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技術 生体存否検出装置

出願人 トミタテクノロジー・ジャパン株式会社
発明者 富田誠次郎富田雄一
出願日 2012年8月28日 (8年5ヶ月経過) 出願番号 2012-187713
公開日 2014年3月13日 (6年11ヶ月経過) 公開番号 2014-044650
状態 特許登録済
技術分野 生体の呼吸・聴力・形態・血液特性等の測定 警報システム
主要キーワード 内部カウンタ値 注目信号 存否検出 検出結果出力 デジタル信号レベル 着床状態 連続性判定 信号レベル値
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2014年3月13日)のものです。
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図面 (12)

課題

寝具上に人等の生体が存在するか否かの検出結果を比較的短い時間で得ることのできる生体存否検出装置を提供することである。

解決手段

寝具上に存在する生体の動きに応じてレベル変動する生体信号を生成する生体信号生成部と、前記生体信号の信号レベル値サンプリングするサンプリング手段(図4)と、該サンプリング手段にて得られた前記信号レベル値に、同一の信号レベル値が、サンプリングの時間軸において所定時間幅許容した所定周期をもって2以上の所定数連続して存在するか否かを判定することによって、前記同一の信号レベル値の前記所定周期での連続性の有無を判定する連続性判定手段(S25、S26)と、該連続性判定手段による前記同一の信号レベル値の前記所定周期での連続性の有無の判定結果に基づいて生体が前記寝具上に存在しているか否かの検出結果を出力する検出結果出力手段(S27、S30)とを有する構成となる。

概要

背景

従来、特許文献1に記載されるような在床検出装置が知られている。この在床検出装置は、寝具上に設置された生体センサからの検出信号に基づいて前記寝具上に人等の生体が存在するか否かを検出する。前記生体センサとして振動センサが用いられ、その振動センサの出力信号振幅平均値体動閾値以下であるときに、その振動センサの出力信号から心拍(例えば、0.5Hz〜1.5Hz)に対応した信号成分を抽出し、その信号成分が一定時間(例えば、10秒間)にわたって検出されたときに、心拍による振動が検出されたと判断している。このように振動センサの出力信号から心拍による振動が検出されたことを条件として、前記寝具に人等の生体が存在することが検出される(在床状態)。一方、前記振動センサの出力信号から前記心拍による振動が検出されないことを条件として、前記寝具に人等の生体が存在していないことが検出される(着床状態)。

概要

寝具上に人等の生体が存在するか否かの検出結果を比較的短い時間で得ることのできる生体存否検出装置を提供することである。寝具上に存在する生体の動きに応じてレベル変動する生体信号を生成する生体信号生成部と、前記生体信号の信号レベル値サンプリングするサンプリング手段()と、該サンプリング手段にて得られた前記信号レベル値に、同一の信号レベル値が、サンプリングの時間軸において所定時間幅許容した所定周期をもって2以上の所定数連続して存在するか否かを判定することによって、前記同一の信号レベル値の前記所定周期での連続性の有無を判定する連続性判定手段(S25、S26)と、該連続性判定手段による前記同一の信号レベル値の前記所定周期での連続性の有無の判定結果に基づいて生体が前記寝具上に存在しているか否かの検出結果を出力する検出結果出力手段(S27、S30)とを有する構成となる。

目的

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、寝具上に人等の生体が存在するか否かの検出結果を比較的短い時間で得ることのできる生体存否検出装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

生体寝具上に存在しているか否かを検出する生体存否検出装置であって、前記寝具上に存在する生体の動きに応じてレベル変動する生体信号を生成する生体信号生成部と、該生体信号生成部からの生体信号の信号レベル値サンプリングするサンプリング手段と、該サンプリング手段にて得られた前記信号レベル値に、同一の信号レベル値が、サンプリングの時間軸において所定時間幅許容した所定周期をもって2以上の所定数連続して存在するか否かを判定することによって、前記同一の信号レベル値の前記所定周期での連続性の有無を判定する連続性判定手段と、該連続性判定手段による前記同一の信号レベル値の前記所定周期での連続性の有無の判定結果に基づいて生体が前記寝具上に存在しているか否かの検出結果を出力する検出結果出力手段とを有する生体存否検出装置。

請求項2

前記連続性判定手段は、前記サンプリング手段にて得られた前記信号レベル値から選択される注目信号レベル値サンプリングタイミングから前記所定周期に対応する時間経過後のタイミングを含む前記所定時間幅の時間ウィンドウ内にてサンプリングされた前記注目信号レベル値と同一の信号レベル値があるか否かを判定する第1判定手段を有し、前記第1判定手段によって前記注目信号レベル値と同一の信号レベル値が前記時間ウィンドウ内にあると判定されたことを条件として、前記同一の信号レベル値の前記所定周期での連続性があると判定する請求項1記載の生体存否検出装置。

請求項3

前記連続性判定手段は、前記サンプリング手段にて得られた前記信号レベル値から選択される注目信号レベル値のサンプリングタイミングより前記所定周期に対応する時間以前のタイミングを含む前記所定時間幅の時間ウィンドウ内にてサンプリングされた前記注目信号レベル値と同一の信号レベル値があるか否かを判定する第2判定手段を有し、前記第2判定手段によって前記注目信号レベル値と同一の信号レベル値が前記時間ウィンドウ内にあると判定されたことを条件として、前記同一の信号レベル値の前記所定周期での連続性があると判定する請求項1記載の生体存否検出装置。

請求項4

前記連続性判定手段は、前記サンプリング手段にて得られた前記信号レベル値から選択される注目信号レベル値のサンプリングタイミングから前記所定周期に対応する時間経過後のタイミングを含む前記所定時間幅の時間ウィンドウ内にてサンプリングされた前記注目信号レベル値と同一の信号レベル値があるか否かを判定する第1判定手段と、前記注目信号レベル値のサンプリングタイミングより前記所定周期に対応する時間以前のタイミングを含む前記所定時間幅の時間ウィンドウ内にてサンプリングされた前記注目信号レベル値と同一の信号レベル値があるか否かを判定する第2判定手段とを有し、前記第1判定手段及び前記第2判定手段の双方によって前記注目信号レベル値と同一の信号レベル値が前記時間ウィンドウ内にあると判定されたことを条件として、前記同一の信号レベル値の前記所定周期での連続性があると判定する請求項1記載の生体存否検出装置。

請求項5

前記連続性判定手段にて用いられる前記所定周期を可変設定する第1設定手段を有する請求項1乃至4のいずれかに記載の生体存否検出装置。

請求項6

前記連続性判定手段にて用いられる前記所定時間幅を可変設定する第2設定手段を有する請求項1乃至5のいずれかに記載の生体存否検出装置。

請求項7

前記生体信号生成部は、前記寝具上に存在する生体の呼吸動心拍動及び体動に応じてレベル変動する生体信号から前記呼吸動を表す呼吸信号成分を除去して得られる信号を前記生体信号として生成し、前記連続性判定手段は、前記所定周期として生体の心拍既知周期を用いる請求項1乃至6のいずれかに記載の生体存否検出装置。

請求項8

前記生体信号生成部は、前寝具上に存在する生体の呼吸動、心拍動及び体動に応じてレベル変動する生体信号を生成し、前記連続性判定手段は、前記所定周期として生体の呼吸の既知の周期を用いる請求項1乃至6のいずれかに記載の生体存否検出装置。

請求項9

前記サンプリング手段は、前記生体信号の信号レベル所定範囲内のデジタル信号レベル値に変換し、該デジタル信号レベル値をサンプリングされた信号レベル値として出力するアナログデジタル変換器を有し、前記アナログ・デジタル変換器から出力されるデジタル信号レベル値が、前記所定範囲の上限値であるか否かを判定する上限値判定手段を有し、所定サンプリング時間において、前記上限値判定手段によって前記デジタル信号レベル値が前記所定範囲の前記上限値であると連続的に判定されたときに、前記検出結果出力手段は、生体が前記寝具上に存在するとの判定結果を出力する請求項1乃至8のいずれかに記載の生体存否検出装置。

技術分野

0001

本発明は、寝具上に人等の生体が存在するか否かを検出する生体存否検出装置に関する。

背景技術

0002

従来、特許文献1に記載されるような在床検出装置が知られている。この在床検出装置は、寝具上に設置された生体センサからの検出信号に基づいて前記寝具上に人等の生体が存在するか否かを検出する。前記生体センサとして振動センサが用いられ、その振動センサの出力信号振幅平均値体動閾値以下であるときに、その振動センサの出力信号から心拍(例えば、0.5Hz〜1.5Hz)に対応した信号成分を抽出し、その信号成分が一定時間(例えば、10秒間)にわたって検出されたときに、心拍による振動が検出されたと判断している。このように振動センサの出力信号から心拍による振動が検出されたことを条件として、前記寝具に人等の生体が存在することが検出される(在床状態)。一方、前記振動センサの出力信号から前記心拍による振動が検出されないことを条件として、前記寝具に人等の生体が存在していないことが検出される(着床状態)。

先行技術

0003

特開2007−202847号公報

発明が解決しようとする課題

0004

上述した従来の在床検出装置においては、振動センサからの検出信号からどのようにして心拍による振動に対応する信号成分を抽出するかが明らかではないが、一般的には、振動センサからの検出信号から多くの信号レベル値サンプリングされ、そのサンプリングされた信号レベル値を統計的に処理するなどして、前記検出信号に心拍による振動に対応する信号成分が含まれているか否かが判定される。このように、振動センサからの検出信号から心拍による振動に対応する信号成分を抽出するためには、より多くのデータ(信号レベル値)を処理しなければならず、処理時間が長くなって寝具上に人等の生体が存在するか否かの検出結果を得るために多くの時間を要してしまう。

0005

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、寝具上に人等の生体が存在するか否かの検出結果を比較的短い時間で得ることのできる生体存否検出装置を提供するものである。

課題を解決するための手段

0006

本発明に係る生体存否検出装置は、生体が寝具上に存在しているか否かを検出する生体存否検出装置であって、前記寝具上に存在する生体の動きに応じてレベル変動する生体信号を生成する生体信号生成部と、該生体信号生成部からの生体信号の信号レベル値をサンプリングするサンプリング手段と、該サンプリング手段にて得られた前記信号レベル値に、同一の信号レベル値が、サンプリングの時間軸において所定時間幅許容した所定周期をもって2以上の所定数連続して存在するか否かを判定することによって、前記同一の信号レベル値の前記所定周期での連続性の有無を判定する連続性判定手段と、該連続性判定手段による前記同一の信号レベル値の前記所定周期での連続性の有無の判定結果に基づいて生体が前記寝具上に存在しているか否かの検出結果を出力する検出結果出力手段とを有する構成となる。

0007

このような構成により、寝具上に存在する生体の動きに応じてレベル変動する生体信号からサンプリングされた多くの信号レベル値の中に、同一の信号レベル値が、サンプリングの時間軸において所定時間幅を許容した所定周期をもって2以上の所定数連続して存在すると、前記同一の信号レベル値の前記所定周期での連続性があると判定される。この場合、前記生体信号に前記所定周期をもって変動する信号成分が含まれているとすることができ、その所定周期をもって変動する信号成分が、生体の周期的な動き、例えば、呼吸動や、心拍動に起因するものと考え得る。そこで、前記同一の信号レベル値の前記所定周期での連続性の有無の判定結果に基づいて生体が前記寝具上に存在しているか否かの検出結果が出力される。

0008

前記所定周期を、生体が発する周期的な動き(心拍動、呼吸動)の既知である周期に設定することにより、生体が前記寝具上に存在しているか否かの検出結果がより確実なものになり得る。

0009

なお、前記生体とは、人を含む動物を意味する。

0010

本発明に係る生体存否検出装置において、前記連続性判定手段は、前記サンプリング手段にて得られた前記信号レベル値から選択される注目信号レベル値サンプリングタイミングから前記所定周期に対応する時間経過後のタイミングを含む前記所定時間幅の時間ウィンドウ内にてサンプリングされた前記注目信号レベル値と同一の信号レベル値があるか否かを判定する第1判定手段を有し、前記第1判定手段によって前記注目信号レベル値と同一の信号レベル値が前記時間ウィンドウ内にあると判定されたことを条件として、前記同一の信号レベル値の前記所定周期での連続性があると判定する構成とすることができる。

0011

このような構成により、生体信号からサンプリングされた多くの信号レベル値から選択される注目信号レベル値のサンプリングタイミングから前記所定周期に対応する時間経過後のタイミングを含む時間ウィンドウ内にてサンプリングされた前記注目信号レベル値と同一の信号レベル値があると判定されると、前記注目信号レベル値、及び前記時間ウィンドウ内にてサンプリングされた前記注目信号レベル値と同一の信号レベル値(2つの同一の信号レベル値)が、サンプリングの時間軸において前記時間ウィンドウの時間幅(所定時間幅)を許容した前記所定周期をもって連続することになり、その判定結果を条件として、前記同一の信号レベル値の前記所定周期での連続性があると判定される。

0012

また、本発明に係る生体存否検出装置において、前記連続性判定手段は、前記サンプリング手段にて得られた前記信号レベル値から選択される注目信号レベル値のサンプリングタイミングより前記所定周期に対応する時間以前のタイミングを含む前記所定時間幅の時間ウィンドウ内にてサンプリングされた前記注目信号レベル値と同一の信号レベル値があるか否かを判定する第2判定手段を有し、前記第2判定手段によって前記注目信号レベル値と同一の信号レベル値が前記時間ウィンドウ内にあると判定されたことを条件として、前記同一の信号レベル値の前記所定周期での連続性があると判定する構成とすることができる。

0013

このような構成により、生体信号からサンプリングされた多くの信号レベル値から選択される注目信号レベル値のサンプリングタイミングより前記所定周期に対応する時間以前のタイミングを含む時間ウィンドウ内にてサンプリングされた前記注目信号レベル値と同一の信号レベル値があると判定されると、前記注目信号レベル値、及び前記時間ウィンドウ内にてサンプリングされた前記注目信号レベル値と同一の信号レベル値(2つの同一の信号レベル値)が、サンプリングの時間軸において前記時間ウィンドウの時間幅(所定時間幅)を許容した前記所定周期をもって連続することになり、その判定結果を条件として、前記同一の信号レベル値の前記所定周期での連続性があると判定される。

0014

更に、本発明に係る生体存否検出装置において、前記連続性判定手段は、前記サンプリング手段にて得られた前記信号レベル値から選択される注目信号レベル値のサンプリングタイミングから前記所定周期に対応する時間経過後のタイミングを含む前記所定時間幅の時間ウィンドウ内にてサンプリングされた前記注目信号レベル値と同一の信号レベル値があるか否かを判定する第1判定手段と、前記注目信号レベル値のサンプリングタイミングより前記所定周期に対応する時間以前のタイミングを含む前記所定時間幅の時間ウィンドウ内にてサンプリングされた前記注目信号レベル値と同一の信号レベル値があるか否かを判定する第2判定手段とを有し、前記第1判定手段及び前記第2判定手段の双方によって前記注目信号レベル値と同一の信号レベル値が前記時間ウィンドウ内にあると判定されたことを条件として、前記同一の信号レベル値の前記所定周期での連続性があると判定する構成とすることができる。

0015

このような構成により、生体信号からサンプリングされた多くの信号レベル値から選択される注目信号レベル値のサンプリングタイミングから前記所定周期に対応する時間経過後のタイミングを含む時間ウィンドウ内にてサンプリングされた前記注目信号レベル値と同一の信号レベル値があると判定され、また、前記注目信号レベル値のサンプリングタイミングより前記所定周期に対応する時間以前のタイミングを含む時間ウィンドウ内にてサンプリングされた前記注目信号レベル値と同一の信号レベル値があると判定されると、前記注目信号レベル値、当該注目信号レベル値のサンプリングタイミングから前記所定周期に対応する時間経過後のタイミングを含む時間ウィンドウ内にてサンプリングされた前記注目信号レベル値と同一の信号レベル値、及び前記注目信号レベル値のサンプリングタイミングより前記所定周期に対応する時間以前のタイミングを含む時間ウィンドウ内にてサンプリングされた前記注目信号レベル値と同一の信号レベル値(3つの同一の信号レベル値)が、サンプリングの時間軸において前記時間ウィンドウの時間幅(所定時間幅)を許容した前記所定周期をもって連続することになり、前記判定結果を条件として、前記同一の信号レベル値の前記所定周期での連続性があると判定される。

0016

また、本発明に係る生体存否検出装置において、前記連続性判定手段にて用いられる前記所定周期を可変設定する第1設定手段を有する構成とすることができる。

0017

このような構成により、寝具上での存否の検出の対象となる生体の年齢体調等に合わせて同一信号レベル値の連続性を判定するための前記所定周期を変えることができるので、前記寝具上における生体の存否をより精度良く検出することができる。

0018

また、本発明に係る生体存否検出装置において、前記連続性判定手段にて用いられる前記所定時間幅を可変設定する第2設定手段を有する構成とすることができる。

0019

このような構成により、許容される処理量(処理時間)や精度に応じて同一の信号レベル値の所定周期での連続性を判定する際に許容されるべき所定時間幅を種々変更することができる。

0020

更に、本発明に係る生体存否検出装置において、前記生体信号生成部は、前記寝具上に存在する生体の呼吸動、心拍動及び体動に応じてレベル変動する生体信号から前記呼吸動を表す呼吸信号成分を除去して得られる信号を前記生体信号として生成し、前記連続性判定手段は、前記所定周期として生体の心拍の既知の周期を用いる構成とすることができる。

0021

このような構成により、呼吸動に対応する信号成分が除去されて心拍動に対応する信号成分を有する生体信号からサンプリングされた多くの信号レベル値の中に、同一の信号レベル値が、サンプリングの時間軸において所定時間幅を許容した心拍の既知の周期をもって2以上の所定数連続して存在すると、前記同一の信号レベル値の前記心拍の既知の周期での連続性があると判定される。この場合、前記同一の信号レベル値の前記心拍の周期での連続性があるとの判定結果に基づいて生体が寝具上に存在しているとの検出結果が得られる。

0022

また、本発明に係る生体存否検出装置において、前記生体信号生成部は、前寝具上に存在する生体の呼吸動、心拍動及び体動に応じてレベル変動する生体信号を生成し、前記連続性判定手段は、前記所定周期として生体の呼吸の既知の周期を用いる構成とすることができる。

0023

このような構成により、生体の呼吸動、心拍動及び体動に応じて変動する生体信号からサンプリングされた多くの信号レベル値の中に、同一の信号レベル値が、サンプリングの時間軸において所定時間幅を許容した呼吸の既知の周期をもって2以上の所定数連続して存在すると、前記同一の信号レベル値の前記呼吸の既知の周期での連続性があると判定される。この場合、前記同一の信号レベル値の前記呼吸の周期での連続性があるとの判定結果に基づいて生体が寝具上に存在しているとの検出結果が得られる。

0024

更に、本発明に係る生体存否検出装置において、前記サンプリング手段は、前記生体信号の信号レベル所定範囲内のデジタル信号レベル値に変換し、該デジタル信号レベル値をサンプリングされた信号レベル値として出力するアナログデジタル変換器を有し、前記アナログ・デジタル変換器から出力されるデジタル信号レベル値が、前記所定範囲の上限値であるか否かを判定する上限値判定手段を有し、所定サンプリング時間において、前記上限値判定手段によって前記デジタル信号レベル値が前記所定範囲の前記上限値であると連続的に判定されたときに、前記検出結果出力手段は、生体が前記寝具上に存在するとの判定結果を出力する構成とすることができる。

0025

このような構成により、所定のサンプリング時間においてサンプリングされた信号レベル値が上限値であると連続的に判定されたときに、生体が寝具上に存在するとの判定結果が出力されるので、心拍動や呼吸動に比べて非常に大きな動きとなる体動のあることを、より簡単な処理にて検出し、それに基づいて、生体が寝具上に存在しているとの検出結果を即座に得ることができる。また、バッグ等の物を一時的に寝具上に置いた際の振動に基づいて生体が寝具上に存在しているとの誤った検出結果が出力されることを防止することができる。

発明の効果

0026

本発明に係る生体存否検出装置によれば、例えば、振動センサからの検出信号から心拍等の生体の振動に対応する信号成分を直接抽出する必要がなく、単に、寝具上に存在する生体の動きに応じてレベル変動する生体信号からサンプリングされた多くの信号レベル値の中おいて、同一の信号レベル値の所定周期での連続性の有無を判定し、その判定結果に基づいて生体が前記寝具上に存在しているか否かの検出結果を得るようにしているので、寝具上に人等の生体が存在するか否かの検出結果を比較的短い時間で得ることができる。

図面の簡単な説明

0027

本発明の実施の一形態に係る生体存否検出装置の構成を示すブロック図である。
図1に示す生体存否検出装置で処理すべき生体信号の信号波形の一例を示す波形図である。
呼吸動を表す信号成分を除去して得られる生体信号の信号波形の一例を示す波形図である。
図3Aに示す信号をレベル調整して得られる生体信号の波形の一例を示す図である。
図1に示す生体存否検出装置にてなされる生体信号のサンプリング処理の流れを示すフローチャートである。
サンプリングされた信号レベル値y及びサンプリングタイミングtの例を示す図である。
体動が発生した場合の生体信号の信号波形の一例を示す波形図である。
図1に示す生体存否検出装置にてなされる生体存否検出に係る処理の流れを示すフローチャートである。
生体信号(サンプリングで得られた信号レベル値)における同一の信号レベル値の連続性の一例を示す図である。
時間ウィンドウ内に注目信号レベル値と同一の信号レベル値が複数存在する場合の一例を示す図である。
生体信号(サンプリングで得られた信号レベル値)における同一の信号レベル値の連続性の他の一例を示す図である。

実施例

0028

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

0029

本発明の実施の一形態に係る生体存否検出装置は、図1に示すように構成される。

0030

図1において、この生体存否検出装置は、ベッド等の寝具(図示略)に敷かれたパッド100、パッド100に設けられた振動センサ10(例えば、圧電センサ)及び入力回路11を有している。前記寝具に敷かれたパッド100に伝わる人(生体)の呼吸動、心拍動、体動等の生体動に応じた振動が振動センサ10により検出され(例えば、特許第4423481号公報参照)、振動センサ10から出力される前記振動に応じた検出信号が入力回路11に供される。入力回路11は、振動センサ10からの検出信号に対してレベル調整、ノイズ除去等の処理を施して、呼吸動、心拍動、体動等の生体動に応じてレベル変動する信号を生体信号Sbmとして出力する(生体信号生成部)。

0031

入力回路11から出力される生体信号Sbmは、例えば、図2に示すように、人の心拍動を表す信号成分Hb、人の呼吸動を表す信号成分Bt及び各種ノイズを含み得る。また、後述するように、生体信号Sbmは、寝具(パッド100)上での不定期な人の動き(体動)に応じて変化し得る。

0032

この生体存否検出装置は、また、フィルタ回路13及び調整回路14を有している。フィルタ回路13は、入力回路11から出力される生体信号Smbから極めて周波数の低い(周期の長い)呼吸動に対応する信号成分Btを除去し、例えば、図3Aに示すような信号波形の信号を生体信号Shbとして出力する。この呼吸動に対応する信号成分Btが除去された生体信号Shbは、比較的周波数の高い(周期の短い)心拍動に対応した信号成分Hbを含み得る。フィルタ回路13から出力された生体信号Shbは、調整回路14によって、例えば、図3Bに示すように、処理され易いレベルに調整される(生体信号生成部)。

0033

前記生体存否検出装置は、更に、第1アナログ・デジタル変換回路12及び第2アナログ・デジタル変換回路15、タイミング信号生成回路19及び処理ユニット20を有している。第1アナログ・デジタル変換回路12は、タイミング信号生成回路19からのタイミング信号に同期して入力回路11からの生体信号Sbm(呼吸動、心拍動、体動の各信号成分を含み得る)を、例えば、256段階のデジタル信号レベル値(以下、単に信号レベル値という)yに変換する。この第1アナログ・デジタル変換回路12は所定レベル以上の信号(アナログ信号)が入力されると、その出力(信号レベル値)を最大値yMAX(上限値256)に固定する。

0034

第2アナログ・デジタル変換回路15は、第1アナログ・デジタル変換回路12と同様に、タイミング信号生成回路19からのタイミング信号に同期して、調整回路14を介して供給される呼吸動に対応した信号成分の除去された生体信号Shb(図3B参照)を、例えば、256段階の信号レベル値yに変換する。この第2アナログ・デジタル変換回路15も第1アナログ・デジタル変換回路12と同様に、所定レベル以上の信号(アナログ信号)が入力されると、その出力(信号レベル値)を最大値yMAX(上限値256)に固定する。

0035

処理ユニット20は、第1アナログ・デジタル変換回路12及び第2アナログ・デジタル変換回路15それぞれからの信号レベル値y(t)についてのサンプリング処理及びそのサンプリング処理により得られた信号レベル値を用いて生体存否検出に係る処理を実行する。これらサンプリング処理及び生体存否検出に係る処理の詳細については後述する。

0036

前記生体存否検出装置は、更に、操作部16、記憶部17及び表示部18を有し、操作部16での操作に従って処理ユニット20が各種処理を実行し、処理ユニット20での処理により得られた情報等が記憶部17に保存される。また、処理ユニット20は、処理の過程で得られた各種情報やユーザとのインターフェースに必要な情報等を表示部18に表示させることができる。

0037

処理ユニットは、図4に示す手順に従って、第1アナログ・デジタル変換回路12からの生体信号Sbm(呼吸動、心拍動、体動に対応した信号成分を含み得る。:図2参照)及び第2アナログ・デジタル変換回路15からの生体信号Shb(呼吸動に対応した信号成分が除去された。:図3B参照)それぞれについてのサンプリング処理を実行する(サンプリング手段)。

0038

図4において、処理ユニット20は、第1アナログ・デジタル変換回路12及び第2アナログ・デジタル変換回路15から出力される生体信号Sbm、Shbの信号レベル値yを並列的に取得するとともに、各信号レベル値yの取得時刻内部タイマ値)をサンプリングタイミングとして取得する(S11)。そして、処理ユニット20は、取得した信号レベル値yとサンプリングタイミングtとを対応づけて記憶部17に格納する(S12)。処理ユニット20は、取得した信号レベル値yが最大値yMAX(上限値256)であるか否かを判定し(S13)、その信号レベル値yが最大値yMAXでなければ(S13でNO)、後述する内部カウンタnのカウント値がゼロである(n=0)であることを確認して(S17でYES)、第1アナログ・デジタル変換回路12及び第2アナログ・デジタル変換回路15それぞれから出力される次の信号レベル値y及びそのサンプリングタイミングtを取得する(S11)。以後、同様に、処理ユニット20は、第1アナログ・デジタル変換回路12及び第2アナログ・デジタル回路15のそれぞれから順次出力される信号レベル値yが最大値yMAXでないことを確認しつつ(S13でNO)、その信号レベル値yをサンプリングタイミングtと対応づけて記憶部17に格納する(S11〜S14)。

0039

上記のような信号レベル値yのサンプリング処理の過程で、第1アナログ・デジタル変換回路12及び第2アナログ・デジタル変換回路15の少なくとも一方から取得した(S11、S12)信号レベル値yが最大値yMAXであると(S13でYES)、処理ユニット20は、内部カウンタnを+1インクリメントし(S14)、そのカウント値nが所定値noに達したか否かを判定する(S15)。この所定値noは、1つの信号レベル値yに対するサンプリング処理時間に基づいて、所定のサンプリング時間(例えば、3秒)に対応した値に設定される。前記カウント値nが前記所定値noに達していない状況では、処理ユニット20は、サンプリングされる信号レベル値yが最大値yMAXに維持されている(S11、S12、S13でYES)間、カウント値nの+1のインクリメント(S14)及びそのカウント値nが所定値noに達していないことの確認(S15)を繰り返し実行する。そして、カウント値nが前記所定値noに達すると(S15でYES)、処理ユニット20は、心拍動や呼吸動に比べて極端に大きい振動が所定サンプリング時間(例えば、3秒)にわたって継続してあったことから、体動があったとして、人(生体)が寝具に存在することを示す着床検出情報を表示部18に表示(出力)させる(S16:検出結果出力手段)。以後、信号レベル値yが最大値yMAXに維持されている間(S11、S12、S13でYES、S14、S15でYES)、表示部18での前記着床表示情報の表示(出力)状態が維持される(S16)。

0040

上記の処理の過程で、カウント値nが所定値noに達する前(S15でNO)に、サンプリングされた信号レベル値yが最大値yMAXより小さい値に復帰すると(S13でNO)、処理ユニット20は、カウント値nがゼロでないことを確認して(S17でNO)、カウント値nをゼロにリセットする(S18)。そして、処理ユニット20は、前述したのと同様に、第1アナログ・デジタル変換回路12及び第2アナログ・デジタル変回路15のそれぞれから順次出力される信号レベル値yが最大値yMAXでないこと(S13でNO)、及びカウント値nがゼロであること(S17でYES)を確認しつつ、その信号レベル値yをサンプリングタイミングtと対応づけて記憶部17に格納する(S11〜S13、S17)。

0041

上記のように、カウント値nが所定値nに達する前に、サンプリングされる信号レベル値yが、最大値yMAXより小さい値に復帰したので、即ち、前記所定サンプリング時間(例えば、3秒)にわたって継続して信号レベル値yが最大値yMAXに維持されることはなかったので、心拍動や呼吸動に比べて非常に大きな動きが、寝具上に存在する人(生体)の体動に起因するものではなく、バッグ等の物を寝具上に置いた等の一時的な振動に起因するものとして、着床検出情報の表示(出力)はなされない。

0042

上記のようなサンプリング処理によって、生体信号Sbm、Shbそれぞれの信号レベル値yが、例えば、図5に示すように、記憶部17に格納される(バッファリング)。そして、例えば、図6に生体信号Sbmについて示すように、生体信号Sbm(アナログ信号)のレベルが、心拍動や呼吸動に比べて極端に大きな振動である体動によって、極端に大きな状態になる時刻tkからtmまでの間(例えば、前記所定サンプリング時間より長い時間)では、サンプリングされる信号レベル値yk、yk+1、yk+2、yk+3、・・・、tmが最大値yMAXとなる(図5参照)。このとき、上述したようにして、寝具上に人(生体)が存在することを表す着床検出情報が検出結果として出力(表示)されることになる。

0043

上述したように生体信号Sbm、Shbそれぞれの信号レベル値yをサンプリングする処理と並行して、処理ユニット20は、所定のタイミングにて、前記サンプリングにより得られる信号レベル値y(t)(図5参照)を用いて、生体存否検出に係る処理を実行する。例えば、呼吸動に対応する信号成分が除去され心拍動に対応する信号成分を含み得る生体信号Shbの信号レベル値yを用いた生体存否検出に係る処理は、図7に示す手順に従ってなされる。

0044

図7において、処理ユニット20は、内部カウンタNを初期化(N=0)し(S21)、人の心拍の周期(例えば、心拍数毎分60回に対応する1秒程度)に基づいて決められた心拍周期THを設定し(S22)、所定の時間幅(例えば、0.25秒程度)となる時間ウィンドウTWを設定する(S23)。心拍周期TH及び時間ウィンドウTWは、通常、デフォルトの値が設定されるが、操作部16での操作によって種々の値に設定することができる(第1設定手段、第2設定手段)。デフォルトの心拍周期THは、既知となる一般的な人の心拍の周期に基づいて決められているが、寝具上での存否の検出の対象となる人(生体)の年齢、性別、体調等に応じて、心拍周期THを及び時間ウィンドウTWを可変設定することができる。

0045

上記のようにして、内部カウンタNの初期設定(S21)、心拍周期THの設定(S22)及び時間ウィンドウTWの設定(S23)が終了すると、処理ユニット20は、上述したようにしてサンプリングされて記憶部17に格納された信号レベル値y(図5参照)から1つの信号レベル値yを注目信号レベル値として選択する(S24)。なお、注目信号レベル値として選択される信号レベル値yは、体動を表すyMAX及びその近傍のタイミングにてサンプリングされた信号レベル値以外であることが好ましい。

0046

以後の処理について、図7に示すフローチャートともに図3Bに示す生体信号Shb(心拍動に対応する信号成分を含む)を拡大して示す図8を参照して説明する。

0047

処理ユニット20は、例えば、生体信号Shbの時刻tjでサンプリングされた信号レベル値y(tj)(図8におけるサンプル点P(y(tj)参照)を注目信号レベル値として選択すると(S24)、サンプリングされた多くの信号レベル値y(図5参照)の中に、その注目信号レベル値y(tj)のサンプリングタイミングtjから前記設定された心拍周期THに対応する時間経過後のタイミングを含む前記時間ウィンドウTW内にてサンプリングされた前記注目信号レベル値y(tj)と同一の信号レベル値yがあるか否かを判定する(S25:第1判定手段)。そのような信号レベル値y(tk)(図8におけるサンプル点P(y(tk))参照)があると(S25でYES)、処理ユニット20は、更に、サンプリングされた信号レベル値y(図5参照)の中に、前記注目信号レベル値y(tj)のサンプリングタイミングtjより前記心拍周期THに対応する時間以前のタイミングを含む前記時間ウィンドウTW内にてサンプリングされた前記注目信号レベル値y(tj)と同一の信号レベル値があるか否かを判定する(S26:第2判定手段)。そのような信号レベル値y(ti)(図8におけるサンプル点P(y(ti)参照)があると(S26でYES)、前記注目信号レベル値y(tj)、該注目信号レベル値y(tj)のサンプリングタイミングtjから心拍周期THに対応する時間経過後のタイミングを含む時間ウィンドウTWにてサンプリングされた前記注目信号レベル値y(tj)と同一の信号レベル値y(tk)、及び前記注目信号レベル値y(tj)のサンプリングタイミングtjより心拍周期THに対応する時間以前のタイミングを含む時間ウィンドウTW内にてサンプリングされた前記注目信号レベル値y(tj)と同一の信号レベル値y(ti)の3つの同一の信号レベル値が、サンプリングの時間軸において時間ウィンドウTWの時間幅を許容した心拍周期THをもって連続したことから、処理ユニット20は、生体信号Shbには、同一の信号レベル値の心拍周期THでの連続性がある(連続性判定手段)として、即ち、生体信号Shbには、心拍動に対応した信号成分が含まれるとして、人(生体)が寝具上に存在していることを表す着床検出情報を表示部18に表示(出力)させる(S27:検出結果出力手段)。

0048

なお、生体信号Shbの揺らぎやノイズなどにより、例えば、図9に示すように、前記注目信号レベル値y(tj)のサンプリングタイミングtjから前記心拍周期THの時間経過後のタイミングを含む時間ウィンドウTW内にてサンプリングされた前記注目信号レベル値y(tj)と同一の信号レベル値が複数(例えば、3つy(ti-1)、y(ti-2)、y(ti-3))存在する場合がある(S25でYES)。また、同様に、前記注目信号レベル値y(tj)のサンプリングタイミングtjより前記心拍周期THの時間以前のタイミングを含む時間ウィンドウTW内にてサンプリングされた前記注目信号レベル値y(tj)と同一の信号レベル値が複数存在する場合がある(S26でYES)。前者の場合(S25でYES)であっても、前記注目信号レベル値y(tj)のサンプリングタイミングtjより前記心拍周期THの時間以前のタイミングを含む時間ウィンドウTW内にてサンプリングされた前記注目信号レベル値y(tj)と同一の信号レベル値が一又は複数存在すれば(S26でYES)、また、後者の場合(S26でYES)であっても、前記注目信号レベル値y(tj)のサンプリングタイミングtjから前記心拍周期THの時間経過後のタイミングを含む時間ウィンドウTW内にてサンプリングされた前記注目信号レベル値y(tj)と同一の信号レベル値が一又は複数存在していれば(S25でYES)、生体信号Shbには、同一の信号レベル値の心拍周期THでの連続性があるとして、即ち、生体信号Shbには、心拍動に対応した信号成分が含まれるとして、着床検出情報が表示部18に表示(出力)される(S27)。

0049

一方、処理ユニット20は、例えば、生体信号Sbmの時刻tsでサンプリングされた信号レベル値y(ts)を注目信号レベル値として選択した(S24)場合、サンプリングされた多くの信号レベル値y(図5参照)の中に、その注目信号レベル値y(ts)のサンプリングタイミングtsから前記心拍周期THに対応する時間経過後のタイミングを含む前記時間ウィンドウTW内にてサンプリングされた前記注目信号レベル値y(tj)と同一の信号レベル値yが存在しない(S25でNO)。また、その注目信号レベル値y(ts)のサンプリングタイミングtsより前記心拍周期THに対応する時間以前のタイミングを含む前記時間ウィンドウTW内にてサンプリングされた前記注目信号レベル値と同一の信号レベル値yも存在しない(S26でNO)。

0050

いずれかの場合、処理ユニット20は、内部カウンタ値Nを+1インクリメントし(N=N+1:S28)、そのカウント値Nが所定値Noであるか否かを判定する(S29)。カウント値Nが前記所定値Noに達していない場合(S29でNO)、処理ユニット20は、サンプリングされて記憶部17に格納された信号レベル値y(図5参照)から他の信号レベル値yを注目信号レベル値として選択する(S24)。そして、処理ユニット20は、その新たに選択された注目信号レベル値yを用いて、前述したのと同様の処理(S25、S26)を実行して同一の信号レベル値(前記注目信号レベル値を含む)の前記心拍周期THでの連続性を判定する。

0051

前記同一の信号レベル値の心拍周期THでの連続性があるとの判定がなされない場合(S25でNOまたはS26でNO)、処理ユニット20は、更に、内部カウンタNを+1インクリメントし(S28)、そのカウント値Nが所定値Noに達していないことを確認して(S29でNO)、新たな注目信号レベル値を選択する(S24)。そして、処理ユニット20は、前記同一の信号レベル値の心拍周期THでの連続性が無い(S25でNOまたはS26でNO)状況において、上記処理(S24、S25(S26)、S28、S29)を繰り返し実行する。その過程で、カウント値Nが所定値Noに達すると(S29でYES)、処理ユニット20は、生体信号Shbには、同一の信号レベル値の心拍周期THでの連続性が無い(連続性判定手段)として、即ち、生体信号Shbには、心拍動に対応した信号成分が含まれていないとして、人(生体)が寝具上に存在しないことを表す離床検出情報を表示部18に表示(出力)させる(S30:検出結果出力手段)。

0052

上述したような生体存否検出装置によれば、生体信号Shbから心拍動に対応する信号成分を直接抽出する必要がなく、単に、生体信号Shbからサンプリングされた多くの信号レベル値yの中おいて、3つの同一の信号レベル値(図8に示す注目信号レベル値y(tj)及び2つの信号レベル値y(tk)、y(ti))の心拍周期THでの連続性の有無を判定し、その判定結果に基づいて生体が前記寝具上に存在しているか否かの検出結果を得るようにしているので、寝具上に人等の生体が存在するか否かの検出結果を比較的短い時間で得ることができる。

0053

なお、上記生体存否検出装置では、心拍動、呼吸動及び体動に対応した信号成分を含み得る入力回路11から出力される生体信号Sbmからサンプリングされた信号レベル値y(第1アナログ・デジタル変換回路12の出力が図4の手順に従ってサンプリングされた)についても、図7に示す手順と同様の手順にて処理がなされている。この場合、前記心拍周期THに代えて、既知である人(生体)の呼吸の周期(例えば、呼吸数毎分15回に対応する4秒程度)に基づいて決められた呼吸周期Tbが設定され(S22)、所定の時間幅(例えば、1秒程度)となる時間ウィンドウTWが設定される(S23)。

0054

生体の呼吸動、心拍動及び体動に応じて変動する生体信号Sbmからサンプリングされた多くの信号レベル値yの中に、同一の信号レベル値が、サンプリングの時間軸において時間ウィンドウTWの時間幅を許容した呼吸周期TBをもって3つ連続して存在すると、生体信号Sbmには、それら3つの同一の信号レベル値の前記呼吸周期TBでの連続性があると判定される。この場合、前記同一の信号レベル値の前記呼吸の周期での連続性があるとの判定結果に基づいて生体が寝具上に存在しているとの検出結果を得ることができる。

0055

なお、同一の信号レベル値の呼吸周期TB(15秒程度)での連続性の判定より前述した心拍周期TH(1秒程度)での連続性の判定のほうが短い時間で得られるので、例えば、前述した心拍周期THでの連続性の判定において、その連続性が無いと判定されたときに、確認的に呼吸周期TBでの連続性の判定がなされる。その判定において、同一の信号レベル値の呼吸周期TBでの連続性があると判定されれば、人(生体)が寝具上に存在していることを表す検出結果の情報(着床検出情報)が出力される。

0056

ただし、同一の信号レベル値の心拍周期THでの連続性の判定結果だけに基づいて、または、同一の信号レベル値の呼吸周期TBでの連続性の判定結果だけに基づいて、人(生体)が寝具上に存在するか否かの検出結果を得るようにすることもできる。

0057

同一の信号レベル値の心拍周期TH(呼吸周期TB)での連続性の判定では、図8に示すように、注目信号レベル値y(tj)のサンプリングタイミングtjに対して、心拍周期TH(呼吸周期TB)の時間だけ進んだタイミングを含む時間ウィンドウTWと、その心拍周期TH(呼吸周期TB)の時間だけ遅れたれタイミングを含む時間ウィンドウTWとの両時間ウィンドウTWにおいて注目信号レベル値y(tj)と同一の信号レベル値が存在するか否かが判定されたが、これに限られない。例えば、図10に示すように、注目信号レベル値y(ti)のサンプリングタイミングtiに対して、心拍周期TH(呼吸周期TB)の時間だけ進んだタイミングを含む時間ウィンドウTWにおいて当該注目信号レベル値y(ti)と同一の信号レベル値が存在するか否を判定し、そのような同一の信号レベル値y(tj)が存在する場合に、更に、その信号レベル値y(tj)を新たな注目信号レベル値として用い、その注目信号レベル値y(tj)に対して、心拍周期TH(呼吸周期TB)の時間だけ進んだタイミングを含む時間ウィンドウにおいて当該注目信号レベル値y(tj)と同一の信号レベル値が存在するか否かを判定するようにしてもよい。その際、時間ウィンドウTW内おいて注目信号レベル値と同一の信号レベル値が複数存在する場合には、それら複数の同一の信号レベル値から1つの信号レベル値を新たな注目信号レベル値として決めればよい。また、図10に示すような連続性の判定において、注目信号レベル値のサンプリングタイミングに対して、心拍周期TH(呼吸周期TB)の時間だけ順次遅らせたタイミングを含む時間ウィンドウTWにおいて当該注目信号レベル値と同一の信号レベル値があるか否かを判定することもできる。

0058

前述した生体存否検出装置では、サンプリングされた多くの信号レベル値yの中に、同一の信号レベル値が、サンプリングの時間軸において設定された時間ウィンドウTWの時間幅を許容した心拍周期TH(呼吸周期TB)をもって3つ連続して存在するか否かを判定することによって、同一の信号レベル値の心拍定周期TH(呼吸周期TB)での連続性の有無が判定されたが、これに限定されない。例えば、サンプリングされた多くの信号レベル値yの中に、同一の信号レベル値が、サンプリングの時間軸において設定された時間ウィンドウTWの時間幅を許容した心拍周期TH(呼吸周期TB)をもって2つ連続するか否か、あるいは、4つ以上の所定数連続するか否かを判定することによって、同一の信号レベル値の心拍定周期TH(呼吸周期TB)での連続性の有無を判定することもできる。

0059

例えば、同一の信号レベル値が、サンプリングの時間軸において設定された時間ウィンドウTWの時間幅を許容した心拍周期TH(呼吸周期TB)をもって2つ連続するか否かの判定は、例えば、図7に示すステップS25での判定処理、またはステップS26での判定処理により行うことができる。この場合、サンプリングされた多くの信号レベル値y(図5参照)の中に、注目信号レベル値y(tj)のサンプリングタイミングtjから心拍周期TH(呼吸周期TB)に対応する時間経過後のタイミングを含む前記時間ウィンドウTW内にてサンプリングされた前記注目信号レベル値y(tj)と同一の信号レベル値yがあると判定される(第1判定手段)と、または、サンプリングされた信号レベル値y(図5参照)の中に、注目信号レベル値y(tj)のサンプリングタイミングtjより前記心拍周期TH(呼吸周期TB)に対応する時間以前のタイミングを含む時間ウィンドウTW内にてサンプリングされた前記注目信号レベル値y(tj)と同一の信号レベル値があると判定される(第2判定手段)と、同一の信号レベル値が、サンプリングの時間軸において設定された時間ウィンドウTWの時間幅を許容した心拍周期TH(呼吸周期TB)をもって2つ連続するとの判定がなされる。

0060

また、図10に示す手法を用いることにより、同一の信号レベル値が、サンプリングの時間軸において設定された時間ウィンドウTWの時間幅を許容した心拍周期TH(呼吸周期TB)をもって4つ以上の所定数連続するか否かを判定することができる。

0061

前記同一の信号レベル値の心拍動TH(呼吸周期TB)をもっての連続性の判定に用いられる所定数が小さいほど、当該連続性の判定に要する時間を短くすることができる一方、その判定精度が低下する。逆に、前記所定数が大きいほど、当該連続性の判定に要する時間が長くなる一方、その判定精度は向上する。

0062

本発明に係る生体存否検出装置は、寝具上に人等の生体が存在するか否かの検出結果を比較的短い時間で得ることができるという効果を有し、寝具上に人等の生体が存在するか否かを検出する生体存否検出装置として有用である。

0063

10振動センサ
11入力回路
12 第1アナログ・デジタル変換器
13フィルタ回路
14調整回路
15 第2アナログ・デジタル変換器
16 操作部
17 記憶部
18 表示部
19タイミング信号生成回路
20処理ユニット
100 パッド

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