DE112019006642T5

DE112019006642T5 - Biologische-Informationen-Detektionsvorrichtung

Info

Publication number: DE112019006642T5
Application number: DE112019006642.0T
Authority: DE
Inventors: Shunsuke Shibata; Takashi Saitou; Koichi Yamada
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-01-10
Filing date: 2019-11-21
Publication date: 2021-11-11
Also published as: WO2020144946A1; JP2020110304A; US20210330197A1; JP7139959B2; CN113271845A; CN113271845B

Abstract

Eine Biologische-Informationen-Detektionsvorrichtung umfasst eine Charakteristikerfassungseinheit (120, 124), eine Syntheseeinheit (130, 131, 132) und eine Berechnungseinheit (150). Die Charakteristikerfassungseinheit ist konfiguriert zum Erfassen einer Frequenzcharakteristik (Q1, Q2), die eine Beziehung zwischen einer Frequenz und einer Stärke bezeichnet, mit Bezug auf jedes von einer Vielzahl von biologischen Signalen (P1, P2), die von einer Vielzahl von Biologische-Aktivität-Sensoren (13a, 13b) eingegeben werden, die an einer Vielzahl von sich voneinander unterscheidenden Positionen angeordnet sind, um eine biologische Aktivität einer Person (2) zu detektieren. Die Syntheseeinheit ist konfiguriert zum Erhalten einer synthetischen Frequenzcharakteristik, die die Beziehung zwischen der Frequenz und der Stärke bezeichnet, durch Synthetisieren von einer Vielzahl von Frequenzcharakteristiken, die durch die Charakteristikerfassungseinheit aus der Vielzahl von biologischen Signalen erfasst werden. Die Berechnungseinheit ist konfiguriert zum Berechnen von biologischen Informationen bezüglich der biologischen Aktivität basierend auf der durch die Syntheseeinheit erhaltenen synthetischen Frequenzcharakteristik (Q).

Description

Querverweis auf verwandet Anmeldung
Diese Anmeldung beruht auf der am 10. Januar 2019 eingereichten Japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-002912 , deren Offenbarung hierin mittels Bezugnahme eingebunden wird.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Biologische-Informationen-Detektionsvorrichtung.
Hintergrund
Es ist eine Technik beschrieben, die eine Zeitverlaufsform des Signals, das durch ein erstes piezoelektrisches Element detektiert wird, das nahe der Sitzmontagehalterung angeordnet ist, von einer Zeitverlaufsform des Signals subtrahiert, das durch ein zweites piezoelektrisches Element detektiert wird, das in dem Teil der Rückenlehne des Sitzes nahe dem Herz des Insassen eingebettet/-gebaut ist (siehe Patentliteratur 1). Eine solche Technik kann Fahrzeugrauschen entfernen, das in dem biologischen Signal umfasst ist, das durch das zweite piezoelektrische Element detektiert wird. Dann berechnet die Technik die Herzfrequenz bzw. Herzschlagrate des Insassen aus dem biologischen Signal, aus dem das Fahrzeugrauschen entfernt ist.
Literatur des Stands der Technik
Kurzfassung der Erfindung
Gemäß der Untersuchung der Erfinder ist es bei der vorstehend dargelegten Technik jedoch notwendig, zusätzlich zu dem Sensor, der an der Position angeordnet ist, wo das biologische Signal detektiert werden kann, den Sensor einzurichten, der an der Position angeordnet ist, wo das biologische Signal nicht detektiert werden kann. Daher besteht eine technische Schwierigkeit in der Bestimmung der Position, wo das biologische Signal nicht detektiert werden kann. Außerdem besteht, da die vorstehend dargelegte Technik die Differenz zwischen den Zeitverlaufsformen verwendet, eine Möglichkeit bzw. Wahrscheinlichkeit, dass aufgrund des Einflusses der Phasenverschiebung von beiden Signalen Rauschen nicht entfernt werden kann. Diese Tatsachen sind selbst dann genauso, wenn biologische Informationen abgesehen von der Herzfrequenz bzw. Herzschlagrate berechnet werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, biologische Informationen durch Unterbindung bzw. Niederhaltung des Einflusses einer Phasenverschiebung und des Einflusses von Rauschen, das in der Ausgabe des Sensors enthalten ist, der biologische Signale detektiert, zu berechnen, indem ein Verfahren verwendet wird, das von dem Verfahren der Verwendung eines Sensors verschieden ist, der an einer Position platziert ist, wo biologische Signale nicht detektiert werden können.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Biologische-Informationen-Detektionsvorrichtung dahingehend bereitgestellt, dass sie eine Charakteristikerfassungseinheit, eine Syntheseeinheit und eine Berechnungseinheit umfasst. Die Charakteristikerfassungseinheit ist konfiguriert zum Erfassen einer Frequenzcharakteristik, die eine Beziehung zwischen einer Frequenz und einer Stärke bezeichnet, mit Bezug auf jedes von einer Vielzahl von biologischen Signalen, die von einer Vielzahl von Biologische-Aktivität-Sensoren eingegeben werden, die an einer Vielzahl von sich voneinander unterscheidenden Positionen angeordnet sind, um eine biologische Aktivität einer Person zu detektierten. Die Syntheseeinheit ist konfiguriert zum Erhalten einer synthetischen Frequenzcharakteristik, die die Beziehung zwischen der Frequenz und der Stärke bezeichnet, durch Synthetisieren von einer Vielzahl von Frequenzcharakteristiken, die durch die Charakteristikerfassungseinheit aus der Vielzahl von biologischen Signalen erfasst werden. Die Berechnungseinheit ist konfiguriert zum Berechnen von biologischen Informationen bezüglich der biologischen Aktivität basierend auf der durch die Syntheseeinheit erhaltenen synthetischen Frequenzcharakteristik.
Die Erfinder haben sich auf die Tatsache fokussiert, dass die Frequenzcharakteristiken von kein Rauschen darstellenden Komponenten von biologischen Signalen generell stabil sind. Es ist eine Tatsache dahingehend herausgefunden, dass, wenn biologische Signale durch eine Vielzahl von Biologische-Aktivität-Sensoren detektiert werden, die an unterschiedlichen Positionen angeordnet sind, die Frequenzcharakteristiken von Rauschen, das in den biologischen Signalen enthalten ist, die durch die Vielzahl von Biologische-Aktivität-Sensoren detektiert werden, eine Tendenz dahingehend aufweisen, dass sie erheblich unterschiedlich sind. Daher sind die Erfinder auf die Idee der Aus-/ Nutzung einer derartigen Tendenz gekommen.
Das heißt, dass die Frequenzcharakteristiken der biologischen Signale von einer Vielzahl von Biologische-Aktivität-Sensoren, die an unterschiedlichen Positionen angeordnet sind, wie es vorstehend beschrieben ist, in dem Frequenzbereich synthetisiert werden. Daher ver-/stärken sich die kein Rauschen darstellenden Teile der biologischen Signale gegenseitig, und ver-/stärken sich die Rauschteile nicht gegenseitig. Dadurch wird der Einfluss von Rauschen in der vorgenannten synthetischen Frequenzcharakteristik, die durch Synthese erhalten wird, unterbunden bzw. niedergehalten. Außerdem beeinträchtigt die Phasenverschiebung nicht die Rauschunterdrückung, da die Frequenzcharakteristiken synthetisiert werden.
Ein Bezugszeichen in Klammern, das jedem Bestandselement oder dergleichen beigefügt ist, bezeichnet ein Beispiel einer Entsprechung zwischen dem Bestandselement oder dergleichen und dem speziellen Bestandselement oder dergleichen, das bei nachstehenden Ausführungsbeispielen beschrieben ist.
Figurenliste

1 ist eine Gesamtkonfigurationsdarstellung eines Biologische-Informationen-Detektionssystems;
2 ist ein Ablaufdiagramm einer Verarbeitung, die durch eine Verarbeitungseinheit ausgeführt wird;
3 ist eine Darstellung, die Signalwandlung und Signalsynthese veranschaulicht;
4 ist ein Ablaufdiagramm einer Verarbeitung, die durch eine Verarbeitungseinheit bei einem zweiten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird;
5 ist eine Darstellung, die einen Gewichtsberechnungsprozess veranschaulicht;
6 ist ein Ablaufdiagramm einer Verarbeitung, die durch eine Verarbeitungseinheit bei einem dritten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird;
7 ist ein Ablaufdiagramm einer Verarbeitung, das durch eine Verarbeitungseinheit bei einem vierten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird;
8 ist eine Gesamtkonfigurationsdarstellung eines Biologische-Informationen-Detektionssystems gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel;
9 ist ein Ablaufdiagramm einer Verarbeitung, das durch eine Verarbeitungseinheit ausgeführt wird; und
10 ist ein Ablaufdiagramm eines Biologische-Informationen-Detektionssystems gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel.

Ausführungsbeispiele zur Ausführung der Erfindung
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Nachstehend wird hierin ein erstes Ausführungsbeispiel beschrieben. Ein Biometrische-Informationen-Detektionssystem gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, das in/an einem Fahrzeug installiert ist, berechnet die Herzfrequenz bzw. Herzschlagrate einer Person 2, die auf dem Fahrersitz des Fahrzeugs sitzt, und gibt diese als biometrische Informationen aus, wie es in 1 gezeigt ist. Die biologischen Informationen der Person 2 meinen die Informationen bezüglich der biologischen Aktivität bzw. Bioaktivität der Person 2. Dieses Biometrische-Informationen-Detektionssystem umfasst eine Biometrische-Informationen-Detektionsvorrichtung 4, einen Sender 11, eine Sendeantenne 12, eine erste Empfangsantenne 13a, eine zweite Empfangsantenne 13b und einen Empfänger 14.
Der Sender 11 gibt ein Sendesignal mit einer vorbestimmten Frequenz (zum Beispiel einer Frequenz in dem 900 MHz-Band) an die Sendeantenne 12 aus. Die Sendeantenne 12 ist auf der Vorderseite eines Armaturenbretts in dem Fahrzeuginnenraum in der Fahrzeugfahrtrichtung mit Bezug auf den Fahrersitz angeordnet. Die Sendeantenne 12 sendet ein Funkwellensignal, das dem Sendesignal von dem Sender 11 entspricht, in Richtung des Oberkörpers der Person 2, die auf dem Fahrersitz sitzt.
Eine erste Empfangsantenne 13a und eine zweite Empfangsantenne 13b sind so angeordnet, dass sie der Sendeantenne 12 gegenüberliegen, sodass die Person 2 und der Fahrersitz zwischen (i) der Sendeantenne 12 und (ii) beiden der ersten Empfangsantenne 13a und der zweiten Empfangsantenne 13b eingeschoben bzw. zwischengelagert sind. Im Speziellen sind die erste Empfangsantenne 13a und die zweite Empfangsantenne 13b an unterschiedlichen Positionen in der Fahrzeugbreitenrichtung angeordnet. Zum Beispiel können die erste Empfangsantenne 13a und die zweite Empfangsantenne 13b in der Sitzlehne des Fahrzeugs eingebettet/-gebaut sein. Die erste Empfangsantenne 13a und die zweite Empfangsantenne 13b sind so konfiguriert, dass sie in der Lage sind, das von der Sendeantenne 12 gesendete Funkwellensignal zu empfangen. Die erste Empfangsantenne 13a und die zweite Empfangsantenne 13b entsprechen jeweils einem Biologische-Aktivität-Sensor bzw. einem Sensor für biologische Aktivität bzw. Bioaktivität.
Der Empfänger 14 verstärkt das Funkwellensignal, das durch die erste Empfangsantenne 13a und die zweite Empfangsantenne 13b empfangen wird, und gibt dieses aus. Im Speziellen verstärkt der Empfänger 14 das durch die erste Empfangsantenne 13a empfangene Funkwellensignal und gibt dieses als das biologische Signal P1 an die Biologische-Informationen-Detektionsvorrichtung 4 aus. Weiterhin verstärkt der Empfänger 14 das durch die zweite Empfangsantenne 13b empfangene Funkwellensignal und gibt dieses als das biologische Signal P2 an die Biologische-Informationen-Detektionsvorrichtung 4 aus.
Die Biologische-Informationen-Detektionsvorrichtung bzw. Detektionsvorrichtung für biologische Informationen 4 umfasst eine Eingabeeinheit 41, eine Speichereinheit 42, eine Ausgabeeinheit 43 und eine Verarbeitungseinheit 44. Die Eingabeeinheit 41 gibt die biologischen Signale P1 und P2, die von dem Empfänger 14 eingegebene analoge Signale sind, als digitale Signale an die Verarbeitungseinheit 44 aus. Die Speichereinheit 42 umfasst einen RAM, einen ROM, ein beschreibbares nichtflüchtiges Speichermedium und dergleichen. Der RAM, der ROM und das beschreibbare nichtflüchtige Speichermedium sind alle nicht-vorübergehende dingliche Speichermedien. Die Ausgabeeinheit 43 gibt das von der Verarbeitungseinheit 44 eingegebene Signal an eine externe Vorrichtung außerhalb der Biologische-Informationen-Detektionsvorrichtung 4 aus. Die externe Vorrichtung als das Ausgabeziel kann zum Beispiel eine fahrzeugeigene/- basierte Navigationsvorrichtung, die eine Routenführung oder dergleichen bereitstellt, ein fahrzeugeigenes/-basiertes Datenkommunikationsmodul, das mit dem Äußeren des Fahrzeugs kommuniziert, oder ein Mobilkommunikationsendgerät, das von der Person 2 getragen wird, sein.
Die Verarbeitungseinheit 44 ist eine Einrichtung, die eine Verarbeitung gemäß einem Programm ausführt, das in dem ROM der Speichereinheit 42 oder dem beschreibbaren nichtflüchtigen Speichermedium aufgezeichnet ist, und den RAM der Speichereinheit 42 als einen Arbeitsbereich zur Ausführungszeit verwendet.
Nachstehend wird hierin der Betrieb des Biometrische-Informationen-Detektionssystems mit der vorstehend dargelegten Konfiguration beschrieben. Der Sender 11 gibt ein Sendesignal mit einer vorbestimmten Frequenz an die Sendeantenne 12 aus. Dann sendet die Sendeantenne 12 ein Funkwellensignal, das dem Sendesignal von dem Sender 11 entspricht, in Richtung des Fahrersitzes und der Person 2.
Ein Teil dieses Funkwellensignals, das den Körper der Person 2 durchläuft, wird durch die erste Empfangsantenne 13a und die zweite Empfangsantenne 13b empfangen. Der Körper der Person 2 fungiert/wirkt als ein Dielektrikum mit Bezug auf das Funkwellensignal. Wenn das Funkwellensignal durch den Körper der Person 2 übertragen wird, tritt daher ein dielektrischer Verlust in der elektrischen Feldstärke des Funkwellensignals auf. Die Form des Herzens 2a ändert sich, wenn es expandiert und kontrahiert. Die Funkwellensignale W1 und W2 durchlaufen das Herz 2a, wie es in 1 gezeigt ist, und erreichen die erste Empfangsantenne 13a und die zweite Empfangsantenne 13b. In solchen Funkwellensignalen W1 und W2 ändert sich der dielektrische Verlust, der in der elektrischen Feldstärke auftritt, gemäß der Herzfrequenz des Herzens 2a.
Die Stärke des Funkwellensignals, das durch jede der ersten Empfangsantenne 13a und der zweiten Empfangsantenne 13b empfangen wird, umfasst dadurch eine Komponente, die sich in Synchronisation mit der Herzfrequenz gemäß der Herzfrequenz des Herzens 2a ändert. Daher umfasst der Pegel der elektrischen Signale und der biologischen Signale P1 und P2, die von jeder der ersten Empfangsantenne 13a und der zweiten Empfangsantenne 13b an den Empfänger 14 ausgegeben werden, indem das Funkwellensignal empfangen wird, eine Komponente, die in Synchronisation mit der Herzfrequenz gemäß der Herzfrequenz des Herzens 2a schwankt.
Andererseits umfassen die Funkwellensignale von der Sendeantenne 12 das Funkwellensignal, das den Körper der Person 2 nicht durchläuft, wie etwa eine gebeugte Welle W3 und eine reflektierte Welle W4, wie es in 1 gezeigt ist. Eine solche gebeugte Welle W3 oder reflektierte Welle W4 kann als ein Funkwellensignal durch nur eine der ersten Empfangsantenne 13a und der zweiten Empfangsantenne 13b empfangen werden. Die gebeugte Welle W3 ist ein Funkwellensignal, das um die linke Seite der Person 2 herum verläuft. Die reflektierte Welle W4 ist ein Funkwellensignal, das durch die Tür 9 auf der rechten Seite der Person 2 reflektiert wird.
Diese gebeugte Welle W3 und diese reflektierte Welle W4 umfassen nicht nur Signale, die zum Berechnen der biologischen Informationen der Person 2 notwendig sind, sondern auch Rauschen, das durch eine durch das Fahren des Fahrzeugs verursachte Vibration verursacht wird, Rauschen, das durch eine Störung von außerhalb des Fahrzeugs verursacht wird, und dergleichen. Daher unterscheiden sich das Funkwellensignal, das durch die erste Empfangsantenne 13a empfangen wird, und das Funkwellensignal, das durch die zweite Empfangsantenne 13b empfangen wird, in dem Typ bzw. der Art und den Eigenschaften bzw. der Eigenart des enthaltenen Rauschens voneinander. Gewissermaßen erscheint die Rauschkomponente an jedem Messpunkt zufällig. Dies ist deshalb so, da sich die Positionen der ersten Empfangsantenne 13a und der zweiten Empfangsantenne 13b voneinander unterscheiden.
Wenn die Funkwellensignale auf diese Art und Weise empfangen werden, geben die erste Empfangsantenne 13a und die zweite Empfangsantenne 13b jeweils ein Empfangssignal aus, dessen Signalstärke sich abhängig von der elektrischen Feldstärke des empfangenen Funkwellensignals ändert. Der Empfänger 14 gibt das biologische Signal P1, in dem das von der ersten Empfangsantenne 13a eingegebene Empfangssignal verstärkt wird/ist, an die Biologische-Informationen-Detektionsvorrichtung 4 aus. Weiterhin gibt der Empfänger 14 das biologische Signal P2, in dem das von der zweiten Empfangsantenne 13b eingegebene Empfangssignal verstärkt wird/ist, an die Biologische-Informationen-Detektionsvorrichtung 4 aus.
Wie es vorstehend beschrieben ist, arbeiten der Sender 11, die Sendeantenne 12, die erste Empfangsantenne 13a, die zweite Empfangsantenne 13b und der Empfänger 14 fortlaufend/-während. Als Folge dessen werden die biologischen Signale P1 und P2, deren Signalstärke sich mit dem Verstreichen der Zeit ändert, fortlaufend/-während an die Eingabeeinheit 41 der Biologische-Informationen-Detektionsvorrichtung 4 eingegeben. Jedes der biologischen Signale P1 und P2 umfasst (i) eine Signalkomponente, die die Herzfrequenz darstellt, welche biologische Informationen bildet, und (ii) Rauschen, das mit den biologischen Informationen nicht in Beziehung steht. Das biologische Signal P1 und das biologische Signal P2 unterscheiden sich voneinander in dem Typ bzw. der Art und den Eigenschaften bzw. der Eigenart des enthaltenen Rauschens.
Wie es vorstehend beschrieben ist, gibt die Eingabeeinheit 41 ein digitales Signal mit einem Wert, der der Signalstärke der eingegebenen biologischen Signale P1 und P2 entspricht, an die Verarbeitungseinheit 44 aus. Daher werden Informationen bezüglich der Stärkenänderung der biologischen Signale P1 und P2 mit dem Zeitablauf bzw. Ab-/Verlauf der Zeit an die Verarbeitungseinheit 44 eingegeben. Die Informationen bezüglich der Stärkenänderung der biologischen Signale P1 und P2 mit dem Zeitablauf bzw. Ab-/Verlauf der Zeit stellen eine Zeitverlaufsform dar, nämlich eine Verlaufs- bzw. Wellen-/Kurvenform in dem Zeitbereich. Im Speziellen enthält diese Zeitverlaufsform Informationen bezüglich der Signalstärke zu jeder von einer Vielzahl von diskreten Abtastzeiten, die durch ein vorbestimmtes Zeitintervall getrennt sind.
Die Verarbeitungseinheit 44 führt den in 2 gezeigten Prozess durch Lesen und Ausführen eines vorbestimmten Programms von/aus dem ROM der Speichereinheit 42 oder dem beschreibbaren nichtflüchtigen Speichermedium aus. 3 veranschaulicht einen Zustand einer Signalwandlung, die durch diesen Prozess verwirklicht wird.
Die Verarbeitungseinheit 44 berechnet die Herzfrequenz der Person 2 basierend auf den Zeitverlaufsformen der biologischen Signale P1 und P2 durch den Prozess von 2. Im Speziellen führt die Verarbeitungseinheit 44 zunächst die Verarbeitung von Schritten 110 und 120 einmal für jeden Kanal für eine Gesamtheit der Anzahl von Kanälen durch. Hier ist jeder Empfangsantenne ein Kanal zugeordnet. Das heißt, dass der ersten Empfangsantenne 13a ein erster Kanal zugeordnet ist und der zweiten Empfangsantenne 13b ein zweiter Kanal zugeordnet ist.
In Schritt 110, der dem ersten Kanal entspricht, extrahiert die Verarbeitungseinheit 44 die Zeitverlaufsform des eingegebenen biologischen Signals P1 für ein Zeitintervall mit einer vorbestimmten Länge. Zum Beispiel wird nur das Zeitintervall von einer Sekunde zuvor bis zu der aktuellen Zeit extrahiert. Nachfolgend führt die Verarbeitungseinheit 44 in Schritt 120, der dem ersten Kanal entspricht, eine diskrete Fourier-Transformation auf der Zeitverlaufsform durch, die in dem unmittelbar vorangehenden Schritt 110 extrahiert wird. Als Folge hiervon wird die Frequenzcharakteristik Q1, die die Beziehung zwischen der Frequenz und der Stärke des biologischen Signals P1 in dem Zeitintervall bezeichnet, erfasst bzw. gewonnen. Frequenzcharakteristiken sind Verlaufs- bzw. Wellen-/Kurvenformen in dem Frequenzbereich.
In Schritt 110, der dem zweiten Kanal entspricht, extrahiert die Verarbeitungseinheit 44 die Zeitverlaufsform des eingegebenen biologischen Signals P2 für das vorgenannte Zeitintervall. Nachfolgend führt die Verarbeitungseinheit 44 in Schritt 120, der dem zweiten Kanal entspricht, eine diskrete Fourier-Transformation auf der Zeitverlaufsform durch, die in dem unmittelbar vorangehenden Schritt 110 extrahiert wird. Als Folge hiervon wird die Frequenzcharakteristik Q2, die die Beziehung zwischen der Frequenz und der Stärke des biologischen Signals P2 in dem Zeitintervall bezeichnet, erfasst bzw. gewonnen.
Auf diese Art und Weise berechnet die Verarbeitungseinheit 44 die Frequenzcharakteristiken Q1 und Q2 in dem gleichen Frequenzbereich in der Vielzahl von Kanälen aus den Zeitverlaufsformen der biologischen Signale P1 und P2 in dem gleichen Zeitintervall in der Vielzahl von Kanälen. Die so in Schritt 120 erhaltene Frequenzverlaufsform von jedem Kanal enthält detailliertere Informationen bezüglich der Signalstärke an/bei jeder von einer Vielzahl von diskreten Frequenzen, die durch ein vorbestimmtes Frequenzintervall getrennt sind.
Wie es in 3 gezeigt ist, haben diese Frequenzcharakteristiken Q1 und Q2 eine Vielzahl von Spitzen bzw. Höchst-/Scheitelpunkten. Hier meint die Spitze, dass die Stärke gleich oder größer einem vorbestimmten Wert und maximiert ist. Diese Spitzen umfassen eine Spitze, die von dem Puls des Herzens 2a stammt, und eine Spitze, die von anderem Rauschen stammt.
In dem Beispiel von 3 ist in der Frequenzcharakteristik Q1 die Spitze bei der Frequenz fs eine Spitze, die von dem Puls des Herzens 2a stammt, und die Spitze bei der Frequenz fa eine Spitze, die von dem Rauschen stammt, das in der gebeugten Welle W3 umfasst ist. Ferner ist in der Frequenzcharakteristik Q2 die Spitze bei der Frequenz fs eine Spitze, die von dem Puls des Herzens 2a stammt, und die Spitze bei der Frequenz fb eine Spitze, die von dem Rauschen stammt, das in der reflektierten Welle W4 umfasst ist.
Wie es vorstehend beschrieben ist, ist die Rauschfrequenz häufig unterschiedlich, wenn die Position der Empfangsantenne unterschiedlich ist. Dies ist deshalb so, da, wenn sich die Positionen von der Vielzahl von Empfangsantennen voneinander unterscheiden, die Typen bzw. Arten und die Eigenschaften bzw. Eigenarten von Rauschen, das durch die Vielzahl von Empfangsantennen empfangen wird, verschieden sind. Andererseits ist es wahrscheinlich, dass die Frequenz fs der von dem Herzen 2a stammenden Spitze für das biologische Signal von jeder Empfangsantenne gleich ist.
Es sei angenommen, dass die Pulsrate bzw. -frequenz des Herzens 2a nur basierend auf der Frequenzcharakteristik Q1 berechnet wird. Bei dieser Annahme besteht, wenn die Stärke der Spitze der Frequenz fa höher ist als die Stärke der Spitze der Frequenz fs, eine große Möglichkeit bzw. hohe Wahrscheinlichkeit, dass die Pulsrate bzw. -frequenz des Herzens 2a basierend auf der von dem Rauschen stammenden Frequenz fa berechnet wird. Ebenfalls sei angenommen, dass die Pulsrate bzw. -frequenz des Herzens 2a nur basierend auf der Frequenzcharakteristik Q2 berechnet wird. Bei dieser Annahme besteht, wenn die Stärke der Spitze der Frequenz fb höher ist als die Stärke der Spitze der Frequenz fs, eine große Möglichkeit bzw. hohe Wahrscheinlichkeit, dass die Pulsrate bzw. -frequenz des Herzens 2a basierend auf der von dem Rauschen stammenden Frequenz fb berechnet wird. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie es nachstehend beschrieben wird, wird die Pulsrate bzw. -frequenz durch Aus-/Nutzung der Synthese der Frequenzcharakteristik Q1 und der Frequenzcharakteristik Q2 in dem Frequenzbereich berechnet.
Nachdem die Wiederholung von Schritten 110 und 120 in/mit der Anzahl von Verarbeitungskanälen abgeschlossen ist, schreitet die Verarbeitungseinheit 44 zu Schritt 130 voran. In Schritt 130 werden die Frequenzcharakteristiken, die in Schritten 110 und 120 für alle Kanäle erhalten werden, nämlich die Frequenzcharakteristik Q1 des biologischen Signals P1 und die Frequenzcharakteristik Q2 des biologischen Signals P2, miteinander multipliziert. Dann wird die Beziehung zwischen der Frequenz und der Stärke, die als Ergebnis der Multiplikation erhalten wird, als eine synthetische Frequenzcharakteristik Q definiert. Diese Multiplikation entspricht einer Synthese.
Im Speziellen wird die synthetische Frequenzcharakteristik Q (vi) durch die Gleichung Q (vi) = Q1 (vi) x Q2 (vi) erhalten. Hier ist Q1 (vi) ein Ausdruck der Frequenzcharakteristik Q1 als Funktion der vorgenannten diskreten Vielzahl von Frequenzen vi (wobei i = 1, 2, ..., n gilt, wobei n die Gesamtzahl der diskreten Vielzahl von Frequenzen ist). Ferner ist Q2 (vi) ein Ausdruck der Frequenzcharakteristik Q2 als Funktion der diskreten Vielzahl von Frequenzen vi (wobei i = 1, 2, ..., n gilt, wobei n die Gesamtzahl der diskreten Vielzahl von Frequenzen ist). Das heißt, dass die synthetische Frequenzcharakteristik Q erhalten wird durch Multiplizieren der Frequenzcharakteristik Q1 und der Frequenzcharakteristik Q2 mit Bezug auf jede gleiche Frequenz in dem Frequenzbereich.
In der so erhaltenen synthetischen Frequenzcharakteristik Q wird die Stärke einer Spitze, die nur in einem Teil der Frequenzcharakteristiken Q1 und Q2 erscheint, die in der Synthese verwendet werden, durch diese Synthese ab-/ geschwächt. Andererseits wird in der synthetischen Frequenzcharakteristik Q eine Spitze, die in allen der Frequenzcharakteristiken Q1 und Q2 erscheint, die in der Synthese verwendet werden, durch diese Synthese ver-/gestärkt. Als Folge hiervon, wie es in 3 gezeigt ist, wird die Spitze der Frequenz fs, die von der Herzfrequenz des Herzens 2a stammt, zu der Spitze mit der höchsten Stärke.
Nachfolgend spezifiziert die Verarbeitungseinheit 44 in Schritt 140 die Frequenz der Spitze mit der maximalen Stärke unter den Spitzen der synthetischen Frequenzcharakteristik Q, die in dem unmittelbar vorangehenden Schritt 130 erhalten wird, nämlich die Spitzenfrequenz. In dem Beispiel von 3 wird die Frequenz fs als die Spitzenfrequenz spezifiziert.
Nachfolgend wird in Schritt 150 die Herzfrequenz des Herzens 2a basierend auf der Spitzenfrequenz spezifiziert, die in dem unmittelbar vorangehenden Schritt 140 spezifiziert wird. Zum Beispiel, wenn die Spitzenfrequenz 1 Hz ist, wird die Herzfrequenz als Ergebnis einer Multiplikation mit 60 gleich 60 Schläge/Minute sein.
Nachfolgend gibt die Verarbeitungseinheit 44 in Schritt 160 die Herzfrequenz, die in dem unmittelbar vorangehenden Schritt 150 berechnet wird, als digitale Daten an die Ausgabeeinheit 43 aus. Die Ausgabeeinheit 43 gibt die digitalen Daten der Herzfrequenz, die von der Verarbeitungseinheit 44 auf diese Weise eingegeben werden, an eine externe Vorrichtung außerhalb der Biologische-Informationen-Detektionsvorrichtung 4 aus.
Wie es vorstehend beschrieben ist, werden die biometrischen Informationen, die Informationen in Bezug auf eine biologische Aktivität sind, basierend auf der synthetischen Frequenzcharakteristik Q berechnet, die durch Synthetisieren von einer Vielzahl von Frequenzcharakteristiken Q1 und Q2 erhalten wird. Die Erfinder haben sich auf die Tatsache fokussiert, dass die Frequenzcharakteristiken von kein Rauschen darstellenden von der Herzfrequenz stammenden Komponenten von biologischen Signalen generell stabil sind. Wenn man das biologische Signal in dem Zeitbereich betrachtet, wird sich die Verlaufsform erheblich unterscheiden, wenn die Rauschkomponente und die von der Herzfrequenz stammende Komponente an unterschiedlichen Positionen empfangen werden. In dem Frequenzbereich hat jedoch die von der Herzfrequenz stammende Komponente nahezu immer an/bei einer Frequenz eine Spitze, die der Herzfrequenz entspricht, ungeachtet der Position des Biologische-Aktivität-Sensors. Andererseits unterscheidet sich die Spitzenfrequenz der Rauschkomponente stark abhängig von der Position des Biologische-Aktivität-Sensors, selbst wenn sie in dem Frequenzbereich betrachtet wird.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass, wenn biologische Signale durch die erste Empfangsantenne 13a und die zweite Empfangsantenne 13b detektiert werden, die an unterschiedlichen Positionen angeordnet sind, die Frequenzcharakteristiken des Rauschens, das in den durch diese Antennen detektierten biologischen Signalen enthalten sind, dazu tendieren, erheblich verschieden voneinander zu sein. Die Erfinder sind auf die Idee der Aus-/Nutzung dieser Tatsache gekommen.
Das heißt, wie es vorstehend beschrieben ist, dass die Erfinder auf eine Idee dahingehend gekommen sind, dass die Frequenzcharakteristiken Q1 und Q2 der biologischen Signale P1 und P2 von der ersten Empfangsantenne 13a und der zweiten Empfangsantenne 13b, die an unterschiedlichen Positionen angeordnet sind, in dem Frequenzbereich anstelle des Zeitbereichs synthetisiert werden. Als Folge dessen werden die kein Rauschen darstellenden Frequenzanteile der biologischen Signale P1 und P2 ver-/gestärkt und werden die Rauschfrequenzanteile nicht ver-/gestärkt. Dadurch wird in der durch Synthese erhaltenen synthetischen Frequenzcharakteristik Q der Einfluss von Rauschen unterbunden bzw. niedergehalten.
Außerdem beeinträchtigt die Phasenverschiebung nicht die Rauschunterdrückung, da die Frequenzcharakteristiken Q1 und Q2 in dem Frequenzbereich synthetisiert werden. Es kann eine Lücke geben zwischen der Zeit, die das Funkwellensignal W1 braucht, um die erste Empfangsantenne 13a von dem Sender 11 aus zu erreichen, und der Zeit, die das Funkwellensignal W2 braucht, um die zweite Empfangsantenne 13b von dem Sender 11 aus zu erreichen. In diesem Fall tritt eine Phasenverschiebung zwischen dem biologischen Signal P1 und dem biologischen Signal P2 auf, die an die Eingabeeinheit 41 eingegeben werden. Wenn die biologischen Signale P1 und P2 in dem Zeitbereich synthetisiert werden, wird die Synthese durchgeführt, wobei diese Abweichung bleibt, oder ist ein Prozess zum Korrigieren der Phasenverschiebung erforderlich. In dem erstgenannten Fall wird die Genauigkeit einer Herzfrequenzberechnung reduziert. In dem letztgenannten Fall erhöht sich die zusätzliche Verarbeitungslast. Andererseits werden, da die Frequenzcharakteristiken Q1 und Q2 die Stärkeverteilung in dem Frequenzbereich zeigen, diese nicht leicht durch die Phasenverschiebung beeinträchtigt, sodass die vorgenannten Wirkungen erzielt werden können.
Ferner erhält die Verarbeitungseinheit 44 die synthetische Frequenzcharakteristik Q, indem sie die Frequenzcharakteristiken Q1 und Q2 miteinander multipliziert. Auf diese Art und Weise wird das S/N-Verhältnis der synthetischen Frequenzcharakteristik dadurch verbessert, dass die synthetische Frequenzcharakteristik erhalten wird, indem die Vielzahl von Frequenzcharakteristiken Q1 und Q2 miteinander multipliziert werden. Zum Beispiel kann abgesehen von einer Multiplikation eine Addition als Synthese erwogen werden; in dem Fall einer Addition ist jedoch die Wirkung einer Ver-/ Stärkung der Spitzen, die der Herzfrequenz entsprechen, durch Synthese geringer als in dem Fall einer Multiplikation.
Ferner synthetisiert die Verarbeitungseinheit 44 die Frequenzcharakteristiken Q1 und Q2 an/bei der gleichen Frequenz. Als Folge hiervon wird das S/N-Verhältnis der synthetischen Frequenzcharakteristik verbessert. Die Frequenzcharakteristiken Q1 und Q2 können mit einer geringfügigen Frequenzverschiebung multipliziert werden. In diesem Fall wird jedoch die Wirkung einer Ver-/Stärkung der Spitzen, die der Herzfrequenz entsprechen, durch Synthese im Vergleich zu dem Fall des Synthetisierens der gleichen Frequenzen reduziert.
Das autonome Fahrsystem von NHTSA-Indexstufe 3 oder niedriger arbeitet, während der Fahrer das Fahren des Fahrzeugs beobachtet bzw. überwacht, und der Fahrer ist für das Fahren verantwortlich. NHTSA ist eine Abkürzung für National Highway Traffic Safety Administration.
Andererseits wurde in vielen akademischen Gesellschaften berichtet, dass das automatische Fahrsystem die psychologische Belastung auf den Fahrer reduziert und die Wachsamkeit bzw. Aufmerksamkeit reduziert. Daher wurde in den letzten Jahren die Entwicklung eines Systems untersucht, das die Wachsamkeit bzw. Aufmerksamkeit des Fahrers detektiert und eine Warnung oder dergleichen gemäß dem Ergebnis anzeigt. Biologische Informationen wie etwa die Herzfrequenz bzw. Herzschlagrate des Fahrers und die Atemfrequenz bzw. Atmungsrate werden häufig als Informationen zum Detektieren der Wachsamkeit bzw. Aufmerksamkeit des Fahrers verwendet.
Der Sensor, der zum Erfassen dieser biologischen Informationen verwendet wird, ist üblicherweise hauptsächlich an einem Finger oder dergleichen angebracht. Wenn das Zielobjekt ein Fahrer ist, ist jedoch der Sensor kontaktlosen Typs aufgrund der Anforderungen wie etwa „beeinträchtigt bzw. stört das Fahren nicht“ und „eine konstante bzw. beständige Messung ist erforderlich“ vorteilhaft. Der kontaktlose Sensor muss nicht in dauerhaftem Kontakt mit dem Fahrer sein, selbst wenn es erforderlich ist, dass konstant bzw. beständig gemessen wird. Im Gegensatz dazu sind auch kontaktlose Sensoren verfügbar.
Ein solcher Sensor kontaktlosen Typs umfasst einen Funkwellentyp-Sensor, wie bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Daher kann die Herzfrequenz, die von der Biologische-Informationen-Detektionsvorrichtung 4 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ausgegeben wird, an die Wachsamkeits- bzw. Aufmerksamkeitsdetektionsvorrichtung ausgegeben werden, die die Wachsamkeit bzw. Aufmerksamkeit des Fahrers detektiert.
Da der Sensor kontaktlosen Typs von kontaktlosem Typ ist, tendiert das S/N-Verhältnis dazu, aufgrund einer externen Rauschkomponente abzunehmen. Als ein Verfahren zum Entfernen der Rauschkomponente gibt es ein Verfahren, wie es in Patentliteratur 1 beschrieben ist, aber kann es aufgrund einer Phasenverschiebung schwierig sein, Rauschen in einem Frequenzband nahe der Herzfrequenz zu entfernen. Da die Biologische-Informationen-Detektionsvorrichtung 4 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Frequenzcharakteristiken in dem Frequenzbereich synthetisiert, ist sie robuster gegen die Phasenverschiebung als das Verfahren in Patentliteratur 1.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel fungiert/wirkt die Verarbeitungseinheit 44 als eine Charakteristikerfassungseinheit durch Ausführung von Schritt 120, fungiert/wirkt sie als eine Syntheseeinheit durch Ausführung von Schritt 130, und fungiert/wirkt sie als eine Berechnungseinheit durch Ausführung von Schritt 150.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Als Nächstes wird ein zweites Ausführungsbeispiel unter Fokussierung auf Unterschiede gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der durch die Verarbeitungseinheit 44 ausgeführte Prozess mit Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel durch den Prozess von 4 ersetzt. Abgesehen davon sind die Konfiguration und der Betrieb des vorliegenden Ausführungsbeispiels gleich denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels.
Nachstehend wird hierin der Inhalt des Prozesses von 4 beschrieben. Die Schritte mit den gleichen Bezugszeichen in 2 und 4 sind mit Ausnahme der nachstehend beschriebenen Teile gleich.
In dem Prozess von 4 führt die Verarbeitungseinheit 44 zunächst (i) die Verarbeitung für jeden Kanal und (ii) die Verarbeitung von Schritten 131, 140, 150 und 160 in dieser Reihenfolge jedes Mal dann durch, wenn ein Zeitintervall mit einer vorbestimmten Länge (zum Beispiel 1 Sekunde) verstreicht bzw. abläuft. In der Verarbeitung für jeden Kanal wird die Verarbeitung von Schritten 110, 120 und 121 einmal für jeden Kanal für eine Gesamtheit der Anzahl von Kanälen durchgeführt.
Die Verarbeitung für jeden Kanal und die Verarbeitung in Schritten 131, 140, 150 und 160, wenn jedes Zeitintervall verstrichen ist, werden nachstehend beschrieben.
Zunächst wird die Verarbeitung für jeden Kanal beschrieben. Die Verarbeitung von Schritten 110, 120 und 121 für jeden Kanal ist wie folgt. in Schritt 110 extrahiert die Verarbeitungseinheit 44 die Zeitverlaufsform des biologischen Signals des Kanals, der von der Eingabeeinheit 41 eingegeben wird, in dem Zeitintervall. Nachfolgend wird in Schritt 120 die in dem unmittelbar vorangehenden Schritt 110 extrahierte Zeitverlaufsform einer diskreten Fourier-Transformation unterzogen, um eine Frequenzcharakteristik zu erfassen bzw. zu gewinnen, die die Beziehung zwischen der Frequenz und der Stärke des biologischen Signals in dem Zeitintervall für den Kanal bezeichnet.
Nachfolgend wird in Schritt 121 das Gewicht bzw. die Gewichtung ω berechnet, die dem Zeitablauf-Änderungsbetrag für jede Frequenz in der Frequenzcharakteristik des biologischen Signals des Kanals in dem Zeitintervall entspricht. Diese Verarbeitung wird nachstehend im Speziellen beschrieben.
Zunächst berechnet die Verarbeitungseinheit 44 den Zeitablauf-Änderungsbetrag der Stärke für jede Frequenz in der Frequenzcharakteristik des Kanals. Diese Berechnung wird durchgeführt basierend auf (i) der Frequenzcharakteristik, die in Schritt 120 unmittelbar vorher in dem vorliegenden Zeitintervall berechnet wird, und (ii) der Frequenzcharakteristik, die in Schritt 120 für den gleichen Kanal in dem vorhergehenden Zeitintervall unmittelbar vor dem vorliegenden Zeitintervall berechnet wird. Es ist zu beachten, dass, wenn Schritt 121 zu dieser Zeit die erste Ausführungsgelegenheit des Schritts 121 für den gleichen Kanal ist, der Zeitablauf-Änderungsbetrag der Stärke für jede Frequenz ungeachtet der Frequenz auf null gesetzt bzw. eingestellt wird.
Zum Beispiel, wie es in 5 veranschaulicht ist, subtrahiert die Verarbeitungseinheit 44, an/bei der gleichen Frequenz, die Frequenzcharakteristik des biologischen Signals in dem (n-1)-ten Zeitintervall eines spezifischen Kanals von der Frequenzcharakteristik des biologischen Signals in dem n-ten Zeitintervall des spezifischen Kanals. Hier ist n eine natürliche Zahl. Dann berechnet die Verarbeitungseinheit 44 den Absolutwert des Subtraktionsergebnisses, und setzt sie den Absolutwert als einen Zeitablauf-Änderungsbetrag R für jede Frequenz der Stärke, wie es in 5 gezeigt ist. Das n-te Zeitintervall ist das Zeitintervall, das zu dieser Zeit neu durchlaufen wird; das (n-1)-te Zeitintervall ist das Zeitintervall eine Zeit vor dem Zeitintervall, das zu dieser Zeit neu durchlaufen wird.
Dann berechnet die Verarbeitungseinheit 44 das Gewicht ω für jede Frequenz als einen Betrag, der kleiner wird, wenn der Zeitablauf-Änderungsbetrag R größer wird, wie es in 5 gezeigt ist, basierend auf dem Zeitablauf-Änderungsbetrag R der Stärke, der auf diese Art und Weise für jede Frequenz berechnet wird. Das auf diese Art und Weise berechnete Gewicht ist ein Gewicht, das der Frequenzcharakteristik des biologischen Signals des Kanals in dem Zeitintervall entspricht. Der Wert des Gewichts ω ist immer 0 oder positiv. Somit ist die Verarbeitung in Schritt 121 abgeschlossen.
Eine derartige Verarbeitung von Schritten 110, 120, 121 wird für jede der möglichen Kombinationen von der Vielzahl von Kanälen durchgeführt. Somit wird das Gewicht ω für jede Frequenz berechnet, die der Frequenzcharakteristik des biologischen Signals von jedem Kanal entspricht.
Nachdem die Wiederholung von Schritten 110, 120 und 121 in/mit der Anzahl von Verarbeitungskanälen abgeschlossen ist, schreitet die Verarbeitungseinheit 44 zu Schritt 131 voran. In Schritt 131 werden die Frequenzcharakteristiken, die in Schritt 120 für alle Kanäle erhalten werden, durch die Gewichtung der Gewichte ω, die in Schritt 121 für alle Kanäle erhalten werden, multipliziert. Dann wird die Beziehung zwischen der Frequenz und der Stärke, die als Ergebnis der gewichteten Multiplikation erhalten wird, als die synthetische Frequenzcharakteristik Q definiert. Diese Multiplikation entspricht einer Synthese.
Im Speziellen wird die synthetische Frequenzcharakteristik Q (vi) erhalten durch die Formel Q (vi) = ω1 (vi) x Q1 (vi) x ω2 (vi) x Q2 (vi).
Hier ist Q1 (vi) eine Frequenzcharakteristik des biologischen Signals des Kanals, der der ersten Empfangsantenne 13a entspricht, in dem n-ten Zeitintervall.
Ferner ist Q2 (vi) eine Frequenzcharakteristik des biologischen Signals des Kanals, der der zweiten Empfangsantenne 13b entspricht, in dem n-ten Zeitintervall. Ferner ist ω1 (vi) ein Gewicht ω für jede Frequenz vi des biologischen Signals des Kanals, der der ersten Empfangsantenne 13a entspricht, in dem n-ten Zeitintervall. Ferner ist ω2 (vi) ein Gewicht ω für jede Frequenz vi des biologischen Signals des Kanals, der der zweiten Empfangsantenne 13b entspricht, in dem n-ten Zeitintervall.
Das heißt, dass die synthetische Frequenzcharakteristik Q erhalten wird durch Multiplizieren der Frequenzcharakteristik Q1, der Frequenzcharakteristik Q2, des Gewichts ω1 und des Gewichts ω2 in dem gleichen n-ten Zeitintervall mit jeweils der gleichen Frequenz in dem Frequenzbereich.
Auf diese Art und Weise wird eine Synthese durchgeführt, die das frequenzabhängige Gewicht ω widerspiegelt Daher wird, an/bei der Frequenz, wo der Wert des Gewichts co klein ist, der Wert der synthetischen Frequenzcharakteristik Q niedergehalten bzw. gedämpft. An/bei der Frequenz, wo der Wert des Gewichts ω groß ist, wird der Wert der synthetischen Frequenzcharakteristik Q betont bzw. hervorgehoben.
Nachfolgend spezifiziert die Verarbeitungseinheit 44 in Schritt 140 die Spitzenfrequenz der synthetischen Frequenzcharakteristik Q, die in dem unmittelbar vorangehenden Schritt 131 erhalten wird, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Nachfolgend wird in Schritt 150 die Herzfrequenz des Herzens 2a basierend auf der Spitzenfrequenz spezifiziert, die in dem unmittelbar vorangehenden Schritt 140 spezifiziert wird, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Nachfolgend wird in Schritt 160 die Herzfrequenz, die in dem unmittelbar vorangehenden Schritt 150 berechnet wird, an die Ausgabeeinheit 43 als digitale Daten ausgegeben. Die Ausgabeeinheit 43 gibt die digitalen Daten der Herzfrequenz, die auf diese Art und Weise von der Verarbeitungseinheit 44 eingegeben werden, an eine externe Vorrichtung außerhalb der Biologische-Informationen-Detektionsvorrichtung 4 aus.
Als Folge hiervon können die gleichen Wirkungen wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels erzielt werden. Außerdem berechnet die Verarbeitungseinheit 44 den Zeitablauf-Änderungsbetrag der Stärke für jede Frequenz mit Bezug auf jede der Frequenzcharakteristiken der biologischen Signale von mehreren Kanälen in einem vorbestimmten Zeitintervall basierend auf den Frequenzcharakteristiken der biologischen Signale des gleichen Kanals in dem Zeitintervall unmittelbar vor diesem Zeitintervall. Dann berechnet die Verarbeitungseinheit 44 das Gewicht ω für jede Frequenz gemäß dem Zeitablauf-Änderungsbetrag. Dann synthetisiert die Verarbeitungseinheit 44 die Frequenzcharakteristiken von der Vielzahl von Kanälen in einem Zustand, in dem die Vielzahl von Gewichten ω, die der Vielzahl von Kanälen entsprechen, widergespiegelt werden/sind, und erhält sie die synthetisierte Frequenzcharakteristik Q.
Wie es vorstehend beschrieben ist, tendieren die Frequenzcharakteristiken von Rauschen dazu, sich abhängig von den Installationsorten der ersten Empfangsantenne 13a und der zweiten Empfangsantenne 13b stark zu unterscheiden. Ferner, nicht nur das, tendieren sie dazu, sich abhängig von der Differenz der Erfassungsperiode des biologischen Signals stark zu unterscheiden. Andererseits sind die Frequenzcharakteristiken der Komponenten der biologischen Signale, die die Herzfrequenz anstatt des Rauschens widerspiegeln, generell über die Zeit stabil. Unter Fokussierung auf diese Punkte sind die Erfinder auf die Idee gekommen, dass Frequenzen, deren Stärken über die Zeit erheblich schwanken, als von Rauschen stammend betrachtet werden.
Zu diesem Zweck, wie es vorstehend beschrieben ist, spiegelt die Verarbeitungseinheit 44 das Gewicht für jede Frequenz in der synthetischen Frequenzcharakteristik gemäß dem Zeitablauf-Änderungsbetrag der Stärke für jede Frequenz basierend auf der Frequenzcharakteristik in der Periode abgesehen von dem vorbestimmten Zeitintervall wider. Dadurch kann das S/N-Verhältnis der synthetischen Frequenzcharakteristik weiter verbessert werden, indem die Charakteristik des biologischen Signals in dem Frequenzbereich aus-/genutzt wird.
Ferner wird jedes von der Vielzahl von berechneten Gewichten ω größer, wenn der Absolutwert des entsprechenden Zeitablauf-Änderungsbetrags an/bei der gleichen Frequenz größer wird. Hier meint der entsprechende Zeitablauf-Änderungsbetrag den Zeitablauf-Änderungsbetrag, der zum Berechnen des Gewichts ω verwendet wird. Dadurch kann das Gewicht ω als eine intuitivere Größe eingestellt werden.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel fungiert/wirkt die Verarbeitungseinheit 44 als eine Charakteristikerfassungseinheit durch Ausführung von Schritt 120, fungiert/wirkt sie als eine Syntheseeinheit durch Ausführung von Schritt 131, und fungiert/wirkt sie als eine Berechnungseinheit durch Ausführung von Schritt 150. Ferner fungiert/wirkt die Verarbeitungseinheit 44 als eine Änderungsgewichtsberechnungseinheit durch Ausführung von Schritt 121.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Als Nächstes wird ein drittes Ausführungsbeispiel unter Fokussierung auf Unterschiede gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der durch die Verarbeitungseinheit 44 ausgeführte Prozess mit Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel durch den Prozess von 6 ersetzt. Abgesehen davon sind die Konfiguration und der Betrieb des vorliegenden Ausführungsbeispiels gleich denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels.
Nachstehend wird hierin der Inhalt des Prozesses von 6 beschrieben. Die Schritte mit den gleichen Bezugszeichen in 2 und 6 sind mit Ausnahme der nachstehend beschriebenen Teile gleich. Die Verarbeitungseinheit 44 erfasst die Frequenzcharakteristiken für jeden Kanal in Schritt 120 in dergleichen Art und Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Dann wird in Schritt 123 die Herzfrequenzstatistik aus dem ROM der Speichereinheit 42 oder dem beschreibbaren nichtflüchtigem Speichermedium gelesen und als das Gewicht ω eingestellt bzw. gesetzt. Die Herzfrequenzstatistik weist einen Wert für jede Frequenz auf.
Hier wird die Herzfrequenzstatistik beschrieben. Eine Herzfrequenz variiert von Person zu Person. Im Speziellen folgt die Verteilung der Herzfrequenz in einem normalen Zustand einer Normalverteilung mit einem festen Mittelwert µ und einer Varianz σ. Der Wert für jede Frequenz, der diese Normalverteilung darstellt, ist der Herzfrequenzstatistikwert. Der Herzfrequenzstatistikwert wird im Voraus durch ein Experiment oder dergleichen bestimmt und in dem ROM der Speichereinheit 42 oder dem beschreibbaren nichtflüchtigen Speichermedium aufgezeichnet.
Nachdem die Wiederholung von Schritten 110, 120 und 123 in/mit der Anzahl von Verarbeitungskanälen abgeschlossen ist, schreitet die Verarbeitungseinheit 44 zu Schritt 131 voran. In Schritt 131 multipliziert die Verarbeitungseinheit 44 die Frequenzcharakteristiken, die in Schritt 120 für alle Kanäle erhalten werden, durch die Gewichtung der Gewichte ω, die in Schritt 123 für alle Kanäle erhalten werden. Dann wird die Beziehung zwischen der Frequenz und der Stärke, die als Ergebnis der gewichteten Multiplikation erhalten wird, als eine synthetische Frequenzcharakteristik Q definiert. Diese Multiplikation entspricht einer Synthese. Das Verfahren der gewichteten Multiplikation ist das Gleiche wie in in Schritt 131 des zweiten Ausführungsbeispiels.
Nachfolgend spezifiziert die Verarbeitungseinheit 44 in Schritt 140 die Spitzenfrequenz der synthetischen Frequenzcharakteristik Q, die in dem unmittelbar vorangehenden Schritt 131 erhalten wird, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Nachfolgend wird in Schritt 150 die Herzfrequenz des Herzens 2a basierend auf der Spitzenfrequenz spezifiziert, die in dem unmittelbar vorangehenden Schritt 140 spezifiziert wird, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Nachfolgend wird in Schritt 160 die Herzfrequenz, die in dem unmittelbar vorangehenden Schritt 150 berechnet wird, an die Ausgabeeinheit 43 als digitale Daten ausgegeben. Die Ausgabeeinheit 43 gibt die digitalen Daten der Herzfrequenz, die auf diese Art und Weise von der Verarbeitungseinheit 44 eingegeben werden, an eine externe Vorrichtung außerhalb der Biologische-Informationen-Detektionsvorrichtung 4 aus.
Als Folge hiervon können die gleichen Wirkungen wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels erzielt werden. Ferner stellt die Verarbeitungseinheit 44 das Gewicht ω als den Herzfrequenzstatistikwert, der dem Verteilungsstatistikwert der Herzfrequenzen von einer großen Anzahl von Menschen in normalen Zuständen entspricht, für jede von den Frequenzcharakteristiken der biologischen Signale von der Vielzahl von Kanälen in einem vorbestimmten Zeitintervall ein. Dann synthetisiert die Verarbeitungseinheit 44 die Frequenzcharakteristiken von der Vielzahl von Kanälen in einem Zustand, in dem die Vielzahl von Gewichten ω, die der Vielzahl von Kanälen entsprechen, widergespiegelt werden/sind, und erhält sie die synthetisierte Frequenzcharakteristik Q.
Auf diese Art und Weise wird das Gewicht ω, das der Herzfrequenzstatistik entspricht, in der Vielzahl von Frequenzcharakteristiken widergespiegelt, die durch eine Fourier-Transformation von der Vielzahl von biologischen Signalen erhalten werden. Durch Erhalten der synthetischen Frequenzcharakteristik Q kann Rauschen stochastisch entfernt werden.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel fungiert/wirkt die Verarbeitungseinheit 44 als eine Charakteristikerfassungseinheit durch Ausführung von Schritt 120, fungiert/wirkt sie als eine Syntheseeinheit durch Ausführung von Schritt 131, und fungiert/wirkt sie als eine Berechnungseinheit durch Ausführung von Schritt 150.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
Als Nächstes wird ein viertes Ausführungsbeispiel unter Fokussierung auf Unterschiede gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der durch die Verarbeitungseinheit 44 ausgeführte Prozess mit Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel durch den Prozess von 7 ersetzt. Abgesehen davon sind die Konfiguration und der Betrieb des vorliegenden Ausführungsbeispiels gleich denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels.
Hierin nachstehend wird der Inhalt des Prozesses von 7 beschrieben. Die Schritte mit den gleichen Bezugszeichen in 2 und 7 sind mit der Ausnahme der nachstehend beschriebenen Teile gleich.
In dem Prozess von 7 führt die Verarbeitungseinheit 44 zunächst die Verarbeitung für jeden Kanal und die Verarbeitung von Schritten 130, 140, 150 und 160 in dieser Reihenfolge jedes Mal dann durch, wenn ein Zeitintervall mit einer vorbestimmten Länge (zum Beispiel 1 Sekunde) verstreicht bzw. abläuft. In der Verarbeitung für jeden Kanal wird die Verarbeitung von Schritten 110, 120 und 124 einmal für jeden Kanal für eine Gesamtheit der Anzahl von Kanälen durchgeführt.
Die Verarbeitung für jeden Kanal und die Verarbeitung in Schritten 130, 140, 150 und 160, wenn jedes Zeitintervall verstreicht, werden nachstehend beschrieben.
Zunächst wird die Verarbeitung für jeden Kanal beschrieben. Die Verarbeitung von Schritten 110, 120 und 124 für jeden Kanal ist wie folgt. In Schritt 110 extrahiert die Verarbeitungseinheit 44 die Zeitverlaufsform des biologischen Signals des Kanals, der von der Eingabeeinheit 41 eingegeben wird, in dem vorliegenden Zeitintervall. Nachfolgend wird in Schritt 120 die in dem unmittelbar vorangehenden Schritt 110 extrahierte Zeitverlaufsform einer diskreten Fourier-Transformation unterzogen. Dadurch wird die Frequenzcharakteristik erfasst bzw. gewonnen, die die Beziehung zwischen der Frequenz und der Stärke des biologischen Signals in dem vorliegenden Zeitintervall des Kanals bezeichnet.
Dann werden in Schritt 124 die repräsentativen Werte von dieser Vielzahl von Frequenzcharakteristiken für jede Frequenz berechnet basierend auf den Frequenzcharakteristiken, die in Schritt 120 unmittelbar zuvor in dem vorliegenden Zeitintervall erfasst werden, und den Frequenzcharakteristiken, die in Schritt 120 für den gleichen Kanal in dem vorhergehenden Zeitintervall unmittelbar vor dem aktuellen Zeitintervall erfasst werden. Der repräsentative Wert meint einen statistischen repräsentativen Wert, zum Beispiel einen arithmetischen Mittelwert, einen geometrischen Mittelwert oder einen Medianwert. Außerdem ist der repräsentative Wert von einer Vielzahl von Frequenzcharakteristiken ein repräsentativer Wert der gleichen Frequenz.
Wenn das vorliegende Zeitintervall das erste Zeitintervall ist, wird in Schritt 124 die Frequenzcharakteristik selbst, die in dem unmittelbar vorangehenden Schritt 120 erfasst wird, als ein repräsentativer Wert verwendet.
Nachdem die Wiederholung von Schritten 110, 120 und 124 in/mit der Anzahl von Verarbeitungskanälen abgeschlossen ist, multipliziert die Verarbeitungseinheit 44 in Schritt 130 die Frequenzcharakteristiken, die in Schritt 124 für alle Kanäle erhalten werden, mit den gleichen Frequenzen, in der gleichen Art und Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Dann wird die Beziehung zwischen der Frequenz und der Stärke, die als Ergebnis der Multiplikation erhalten wird, als eine synthetische Frequenzcharakteristik Q definiert. Diese Multiplikation entspricht einer Synthese.
Nachfolgend spezifiziert die Verarbeitungseinheit 44 in Schritt 140 die Spitzenfrequenz der synthetischen Frequenzcharakteristik Q, die in dem unmittelbar vorangehenden Schritt 130 erhalten wird, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Nachfolgend wird in Schritt 150 die Herzfrequenz des Herzens 2a basierend auf der Spitzenfrequenz spezifiziert, die in dem unmittelbar vorangehenden Schritt 140 spezifiziert wird, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Nachfolgend wird in Schritt 160 die Herzfrequenz, die in dem unmittelbar vorangehenden Schritt 150 berechnet wird, an die Ausgabeeinheit 43 als digitale Daten ausgegeben. Die Ausgabeeinheit 43 gibt die digitalen Daten der Herzfrequenz, die auf diese Art und Weise von der Verarbeitungseinheit 44 eingegeben werden, an eine externe Vorrichtung außerhalb der Biologische-Informationen-Detektionsvorrichtung 4 aus.
Als Folge hiervon können die gleichen Wirkungen wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels erzielt werden. Außerdem berechnet die Verarbeitungseinheit 44 repräsentative Werte von einer Vielzahl von Frequenzcharakteristiken, die für jedes von zwei oder mehr Zeitintervallen für jedes der biologischen Signale von der Vielzahl von Kanälen erfasst werden.
Dann synthetisiert die Verarbeitungseinheit 44 eine Vielzahl von berechneten repräsentativen Werten von der Vielzahl von Kanälen, um die synthetische Frequenzcharakteristik Q zu erhalten. Auf diese Art und Weise wird das S/N-Verhältnis der synthetischen Frequenzcharakteristik verbessert, indem die synthetische Frequenzcharakteristik unter Verwendung der repräsentativen Werte von zwei oder mehr Zeitintervallen erhalten wird.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel fungiert/wirkt die Verarbeitungseinheit 44 als eine Charakteristikerfassungseinheit durch Ausführung von Schritten 120 und 124, fungiert/wirkt sie als eine Syntheseeinheit durch Ausführung von Schritt 130, und fungiert/wirkt sie als eine Berechnungseinheit durch Ausführung von Schritt 150.
(Fünftes Ausführungsbeispiel)
Als Nächstes wird ein fünftes Ausführungsbeispiel unter Fokussierung auf Unterschiede gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Bei diesem Ausführungsbeispiel, wie es in 8 gezeigt ist, sind ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 7 und ein Gyro- bzw. Kreiselsensor 8 zu dem ersten Ausführungsbeispiel hinzugefügt. Ferner ist der durch die Verarbeitungseinheit 44 ausgeführte Prozess durch den Prozess von 9 ersetzt. Abgesehen davon sind die Konfiguration und der Betrieb des vorliegenden Ausführungsbeispiels gleich denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels.
Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 7 gibt ein Pulssignal aus, das mit der Drehung der Räder des Fahrzeugs synchronisiert ist. Es ist möglich, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs aus dem Ausgabeintervall des Pulssignals zu spezifizieren. Der Gyrosensor 8 gibt ein Signal gemäß der Drehwinkelgeschwindigkeit (zum Beispiel einer Giergeschwindigkeit) des Fahrzeugs aus. Die Verarbeitungseinheit 44 erfasst die Signale, die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 7 und dem Gyrosensor 8 ausgegeben werden. Auf diese Art und Weise detektieren der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 7 und der Gyrosensor 8 beide das Fahrverhalten des Fahrzeugs, und geben sie ein Verhaltenssignal entsprechend dem Fahrverhalten aus.
Hierin nachstehend wird der Inhalt des Prozesses von 9 beschrieben. Die Schritte mit den gleichen Bezugszeichen in 2 und 9 sind mit Ausnahme der nachstehend beschriebenen Teile gleich. Die Verarbeitungseinheit 44 erfasst die Frequenzcharakteristiken für jeden Kanal in der gleichen Art und Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel in Schritt 120, und berechnet dann das Gewicht ω für jede Frequenz gemäß dem Verhaltenssignal in Schritt 125. Das Verhaltenssignal ist eines oder beide von dem Signal, das von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 7 ausgegeben wird, und dem Signal, das von dem Gyrosensor 8 ausgegeben wird. Das Verhaltenssignal umfasst Rauschen, das von einer Vibration stammt, die in dem Fahrzeug während einer Fahrt erzeugt wird.
Im Speziellen wird in Schritt 125 die Zeitverlaufsform des Verhaltenssignals, das innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls erfasst wird, der diskreten Fourier-Transformation unterzogen. Als Folge hiervon wird die Frequenzcharakteristik erfasst bzw. gewonnen, die die Beziehung zwischen der Frequenz und der Stärke des Verhaltenssignals in dem Zeitintervall bezeichnet. Dann wird das Gewicht ω für jede Frequenz gemäß der Frequenzcharakteristik des Verhaltenssignals berechnet. Im Speziellen wird der Wert des Gewichts ω an/bei jeder Frequenz kleiner, wenn die Stärke der gleichen Frequenz in den Frequenzcharakteristiken des Verhaltenssignals zunimmt. Da ein solches Gewicht ω an/bei der Frequenz, mit der das Fahrzeug vibriert, einen kleinen Wert hat, kann es verwendet werden, um Rauschen zu reduzieren, das durch die Vibration des Fahrzeugs verursacht wird.
Nachdem die Wiederholung von Schritten 110, 120 und 125 in/mit der Anzahl von Verarbeitungskanälen abgeschlossen ist, schreitet die Verarbeitungseinheit 44 zu Schritt 131 voran. In Schritt 131 multipliziert die Verarbeitungseinheit 44 die Frequenzcharakteristiken, die in Schritt 120 für alle Kanäle erhalten werden, durch die Gewichtung der Gewichte ω, die in Schritt 125 für alle Kanäle erhalten werden. Dann wird die Beziehung zwischen der Frequenz und der Stärke, die als Ergebnis der gewichteten Multiplikation erhalten wird, als eine synthetische Frequenzcharakteristik Q definiert. Diese Multiplikation entspricht einer Synthese. Das Verfahren der gewichteten Multiplikation ist das Gleiche wie in Schritt 131 des zweiten Ausführungsbeispiels.
Nachfolgend spezifiziert die Verarbeitungseinheit 44 in Schritt 140 die Spitzenfrequenz der synthetischen Frequenzcharakteristik Q, die in dem unmittelbar vorangehenden Schritt 131 erhalten wird, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Nachfolgend wird in Schritt 150 die Herzfrequenz des Herzens 2a basierend auf der Spitzenfrequenz spezifiziert, die in dem unmittelbar vorangehenden Schritt 140 spezifiziert wird, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Nachfolgend wird in Schritt 160 die Herzfrequenz, die in dem unmittelbar vorangehenden Schritt 150 berechnet wird, an die Ausgabeeinheit 43 als digitale Daten ausgegeben. Die Ausgabeeinheit 43 gibt die digitalen Daten der Herzfrequenz, die auf diese Art und Weise von der Verarbeitungseinheit 44 eingegeben werden, an eine externe Vorrichtung außerhalb der Biologische-Informationen-Detektionsvorrichtung 4 aus.
Als Folge hiervon können die gleichen Wirkungen wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels erzielt werden. Ferner synthetisiert die Verarbeitungseinheit 44 die Frequenzcharakteristiken von der Vielzahl von Kanälen in einem Zustand, in dem das Gewicht ω, das dem Fahrverhalten des Fahrzeugs entspricht, widergespiegelt wird/ist, und erhält sie die synthetische Frequenzcharakteristik Q.
Die erste Empfangsantenne 13a und die zweite Empfangsantenne 13b sind in/an dem Fahrzeug installiert. Daher stammt der Großteil des Rauschens in den biologischen Signalen P1 und P2 von der Vibration, die gemäß dem Fahrverhalten des Fahrzeugs erzeugt wird. In einem solchen Fall wird eine synthetische Frequenzcharakteristik verwendet, die das Gewicht gemäß der Ausgabe von dem Fahrzeugverhaltenssensor (nämlich dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 7, dem Gyrosensor 8) widerspiegelt. Dadurch kann das S/N-Verhältnis der synthetischen Frequenzcharakteristik weiter verbessert werden.
Ferner umfasst der Fahrzeugverhaltenssensor einen oder beide des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 7 und des Gyrosensors 8. Die Signale, die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 7 und dem Gyrosensor 8 ausgegeben werden, spiegeln die Vibration wider, die auf das Fahrzeug während einer Fahrt angewandt/ausgeübt wird. Und die Vibration, die auf das Fahrzeug angewandt/ausgeübt wird, tendiert dazu, in dem biologischen Signal als Rauschen zu erscheinen. Daher umfasst der Fahrzeugverhaltenssensor einen oder beide des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 7 und des Gyrosensors 8. Dadurch kann das Rauschen, das durch die Vibration des Fahrzeugs verursacht wird, effektiv entfernt werden.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel fungiert/wirkt die Verarbeitungseinheit 44 als eine Charakteristikerfassungseinheit durch Ausführung von Schritt 120, fungiert/wirkt sie als eine Syntheseeinheit durch Ausführung von Schritt 131, und fungiert/wirkt sie als eine Berechnungseinheit durch Ausführung von Schritt 150. Ferner fungiert/wirkt die Verarbeitungseinheit 44 als eine Verhaltensgewichtsberechnungseinheit durch Ausführung von Schritt 125.
(Sechstes Ausführungsbeispiel)
Als Nächstes wird ein sechstes Ausführungsbeispiel unter Fokussierung auf Unterschiede gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der durch die Verarbeitungseinheit 44 ausgeführte Prozess von 2 mit Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel durch den Prozess von 10 ersetzt. Abgesehen davon sind die Konfiguration und der Betrieb des vorliegenden Ausführungsbeispiels gleich denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels.
Hierin nachstehend wird der Inhalt des Prozesses von 10 beschrieben. Die Schritte mit den gleichen Bezugszeichen in 2 und 10 sind mit Ausnahme der nachstehend beschriebenen Teile gleich. Die Verarbeitungseinheit 44 erfasst die Frequenzcharakteristiken für jeden Kanal in der gleichen Art und Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel in Schritt 120, und berechnet dann das S/N-Verhältnis der Frequenzcharakteristiken in Schritt 126. Im Speziellen ist der Wert, der erhalten wird durch Dividieren der Stärke der maximalen Spitze in der Frequenzcharakteristik durch den Durchschnittswert der Stärken an/bei Frequenzen abgesehen von der Spitzenfrequenz als das S/N-Verhältnis definiert. Hier meint die maximale Spitze die Spitze mit der höchsten Stärke.
Nachfolgend vergleicht die Verarbeitungseinheit 44 in Schritt 127 das S/N-Verhältnis, das in dem unmittelbar vorangehenden Schritt 125 berechnet wird, mit einem vorbestimmten Referenzwert. Wenn das S/N-Verhältnis gleich oder größer dem Referenzwert ist, wird dann die Frequenzcharakteristik als ein Ziel/ -Objekt für eine nachstehend beschriebene Synthese ange-/übernommen. Wenn das S/N-Verhältnis kleiner als der Referenzwert ist, wird jedoch die Frequenzcharakteristik nicht als ein Ziel/-Objekt für eine nachstehend beschriebene Synthese ange-/übernommen.
Nachdem die Wiederholung von Schritten 110, 120 und 130 in/mit der Anzahl von Verarbeitungskanälen abgeschlossen ist, schreitet die Verarbeitungseinheit 44 zu Schritt 132 voran. In Schritt 132 multipliziert die Verarbeitungseinheit 44 die Frequenzcharakteristiken, die als in Schritt 127 ange-/übernommen bestimmt werden, unter den Frequenzcharakteristiken, die in Schritt 120 für alle Kanäle erhalten werden, miteinander. Das Verfahren der Multiplikation ist das Gleiche wie in Schritt 130 des ersten Ausführungsbeispiels.
In Schritt 132 wird, wenn es zwei oder mehr Frequenzcharakteristiken gibt, die als ange-/übernommen bestimmt werden, eine Multiplikation durchgeführt, wie es vorstehend beschrieben ist. Wenn es jedoch eine Frequenzcharakteristik gibt, die als ange-/übernommen bestimmt wird, wird die eine Frequenzcharakteristik als das Multiplikationsergebnis betrachtet. Dann wird der Prozess zu Schritt 140 gewechselt.
Nachfolgend spezifiziert die Verarbeitungseinheit 44 in Schritt 140 die Spitzenfrequenz der synthetischen Frequenzcharakteristik Q, die in dem unmittelbar vorangehenden Schritt 132 erhalten wird, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Nachfolgend wird in Schritt 150 die Herzfrequenz des Herzens 2a basierend auf der Spitzenfrequenz spezifiziert, die in dem unmittelbar vorangehenden Schritt 140 spezifiziert wird, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Nachfolgend wird in Schritt 160 die Herzfrequenz, die in dem unmittelbar vorangehenden Schritt 150 berechnet wird, an die Ausgabeeinheit 43 als digitale Daten ausgegeben. Die Ausgabeeinheit 43 gibt die digitalen Daten der Herzfrequenz, die auf diese Art und Weise von der Verarbeitungseinheit 44 eingegeben werden, an eine externe Vorrichtung außerhalb der Biologische-Informationen-Detektionsvorrichtung 4 aus.
Als Folge hiervon können die gleichen Wirkungen wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels erzielt werden. Ferner wählt die Verarbeitungseinheit 44, von jeder von der Vielzahl von Frequenzcharakteristiken der biologischen Signale der Vielzahl von Kanälen, eine Frequenzcharakteristik aus, in der das S/N-Verhältnis gleich oder größer dem Referenzwert ist. Die ausgewählten Frequenzcharakteristiken werden synthetisiert, um die synthetische Frequenzcharakteristik zu erhalten. Auf diese Art und Weise wird der synthetisierte Wert berechnet, indem die Frequenzcharakteristiken ausgewählt werden, die die Bedingung erfüllen, dass das S/N-Verhältnis größer ist als der Referenzwert. Als Folge hiervon wird die Berechnungsgenauigkeit von biologischen Informationen verbessert.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel fungiert/wirkt die Verarbeitungseinheit 44 als eine Charakteristikerfassungseinheit durch Ausführung von Schritt 120, fungiert/wirkt sie als eine Syntheseeinheit durch Ausführung von Schritt 132, und fungiert/wirkt sie als eine Berechnungseinheit durch Ausführung von Schritt 150. Ferner fungiert/wirkt die Verarbeitungseinheit 44 als eine Auswahleinheit durch Ausführung von Schritten 126 und 127.
(Weitere Ausführungsbeispiele)
Die Verarbeitungseinheit und das Verfahren, die in der vorliegenden Offenbarung bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschrieben sind, können durch ein oder mehr Spezialcomputer implementiert werden, die erzeugt werden können durch (i) Konfigurieren (a) eines Speichers und eines Prozessors, der zum Ausführen von ein oder mehr besonderen Funktionen programmiert ist, die in Computerprogrammen verwirklicht sind. Alternativ können die Verarbeitungseinheit und das Verfahren, die in der vorliegenden Offenbarung bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschrieben sind, implementiert werden durch ein oder mehr Spezialcomputer, die erzeugt werden können durch (ii) Konfigurieren (b) eines Prozessors, der durch ein oder mehr Spezialhardwarelogikschaltungen bereitgestellt ist. Außerdem können die Verarbeitungseinheit und das Verfahren, die in der vorliegenden Offenbarung bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschrieben sind, implementiert werden durch ein oder mehr Spezialcomputer, die erzeugt werden können durch (iii) Konfigurieren einer Kombination von/aus (a) einem Speicher und einem Prozessor, der programmiert ist zum Ausführen von ein oder mehr besonderen Funktionen, die in Computerprogrammen verwirklicht sind, und (b) einem Prozessor, der durch ein oder mehr Spezialhardwarelogikschaltungen bereitgestellt ist. Die Computerprogramme können, als durch einen Computer auszuführende Anweisungen, in einem dinglichen nicht-vorübergehenden computerlesbaren Speichermedium gespeichert werden/sein.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt und kann auf geeignete Weise modifiziert werden. Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele sind nicht unabhängig voneinander und können auf geeignete Weise kombiniert werden, sofern die Kombination nicht offensichtlich unmöglich ist. Das Bestandselement bzw. die Bestandselemente von jedem der vorstehenden Ausführungsbeispiele ist bzw. sind nicht notwendigerweise wesentlich, sofern es bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen nicht speziell angegeben ist, dass das Bestandselement bzw. die Bestandselemente wesentlich ist bzw. sind, oder sofern das Bestandselement bzw. die Bestandselemente nicht prinzipiell offensichtlich wesentlich ist bzw. sind. Außerdem ist, bei jedem der vorstehenden Ausführungsbeispiele, in dem Fall, dass die Anzahl des Bestandselements bzw. der Bestandselemente, der Wert, der Betrag, der Bereich und/oder dergleichen spezifiziert ist, die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise auf die Anzahl des Bestandselements bzw. der Bestandselemente, den Wert, den Betrag und/oder dergleichen beschränkt, wie es bei dem Ausführungsbeispiel spezifiziert ist, sofern die Anzahl des Bestandselements bzw. der Bestandselemente, der Wert, der Betrag und/oder dergleichen nicht als unabdingbar bezeichnet ist oder in Anbetracht des Prinzips der vorliegenden Offenbarung offensichtlich unabdingbar ist. Ferner kann, bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen, wenn es beschrieben ist, dass Informationen der externen Umgebung des Fahrzeugs (zum Beispiel die Luftfeuchtigkeit außerhalb des Fahrzeugs) von dem Sensor erfasst werden, der Sensor beseitigt sein. Es ist auch möglich, die Informationen der externen Umgebung von einem Sensor oder einer Cloud außerhalb des Fahrzeugs zu empfangen. Es ist auch möglich, zugehörige Informationen in Bezug auf die Informationen der externen Umgebung von einem Server oder einer Cloud außerhalb des Fahrzeugs zu erfassen und die Informationen der externen Umgebung aus den erfassten zugehörigen Informationen zu schätzen. Insbesondere, wenn eine Vielzahl von Werten für eine bestimmte Größe beispielhaft dargelegt sind, ist es auch möglich, einen Wert zwischen der Vielzahl von Werten anzunehmen bzw. zu übernehmen, sofern es nicht anderweitig angegeben ist, oder wenn dies deutlicherweise prinzipiell unmöglich ist. Ferner ist, bei jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele, wenn Bezug genommen wird auf die Form, die Positions- bzw. Lagebeziehung und dergleichen der Bestandselemente und dergleichen, dieses nicht auf die Form, die Positions- bzw. Lagebeziehung und dergleichen beschränkt, ausgenommen den Fall, dass die Bestandselemente speziell spezifiziert sind, den Fall, dass die Bestandselemente grundsätzlich auf eine spezielle Form, eine spezielle Position- bzw. Lagebeziehung und dergleichen beschränkt sind. Ferner erlaubt/ermöglicht die vorliegende Offenbarung auch die folgenden modifizierten Beispiele sowie modifizierte Beispiele innerhalb eines Äquivalenzbereichs für jedes der vorstehenden Ausführungsbeispiele. Außerdem können die folgenden modifizierten Beispiele unabhängig ausgewählt werden, um auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele angewandt oder nicht angewandt zu werden. Das heißt, dass jegliche Kombination der folgenden modifizierten Beispiele auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele angewandt werden kann.
(Erstes modifiziertes Beispiel)
Bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen ist eine Multiplikation als ein Beispiel zum Synthetisieren der Frequenzcharakteristiken von einer Vielzahl von Kanälen offenbart. Das Verfahren zum Synthetisieren der Frequenzcharakteristiken von einer Vielzahl von Kanälen ist jedoch nicht auf eine Multiplikation beschränkt und kann eine Addition oder eine beliebige Kombination aus Multiplikation und Addition sein.
(Zweites modifiziertes Beispiel)
Bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen werden die Frequenzcharakteristiken von einer Vielzahl von Kanälen an/bei der gleichen Frequenz miteinander synthetisiert. Die vorstehende Konfiguration ist jedoch nicht zwangsläufig erforderlich. Zum Beispiel können die Frequenzcharakteristiken von einer Vielzahl von Kanälen mit einer geringfügigen Frequenzverschiebung synthetisiert werden.
(Drittes modifiziertes Beispiel)
In Schritt 121 des zweiten Ausführungsbeispiels berechnet die Verarbeitungseinheit 44 den Zeitablauf-Änderungsbetrag der Stärke des biologischen Signals von dem Kanal für jede Frequenz basierend auf den Frequenzcharakteristiken, die in dem unmittelbar vorangehenden Schritt 120 in dem vorliegenden Zeitintervall berechnet werden, und den Frequenzcharakteristiken, die in dem vorhergehenden Zeitintervall unmittelbar vor dem vorliegenden Zeitintervall berechnet werden. Die vorstehende Konfiguration ist jedoch nicht zwangsläufig erforderlich. Zum Beispiel kann die Verarbeitungseinheit 44 den Zeitablauf-Änderungsbetrag der Stärke des biologischen Signals von dem Kanal für jede Frequenz basierend auf den Frequenzcharakteristiken, die in dem unmittelbar vorangehenden Schritt 120 in dem vorliegenden Zeitintervall berechnet werden, und den Frequenzcharakteristiken, die in dem zweiten vorhergehenden bzw. vorletzten Zeitintervall oder einem früheren Zeitintervall vor dem vorliegenden Zeitintervall berechnet werden, berechnen. Ferner kann die Verarbeitungseinheit 44 zum Beispiel den Zeitablauf-Änderungsbetrag der Stärke des biologischen Signals von dem Kanal für jede Frequenz basierend auf den Frequenzcharakteristiken berechnen, die in drei oder mehr Zeitintervallen berechnet werden.
(Viertes modifiziertes Beispiel)
In Schritt 121 des zweiten Ausführungsbeispiels berechnet die Verarbeitungseinheit 44 den Zeitablauf-Änderungsbetrag der Stärke des biologischen Signals von dem Kanal für jede Frequenz basierend auf der Differenz von Frequenzcharakteristiken des gleichen Kanals in unterschiedlichen Zeitintervallen. In Schritt 121 kann die Verarbeitungseinheit 44 jedoch den Zeitablauf-Änderungsbetrag der Stärke des biologischen Signals von einem beliebigen der unterschiedlichen Kanäle für jede Frequenz basierend auf der Differenz der Frequenzcharakteristiken der unterschiedlichen Zeitintervalle der unterschiedlichen Kanäle berechnen.
(Fünftes modifiziertes Beispiel)
Bei dem vierten Ausführungsbeispiel berechnet die Verarbeitungseinheit 44 in Schritt 124 einen repräsentativen Wert dieser zwei Frequenzcharakteristiken basierend auf den Frequenzcharakteristiken, die in dem unmittelbar vorangehenden Schritt 120 in dem vorliegenden Zeitintervall erfasst werden, und den Frequenzcharakteristiken des vorhergehenden Zeitintervalls unmittelbar vor dem aktuellen Zeitintervall. Die vorstehende Konfiguration ist jedoch nicht zwangsläufig erforderlich. Zum Beispiel kann die Verarbeitungseinheit 44 einen repräsentativen Wert dieser zwei Frequenzcharakteristiken basierend auf den Frequenzcharakteristiken, die in dem unmittelbar vorangehenden Schritt 120 in dem aktuellen Zeitintervall berechnet werden, und den Frequenzcharakteristiken, die in dem zweiten vorhergehenden bzw. vorletzten Zeitintervall oder einem früheren Zeitintervall vor dem aktuellen Zeitintervall berechnet werden, berechnen. Der repräsentative Wert dieser zwei Frequenzcharakteristiken kann berechnet werden. Ferner kann die Verarbeitungseinheit 44 zum Beispiel einen repräsentativen Wert von drei oder mehr Frequenzcharakteristiken basierend auf den Frequenzcharakteristiken berechnen, die in drei oder mehr Zeitintervallen berechnet werden.
(Sechstes modifiziertes Beispiel)
Bei dem fünften Ausführungsbeispiel weist die Verarbeitungseinheit 44, selbst wenn die Kanäle unterschiedlich sind, das gleiche Gewicht auf, das in Schritt 125 berechnet wird. Selbst wenn die verwendeten Verhaltenssignale gleich sind, kann jedoch das in Schritt 125 berechnete Gewicht für jeden der Kanäle unterschiedlich eingestellt werden.
(Siebtes modifiziertes Beispiel)
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel hat die Frequenz den kleineren Wert des Gewichts ω, wenn die Frequenz den größeren Zeitablauf-Änderungsbetrag hat. Umgekehrt kann jedoch die Frequenz den größeren Wert des Gewichts ω haben, wenn die Frequenz den größeren Zeitablauf-Änderungsbetrag hat. In diesem Fall spezifiziert die Verarbeitungseinheit 44 in Schritt 140 die Frequenz mit der niedrigsten Stärke unter den Spitzen der synthetischen Frequenzcharakteristik Q, die in dem unmittelbar vorangehenden Schritt 130 erhalten wird, als einen Wert zum Berechnen der Herzfrequenz.
(Achtes modifiziertes Beispiel)
Bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen ist das gesamte Biologische-Informationen-Detektionssystem in/an dem Fahrzeug installiert. Ein Teil des Biometrische-Informationen-Detektionssystems muss jedoch nicht in/an dem Fahrzeug installiert sein. In diesem Fall können Signale zwischen dem Teil des Biologische-Informationen-Detektionssystems, das in/an dem Fahrzeug installiert ist, und dem Teil, der nicht in/an dem Fahrzeug installiert ist, durch Drahtloskommunikation oder dergleichen ausgetauscht werden. Alternativ kann das gesamte Biometrische-Informationen-Detektionssystem außerhalb des Fahrzeugs installiert sein. Das heißt, dass das Biologische-Informationen-Detektionssystem nicht nur zum Berechnen der biologischen Informationen der Insassen des Fahrzeugs verwendet werden kann, sondern auch zum Berechnen der biologischen Informationen einer Person außerhalb des Fahrzeugs (zum Beispiel innerhalb eines Gebäudes).
(Neuntes modifiziertes Beispiel)
Bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen ist, als der Biologische-Aktivität-Sensor, ein Biologische-Aktivität-Sensor des Funkwellentyps, nämlich die erste Empfangsantenne 13a und die zweite Empfangsantenne 13b, beispielhaft dargelegt. Der Biologische-Aktivität-Sensor ist jedoch nicht auf einen solchen Sensor beschränkt. Zum Beispiel kann der Biologische-Aktivität-Sensor ein Ultraschallsensor oder ein piezoelektrischer Sensor sein, der in einem Fahrzeugsitz eingebettet/-gebaut ist. Ferner kann der Biologische-Aktivität-Sensor ein Sensor des kontaktlosen Typs wie diese oder kein Sensor des kontaktlosen Typs sein.
(Zehntes modifiziertes Beispiel)
Die biologischen Informationen, die durch die Verarbeitungseinheit 44 bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen berechnet werden, sind eine Herzfrequenz. Die durch die Verarbeitungseinheit 44 berechneten biologischen Informationen müssen jedoch nicht die Herzfrequenz sein. Zum Beispiel kann die Verarbeitungseinheit 44 die Atemfrequenz bzw. Atmungsrate aus den gleichen biologischen Signalen P1 und P2 berechnen. Alternativ kann die Verarbeitungseinheit 44 die Pulsfrequenz bzw. -rate unter Verwendung eines anderen Biologisches-Signal-Sensors berechnen. Wenn die Verarbeitungseinheit 44 biologische Informationen hinsichtlich biologischer Aktivitäten berechnet, die in einem im Wesentlichen stabilen Zyklus aktiv bzw. wirksam sind, ist eine Technik wie bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen nützlich.
(Elftes modifiziertes Beispiel)
Bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen gibt es zwei Biologische-Aktivität-Sensoren und daher zwei Kanäle. Die Anzahl von Biologische-Aktivität-Sensoren und die Anzahl von Kanälen kann jedoch drei oder mehr sein. Zum Beispiel sei bei dem sechsten Ausführungsbeispiel ein Fall angenommen, in dem die Anzahl von Biologische-Aktivität-Sensoren und die Anzahl von Kanälen drei oder mehr ist. In diesem Fall können, wenn es zwei oder mehr Kanäle mit einem S/N-Verhältnis mit dem Referenzwert oder größer gibt, solche zwei oder mehr Kanäle oder die Biologische-Aktivität-Sensoren ausgewählt und synthetisiert werden.
(Zwölftes modifiziertes Beispiel)
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel wird der Prozess zum Einstellen des Herzfrequenzstatistikwerts als das Gewicht ω in Schritt 123 von 6 ausgeführt. Dieser Prozess zum Einstellen des Herzfrequenzstatistikwerts als das Gewicht ω kann auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel, vor Schritt 120 und nach Schritt 121 des Prozesses von 4, ausgeführt werden. In diesem Fall wird das Gewicht ω basierend auf der Herzfrequenzstatistik separat von dem Gewicht ω gemäß dem Änderungsbetrag der Stärke für jede Frequenz berechnet. In diesem Fall werden in Schritt 131 von 4 sowohl das Gewicht ω basierend auf dem Herzfrequenzstatistikwert als auch das Gewicht ω gemäß dem Änderungsbetrag der Stärke für jede Frequenz in der Synthese widergespiegelt.
(Dreizehntes modifiziertes Beispiel)
Bei dem vierten Ausführungsbeispiel wird der Prozess zum Berechnen des repräsentativen Werts der Frequenzcharakteristiken von der Vielzahl von Zeitintervallen in Schritt 124 von 7 ausgeführt. Dieser Prozess zum Berechnen des repräsentativen Werts kann bei dem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel unmittelbar nach Schritt 120 von 4 und 6 ausgeführt werden. In diesem Fall wird in Schritt 131 von 4 und 6 eine Synthese unter Verwendung des repräsentativen Werts durchgeführt.
(Vierzehntes modifiziertes Beispiel)
Bei dem fünften Ausführungsbeispiel wird der Prozess zum Berechnen des Gewichts ω gemäß dem Verhaltenssignal in Schritt 125 von 9 ausgeführt. Dieser Prozess zum Berechnen des Gewichts ω gemäß dem Verhaltenssignal kann bei dem zweiten, dritten und vierten Ausführungsbeispiel unmittelbar nach dem Prozessschritt 120 von 4, 6 und 7 ausgeführt werden. In diesem Fall wird das Gewicht ω gemäß dem Verhaltenssignal separat von dem Gewicht ω anderer Typen berechnet. In diesem Fall werden in Schritt 131 von 4 und 6 alle der berechneten Gewichte ω in der Synthese widergespiegelt. Ferner wird in Schritt 130 von 7 das Gewicht ω, das dem Verhaltenssignal entspricht, in der Synthese widergespiegelt.
(Fünfzehntes modifiziertes Beispiel)
Der Prozess in Schritten 126 und 127 von 10 bei dem sechsten Ausführungsbeispiel kann bei dem zweiten, dritten, vierten und fünften Ausführungsbeispiel unmittelbar nach dem Prozessschritt 120 von 4, 6, 7 und 9 ausgeführt werden. In diesem Fall werden in dem Prozess von Schritt 131 von 4, 6 und 9 nur die ange-/übernommenen Frequenzcharakteristik und der entsprechende Wert ω für die Synthese verwendet. Ferner werden in dem Prozess von Schritt 130 von 7 nur die repräsentativen Werte der ange-/ übernommenen Frequenzcharakteristiken für die Synthese verwendet.
(Übersicht)
Gemäß einem ersten Aspekt, der in einem Teil oder allen der vorstehenden Ausführungsbeispiele veranschaulicht ist, ist eine Biologische-Informationen-Detektionsvorrichtung derart bereitgestellt, dass sie eine Charakteristikerfassungseinheit (120, 124), eine Syntheseeinheit (130, 131, 132) und eine Berechnungseinheit (150) umfasst. Die Charakteristikerfassungseinheit ist konfiguriert zum Erfassen einer Frequenzcharakteristik (Q1, Q2), die eine Beziehung zwischen einer Frequenz und einer Stärke bezeichnet, mit Bezug auf jedes von einer Vielzahl von biologischen Signalen (P1, P2), die von einer Vielzahl von Biologische-Aktivität-Sensoren (13a, 13b) eingegeben werden, die an einer Vielzahl von sich voneinander unterscheidenden Positionen angeordnet sind, um eine biologische Aktivität einer Person (2) zu detektieren. Die Syntheseeinheit ist konfiguriert zum Erhalten einer synthetischen Frequenzcharakteristik, die die Beziehung zwischen der Frequenz und der Stärke bezeichnet, durch Synthetisieren von einer Vielzahl von Frequenzcharakteristiken, die durch die Charakteristikerfassungseinheit aus der Vielzahl von biologischen Signalen erfasst werden. Die Berechnungseinheit ist konfiguriert zum Berechnen von biologischen Informationen bezüglich der biologischen Aktivität basierend auf der durch die Syntheseeinheit erhaltenen synthetischen Frequenzcharakteristik (Q).
Ferner ist gemäß einem zweiten Aspekt die Syntheseeinheit konfiguriert zum Erhalten der synthetischen Frequenzcharakteristik, indem due Vielzahl von Frequenzcharakteristiken, die durch die Charakteristikerfassungseinheit erfasst werden, miteinander multipliziert werden. Auf diese Art und Weise wird das S/N-Verhältnis der synthetischen Frequenzcharakteristik dadurch verbessert, dass die synthetische Frequenzcharakteristik erhalten wird, indem die Vielzahl von Frequenzcharakteristiken miteinander multipliziert werden.
Ferner ist gemäß einem dritten Aspekt die Syntheseeinheit zusätzlich konfiguriert zum Erhalten der synthetischen Frequenzcharakteristik, indem, mit Bezug auf jede von Frequenzen, die Vielzahl von Frequenzcharakteristiken, die durch die Charakteristikerfassungseinheit aus der Vielzahl von biologischen Signalen erfasst werden, miteinander synthetisiert werden. Auf diese Art und Weise wird das S/N-Verhältnis der synthetischen Frequenzcharakteristik verbessert, indem eine Vielzahl von Frequenzcharakteristiken mit der gleichen Frequenz synthetisiert werden, um die synthetische Frequenzcharakteristik zu erhalten.
Ferner umfasst gemäß einem vierten Aspekt die Biologische-Informationen-Detektionsvorrichtung zusätzlich eine Änderungsgewichtsberechnungseinheit (121). Hierbei ist, mit Bezug auf jedes von der Vielzahl von biologischen Signalen, die von der Vielzahl von Biologische-Aktivität-Sensoren in einem vorbestimmten Zeitintervall eingegeben werden, die Charakteristikerfassungseinheit zusätzlich konfiguriert zum Erfassen der Frequenzcharakteristik, die die Beziehung zwischen der Frequenz und der Stärke in dem Zeitintervall bezeichnet, durch Wandeln einer Zeitverlaufsform, die eine Zeitablaufänderung der Stärke in dem Zeitintervall bezeichnet. Ferner ist, mit Bezug auf die Frequenzcharakteristik in dem Zeitintervall von jedem von der Vielzahl von biologischen Signalen, die Änderungsgewichtsberechnungseinheit konfiguriert zum Berechnen eines Zeitablauf-Änderungsbetrags der Stärke, der für jede von Frequenzen spezifisch ist, basierend auf der Frequenzcharakteristik, die die Beziehung zwischen der Frequenz und der Stärke in einer anderen Periode als dem Zeitintervall von jedem von der Vielzahl von biologischen Signalen bezeichnet, und Berechnen eines Gewichts, das für jede von Frequenzen spezifisch ist, gemäß dem berechneten Zeitablauf-Änderungsbetrag. Ferner ist die Syntheseeinheit konfiguriert zum Erhalten der synthetischen Frequenzcharakteristik, indem die Vielzahl von Frequenzcharakteristiken, die durch die Charakteristikerfassungseinheit aus der Vielzahl von biologischen Signalen erfasst werden, in einem Zustand synthetisiert werden, in dem eine Vielzahl von durch die Änderungsgewichtsberechnungseinheit berechneten Gewichten widergespiegelt bzw. reflektiert werden/sind, die jeweils der Vielzahl von biologischen Signalen entsprechen.
Wie es vorstehend beschrieben ist, wird, mit Bezug auf die in dem vorbestimmten Zeitintervall berechneten Frequenzcharakteristiken, das Gewicht für jede Frequenz basierend auf dem Zeitablauf-Änderungsbetrag für jede Frequenz basierend auf der Frequenzcharakteristik in der Periode bestimmt, die von dem Zeitintervall abweicht. Wie es vorstehend beschrieben ist, tendiert die Frequenzcharakteristik von Rauschen dazu, sich abhängig von dem Ort, wo der Biologische-Aktivität-Sensor installiert ist, stark zu unterscheiden, aber auch dazu, sich abhängig von der Differenz der Erfassungsperiode des biologischen Signals stark zu unterscheiden. Andererseits ist die Frequenzcharakteristik der kein Rauschen darstellenden Komponente des biologischen Signals generell über die Zeit stabil. Unter Fokussierung auf diese Punkte sind die Erfinder auf die Idee gekommen, dass Frequenzen, deren Stärken über die Zeit erheblich schwanken, als von Rauschen stammend betrachtet werden.
Zu diesem Zweck, wie es vorstehend beschrieben ist, spiegelt die Biologische-Informationen-Detektionsvorrichtung das Gewicht für jede Frequenz in der synthetischen Frequenzcharakteristik gemäß dem Zeitablauf-Änderungsbetrag der Stärke für jede Frequenz basierend auf der Frequenzcharakteristik in einer anderen Periode als dem vorbestimmten Zeitintervall wider. Dadurch kann das S/N-Verhältnis der synthetischen Frequenzcharakteristik weiter verbessert werden, indem die Charakteristik des biologischen Signals in dem Frequenzbereich aus-/genutzt wird.
Ferner ist gemäß einem fünften Aspekt das Gewicht, das für eine von Frequenzen spezifisch ist, größer, wenn ein Absolutwert des Zeitablauf-Änderungsbetrags, der für die eine von Frequenzen spezifisch ist, größer ist. Dadurch kann das Gewicht als eine intuitivere Größe eingestellt werden.
Ferner ist gemäß einem sechsten Aspekt, mit Bezug auf jedes von der Vielzahl von biologischen Signalen, die von der Vielzahl von Biologische-Aktivität-Sensoren in jedem von einer Vielzahl von Zeitintervallen eingegeben werden, die Charakteristikerfassungseinheit zusätzlich konfiguriert zum Erfassen der Frequenzcharakteristik, die die Beziehung zwischen der Frequenz und der Stärke in jedem von der Vielzahl von Zeitintervallen bezeichnet, durch Wandeln einer Zeitverlaufsform, die eine Zeitablaufänderung der Stärke in jedem von der Vielzahl von Zeitintervallen bezeichnet. Ferner ist, mit Bezug auf jedes von der Vielzahl von biologischen Signalen, die Charakteristikerfassungseinheit zusätzlich konfiguriert zum Berechnen eines repräsentativen Werts der Frequenzcharakteristiken in der Vielzahl von Zeitintervallen. Ferner ist die Syntheseeinheit zusätzlich konfiguriert zum Erhalten der synthetischen Frequenzcharakteristik, indem eine Vielzahl von repräsentativen Werten von der Vielzahl von biologischen Signalen, die durch die Charakteristikerfassungseinheit berechnet werden, synthetisiert werden. Auf diese Art und Weise wird das S/N-Verhältnis der synthetischen Frequenzcharakteristik verbessert, indem die synthetische Frequenzcharakteristik unter Verwendung der repräsentativen Werte von zwei oder mehr Zeitintervallen erhalten wird.
Ferner umfasst gemäß einem siebten Aspekt die Biologische-Informationen-Detektionsvorrichtung zusätzlich eine Verhaltensgewichtsberechnungseinheit (125). Hierbei sind die Vielzahl von Biologische-Aktivität-Sensoren in/an einem Fahrzeug installiert, das mit einem Fahrzeugverhaltenssensor (7, 8) zum Ausgeben eines Verhaltenssignals gemäß einem Fahrverhalten des Fahrzeugs versehen ist. Ferner ist die Verhaltensgewichtsberechnungseinheit konfiguriert zum Berechnen eines Gewichts gemäß dem Verhaltenssignal mit Bezug auf die Frequenzcharakteristik von jedem von der Vielzahl von biologischen Signalen. Ferner ist die Syntheseeinheit konfiguriert zum Erhalten der synthetischen Frequenzcharakteristik, indem die Vielzahl von Frequenzcharakteristiken, die durch die Charakteristikerfassungseinheit aus der Vielzahl von biologischen Signalen erfasst werden, in einem Zustand synthetisiert werden, in dem eine Vielzahl von Gewichten widergespiegelt bzw. reflektiert werden/sind, die durch die Verhaltensgewichtsberechnungseinheit mit Bezug auf die Vielzahl von biologischen Signalen berechnet werden.
Wenn der Biologische-Aktivität-Sensor in/an dem Fahrzeug installiert ist, stammt das Rauschen in dem biologischen Signal häufig von dem Fahrverhalten des Fahrzeugs. In einem solchen Fall kann das S/N-Verhältnis der synthetischen Frequenzcharakteristik weiter verbessert werden, indem die synthetische Frequenzcharakteristik verwendet wird, die das Gewicht widerspiegelt, das der Ausgabe von dem Fahrzeugverhaltenssensor entspricht.
Ferner umfasst gemäß einem achten Aspekt der Fahrzeugverhaltenssensor einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor. Das von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor ausgegebene Signal spiegelt die Vibration wider, die auf das Fahrzeug während einer Fahrt angewandt/ausgeübt wird. Und die Vibration, die auf das Fahrzeug angewandt/ausgeübt wird, tendiert dazu, als Rauschen in dem biologischen Signal zu erscheinen. Daher kann Rauschen, das durch die Vibration des Fahrzeugs verursacht wird, effektiv entfernt werden, wenn der Fahrzeugverhaltenssensor den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor umfasst.
Ferner umfasst gemäß einem neunten Aspekt der Fahrzeugverhaltenssensor einen Gyro- bzw. Kreiselsensor. Das von dem Gyro- bzw. Kreiselsensor ausgegebene Signal spiegelt die Vibration wider, die auf das Fahrzeug während einer Fahrt angewandt/ausgeübt wird. Und die Vibration, die auf das Fahrzeug angewandt/ausgeübt wird, tendiert dazu, als Rauschen in dem biologischen Signal zu erscheinen. Daher kann Rauschen, das durch die Vibration des Fahrzeugs verursacht wird, effektiv entfernt werden, wenn der Fahrzeugverhaltenssensor den Gyro- bzw. Kreiselsensor umfasst.
Ferner umfasst gemäß einem zehnten Aspekt die Biologische-Informationen-Detektionsvorrichtung zusätzlich eine Auswahleinheit (126, 127), die konfiguriert ist zum Auswählen der Frequenzcharakteristiken, die jeweils ein S/N-Verhältnis aufweisen, das gleich oder größer einem Referenzwert ist, unter der Vielzahl von Frequenzcharakteristiken von der Vielzahl von biologischen Signalen, die durch die Charakteristikerfassungseinheit erfasst werden. Hierbei ist die Syntheseeinheit konfiguriert zum Erhalten der synthetischen Frequenzcharakteristik, indem die durch die Auswahleinheit ausgewählten Frequenzcharakteristiken synthetisiert werden. Wie es vorstehend beschrieben ist, wird die Berechnungsgenauigkeit der biologischen Informationen verbessert, indem die Frequenzcharakteristik ausgewählt wird, die die Bedingung erfüllt, dass das S/N-Verhältnis größer ist als der Referenzwert, und der synthetische Wert berechnet wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2019002912 [0001]

Claims

Biologische-Informationen-Detektionsvorrichtung mit: einer Charakteristikerfassungseinheit (120, 124), die konfiguriert ist zum Erfassen einer Frequenzcharakteristik (Q1, Q2), die eine Beziehung zwischen einer Frequenz und einer Stärke bezeichnet, mit Bezug auf jedes von einer Vielzahl von biologischen Signalen (P1, P2), die von einer Vielzahl von Biologische-Aktivität-Sensoren (13a, 13b) eingegeben werden, die an einer Vielzahl von sich voneinander unterscheidenden Positionen angeordnet sind, um eine biologische Aktivität einer Person (2) zu detektieren; einer Syntheseeinheit (130, 131, 132), die konfiguriert ist zum Erhalten einer synthetischen Frequenzcharakteristik, die die Beziehung zwischen der Frequenz und der Stärke bezeichnet, durch Synthetisieren von einer Vielzahl von Frequenzcharakteristiken, die durch die Charakteristikerfassungseinheit aus der Vielzahl von biologischen Signalen erfasst werden; und einer Berechnungseinheit (150), die konfiguriert ist zum Berechnen von biologischen Informationen bezüglich der biologischen Aktivität basierend auf der durch die Syntheseeinheit erhaltenen synthetischen Frequenzcharakteristik (Q).
Biologische-Informationen-Detektionsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei: die Syntheseeinheit konfiguriert ist zum Erhalten der synthetischen Frequenzcharakteristik, indem die Vielzahl von Frequenzcharakteristiken, die durch die Charakteristikerfassungseinheit erfasst werden, miteinander multipliziert werden.
Biologische-Informationen-Detektionsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Syntheseeinheit zusätzlich konfiguriert ist zum Erhalten der synthetischen Frequenzcharakteristik, indem, mit Bezug auf jede von Frequenzen, die Vielzahl von Frequenzcharakteristiken, die durch die Charakteristikerfassungseinheit aus der Vielzahl von biologischen Signalen erfasst werden, miteinander synthetisiert werden.
Biologische-Informationen-Detektionsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, zusätzlich mit: einer Änderungsgewichtsberechnungseinheit (121), wobei: mit Bezug auf jedes von der Vielzahl von biologischen Signalen, die von der Vielzahl von Biologische-Aktivität-Sensoren in einem vorbestimmten Zeitintervall eingegeben werden, die Charakteristikerfassungseinheit zusätzlich konfiguriert ist zum Erfassen der Frequenzcharakteristik, die die Beziehung zwischen der Frequenz und der Stärke in dem Zeitintervall bezeichnet, durch Wandeln einer Zeitverlaufsform, die eine Zeitablaufänderung der Stärke in dem Zeitintervall bezeichnet; mit Bezug auf die Frequenzcharakteristik in dem Zeitintervall von jedem von der Vielzahl von biologischen Signalen, die Änderungsgewichtsberechnungseinheit konfiguriert ist zum Berechnen eines Zeitablauf-Änderungsbetrags der Stärke, der für jede von Frequenzen spezifisch ist, basierend auf der Frequenzcharakteristik, die die Beziehung zwischen der Frequenz und der Stärke in einer anderen Periode als dem Zeitintervall von jedem von der Vielzahl von biologischen Signalen bezeichnet, und Berechnen eines Gewichts, das für jede von Frequenzen spezifisch ist, gemäß dem berechneten Zeitablauf-Änderungsbetrag; und die Syntheseeinheit konfiguriert ist zum Erhalten der synthetischen Frequenzcharakteristik, indem die Vielzahl von Frequenzcharakteristiken, die durch die Charakteristikerfassungseinheit aus der Vielzahl von biologischen Signalen erfasst werden, in einem Zustand synthetisiert werden, in dem eine Vielzahl von durch die Änderungsgewichtsberechnungseinheit berechneten Gewichten widergespiegelt werden, die der Vielzahl von biologischen Signalen entsprechen.
Biologische-Informationen-Detektionsvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei: das Gewicht, das für eine von Frequenzen spezifisch ist, größer ist, wenn ein Absolutwert des Zeitablauf-Änderungsbetrags, der für die eine von Frequenzen spezifisch ist, größer ist.
Biologische-Informationen-Detektionsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: mit Bezug auf jedes von der Vielzahl von biologischen Signalen, die von der Vielzahl von Biologische-Aktivität-Sensoren in jedem von einer Vielzahl von Zeitintervallen eingegeben werden, die Charakteristikerfassungseinheit zusätzlich konfiguriert ist zum Erfassen der Frequenzcharakteristik, die die Beziehung zwischen der Frequenz und der Stärke in jedem von der Vielzahl von Zeitintervallen bezeichnet, durch Wandeln einer Zeitverlaufsform, die eine Zeitablaufänderung der Stärke in jedem von der Vielzahl von Zeitintervallen bezeichnet; mit Bezug auf jedes von der Vielzahl von biologischen Signalen, die Charakteristikerfassungseinheit zusätzlich konfiguriert ist zum Berechnen eines repräsentativen Werts der Frequenzcharakteristiken in der Vielzahl von Zeitintervallen; und die Syntheseeinheit zusätzlich konfiguriert ist zum Erhalten der synthetischen Frequenzcharakteristik, indem eine Vielzahl von repräsentativen Werten von der Vielzahl von biologischen Signalen, die durch die Charakteristikerfassungseinheit berechnet werden, synthetisiert werden.
Biologische-Informationen-Detektionsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, zusätzlich mit: einer Verhaltensgewichtsberechnungseinheit (125), wobei: die Vielzahl von Biologische-Aktivität-Sensoren an einem Fahrzeug installiert sind, das mit einem Fahrzeugverhaltenssensor (7, 8) zum Ausgeben eines Verhaltenssignals gemäß einem Fahrverhalten des Fahrzeugs versehen ist; die Verhaltensgewichtsberechnungseinheit konfiguriert ist zum Berechnen eines Gewichts gemäß dem Verhaltenssignal mit Bezug auf die Frequenzcharakteristik von jedem von der Vielzahl von biologischen Signalen; und die Syntheseeinheit konfiguriert ist zum Erhalten der synthetischen Frequenzcharakteristik, indem die Vielzahl von Frequenzcharakteristiken, die durch die Charakteristikerfassungseinheit aus der Vielzahl von biologischen Signalen erfasst werden, in einem Zustand synthetisiert werden, in dem eine Vielzahl von Gewichten widergespiegelt werden, die durch die Verhaltensgewichtsberechnungseinheit mit Bezug auf die Vielzahl von biologischen Signalen berechnet werden.
Biologische-Informationen-Detektionsvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei: der Fahrzeugverhaltenssensor einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor umfasst.
Biologische-Informationen-Detektionsvorrichtung gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei: der Fahrzeugverhaltenssensor einen Gyrosensor umfasst.
Biologische-Informationen-Detektionsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, zusätzlich mit: einer Auswahleinheit (126, 127), die konfiguriert ist zum Auswählen der Frequenzcharakteristiken, die jeweils ein S/N-Verhältnis aufweisen, das gleich oder größer einem Referenzwert ist, unter der Vielzahl von Frequenzcharakteristiken von der Vielzahl von biologischen Signalen, die durch die Charakteristikerfassungseinheit erfasst werden, wobei: die Syntheseeinheit konfiguriert ist zum Erhalten der synthetischen Frequenzcharakteristik, indem die durch die Auswahleinheit ausgewählten Frequenzcharakteristiken synthetisiert werden.