(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
椅子に取り付けられると共に、前記椅子に着座する被験者の前方から当該被験者の腹部に向けて第１のマイクロ波を放射する第１マイクロ波放射装置と、
前記第１のマイクロ波の反射波に基づいて前記被験者の腹部の時間経過に応じた変位を計測する腹部変位計測部と、
前記被験者の腹部の時間経過に応じた変位に基づいて前記被験者の呼吸数を検出する呼吸数検出部と、
前記椅子に取り付けられると共に、前記被験者の心肺部に向けて第２のマイクロ波を放射する第２マイクロ波放射装置と、
前記第２のマイクロ波の反射波に基づいて前記被験者の心肺部の時間経過に応じた変位を計測する心肺部変位計測部と、
前記被験者の心肺部の時間経過に応じた変位に基づいて前記被験者の心拍数を検出する心拍数検出部と、
前記被験者の心肺部の時間経過に応じた変位に基づいて、当該心肺部の時間経過に応じた変位が最小値から最大値に達する間隔により特定される吸気時間と、当該変位の最小値と最大値の差を示す換気量とを算出し、前記換気量を前記吸気時間で除することにより前記被験者の呼吸時の吸い込み速度を算出する吸い込み速度算出部と、
前記被験者の心肺部の時間経過に応じた変位を周波数変換し、低周波数領域においてパワースペクトル密度の最も高い低周波数成分値（ＬＦ）と、高周波数領域においてパワースペクトル密度の最も高い高周波数成分値（ＨＦ）とを求めるＬＦ・ＨＦ算出部と、
前記被験者の心肺部の時間経過に応じた変位に基づいて、当該心肺部の時間経過に応じた変位が最小値から最大値に達して再び最小値となるまでの間隔により特定される呼吸時間と、当該心肺部の時間経過に応じた変位が最小値から最大値に達する間隔により特定される吸気時間とを算出し、前記吸気時間を前記呼吸時間で除することにより１呼吸あたりの吸気時間の割合を示す吸気割合を算出する吸気割合算出部と、
前記１呼吸あたりの吸気時間の割合、前記吸い込み速度、前記低周波数成分値、前記高周波数成分値、それぞれについての前記被験者の人体へ刺激を与えた際の値と、人体が安静である時の値の比を用いて、アミラーゼ変化量の推定値を算出するアミラーゼ変化量推定値算出部と、
を備えることを特徴とする非接触ストレス評価システム。
【請求項２】
前記呼吸数、前記吸い込み速度、前記アミラーゼ変化量の推定値、の何れか一つまたは複数を用いてストレス評価を行うストレス評価部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の非接触ストレス評価システム。
【請求項３】
非接触ストレス評価システムの非接触ストレス評価方法であって、
第１マイクロ波放射装置が、椅子に取り付けられると共に、前記椅子に着座する被験者の前方から当該被験者の腹部に向けて第１のマイクロ波を放射し、
非接触ストレス評価装置の腹部変位計測部が、前記第１のマイクロ波の反射波に基づいて前記被験者の腹部の時間経過に応じた変位を計測し、
前記非接触ストレス評価装置の呼吸数検出部が、前記被験者の腹部の時間経過に応じた変位に基づいて前記被験者の呼吸数を検出し、
第２マイクロ波放射装置が、前記椅子に取り付けられると共に、前記被験者の心肺部に向けて第２のマイクロ波を放射し、
前記非接触ストレス評価装置の心肺部変位計測部が、前記第２のマイクロ波の反射波に基づいて前記被験者の心肺部の時間経過に応じた変位を計測し、
前記非接触ストレス評価装置の心拍数検出部が、前記被験者の心肺部の時間経過に応じた変位に基づいて前記被験者の心拍数を検出し、
前記非接触ストレス評価装置の吸い込み速度算出部が、前記被験者の心肺部の時間経過に応じた変位に基づいて、当該心肺部の時間経過に応じた変位が最小値から最大値に達する間隔により特定される吸気時間と、当該変位の最小値と最大値の差を示す換気量とを算出し、前記換気量を前記吸気時間で除することにより前記被験者の呼吸時の吸い込み速度を算出し、
前記非接触ストレス評価装置のＬＦ・ＨＦ算出部が、前記被験者の心肺部の時間経過に応じた変位を周波数変換し、低周波数領域においてパワースペクトル密度の最も高い低周波数成分値（ＬＦ）と、高周波数領域においてパワースペクトル密度の最も高い高周波数成分値（ＨＦ）とを求め、
前記非接触ストレス評価装置の吸気割合算出部が、前記被験者の心肺部の時間経過に応じた変位に基づいて、当該心肺部の時間経過に応じた変位が最小値から最大値に達して再び最小値となるまでの間隔により特定される呼吸時間と、当該心肺部の時間経過に応じた変位が最小値から最大値に達する間隔により特定される吸気時間とを算出し、前記吸気時間を前記呼吸時間で除することにより１呼吸あたりの吸気時間の割合を示す吸気割合を算出し、
前記非接触ストレス評価装置のアミラーゼ変化量推定値算出部が、前記１呼吸あたりの吸気時間の割合、前記吸い込み速度、前記低周波数成分値、前記高周波数成分値、それぞれについての前記被験者の人体へ刺激を与えた際の値と、人体が安静である時の値の比を用いて、アミラーゼ変化量の推定値を算出する
ことを特徴とする非接触ストレス評価方法。
【請求項４】
前記非接触ストレス評価装置のストレス評価部が、前記呼吸数、前記吸い込み速度、前記アミラーゼ変化量の推定値、の何れか一つまたは複数を用いてストレス評価を行う
ことを特徴とする請求項３に記載の非接触ストレス評価方法。
【請求項５】
椅子に取り付けられると共に、前記椅子に着座する被験者の前方から当該被験者の腹部に向けて第１のマイクロ波を放射する第１マイクロ波放射装置と、前記椅子に取り付けられると共に、前記被験者の心肺部に向けて第２のマイクロ波を放射する第２マイクロ波放射装置と、非接触ストレス評価装置と、を備えた非接触ストレス評価システムにおける、前記非接触ストレス評価装置のコンピュータを、
前記第１のマイクロ波の反射波に基づいて前記被験者の腹部の時間経過に応じた変位を計測する腹部変位計測手段、
前記被験者の腹部の時間経過に応じた変位に基づいて前記被験者の呼吸数を検出する呼吸数検出手段、
前記第２のマイクロ波の反射波に基づいて前記被験者の心肺部の時間経過に応じた変位を計測する心肺部変位計測手段、
前記被験者の心肺部の時間経過に応じた変位に基づいて前記被験者の心拍数を検出する心拍数検出手段、
前記被験者の心肺部の時間経過に応じた変位に基づいて、当該心肺部の時間経過に応じた変位が最小値から最大値に達する間隔により特定される吸気時間と、当該変位の最小値と最大値の差を示す換気量とを算出し、前記換気量を前記吸気時間で除することにより前記被験者の呼吸時の吸い込み速度を算出する吸い込み速度算出手段、
前記被験者の心肺部の時間経過に応じた変位を周波数変換し、低周波数領域においてパワースペクトル密度の最も高い低周波数成分値（ＬＦ）と、高周波数領域においてパワースペクトル密度の最も高い高周波数成分値（ＨＦ）とを求めるＬＦ・ＨＦ算出手段、
前記被験者の心肺部の時間経過に応じた変位に基づいて、当該心肺部の時間経過に応じた変位が最小値から最大値に達して再び最小値となるまでの間隔により特定される呼吸時間と、当該心肺部の時間経過に応じた変位が最小値から最大値に達する間隔により特定される吸気時間とを算出し、前記吸気時間を前記呼吸時間で除することにより１呼吸あたりの吸気時間の割合を示す吸気割合を算出する吸気割合算出手段、
前記１呼吸あたりの吸気時間の割合、前記吸い込み速度、前記低周波数成分値、前記高周波数成分値、それぞれについての前記被験者の人体へ刺激を与えた際の値と、人体が安静である時の値の比を用いて、アミラーゼ変化量の推定値を算出するアミラーゼ変化量推定値算出手段、
として機能させることを特徴とするプログラム。
【請求項６】
前記コンピュータを、さらに、
前記呼吸数、前記吸い込み速度、前記アミラーゼ変化量の推定値、の何れか一つまたは複数を用いてストレス評価を行うストレス評価手段、
として機能させることを特徴とする請求項５に記載のプログラム。
【請求項７】
椅子に取り付けられると共に、前記椅子に着座する被験者の心肺部に向けてマイクロ波を放射するマイクロ波放射装置と、
前記マイクロ波の反射波に基づいて前記被験者の心肺部の時間経過に応じた変位を計測する心肺部変位計測部と、
前記被験者の心肺部の時間経過に応じた変位に基づいて前記被験者の心拍数を検出する心拍数検出部と、
前記被験者の心肺部の時間経過に応じた変位に基づいて、当該心肺部の時間経過に応じた変位が最小値から最大値に達する間隔により特定される吸気時間と、当該変位の最小値と最大値の差を示す換気量とを算出し、前記換気量を前記吸気時間で除することにより前記被験者の呼吸時の吸い込み速度を算出する吸い込み速度算出部と、
前記被験者の心肺部の時間経過に応じた変位を周波数変換し、低周波数領域においてパワースペクトル密度の最も高い低周波数成分値（ＬＦ）と、高周波数領域においてパワースペクトル密度の最も高い高周波数成分値（ＨＦ）とを求めるＬＦ・ＨＦ算出部と、
前記被験者の心肺部の時間経過に応じた変位に基づいて、当該心肺部の時間経過に応じた変位が最小値から最大値に達して再び最小値となるまでの間隔により特定される呼吸時間と、当該心肺部の時間経過に応じた変位が最小値から最大値に達する間隔により特定される吸気時間とを算出し、前記吸気時間を前記呼吸時間で除することにより１呼吸あたりの吸気時間の割合を示す吸気割合を算出する吸気割合算出部と、
前記１呼吸あたりの吸気時間の割合、前記吸い込み速度、前記低周波数成分値、前記高周波数成分値、それぞれについての前記被験者の人体へ刺激を与えた際の値と、人体が安静である時の値の比を用いて、アミラーゼ変化量の推定値を算出するアミラーゼ変化量推定値算出部と、
を備えることを特徴とする非接触ストレス評価システム。
【請求項８】
非接触ストレス評価システムの非接触ストレス評価方法であって、
マイクロ波放射装置が、椅子に取り付けられると共に、前記椅子に着座する被験者の心肺部に向けてマイクロ波を放射し、
心肺部変位計測部が、前記マイクロ波の反射波に基づいて前記被験者の心肺部の時間経過に応じた変位を計測し、
心拍数検出部が、前記被験者の心肺部の時間経過に応じた変位に基づいて前記被験者の心拍数を検出し、
吸い込み速度算出部が、前記被験者の心肺部の時間経過に応じた変位に基づいて、当該心肺部の時間経過に応じた変位が最小値から最大値に達する間隔により特定される吸気時間と、当該変位の最小値と最大値の差を示す換気量とを算出し、前記換気量を前記吸気時間で除することにより前記被験者の呼吸時の吸い込み速度を算出し、
ＬＦ・ＨＦ算出部が、前記被験者の心肺部の時間経過に応じた変位を周波数変換し、低周波数領域においてパワースペクトル密度の最も高い低周波数成分値（ＬＦ）と、高周波数領域においてパワースペクトル密度の最も高い高周波数成分値（ＨＦ）とを求め、
吸気割合算出部が、前記被験者の心肺部の時間経過に応じた変位に基づいて、当該心肺部の時間経過に応じた変位が最小値から最大値に達して再び最小値となるまでの間隔により特定される呼吸時間と、当該心肺部の時間経過に応じた変位が最小値から最大値に達する間隔により特定される吸気時間とを算出し、前記吸気時間を前記呼吸時間で除することにより１呼吸あたりの吸気時間の割合を示す吸気割合を算出し、
アミラーゼ変化量推定値算出部が、前記１呼吸あたりの吸気時間の割合、前記吸い込み速度、前記低周波数成分値、前記高周波数成分値、それぞれについての前記被験者の人体へ刺激を与えた際の値と、人体が安静である時の値の比を用いて、アミラーゼ変化量の推定値を算出する
ことを特徴とする非接触ストレス評価方法。
【請求項９】
椅子に取り付けられると共に、前記椅子に着座する被験者の心肺部に向けてマイクロ波を放射するマイクロ波放射装置のコンピュータを、
前記マイクロ波の反射波に基づいて前記被験者の心肺部の時間経過に応じた変位を計測する心肺部変位計測手段、
前記被験者の心肺部の時間経過に応じた変位に基づいて前記被験者の心拍数を検出する心拍数検出手段、
前記被験者の心肺部の時間経過に応じた変位に基づいて、当該心肺部の時間経過に応じた変位が最小値から最大値に達する間隔により特定される吸気時間と、当該変位の最小値と最大値の差を示す換気量とを算出し、前記換気量を前記吸気時間で除することにより前記被験者の呼吸時の吸い込み速度を算出する吸い込み速度算出手段、
前記被験者の心肺部の時間経過に応じた変位を周波数変換し、低周波数領域においてパワースペクトル密度の最も高い低周波数成分値（ＬＦ）と、高周波数領域においてパワースペクトル密度の最も高い高周波数成分値（ＨＦ）とを求めるＬＦ・ＨＦ算出手段、
前記被験者の心肺部の時間経過に応じた変位に基づいて、当該心肺部の時間経過に応じた変位が最小値から最大値に達して再び最小値となるまでの間隔により特定される呼吸時間と、当該心肺部の時間経過に応じた変位が最小値から最大値に達する間隔により特定される吸気時間とを算出し、前記吸気時間を前記呼吸時間で除することにより１呼吸あたりの吸気時間の割合を示す吸気割合を算出する吸気割合算出手段、
前記１呼吸あたりの吸気時間の割合、前記吸い込み速度、前記低周波数成分値、前記高周波数成分値、それぞれについての前記被験者の人体へ刺激を与えた際の値と、人体が安静である時の値の比を用いて、アミラーゼ変化量の推定値を算出するアミラーゼ変化量推定値算出手段、
として機能させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触でメンタルストレスを評価する非接触ストレス評価システムおよび非接触ストレス評価方法並びにそのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ストレスを評価する方法として、個人の心理状態を分析してストレスを評価する方法や、ストレスホルモン等のマーカを測定する方法などが知られている。ストレスにより変化する自律神経機能により心拍、血圧、呼吸、発汗等の変化が生じ、これらを指標としたストレス評価は、連続的な測定が可能、客観的な評価が可能等の利点を有する。
【０００３】
特に近年、心拍の変動指標を用いることにより、ストレスを評価する研究は数多く発表されており、例えば、心電図や血圧計、さらには心拍出量計、超音波血流計、パルスオキシレータを用いる方法が挙げられる。なお、特許文献１には心拍の変動指標を用いてストレスを評価する技術について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２５３５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のような心電図や血圧計、心拍出量計、超音波血流計、パルスオキシレータ（以下、心電図等とする）を用いて心拍の変動指標を判定してストレスを評価する方法は、それらの心電図等の情報を、被験者に直接センサを接触させて測定するため、被験者が拘束された状態での測定が必要である。
他方、心拍以外にも呼吸活動は様々な心的要因に影響を受けやすいことから呼吸を評価指標としてストレス評価する方法も考えられるが、呼吸を計測する方法としては、呼吸流量を計測する方法や胸部あるいは腹部の外径変化を捉える方法、サーミスタを鼻孔に装着し温度変化を見る方法などであり、何れの方法も接触および拘束性による作業者への負担が増すといった欠点があった。
【０００６】
そこでこの発明は、被験者および作業者の負担を減らし、かつ客観的にストレスを評価することが可能な非接触ストレス評価システムおよび非接触ストレス評価方法並びにそのプログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、椅子に取り付けられると共に、前記椅子に着座する被験者の前方から当該被験者の腹部に向けて第１のマイクロ波を放射する第１マイクロ波放射装置と、前記第１のマイクロ波の反射波に基づいて前記被験者の腹部の時間経過に応じた変位を計測する腹部変位計測部と、前記被験者の腹部の時間経過に応じた変位に基づいて前記被験者の呼吸数を検出する呼吸数検出部と、前記椅子に取り付けられると共に、前記被験者の心肺部に向けて第２のマイクロ波を放射する第２マイクロ波放射装置と、前記第２のマイクロ波の反射波に基づいて前記被験者の心肺部の時間経過に応じた変位を計測する心肺部変位計測部と、前記被験者の心肺部の時間経過に応じた変位に基づいて前記被験者の心拍数を検出する心拍数検出部と、前記被験者の心肺部の時間経過に応じた変位に基づいて、当該心肺部の時間経過に応じた変位が最小値から最大値に達する間隔により特定される吸気時間と、当該変位の最小値と最大値の差を示す換気量とを算出し、前記換気量を前記吸気時間で除することにより前記被験者の呼吸時の吸い込み速度を算出する吸い込み速度算出部と、前記被験者の心肺部の時間経過に応じた変位を周波数変換し、低周波数領域においてパワースペクトル密度の最も高い低周波数成分値（ＬＦ）と、高周波数領域においてパワースペクトル密度の最も高い高周波数成分値（ＨＦ）とを求めるＬＦ・ＨＦ算出部と、前記被験者の心肺部の時間経過に応じた変位に基づいて、当該心肺部の時間経過に応じた変位が最小値から最大値に達して再び最小値となるまでの間隔により特定される呼吸時間と、当該心肺部の時間経過に応じた変位が最小値から最大値に達する間隔により特定される吸気時間とを算出し、前記吸気時間を前記呼吸時間で除することにより１呼吸あたりの吸気時間の割合を示す吸気割合を算出する吸気割合算出部と、前記１呼吸あたりの吸気時間の割合、前記吸い込み速度、前記低周波数成分値、前記高周波数成分値、それぞれについての前記被験者の人体へ刺激を与えた際の値と、人体が安静である時の値の比を用いて、アミラーゼ変化量の推定値を算出するアミラーゼ変化量推定値算出部と、を備えることを特徴とする非接触ストレス評価システムである。
【００１１】
また本発明は、前記呼吸数、前記心拍数、前記吸い込み速度、前記アミラーゼ変化量の推定値、の何れか一つまたは複数を用いてストレス評価を行うストレス評価部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、非接触で検出した腹部の変位に基づいて、被験者のストレス評価を、作業者の負担を減らすとともに、かつ客観的に行うことができる。
また本発明によれば、非接触で検出した心肺部の変位に基づいて、被験者のストレス評価を、作業者の負担を減らすとともに、かつ客観的に行うことができる。
また本発明によれば、非接触で検出した被験者の呼吸の吸い込み速度に基づいて、被験者のストレス評価を、作業者の負担を減らすとともに、かつ客観的に行うことができる。
また本発明によれば、非接触で検出した被験者のアミラーゼ変化量の推定値に基づいて、被験者のストレス評価を、作業者の負担を減らすとともに、かつ客観的に行うことができる。
また本発明によれば、非接触で検出した腹部の変位、非接触で検出した心肺部の変位、接触で検出した被験者の呼吸の吸い込み速度、非接触で検出した被験者のアミラーゼ変化量の推定値の何れか一つまたは複数を用いて、被験者のストレス評価を、作業者の負担を減らすとともに、かつ客観的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】非接触ストレス評価システムの構成を示すブロック図である。
【図２】ストレス評価装置の概略ブロック図である。
【図３】非接触ストレス評価システムの処理フローを示す図である。
【図４】呼吸の定義を示す図である。
【図５】聴覚刺激時と安静時の心拍数と呼吸数とを表すグラフである。
【図６】聴覚刺激時と安静時のＬＦ／ＨＦの値を表すグラフである。
【図７】聴覚刺激時と安静時の吸い込み速度の値を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態による非接触ストレス評価システムを図面を参照して説明する。
図１は同実施形態による非接触ストレス評価システムの構成を示すブロック図である。
この図において、符号１は非接触ストレス評価システムである。また符号１０は椅子、符号３０は椅子に着座する被験者を示す。そして、当該非接触ストレス評価システム１は、椅子に取り付けられると共に、椅子に着座する被験者の前方から当該被験者の腹部に向けて第１のマイクロ波を放射する第１マイクロ波放射装置２１を備えている。また非接触ストレス評価システム１は、椅子に取り付けられると共に、着座する被験者の背面から心肺部に向けて第２のマイクロ波を放射する第２マイクロ波放射装置２２を備えている。本実施形態においてマイクロ波放射装置２２は被験者の背後から当該被験者の心肺部に一致する位置に向けて第２のマイクロ波を送出する。
また非接触ストレス評価システム１は、コントロールユニット１１、直流増幅器１２、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）コンバータ１３、ストレス評価装置１４を備えている。
【００１５】
図２はストレス評価装置の概略ブロック図である。
この図で示すようにストレス評価装置１４は、腹部変位計測部１４１、呼吸数検出部１４２、心肺部変位計測部１４３、心拍数検出部１４４、ＬＦ・ＨＦ算出部１４５、吸い込み速度算出部１４６、吸気割合算出部１４７、アミラーゼ変化量推定値算出部１４８を備えている。
腹部変位計測部１４１は、第１マイクロ波放射装置２１が被験者へ放射したマイクロ波についての反射波を示す信号を、コントロールユニット１１、直流増幅器１２、Ａ／Ｄコンバータ１３を介して入力し、当該信号から、被験者の腹部の時間経過に応じた変位を計測して出力する。
また呼吸数検出部１４２は、腹部変位計測部１４１より被験者の腹部の時間経過に応じた変位を入力して、単位時間あたりの呼吸数を算出し、当該呼吸数を出力する。
【００１６】
また心肺部変位計測部１４３は、第２マイクロ波放射装置２２が被験者へ放射したマイクロ波についての反射波を示す信号を、コントロールユニット１１、直流増幅器１２、Ａ／Ｄコンバータ１３を介して入力し、当該信号から、被験者の心肺部の時間経過に応じた変位を計測して出力する。
心拍数検出部１４４は、心肺部変位計測部１４３より被験者の心肺部の時間経過に応じた変位を入力して、単位時間（例えば１分）当たりの心拍数を算出し、当該心拍数を出力する。
【００１７】
ＬＦ・ＨＦ算出部１４５は、被験者の心肺部の時間経過に応じた変位を周波数変換し、低周波数領域においてパワースペクトル密度の最も高い低周波数成分値（ＬＦ）と、高周波数領域においてパワースペクトル密度の最も高い高周波数成分値（ＨＦ）とを求める。
吸い込み速度算出部１４６は、被験者の心肺部の時間経過に応じた変位に基づいて、当該心肺部の時間経過に応じた変位が最小値から最大値に達する間隔により特定される吸気時間と、当該変位の最小値と最大値の差を示す換気量とを算出し、換気量を吸気時間で除することにより被験者の呼吸時の吸い込み速度を算出する。
【００１８】
吸気割合算出部１４７は、被験者の心肺部の時間経過に応じた変位に基づいて、当該心肺部の時間経過に応じた変位が最小値から最大値に達して再び最小値となるまでの間隔により特定される呼吸時間と、当該心肺部の時間経過に応じた変位が最小値から最大値に達する間隔により特定される吸気時間とを算出し、吸気時間を呼吸時間で除することにより１呼吸あたりの吸気時間の割合を示す吸気割合を算出する。
吸気割合算出部１４７は、１呼吸あたりの吸気時間の割合、吸い込み速度、低周波数成分値、高周波数成分値、それぞれについての被験者の人体へ刺激を与えた際の値と、人体が安静である時の値の比を用いて、アミラーゼ変化量の推定値を算出する。
アミラーゼ変化量推定値算出部１４８は、１呼吸あたりの吸気時間の割合、吸い込み速度、低周波数成分値（ＬＦ）、高周波数成分値（ＨＦ）、それぞれについての被験者の人体へ刺激を与えた際の値と、人体が安静である時の値の比を用いて、アミラーゼ変化量の推定値を算出する。
【００１９】
そして、ストレス評価部１４９は、呼吸数検出部１４２の算出した呼吸数に基づいて被験者のストレス評価を行う。
またストレス評価部１４９は、ＬＦ・ＨＦ算出部１４５の算出したＬＦやＨＦに基づいて被験者のストレス評価を行う。
またストレス評価部１４９は、吸い込み速度算出部１４６の算出した吸い込み速度に基づいて被験者のストレス評価を行う。
【００２０】
またストレス評価部１４９は、アミラーゼ変化量推定値算出部１４８の算出したアミラーゼ変化量の推定値に基づいて被験者のストレス評価を行う。
またストレス評価部１４９は、呼吸数検出部１４２の算出した呼吸数、心拍数検出部１４４の算出した心拍数、ＬＦ・ＨＦ算出部１４５の算出したＬＦやＨＦ、吸い込み速度算出部１４６の算出した吸い込み速度、アミラーゼ変化量の推定値、の何れか複数を用いて被験者のストレス評価を行う。
【００２１】
このように非接触ストレス評価システムは、被験者および作業者の負担を減らし、かつ客観的にストレスを評価する。
【００２２】
図３はストレス評価装置の処理フローを示す図である。
図４は呼吸の定義を示す図である。
次に非接触ストレス評価システムの処理の詳細について順を追って説明する。
まず、コントロールユニット１１が、第１マイクロ波放射装置２１によるマイクロ波放出と、その反射波の受信を制御する。第１マイクロ波放射装置２１は、人体３０の腹部に照射した第１のマイクロ波の反射波を受信する。そして、第１マイクロ波放射装置２１は、受信した反射波の信号をコントロールユニット１１へ出力する。第１マイクロ波の反射波の信号はコントロールユニット１１から直流増幅器１２に出力されると共に増幅される。そしてＡ／Ｄコンバータ１３がその信号を入力する。またＡ／Ｄコンバータ１３は第１マイクロ波の反射波の信号をＡ／Ｄ変換してストレス評価装置１４へ出力する。
【００２３】
他方、コントロールユニット１１は、第２マイクロ波放射装置２２によるマイクロ波放出と、その反射波の受信を制御する。本実施形態においては、第２マイクロ波放射装置２２は、人体３０の心肺部に当該人体３０の背面から第２のマイクロ波を照射し、その第２のマイクロ波の反射波を受信する。そして、第２マイクロ波放射装置２２は、受信した反射波の信号をコントロールユニット１１へ出力する。第２のマイクロ波の反射波の信号はコントロールユニット１１から直流増幅器１２に出力されると共に増幅される。そしてＡ／Ｄコンバータ１３がその信号を入力する。またＡ／Ｄコンバータ１３は第２のマイクロ波の反射波の信号をＡ／Ｄ変換してストレス評価装置１４へ出力する。
【００２４】
次にストレス評価装置１４において、腹部変位計測部１４１が、第１のマイクロ波の反射波の信号を入力する（ステップＳ１０１）。当該信号は腹部変位計測部１４１内においてバンドパスフィルタをかけることでノイズが取り除かれる。そして腹部変位計測部１４１は入力した信号から被験者の腹部の時間経過に応じた変位を検出し、計測時刻からの経過時間と腹部の変位の対応関係をメモリ等に記録していく。なお、ストレス評価装置１４の腹部変位計測部１４１は、例えば、６分間の間、第１のマイクロ波の反射波の信号を入力する。この６分間の間の途中２分〜４分の間、被験者には聴覚刺激が与えられている。当該聴覚刺激は、本実施形態においては、スピーカやヘッドホンなどから発する９５ｄＢのノイズ刺激である。
そしてユーザ操作に基づく停止信号をストレス評価装置１４が検出すると、腹部変位計測部１４１は腹部変位計測終了の信号を呼吸数検出部１４２へ通知する。
【００２５】
次に呼吸数検出部１４２はメモリから、腹部変位計測部１４１の記録した、計測時刻からの経過時間と腹部の変位の対応関係を読み取る。そして呼吸数検出部１４２は、読み取った計測時刻からの経過時間と変位の対応関係が示す波形に基づいて変位の最大値と最小値とを算出し、計測開始から計測終了までの６分間の間の１分毎に、腹部の変位が最大となる回数を算出し、その回数を呼吸数として出力する（ステップＳ１０２）。そして、呼吸数検出部１４２は分毎の呼吸数の値をメモリ内の呼吸数テーブルに記録する。
【００２６】
他方、ストレス評価装置１４がユーザ操作に基づく停止信号を検出するまでには、心肺部変位計測部１４３が、第２のマイクロ波の反射波の信号を入力する（ステップＳ１０３）。当該信号は心肺部変位計測部１４３内においてバンドパスフィルタをかけることでノイズが取り除かれる。そして心肺部変位計測部１４３は、入力した信号から、被験者の背面の心肺部の高さの位置（以下単に心肺部と呼ぶ）における時間経過に応じた変位を検出し、計測時刻からの経過時間と心肺部の変位の対応関係をメモリ等に記録していく。そしてユーザ操作に基づく停止信号をストレス評価装置１４が検出すると、心肺部変位計測部１４３は心肺部変位計測終了の信号を心拍数検出部１４４へ通知する。
【００２７】
次に心拍数検出部１４４は、メモリから心肺部変位計測部１４３の記録した「計測時刻からの経過時間と心肺部の変位の対応関係」の情報を読み取る。そして心拍数検出部１４４は、読み取った計測時刻からの経過時間と変位の対応関係が示す波形に基づいて、変位の最大値と最小値とを算出し、計測開始から計測終了までの６分間の間の１分毎に、心肺部の変位が最大となる回数を算出し、その回数を心拍数として出力する（ステップＳ１０４）。そして、心拍数検出部１４４は６分間の間の１分毎の心拍数の値をメモリ内の心拍数テーブルに記録する。
【００２８】
また、ＬＦ・ＨＦ算出部１４５は、心肺部変位計測部１４３がメモリに記録した、計測時刻からの経過時間と心肺部の変位の対応関係をメモリから読み取る。そしてＬＦ・ＨＦ算出部１４５は、当該計測時刻からの経過時間と心肺部の変位の対応関係の情報が示す波形から、例えば６０秒間の時間内における連続する各心拍の時間間隔（ＰＰ間隔）の時系列を求める。この時系列は、８００ｍｓ、８１５ｍｓ,７９８ｍｓ…などの時間間隔で表され、一定でない。この時系列のゆらぎが心拍数変動指標(ＨＲＶ；Heart Rate Variability)であり、ＬＦはゆらぎの低周波成分(０．００４−０．１５Ｈｚ)，ＨＦは高周波成分(０．１５−０．４Ｈｚ)を示す。ＬＦは主として交感神経（副交感神経も含む）、ＨＦは副交感系の活性を表している。
【００２９】
ここでＰＰ間隔は一定ではないため、このまま周波数解析を行うことはできない。従ってＬＦ／ＨＦ算出部１４５は、ＰＰ間隔の時系列を多項式で補完し、その後、その多項式を用いて一定間隔（例えば１００Ｈｚ）でリサンプリングを行う。当該サンプリングを行う理由は、フーリエ解析などの周波数解析において、サンプリング間隔が一定であることが求められるためである。ＰＰ間隔は、第２マイクロ波放射装置２２によるマイクロ波放出の反射波からでも、またはフォトリフレクターの出力波形からでも、ほぼ同様の手法で求めることができる。
【００３０】
そして、ＬＦ・ＨＦ算出部１４５は、ＰＰ間隔の時系列を多項式で補完し、その補完結果をフーリエ解析し、ＰＰ間隔の周波数解析を行ってパワースペクトルを求める。そして、ＬＦ・ＨＦ算出部１４５は、パワースペクトルを０．００４Ｈｚ−０．１５Ｈｚの範囲で積分してＬＦ（低周波数成分値）を算出し、またパワースペクトルを０．１５−０．４Ｈｚの範囲で積分してＨＦ（高周波数成分値）を得る。
【００３１】
そして、ＬＦ・ＨＦ算出部１４５は、１秒経過する毎に次の６０秒間の時間内における連続する各心拍の時間間隔（ＰＰ間隔）の時系列から、同様に、順次ＬＦ，ＨＦを算出する。そしてＬＦ・ＨＦ算出部１４５は、計測時刻からの時間経過（１秒毎）に応じたＬＦとＨＦとをＬＦ・ＨＦテーブルに記録する。
またＬＦ・ＨＦ算出部１４５は、計測時刻からの時間経過に応じたＬＦとＨＦとを用いて、計測時刻からの時間経過に応じたＬＦ÷ＨＦを算出し、計測時刻からの経過時間と、ＬＦ÷ＨＦの値の対応関係をＬＦ・ＨＦテーブルに記録する（ステップＳ１０５）。
【００３２】
また吸い込み速度算出部１４６は、心肺部変位計測部１４３がメモリに記録した、計測時刻からの経過時間と心肺部の変位の対応関係をメモリから読み取る。そして吸い込み速度算出部１４６は、計測時刻からの経過時間と変位の対応関係が示す波形に基づいて１呼吸についての変位の最大値（ｔｍａｘ，ｖｍａｘ）と最小値（ｔｍｉｎ，ｖｍｉｎ）とを算出する（図４参照）。なお、ｔは経過時間を示し、ｖは変位を示している。なお１呼吸は、例えば最小値（ｔｍｉｎ，ｖｍｉｎ）から、次の最小値（ｔｍｉｎ＋１，ｖｍｉｎ＋１）までとする（図４参照）。そして、
ｔｍｉｎ＋１−ｔｍｉｎ＝呼吸時間Ｔｔとする（図４参照）。
また、
ｖｍａｘ＋１−ｖｍｉｎ＝換気量Ｖｉとする（図４参照）。
【００３３】
吸い込み速度算出部１４６は、１呼吸についての呼吸時間Ｔｔと、換気量Ｖｉとを算出する。また吸い込み速度算出部１４６は、換気量Ｖｉ÷呼吸時間Ｔｔの式を用いて当該１呼吸についての吸い込み速度（Ｄｒｉｖｉｎｇ）を算出する。そして、吸い込み速度算出部１４６は、この算出を繰り返し、全ての呼吸についての吸い込み速度（Ｄｒｉｖｉｎｇ）を算出する。そして、吸い込み速度算出部１４６は、呼吸が行われた際の計測時刻を基準とした経過時間と、その呼吸についての吸い込み速度（Ｄｒｉｖｉｎｇ）との対応関係を、吸い込み速度テーブルに記録する。また、吸い込み速度算出部１４６は、計測時刻からの１分毎の吸い込み速度（Ｄｒｉｖｉｎｇ）の平均値を算出して、吸い込み速度テーブルに記録する（ステップＳ１０６）。
【００３４】
また吸気割合算出部１４７は、心肺部変位計測部１４３がメモリに記録した、計測時刻からの経過時間と心肺部の変位の対応関係をメモリから読み取る。そして吸気割合算出部１４７は、計測時刻からの経過時間と変位の対応関係が示す波形に基づいて１呼吸についての変位の最大値（ｔｍａｘ，ｖｍａｘ）と最小値（ｔｍｉｎ，ｖｍｉｎ）とを算出する。ここで上記と同様に、ｔは経過時間を示し、ｖは変位を示している。そして、
ｔｍｉｎ＋１−ｔｍｉｎ＝呼吸時間Ｔｔとする。
また、
ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ＝吸気時間Ｔｉとする。
【００３５】
吸気割合算出部１４７は、１呼吸についての呼吸時間Ｔｔと、吸気時間Ｔｉとを算出する。また吸気割合算出部１４７は、吸気時間Ｔｉ÷呼吸時間Ｔｔの式を用いて当該１呼吸についての吸気の割合（Ｔｉｍｉｎｇ）を算出する。そして、吸気割合算出部１４７は、この算出を繰り返し、全ての呼吸それぞれについての吸気の割合（Ｔｉｍｉｎｇ）を算出する。そして、吸気割合算出部１４７は、全ての呼吸それぞれについて、呼吸が行われた際の計測時刻を基準とした経過時間と、その呼吸についての吸気の割合（Ｔｉｍｉｎｇ）との対応関係を、吸気割合テーブルに記録する。また、吸気割合算出部１４７は、計測時刻からの１分毎の吸気の割合（Ｔｉｍｉｎｇ）の平均値を算出して、吸気割合テーブルに記録する（ステップＳ１０７）。
【００３６】
また次にアミラーゼ変化量推定値算出部１４８は、ＬＦ・ＨＦ算出部１４５の算出した“時間経過に応じたＬＦとＨＦの値”をＬＦ・ＨＦテーブルから読み取る。
またアミラーゼ変化量推定値算出部１４８は、吸い込み速度算出部１４６の算出した“呼吸が行われた際の計測時刻を基準とした経過時間と、その呼吸についての吸い込み速度（Ｄｒｉｖｉｎｇ）との対応関係”を吸い込み速度テーブルから読み取る。
またアミラーゼ変化量推定値算出部１４８は、吸気割合算出部１４７の算出した“全ての呼吸それぞれについて、呼吸が行われた際の計測時刻を基準とした経過時間と、その呼吸についての吸気の割合（Ｔｉｍｉｎｇ）との対応関係”を吸気割合テーブルから読み取る。
【００３７】
そしてアミラーゼ変化量推定値算出部１４８は、呼吸が行われた際の計測時刻を基準とした経過時間のそれぞれについて、
アミラーゼ変化量推定値＝（ＬＦ比×０．００７７１）＋（ＨＦ比×−０．２０１９）
＋（吸い込み速度比×０．５７９３）
＋（吸気割合比×８．６１６８）−８．１１９８
の式を用いてアミラーゼ変化量推定を算出する。そしてアミラーゼ変化量推定値算出部１４８は、呼吸が行われた際の計測時刻を基準とした経過時間それぞれについてのアミラーゼ変化量推定値をアミラーゼ変化量推定値テーブルに記録する（ステップＳ１０８）。
【００３８】
ここでＬＦ比は、「被験者の人体へ聴覚刺激を与えた際のＬＦ値」÷「人体が安静である際のＬＦ値」である。
またＨＦ比は、「被験者の人体へ聴覚刺激を与えた際のＨＦ値」÷「人体が安静である際のＨＦ値」である。
また吸い込み速度比は、「被験者の人体へ聴覚刺激を与えた際の吸い込み速度（Ｄｒｉｖｉｎｇ）値」÷「人体が安静である際の吸い込み速度（Ｄｒｉｖｉｎｇ）値」である。
また吸気割合比は、「被験者の人体へ聴覚刺激を与えた際の吸気割合（Ｔｉｍｉｎｇ）値」÷「人体が安静である際の吸気割合（Ｔｉｍｉｎｇ）値」である。
【００３９】
なお、上述のアミラーゼ変化量推定値の式は、ＬＦ，ＨＦ，吸い込み速度（Ｄｒｉｖｉｎｇ），吸気割合（Ｔｉｍｉｎｇ）の４指標の聴覚刺激時と安静時の変化量と、計測器を用いて実際に被験者の唾液から計測したアミラーゼの聴覚刺激時と安静時の変化量とを用いて重回帰分析を行って得た式である。
【００４０】
以上の処理により、呼吸数、心拍数、ＬＦ／ＨＦ値，吸い込み速度（Ｄｒｉｖｉｎｇ），アミラーゼ変化量推定値のそれぞれが、計測時刻からの経過時間に応じて算出される。なお計測時刻からの経過時間は１秒間隔、または１０秒間隔、３０秒間隔など、予め設定された間隔による経過時間である。
そしてストレス評価部１４９は、それら呼吸数、ＬＦ／ＨＦ値，吸い込み速度（Ｄｒｉｖｉｎｇ），アミラーゼ変化量推定値の何れか１つまたは複数を用いて、被験者のストレス評価を行う（ステップＳ１０９）。
【００４１】
一例としてストレス評価部１４９は、ある時刻における呼吸数が閾値以上である場合にはストレス有りと判定し、表示部などにストレス有りを示す情報を出力する。
また一例としてストレス評価部１４９は、ある時刻における心拍数が閾値以上である場合にはストレス有りと判定し、表示部などにストレス有りを示す情報を出力する。
図５は聴覚刺激時と安静時の心拍数と呼吸数とを表すグラフである。
この図が示すように、破線枠内の幅方向が示す時間において、被験者に聴覚刺激を与えた場合には、呼吸数が上昇しやすいことが分かる。
【００４２】
また一例としてストレス評価部１４９は、ある時刻におけるＬＦ／ＨＦが閾値以上である場合にはストレス有りと判定し、表示部などにストレス有りを示す情報を出力する。
図６は聴覚刺激時と安静時のＬＦ／ＨＦの値を表すグラフである。
この図が示すように、破線枠内の幅方向が示す時間において、被験者に聴覚刺激を与えた場合には、ＬＦ／ＨＦの値が上昇することが分かる。
【００４３】
また一例としてストレス評価部１４９は、ある時刻における吸い込み速度（Ｄｒｉｖｉｎｇ）が閾値以上である場合にはストレス有りと判定し、表示部などにストレス有りを示す情報を出力する。
図７は聴覚刺激時と安静時の吸い込み速度（Ｄｒｉｖｉｎｇ）の値を表すグラフである。
この図が示すように、破線枠内の幅方向が示す時間において、被験者に聴覚刺激を与えた場合には、吸い込み速度（Ｄｒｉｖｉｎｇ）の値が上昇することが分かる。なお、図７より、被験者に聴覚刺激を与えても吸気割合（Ｔｉｍｉｎｇ）の値は上昇しないことが分かる。
【００４４】
また一例としてストレス評価部１４９は、ある時刻における呼吸数と吸い込み速度（Ｄｒｉｖｉｎｇ）とがそれぞれについての閾値以上である場合にはストレス有りと判定し、表示部などにストレス有りを示す情報を出力する。
また、ストレス評価装置１４は、ストレス評価の処理を行わずに、単に、呼吸数、心拍数、ＬＦ／ＨＦ値，吸い込み速度（Ｄｒｉｖｉｎｇ），アミラーゼ変化量推定値のそれぞれについての計測時刻からの経過時間に応じた値を示す表や画面情報を印刷機やモニタに出力するようにしてもよい。この場合、医者などの評価者が、出力結果を見てストレス評価を行うようにしてもよい。
【００４５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上述の処理によれば、被験者および作業者の負担を減らし、かつ客観的にストレスを評価することが可能な非接触ストレス評価システムを提供することができる。
【００４６】
なお、上述のストレス評価装置１４は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【００４７】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【符号の説明】
【００４８】
１０・・・椅子
１１・・・コントロールユニット
１２・・・直流増幅器
１３・・・Ａ／Ｄコンバータ
１４・・・ストレス評価装置
１４１・・・腹部変位計測部
１４２・・・呼吸数検出部
１４３・・・心肺部変位計測部
１４４・・・心拍数検出部
１４５・・・ＬＦ・ＨＦ算出部
１４６・・・吸い込み速度算出部
１４７・・・吸気割合算出部
１４８・・・アミラーゼ変化量推定値算出部
１４９・・・ストレス評価部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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