生理学データ解析BIOMAS(FFT,Wavelet解析)

人間工学、心理学、動物実験、基礎医学などの研究を支援します。

心拍、血圧、脳波などの各種生理学分野における波形解析、ゆらぎ解析、周波数解析、心筋梗塞・不整脈診断解析など、人間工学分野、心理学分野、動物実験、基礎医学分野、などの研究を支援します。

心電、脳波、筋電、体温などの計測データ及び演算後データを100フレームの表示領域に割り当てができるので、患者別に投薬前、投薬後、回復後などの多数のデータ比較が容易に行えます。

  • これらを一括演算する大規模解析ができます。
  • 複数の異なる時間軸を持つデータの比較解析ができます。

各種のデジタルフィルターを使って、EEGの5帯域の成分抽出の生体信号とノイズの分離を行う等、目的周波数成分の抽出を効率よく行なうことが出来ます。その他FFT、EM、ARが標準装備されています。

心拍、血圧などのあらゆる生体データの揺らぎ解析ができます。間隔検出処理により時間間隔の変化を抽出し、FFT、WAVELETにより処理を行います。

用途

心拍、血圧、脳波などの各種生理学分野における波形解析、ゆらぎ解析、周波数解析、心筋梗塞、不整脈診断解析など人間工学分野、心理学分野、動物実験、基礎医学分野、などの研究を支援します。

ファイル保存形式

  • アスキーファイル形式でのデータ保存
  • 専用バイナリーデータ形式でのデータ保存
    ※ (*.IMD)は、弊社の波形表示、解析ソフト(DAQ-WIN 及び WAAP-WIN)で用いられているファイル形式です。

注:OSはWindows10に対応します。

BIOMASをつかった学術発表、論文は下記からご覧ください。
元 昭和大学藤が丘病院 循環器内科 准教授 堤先生 が論文を発表されました

機能

画面表示例

心電、脳波、筋電、体温などの計測データ及び演算後データを100フレームの表示領域に割り当てができるので、患者別に投薬前、投薬後、回復後などの多数のデータ比較が容易に行えます。

FIRフィルタ

フレーム内のデータに対し、FIRフィルタの演算を施し、結果を出力。演算による位相の遅れは補正、無補正の選択が可能です。フィルタ特性の設計及び特性計算結果の表示窓を持ちます。

CDM

CDMによる、フィルタ演算の結果です。 波形本来の特徴を損ねる事無く、自然なフィルタ処理を行うことができます。

BIOMAS演算機能

間隔検出極大値間隔、極小値間隔
関数変換指数関数、自然対数、対数
周波数処理FIR、FFT、MEM、AR
クリップ・フィル上限値クリップ、下限値クリップ、フィル
整流・波形生成
整流・波形生成整流・波形生成

処理手順登録機能

解析の各段階の手順を予め登録しておくことができますので、複数のデータ保存を行なう場合に、誤ることなく常に同じ手順の解析を自動的に行なうことができます。

オプション機能

1.ウェーブレット機能モルレー、ガボール、メキシカンハット
2.カオス解析リターンマップ、アトラクタ、リアプノフ指数

オプション1:ウェーブレット解析

ウェーブレット応用例(交感神経と副交感神経の活動状態のトレンド解析)

心拍のウェーブレット表示

心拍データ R-R間隔

FIRフィルタでノイズ除去し、心拍のP-Pの間隔を検出します

FFTでの心拍揺らぎLF・HF解析結果

R-R間隔(心拍ゆらぎ)ウェーブレット解析

心拍ゆらぎウェーブレットの
3次元表示(オプション)

心拍ゆらぎウェーブレットの
2次元表示

安全で快適な車両を開発するためには、人間と自動車の関係を定量的に判定する総合性能評価が必要となります。
この方法として運転している人の心身負荷を定量的に評価できる、心拍変動性(HRV)が有ります。

心拍ゆらぎである、この心拍変動性(HRV)は生体内を常に一定の範囲内に保とうとする自律神経の活動を反映しています。

すなわち、自律神経は交感神経と副交感神経がそれぞれ拮抗する作用を持ち、私たちの体を制御しています。この働きの特徴は、外からのストレスで緊張した状態になると交感神経が活性し、逆に精神的にリラックスした状態になると副交感神経が活性になります。

この心拍揺らぎ(HRV)を周波数(FFT)解析すると、交感神経がLF(0.1Hz近辺)、副交感神経がHF(0.3Hz近辺)に、それぞれの活性度が算出できます。

ウェーブレットでこの心拍揺らぎ(HRV)解析を行うと、LF・HFの連続変化が抽出できます。(上右図)

心電図二拍ウェーブレット画面

心電図一拍ウェーブレット画面

T波の終わりとP派の始まりを、ウェーブレット画面から読み取ることができます。

心電図の三次元表示

ウェーブレット変換した、カラー表示をX軸時間、Y軸パワー、Z軸周波数の3D画面で立体的に観測できます。更にこれらの中から特定の周波数だけを抽出してみることが出来ます。(右図2D表示)

心電図のニ次元表示

3D表示画面から任意に抽出した周波数の表示画面です。抽出した周波数間の時間に対するパワースペクトルのレベル変化の対比、相関特性が観測できます。

3次元画面から、任意の周波数を選んで2次元表示ができます。

計測表示ソフトDAQIII用ウェーブレットのご紹介

オプション2:カオス解析

特徴

カオス解析の最大の特徴は、従来の線形理論に基づいたスペクトル解析や統計解析では見過ごされていた非線形性と決定論的性質を把握できることにあります。

一見ランダムに見える時系列データから決定論的法則を抽出することにより、精度の良い予測や力学系の特徴を把握するための定性的・定量的な指標を得ることができます。

※生体信号、機械振動、音声データ等の解析に利用できます。

注:OSはWindows10に対応します。

仕様

解析種類

解析の種類はリターンマップ、アトラクタとリアプノフ指数の3種類があります。

(1) リターンマップ

時系列データ{x(1), x(2), ノ, x(I), ノ, x(N-1), x(N)}のゆらぎを視覚的に表示するための手法です。パソコン計測により高速・高精度解析で安定した判定を行うことができます。

機能

  • 横軸x(j), 縦軸x(j+1)としてxy 座標にプロットし、以下の順で線を結んでいます。
    (x(1),x(2))、(x(2),x(3))、ノ、(x(i-1),x(i))、(x(i),x(i+1))、ノ、(x(N-1),x(N))  モーメント値M 計算表示
  • 稠密度D 計算表示 D=M /(A ・X m 2 )Xm :リターンマップのx 座標の最大値、A :比例係数(=1)
  • 表示座標レンジは、最大値が1.0 で、最小値が0.0 に規格化され表示されます。
  • 座標は、仮想サンプリング周波数での時系列データがプロットされます。

(2) アトラクタ

選択された時系列データを遅れ時間を設定して、3 Dマップに表示する機能です。

機能

  • 詳細結果表示画面では、埋込み次元が 2次元、または 3次元のときのアトラクター表示を行います。
  • 3D 表示モード
  • 表示系視線方向ベクトルの変更モード
      表示座標レンジは、最大値が1.0 で、最小値が0.0 に規格化され表示されます。
  • 3D 表示の視覚方向変更機能
  • 色選択、拡大縮小機能

使用例

X軸にt、Y軸にt+1、Z軸にt+2のデータをプロットします。
「設定」で、3D設定をクリックすると、右図のような「3D設定編集ボックス」が表示されます。
3D設定を行なうと、アトラクタ(全体)画面は表示例のようになります。

設定内容

  • 3次元表示と2次元表示の切り替えを行います。
  • 直交チェックを外すと、Rotation (ローテーション)及びエレベーションを変更することができます。
  • ズーム画面の拡大・縮小を行います。
  • ローテーション垂直軸を基準に座標の水平面を回転させます。
  • エレベーション水平軸を基準に、座標の垂直面を回転させます。
  • 水平線オフセット座標を左右に移動させます。
  • 垂直線オフセット座標を上下に移動させます。
  • パースペクティブ画面の奥行きを操作します。

表示例

(3)リアプノフ指数

相空間内の近接した軌道が時間とともに離れて行く程度を表す量です。
データ系列がカオス性を示すとき、最大リアプノフ指数が正になります。
(ウォルフによる最大リアプノフ数の計算アルゴリズムを使用しています。)

パラメータ設定内容

  • フレームの入力
  • 埋込み次元、埋込み時間の入力
  • 発展時間の入力(アトラクタの大きさと同程度まで離れてしまうと、2点間の距離は飽和してしまうため、操作を発展時間ごとに繰り返して行います。)
  • サンプリング点数N
  • 遅れ時間τ
  • 埋め込み次元m

画面設定

  • スケール自動をチェックでオートスケール、チェックをしない場合は手動入力で最大値と最小値入力表示色の選択ができます。

定価(消費税抜き)

生理学データ解析ソフトウエア BIOMAS 価格表

BIOMAS本体

生理学データ解析ソフト(型番:BIOMAS)¥500,000

ウェーブレットオプション付BIO-MAS

BIOMAS演算処理機能※に更にウェーブレットを追加されたい方

生理学データ解析ソフト(型番:BIOMAS)¥500,000
ウェーブレット解析ソフト(型番:B-WAVELET)¥300,000

BIOMAS演算処理機能※にウェーブレット解析、更に3次元表示を追加されたい方

生理学データ解析ソフト(型番:BIOMAS)¥500,000
ウェーブレット解析ソフト(型番:B-WAVELET)¥300,000
ウェーブレット3D表示・2D表示 オプション(型番:B-WAVELET-3D)¥200,000

ウェーブレット解析のみご希望の方

ウェーブレット解析ソフト(型番:B-WAVELET)¥300,000
BIOMASのTEXT(CSV)読み込みソフトが必要です。BIOMASから演算処理を除いた波形表示ソフト付き。¥100,000

※2 ウェーブレット解析のみ、およびカオス解析のみをご発注の場合はBIOMASフルバージョンはサポートされません。

計測表示ソフトDAQIII用ウェーブレットのご紹介

カオス解析のみご希望の方

カオス解析ソフト(型番:B-CHAOS)カオス解析のみ※2¥200,000
BIOMASのTEXT(CSV)読み込みソフトが必要です。BIOMASから演算処理を除いた波形表示ソフト付き。¥100,000

※2 ウェーブレット解析のみ、およびカオス解析のみをご発注の場合はBIOMASフルバージョンはサポートされません。

BIOMASとウェーブレット、カオスの組み合わせ

BIOMAS演算処理機能※に更カオス解析を追加されたい方

生理学データ解析ソフト(型番:BIOMAS)¥500,000
カオス解析ソフト(型番:B-CHAOS)¥200,000

BIOMAS演算処理機能※に更にウェーブレットとカオスを追加されたい方

生理学データ解析ソフト(型番:BIOMAS)¥500,000
ウェーブレット解析ソフト(型番:B-WAVELET)¥300,000
カオス解析ソフト(型番:B-CHAOS)¥200,000

BIOMAS演算処理機能※に更にウェーブレットとカオスを追加されたい方

生理学データ解析ソフト(型番:BIOMAS)¥500,000
ウェーブレット解析ソフト(型番:B-WAVELET)¥300,000
ウェーブレット3D表示・2D表示 オプション(型番:B-WAVELET-3D)¥200,000
カオス解析ソフト(型番:B-CHAOS)¥200,000

※2 ウェーブレット解析のみ、およびカオス解析のみをご発注の場合はBIOMASの演算機能はサポートされません。

BIOMAS演算処理機能

間隔検出指数関数、自然対数、対数
関数変換指数関数、自然対数、対数
周波数処理FIR、FFT、MEM、AR
クリップ・フィル上限値クリップ、下限値クリップ、フィル
整流・波形生成整流、サイン波、矩形波、白色雑音
処理手順
登録機能
解析の各段階の手順を予め登録しておくことができますので、複数のデータ保存を行なう場合に、誤ることなく、常に同じ手順の解析を自動的に行なうことができます。

※3 取り扱う周波数が20kHzを超える場合は、BIOMASはE-MASに変更になります。価格は変わりません。

製品カタログ(PDF)

計測データ解析E-MAS(時間長制限無しの大規模解析)

  • 最大100フレーム、時間長制限無し(ハードディスクの容量による)の大規模解析
  • 各フレームのサンプリングレートを任意に変更できる「仮想サンプリング」機能
  • データの任意の時間位置へのコメント入力、検索機能
  • 豊富な演算の種類: ウェーブレット、FFT、MEM、AR、カオス解析、デジタルフィルタなど
  • 充実した定型処理機能: ユーザー設定の各種演算種類の組み合わせをマクロ化

用途

振動、音、ひずみ、流速などの計測分野における波形解析、ゆらぎ解析、周波数解析

適応分野

機械工学、音響工学、建築工学、環境工学、人間工学などの分野

ファイル保存形式

  • アスキーファイル形式でのデータ保存
  • 専用バイナリーデータ形式でのデータ保存
    ※ (*.IMD)は、弊社の波形表示、解析ソフト(DAQ―WIN及びWAAP-WIN)で用いられているファイル形式です。

注:OSはWindows10に対応します。

機能

画面表示例

振動、ひずみ、流速などの演算後データを100フレームの表示領域に割り当てができるので、多数のデータ比較が容易に行なえます。

FIRフィルタ

フレーム内のデータに対し、FIRフィルタの演算を施し、結果を出力。演算による位相の遅れは補正、無補正の選択が可能です。フィルタ特性の設計及び特性計算結果の表示窓を持ちます。

CDM

CDMによる、フィルタ演算の結果です。 波形本来の特徴を損ねる事無く、自然なフィルタ処理を行うことができます。

E-MAS演算機能

間隔検出極大値間隔、極小値間隔
関数変換指数関数、自然対数、対数
周波数処理FIR、FFT、MEM、AR
クリップ・フィル上限値クリップ、下限値クリップ、フィル
整流・波形生成整流、サイン波、矩形波、白色雑音

処理手順登録機能

解析の各段階の手順を予め登録しておくことができますので、複数のデータ保存を行なう場合に誤ることなく、常に同じ手順の解析を自動的に行なうことができます。

オプション機能

1.ウェーブレット解析モルレー、ガボール、メキシカンハット
2.カオス解析リターンマップ、アトラクタ、リアプノフ指数

定価(消費税抜き)

計測データ解析ソフトウエア E-MAS 価格表

E-MAS本体

計測データ解析ソフト(型番:E-MAS)¥500,000

ウェーブレットオプション付E-MAS

E-MAS演算処理機能※に更にウェーブレットを追加されたい方

計測データ解析ソフト(型番:E-MAS)¥500,000
ウェーブレット解析ソフト(型番:E-WAVELET )¥300,000

E-MAS演算処理機能※にウェーブレット解析、更に3次元表示を追加されたい方

計測データ解析ソフト(型番:E-MAS)¥500,000
ウェーブレット解析ソフト(型番:E-WAVELET)¥300,000
ウェーブレット3D表示・2D表示 オプション(型番:E-WAVELET-3D)¥200,000

ウェーブレット解析のみご希望の方

ウェーブレット解析ソフト(型番:E-WAVELET)ウェーブレット解析のみ※2¥300,000
E-MASのTEXT(CSV)読み込みソフトが必要です。E-MASから演算処理を除いた波形表示ソフト付き。¥100,000

計測表示ソフトDAQⅢ用ウェーブレットのご紹介

カオス解析のみご希望の方

カオス解析ソフト(型番:E-CHAOS)カオス解析のみ※2¥200,000
E-MASのTEXT(CSV)読み込みソフトが必要です。E-MASから演算処理を除いた波形表示ソフト付き。¥100,000

※2 ウェーブレット解析のみ、およびカオス解析のみをご発注の場合はE-MASの演算機能はサポートされません。

E-MASとウェーブレット、カオスの組み合わせ

E-MAS演算処理機能※に更カオス解析を追加されたい方

計測データ解析ソフト(型番:E-MAS)¥500,000
カオス解析ソフト(型番:E-CHAOS)¥200,000

E-MAS演算処理機能※に更にウェーブレットとカオスを追加されたい方

計測データ解析ソフト(型番:E-MAS)¥500,000
ウェーブレット解析ソフト(型番:E-WAVELET)¥300,000
カオス解析ソフト(型番:E-CHAOS)¥200,000

E-MAS演算処理機能※に更にウェーブレットとカオスを追加されたい方

計測データ解析ソフト(型番:E-MAS)¥500,000
ウェーブレット解析ソフト(型番:E-WAVELET)¥300,000
ウェーブレット3D表示・2D表示 オプション(型番:E-WAVELET-3D)¥200,000
カオス解析ソフト(型番:E-CHAOS)¥200,000

※2 ウェーブレット解析のみ、およびカオス解析のみをご発注の場合はE-MASの演算機能はサポートされません。

E-MAS演算機能

間隔検出極大値間隔、極小値間隔
関数変換指数関数、自然対数、対数
周波数処理FIR、FFT、MEM、AR
クリップ・フィル上限値クリップ、下限値クリップ、フィル
整流・波形生成整流、サイン波、矩形波、白色雑音
処理手・登録機能解析の各段階の手順を予め登録しておくことができますので、複数のデータ保存を行なう場合に、誤ることなく、常に同じ手順の解析を自動的に行なうことができます。

※3 取り扱う周波数が20kHz以下の場合は、E-MASはBIOMASに変更になります。価格は変わりません。