時系列の代表リアプノフ指数につき、各代表リアプノフ指数の値を角度に置き換え、時系列順に連続するベクトルとして出力することを特徴としている。
【００２３】
したがって、判定を視覚的に容易に行うことができる。
【００２４】
(11)この発明に係る精神的免疫度判定装置は、生体情報計測器が、指尖脈波を計測する赤外線計測器であることを特徴としている。
【００２５】
したがって、生体情報取得のため対象者に与える苦痛を少なくすることができる。
【００２６】
(12)この発明に係る精神的免疫度データ表示システムは、
端末装置は、生体情報計測器からの生体情報をサーバ装置に送信する送信手段と、サーバ装置からの表示データを受信する受信手段と、受信した表示データを表示する表示部とを備え、
サーバ装置は、生体情報を受信する受信手段と、受信した生体情報に基づいて、時間遅れτ、次元ｎとして、アトラクタを構成するアトラクタ構成手段と、 アトラクタ構成手段によって構成したアトラクタに基づいて、各次元のリアプノフ指数を算出し、各次元のリアプノフ指数を代表する代表リアプノフ指数を算出するリアプノフ指数算出手段と、算出された代表リアプノフ指数の少なくとも平均値を明確に表示するための表示データを生成する表示データ生成手段と、生成された表示データを送信する送信手段とを備えている。
【００２７】
したがって、ユーザは端末装置において精神的免疫度を知ることができる。
【００２８】
(13)この発明に係るサーバ装置は、端末装置からの生体情報を受信する受信手段と、受信した生体情報に基づいて、時間遅れτ、次元ｎとして、アトラクタを構成するアトラクタ構成手段と、アトラクタ構成手段によって構成したアトラクタに基づいて、各次元のリアプノフ指数を算出し、各次元のリアプノフ指数を代表する代表リアプノフ指数を算出するリアプノフ指数算出手段と、算出された代表リアプノフ指数の少なくとも平均値を明確に表示するための表示データを生成する表示データ生成手段と、生成された表示データを端末装置に送信する送信手段とを備えている。
【００２９】
したがって、ユーザは端末装置において精神的免疫度を知ることができる。
【００３０】
(14)この発明に係るシステムは、代表リアプノフ指数の少なくとも平均値を明確に表示するための表示データは、リアプノフ指数算出手段によって得られる時系列の代表リアプノフ指数につき、各代表リアプノフ指数の値を角度に置き換え、時系列順に連続するベクトルを表示するための表示データであることを特徴としている。
【００３１】
したがって、容易に精神的免疫度を判定することができる。
【００３２】
(15)この発明に係る精神的免疫度判定のための星座グラフ表示物は、生体情報計測器によって計測した生体情報について、時間遅れτ、次元ｎとして、アトラクタを構成し、当該アトラクタに基づいて、各次元のリアプノフ指数を算出し、算出した各次元のリアプノフ指数を代表する代表リアプノフ指数を算出し、時系列に得られる代表リアプノフ指数を、各代表リアプノフ指数の値を角度に置き換え、時系列順に連続するベクトルとして表した星座グラフ表示物である。
【００３３】
したがって、判定を視覚的に容易に行うことができる。
【００３４】
この発明において「生体情報」とは、人間などの動物の生命活動を示す情報をいう。実施形態では、指尖脈派がこれに該当する。
【００３５】
「精神的免疫度」とは、外部環境への適応力や知的機能などを含む概念である。
【００３６】
「アトラクタ構成手段」は、実施形態おいては、図６のステップＳ９がこれに対応する。
【００３７】
「リアプノフ指数算出手段」は、実施形態においては、図６のステップＳ１０、Ｓ１１がこれに対応する。
【００３８】
「代表特性値算出手段」は、実施形態においては、図７のステップＳ１６がこれに対応する。
【００３９】
「判定手段」は、実施形態においては、図７のステップＳ１７がこれに対応する。
【００４０】
「表示データ生成手段」は、実施形態においては、星座グラフ生成手段５０、図２５のステップＳ８９がこれに対応する。
【００４１】
「代表リアプノフ指数の少なくとも平均値を明確に表示するための表示データ」とは、平均値を間接的・直接的に示すことのできるデータであり、平均値そのものだけでなく、星座グラフを表示するためのデータ等を含む概念である。
【００４２】
「プログラム」とは、ＣＰＵにより直接実行可能なプログラムだけでなく、ソース形式のプログラム、圧縮処理がされたプログラム、暗号化されたプログラム等を含む概念である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
１．第１の実施形態
図１に、この発明の一実施形態による精神的免疫度判定装置の機能ブロック図を示す。生体情報計測器２は、対象者の生体情報を取得する。アトラクタ構成手段４は、取得した生体情報に基づいて、ｎ次元カオスアトラクタを構成する。リアプノフ指数算出手段８は、構成されたｎカオスアトラクタに基づいて、リアプノフ指数を算出し、各次元のリアプノフ指数を代表する代表リアプノフ指数を算出する。代表特性値算出手段１０は、代表リアプノフ指数の時系列に基づいて、代表リアプノフ指数の特性値を算出する。判定手段１２は、算出された特性値に基づいて対象者の精神的免疫度を判定する。このようにして、対象者の生体情報に基づいて、対象者の精神的免疫度を判定することができる。なお、この実施形態では、リアプノフ指数算出手段８と代表特性値算出手段１０によって、特性値算出手段６が構成されている。
【００４４】
図２に、図１の精神的免疫度判定装置をＣＰＵを用いて実現した場合のハードウエア構成を示す。この実施形態では、精神的免疫度として意思疎通力、痴呆度を判定する場合について説明を行う。生体情報計測器である指尖脈波計測器１６は、指に装着するためのカフ１４を備えている。カフ１４の構造を、図３に示す。発光素子３６からは、赤外線が照射される。反射光は、受光素子３８に入射する。この反射光の強度は、血流量を表している。したがって、受光素子３８から出力される信号は、指尖容積脈波となる。指尖脈波計測器１６は、受光素子３８からの信号をディジタルデータにして出力する。指尖脈波計測器１６からのデータは、Ｉ／Ｏポート１８を介してＣＰＵ２０に取り込めるようになっている。
【００４５】
図４に、指尖脈波計測器１６から出力される指尖脈波の例を示す。実際にはディジタルデータであるが、図においては波形として示している。
【００４６】
ＣＰＵ２０には、メモリ２２、プリンタ２４、ディスプレイ２６、ハードディスク２８、キーボード／マウス３４、ＣＤ−ＲＯＭドライブ４０が接続されている。ハードディスク２８には、オペレーティングシステム（マイクロソフト社のWINDOWS（商標）など）３０、解析プログラム３２、意思疎通力テーブル３５、痴呆度テーブル３７が記録されている。解析プログラム３２は、オペレーティングシステム３０と協働してその機能を発揮する。また、解析プログラム３２は、ＣＤ−ＲＯＭ４２に記録されていたものが、ＣＤ−ＲＯＭドライブ４０を介して、ハードディスク２８にインストールされたものである。
【００４７】
図５に、解析プログラム３２のフローチャートを示す。ＣＰＵ２０は、ステップＳ１においてｉを「０」とする。次に、ｉに「１」を加えて、ｉを「１」とする（ステップＳ２）。ＣＰＵ２０は、指尖脈波計測器１６からの出力を取り込み、ハードディスク２８に記録する（ステップＳ３）。この実施形態では、３分間のデータ（３６０００点のデータ）を記録するようにしている。なお、他の実施形態では、３分より長い時間のデータを記録してもよいし、３分より短い時間のデータを記録してもよい。
【００４８】
３分間の指尖脈波データを記録すると、ＣＰＵ２０は、ｉ＝３であるか否かを判断する（ステップＳ４）。ここでは、ｉ＝１であるから、ステップＳ２以下を再び実行する。つまり、ｉ＝２として、３分間の指尖脈波データを記録する。
【００４９】
このようにして、ＣＰＵ２０は、３回分の指尖脈波データをハードディスク２８に記録する。図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃに、記録された３回分の指尖脈波データを示す。図８Ａが１番目の指尖脈波データ、図８Ｂが２番目の指尖脈波データ、図８Ｃが３番目の指尖脈波データである。
【００５０】
３回分の記録を終えると（ｉ＝３になると）、ＣＰＵ２０は、ｉ＝０、ｊ＝０とする（ステップＳ５）。続いて、ｉ＝１、ｊ＝１に設定し（ステップＳ６、Ｓ
７）、第１番目の指尖脈波データにつき、第１番目のブロックを対象ブロックとする（ステップＳ８）。この実施形態では、図８Ａに示すように、先頭から３５００点のデータを第１番目のブロックＢ１としている。
【００５１】
ＣＰＵ２０は、対象ブロックの指尖脈波データについて、Takensの埋め込み定理によって、埋め込み次元をｎとし埋め込み遅延をτとして、カオスアトラクターを再構成する（ステップＳ９）。図９に、指尖脈波データからのカオスアトラクタ構成の手順を示す。時系列の指尖脈波データをｗ（ｔ）とする（図９Ａ）。この指尖脈波データに基づいて、ＣＰＵ２０は、ベクトルＰ（ｉ）＝ｗ（ｉ）、ｗ（ｉ＋τ）、ｗ（ｉ＋２τ）を生成する（図９Ａ参照）。説明のため、３次元ベクトルとした。ここでτは埋め込み遅延である。
【００５２】
このベクトルＰ（ｉ）を、図９Ｂに示すように、３次元再構成相空間内に順次プロットする。この３次元再構成相空間の、座標軸は、Ｘｉ＝ｗ（ｉ）、Ｙｉ＝（ｉ＋τ）、Ｚｉ＝（ｉ＋２τ）である。このようにして、図９Ｃに示すようなアトラクタを得ることができる。
【００５３】
なお、この実施形態では、埋め込み次元ｎを４とし、埋め込み遅延τを１０点（１０サンプリング点）とした。なお、埋め込み次元ｎ、埋め込み遅延τは他の値としてもよい。ＣＰＵ２０は、このようにして算出したアトラクタ（ベクトルＰ（ｉ））を、ハードディスク２８に記録する。
【００５４】
次に、ＣＰＵ２０は、算出したアトラクタの各次元について、リアプノフ指数を算出する（ステップＳ１０）。リアプノフ指数とは、ｘn+1＝ｆ(ｘn)という力学系について、近接した２点から出発した２つの軌道｛ｘn｝がどのくらいｎ→無限大のとき離れてゆくかを測る尺度である。ＣＰＵ２０は、下式によって各次元のリアプノフ指数を算出する。
【００５５】
【数１】
【００５６】
ＣＰＵ２０は、上式に基づいて算出した４つの次元のそれぞれのリアプノフ指数のうち、最も多いものを代表値として最大リアプノフ指数λ（ｉ，ｊ）とする（ステップＳ１１）。このようにして、第１回目測定（ｉ＝１）の指尖脈波の第１ブロック（ｊ＝１）のデータについて、最大リアプノフ指数λ（１，１）が得られる。ＣＰＵ２０は、この最大リアプノフ指数λ（１，１）を、ハードディスク８に記録する。
【００５７】
次に、ＣＰＵ２０は、第１回目測定の指尖脈波の全てのブロックについて、最大リアプノフ指数を算出したかどうかを判断する（ステップＳ１２）。未処理のブロックがあれば、ステップＳ７に戻りｊに「１」を加える。ここでは、ｊ＝２となる。したがって、第２番目のブロックを対象ブロックとし（ステップＳ８）、ステップＳ９以下の処理を繰り返す。
【００５８】
なお、この実施形態では、図８Ａに示すように、第２番目のブロックＢ２は、第１番目のブロックＢ１と同じ点数（３５００サンプル点数）であり、２００サンプル点ずれた位置としている。ＣＰＵ２０は、この第２番目のブロックＢ２についても、最大リアプノフ指数λ（１，２）を算出し、ハードディスク２８に記録する。
【００５９】
上記の処理を繰り返し、第１回目の指尖脈波における全てのブロックについて最大リアプノフ指数を算出すると（ステップＳ１２）、ｉ＝３であるか（つまり３回の測定脈波全てについて処理を終えたか）否かを判断する（ステップＳ１３）。ここでは、ｉ＝１であるから、ステップＳ６に戻りｉ＝２とし、第２回目の指尖脈波（図８Ｂ）について、ステップＳ７以下を繰り返し実行する。これにより、第２回目の指尖脈波について、各ブロックの最大リアプノフ指数λ（２，１）・・・λ（２，ｋ）を算出し、記録することができる。
【００６０】
同様にして第３回目の指尖脈波について各ブロックの最大リアプノフ指数λ（３，１）・・・λ（３，ｋ）を記録すると、ＣＰＵ２０は、ステップＳ１３からステップＳ１４に進む。
【００６１】
ステップＳ１４においては、まず、第１回目〜第３回目の指尖脈波の第１ブロックの最大リアプノフ指数λ（１，１）、λ（２，１）、λ（３，１）を、ハードディスク２８から読み出し、オフセット重み付けによる平均Weightedλ（１）を算出する。
【００６２】
この実施形態では、以下のようにしてWeightedλ（１）を算出している。まず、ＣＰＵ２０は、第１ブロックの最大リアプノフ指数λ（１，１）、λ（２，１）、λ（３，１）のうちの最大値と最小値の差ＤＥＦを算出する。また、第１ブロックの最大リアプノフ指数λ（１，１）、λ（２，１）、λ（３，１）の平均値Ｍを算出する。差ＤＥＦが平均値Ｍよりも小さい場合には、当該平均値ＭをWeightedλ（１）として用いる。一方、差ＤＥＦが平均値Ｍよりも小さくない場合には、最大リアプノフ指数λ（１，１）、λ（２，１）、λ（３，１）の中央値をWeightedλ（１）として用いる。
【００６３】
次に、第２ブロックの最大リアプノフ指数λ（１，２）、λ（２，２）、λ（３，２）を、ハードディスク２８から読み出し、そのWeightedλ（２）を算出する。ＣＰＵ２０は、これを繰り返し、全てのブロックのWeightedλを算出する。
【００６４】
次に、ＣＰＵ２０は、ハードディスク２８に記録している指尖脈波、最大リアプノフ指数、アトラクタなどをディスプレイ２６に表示する（ステップＳ１５）。その表示例を、図１０、図１１に示す。図１０は、第１回目の指尖脈波、時系列に並べた最大リアプノフ指数λ（１，１）〜λ（ｋ，１）、アトラクタなどを示している。なお、この実施形態では、縦・横・高さおよび色によって、４次元アトラクタを表示している。
【００６５】
図１１は、第２回目の指尖脈波、時系列に並べた最大リアプノフ指数λ（１，２）〜λ（ｋ，２）、アトラクタなどを示している。図示は略しているが、第３回目の指尖脈波、時系列に並べた最大リアプノフ指数λ（１，３）〜λ（ｋ，３）、アトラクタなども表示される。
【００６６】
次に、ＣＰＵ２０は、リアプノフ指数のWeightedλ（１）〜Weightedλ（ｋ）の標準偏差を算出する（ステップＳ１６）。さらに、ＣＰＵ２０は、ハードディスク２８の意思疎通力テーブル３５、痴呆度テーブル３７を参照して、算出した標準偏差に基づいて、意思疎通力、痴呆度を判定する（ステップＳ１７）。
【００６７】
図１２に、意思疎通力テーブル３５の例を示す。ランクは、意思疎通力の程度を示しており、ランクａは「完全に通じる」、ランクｂは「ある程度通じる」、ランクｃは「ほとんど通じない」である。標準偏差が１．１９８を超えていればランクａ、１．１９８〜１．０５であればランクｂ、１．０５未満であればランクｃであると判定する。
【００６８】
図１３に、痴呆度テーブル３７の例を示す。ランクは、痴呆度を示し、数値が大きいほど痴呆が進んでいることを示す。ランク０は「痴呆なし」、ランク１は「軽度」、ランク２は「中度」、ランク３は重度、ランク４は「最重度」である。標準偏差が１．２５４を超えていればランク０、１．２５４〜１．１５７であればランク１、１．１５７〜１．１２であればランク２、１．１２．〜０．９６４であればランク３、０．９６４未満であればランク４であると判定する。
【００６９】
ＣＰＵ２０は、この判定結果をディスプレイ２６に表示する（ステップＳ１８）。このようにして、迅速かつ客観的に意思疎通力、痴呆度を判定することができる。
【００７０】
上記の意思疎通力テーブル３５、痴呆度テーブル３７は、発明者が行った実験・調査により、意思疎通力・痴呆度とリアプノフ指数の加重平均Weightedλの標準偏差との間に関連があることが見いだされたことに基づいて得られたものである。
【００７１】
図１４および図１６に、発明者の行った意思疎通力と標準偏差の調査結果を示す。この実験・調査結果から、リアプノフ指数のWeightedλの標準偏差に基づいて意思疎通力を判断できることがわかる。
【００７２】
なお、図１２の意思疎通力テーブル３５では、実験調査によって得られたランクａの人の標準偏差の平均と、ランクｂの人の標準偏差の平均との中間値を第１の値（図１２では１．１９８）とし、ランクｂの人の標準偏差の平均と、ランクｃの人の標準偏差の平均との中間値を第２の値（図１２では１．０５）とし、標準偏差が第１の値より大きければランクａ、標準偏差が第１の値と第２の値の間にあればランクｂ、標準偏差が第２の値より小さければランクｃとした。この実施形態では、中間値を第１の値・第２の値としたが、中間値以外の値を採用してもよい。
【００７３】
図１７および図１９に、発明者の行った痴呆度と標準偏差の調査結果を示す。この実験・調査結果から、リアプノフ指数のWeightedλの標準偏差に基づいて痴呆度を判断できることがわかる。
【００７４】
なお、図１３の痴呆度テーブル３７では、実験調査によって得られたランク０の人の標準偏差の平均と、ランク１の人の標準偏差の平均との中間値を第１の値（図１３では１．２５４）とし、ランク１の人の標準偏差の平均と、ランク２の人の標準偏差の平均との中間値を第２の値（図１３では１．１５７）とし、以下同様にして第４の値まで算出し、標準偏差が第１の値より大きければランク０、標準偏差が第１の値と第２の値の間にあればランク１、標準偏差が第２の値と第３の値の間にあればランク２、標準偏差が第３の値と第４の値の間にあればランク３、標準偏差が第４の値より小さければランク４とした。この実施形態では、中間値を第１の値・第２の値としたが、中間値以外の値を採用してもよい。
【００７５】
上記実施形態では、リアプノフ指数のWeightedλの標準偏差を用いて、意思疎通力、痴呆度を判定している。しかし、発明者の実験・調査によれば、図１５、図１６に示すように、リアプノフ指数のWeightedλの平均値と意思疎通力との間に関係が見いだされている。同様に、図１８、図１９に示すように、リアプノフ指数のWeightedλの平均値と痴呆度との間に関係が見いだされている。したがって、上記の標準偏差と同じように意思疎通力テーブル、痴呆度テーブルを生成し、リアプノフ指数のWeightedλの平均値に基づいて、意思疎通力、痴呆度を判定することができる。
【００７６】
なお、発明者の実験によれば、リアプノフ指数の平均値が高くても標準偏差（揺らぎ）が小さい状態が長く続くと、対象者の高度の緊張状態が続いていることを示していることが判明している。多くの場合、その後、リアプノフ指数の平均値が小さく、標準偏差が小さい状態になることも判明している。したがって、リアプノフ指数の平均値と標準偏差（揺らぎ）の双方に基づいて、ＣＰＵ２０に対象者の精神的免疫度を判定させることができる。
【００７７】
上記実施形態では、標準偏差や平均値に基づいて意思疎通力や痴呆度を判定して出力するようにしているが、標準偏差や平均値を出力するようにしてもよい。また、アトラクタの図形を出力し、これに基づいて操作者が判断するようにしてもよい。
【００７８】
また、上記実施形態では、ディスプレイに表示することによって判定結果などを出力するようにしているが、プリンタなどで印刷して出力するようにしてもよい。あるいは、記録媒体などに判定結果などをデータとして出力するようにしてもよい。
【００７９】
なお、リアプノフ指数のWeightedλ（１）〜Weightedλ（ｋ）の値を角度に変換し、ｋ個のベクトルの軌跡を星座グラフとして出力するようにしてもよい。ＣＰＵ２０は、リアプノフ指数のWeightedλ（１）〜Weightedλ（ｋ）の値に対応する角度ξ1〜ξkを算出する。この実施形態では、Weightedλが大きいほど角度ξを大きくするようにしている。次に、ＣＰＵ２０は、図２０に示すように、原点Ｏを基点とし、Weightedλ（１）の値に対応する角度ξ1によってベクトルを描く。さらに、このベクトルの先端を基点とし、Weightedλ（２）の値に対応する角度ξ2によってベクトルを描く。これを繰り返して、Weightedλ（ｋ）の値に対応する角度ξkまでベクトルを描く。なお、各ベクトルの長さは、Weightedλの値にかかわらず同じにする。
【００８０】
図２１に、このようにして描かれた星座グラフを示す。図中ａの符号を付した軌跡が意思疎通力ａの人、図中ｂの符号を付した軌跡が意思疎通力ｂの人、図中ｃの符号を付した軌跡が意思疎通力ｃの人であり、明確に区別ができている。したがって、予め、軌跡の到達する領域によって意思疎通力のランク付けをしておけば、操作者はこの星座グラフを見て容易に意思疎通力を判断することができる。
【００８１】
図２２に、同じ星座グラフについて、痴呆度との関係を示す。意思疎通力と同じように、痴呆度についても、明確に区別ができている。したがって、予め、軌跡の到達する領域によって痴呆度のランク付けをしておけば、操作者はこの星座グラフを見て容易に痴呆度を判断することができる。このように、星座グラフを用いると、リアプノフ指数の平均値と揺らぎ（標準偏差に対応）とを同時に表示することができる。
【００８２】
なお、上記実施形態では、予め、Weightedλの値と角度との対応関係を定めておき、これにしたがって各ベクトルの角度を決定するようにしている。しかし、複数人の対象者を比較する場合には、各対象者のWeightedλ（１）〜（ｋ）のうち最大の値を有するものを１８０度、最小の値を有するものを０度とし、最大の値を有するWeightedλ、最小の値を有するWeightedλとの比率によって角度を決定するようにしてもよい。つまり、下式によって各ベクトルの角度ξijを決定してもよい。
【００８３】
ξij ＝180 * (λij − λmin) / (λmax − λmin)
なお、ｉはブロックの番号であり１〜ｋ、ｊは対象者を示し１〜ｍである（ｍ人の場合）。λijは、対象者ｊのブロックｉのWeightedλである。λmaxはすべての対象者のすべてのブロックのうちの最大値、λminはすべての対象者のすべてのブロックのうちの最小値である。
【００８４】
複数人の比較を行う際には、上記のように角度を決定すれば、有効に星座グラフ領域を使用することができる。
【００８５】
上記実施形態では、生体情報として指先における血流を計測するようにしている。しかし、耳たぶ等他の部位から血流を計測するようにしてもよい。また、生体情報として、指尖脈派などの血流量だけでなく、心電波形、呼吸量などを用いてもよい。また、圧電センサー等を用いて身体から出る振動を測定した情報を用いてもよい。
【００８６】
上記実施形態では、各次元の最大のリアプノフ指数を代表リアプノフ指数としている。しかし、いずれか一つの次元のリアプノフ指数を代表リアプノフ指数としてもよい。また、各次元のリアプノフ指数の平均を代表リアプノフ指数としてもよい。
【００８７】
上記実施形態では、４次元のアトラクタに基づいてリアプノフ指数を算出するようにしている。しかし、３次元以下、５次元以上のアトラクタに基づいてリアプノフ指数を算出するようにしてもよい。
【００８８】
上記実施形態では、リアプノフ指数の特性値として、標準偏差や平均を用いているが、最大値、最小値など他の特性値を用いるようにしてもよい。
【００８９】
上記実施形態では、指尖脈派を３回測定しているが、１回の測定を行うだけでも良い。この場合には、Weightedλを算出する必要はなく、最大リアプノフ指数をそのまま用いることができる。また、指尖脈波を、２回以下、４回以上測定するようにしてもよい。
【００９０】
なお、上記では、オフセット重み付けをしたWeightedλを用いているが、単純平均など、他の平均値を用いるようにしてもよい。
【００９１】
上記実施形態では、１台のコンピュータによって装置を実現しているが、生体情報を取得して記録するコンピュータ、判定処理を行うコンピュータなど複数台のコンピュータによって装置を実現するようにしてもよい。この場合、コンピュータ間のデータ交換は、インターネット、ＬＡＮ等によるオンライン通信だけでなく、記録媒体によるデータ交換を用いることもできる。
【００９２】
なお、第１の実施形態及びその変形例は、下記に示す第２の実施形態にも適用することができる。
【００９３】
２．第２の実施形態
図２３に、この発明の他の実施形態による精神的免疫度判定システムの機能ブロック図を示す。この例では、生体情報計測器２、携帯電話５８および携帯電話５８と通信可能なサーバ装置６０とを備えてシステムが構成されている。生体情報計測器２によって計測された生体情報は、携帯電話５８の送信手段３によって、サーバ装置６０に送信される。なお、生体情報計測器２と携帯電話５８とは、オンラインにて接続されていてもよいし、記録媒体を介して生体情報データを伝送するようにされていてもよい。
【００９４】
サーバ装置６０の受信手段５は、携帯電話５８からの生体情報を受信する。アトラクタ構成手段４は、この生体情報に基づいて時系列のアトラクタを構成する。リアプノフ指数算出手段８は、アトラクタに基づいて、時系列のリアプノフ指数を算出する。星座グラフ生成手段５０は、時系列のリアプノフ指数を角度に変換して、星座グラフを生成する。送信手段５２は、生成された星座グラフのデータを、携帯電話５８に送信する。
【００９５】
携帯電話５８の受信手段５４は、星座グラフのデータを受信する。表示部５６は、受信した星座グラフのデータに基づいて、星座グラフを表示する。
【００９６】
図２４にこのシステムの概略構成を示す。第１の実施形態と同じように、生体情報計測器である指尖脈波計測器１６は、指に装着するためのカフ１４を備えている。なお、指尖脈波計測器１６の機能を、携帯電話５８に内蔵するようにしてもよい。携帯電話５８とサーバ装置６０とは、インターネット６２を介して通信可能となっている。
【００９７】
図２５は、携帯電話５８のハードウエア構成である。図においては、通話に必要な機能部分は省略している。ＣＰＵ８０には、Ｉ／Ｏポート１８を介して、指尖脈波計測器１６、ディスプレイ８６、メモリ８２、テンキー３５、通信回路３７が接続されている。通信回路３７は、インターネット６２に接続するための回路である。テンキー３５は、ユーザが入力を行うためのものである。メモリ８２には、サーバ装置６０と接続し、サーバ装置６０からの情報を表示するためのブラウザプログラムや処理プログラムが記録されている。ディスプレイ８６は、表示を行うためのものである。
【００９８】
図２６に、サーバ装置６０のハードウエア構成を示す。ＣＰＵ２０には、メモリ２２、通信回路２５、ディスプレイ２６、ハードディスク２８、キーボード／マウス３４、ＣＤ−ＲＯＭドライブ４０が接続されている。ハードディスク２８には、オペレーティングシステム（マイクロソフト社のWINDOWS（商標）など）３０、解析プログラム３０が記録されている。解析プログラム３２は、オペレーティングシステム３０と協働してその機能を発揮する。また、解析プログラム３２は、ＣＤ−ＲＯＭ４２に記録されていたものが、ＣＤ−ＲＯＭドライブ４０を介して、ハードディスク２８にインストールされたものである。通信回路２５は、インターネットに接続するための回路である。
【００９９】
図２７および図２８に、携帯電話５８のブラウザプログラム・処理プログラムのフローチャートと、サーバ装置６０の解析プログラム３２のフローチャートを示す。ユーザが指尖脈波計測器１６によって指尖脈波の計測を行うと、ＣＰＵ８０は、指尖脈波データを取り込み、メモリ８２に記録する（ステップＳ５１）。続いて、ＣＰＵ８０は、脈波データを通信回路３７を介して、サーバ装置６０に送信する（ステップＳ５２）。
【０１００】
サーバ装置６０のＣＰＵ２０は、通信回路２５を介して受信した脈波データを、ハードディスク２８に記録する（ステップＳ８１）。ＣＰＵ２０は、記録した脈波データにつき、ステップＳ８２〜Ｓ８８を実行して、時系列の最大リアプノフ指数を算出する。ステップＳ８２〜Ｓ８８の処理は、第１の実施形態のステップＳ６〜Ｓ１２と同様である。ただし、図２７の実施形態においては、１回分の指尖脈波だけを対象として、最大リアプノフ指数を算出している点が異なっている。したがって、第１の実施形態のようにオフセット重み付けをしたWeightedλを算出せず、最大リアプノフ指数をそのまま用いて以後の処理を行う。
【０１０１】
ステップＳ８９において、ＣＰＵ２０は、算出した時系列の最大リアプノフ指数λ(j)に基づいて、星座グラフを生成する。
【０１０２】
ＣＰＵ２０は、最大リアプノフ指数λ（１）〜λ（ｋ）の値に対応する角度ξ1〜ξkを算出する。この実施形態では、λが大きいほど角度ξを大きくするようにしている。次に、ＣＰＵ２０は、図２０に示すように、原点Ｏを基点とし、λ（１）の値に対応する角度ξ1によってベクトルを描く。さらに、このベクトルの先端を基点とし、λ（２）の値に対応する角度ξ2によってベクトルを描く。これを繰り返して、λ（ｋ）の値に対応する角度ξkまでベクトルを描く。なお、各ベクトルの長さは、λの値にかかわらず同じにする。
【０１０３】
このようにして生成された星座グラフチャートを図２９に示す。グラフの描画領域は、たとえば、３つの領域Ａ、Ｂ、Ｃに色分けして示されており、その上に星座グラフ１０５が表示される。領域Ａ、Ｂ、Ｃの順に精神的免疫度が高い。ＣＰＵ２０は、この星座グラフチャートのデータを、通信回路２５を介して携帯電話５８に送信する。
【０１０４】
携帯電話５８のＣＰＵ８０は、通信回路３７を介してこれを受信し（ステップＳ５３）、ディスプレイ８６に表示する（ステップＳ５４）。これにより、ユーザは、図２９に示すような星座グラフチャートを見ることができる。どの領域に星座グラフ１０５が位置するかによって、精神的免疫度を判定することができる。また、星座グラフ１０５の揺れ具合によって、揺らぎの大きさを知ることができる。また、揺らぎが小さいと星座グラフが直線的になり、星座グラフが外側の半径線３００まで届くことになり、揺らぎが大きいと星座グラフのジグザグが大きくなり、半径線３００まで届かないことになる。したがって、半径線３００にどの程度まで近づいたかということも、指標の一つとすることができる。
【０１０５】
上記実施形態では、携帯電話２８を端末装置としているが、ＰＤＡやパソコンなど、イン太ネットに接続できる機器であれば端末装置として使用することができる。
【０１０６】
また、サーバ装置の側に、ユーザごとに生体データ取得日と対応付けて星座グラフを記録しておき、図３０に示すように、現在の星座グラフ１０５ａだけでなく、過去の星座グラフ１０５ｂを履歴として示すようにしてもよい。この際、図に示すように、各星座グラフの近傍に、測定年月日を表示することが好ましい。このように履歴を示すことによって、ユーザは、精神的免疫度の変化を知ることができる。
【０１０７】
この実施形態では、１回だけの測定を行っているが、第１の実施形態のように複数回の測定を行い、Weightedλを算出して処理を行うようにしてもよい。
【０１０８】
また、この実施形態では、星座グラフを携帯電話２８に送信して表示するようにしているが、星座グラフに代えて（あるいは加えて）第１の実施形態において算出した精神的免疫度などを送信して表示するようにしてもよい。
【０１０９】
上記第１・第２の実施形態では、意思疎通力や痴呆度についての判定を行っているが、移動、食事、排泄、入浴、着替え、整容などの他の精神的免疫力等の心理学的データについても同様に判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】この発明の一実施形態による精神的免疫度判定装置の機能ブロック図である。
【図２】図１の精神的免疫度判定装置をＣＰＵを用いて実現した場合のハードウエア構成である。
【図３】指尖脈派計測器１６のセンサ部分を示す図である。
【図４】指尖脈派計測器１６によって計測した指尖脈派の例である。
【図５】解析プログラムのフローチャートである。
【図６】解析プログラムのフローチャートである。
【図７】解析プログラムのフローチャートである。
【図８】第１回測定から第３回測定までの指尖脈派の例である。
【図９】アトラクタの構成処理を示す図である。
【図１０】指尖脈派、時系列のリアプノフ指数、アトラクタなどの表示画面である。
【図１１】指尖脈派、時系列のリアプノフ指数、アトラクタなどの表示画面である。
【図１２】意志疎通力テーブルの例を示す図である。
【図１３】痴呆度テーブルの例を示す図である。
【図１４】リアプノフ指数の標準偏差と意思疎通力との関係を実験調査した結果である。
【図１５】リアプノフ指数の標準偏差と意思疎通力との関係を実験調査した結果である。
【図１６】図１４、図１５のデータをまとめたものである。
【図１７】リアプノフ指数の平均と意思疎通力との関係を実験調査した結果である。
【図１８】リアプノフ指数の平均と意思疎通力との関係を実験調査した結果である。
【図１９】図１７、図１８のデータをまとめたものである。
【図２０】星座グラフを描く処理を説明する図である。
【図２１】星座グラフの例である。
【図２２】星座グラフの例である。
【図２３】第２の実施形態によるシステムの機能ブロック図である。
【図２４】図２３のシステムの構成例である。
【図２５】携帯電話２８のハードウエア構成である。
【図２６】サーバ装置６０のハードウエア構成である。
【図２７】携帯電話２８およびサーバ装置６０の処理を示すフローチャートである。
【図２８】携帯電話２８およびサーバ装置６０の処理を示すフローチャートである。
【図２９】星座グラフの例である。
【図３０】星座グラフの例である。
【符号の説明】
【０１１１】
２・・・生体情報計測器
４・・・アトラクタ構成手段
８・・・リアプノフ指数算出手段
１０・・・代表特性値算出手段
１２・・・判定手段１２
【技術分野】
【０００１】
この発明は、取得した生体情報に対してカオス解析を行い、意思疎通や痴呆度などの精神的免疫度を測定する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
痴呆症であるか否かを判定するため、医師が、予め用意した質問を患者に対して行い、患者の回答内容によって痴呆症の度合いを決定する方法が用いられている。このようなものとして、たとえば、長谷川式簡易知能評価スケールがよく知られている。
【０００３】
また、特許文献１には、要介護認定を支援するためのコンピュータシステムが開示されている。質問に対する回答などを入力すれば、それをレーダーチャートなどに表すことのできるシステムである。
【０００４】
【特許文献１】特開2001-142979
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような質問に対する回答による判断では、判断を行う者の知識や経験によっては、客観性のある判断を行えないという問題があった。
【０００６】
また、質問に対して回答するという形式であるため、判定までに時間を要するという問題もあった。
【０００７】
この発明は上記のような問題点を解決して、迅速に、かつ判断者の能力に依存することが少なく客観的に精神的免疫度を判定することのできる装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
(1)(2)この発明に係る精神的免疫度判定装置は、生体情報を計測する生体情報計測器と、生体情報計測器によって計測した生体情報を受けて、時間遅れτ、次元ｎとして、アトラクタを構成するアトラクタ構成手段と、アトラクタ構成手段によって構成したアトラクタに基づいて、各次元のリアプノフ指数を算出し、算出した各次元のリアプノフ指数の特性値を算出する特性値算出手段と、特性値算出手段によって算出された特性値に基づいて精神的免疫度を判定する判定手段とを備えている。
【０００９】
生体情報からアトラクタを構成し、当該アトラクタのリアプノフ指数に基づいて知的機能を判定するようにしている。したがって、迅速にかつ客観的な判定を行うことができる。
【００１０】
(3)この発明に係る精神的免疫度判定装置は、特性値算出手段が、 アトラクタ構成手段によって構成したアトラクタに基づいて、各次元のリアプノフ指数を算出し、各次元のリアプノフ指数を代表する代表リアプノフ指数を算出するリアプノフ指数算出手段と、リアプノフ指数算出手段によって得られる代表リアプノフ指数の時系列に基づいて、代表リアプノフ指数の特性値を算出する代表特性値算出手段とを備えていることを特徴としている。
【００１１】
したがって、時系列のリアプノフ指数の特性値に基づいて、より正確に判定を行うことができる。
【００１２】
(4)この発明に係る精神的免疫度判定装置は、リアプノフ指数算出手段が、各次元のリアプノフ指数のうち最も大きいリアプノフ指数を代表リアプノフ指数とすることを特徴としている。
【００１３】
したがって、最大リアプノフ指数を用いることにより、精度の高い判定を行うことができる。
【００１４】
(5)この発明に係る精神的免疫度判定装置は、アトラクタ構成手段が、第２の所定時間ずらせながら、第１の所定時間分の生体情報について時系列にアトラクタを構成し、リアプノフ指数算出手段が、時系列に構成されたアトラクタに基づいて時系列の代表リアプノフ指数を算出することを特徴としている。
【００１５】
リアプノフ指数を算出する基礎となる生体情報に重なりを持たせることにより、より正確な判定を可能としている。
【００１６】
(6)この発明に係る精神的免疫度判定装置は、代表特性値算出手段が、特性値として、時系列の代表リアプノフ指数の少なくとも平均値または標準偏差を算出することを特徴としている。
【００１７】
精神的免疫度に関係する代表リアプノフ指数の少なくとも平均値またはリアプノフ指数の揺らぎを意味する標準偏差を用いることにより、より正確な判定を行うことができる。
【００１８】
(7)この発明に係る精神的免疫度判定装置は、判定手段が、リアプノフ指数の平均値または標準偏差が大きいほど知的機能が高いと判断することを特徴としている。
【００１９】
(8)この発明に係る精神的免疫度判定装置は、判定対象となる精神的免疫度が、意思疎通または痴呆度であることを特徴としている。
【００２０】
(9)この発明に係る解析プログラムは、コンピュータを生体情報解析装置として機能させるための解析プログラムであって、生体情報計測器によって計測した生体情報を受けて、時間遅れτ、次元ｎとして、アトラクタを構成するアトラクタ構成手段と、アトラクタ構成手段によって構成したアトラクタに基づいて、各次元のリアプノフ指数を算出し、算出した各次元のリアプノフ指数を代表する代表リアプノフ指数を算出するリアプノフ指数算出手段と、リアプノフ指数算出手段によって得られる代表リアプノフ指数を出力する出力手段とをコンピュータによって実現するための解析プログラムである。
【００２１】
生体情報からアトラクタを構成し、当該アトラクタのリアプノフ指数を出力するようにしている。したがって、迅速にかつ客観的な判定を行うための情報を提供することができる。
【００２２】
(10)この発明に係る解析プログラムは、出力手段が、リアプノフ指数算出手段によって得られる時系列の代表リアプノフ指数につき、各代表リアプノフ指数の値を角度に置き換え、時系列順に連続するベクトルとして出力することを特徴としている。
【００２３】
したがって、判定を視覚的に容易に行うことができる。
【００２４】
(11)この発明に係る精神的免疫度判定装置は、生体情報計測器が、指尖脈波を計測する赤外線計測器であることを特徴としている。
【００２５】
したがって、生体情報取得のため対象者に与える苦痛を少なくすることができる。
【００２６】
(12)この発明に係る精神的免疫度データ表示システムは、
端末装置は、生体情報計測器からの生体情報をサーバ装置に送信する送信手段と、サーバ装置からの表示データを受信する受信手段と、受信した表示データを表示する表示部とを備え、
サーバ装置は、生体情報を受信する受信手段と、受信した生体情報に基づいて、時間遅れτ、次元ｎとして、アトラクタを構成するアトラクタ構成手段と、 アトラクタ構成手段によって構成したアトラクタに基づいて、各次元のリアプノフ指数を算出し、各次元のリアプノフ指数を代表する代表リアプノフ指数を算出するリアプノフ指数算出手段と、算出された代表リアプノフ指数の少なくとも平均値を明確に表示するための表示データを生成する表示データ生成手段と、生成された表示データを送信する送信手段とを備えている。
【００２７】
したがって、ユーザは端末装置において精神的免疫度を知ることができる。
【００２８】
(13)この発明に係るサーバ装置は、端末装置からの生体情報を受信する受信手段と、受信した生体情報に基づいて、時間遅れτ、次元ｎとして、アトラクタを構成するアトラクタ構成手段と、アトラクタ構成手段によって構成したアトラクタに基づいて、各次元のリアプノフ指数を算出し、各次元のリアプノフ指数を代表する代表リアプノフ指数を算出するリアプノフ指数算出手段と、算出された代表リアプノフ指数の少なくとも平均値を明確に表示するための表示データを生成する表示データ生成手段と、生成された表示データを端末装置に送信する送信手段とを備えている。
【００２９】
したがって、ユーザは端末装置において精神的免疫度を知ることができる。
【００３０】
(14)この発明に係るシステムは、代表リアプノフ指数の少なくとも平均値を明確に表示するための表示データは、リアプノフ指数算出手段によって得られる時系列の代表リアプノフ指数につき、各代表リアプノフ指数の値を角度に置き換え、時系列順に連続するベクトルを表示するための表示データであることを特徴としている。
【００３１】
したがって、容易に精神的免疫度を判定することができる。
【００３２】
(15)この発明に係る精神的免疫度判定のための星座グラフ表示物は、生体情報計測器によって計測した生体情報について、時間遅れτ、次元ｎとして、アトラクタを構成し、当該アトラクタに基づいて、各次元のリアプノフ指数を算出し、算出した各次元のリアプノフ指数を代表する代表リアプノフ指数を算出し、時系列に得られる代表リアプノフ指数を、各代表リアプノフ指数の値を角度に置き換え、時系列順に連続するベクトルとして表した星座グラフ表示物である。
【００３３】
したがって、判定を視覚的に容易に行うことができる。
【００３４】
この発明において「生体情報」とは、人間などの動物の生命活動を示す情報をいう。実施形態では、指尖脈派がこれに該当する。
【００３５】
「精神的免疫度」とは、外部環境への適応力や知的機能などを含む概念である。
【００３６】
「アトラクタ構成手段」は、実施形態おいては、図６のステップＳ９がこれに対応する。
【００３７】
「リアプノフ指数算出手段」は、実施形態においては、図６のステップＳ１０、Ｓ１１がこれに対応する。
【００３８】
「代表特性値算出手段」は、実施形態においては、図７のステップＳ１６がこれに対応する。
【００３９】
「判定手段」は、実施形態においては、図７のステップＳ１７がこれに対応する。
【００４０】
「表示データ生成手段」は、実施形態においては、星座グラフ生成手段５０、図２５のステップＳ８９がこれに対応する。
【００４１】
「代表リアプノフ指数の少なくとも平均値を明確に表示するための表示データ」とは、平均値を間接的・直接的に示すことのできるデータであり、平均値そのものだけでなく、星座グラフを表示するためのデータ等を含む概念である。
【００４２】
「プログラム」とは、ＣＰＵにより直接実行可能なプログラムだけでなく、ソース形式のプログラム、圧縮処理がされたプログラム、暗号化されたプログラム等を含む概念である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
１．第１の実施形態
図１に、この発明の一実施形態による精神的免疫度判定装置の機能ブロック図を示す。生体情報計測器２は、対象者の生体情報を取得する。アトラクタ構成手段４は、取得した生体情報に基づいて、ｎ次元カオスアトラクタを構成する。リアプノフ指数算出手段８は、構成されたｎカオスアトラクタに基づいて、リアプノフ指数を算出し、各次元のリアプノフ指数を代表する代表リアプノフ指数を算出する。代表特性値算出手段１０は、代表リアプノフ指数の時系列に基づいて、代表リアプノフ指数の特性値を算出する。判定手段１２は、算出された特性値に基づいて対象者の精神的免疫度を判定する。このようにして、対象者の生体情報に基づいて、対象者の精神的免疫度を判定することができる。なお、この実施形態では、リアプノフ指数算出手段８と代表特性値算出手段１０によって、特性値算出手段６が構成されている。
【００４４】
図２に、図１の精神的免疫度判定装置をＣＰＵを用いて実現した場合のハードウエア構成を示す。この実施形態では、精神的免疫度として意思疎通力、痴呆度を判定する場合について説明を行う。生体情報計測器である指尖脈波計測器１６は、指に装着するためのカフ１４を備えている。カフ１４の構造を、図３に示す。発光素子３６からは、赤外線が照射される。反射光は、受光素子３８に入射する。この反射光の強度は、血流量を表している。したがって、受光素子３８から出力される信号は、指尖容積脈波となる。指尖脈波計測器１６は、受光素子３８からの信号をディジタルデータにして出力する。指尖脈波計測器１６からのデータは、Ｉ／Ｏポート１８を介してＣＰＵ２０に取り込めるようになっている。
【００４５】
図４に、指尖脈波計測器１６から出力される指尖脈波の例を示す。実際にはディジタルデータであるが、図においては波形として示している。
【００４６】
ＣＰＵ２０には、メモリ２２、プリンタ２４、ディスプレイ２６、ハードディスク２８、キーボード／マウス３４、ＣＤ−ＲＯＭドライブ４０が接続されている。ハードディスク２８には、オペレーティングシステム（マイクロソフト社のWINDOWS（商標）など）３０、解析プログラム３２、意思疎通力テーブル３５、痴呆度テーブル３７が記録されている。解析プログラム３２は、オペレーティングシステム３０と協働してその機能を発揮する。また、解析プログラム３２は、ＣＤ−ＲＯＭ４２に記録されていたものが、ＣＤ−ＲＯＭドライブ４０を介して、ハードディスク２８にインストールされたものである。
【００４７】
図５に、解析プログラム３２のフローチャートを示す。ＣＰＵ２０は、ステップＳ１においてｉを「０」とする。次に、ｉに「１」を加えて、ｉを「１」とする（ステップＳ２）。ＣＰＵ２０は、指尖脈波計測器１６からの出力を取り込み、ハードディスク２８に記録する（ステップＳ３）。この実施形態では、３分間のデータ（３６０００点のデータ）を記録するようにしている。なお、他の実施形態では、３分より長い時間のデータを記録してもよいし、３分より短い時間のデータを記録してもよい。
【００４８】
３分間の指尖脈波データを記録すると、ＣＰＵ２０は、ｉ＝３であるか否かを判断する（ステップＳ４）。ここでは、ｉ＝１であるから、ステップＳ２以下を再び実行する。つまり、ｉ＝２として、３分間の指尖脈波データを記録する。
【００４９】
このようにして、ＣＰＵ２０は、３回分の指尖脈波データをハードディスク２８に記録する。図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃに、記録された３回分の指尖脈波データを示す。図８Ａが１番目の指尖脈波データ、図８Ｂが２番目の指尖脈波データ、図８Ｃが３番目の指尖脈波データである。
【００５０】
３回分の記録を終えると（ｉ＝３になると）、ＣＰＵ２０は、ｉ＝０、ｊ＝０とする（ステップＳ５）。続いて、ｉ＝１、ｊ＝１に設定し（ステップＳ６、Ｓ
７）、第１番目の指尖脈波データにつき、第１番目のブロックを対象ブロックとする（ステップＳ８）。この実施形態では、図８Ａに示すように、先頭から３５００点のデータを第１番目のブロックＢ１としている。
【００５１】
ＣＰＵ２０は、対象ブロックの指尖脈波データについて、Takensの埋め込み定理によって、埋め込み次元をｎとし埋め込み遅延をτとして、カオスアトラクターを再構成する（ステップＳ９）。図９に、指尖脈波データからのカオスアトラクタ構成の手順を示す。時系列の指尖脈波データをｗ（ｔ）とする（図９Ａ）。この指尖脈波データに基づいて、ＣＰＵ２０は、ベクトルＰ（ｉ）＝ｗ（ｉ）、ｗ（ｉ＋τ）、ｗ（ｉ＋２τ）を生成する（図９Ａ参照）。説明のため、３次元ベクトルとした。ここでτは埋め込み遅延である。
【００５２】
このベクトルＰ（ｉ）を、図９Ｂに示すように、３次元再構成相空間内に順次プロットする。この３次元再構成相空間の、座標軸は、Ｘｉ＝ｗ（ｉ）、Ｙｉ＝（ｉ＋τ）、Ｚｉ＝（ｉ＋２τ）である。このようにして、図９Ｃに示すようなアトラクタを得ることができる。
【００５３】
なお、この実施形態では、埋め込み次元ｎを４とし、埋め込み遅延τを１０点（１０サンプリング点）とした。なお、埋め込み次元ｎ、埋め込み遅延τは他の値としてもよい。ＣＰＵ２０は、このようにして算出したアトラクタ（ベクトルＰ（ｉ））を、ハードディスク２８に記録する。
【００５４】
次に、ＣＰＵ２０は、算出したアトラクタの各次元について、リアプノフ指数を算出する（ステップＳ１０）。リアプノフ指数とは、ｘn+1＝ｆ(ｘn)という力学系について、近接した２点から出発した２つの軌道｛ｘn｝がどのくらいｎ→無限大のとき離れてゆくかを測る尺度である。ＣＰＵ２０は、下式によって各次元のリアプノフ指数を算出する。
【００５５】
【数１】
【００５６】
ＣＰＵ２０は、上式に基づいて算出した４つの次元のそれぞれのリアプノフ指数のうち、最も多いものを代表値として最大リアプノフ指数λ（ｉ，ｊ）とする（ステップＳ１１）。このようにして、第１回目測定（ｉ＝１）の指尖脈波の第１ブロック（ｊ＝１）のデータについて、最大リアプノフ指数λ（１，１）が得られる。ＣＰＵ２０は、この最大リアプノフ指数λ（１，１）を、ハードディスク８に記録する。
【００５７】
次に、ＣＰＵ２０は、第１回目測定の指尖脈波の全てのブロックについて、最大リアプノフ指数を算出したかどうかを判断する（ステップＳ１２）。未処理のブロックがあれば、ステップＳ７に戻りｊに「１」を加える。ここでは、ｊ＝２となる。したがって、第２番目のブロックを対象ブロックとし（ステップＳ８）、ステップＳ９以下の処理を繰り返す。
【００５８】
なお、この実施形態では、図８Ａに示すように、第２番目のブロックＢ２は、第１番目のブロックＢ１と同じ点数（３５００サンプル点数）であり、２００サンプル点ずれた位置としている。ＣＰＵ２０は、この第２番目のブロックＢ２についても、最大リアプノフ指数λ（１，２）を算出し、ハードディスク２８に記録する。
【００５９】
上記の処理を繰り返し、第１回目の指尖脈波における全てのブロックについて最大リアプノフ指数を算出すると（ステップＳ１２）、ｉ＝３であるか（つまり３回の測定脈波全てについて処理を終えたか）否かを判断する（ステップＳ１３）。ここでは、ｉ＝１であるから、ステップＳ６に戻りｉ＝２とし、第２回目の指尖脈波（図８Ｂ）について、ステップＳ７以下を繰り返し実行する。これにより、第２回目の指尖脈波について、各ブロックの最大リアプノフ指数λ（２，１）・・・λ（２，ｋ）を算出し、記録することができる。
【００６０】
同様にして第３回目の指尖脈波について各ブロックの最大リアプノフ指数λ（３，１）・・・λ（３，ｋ）を記録すると、ＣＰＵ２０は、ステップＳ１３からステップＳ１４に進む。
【００６１】
ステップＳ１４においては、まず、第１回目〜第３回目の指尖脈波の第１ブロックの最大リアプノフ指数λ（１，１）、λ（２，１）、λ（３，１）を、ハードディスク２８から読み出し、オフセット重み付けによる平均Weightedλ（１）を算出する。
【００６２】
この実施形態では、以下のようにしてWeightedλ（１）を算出している。まず、ＣＰＵ２０は、第１ブロックの最大リアプノフ指数λ（１，１）、λ（２，１）、λ（３，１）のうちの最大値と最小値の差ＤＥＦを算出する。また、第１ブロックの最大リアプノフ指数λ（１，１）、λ（２，１）、λ（３，１）の平均値Ｍを算出する。差ＤＥＦが平均値Ｍよりも小さい場合には、当該平均値ＭをWeightedλ（１）として用いる。一方、差ＤＥＦが平均値Ｍよりも小さくない場合には、最大リアプノフ指数λ（１，１）、λ（２，１）、λ（３，１）の中央値をWeightedλ（１）として用いる。
【００６３】
次に、第２ブロックの最大リアプノフ指数λ（１，２）、λ（２，２）、λ（３，２）を、ハードディスク２８から読み出し、そのWeightedλ（２）を算出する。ＣＰＵ２０は、これを繰り返し、全てのブロックのWeightedλを算出する。
【００６４】
次に、ＣＰＵ２０は、ハードディスク２８に記録している指尖脈波、最大リアプノフ指数、アトラクタなどをディスプレイ２６に表示する（ステップＳ１５）。その表示例を、図１０、図１１に示す。図１０は、第１回目の指尖脈波、時系列に並べた最大リアプノフ指数λ（１，１）〜λ（ｋ，１）、アトラクタなどを示している。なお、この実施形態では、縦・横・高さおよび色によって、４次元アトラクタを表示している。
【００６５】
図１１は、第２回目の指尖脈波、時系列に並べた最大リアプノフ指数λ（１，２）〜λ（ｋ，２）、アトラクタなどを示している。図示は略しているが、第３回目の指尖脈波、時系列に並べた最大リアプノフ指数λ（１，３）〜λ（ｋ，３）、アトラクタなども表示される。
【００６６】
次に、ＣＰＵ２０は、リアプノフ指数のWeightedλ（１）〜Weightedλ（ｋ）の標準偏差を算出する（ステップＳ１６）。さらに、ＣＰＵ２０は、ハードディスク２８の意思疎通力テーブル３５、痴呆度テーブル３７を参照して、算出した標準偏差に基づいて、意思疎通力、痴呆度を判定する（ステップＳ１７）。
【００６７】
図１２に、意思疎通力テーブル３５の例を示す。ランクは、意思疎通力の程度を示しており、ランクａは「完全に通じる」、ランクｂは「ある程度通じる」、ランクｃは「ほとんど通じない」である。標準偏差が１．１９８を超えていればランクａ、１．１９８〜１．０５であればランクｂ、１．０５未満であればランクｃであると判定する。
【００６８】
図１３に、痴呆度テーブル３７の例を示す。ランクは、痴呆度を示し、数値が大きいほど痴呆が進んでいることを示す。ランク０は「痴呆なし」、ランク１は「軽度」、ランク２は「中度」、ランク３は重度、ランク４は「最重度」である。標準偏差が１．２５４を超えていればランク０、１．２５４〜１．１５７であればランク１、１．１５７〜１．１２であればランク２、１．１２．〜０．９６４であればランク３、０．９６４未満であればランク４であると判定する。
【００６９】
ＣＰＵ２０は、この判定結果をディスプレイ２６に表示する（ステップＳ１８）。このようにして、迅速かつ客観的に意思疎通力、痴呆度を判定することができる。
【００７０】
上記の意思疎通力テーブル３５、痴呆度テーブル３７は、発明者が行った実験・調査により、意思疎通力・痴呆度とリアプノフ指数の加重平均Weightedλの標準偏差との間に関連があることが見いだされたことに基づいて得られたものである。
【００７１】
図１４および図１６に、発明者の行った意思疎通力と標準偏差の調査結果を示す。この実験・調査結果から、リアプノフ指数のWeightedλの標準偏差に基づいて意思疎通力を判断できることがわかる。
【００７２】
なお、図１２の意思疎通力テーブル３５では、実験調査によって得られたランクａの人の標準偏差の平均と、ランクｂの人の標準偏差の平均との中間値を第１の値（図１２では１．１９８）とし、ランクｂの人の標準偏差の平均と、ランクｃの人の標準偏差の平均との中間値を第２の値（図１２では１．０５）とし、標準偏差が第１の値より大きければランクａ、標準偏差が第１の値と第２の値の間にあればランクｂ、標準偏差が第２の値より小さければランクｃとした。この実施形態では、中間値を第１の値・第２の値としたが、中間値以外の値を採用してもよい。
【００７３】
図１７および図１９に、発明者の行った痴呆度と標準偏差の調査結果を示す。この実験・調査結果から、リアプノフ指数のWeightedλの標準偏差に基づいて痴呆度を判断できることがわかる。
【００７４】
なお、図１３の痴呆度テーブル３７では、実験調査によって得られたランク０の人の標準偏差の平均と、ランク１の人の標準偏差の平均との中間値を第１の値（図１３では１．２５４）とし、ランク１の人の標準偏差の平均と、ランク２の人の標準偏差の平均との中間値を第２の値（図１３では１．１５７）とし、以下同様にして第４の値まで算出し、標準偏差が第１の値より大きければランク０、標準偏差が第１の値と第２の値の間にあればランク１、標準偏差が第２の値と第３の値の間にあればランク２、標準偏差が第３の値と第４の値の間にあればランク３、標準偏差が第４の値より小さければランク４とした。この実施形態では、中間値を第１の値・第２の値としたが、中間値以外の値を採用してもよい。
【００７５】
上記実施形態では、リアプノフ指数のWeightedλの標準偏差を用いて、意思疎通力、痴呆度を判定している。しかし、発明者の実験・調査によれば、図１５、図１６に示すように、リアプノフ指数のWeightedλの平均値と意思疎通力との間に関係が見いだされている。同様に、図１８、図１９に示すように、リアプノフ指数のWeightedλの平均値と痴呆度との間に関係が見いだされている。したがって、上記の標準偏差と同じように意思疎通力テーブル、痴呆度テーブルを生成し、リアプノフ指数のWeightedλの平均値に基づいて、意思疎通力、痴呆度を判定することができる。
【００７６】
なお、発明者の実験によれば、リアプノフ指数の平均値が高くても標準偏差（揺らぎ）が小さい状態が長く続くと、対象者の高度の緊張状態が続いていることを示していることが判明している。多くの場合、その後、リアプノフ指数の平均値が小さく、標準偏差が小さい状態になることも判明している。したがって、リアプノフ指数の平均値と標準偏差（揺らぎ）の双方に基づいて、ＣＰＵ２０に対象者の精神的免疫度を判定させることができる。
【００７７】
上記実施形態では、標準偏差や平均値に基づいて意思疎通力や痴呆度を判定して出力するようにしているが、標準偏差や平均値を出力するようにしてもよい。また、アトラクタの図形を出力し、これに基づいて操作者が判断するようにしてもよい。
【００７８】
また、上記実施形態では、ディスプレイに表示することによって判定結果などを出力するようにしているが、プリンタなどで印刷して出力するようにしてもよい。あるいは、記録媒体などに判定結果などをデータとして出力するようにしてもよい。
【００７９】
なお、リアプノフ指数のWeightedλ（１）〜Weightedλ（ｋ）の値を角度に変換し、ｋ個のベクトルの軌跡を星座グラフとして出力するようにしてもよい。ＣＰＵ２０は、リアプノフ指数のWeightedλ（１）〜Weightedλ（ｋ）の値に対応する角度ξ1〜ξkを算出する。この実施形態では、Weightedλが大きいほど角度ξを大きくするようにしている。次に、ＣＰＵ２０は、図２０に示すように、原点Ｏを基点とし、Weightedλ（１）の値に対応する角度ξ1によってベクトルを描く。さらに、このベクトルの先端を基点とし、Weightedλ（２）の値に対応する角度ξ2によってベクトルを描く。これを繰り返して、Weightedλ（ｋ）の値に対応する角度ξkまでベクトルを描く。なお、各ベクトルの長さは、Weightedλの値にかかわらず同じにする。
【００８０】
図２１に、このようにして描かれた星座グラフを示す。図中ａの符号を付した軌跡が意思疎通力ａの人、図中ｂの符号を付した軌跡が意思疎通力ｂの人、図中ｃの符号を付した軌跡が意思疎通力ｃの人であり、明確に区別ができている。したがって、予め、軌跡の到達する領域によって意思疎通力のランク付けをしておけば、操作者はこの星座グラフを見て容易に意思疎通力を判断することができる。
【００８１】
図２２に、同じ星座グラフについて、痴呆度との関係を示す。意思疎通力と同じように、痴呆度についても、明確に区別ができている。したがって、予め、軌跡の到達する領域によって痴呆度のランク付けをしておけば、操作者はこの星座グラフを見て容易に痴呆度を判断することができる。このように、星座グラフを用いると、リアプノフ指数の平均値と揺らぎ（標準偏差に対応）とを同時に表示することができる。
【００８２】
なお、上記実施形態では、予め、Weightedλの値と角度との対応関係を定めておき、これにしたがって各ベクトルの角度を決定するようにしている。しかし、複数人の対象者を比較する場合には、各対象者のWeightedλ（１）〜（ｋ）のうち最大の値を有するものを１８０度、最小の値を有するものを０度とし、最大の値を有するWeightedλ、最小の値を有するWeightedλとの比率によって角度を決定するようにしてもよい。つまり、下式によって各ベクトルの角度ξijを決定してもよい。
【００８３】
ξij ＝180 * (λij − λmin) / (λmax − λmin)
なお、ｉはブロックの番号であり１〜ｋ、ｊは対象者を示し１〜ｍである（ｍ人の場合）。λijは、対象者ｊのブロックｉのWeightedλである。λmaxはすべての対象者のすべてのブロックのうちの最大値、λminはすべての対象者のすべてのブロックのうちの最小値である。
【００８４】
複数人の比較を行う際には、上記のように角度を決定すれば、有効に星座グラフ領域を使用することができる。
【００８５】
上記実施形態では、生体情報として指先における血流を計測するようにしている。しかし、耳たぶ等他の部位から血流を計測するようにしてもよい。また、生体情報として、指尖脈派などの血流量だけでなく、心電波形、呼吸量などを用いてもよい。また、圧電センサー等を用いて身体から出る振動を測定した情報を用いてもよい。
【００８６】
上記実施形態では、各次元の最大のリアプノフ指数を代表リアプノフ指数としている。しかし、いずれか一つの次元のリアプノフ指数を代表リアプノフ指数としてもよい。また、各次元のリアプノフ指数の平均を代表リアプノフ指数としてもよい。
【００８７】
上記実施形態では、４次元のアトラクタに基づいてリアプノフ指数を算出するようにしている。しかし、３次元以下、５次元以上のアトラクタに基づいてリアプノフ指数を算出するようにしてもよい。
【００８８】
上記実施形態では、リアプノフ指数の特性値として、標準偏差や平均を用いているが、最大値、最小値など他の特性値を用いるようにしてもよい。
【００８９】
上記実施形態では、指尖脈派を３回測定しているが、１回の測定を行うだけでも良い。この場合には、Weightedλを算出する必要はなく、最大リアプノフ指数をそのまま用いることができる。また、指尖脈波を、２回以下、４回以上測定するようにしてもよい。
【００９０】
なお、上記では、オフセット重み付けをしたWeightedλを用いているが、単純平均など、他の平均値を用いるようにしてもよい。
【００９１】
上記実施形態では、１台のコンピュータによって装置を実現しているが、生体情報を取得して記録するコンピュータ、判定処理を行うコンピュータなど複数台のコンピュータによって装置を実現するようにしてもよい。この場合、コンピュータ間のデータ交換は、インターネット、ＬＡＮ等によるオンライン通信だけでなく、記録媒体によるデータ交換を用いることもできる。
【００９２】
なお、第１の実施形態及びその変形例は、下記に示す第２の実施形態にも適用することができる。
【００９３】
２．第２の実施形態
図２３に、この発明の他の実施形態による精神的免疫度判定システムの機能ブロック図を示す。この例では、生体情報計測器２、携帯電話５８および携帯電話５８と通信可能なサーバ装置６０とを備えてシステムが構成されている。生体情報計測器２によって計測された生体情報は、携帯電話５８の送信手段３によって、サーバ装置６０に送信される。なお、生体情報計測器２と携帯電話５８とは、オンラインにて接続されていてもよいし、記録媒体を介して生体情報データを伝送するようにされていてもよい。
【００９４】
サーバ装置６０の受信手段５は、携帯電話５８からの生体情報を受信する。アトラクタ構成手段４は、この生体情報に基づいて時系列のアトラクタを構成する。リアプノフ指数算出手段８は、アトラクタに基づいて、時系列のリアプノフ指数を算出する。星座グラフ生成手段５０は、時系列のリアプノフ指数を角度に変換して、星座グラフを生成する。送信手段５２は、生成された星座グラフのデータを、携帯電話５８に送信する。
【００９５】
携帯電話５８の受信手段５４は、星座グラフのデータを受信する。表示部５６は、受信した星座グラフのデータに基づいて、星座グラフを表示する。
【００９６】
図２４にこのシステムの概略構成を示す。第１の実施形態と同じように、生体情報計測器である指尖脈波計測器１６は、指に装着するためのカフ１４を備えている。なお、指尖脈波計測器１６の機能を、携帯電話５８に内蔵するようにしてもよい。携帯電話５８とサーバ装置６０とは、インターネット６２を介して通信可能となっている。
【００９７】
図２５は、携帯電話５８のハードウエア構成である。図においては、通話に必要な機能部分は省略している。ＣＰＵ８０には、Ｉ／Ｏポート１８を介して、指尖脈波計測器１６、ディスプレイ８６、メモリ８２、テンキー３５、通信回路３７が接続されている。通信回路３７は、インターネット６２に接続するための回路である。テンキー３５は、ユーザが入力を行うためのものである。メモリ８２には、サーバ装置６０と接続し、サーバ装置６０からの情報を表示するためのブラウザプログラムや処理プログラムが記録されている。ディスプレイ８６は、表示を行うためのものである。
【００９８】
図２６に、サーバ装置６０のハードウエア構成を示す。ＣＰＵ２０には、メモリ２２、通信回路２５、ディスプレイ２６、ハードディスク２８、キーボード／マウス３４、ＣＤ−ＲＯＭドライブ４０が接続されている。ハードディスク２８には、オペレーティングシステム（マイクロソフト社のWINDOWS（商標）など）３０、解析プログラム３０が記録されている。解析プログラム３２は、オペレーティングシステム３０と協働してその機能を発揮する。また、解析プログラム３２は、ＣＤ−ＲＯＭ４２に記録されていたものが、ＣＤ−ＲＯＭドライブ４０を介して、ハードディスク２８にインストールされたものである。通信回路２５は、インターネットに接続するための回路である。
【００９９】
図２７および図２８に、携帯電話５８のブラウザプログラム・処理プログラムのフローチャートと、サーバ装置６０の解析プログラム３２のフローチャートを示す。ユーザが指尖脈波計測器１６によって指尖脈波の計測を行うと、ＣＰＵ８０は、指尖脈波データを取り込み、メモリ８２に記録する（ステップＳ５１）。続いて、ＣＰＵ８０は、脈波データを通信回路３７を介して、サーバ装置６０に送信する（ステップＳ５２）。
【０１００】
サーバ装置６０のＣＰＵ２０は、通信回路２５を介して受信した脈波データを、ハードディスク２８に記録する（ステップＳ８１）。ＣＰＵ２０は、記録した脈波データにつき、ステップＳ８２〜Ｓ８８を実行して、時系列の最大リアプノフ指数を算出する。ステップＳ８２〜Ｓ８８の処理は、第１の実施形態のステップＳ６〜Ｓ１２と同様である。ただし、図２７の実施形態においては、１回分の指尖脈波だけを対象として、最大リアプノフ指数を算出している点が異なっている。したがって、第１の実施形態のようにオフセット重み付けをしたWeightedλを算出せず、最大リアプノフ指数をそのまま用いて以後の処理を行う。
【０１０１】
ステップＳ８９において、ＣＰＵ２０は、算出した時系列の最大リアプノフ指数λ(j)に基づいて、星座グラフを生成する。
【０１０２】
ＣＰＵ２０は、最大リアプノフ指数λ（１）〜λ（ｋ）の値に対応する角度ξ1〜ξkを算出する。この実施形態では、λが大きいほど角度ξを大きくするようにしている。次に、ＣＰＵ２０は、図２０に示すように、原点Ｏを基点とし、λ（１）の値に対応する角度ξ1によってベクトルを描く。さらに、このベクトルの先端を基点とし、λ（２）の値に対応する角度ξ2によってベクトルを描く。これを繰り返して、λ（ｋ）の値に対応する角度ξkまでベクトルを描く。なお、各ベクトルの長さは、λの値にかかわらず同じにする。
【０１０３】
このようにして生成された星座グラフチャートを図２９に示す。グラフの描画領域は、たとえば、３つの領域Ａ、Ｂ、Ｃに色分けして示されており、その上に星座グラフ１０５が表示される。領域Ａ、Ｂ、Ｃの順に精神的免疫度が高い。ＣＰＵ２０は、この星座グラフチャートのデータを、通信回路２５を介して携帯電話５８に送信する。
【０１０４】
携帯電話５８のＣＰＵ８０は、通信回路３７を介してこれを受信し（ステップＳ５３）、ディスプレイ８６に表示する（ステップＳ５４）。これにより、ユーザは、図２９に示すような星座グラフチャートを見ることができる。どの領域に星座グラフ１０５が位置するかによって、精神的免疫度を判定することができる。また、星座グラフ１０５の揺れ具合によって、揺らぎの大きさを知ることができる。また、揺らぎが小さいと星座グラフが直線的になり、星座グラフが外側の半径線３００まで届くことになり、揺らぎが大きいと星座グラフのジグザグが大きくなり、半径線３００まで届かないことになる。したがって、半径線３００にどの程度まで近づいたかということも、指標の一つとすることができる。
【０１０５】
上記実施形態では、携帯電話２８を端末装置としているが、ＰＤＡやパソコンなど、イン太ネットに接続できる機器であれば端末装置として使用することができる。
【０１０６】
また、サーバ装置の側に、ユーザごとに生体データ取得日と対応付けて星座グラフを記録しておき、図３０に示すように、現在の星座グラフ１０５ａだけでなく、過去の星座グラフ１０５ｂを履歴として示すようにしてもよい。この際、図に示すように、各星座グラフの近傍に、測定年月日を表示することが好ましい。このように履歴を示すことによって、ユーザは、精神的免疫度の変化を知ることができる。
【０１０７】
この実施形態では、１回だけの測定を行っているが、第１の実施形態のように複数回の測定を行い、Weightedλを算出して処理を行うようにしてもよい。
【０１０８】
また、この実施形態では、星座グラフを携帯電話２８に送信して表示するようにしているが、星座グラフに代えて（あるいは加えて）第１の実施形態において算出した精神的免疫度などを送信して表示するようにしてもよい。
【０１０９】
上記第１・第２の実施形態では、意思疎通力や痴呆度についての判定を行っているが、移動、食事、排泄、入浴、着替え、整容などの他の精神的免疫力等の心理学的データについても同様に判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】この発明の一実施形態による精神的免疫度判定装置の機能ブロック図である。
【図２】図１の精神的免疫度判定装置をＣＰＵを用いて実現した場合のハードウエア構成である。
【図３】指尖脈派計測器１６のセンサ部分を示す図である。
【図４】指尖脈派計測器１６によって計測した指尖脈派の例である。
【図５】解析プログラムのフローチャートである。
【図６】解析プログラムのフローチャートである。
【図７】解析プログラムのフローチャートである。
【図８】第１回測定から第３回測定までの指尖脈派の例である。
【図９】アトラクタの構成処理を示す図である。
【図１０】指尖脈派、時系列のリアプノフ指数、アトラクタなどの表示画面である。
【図１１】指尖脈派、時系列のリアプノフ指数、アトラクタなどの表示画面である。
【図１２】意志疎通力テーブルの例を示す図である。
【図１３】痴呆度テーブルの例を示す図である。
【図１４】リアプノフ指数の標準偏差と意思疎通力との関係を実験調査した結果である。
【図１５】リアプノフ指数の標準偏差と意思疎通力との関係を実験調査した結果である。
【図１６】図１４、図１５のデータをまとめたものである。
【図１７】リアプノフ指数の平均と意思疎通力との関係を実験調査した結果である。
【図１８】リアプノフ指数の平均と意思疎通力との関係を実験調査した結果である。
【図１９】図１７、図１８のデータをまとめたものである。
【図２０】星座グラフを描く処理を説明する図である。
【図２１】星座グラフの例である。
【図２２】星座グラフの例である。
【図２３】第２の実施形態によるシステムの機能ブロック図である。
【図２４】図２３のシステムの構成例である。
【図２５】携帯電話２８のハードウエア構成である。
【図２６】サーバ装置６０のハードウエア構成である。
【図２７】携帯電話２８およびサーバ装置６０の処理を示すフローチャートである。
【図２８】携帯電話２８およびサーバ装置６０の処理を示すフローチャートである。
【図２９】星座グラフの例である。
【図３０】星座グラフの例である。
【符号の説明】
【０１１１】
２・・・生体情報計測器
４・・・アトラクタ構成手段
８・・・リアプノフ指数算出手段
１０・・・代表特性値算出手段
１２・・・判定手段１２
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体情報を計測する生体情報計測器と、
生体情報計測器によって計測した生体情報を受けて、時間遅れτ、次元ｎとして、アトラクタを構成するアトラクタ構成手段と、
アトラクタ構成手段によって構成したアトラクタに基づいて、各次元のリアプノフ指数を算出し、算出した各次元のリアプノフ指数の特性値を算出する特性値算出手段と、
特性値算出手段によって算出された特性値に基づいて精神的免疫度を判定する判定手段と、
を備えた精神的免疫度判定装置。
【請求項２】
コンピュータを精神的免疫度判定装置として機能させるための解析プログラムであって、
生体情報計測器によって計測した生体情報を受けて、時間遅れτ、次元ｎとして、アトラクタを構成するアトラクタ構成手段と、
アトラクタ構成手段によって構成したアトラクタに基づいて、各次元のリアプノフ指数を算出し、算出した各次元のリアプノフ指数の特性値を算出する特性値算出手段と、
特性値算出手段によって算出された特性値に基づいて精神的免疫度を判定する判定手段と、
をコンピュータによって実現するための解析プログラム。
【請求項３】
請求項１または２の装置またはプログラムにおいて、
前記特性値算出手段は、
アトラクタ構成手段によって構成したアトラクタに基づいて、各次元のリアプノフ指数を算出し、各次元のリアプノフ指数を代表する代表リアプノフ指数を算出するリアプノフ指数算出手段と、
リアプノフ指数算出手段によって得られる代表リアプノフ指数の時系列に基づいて、代表リアプノフ指数の特性値を算出する代表特性値算出手段と、
を備えていることを特徴とするもの。
【請求項４】
請求項３の装置またはプログラムにおいて、
前記リアプノフ指数算出手段は、各次元のリアプノフ指数のうち最も大きいリアプノフ指数を代表リアプノフ指数とすることを特徴とするもの。
【請求項５】
請求項３または４の装置またはプログラムにおいて、
前記アトラクタ構成手段は、第２の所定時間ずらせながら、第１の所定時間分の生体情報について時系列にアトラクタを構成し、
前記リアプノフ指数算出手段は、時系列に構成されたアトラクタに基づいて時系列の代表リアプノフ指数を算出することを特徴とするもの。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれかの装置またはプログラムにおいて、
前記代表特性値算出手段は、特性値として、時系列の代表リアプノフ指数の少なくとも平均値または標準偏差を算出することを特徴とするもの。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかの装置またはプログラムにおいて、
前記判定手段は、リアプノフ指数の平均値または標準偏差が大きいほど精神的免疫度が高いと判断することを特徴とするもの。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかの装置またはプログラムにおいて、
前記判定対象となる精神的免疫度は、意思疎通または痴呆度であることを特徴とするもの。
【請求項９】
コンピュータを生体情報解析装置として機能させるための解析プログラムであって、
生体情報計測器によって計測した生体情報を受けて、時間遅れτ、次元ｎとして、アトラクタを構成するアトラクタ構成手段と、
アトラクタ構成手段によって構成したアトラクタに基づいて、各次元のリアプノフ指数を算出し、算出した各次元のリアプノフ指数を代表する代表リアプノフ指数を算出するリアプノフ指数算出手段と、
リアプノフ指数算出手段によって得られる代表リアプノフ指数を出力する出力手段と、
をコンピュータによって実現するための解析プログラム。
【請求項１０】
請求項９の解析プログラムにおいて、
前記出力手段は、リアプノフ指数算出手段によって得られる時系列の代表リアプノフ指数につき、各代表リアプノフ指数の値を角度に置き換え、時系列順に連続するベクトルとして出力することを特徴とするもの。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかの装置またはプログラムにおいて、
前記生体情報計測器は、指尖脈波を計測する赤外線計測器であることを特徴とするもの。
【請求項１２】
端末装置と当該端末装置と通信可能なサーバ装置とを備えた精神的免疫度データ表示システムであって、
端末装置は、
生体情報計測器からの生体情報をサーバ装置に送信する送信手段と、
サーバ装置からの表示データを受信する受信手段と、
受信した表示データを表示する表示部と
を備え、
サーバ装置は、
生体情報を受信する受信手段と、
受信した生体情報に基づいて、時間遅れτ、次元ｎとして、アトラクタを構成するアトラクタ構成手段と、
アトラクタ構成手段によって構成したアトラクタに基づいて、各次元のリアプノフ指数を算出し、各次元のリアプノフ指数を代表する代表リアプノフ指数を算出するリアプノフ指数算出手段と、
算出された代表リアプノフ指数の少なくとも平均値を明確に表示するための表示データを生成する表示データ生成手段と、
生成された表示データを送信する送信手段と、
を備えた精神的免疫度データ表示システム。
【請求項１３】
該端末装置と通信可能なサーバ装置であって、
端末装置からの生体情報を受信する受信手段と、
受信した生体情報に基づいて、時間遅れτ、次元ｎとして、アトラクタを構成するアトラクタ構成手段と、
アトラクタ構成手段によって構成したアトラクタに基づいて、各次元のリアプノフ指数を算出し、各次元のリアプノフ指数を代表する代表リアプノフ指数を算出するリアプノフ指数算出手段と、
算出された代表リアプノフ指数の少なくとも平均値を明確に表示するための表示データを生成する表示データ生成手段と、
生成された表示データを端末装置に送信する送信手段と、
を備えたサーバ装置。
【請求項１４】
請求項１２または１３のシステムまたは装置において、
前記代表リアプノフ指数の少なくとも平均値を明確に表示するための表示データは、リアプノフ指数算出手段によって得られる時系列の代表リアプノフ指数につき、各代表リアプノフ指数の値を角度に置き換え、時系列順に連続するベクトルを表示するための表示データであることを特徴とするもの。
【請求項１５】
精神的免疫度判定のための星座グラフ表示物であって、
生体情報計測器によって計測した生体情報について、時間遅れτ、次元ｎとして、アトラクタを構成し、当該アトラクタに基づいて、各次元のリアプノフ指数を算出し、算出した各次元のリアプノフ指数を代表する代表リアプノフ指数を算出し、時系列に得られる代表リアプノフ指数を、各代表リアプノフ指数の値を角度に置き換え、時系列順に連続するベクトルとして表した星座グラフ表示物。
【請求項１】
生体情報を計測する生体情報計測器と、
生体情報計測器によって計測した生体情報を受けて、時間遅れτ、次元ｎとして、アトラクタを構成するアトラクタ構成手段と、
アトラクタ構成手段によって構成したアトラクタに基づいて、各次元のリアプノフ指数を算出し、算出した各次元のリアプノフ指数の特性値を算出する特性値算出手段と、
特性値算出手段によって算出された特性値に基づいて精神的免疫度を判定する判定手段と、
を備えた精神的免疫度判定装置。
【請求項２】
コンピュータを精神的免疫度判定装置として機能させるための解析プログラムであって、
生体情報計測器によって計測した生体情報を受けて、時間遅れτ、次元ｎとして、アトラクタを構成するアトラクタ構成手段と、
アトラクタ構成手段によって構成したアトラクタに基づいて、各次元のリアプノフ指数を算出し、算出した各次元のリアプノフ指数の特性値を算出する特性値算出手段と、
特性値算出手段によって算出された特性値に基づいて精神的免疫度を判定する判定手段と、
をコンピュータによって実現するための解析プログラム。
【請求項３】
請求項１または２の装置またはプログラムにおいて、
前記特性値算出手段は、
アトラクタ構成手段によって構成したアトラクタに基づいて、各次元のリアプノフ指数を算出し、各次元のリアプノフ指数を代表する代表リアプノフ指数を算出するリアプノフ指数算出手段と、
リアプノフ指数算出手段によって得られる代表リアプノフ指数の時系列に基づいて、代表リアプノフ指数の特性値を算出する代表特性値算出手段と、
を備えていることを特徴とするもの。
【請求項４】
請求項３の装置またはプログラムにおいて、
前記リアプノフ指数算出手段は、各次元のリアプノフ指数のうち最も大きいリアプノフ指数を代表リアプノフ指数とすることを特徴とするもの。
【請求項５】
請求項３または４の装置またはプログラムにおいて、
前記アトラクタ構成手段は、第２の所定時間ずらせながら、第１の所定時間分の生体情報について時系列にアトラクタを構成し、
前記リアプノフ指数算出手段は、時系列に構成されたアトラクタに基づいて時系列の代表リアプノフ指数を算出することを特徴とするもの。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれかの装置またはプログラムにおいて、
前記代表特性値算出手段は、特性値として、時系列の代表リアプノフ指数の少なくとも平均値または標準偏差を算出することを特徴とするもの。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかの装置またはプログラムにおいて、
前記判定手段は、リアプノフ指数の平均値または標準偏差が大きいほど精神的免疫度が高いと判断することを特徴とするもの。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかの装置またはプログラムにおいて、
前記判定対象となる精神的免疫度は、意思疎通または痴呆度であることを特徴とするもの。
【請求項９】
コンピュータを生体情報解析装置として機能させるための解析プログラムであって、
生体情報計測器によって計測した生体情報を受けて、時間遅れτ、次元ｎとして、アトラクタを構成するアトラクタ構成手段と、
アトラクタ構成手段によって構成したアトラクタに基づいて、各次元のリアプノフ指数を算出し、算出した各次元のリアプノフ指数を代表する代表リアプノフ指数を算出するリアプノフ指数算出手段と、
リアプノフ指数算出手段によって得られる代表リアプノフ指数を出力する出力手段と、
をコンピュータによって実現するための解析プログラム。
【請求項１０】
請求項９の解析プログラムにおいて、
前記出力手段は、リアプノフ指数算出手段によって得られる時系列の代表リアプノフ指数につき、各代表リアプノフ指数の値を角度に置き換え、時系列順に連続するベクトルとして出力することを特徴とするもの。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかの装置またはプログラムにおいて、
前記生体情報計測器は、指尖脈波を計測する赤外線計測器であることを特徴とするもの。
【請求項１２】
端末装置と当該端末装置と通信可能なサーバ装置とを備えた精神的免疫度データ表示システムであって、
端末装置は、
生体情報計測器からの生体情報をサーバ装置に送信する送信手段と、
サーバ装置からの表示データを受信する受信手段と、
受信した表示データを表示する表示部と
を備え、
サーバ装置は、
生体情報を受信する受信手段と、
受信した生体情報に基づいて、時間遅れτ、次元ｎとして、アトラクタを構成するアトラクタ構成手段と、
アトラクタ構成手段によって構成したアトラクタに基づいて、各次元のリアプノフ指数を算出し、各次元のリアプノフ指数を代表する代表リアプノフ指数を算出するリアプノフ指数算出手段と、
算出された代表リアプノフ指数の少なくとも平均値を明確に表示するための表示データを生成する表示データ生成手段と、
生成された表示データを送信する送信手段と、
を備えた精神的免疫度データ表示システム。
【請求項１３】
該端末装置と通信可能なサーバ装置であって、
端末装置からの生体情報を受信する受信手段と、
受信した生体情報に基づいて、時間遅れτ、次元ｎとして、アトラクタを構成するアトラクタ構成手段と、
アトラクタ構成手段によって構成したアトラクタに基づいて、各次元のリアプノフ指数を算出し、各次元のリアプノフ指数を代表する代表リアプノフ指数を算出するリアプノフ指数算出手段と、
算出された代表リアプノフ指数の少なくとも平均値を明確に表示するための表示データを生成する表示データ生成手段と、
生成された表示データを端末装置に送信する送信手段と、
を備えたサーバ装置。
【請求項１４】
請求項１２または１３のシステムまたは装置において、
前記代表リアプノフ指数の少なくとも平均値を明確に表示するための表示データは、リアプノフ指数算出手段によって得られる時系列の代表リアプノフ指数につき、各代表リアプノフ指数の値を角度に置き換え、時系列順に連続するベクトルを表示するための表示データであることを特徴とするもの。
【請求項１５】
精神的免疫度判定のための星座グラフ表示物であって、
生体情報計測器によって計測した生体情報について、時間遅れτ、次元ｎとして、アトラクタを構成し、当該アトラクタに基づいて、各次元のリアプノフ指数を算出し、算出した各次元のリアプノフ指数を代表する代表リアプノフ指数を算出し、時系列に得られる代表リアプノフ指数を、各代表リアプノフ指数の値を角度に置き換え、時系列順に連続するベクトルとして表した星座グラフ表示物。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【公開番号】特開２００６−２０４５０２（Ｐ２００６−２０４５０２Ａ）
【公開日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１９８１８（Ｐ２００５−１９８１８）
【出願日】平成１７年１月２７日（２００５．１．２７）
【出願人】（５０３０９２１８０）学校法人関西学院 (71)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月２７日（２００５．１．２７）
【出願人】（５０３０９２１８０）学校法人関西学院 (71)
【Ｆターム（参考）】
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