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電気通信大学 新技術説明会
日々の体調変化に対応したパーソナル睡眠段階推定システム
電気通信大学 大学院情報理工学研究科 総合情報学専攻
教授 髙玉 圭樹
田島友祐, 中田雅也
2
従来技術とその問題点(その1)•睡眠
– 全体: 5人に1人(2400万人)が慢性不眠
– 介護: 徘徊回数,食欲不振
•睡眠段階推定
– 6段階
•覚醒 :Wake(W)
•レム睡眠 :REM(R)
•ノンレム睡眠:1~4
WR1234
浅い睡眠
深い睡眠
3
従来技術とその問題点(その2)•R&K判定法[Rechtschaffen & Kales, 1988]
– 脳波,筋電,眼球運動の利用
– 測定のために電極をつける必要あり
4
従来技術とその問題点(その3)•無拘束型睡眠段階判定法[渡辺, 2004]
– (心拍を無拘束で測定できれば)デバイス必要なし
•心拍測定マット:多数販売(EMFIT,タニタ)
→ 寝ているだけでOK
– 原理
•心拍数 → 睡眠判定
•心拍数の中周波≒睡眠段階
[Harper 1987, Otsuka 1991]
従来技術とその問題点(その4)
IFFT
WWR112334
中周波成分を抜き出す
バントパスフィルタ
低い 周波数 高い
FFT
離散化
心拍データ
睡眠段階
6
従来技術とその問題点(その5)
•精度が「人」によって異なる
– 心拍数の周波数成分の抽出:「人」によって異なる
•精度が「日」によって異なる
– 心拍数の周波数成分の抽出: 「日」によって異なる
その人の周波数成分:過去データから推定
新技術の特徴・従来技術との比較(その1)
IFFT
WWR112334
各人に最適化された
マルチバントパスフィルタ
低い 周波数 高い
FFT
離散化
心拍データ
睡眠段階
提案技術
最適化中周波成分を抜き出す
バントパスフィルタ
低い 周波数 高い
•段階推定のイメージ
8
新技術の特徴・従来技術との比較(その2)
睡眠時間
0
1
2
3
4
5
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
Alice
RcGA提案手法PSG
332211RR
44
(一段階ずれ)
正解率91.8%
W•実験:PSG(正解) vs. 提案手法
新技術の特徴・従来技術との比較(その3)
•Case 0: 同日の心拍データ利用
•Case 1: 前日の心拍データ利用
•Case 2: 過去複数日の心拍データ利用WWRR11223344
WWRR11223344
t-1th~t-nth days tth day
最適化されたマルチバンドパスフィルタ
最適化されたマルチバンドパスフィルタ
tth day WWRR11223344
tth day最適化された
マルチバンドパスフィルタ
t-1th day tth day
新技術の特徴・従来技術との比較(その4)
•実験結果•高い睡眠段階の正解率を維持→ 100
•高い/低い睡
眠段階の正解率→ 50
•低い睡眠段階の正解率を維持→ 0
新技術の特徴・従来技術との比較(その5)
•心拍数増加タイプ
•心拍数減少タイプ
WWRR11223344
WWRR11223344
最適化されたマルチバンドパスフィルタ
最適化されたマルチバンドパスフィルタ
t-1th~t-nth days
t-1th~t-nth daystth day
tth day
新技術の特徴・従来技術との比較(その6)
•実験結果
新技術の特徴・従来技術との比較(その7)
14
•従来技術
– 各人の睡眠の特性を考慮:×
– 体調の変化を考慮:×
– 年齢や性別によらない推定:×
不安定な睡眠段階の推定精度
新技術の特徴・従来技術との比較(その8)•提案技術
– 各人の睡眠の特性を考慮:○
– 体調の変化を考慮:○
– 年齢や性別によらない推定:○
安定かつ高い睡眠段階の推定精度
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想定される用途(その1)•医療
•睡眠障害早期発見システム
•介護福祉
•高齢者向けサービス
– 徘徊の可能性を知って対応可能
– 深い睡眠を導く活動計画が可能
•住宅
•ケア付き高齢者住宅への展開
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想定される用途(その2)•労働管理
•運輸業(ドライバー)のシフト管理
•看護師のシフト管理
•警察官,自衛官,消防官のシフト管理
•寝具・睡眠機器
•ベット/布団/枕などの寝具の性能評価
– 一般の方
– 飛行機・鉄道・船にのるお客
•各人にあった音楽による深い睡眠の提供
•社会福祉法人緑峰会の介護施設
– EMFITセンサの設置
– データサーバの設置
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想定される用途(その3)
心拍測定センサ
(EMFIT社)
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実用化に向けた課題•被験者数の増員による検証
•幅広い年齢層
•男女
•心拍測定センサのコストダウン
•EMFIT:約25万円
•タニタ:約(3~)8万円
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企業への期待•下記の心拍測定センサの開発
•精度の高い心拍・体動データ取得
•コストダウン
•無線化
•下記とつながりのある企業との共同研究を希望
•病院・介護施設・住宅・労働管理を必要とする会社
•想定される用途であげた分野への展開を考えている企業には,本技術の導入が有効
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本技術に関する知的財産権•発明の名称 :睡眠段階推定装置および方法
並びにプログラム
•出願番号 :特願2013-123257
•出願人 :国立大学法人 電気通信大学
•発明者 :髙玉 圭樹,田島 友祐,中田
雅也
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お問い合わせ先•電気通信大学
研究推進機構 URA 小島 珠世
TEL 042-443 - 5780
FAX 042-443 - 5108
e-mail kojima@crc.uec.ac.jp