WO2011118280A1 - 生体情報検出装置 - Google Patents

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WO2011118280A1
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detection
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小暮俊介
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アイシン精機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a biological information detection apparatus that detects biological information including biological vibrations such as respiration, heartbeat, and body movement.
  • Pressure sensing means for detecting pressure fluctuations generated by a living body as a living body information detecting device for detecting living body vibration such as respiration, heartbeat and body movement supported by a support such as a bed, mat and sheet And a control means for detecting a biological signal by processing a signal of the pressure-sensitive means, and the pressure-sensitive means is installed in the pressure-receiving part with a partially different installation density.
  • a living body information detecting device for detecting living body vibration such as respiration, heartbeat and body movement supported by a support such as a bed, mat and sheet
  • a control means for detecting a biological signal by processing a signal of the pressure-sensitive means, and the pressure-sensitive means is installed in the pressure-receiving part with a partially different installation density.
  • a pressure-sensitive portion is located at a position where a necessary signal can be easily obtained, that is, a position near the chest if the timing of occurrence of respiration is detected. It is installed so as to increase the installation density of the means.
  • a living body is located at a location where the installation density of the pressure sensitive means is low, it is difficult to detect a desired biological signal. Therefore, there is a problem that a detection failure of the generation timing of the biological signal or an erroneous detection occurs.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a biological information detection apparatus that can suppress biological signal detection omissions and false detections and detect biological vibrations more accurately.
  • the biological information detection apparatus has a characteristic configuration in which a plurality of detection units that are arranged on a support that supports a living body and output signals corresponding to detected vibrations, and for each signal output from each detection unit
  • an extraction unit that extracts a signal in a predetermined frequency range corresponding to the vibration of the living body to be detected, and a vibration timing of each feature point is detected as a detection vibration timing from the signal extracted by each of the extraction units.
  • a timing output section for outputting the detection vibration timing as the biological information of the living body, is that with the.
  • the determination unit stores the detected vibration timing of the signal obtained by extracting a predetermined frequency range from the signal output from each detection unit according to the vibration of the living body to be detected in the timing storage unit. It is determined whether or not it matches the stored memory vibration timing. As a result, when the detected vibration timing matches the stored vibration timing, the detected vibration timing detected for at least one detection unit is output as biological information of the living body by the timing output unit. For this reason, it is possible to more accurately capture the vibration of the living body to be detected, excluding the vibration (noise) caused by factors other than the vibration of the living body.
  • timing update unit that updates the stored vibration timing in accordance with the detected vibration timing detected by the timing detection unit.
  • the stored vibration timing is updated according to the detected vibration timing detected by the timing detection unit. Therefore, even if the detected vibration timing detected by each detection unit does not match the stored vibration timing stored in the timing storage unit in spite of the vibration of the living body, the detected vibration detected by each detection unit
  • the memory vibration timing can be updated according to the timing.
  • the detected vibration timing can be compared with the updated stored vibration timing, and the vibration of the living body can be detected more accurately without being limited by the stored stored vibration timing.
  • the timing update unit responds to the plurality of detected vibration timings when the characteristic points of the plurality of detected vibration timings are within a predetermined range for each of the detected vibration timings detected by the timing detection unit. It is preferable to update the memory vibration timing.
  • the stored vibration timing is determined according to the plurality of detected vibration timings. Updated. Therefore, the stored vibration timing can be updated to a more accurate vibration timing of the feature point in accordance with the vibration timing of the feature point of the actually extracted signal.
  • the stored vibration timing is not updated. Therefore, the stored vibration timing is not updated in a direction away from the vibration timing of the feature points of the actually extracted signal. I will not. Therefore, the actual vibration of the living body can be detected more accurately.
  • FIG. 6 is a block diagram which shows the structure of a biometric information detection apparatus. It is explanatory drawing which shows the example which applied the biometric information detection apparatus to the vehicle seat. It is a flowchart which shows operation
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a biological information detection apparatus according to the present embodiment.
  • the plurality of detection units 10 are arranged on the support 2 that supports the living body, and output signals corresponding to the detected vibrations.
  • the extraction unit 20 extracts a signal in a predetermined frequency range corresponding to the vibration of the living body to be detected for each signal output from each detection unit 10.
  • the timing detection unit 30 detects the vibration timing of each feature point as a detection vibration timing from the signal extracted by each of the extraction units 20.
  • the timing storage unit 40 stores the detected vibration timing detected by the timing detection unit 30 as a stored vibration timing.
  • the determination unit 50 determines whether or not the detected vibration timing matches the stored vibration timing.
  • the timing output unit 60 outputs the detected vibration timing detected for at least one detection unit 10 as biological information of the living body when the detected vibration timing matches the stored vibration timing.
  • a plurality of detection units 10 are provided on the support 2 that supports the living body.
  • the detection unit 10 includes a vibration sensor that outputs an electrical signal in response to vibrations of the living body such as respiration, heartbeat, and body movement, and a pressure sensor that outputs an electrical signal in response to pressure applied to the detection unit 10 by vibration of the living body. Used.
  • the extraction unit 20 is configured to detect all or a part of a frequency range from a minimum value to a maximum value of a frequency predicted from the detection signal output from the detection unit 10 for biological vibration such as respiration, heartbeat, and body movement (predetermined frequency).
  • the signal obtained by extracting the electrical signal of (range) is output.
  • the cutoff frequency is set to be higher than at least a minimum value of a frequency predicted for biological vibration such as respiration, heartbeat, and body movement.
  • the cutoff frequency When the cutoff frequency is set higher than the maximum frequency predicted for biological vibrations such as breathing, heartbeat, and body motion, an electrical signal in the frequency range between the minimum and maximum values predicted for biological vibrations Passes through the extraction unit 20.
  • the frequency range to be passed includes all or part of the minimum value to the maximum value of the predicted frequency of biological vibration such as respiration, heartbeat, and body motion. Is set.
  • the timing detection unit 30 detects a detection vibration timing that is a vibration timing of each feature point from the signal extracted by each of the extraction units 20.
  • the feature points include, for example, the extreme value (peak) of the signal, the point where the voltage of the signal switches from negative to positive, and the point where the signal exceeds the predetermined value among the extreme values (peak) of the signal.
  • the timing detection unit 30 will be described as detecting an extreme value (peak) as a feature point.
  • the detection vibration timing is detected for each detection unit 10.
  • the timing storage unit 40 stores a vibration timing at which a feature point is detected by each detection unit 10 as a stored vibration timing.
  • the vibration timing at which the detection unit 10 detects the vibration of the living body to be detected is determined by the positional relationship (distance) between the vibration source of the living body and each detection unit 10. Since the vibration source differs depending on whether the vibration of the living body is due to breathing or heartbeat, and whether it is due to abdominal breathing or chest breathing among breaths, each detection is also performed depending on the type of vibration of the living body to be detected. The vibration timing detected by the unit 10 is different. Therefore, the timing storage unit 40 stores the stored vibration timing for each detection unit 10 according to the vibration of the living body to be detected.
  • the memory vibration timing for each detection target (for example, abdominal respiration and chest respiration) is stored.
  • vibration caused by factors other than biological vibrations tends to cause the vibration source to vibrate the entire support simultaneously. That is, the vibration timings at which the characteristic points of vibrations derived from noise are detected by the respective detection units 10 are almost the same, and therefore differ from the stored vibration timings for the respective detection units 10 according to the vibrations of the living body.
  • the determination unit 50 compares the detected vibration timing detected for each detection unit 10 by the timing detection unit 30 with the stored vibration timing stored for each detection unit 10 by the timing storage unit 40, and determines whether or not they match. To do. It is determined whether the deviation from the stored vibration timing detected for each detection unit 10 by the timing storage unit 40 is within a predetermined range of the detection vibration timing detected for each detection unit 10 by the timing detection unit 30. Determined by whether or not.
  • the memory vibration timing may be set to a specific range and a predetermined range (allowable range) for determining whether or not it matches, and the memory vibration timing itself may have a certain range (allowable range). ) May be set. When there are a plurality of types of vibrations of the living body to be detected, comparison is made with the stored vibration timing for each detection target.
  • the determination unit 50 uses the vibration timing detected by the timing detection unit 30 from the signal output by at least one detection unit 10 and extracted by the extraction unit 20 as a reference detection vibration timing, and is detected by each detection unit 10. The difference between the vibration timing and the reference detection vibration timing is calculated. Further, the determination unit 50 calculates the difference between the storage vibration timing and the reference storage vibration timing for each detection unit 10 using the storage vibration timing for at least one detection unit 10 as the reference storage vibration timing. Note that the timing detection unit 30 may calculate the difference between the detection vibration timing of each detection unit 10 and the reference detection vibration timing. The timing storage unit 40 may store a difference between the stored vibration timing and the reference stored vibration timing for each detection unit 10.
  • the timing output unit 60 When the determination unit 50 determines that the detected vibration timing matches the stored vibration timing, the timing output unit 60 outputs the detected vibration timing for at least one detection unit 10 as biological information of the living body. At this time, the timing output unit 60 may output an average value of the detected vibration timings for the plurality of detection units 10.
  • the timing output unit 60 outputs the detected vibration timing when it is determined that the detected vibration timing detected by the timing detection unit 30 corresponds to the stored vibration timing stored in the timing storage unit 40. For this reason, it is possible to more accurately capture the vibration of the living body to be detected, excluding vibration (noise) due to factors other than the vibration of the living body. Therefore, the living body information detection apparatus 1 is based on the information on the vibration of the living body more accurately, and the living body information (the number of breaths per unit time, whether abdominal breathing or chest breathing is performed) It is possible to detect the number of heartbeats per hour and their changes over time.
  • the timing storage unit 40 may store in advance the storage vibration timing for each detection unit 10 according to the vibration of the living body to be detected, and may be detected by the timing detection unit 30.
  • the detected vibration timing may be stored and compared with the timing when detecting the subsequent timing.
  • the detected vibration timing detected by the timing detection unit 30 is stored, the detected vibration timing may be detected a plurality of times, and the detected vibration timing may be determined and stored based on the detection result.
  • the biological information detection apparatus 1 may further include a timing update unit 70 that updates the stored vibration timing in accordance with the detected vibration timing detected by the timing detection unit 30. For each of the detected vibration timings detected by the timing detection unit, the timing update unit 70 updates the stored vibration timing according to the plurality of detected vibration timings when the feature points of the plurality of detected vibration timings are within a predetermined range. To do.
  • the stored vibration timing is updated by the timing update unit 70
  • the detected vibration timing for each detection unit 10 is stored in the timing storage unit 40 in advance even though the vibration is generated by the vibration of the living body. Even when it does not correspond to the timing, the stored vibration timing is updated in accordance with the detected vibration timing for each detection unit 10, and the detected vibration timing and the updated stored vibration timing are compared. Therefore, the vibration of the living body can be detected more accurately regardless of the stored vibration timing stored in advance.
  • the detected vibration timing detected by the vibration of the living body is detected in a narrower range than the range determined to match the stored vibration timing, the range determined by the timing update unit 70 to match the stored vibration timing. Therefore, it can be detected more accurately according to the actual vibration of the living body.
  • the stored vibration timing is updated according to the vibration timings of the plurality of feature points.
  • the stored vibration timing can be updated to a more accurate vibration timing of the feature point in accordance with the vibration timing of the feature point of the extracted signal.
  • the stored vibration timing is not updated. Therefore, the stored vibration timing is not updated in a direction away from the vibration timing of the feature points of the actually extracted signal. I will not. Therefore, the actual vibration of the living body can be detected more accurately.
  • FIG. 2 is an explanatory view showing an example in which the biological information detecting apparatus according to the present embodiment is applied to the vehicle seat 100.
  • a third pressure sensor 113, a fourth pressure sensor 114, and a fifth pressure sensor 115 are disposed on the vehicle seat 100.
  • the first pressure sensor 111 and the second pressure sensor 112 are disposed in the backrest portion 101, and the third pressure sensor 113, the fourth pressure sensor 114, and the fifth pressure sensor 115 are disposed in the seat portion 102.
  • each of the first pressure sensor 111 to the fifth pressure sensor 115 is connected to each channel of the electronic circuit 130.
  • the electronic circuit 130 includes a program that functions as the extraction unit 20, the timing detection unit 30, the timing storage unit 40, the determination unit 50, and the timing output unit 60.
  • the extraction unit 20 functions as a low-pass filter, and includes a first low-pass filter 121 to a fifth low-pass filter 125 that extract a filtered signal from signals output from the first pressure sensor 111 to the fifth pressure sensor 115. Will be described.
  • the cut-off frequencies of the first low-pass filter 121 to the fifth low-pass filter 125 are set according to the frequency of vibration generated by the respiration of the living body.
  • the extraction unit 20 may be configured using an analog filter (a low-pass filter, a band-pass filter) without depending on the electronic circuit 130.
  • an analog filter a low-pass filter, a band-pass filter
  • FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the biological information detecting apparatus 1 according to the first embodiment. 3 detects the detected vibration timing from the signals extracted by the first low-pass filter 121 to the second low-pass filter 125, and outputs the detected vibration timing when it is determined that the detected vibration timing corresponds to the stored vibration timing. This represents a routine for performing the processing. In step S1, the electronic circuit 130 detects the detection vibration timing from the signals extracted by the first low-pass filter 121 to the fifth low-pass filter 125.
  • FIG. 4 is a graph showing signals of the first pressure sensor 111 to the fifth pressure sensor 115 extracted from the first low-pass filter 121 to the fifth low-pass filter 125 when the vibration of a living body performing chest breathing is measured. It is.
  • the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the voltage of the extracted signal.
  • the result of having performed the measurement by the respirometer with the measurement of the vibration of the living body is shown in the same graph.
  • the electronic circuit 130 detects the detection vibration timing that is the vibration timing of the feature point from each signal.
  • the feature point detected by the electronic circuit 130 is the extreme value (peak) of each signal, and the detection vibration timings t1 to t5 are detected for each of the first pressure sensor 111 to the fifth pressure sensor 115.
  • FIG. 5 is a graph showing signals of the first pressure sensor 111 to the fifth pressure sensor 115 extracted from the first low-pass filter 121 to the fifth low-pass filter 125 when the vibration of a living body performing abdominal breathing is measured. It is.
  • the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the voltage of the extracted signal.
  • the result of having performed the measurement by the respirometer with the measurement of the vibration of the living body is shown in the same graph.
  • the electronic circuit 130 detects the detection vibration timing that is the vibration timing of the feature point from each signal.
  • the feature point detected by the electronic circuit 130 is the extreme value (peak) of each signal, and the detection vibration timings t1 to t5 are detected for each of the first pressure sensor 111 to the fifth pressure sensor 115.
  • the detection vibration timings t1 to t5 of the first pressure sensor 111 to the fifth pressure sensor 115 differ depending on the type of respiration performed by the living body.
  • the vibration timing at which the signal extracted when the vibration of the living body is detected is a characteristic point according to the type of vibration of the living body to be detected (a plurality of types when there are a plurality of types)
  • the memory vibration timing set based on data measured in advance for the first pressure sensor 111 to the fifth pressure sensor 115 is stored.
  • the difference may be stored in the electronic circuit 130.
  • the electronic circuit 130 determines that the detected vibration timing matches the stored vibration timing for each of the pressure sensors 111 to 115, at least one detected vibration timing (from the first pressure sensor 111 to the fifth pressure sensor 115) (step S3). Instead of a difference from the reference detection vibration timing, a detection vibration timing that is a vibration timing at which a feature point is detected is output, and a series of processing in this routine ends.
  • the output detection vibration timing may be at least one detection vibration timing of the first pressure sensor 111 to the fifth pressure sensor 115, or an average value of the detection vibration timings of the first pressure sensor 111 to the fifth pressure sensor 115. But you can.
  • the detected vibration timing output from the electronic circuit 130 can be used, for example, for measurement of heart rate, respiration rate, etc. per unit time by a subsequent process.
  • the electronic circuit 130 determines that the detected vibration timing does not match the stored vibration timing for each of the pressure sensors 111 to 115, the electronic circuit 130 continues to detect the detected vibration timing.
  • the electronic circuit 130 outputs the detected vibration timing when it is determined that the detected vibration timing detected by the first pressure sensor 111 to the fifth pressure sensor 115 matches the stored vibration timing. Excluding vibrations (noise) caused by factors other than vibrations, vibrations of a living body to be detected can be captured more accurately.
  • the detection vibration timings for the first pressure sensor 111 to the fifth pressure sensor 115 are simultaneous (the difference between the detection vibration timing for the second pressure sensor 112 to the fifth pressure sensor 115 and the reference detection vibration timing is all 0). Because it is different from the memory vibration timing, it is not output by the electronic circuit 130.
  • the biological information detection apparatus 1 can detect biological information (the number of breaths per unit time, abdominal breathing, and the like) based on the vibration information of the biological vibration. It is possible to detect which of the chest type breathing, the number of heartbeats per unit time, and their temporal changes).
  • FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the biological information detecting apparatus 1 according to the second embodiment. Since the second embodiment is substantially the same as the first embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described.
  • the flowchart of FIG. 6 represents a routine for performing processing for updating the stored vibration timing in accordance with the detected vibration timing.
  • the electronic circuit 130 detects the detected vibration timing in step S1, and determines whether the detected vibration timing matches the stored vibration timing in step S2. As a result, if it is determined that it is compatible, the detected vibration timing is output in step S3 and the process proceeds to step S4. If it is determined that it is not compatible, the process proceeds to step S4 as it is.
  • the electronic circuit 130 counts the number of detection times I of the detected vibration timing in step S4, and determines whether or not the number of detection times I is a predetermined number in step S5. When it is determined that the detection number I is a predetermined number, the electronic circuit 130 proceeds to step S6, and when it is determined that the detection number I is not a predetermined number, the electronic circuit 130 returns to step S1. In step 6, it is determined whether or not the detected vibration timing is within a predetermined range for a predetermined number of times.
  • step S7 If it is determined that the detected vibration timing has been within the predetermined range for a predetermined number of times, the electronic circuit 130 proceeds to step S7 and updates the stored vibration timing in accordance with the detection result for the predetermined number of times of the detected vibration timing. A series of processes in is terminated. When it is determined that the detected vibration timing is not within the predetermined range for a predetermined number of times, the electronic circuit 130 ends the series of processes in this routine.
  • the update of the memory vibration timing is performed, for example, by calculating an average value of the detected vibration timings for a predetermined number of times and storing the average value as a new memory vibration timing.
  • a predetermined range (allowable range) used when the electronic circuit 130 determines whether or not the detected vibration timing corresponds to the stored vibration timing.
  • the electronic circuit 130 detects the detected vibration timing. It is also possible to update to the range used to determine that the timing is within a predetermined range for a predetermined number of times.
  • the memory vibration timing is updated, even if the detected vibration timing for the first pressure sensor 111 to the fifth pressure sensor 115 does not match the stored memory vibration timing in spite of the vibration of the living body,
  • the stored vibration timing is updated in accordance with the detected vibration timing for the first pressure sensor 111 to the fifth pressure sensor 115, and the detected vibration timing and the updated stored vibration timing are compared. Therefore, the vibration of the living body can be detected more accurately regardless of the stored vibration timing stored in advance.
  • the stored vibration timing is updated according to the vibration timings of the plurality of feature points.
  • the stored vibration timing can be updated to a more accurate vibration timing of the feature point in accordance with the vibration timing of the feature point of the extracted signal.
  • the stored vibration timing is not updated. Therefore, the stored vibration timing is updated in a direction away from the timing of the feature points of the actually extracted signal. Absent. Therefore, the actual vibration of the living body can be detected more accurately.
  • a predetermined value for determining the conformity with the memory vibration timing according to various physiques and states of the living body is generally set to be somewhat wide.
  • the width of the detection vibration timing determined to be suitable for the memory vibration timing is Since it is narrowed according to the physique and state of the living body, vibration of the living body can be detected more accurately.

Abstract

　生体信号の検出漏れや誤検出を抑え、より正確に生体の振動を検出できる生体情報検出装置を提供するため、生体情報検出装置に、生体を支持する支持体に配置され、検出される振動に応じた信号を出力する複数の検出部と、検出対象とする生体の振動に対応した所定の周波数範囲の信号を抽出する抽出部と、抽出部の各々により抽出された信号から各々の特徴点の振動タイミングを検出するタイミング検出部と、タイミング検出部により検出される振動タイミングである記憶振動タイミングを記憶するタイミング記憶部と、検出振動タイミングが記憶振動タイミングに適合するか否かを判定する判定部と、検出振動タイミングが記憶振動タイミングに適合する場合に検出振動タイミングを生体の生体情報として出力するタイミング出力部と、を設けた。

Description

生体情報検出装置
　本発明は、呼吸、心拍および体動等の生体振動を含む生体情報を検出する生体情報検出装置に関する。
　ベッド、マットおよびシート等の支持体に支持される生体の呼吸、心拍および体動等の生体振動を検出する生体情報検出装置として、生体より発生した圧力変動を検出する感圧手段と、感圧手段を生体の圧力を受ける受圧部に設置し、感圧手段の信号を処理して生体信号を検出する制御手段とを備え、感圧手段は受圧部で部分的に設置密度を異ならせて設置した技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００７－１８５４０９号公報
　特許文献１に記載の生体情報検出装置では、例えば、ベッドに感圧手段を設置する場合、必要な信号を得やすい部分、つまり呼吸の発生タイミングを検出するなら胸部の近傍となる位置に感圧手段の設置密度を高くなるよう設置される。しかし、感圧手段の設置密度の低い箇所に生体が位置する場合では、所望の生体信号を検出し難くなる。よって、生体信号の発生タイミングの検出漏れや誤検出を生じる問題がある。
　また、同一の振動源からの生体振動を、振動源の近傍の感圧手段で検出し、さらに、振動源から離れた感圧手段で、振動源から伝搬した振動を検出するというように、別々の位置・時間で重複検出がなされて誤検出につながるおそれがある。
　本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、生体信号の検出漏れや誤検出を抑え、より正確に生体振動を検出できる生体情報検出装置を提供することを目的とする。
　本発明に係る生体情報検出装置の特徴構成は、生体を支持する支持体に配置され、検出される振動に応じた信号を出力する複数の検出部と、前記各検出部から出力された信号ごとに、検出対象とする前記生体の振動に対応した所定の周波数範囲の信号を抽出する抽出部と、前記抽出部の各々により抽出された信号から各々の特徴点の振動タイミングを検出振動タイミングとして検出するタイミング検出部と、前記タイミング検出部により検出された前記検出振動タイミングを記憶振動タイミングとして記憶するタイミング記憶部と、前記検出振動タイミングが前記記憶振動タイミングに適合するか否かを判定する判定部と、前記検出振動タイミングが前記記憶振動タイミングに適合する場合に少なくとも一つの前記検出部について検出された前記検出振動タイミングを前記生体の生体情報として出力するタイミング出力部と、を備えたことである。
　この特徴構成によれば、判定部により、検出対象とする生体の振動に応じて各検出部から出力された信号から所定の周波数範囲を抽出した信号の検出振動タイミングが、タイミング記憶部に記憶されている記憶振動タイミングに適合するか否かが判定される。その結果、検出振動タイミングが記憶振動タイミングに適合する場合に、少なくとも一つの検出部について検出された検出振動タイミングが生体の生体情報としてタイミング出力部により出力される。このため、生体の振動以外の要因による振動（ノイズ）を除いて検出対象とする生体の振動をより正確にとらえられる。
　ここで、前記タイミング検出部により検出された前記検出振動タイミングに応じて前記記憶振動タイミングを更新するタイミング更新部をさらに備えると好適である。
　この特徴構成によれば、タイミング検出部により検出された検出振動タイミングに応じて記憶振動タイミングが更新される。このため、生体の振動であるにも関わらず各検出部により検出された検出振動タイミングがタイミング記憶部に記憶された記憶振動タイミングに適合しないような場合でも、各検出部により検出された検出振動タイミングに応じて記憶振動タイミングが更新可能となる。そして、検出振動タイミングと更新された記憶振動タイミングとが比較可能となり、あらかじめ記憶された記憶振動タイミングにとらわれず、生体の振動をより正確に検出できる。
　また、前記タイミング更新部は、前記タイミング検出部により検出された前記検出振動タイミングの各々について、複数の前記検出振動タイミングの特徴点が所定範囲内であるときは、前記複数の検出振動タイミングに応じて前記記憶振動タイミングを更新すると好適である。
　この特徴構成によれば、タイミング検出部により検出された検出振動タイミングの各々について、複数の検出振動タイミングの特徴点が所定範囲内であるときは、複数の検出振動タイミングに応じて記憶振動タイミングが更新される。このため、実際に抽出された信号の特徴点の振動タイミングに合わせてより正確な特徴点の振動タイミングに記憶振動タイミングを更新可能となる。また、複数の特徴点が所定範囲外の特徴点を含む場合には記憶振動タイミングが更新されないため、実際に抽出された信号の特徴点の振動タイミングから遠ざかる方向への記憶振動タイミングの更新は行われない。よって、さらに正確に実際の生体の振動を検出できる。
生体情報検出装置の構成を示すブロック図である。 生体情報検出装置を車両用シートに適用した例を示す説明図である。 第一実施例に係る生体情報検出装置の動作を示すフローチャートである。 胸式呼吸を行っている生体の振動を測定した場合に第一ローパスフィルタ～第五ローパスフィルタから出力される信号を示すグラフである。 腹式呼吸を行っている生体の振動を測定した場合に第一ローパスフィルタ～第五ローパスフィルタから出力される信号を示すグラフである。 第二実施例に係る生体情報検出装置の動作を示すフローチャートである。
　以下、本実施例を図面に基づいて説明する。
　図１は、本実施例に係る生体情報検出装置の構成を示すブロック図である。
　複数の検出部１０は、生体を支持する支持体２に配置され、検出される振動に応じた信号を出力する。抽出部２０は、各検出部１０から出力された信号ごとに、検出対象とする生体の振動に対応した所定の周波数範囲の信号を抽出する。タイミング検出部３０は、抽出部２０の各々により抽出された信号から各々の特徴点の振動タイミングを検出振動タイミングとして検出する。タイミング記憶部４０は、タイミング検出部３０により検出された検出振動タイミングを記憶振動タイミングとして記憶する。判定部５０は、検出振動タイミングが記憶振動タイミングに適合するか否かを判定する。タイミング出力部６０は、検出振動タイミングが記憶振動タイミングに適合する場合に少なくとも一つの検出部１０について検出された検出振動タイミングを生体の生体情報として出力する。
　検出部１０は、生体を支持する支持体２に複数設けられる。検出部１０には、呼吸、心拍、体動などの生体による振動に応じて電気信号を出力する振動センサ、生体の振動により検出部１０にかかる圧力に応じて電気信号を出力する圧力センサなどが用いられる。
　抽出部２０は、検出部１０により出力された検出信号から、呼吸、心拍、体動などの生体の振動について予測される周波数の最小値から最大値までの周波数範囲の全部または一部（所定周波数範囲）の電気信号を抽出した信号を出力する。抽出部２０がローパスフィルタとして機能する場合、カットオフ周波数は、少なくとも、呼吸、心拍、体動などの生体の振動について予測される周波数の最小値より高く設定される。
　カットオフ周波数が、呼吸、心拍、体動などの生体の振動について予測される周波数の最大値より高く設定されると、生体の振動について予測される最小値から最大値までの周波数範囲の電気信号が抽出部２０を通過する。抽出部２０がバンドパスフィルタとして機能する場合、通過させる周波数範囲は、呼吸、心拍、体動などの生体の振動について予測される周波数の最小値から最大値までの全部または一部を含むように設定される。
　タイミング検出部３０は、抽出部２０の各々により抽出された信号から、各々の特徴点の振動タイミングである検出振動タイミングを検出する。特徴点としては、例えば、信号の極値（ピーク）、信号の電圧が負から正に切り替わる点、また、信号の極値（ピーク）のうち所定値を超える点等が挙げられる。ここでは、タイミング検出部３０は、特徴点として、極値（ピーク）を検出するとして説明する。検出振動タイミングの検出は、各検出部１０について行われる。
　タイミング記憶部４０は、各検出部１０により特徴点が検出される振動タイミングを記憶振動タイミングとして記憶する。検出対象とする生体の振動が各検出部１０により検出される振動タイミングは、生体の振動の振動源と各検出部１０との位置関係（距離）により決まる。生体の振動は、呼吸によるものか心拍によるものか、呼吸の中でも腹式呼吸によるものか胸式呼吸によるものかによって振動源が異なるため、検出対象とする生体の振動の種類によっても、各検出部１０により検出される振動タイミングが異なる。よって、タイミング記憶部４０は、検出対象とする生体の振動に応じた各検出部１０についての記憶振動タイミングを記憶する。
　検出対象とする生体の振動が複数種類である場合は、それぞれの検出対象（例えば腹式呼吸および胸式呼吸）についての記憶振動タイミングを記憶する。なお、生体の振動以外の要因により生じる振動（ノイズ）は、その振動源が支持体全体を同時に振動させる傾向がある。すなわち、各検出部１０によりノイズ由来の振動の特徴点が検出される振動タイミングはほぼ同時となるため、生体の振動に応じた各検出部１０についての記憶振動タイミングと異なる。
　判定部５０は、タイミング検出部３０により各検出部１０について検出された検出振動タイミングと、タイミング記憶部４０により各検出部１０について記憶された記憶振動タイミングとを比較し、適合するかどうかを判定する。適合するか否かは、タイミング検出部３０により各検出部１０について検出された検出振動タイミングの、タイミング記憶部４０により各検出部１０について記憶された記憶振動タイミングからのずれが、所定範囲内か否かによって判定される。
　なお、記憶振動タイミングとしては、ある特定のタイミングと、適合するか否かを判定するときの所定範囲（許容範囲）を設定してもよく、また、記憶振動タイミングそのものにある程度の範囲（許容範囲）を持たせて設定してもよい。検出対象とする生体の振動が複数種類である場合は、それぞれの検出対象についての記憶振動タイミングと比較する。
　比較のため、判定部５０は、少なくとも一つの検出部１０により出力され抽出部２０により抽出された信号からタイミング検出部３０により検出された振動タイミングを基準検出振動タイミングとし、各検出部１０の検出振動タイミングと基準検出振動タイミングとの差を演算する。また、判定部５０は、少なくとも一つの検出部１０についての記憶振動タイミングを基準記憶振動タイミングとし、各検出部１０についての記憶振動タイミングと基準記憶振動タイミングとの差を演算する。なお、タイミング検出部３０によって各検出部１０の検出振動タイミングと基準検出振動タイミングとの差が演算されてもよい。また、タイミング記憶部４０に各検出部１０についての記憶振動タイミングと基準記憶振動タイミングとの差が記憶されていてもよい。
　タイミング出力部６０は、判定部５０により、検出振動タイミングと記憶振動タイミングとが適合すると判定された場合、少なくとも一つの検出部１０についての検出振動タイミングを生体の生体情報として出力する。なお、このとき、タイミング出力部６０は、複数の検出部１０についての検出振動タイミングの平均値を出力してもよい。
　このように、タイミング出力部６０は、タイミング検出部３０により検出される検出振動タイミングと、タイミング記憶部４０に記憶された記憶振動タイミングとが対応すると判定された場合に検出振動タイミングを出力する。このため、生体の振動以外の要因による振動（ノイズ）を除いて検出対象とする生体の振動をより正確にとらえられる。よって、生体情報検出装置１は、より正確にとらえられた生体の振動の情報に基づいて、生体の情報（単位時間あたりの呼吸回数、腹式呼吸と胸式呼吸のいずれがなされているか、単位時間あたりの心拍回数、また、これらの経時変化など）を検出できる。
　なお、タイミング記憶部４０は、上述のように、検出対象とする生体の振動に応じた各検出部１０についての記憶振動タイミングをあらかじめ記憶していてもよく、また、タイミング検出部３０により検出された検出振動タイミングを記憶してその後のタイミング検出の際にそれと比較するようにしてもよい。また、タイミング検出部３０により検出された検出振動タイミングを記憶する場合、検出振動タイミングを複数回検出してその結果に基づいて検出振動タイミングを決定して記憶してもよい。
　また、生体情報検出装置１は、さらに、タイミング検出部３０により検出された検出振動タイミングに応じて記憶振動タイミングを更新するタイミング更新部７０を備えてもよい。タイミング更新部７０は、タイミング検出部により検出された検出振動タイミングの各々について、複数の検出振動タイミングの特徴点が所定範囲内であるときは、複数の検出振動タイミングに応じて記憶振動タイミングを更新する。
　タイミング更新部７０により記憶振動タイミングが更新されると、生体の振動により生じた振動であるにも関わらず、各検出部１０についての検出振動タイミングが、あらかじめタイミング記憶部４０に記憶された記憶振動タイミングに対応しないような場合でも、各検出部１０についての検出振動タイミングに応じて記憶振動タイミングが更新され、検出振動タイミングと更新された記憶振動タイミングとが比較される。従って、あらかじめ記憶された記憶振動タイミングに依らず、生体の振動をより正確に検出できる。
　また、生体の振動により検出した検出振動タイミングが、記憶振動タイミングに適合すると判定される範囲より狭い範囲で検出される場合には、タイミング更新部７０により、記憶振動タイミングに適合すると判定される範囲が狭まるように更新できるため、実際の生体の振動に応じてさらに正確に検出できる。
　また、抽出部２０により抽出された信号それぞれについて、複数の特徴点の振動タイミングが所定範囲内であるときは、複数の特徴点の振動タイミングに応じて記憶振動タイミングが更新されるため、実際に抽出された信号の特徴点の振動タイミングに合わせてより正確な特徴点の振動タイミングに記憶振動タイミングを更新可能となる。また、複数の特徴点が所定範囲外の特徴点を含む場合には記憶振動タイミングが更新されないため、実際に抽出された信号の特徴点の振動タイミングから遠ざかる方向への記憶振動タイミングの更新は行われない。よって、さらに正確に実際の生体の振動を検出できる。
　以下、本実施例の生体情報検出装置を車両用シートに適用した例を説明する。
　図２は、本実施例に係る生体情報検出装置を車両用シート１００に適用した例を示す説明図である。
　図２に示すように、支持体２としての車両用シート１００に着座する生体の呼吸、心拍、体動などの振動を検出する検出部１０としての第一圧力センサ１１１、第二圧力センサ１１２、第三圧力センサ１１３、第四圧力センサ１１４、第五圧力センサ１１５が、車両用シート１００に配置されている。第一圧力センサ１１１、第二圧力センサ１１２は背もたれ部１０１に、第三圧力センサ１１３、第四圧力センサ１１４、第五圧力センサ１１５は座部１０２に配置されている。
　図１のように、第一圧力センサ１１１～第五圧力センサ１１５のそれぞれは、電子回路１３０の各チャンネルに接続されている。電子回路１３０は、抽出部２０、タイミング検出部３０、タイミング記憶部４０、判定部５０、タイミング出力部６０として機能するプログラムを備えている。ここでは、抽出部２０はローパスフィルタとして機能するとし、第一圧力センサ１１１～第五圧力センサ１１５から出力される信号からフィルタした信号を抽出する第一ローパスフィルタ１２１～第五ローパスフィルタ１２５を備えるとして説明する。第一ローパスフィルタ１２１～第五ローパスフィルタ１２５のカットオフ周波数は、生体の呼吸により生じる振動の周波数に応じて設定される。
　なお、抽出部２０は、電子回路１３０によらず、アナログフィルタ（ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ）を用いて構成してもよい。
　図３は、第一実施例に係る生体情報検出装置１の動作を示すフローチャートである。図３のフローチャートは、第一ローパスフィルタ１２１～第二ローパスフィルタ１２５により抽出した信号から検出振動タイミングを検出し、検出した検出振動タイミングが記憶振動タイミングに対応すると判定した場合に検出振動タイミングを出力する処理を行うルーチンを表す。電子回路１３０は、ステップＳ１にて、第一ローパスフィルタ１２１～第五ローパスフィルタ１２５により抽出された信号から検出振動タイミングを検出する。
　図４は、胸式呼吸を行っている生体の振動を測定した場合に第一ローパスフィルタ１２１～第五ローパスフィルタ１２５から抽出された第一圧力センサ１１１～第五圧力センサ１１５の信号を示すグラフである。横軸は時間、縦軸は抽出された信号の電圧である。また、生体の振動の測定と共に呼吸計による測定を行った結果を同じグラフに示す。電子回路１３０は、各信号から特徴点の振動タイミングである検出振動タイミングを検出する。ここでは、電子回路１３０が検出する特徴点は各信号の極値（ピーク）であり、第一圧力センサ１１１～第五圧力センサ１１５のそれぞれについて、検出振動タイミングｔ１～ｔ５を検出する。
　図５は、腹式呼吸を行っている生体の振動を測定した場合に第一ローパスフィルタ１２１～第五ローパスフィルタ１２５から抽出された第一圧力センサ１１１～第五圧力センサ１１５の信号を示すグラフである。横軸は時間、縦軸は抽出された信号の電圧である。また、生体の振動の測定と共に呼吸計による測定を行った結果を同じグラフに示す。電子回路１３０は、各信号から特徴点の振動タイミングである検出振動タイミングを検出する。ここでは、電子回路１３０が検出する特徴点は各信号の極値（ピーク）であり、第一圧力センサ１１１～第五圧力センサ１１５のそれぞれについて、検出振動タイミングｔ１～ｔ５を検出する。
　図４および図５より、生体が行う呼吸の種類によって、第一圧力センサ１１１～第五圧力センサ１１５それぞれの検出振動タイミングｔ１～ｔ５が異なることがわかる。電子回路１３０には、検出対象とする生体の振動の種類（複数種類のときは複数種類分）に応じて、生体の振動をとらえた場合に抽出された信号が特徴点となる振動タイミングを、第一圧力センサ１１１～第五圧力センサ１１５についてあらかじめ測定されたデータに基づいて設定された、記憶振動タイミングが記憶されている。
　なお、記憶振動タイミングは、第一圧力センサ１１１についての記憶振動タイミングを基準記憶振動タイミング（ｔ１＝０）とし、第二圧力センサ１１２～第五圧力センサ１１５についての記憶振動タイミングを基準記憶振動タイミングとの差として電子回路１３０に記憶してもよい。
　電子回路１３０は、ステップＳ２にて、ステップＳ１で検出された検出振動タイミングｔ１～ｔ５と、記憶振動タイミングとを比較する。電子回路１３０は、比較を行うために、第一圧力センサ１１１についての検出振動タイミングを基準検出振動タイミングとして、第二圧力センサ１１２～第五圧力センサ１１５についての検出振動タイミングｔ１との差を演算し、第一圧力センサ１１１についての基準記憶振動タイミング（ｔ＝０）と、第二圧力センサ１１２～第五圧力センサ１１５についての記憶振動タイミング（基準記憶振動タイミングとの差）と比較する。電子回路１３０は、各圧力センサ１１１～１１５について、検出振動タイミングが記憶振動タイミングに適合するかどうか（検出振動タイミングの、記憶振動タイミングからのずれが所定範囲内かどうか）を判定する。
　電子回路１３０は、各圧力センサ１１１～１１５について、検出振動タイミングが記憶振動タイミングと適合すると判定すると、ステップＳ３にて、第一圧力センサ１１１～第五圧力センサ１１５の少なくとも一つの検出振動タイミング（基準検出振動タイミングとの差ではなく、特徴点が検出された振動タイミングである検出振動タイミング）を出力して、このルーチンでの一連の処理を終了する。ここで、出力される検出振動タイミングは、第一圧力センサ１１１～第五圧力センサ１１５の少なくとも一つの検出振動タイミングでもよく、第一圧力センサ１１１～第五圧力センサ１１５の検出振動タイミングの平均値でもよい。電子回路１３０から出力された検出振動タイミングは、その後のプロセスにより、例えば、単位時間あたりの心拍数、呼吸数等の測定等に使用できる。
　電子回路１３０は、各圧力センサ１１１～１１５について、検出振動タイミングが記憶振動タイミングと適合しないと判定すると、引き続き検出振動タイミングの検出を行う。
　このように、電子回路１３０は、第一圧力センサ１１１～第五圧力センサ１１５により検出される検出振動タイミングと記憶振動タイミングとが適合すると判定した場合に、検出振動タイミングを出力するため、生体の振動以外の要因による振動（ノイズ）を除いて、検出対象とする生体の振動をより正確にとらえられる。
　第一実施例のように、車両用シートに適用される場合、例えば、車両が段差などへ乗り上げることにより生じる振動（ノイズ）は、車両用シート全体を同時に振動させる傾向がある。このため、第一圧力センサ１１１～第五圧力センサ１１５についての検出振動タイミングが同時（第二圧力センサ１１２～第五圧力センサ１１５についての検出振動タイミングと基準検出振動タイミングの差が全て０）となり、記憶振動タイミングと異なるため、電子回路１３０によって出力されないこととなる。
　このように、ノイズを除くことができるため、第一実施例の生体情報検出装置１は、生体の振動による振動の情報に基づいて、生体の情報（単位時間あたりの呼吸回数、腹式呼吸と胸式呼吸のいずれをしているか、単位時間あたりの心拍回数、また、これらの経時変化など）を検出できる。
　図６は、第二実施例に係る生体情報検出装置１の動作を示すフローチャートである。第二実施例は第一実施例とほぼ同じであるため、第一実施例との相違点を主に説明する。図６のフローチャートは、検出振動タイミングに応じて記憶振動タイミングを更新する処理を行うルーチンを表す。
　第二実施例に係る生体情報検出装置１は、電子回路１３０が、ステップＳ１にて検出振動タイミングを検出し、ステップＳ２にて検出振動タイミングが記憶振動タイミングに適合するかを判定する。その結果、適合すると判定した場合はステップＳ３にて検出振動タイミングを出力してステップＳ４に進み、適合しないと判定した場合はそのままステップＳ４へ進む。
　電子回路１３０は、ステップＳ４にて、検出振動タイミングの検出回数Ｉをカウントし、ステップＳ５にて、検出回数Ｉが所定回数であるか否かを判定する。検出回数Ｉが所定回数であると判定した場合、電子回路１３０は、ステップＳ６に進み、検出回数Ｉが所定回数でないと判定した場合、電子回路１３０は、ステップＳ１に戻る。ステップ６にて、検出振動タイミングが所定回数続けて所定範囲内であったかどうかを判定する。
　検出振動タイミングが所定回数続けて所定範囲内であったと判定した場合、電子回路１３０は、ステップＳ７に進み、検出振動タイミングの所定回数分の検出結果に応じて記憶振動タイミングを更新してこのルーチンでの一連の処理を終了する。検出振動タイミングが所定回数続けて所定範囲内でなかったと判定した場合、電子回路１３０は、このルーチンでの一連の処理を終了する。
　記憶振動タイミングの更新は、例えば、所定回数分の検出振動タイミングの平均値を演算し、その平均値を新しい記憶振動タイミングとして記憶して行われる。また、ステップＳ２にて、検出振動タイミングが記憶振動タイミングに対応するか否かを、電子回路１３０が判定する際に使用する所定範囲（許容範囲）を、ステップＳ６で電子回路１３０が、検出振動タイミングが所定回数続けて所定範囲内であったと判定するのに用いた範囲へと更新することもできる。
　記憶振動タイミングが更新されると、生体の振動であるにも関わらず第一圧力センサ１１１～第五圧力センサ１１５についての検出振動タイミングがあらかじめ記憶された記憶振動タイミングに適合しないような場合でも、第一圧力センサ１１１～第五圧力センサ１１５についての検出振動タイミングに応じて記憶振動タイミングが更新され、検出振動タイミングと更新された記憶振動タイミングとが比較される。よって、あらかじめ記憶された記憶振動タイミングにとらわれず、生体の振動をより正確に検出できる。
　また、抽出部２０により抽出された信号それぞれについて、複数の特徴点の振動タイミングが所定範囲内であるときは、複数の特徴点の振動タイミングに応じて記憶振動タイミングが更新されるため、実際に抽出された信号の特徴点の振動タイミングに合わせてより正確な特徴点の振動タイミングに記憶振動タイミングを更新可能となる。また、複数の特徴点が所定範囲外の特徴点を含む場合には記憶振動タイミングが更新されないため、実際に抽出された信号の特徴点のタイミングから遠ざかる方向への記憶振動タイミングの更新は行われない。よって、さらに正確に実際の生体の振動を検出できる。
　また、あらかじめ第一圧力センサ１１１～第五圧力センサ１１５についての記憶振動タイミングを電子回路１３０に記憶させる場合、生体の様々な体格や状態に応じて記憶振動タイミングとの適合を判定する際の所定範囲（許容範囲）は一般にある程度広く設定される。しかし、検出振動タイミングに応じて記憶振動タイミングや記憶振動タイミングからの許容範囲（または記憶振動タイミングの範囲）を更新することで、記憶振動タイミングに適合すると判定する検出振動タイミングの幅を、実際の生体の体格や状態に応じて狭められるため、生体の振動をより正確に検出できる。
　１　生体情報検出装置
　２　支持体
　１０　検出部
　２０　抽出部
　３０　タイミング検出部
　４０　タイミング記憶部
　５０　判定部
　６０　タイミング出力部
　７０　タイミング更新部

Claims (3)

  1. 生体を支持する支持体に配置され、検出される振動に応じた信号を出力する複数の検出部と、
    　前記各検出部から出力された信号ごとに、検出対象とする前記生体の振動に対応した所定の周波数範囲の信号を抽出する抽出部と、
    　前記抽出部の各々により抽出された信号から各々の特徴点の振動タイミングを検出振動タイミングとして検出するタイミング検出部と、
    　前記タイミング検出部により検出された前記検出振動タイミングを記憶振動タイミングとして記憶するタイミング記憶部と、
    　前記検出振動タイミングが前記記憶振動タイミングに適合するか否かを判定する判定部と、
    　前記検出振動タイミングが前記記憶振動タイミングに適合する場合に少なくとも一つの前記検出部について検出された前記検出振動タイミングを前記生体の生体情報として出力するタイミング出力部と、を備えた生体情報検出装置。
  2. 前記タイミング検出部により検出された前記検出振動タイミングに応じて前記記憶振動タイミングを更新するタイミング更新部をさらに備えた請求項１に記載の生体情報検出装置。
  3. 前記タイミング更新部は、前記タイミング検出部により検出された前記検出振動タイミングの各々について、複数の前記検出振動タイミングの特徴点が所定範囲内であるときは、前記複数の検出振動タイミングに応じて前記記憶振動タイミングを更新する請求項２に記載の生体情報検出装置。
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