JP2017148312A - センサ情報処理装置、センサユニット、及び、センサ情報処理プログラム - Google Patents

センサ情報処理装置、センサユニット、及び、センサ情報処理プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】慣性センサの検出信号に基づく被観測者の活動状態の判定精度を向上する。【解決手段】単位時間あたりに慣性センサの検出信号が時間領域で描く軌跡に相当する信号波形の長さである伸展時波長を算出し、伸展時波長に基づいて、慣性センサによる被観測者の活動状態を判定する。【選択図】図6

Description

本明細書に記載する技術は、センサ情報処理装置、センサユニット、及び、センサ情報処理プログラムに関する。
加速度センサの測定値(例えば、加速度の大きさ)を基に、当該加速度センサを装着されたユーザの行動や動きに関する状態(例えば、動的状態であるか静的状態であるか等)を判定する技術がある。
例えば、3軸の加速度センサの測定値を検出軸毎に閾値(「基準値」と称してもよい。)と比較したり、3軸の加速度センサの測定値にアフィン変換行列を適用して基準座標系のデータに変換したりすることで、ユーザの行動や動きに関する状態を判定する。なお、ユーザの行動や動きに関する状態は、便宜的に、「活動状態」と称してよい。
特開平1−115344号公報 特開2011−115459号公報 特開2006−68300号公報 特開2004−81632号公報 特開2014−94043号公報
しかしながら、上述したいずれの技術も、重力方向の加速度を基準に測定値の解析を行なうため、例えば、加速度センサが、ユーザに対して期待する向きで装着されないと、基準値や基準座標とのずれが生じ得る。
その結果、加速度センサのユーザへの取り付け角度の相違によって、解析結果が変わってしまい、ユーザの行動の判定精度が低下し得る。例えば、加速度センサが斜めに傾いてユーザが着用している服等のポケット等に収容された場合、ユーザの行動を正しく判定することが困難になる。
仮に、加速度センサのユーザへの取り付け角度に応じて、測定値の解析に用いる基準値や基準座標を設定し直せば、誤判定を低減できるかもしれないが、利便性が低下する。
1つの側面では、本明細書の記載する技術の目的の1つは、慣性センサの検出信号に基づく被観測者の活動状態の判定精度を向上することにある。
1つの側面において、センサ情報処理装置は、受信部と、処理部と、を備えてよい。受信部は、慣性センサの検出信号を受信してよい。処理部は、単位時間あたりに前記検出信号が時間領域で描く軌跡に相当する信号波形の長さである伸展時波長を算出し、前記伸展時波長に基づいて、前記慣性センサによる被観測者の活動状態を判定してよい。
また、1つの側面において、センサユニットは、慣性センサと、処理部と、を備えてよい。処理部は、単位時間あたりに前記慣性センサの検出信号が時間領域で描く軌跡に相当する信号波形の長さである伸展時波長を算出し、前記伸展時波長に基づいて、前記慣性センサによる被観測者の活動状態を判定してよい。
更に、1つの側面において、センサ情報処理プログラムは、以下の処理(1)及び(2)をコンピュータに実行させてよい。
(1)単位時間あたりに慣性センサの検出信号が時間領域で描く軌跡に相当する信号波形の長さである伸展時波長を算出する。
(2)前記伸展時波長に基づいて、前記慣性センサによる被観測者の活動状態を判定する。
1つの側面として、慣性センサの検出信号に基づく被観測者の活動状態の判定精度を向上できる。
一実施形態に係るセンサシステムの一例を示すブロック図である。 一実施形態に係るバイタルセンサの構成例を示すブロック図である。 一実施形態に係るバイタルセンサの構成例を示すブロック図である。 一実施形態に係る情報処理装置の構成例を示すブロック図である。 (A)は、図2に例示した慣性センサの検出軸を模式的に示す図であり、(B)は、(A)に例示した慣性センサを人体に取り付けた状態を模式的に示す図である。 一実施形態に係るセンサシステムの動作例を示すフローチャートである。 一実施形態に係る伸展時波長の概念を模式的に例示する図である。 一実施形態に係る伸展時波長の算出例を説明するための図である。 (A)〜(C)は、一実施形態に係る伸展時波長の算出処理の一例を説明するための図である。 一実施形態に係る伸展時波長の他の算出例を説明するための図である。 一実施形態に係る被観測者の活動の一例を示す図である。 一実施形態に係る慣性センサの検出軸(Y)についての1秒毎の伸展時波長(Ly)の一例を示す図である。 一実施形態に係る慣性センサの検出軸(Y)についての15秒間の伸展時波長(Ly)の一例を示す図である。 図6に例示した活動状態判定処理の第1例を示すフローチャートである。 図6に例示した活動状態判定処理の第2例を示すフローチャートである。 一実施形態に係る被観測者の活動の一例を示す図である。 (A)は、一実施形態に係る慣性センサの検出軸(Y)についての1秒毎の伸展時波長(Ly)の一例を示す図であり、(B)は、一実施形態に係る慣性センサの検出軸(Z)についての1秒毎の伸展時波長(Lz)の一例を示す図である。 (A)は、一実施形態に係る慣性センサの検出軸(Y)についての15秒間の伸展時波長(Lz)の一例を示す図であり、(B)は、一実施形態に係る慣性センサの検出軸(Z)についての15秒間の伸展時波長(Lz)の一例を示す図である。 図6に例示した心拍検出アルゴリズムの決定処理例を示すフローチャートである。 図19に例示した第1の心拍検出処理例を示すフローチャートである。 図19に例示した第2の心拍検出処理例の第1例を示すフローチャートである。 図21に例示した心拍数推定処理の第1例を示すフローチャートである。 一実施形態に係る歩行率と心拍数との関係の一例を示す図である。 図21に例示した心拍数推定処理の第2例を示すフローチャートである。 一実施形態に係る歩行率と歩行速度との関係の一例を示す図である。 一実施形態に係る歩行速度と運動強度(METs値)との関係の一例を示す図である。 図21に例示した心拍数推定処理の第3例を示すフローチャートである。 (A)は、一実施形態に係る運動強度と慣性センサの検出軸(X)についての伸展時波長(Lx)との関係の一例を示す図であり、(B)は、一実施形態に係る運動強度と慣性センサの検出軸(Y)についての伸展時波長(Ly)との関係の一例を示す図である。 図19に例示した第2の心拍検出処理例の第2例を示すフローチャートである。 図19に例示した第3の心拍検出処理例を示すフローチャートである。 一実施形態に係る心拍数の計測結果の一例を示す図である。 一実施形態に係るBPFの設定例を説明するための図である。 一実施形態に係るBPFの通過帯域例を説明するための図である。 一実施形態に係るBPFの帯域幅設定例を説明するための図である。 一実施形態に係る心拍数分布の一例を示す図である。 一実施形態に係る心拍数分布の一例を示す図である。 一実施形態に係る心拍数の統計処理例を示す図である。 一実施形態に係る心拍数の統計処理例を示す図である。 一実施形態に係るBPFの帯域幅設定例を説明するための図である。 一実施形態に係るBPFの帯域幅設定例を説明するための図である。 一実施形態に係るBPF帯域幅情報の一例を示す図である。
以下、図面を参照して実施の形態を説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、あくまでも例示であり、以下に明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。また、以下に説明する各種の例示的態様は、適宜に組み合わせて実施しても構わない。なお、以下の実施形態で用いる図面において、同一符号を付した部分は、特に断らない限り、同一若しくは同様の部分を表す。
図1は、一実施形態に係るセンサシステムの一例を示すブロック図である。図1に示すセンサシステム1は、例示的に、センサ2、情報処理装置3、及び、ネットワーク(NW)4を備えてよい。
センサ2は、例示的に、通信機器6を介してネットワーク4に接続されて、ネットワーク4経由で情報処理装置3と通信することが可能であってよい。
センサ2は、例示的に、センシング対象の一例である生体の情報(「バイタル情報」と称してよい。)をセンシングすることが可能である。そのため、「センサ2」は、便宜的に、「バイタルセンサ2」と称してもよい。また、「センシング」は、「検出」あるいは「測定」と言い換えてもよい。
「バイタル情報」の非限定的な一例は、生体の心拍を示す情報である。心拍に応じて生体の血管が脈動するから、心拍を示す情報は、脈拍を示す情報と等価的に扱ってもよい場合がある。
生体の心拍あるいは脈拍は、例示的に、心臓の鼓動に応じた、電磁波や圧力、音の変化として捉えることができる。
例えば、指や耳たぶ等の血管に赤外線等の光を照射すると、血流の律動的な変化と光の吸収特性とによって、反射光が周期的に変動する。したがって、心拍あるいは脈拍は、血流変化に応じた反射光の変動として光学的に計測することが可能である。
あるいは、生体にマイクロ波等の電波を照射すると、心臓の鼓動に応じて生体表面(例えば、皮膚)に律動的な動きが生じるから、当該動きに応じて皮膚と電波の送信源との間の距離に変化が生じ、反射波にドップラー効果による変化が生じる。したがって、心拍あるいは脈拍は、生体に照射した反射波のドップラー効果による変動として計測することも可能である。
また、心臓が律動的に収縮と弛緩とを繰り返すと、血管の圧力(「血圧」と称してよい。)が律動的に変動するから、心拍あるいは脈拍は、血圧の律動的な変動として、圧力センサや圧電センサ等によって計測することも可能である。
更に、心拍は、心電計や心音計のように、心臓の鼓動に応じた心筋の電位変化や音の変化として計測することも可能である。
上述したいずれの計測手法であっても、心拍を計測可能なセンサを「心拍センサ」あるいは「心拍計」と称してよい。既述のように、「心拍」を示す情報は、「脈拍」を示す情報と等価的に扱ってよい場合があるから、「心拍センサ」あるいは「心拍計」は、「脈拍センサ」あるいは「脈拍計」と称してよいこともある。
本実施形態では、便宜的に、心拍センサの一例として、ドップラー効果を利用して心拍を計測することが可能な「電波センサ」が、バイタルセンサ2に備えられてよい。なお、「電波センサ」は、「マイクロ波センサ」、「RF(Radio Frequency)センサ」「UWB(Ultra Wide Band)センサ」あるいは、「ドップラーセンサ」と称してよいこともある。
バイタルセンサ2は、例示的に、人体の皮膚に接するように取り付けられてもよいし、人体の着衣に取り付けられてもよい。バイタルセンサ2の人体への取り付けは、厳密に固定(「拘束」と称してもよい。)される態様である必要は無い。
着衣と人体表面との動きのずれに応じて、バイタルセンサ2と人体との間に相対的な動き(便宜的に「非同期な動き」と称してもよい。)が生じることが許容されてよい。
例えば、バイタルセンサ2は、人体に対して3次元方向のいずれかに相対的な動きが生じ得る態様で、人体に取り付けられてよい。
例示的に、バイタルセンサ2は、着衣のポケット、例えば上着の胸部ポケットに収容されてもよいし、ハーネス等の取り付け器具を用いて、着衣の上から取り付けられてもよい。
次に、図1に例示した通信機器6は、バイタルセンサ2のセンシング結果(例えば、心拍を示す情報)を、例えば、ネットワーク4経由で情報処理装置3へ送信することが可能である。そのため、通信機器6は、有線又は無線にてネットワーク4と接続可能であってよい。
別言すると、通信機器6は、無線及び有線の一方又は双方による通信をサポートする通信インタフェース(IF)を備えていてよい。通信機器6の無線による通信には、例示的に、3GPP(3rd Generation Partnership Project)のLTE(Long Term Evolution)やLTE−Advancedに準拠した通信方式が適用されてよい。
また、通信機器6の無線による通信には、衛星通信が適用されてもよい。衛星通信を利用する場合、通信機器6は、ネットワーク4を経由せずに情報処理装置3と通信衛星経由で通信可能であってよい。
バイタルセンサ2のセンシング結果には、バイタル情報に限らず、バイタル情報を基にして得られた演算や判定の結果を示す情報が含まれてもよい。センシング結果は、便宜的に、「センサ情報」又は「センサデータ」と称してもよい。
通信機器6は、図1に例示するようにバイタルセンサ2に外付けであってもよいし、バイタルセンサ2に内蔵されていてもよい。バイタルセンサ2に外付けの通信機器6は、例えば、バイタルセンサ2を装着した人が携帯する機器であってよい。バイタルセンサ2が装着された人は、便宜的に、「利用者」、「被験者」あるいは「被観測者」と称してよい。
利用者が携帯する通信機器6は、例示的に、携帯電話(スマートフォンが含まれてよい。)や、ノートPC、タブレットPC等であってよい。「PC」は、「パーソナルコンピュータ」の略称である。
バイタルセンサ2と通信機器6との接続には、有線接続を適用してもよいし、無線接続を適用してもよい。別言すると、バイタルセンサ2は、無線及び有線の一方又は双方による通信をサポートする通信IFを備えていてよい。無線接続には、例示的に、「WiFi(Wireless Fidelity)」(登録商標)や「Bluetooth」(登録商標)が用いられてよい。
なお、バイタルセンサ2に外付けの通信機器6は、ルータやネットワークスイッチであってもよい。通信機器6には、図1に例示するように、空調機7や照明器具8が、ネットワーク4経由で情報処理装置3と通信可能に接続されてもよい。
ネットワーク4は、例示的に、WAN(Wide Area Network)や、LAN(Local Area Network)、インターネット等であってよい。また、ネットワーク4には、無線アクセス網が含まれてもよい。無線アクセス網は、既述のLTEやLTE−Advancedに準拠した無線アクセス網であってよい。
情報処理装置3は、バイタルセンサ2のセンサ情報を、ネットワーク4(又は、通信衛星でもよい。)経由で受信し、受信したセンサ情報を処理する。そのため、情報処理装置3は、便宜的に、「センサ情報処理装置3」と称してもよい。
センサ情報を処理することには、センサ情報を記憶、管理したり、センサ情報を基に利用者の心拍数や運動強度等を推定したりすることが含まれてよい。したがって、情報処理装置3は、例えば、利用者の活動状態をモニタすることができる。別言すると、センサシステム1は、利用者の「見守り機能」を提供できる。
センサ情報の管理には、センサ情報をデータベース(DB)化することが含まれてよい。DB化されたデータは、「クラウドデータ」や「ビッグデータ」等と称されてよい。
情報処理装置3は、例示的に、1又は複数のサーバによって実現されてよい。別言すると、バイタルセンサ2によって得られたセンサ情報は、情報処理装置3において、1つのサーバによって処理又は管理されてもよいし、複数のサーバによって分散的に処理又は管理されてもよい。サーバは、例えば、クラウドデータセンタに備えられたクラウドサーバに該当してもよい。
なお、情報処理装置3は、ネットワーク4を経由せずに、バイタルセンサ2と通信可能に接続されてもよい。例えば、情報処理装置3は、有線又は無線によりセンサ情報をバイタルセンサ2からダイレクトに受信することが可能であってよい。
(バイタルセンサ2の構成例)
次に、図2及び図3を参照して、バイタルセンサ2の構成例について説明する。図2及び図3に示すように、バイタルセンサ2は、例示的に、電波センサ21、慣性センサ22、プロセッサ23、メモリ24、及び、通信IF25を備えてよい。電波センサ21は、オプションであってもよい。
なお、バイタルセンサ2は、センサユニット2と称してもよい。以下、便宜的に、バイタルセンサ2あるいはセンサユニット2を、単に「センサ2」と略称することがある。
図3に例示するように、電波センサ21、慣性センサ22、プロセッサ23、メモリ24、及び、通信IF25は、例示的に、バス26によって、互いにプロセッサ23を介した通信が可能に接続されてよい。
電波センサ21は、心拍センサの一例であり、例示的に、ドップラーセンサであってよい。電波センサ21は、空間へ送信した電波と、当該送信電波の反射波と、を位相検波してビート信号を生成してよい。ビート信号が電波センサ21の出力信号としてプロセッサ23に与えられてよい。
例えば図2に示すように、電波センサ21は、アンテナ211、ローカル発振器(Oscillator, OSC)212、MCU(Micro Control Unit)213、検波回路214、オペアンプ(OP)215、及び、電源部(又は電源回路)216を備えてよい。
アンテナ211は、OSC212で生成された発振周波数をもつ電波を空間へ送信し、また、当該送信電波が空間に位置する利用者で反射した電波(反射波)を受信する。なお、図2の例において、アンテナ211は、送受信に共用であるが、送受信に個別であってもよい。
OSC212は、例示的に、MCU213の制御に応じて発振動作して、所定周波数の信号(便宜的に「ローカル信号」と称してよい。)を出力する。ローカル信号は、アンテナ211から送信電波として送信されると共に、検波回路214に入力される。
OSC212の発振周波数(別言すると、電波センサ21が送信する電波の周波数)は、例示的に、マイクロ波帯の周波数であってよい。マイクロ波帯は、例示的に、2.4GHz帯でもよいし、24GHz帯でもよい。
これらの周波数帯は、日本の電波法で屋内での使用が認められている周波数帯の一例である。電波法の規制を受けない周波数帯を、電波センサ21の送信電波に用いても構わない。
MCU213は、例示的に、プロセッサ23の制御に応じてOSC212の発振動作を制御する。
検波回路214は、例示的に、アンテナ211で受信された反射波と、OSC212からのローカル信号(別言すると、送信電波)と、を位相検波してビート信号を出力する。
なお、検波回路214は、送信電波と反射波とをミキシングするミキサに置換されてもよい。ミキサによるミキシングは、位相検波と等価であると捉えてよい。
ここで、検波回路214によって得られるビート信号には、ドップラー効果によって、利用者の心拍に応じた、振幅変化と周波数変化とが現われる。別言すると、ビート信号には、利用者の心拍を示す情報が含まれる。
オペアンプ215は、例示的に、検波回路214から出力されるビート信号を増幅する。増幅されたビート信号は、プロセッサ23に入力される。オペアンプ215の増幅率は、例示的に、可変であってよい。可変の増幅率は、例示的に、プロセッサ23によって制御されてよい。
電源部216は、例示的に、MCU213、検波回路214及びオペアンプ215に駆動電力を供給する。
慣性センサ22は、例示的に、センサユニット2の動きを検出してよい。慣性センサ22は、加速度センサでもよいし、ジャイロスコープでもよい。加速度センサには、例示的に、圧電式及び静電容量式のいずれのセンサを適用してもよい。ジャイロスコープには、回転機械(コマ)式、光学式、及び、振動式のいずれのセンサを適用してもよい。
慣性センサ22は、1又は複数の検出軸を有していてよい。検出軸に沿う方向の重力成分が例えば「加速度」として検出されてよい。慣性センサ22の検出信号は、プロセッサ23に入力されてよい。
プロセッサ23は、演算処理能力を備えた演算処理装置の一例である。演算処理装置は、演算処理デバイス又は演算処理回路と称されてもよい。演算処理装置の一例であるプロセッサ23には、例示的に、MPU(Micro Processing Unit)等の集積回路(Integrated Circuit, IC)や、DSP(Digital Signal Processor)が適用されてよい。なお、「プロセッサ」は、「処理部」、「制御部」あるいは「コンピュータ」と称してもよい。
プロセッサ23は、電波センサ21の検出信号に基づいて、利用者の心拍を検出することができる。電波センサ21の検出信号から心拍由来の信号成分(「心拍成分」又は「心拍信号」と称してよい。)を検出するために、電波センサ21の検出信号には、例示的に、フィルタが適用されてよい。
フィルタには、非限定的な一例として、バンドパスフィルタ(BPF)が適用されてよい。なお、プロセッサ23は、検出した心拍に基づいて、利用者の睡眠に関する状態を判定してもよい。
慣性センサ22の検出信号は、上述したBPFのフィルタ特性(例示的に、通過中心周波数及び通過帯域幅)を制御するために用いられてよい。フィルタ特性を制御することは、電波センサ21の検出信号において処理対象とする周波数帯を制御すること、と捉えてもよい。フィルタ特性の制御の一例については後述する。
なお、BPFの「通過中心周波数」及び「通過帯域幅」は、それぞれ、単に「中心周波数」及び「帯域幅」と略称されてもよい。
電波センサ21の検出信号及び慣性センサ22の検出信号は、いずれも、「検出値」あるいは「出力値」と称してもよい。また、電波センサ21の検出値は、便宜的に、「電波センサ値」と称してよく、慣性センサ22の検出値は、便宜的に、「慣性センサ値」と称してよい。
また、上述した心拍の検出及びフィルタ特性の制御は、センサユニット2のプロセッサ23に代えて、情報処理装置3のプロセッサ31(図4にて後述)において実施されてもよい。
次に、図3において、メモリ24は、センサユニット2に備えられた記憶部又は記憶媒体の一例であり、RAM(Random Access Memory)やフラッシュメモリ等であってよい。
メモリ24には、プロセッサ23が読み取って動作するために用いられる、プログラムやデータが記憶されてよい。「プログラム」は、「ソフトウェア」あるいは「アプリケーション」と称されてもよい。「データ」には、プロセッサ23の動作に応じて生成されたデータが含まれてよい。
通信IF25は、センサユニット2に備えられた通信部の一例であり、例示的に、通信機器6(図1参照)と接続されてネットワーク4経由で情報処理装置3との通信を可能にする。
例えば、通信IF25は、電波センサ21及び慣性センサ22の各検出信号や、各検出信号の一方又は双方を基にして得られた情報を情報処理装置3宛に送信してよい。
別言すると、バイタルセンサ2から情報処理装置3宛に送信されるセンサ情報には、電波センサ21及び慣性センサ22による各測定値が含まれてよいし、各測定値の一方又は双方を基にして得られた情報が含まれてもよい。
なお、通信IF25は、通信機器6やネットワーク4を経由せずに、情報処理装置3と接続されて、ダイレクトに情報処理装置3と通信することが可能であってよい。
(情報処理装置3の構成例)
次に、図4を参照して、図1に例示した情報処理装置3の構成例について説明する。図4に示すように、情報処理装置3は、例示的に、プロセッサ31、メモリ32、記憶装置33、通信インタフェース(IF)34、及び、ペリフェラルIF35を備えてよい。
プロセッサ31、メモリ32、記憶装置33、通信IF34、及び、ペリフェラルIF35は、例示的に、バス36によって、互いにプロセッサ31を介した通信が可能に接続されてよい。
プロセッサ31は、演算処理能力を備えた演算処理装置の一例である。演算処理装置は、演算処理デバイス又は演算処理回路と称されてもよい。演算処理装置の一例であるプロセッサ31には、例示的に、CPUやMPU等のIC、DSPが適用されてよい。なお、「プロセッサ」は、「処理部」、「制御部」あるいは「コンピュータ」と称してもよい。
プロセッサ31は、例示的に、情報処理装置3の全体的な動作を制御する。プロセッサ31による制御には、ネットワーク4を経由した通信を制御することが含まれてよい。通信の制御によって、ネットワーク4経由で例えば空調機7や照明器具8が遠隔制御されてよい。
例示的に、プロセッサ31は、通信IF34で受信された、バイタルセンサ2のセンサ情報を基に、既述の心拍の検出やフィルタ特性の制御を実施してよい。
また、プロセッサ31は、例示的に、バイタルセンサ2の利用者が位置する空間の環境を制御するための制御信号、例えば、空調機7や照明器具8の動作を制御する制御信号を生成してよい。
当該制御信号は、例示的に、バイタルセンサ2から取得したセンサ情報を基に検出された利用者の心拍数や、心拍数を基に推定又は判定した利用者の睡眠に関する状態等に基づいて生成されてよい。
プロセッサ31にて生成された制御信号は、例示的に、通信IF34を介して、空調機7や照明器具8等に宛てて送信されてよい。
メモリ32は、記憶媒体の一例であり、RAMやフラッシュメモリ等であってよい。メモリ32には、プロセッサ31が読み取って動作するために用いられる、プログラムやデータが記憶されてよい。
記憶装置33は、種々のデータやプログラムを記憶してよい。記憶装置33には、ハードディスクドライブ(HDD)や、ソリッドステートドライブ(SSD)、フラッシュメモリ等が用いられてよい。
記憶装置33に記憶されるデータには、例示的に、通信IF34で受信された、センサ2のセンサ情報や、センサ情報を基に検出された心拍数、心拍数を基に推定又は判定された、利用者の睡眠に関する状態等が含まれてよい。
記憶装置33に記憶されたデータは、適宜に、データベース(DB)化されてよい。DB化されたデータは、「クラウドデータ」や「ビッグデータ」等と称されてよい。なお、記憶装置33及びメモリ32は、情報処理装置3における「記憶部30」と総称してもよい。
記憶部30に記憶されるプログラムには、図6や図14、図15、図19〜図21、図29、図30にて後述する処理のいずれか1つ以上を実行するプログラムが含まれてよい。
図6や図14、図15、図19〜図21、図29、図30にて後述する処理を実行するプログラムは、便宜的に、「センサ情報処理プログラム」と称してよい。
プログラムを成すプログラムコードの全部又は一部は、記憶部に記憶されてもよいし、オペレーティングシステム(OS)の一部として記述されてもよい。
プログラムやデータは、コンピュータ読取可能な記録媒体に記録された形態で提供されてよい。記録媒体の一例としては、フレキシブルディスク、CD−ROM,CD−R,CD−RW,MO,DVD、ブルーレイディスク、ポータブルハードディスク等が上げられる。また、USB(Universal Serial Bus)メモリ等の半導体メモリも記録媒体の一例である。
あるいは、プログラムやデータは、サーバ等からネットワーク4経由で情報処理装置3に提供(ダウンロード)されてもよい。例えば、通信IF34を通じてプログラムやデータが情報処理装置3に提供されてよい。また、プログラムやデータは、ペリフェラルIF35に接続された後述の入力機器等から情報処理装置3に入力されてもよい。
通信IF34は、情報処理装置3に備えられた通信部の一例であり、例示的に、ネットワーク4に接続されて、ネットワーク4を経由した通信を可能にする。
通信IF34は、受信処理に着目すれば、バイタルセンサ2が情報処理装置3宛に送信した情報を受信する受信部(「取得部」と称してもよい。)の一例である。
一方、送信処理に着目すれば、通信IF34は、例えば、プロセッサ31が生成した制御信号をバイタルセンサ2や空調機7、照明器具8宛に送信する送信部の一例である。通信IF34には、例示的に、イーサネット(登録商標)カードが適用されてよい。
なお、通信IF34は、ネットワーク4を経由せずに、バイタルセンサ2の通信IF25と接続されて、バイタルセンサ2とダイレクトに通信することが可能であってもよい。
ペリフェラルIF35は、例示的に、情報処理装置3に周辺機器を接続するためのインタフェースである。
周辺機器には、情報処理装置3に情報を入力するための入力機器や、情報処理装置3が生成した情報を出力する出力機器が含まれてよい。
入力機器には、キーボードやマウス、タッチパネル等が含まれてよい。出力機器には、ディスプレイやプリンタ等が含まれてよい。
(慣性センサ22の取り付け例)
図5(A)は、慣性センサ22の検出軸の一例を示し、図5(B)は、慣性センサ22(別言すると「バイタルセンサ2」)が人体に取り付けられた様子を模式的に示す側面図である。
図5(A)に例示する慣性センサ22は、互いに直交する3つの検出軸(X,Y及びZ)を有する3軸慣性センサである。例示的に、検出軸Yは、第1の検出軸の一例であり、検出軸Zは、第2の検出軸の一例であり、検出軸Xは、第3の検出軸の一例である。
慣性センサ22は、例示的に、幅W[cm]×高さH[cm]×厚さD[cm]のサイズを有する。非限定的な一例として、W=3[cm]、H=5[cm]、D=1[cm]であってよい。
非限定的な一例として、図5(A)に例示するように、慣性センサ22の幅(W)方向に検出軸Xが設定され、高さ(H)方向に検出軸Yが設定され、厚さ(D)方向に検出軸Zが設定されてよい。
また、図5(B)に例示するように、慣性センサ23は、検出軸X及びYが成す面が人体表面と平行な位置関係になるように、人体に取り付けられてよい。
例えば、バイタルセンサ2を人体の着衣の胸部ポケットに収容すると、人体に対する3つの検出軸X,Y及びZは、図5(B)に例示するような配置関係となる。
当該配置関係において、検出軸Zは、人体胸部から離れる方向(又は近づく方向)の動きを例えば加速度として検出できる。また、図5(B)に例示する取り付け態様では、検出軸Zは、検出軸Yと直交し且つ被観測者の歩行方向に対応付けられていると捉えてもよい。
当該検出軸Zは、電波センサ21の送信電波が有する指向性の方向に方向付けられていてよい。電波センサ21の送信電波が有する指向性の方向は、電波センサ21の検出軸の方向に相当すると捉えてもよい。
したがって、慣性センサ22は、電波センサ21の検出軸方向の加速度を検出可能に、いずれかの検出軸が方向付けられていてよい。
人体の姿勢に応じて検出軸X,Y及びZの検出値(重力加速度[G])が変化するので、プロセッサ31は、検出軸X,Y及びZの検出値を基に、人体の姿勢を判定することができる。
(動作例)
以下、一実施形態に係るセンサシステム1の動作例について説明する。なお、以下では、非限定的な一例として、センサ情報の処理が、情報処理装置3にて行なわれる例について説明する。ただし、センサ情報の処理は、センサユニット2(例えば、プロセッサ23)にて行なわれてもよい。
図6は、一実施形態に係るセンサシステム1の動作例を示すフローチャートである。図6に例示するように、情報処理装置3(例えば、プロセッサ31)は、センサユニット2から、慣性センサ値を受信すると(処理P11)、慣性センサ値の「伸展時波長」を算出してよい(処理P12)。
「伸展時波長」とは、例示的に、慣性センサ値の信号波形(別言すると、時間変化)を時間領域で直線に伸ばした時の長さを表す。したがって、「伸展時波長」は、通常の「波長」とは異なる概念である。
「伸展時波長」は、或る単位時間において、慣性センサ値が時間領域で描く軌跡の長さに相当する、と捉えてもよい。なお、単位時間は、「秒」単位でもよいし、「分」単位でもよい。
図7に「伸展時波長」の概念を模式的に例示する。図7の横軸は時間(t)を示し、図7の縦軸は慣性センサ値(例えば、電圧[V])を示す。
図7において、点線Aで示す信号波形は、例示的に、センシング対象である被観測者が安静な状態にある時の、慣性センサ値の時間変化を模式的に表す。実線Bで示す信号波形は、例示的に、被観測者が活動中である時の、慣性センサ値の時間変化を模式的に表す。
「伸展時波長」は、図7の下部に例示するように、点線A及び実線Bで示される、単位時間(ΔT)あたりの信号波形を、時間方向に直線に伸ばした時の長さに相当する。
「伸展時波長」は、例示的に、慣性センサ値を、或る周期(「サンプリング周期」と称してよい。)で、逐次的に、記憶部30(図4参照)に記憶してゆき、単位時間にわたって振幅値の変化量を加算することで算出できる。
「伸展時波長」の算出例について、図8を参照して説明する。図8の横軸は、時間(t)を表し、図8の縦軸は、慣性センサ値(例えば、振幅値に相当する電圧[V])を表す。
図8に例示する信号波形では、或るタイミングt=TN+2、t=TN+1、及び、t=Tにおいて、それぞれ、慣性センサ値は、「Aα+2」、「Aα+1」、及び、「Aα」である。
なお、「N」はタイミングのラベルを表す整数である。「A」は電圧値[V]がとり得る実数であり、「α」は電圧値のラベルを表す整数である。各タイミングt=TN+2、t=TN+1、及び、t=Tは、それぞれ「サンプリングタイミング」と称してよい。サンプリングタイミングの間隔は、一定でもよいし異なっていてもよい。
情報処理装置3(例えば、プロセッサ31)は、例示的に、各サンプリングタイミングで得られた振幅値(電圧値)を基に、サンプリングタイミング間の振幅変化量を求める。例えば、情報処理装置3は、隣り合うサンプリングタイミングでの振幅値の差分を、サンプリングタイミング間の振幅変化量として求めてよい。
例示的に、情報処理装置3は、サンプリングタイミングt=TN+2と、次のサンプリングタイミングt=TN+1との間の振幅変化量を絶対値|Aα+1−Aα+2|として求めてよい。同様に、情報処理装置3は、サンプリングタイミングt=TN+1と次のサンプリングタイミングt=Tとの間の振幅変化量を絶対値|Aα−Aα+1|として求めてよい。
情報処理装置3は、このような演算を、単位時間あたりのサンプリング回数にわたって繰り返し実施し、得られた振幅変化量を、|Aα−Aα+1|+|Aα+1−Aα+2|+…のように、加算することで、「伸展時波長」を算出できる。
なお、図7及び図8に例示したように、慣性センサ値が電圧値[V]で表される場合、「伸展時波長」の単位は、例えば「電圧/時間」(V/min)で表されてよい。
図9(A)〜図9(C)に、伸展時波長算出処理の一例を示す。図9(A)は、慣性センサ値の元波形を示し、図9(B)は、差分波形を示し、図9(C)は差分波形を単位時間(本例では1秒)にわたって合計した値を示す。
図9(B)に例示する差分波形は、所定の微小時間毎の振幅変化量を表し、例示的に、1kHzのサンプリング周期で算出された差分波形である。したがって、振幅変化量は、例示的に、1/1000秒毎の振幅変化量を表す。
差分波形は、図7に例示した期間ΔTにおいて、1秒毎に合計されてよい。例えば、振幅変化量が、期間ΔTにおいて、1000個毎に合計されてよい。これにより、図9(C)に例示するように、期間ΔTにおける伸展時波長が算出される。
なお、単位時間あたりの振幅値のサンプリング数は、少なすぎると「伸展時波長」の算出精度が低下し、多すぎると演算負荷が高くなり演算遅延等が生じ得るから、現実的なレンジで設定されてよい。更に、「伸展時波長」は、所定時間にわたって時間平均されてよい。例えば、単位時間を1秒として1分間に得られた60個の「伸展時波長」の平均をとってよい。
また、情報処理装置3は、「伸展時波長」を次のようにして算出してもよい。例えば図10に、曲線ABの「伸展時波長」を算出する例を示す。AB間をn個の微小区間に分割し、各微小区間を線分で近似し、その長さの和Snを以下の式(1)で表す。
Figure 2017148312
微小区間のx方向の微小変位をΔxk、y方向の微小変位をΔykとすると、三平方の定理より、ΔSkは、以下の式(2)で表される。
Figure 2017148312
以下の式(3)に示すように、数式2の微小区間の個数nを無限に増やすと、和Snは、曲線ABの長さLに近づく。
Figure 2017148312
式(3)において、x方向を時間軸とし、慣性センサ値のサンプリング周期が一定(例えば、1kHz)であるとすると、「x」は一定であり、「y」に慣性センサ値(振幅値)を代入することで、「伸展時波長」が算出される。
なお、慣性センサ値の「伸展時波長」は、慣性センサ22の複数の検出軸(例えば、X軸、Y軸及びZ軸)の別に求められてよい。
慣性センサ値の伸展時波長は、慣性センサ値の振幅が大きいほど長くなり、慣性センサ値の周波数が高いほど長くなる。したがって、慣性センサ値の伸展時波長は、被観測者の動きが大きいほど長くなり、被観測者の動きが速いほど長くなる傾向にある。よって、慣性センサ値の伸展時波長は、被観測者の動きに応じた運動量の指標に用いることができる。
図12及び図13に、慣性センサ値の伸展時波長の一例を示す。図12及び図13に例示する伸展時波長は、慣性センサ22の検出軸Y(図5(B)参照)について得られた慣性センサ値の伸展時波長(Ly)に相当する。
また、図12及び図13に例示する伸展時波長Lyは、図11に例示するように、測定開始から測定終了までの間に被観測者が活動に応じて採った姿勢(便宜的に「測定条件」と称してよい。)に応じて得られた伸展時波長に相当する。
図11には、測定開始から測定終了までの間に、被観測者が、3分間「直立」した状態(時速0km)から、時速3.6kmで3分間「直立歩行」し、その後、歩行を停止して3分間「直立」した状態(時速0km)であった場合が例示されている。
図11に例示する測定条件において、図12に例示する伸展時波長Lyは、例示的に、1秒毎の伸展時波長に相当し、図13に示す伸展時波長Lyは、例示的に、1秒毎の伸展時波長を15秒間にわたって累計した伸展時波長に相当する。
図12及び図13に例示するように、慣性センサ値の伸展時波長Lyは、被観測者が「直立歩行」した3分間において、「直立」したまま歩行していない3分間に比べて長くなる。
慣性センサ値の伸展時波長Lyが求まると、情報処理装置3は、図6に例示するように、当該伸展時波長Lyを基に、被観測者の活動状態を判定してよい(処理P13)。なお、活動状態の判定周期は、例示的に、上述した伸展時波長が得られる1秒周期でもよいし15秒周期でもよい。
(活動状態判定処理の第1例)
図14に、活動状態判定処理(P13)の第1例を示す。図14に例示するように、情報処理装置3(例えば、プロセッサ31)は、伸展時波長Lyと閾値THy1とを比較して、Ly≧THy1であるか否かを判定してよい(処理P21)。
閾値THy1は、第1の閾値の一例であり、非限定的な一例として、1秒毎の伸展時波長Lyであれば、THy1=1000に設定されてよく、15秒間の伸展時波長Lyであれば、THy1=15000に設定されてよい。
判定の結果、Ly≧THy1であれば(処理P21でYES)、情報処理装置3は、被観測者が「直立歩行」状態であると判定してよい(処理P22)。
一方、Ly<THy1であれば(処理P21でNO)、情報処理装置3は、伸展時波長Lyと第2の閾値THy2とを比較して、Ly≦THy2であるか否かを判定してよい(処理P23)。
閾値THy2は、第2の閾値の一例であり、例えば、THy2<THy1を満たす値でよい。非限定的な一例として、1秒毎の伸展時波長Lyであれば、THy2=200に設定されてよく、15秒間の伸展時波長Lyであれば、THy2=5000に設定されてよい。
判定の結果、Ly≦THy2であれば(処理P23でYES)、情報処理装置3は、被観測者が「安静」な状態にあると判定してよい(処理P24)。
一方、Ly>THy2であれば(処理P23でNO)、情報処理装置3は、被観測者が、「直立歩行」及び「安静」の各状態とは異なる他の状態にあると判定してよい(処理P25)。
なお、「他の状態」の非限定的な一例としては、後述する「前傾歩行」の状態や「前屈み」での活動状態等が挙げられる。
以上のようにして、情報処理装置3は、慣性センサ値の伸展時波長を基に、被観測者の活動状態を判定(別言すると、分類)することができる。
(活動状態判定処理の第2例)
上述した判定、分類は、慣性センサ22の1つの検出軸Yについての伸展時波長Lyに基づく判定、分類であるが、慣性センサ22の2以上の検出軸についての伸展時波長を複合的に用いて、被観測者の活動状態を判定、分類してもよい。
非限定的な一例として、慣性センサ22の2つの検出軸Y及びZについての伸展時波長Ly及びLzを基に、被観測者の活動状態を判定する例について、図15〜図18を参照して説明する。
図15は、図6に例示した活動状態判定処理(P13)の第2例を示すフローチャートであり、図16は、測定開始から測定終了までの被観測者の測定条件の他の例を示す図である。
図16には、測定条件の非限定的な一例として、被観測者が、3分間「前屈み」の状態(時速0km)から、前傾した姿勢で3分間時速1.5kmで歩行(「前傾歩行」と称してよい。)し、その後、3分間「しゃがんだ」姿勢となった例が示されている。
なお、「前傾歩行」は、例示的に、被観測者が前のめりの状態で行う歩行に相当してよい。例えば、急な坂道を登るときのように、直立した姿勢と比較して前のめりの状態で歩行するケースがこれに相当する。
また、例示的に、被観測者が腰をかがめたり頭を低くしたりする姿勢をとるように、上体が前屈みに傾いている状態のままで行われる歩行に相当してよい。例えば、物陰に隠れながら、直立した時よりも頭を低くした状態のまま歩行するケースがこれに相当する。
図17(A)及び図17(B)は、それぞれ、図16に例示した姿勢条件において検出軸Y及びZについて得られた、1秒毎の伸展時波長の一例を示す図である。
更に、図18(A)及び図18(B)は、それぞれ、図16に例示した姿勢条件において検出軸Y及びZについて得られた、15秒間の伸展時波長の一例を示す図である。
図15に例示するように、情報処理装置3(例えば、プロセッサ31)は、検出軸Yについての伸展時波長Lyと閾値THy1とを比較して、Ly≧THy1であるか否かを判定してよい(処理P31)。
閾値THy1は、第1例と同様に、1秒毎の伸展時波長Lyであれば、THy1=1000に設定されてよく、15秒間の伸展時波長Lyであれば、THy1=15000に設定されてよい。
判定の結果、Ly≧THy1であれば(処理P31でYES)、情報処理装置3は、被観測者が「直立歩行」状態であると判定してよい(処理P32)。
一方、Ly<THy1であれば(処理P31でNO)、情報処理装置3は、第1例と同様に、伸展時波長Lyと閾値THy2とを比較して、Ly≦THy2であるか否かを判定してよい(処理P33)。
閾値THy2は、第1例と同様に、THy2<THy1を満たす値でよい。非限定的な一例として、1秒毎の伸展時波長Lyであれば、THy2=200に設定されてよく、15秒間の伸展時波長Lyであれば、THy2=5000に設定されてよい。
判定の結果、Ly≦THy2であれば(処理P33でYES)、情報処理装置3は、被観測者が「安静」な状態にあると判定してよい(処理P34)。
一方、Ly>THy2であれば(処理P33でNO)、情報処理装置3は、検出軸Zについての伸展時波長Lzと閾値THz1とを比較して、Lz≧THz1であるか否かを判定してよい(処理P35)。
閾値THz1は、第3の閾値の一例であり、例示的に、THy2<THz1<THy1を満たす値でよい。非限定的な一例として、1秒毎の伸展時波長Lyであれば、THz1=400に設定されてよく、15秒間の伸展時波長Lyであれば、THz1=7000に設定されてよい。
判定の結果、Lz<THz1であれば(処理P35でNO)、情報処理装置3は、例示的に、被観測者が「前傾歩行」の状態であると判定してよい(処理P36)。
一方、Lz≧THz1であれば(処理P35でYES)、情報処理装置3は、検出軸X、Y及びZについての伸展時波長が、それぞれ、Lx、Ly及びLzであると仮定して、下記の差分Ld1と差分Ld2とを減算して差分Ldを算出してよい(処理P37)。
Ld1=Lz−Lx
Ld2=Ly−Lx
Ld=Ld1−Ld2=Lz−Ly
Ld1及びLd2の減算結果である差分Ldが求まると、情報処理装置3は、例示的に、差分Ldと閾値THdとを比較して、Ld≧THdであるか否かを判定してよい(処理P38)。
閾値THdは、第4の閾値の一例であり、例示的に、THd<THy2を満たす値でよい。非限定的な一例として、1秒毎の伸展時波長を用いる場合、THd=150に設定されてよく、15秒間の伸展時波長を用いる場合、THd=2000に設定されてよい。
判定の結果、Ld≧THdであれば(処理P38でYES)、情報処理装置3は、例示的に、被観測者が、前屈みで活動している第1の状態#1(便宜的に「前屈み活動状態#1」と略称することがある。)であると判定してよい(処理P39)。
一方、Ld<THdであれば(処理P38でNO)、情報処理装置3は、例示的に、被観測者が、前屈みで活動している第2の状態#2(便宜的に「前屈み活動状態#2」と略称することがある。)であると判定してよい(処理P40)。
前屈み活動状態#1及び#2の相違は、差分Ld=Lz−Lyの大小に起因する。例えば図5(B)に例示した検出軸X、Y及びZの関係から、差分Ldが大きいほど、バイタルセンサ2は、Y軸方向よりもZ軸方向への動きが相対的に大きいと云える。
逆に、差分Ldが小さいほど、バイタルセンサ2は、Z軸方向よりもY軸方向への動きが相対的に大きいと云える。
したがって、前屈み活動状態#1では、前屈み活動状態#2よりも「前屈み」の程度が大きい状態であると云える。
非限定的な一例として、前屈み活動状態#1は、被観測者が前屈みでゴミ拾いや草むしり等を行なっている状態に対応付けることができ、前屈み活動状態#2は、被観測者がモップがけや掃除機がけ等を行なっている状態に対応付けることができる。
以上のように、活動状態判定処理の第1例及び第2例によれば、慣性センサ値の伸展時波長を基に、被観測者の活動状態を判定、分類することができる。
ここで、慣性センサ値の伸展時波長は、或るタイミングでの瞬間的な慣性センサ値や慣性センサ値の或る時間にわたる時間平均値とは異なり、単位時間あたりに慣性センサ22が動いた量(別言すると、被観測者が動いた量)を示す情報である。
したがって、慣性センサ値の伸展時波長によれば、瞬間的な慣性センサ値や慣性センサ値の時間平均値と、基準値(閾値)と、を比較する場合に比して、耐ノイズ性が向上する。耐ノイズ性が向上するから、被観測者の活動状態の判定精度も向上する。
また、バイタルセンサ2が被観測者の着衣等のポケットに収容されて、バイタルセンサ2と被観測者との間に非同期な動きが生じても、慣性センサ値の伸展時波長によれば、被観測者が動いた量を定量的に検出できる。したがって、被観測者の活動状態の判定精度を向上できる。
更に、伸展時波長は、或る時間区間のセンサ値を積分して面積を算出したり、アフィン行列等の行列式を演算したりする場合に比して、少ない演算量で求めることができるので、例えば情報処理装置3の処理負荷の軽減や、処理速度の向上を図ることができる。
なお、上述した各閾値THy1、THy2、THz1及びTHdは、例示的に、情報処理装置3の記憶部30に記憶されてよい。図14や図15に例示した処理が、センサユニット2のプロセッサ23にて実行される場合には、各閾値THy1、THy2、THz1及びTHdは、センサユニット2の例えばメモリ24に記憶されてよい。
(心拍検出アルゴリズムの選択、決定)
既述の活動状態判定処理の第1例又は第2例によって被観測者の活動状態が判定、分類されると、情報処理装置3は、図6に例示するように、判定、分類した活動状態に応じた「心拍検出アルゴリズム」を適応的に選択、決定してよい(処理P14)。
心拍検出アルゴリズム(「方法」又は「処理」と言い換えてもよい。)は、例示的に、電波センサ値を基に、あるいは、電波センサ値及び慣性センサ値を基に、被観測者の心拍数を検出するアルゴリズムである。
非限定的な一例として、情報処理装置3は、図19に例示するように、活動状態の判定結果が「安静」であれば(処理P141でYES)、第1の心拍検出アルゴリズムを選択してよい(処理P142)。
第1の心拍検出アルゴリズムは、電波センサ値に基づく心拍検出処理の一例であり、詳細な処理例については後述する。
一方、活動状態の判定結果が「直立歩行」であれば(処理P141でNO且つ処理P143でYES)、情報処理装置3は、第2の心拍検出アルゴリズムを選択してよい(処理P144)。
第2の心拍検出アルゴリズムは、電波センサ値及び慣性センサ値に基づく心拍検出処理の一例であり、詳細な処理例については後述する。
また、活動状態の判定結果が「前傾歩行」や「前屈み活動状態」であれば(処理P143でNO且つ処理P145でYES)、情報処理装置3は、第3の心拍検出アルゴリズムを選択してよい(処理P146)。
第3の心拍検出アルゴリズムは、第2の心拍検出アルゴリズムと同様に、電波センサ値及び慣性センサ値に基づく心拍検出処理の一例である。ただし、第3の心拍検出アルゴリズムは、電波センサ21による検出感度を補正する処理を含む点で、第2の心拍検出アルゴリズムと相違する。第3の心拍検出アルゴリズムの詳細な処理例については後述する。
なお、活動状態の判定結果が、「安静」、「直立歩行」、「前傾歩行」及び「前屈み活動状態」のいずれでもなければ(処理P141、P143及びP145でそれぞれNO)、情報処理装置3は、処理を終了してよい。
当該処理の終了前に、図19に点線で例示するように、情報処理装置3は、ディスプレイやプリンタ等の出力機器にエラー情報を出力してもよい(処理P147)。
情報処理装置3は、以上のようにして選択、決定した心拍検出アルゴリズムにて、被観測者の心拍数を検出してよい(図6の処理P15)。
算出された心拍数は、被観測者が位置する空間の環境を制御するパラメータとして用いられてよい(図6の処理P16)。また、算出された心拍数は、図6に点線で例示するように、適宜に、ディスプレイやプリンタ等の出力機器に出力されてよい(図6の処理P17)。
なお、処理P12で算出した伸展時波長の情報や、処理P13での活動状態の判定結果、処理P14で決定した心拍検出アルゴリズムの情報、処理P15での心拍検出処理の状況を示す情報等が、ディスプレイやプリンタ等の出力機器に適宜に出力されてもよい。
この場合、例えば、算出された伸展時波長や、活動状態の判定状況、心拍検出処理の状況等を、出力機器において確認できる。
以上のように、情報処理装置3において、被観測者の活動状態の判定結果に応じて、心拍検出アルゴリズムを適応的に選択、決定(「変更」と称してもよい。)するので、被観測者の活動状態に適した心拍検出アルゴリズムにて被観測者の心拍を検出できる。
例えば、被観測者の動きの有無や動きの程度に応じて適切な心拍検出アルゴリズムを、被観測者の心拍検出に適用できる。
ここで、心拍検出アルゴリズムの選択、決定のベースとなる、被観測者の活動状態の判定結果は、既述のように、慣性センサ値の「伸展時波長」に基づくことで精度が向上している。したがって、心拍検出アルゴリズムの選択、決定の精度も向上する。
(心拍検出処理例)
次に、図19に例示した第1の心拍検出処理の一例について、図20を参照して説明し、図19に例示した第2の心拍検出処理の一例について、図21〜図29を参照して説明する。また、図19に例示した第3の心拍検出処理の一例について、図30を参照して説明する。
(第1の心拍検出処理例)
図20は、一実施形態に係る第1の心拍検出処理の一例を示すフローチャートである。図20に示すフローチャートは、例示的に、情報処理装置3のプロセッサ31にて実行されてよい。
図20に例示するように、情報処理装置3は、被観測者が「安静」な状態であると判定して第1の心拍検出処理を選択、決定すると、バイタルセンサ2から受信された電波センサ値を周波数解析してよい(処理P51及びP52)。被観測者が「安静」な状態であると判定した場合、情報処理装置3は、心拍検出処理に、慣性センサ値を用いなくてよい。
受信した電波センサ値は、記憶部30(図4参照)に記憶されてよい。また、受信した電波センサ値は、図20において点線で例示するように、適宜に増幅されてもよいし(処理P51a)、増幅されなくてもよい。電波センサ値が増幅されてもされなくてもよい点は、図21や図29にて後述する処理においても同様である。
電波センサ値の周波数解析には、例示的に、高速フーリエ変換(fast Fourier transform, FFT)や離散フーリエ変換(discrete Fourier transform, DFT)が用いられてよい。FFTやDFTによって、電波センサ値は、時間領域の信号から周波数領域の信号(便宜的に「周波数信号」と称してよい。)に変換される。
情報処理装置3は、電波センサ値の周波数信号において、例えば、ピーク値を有する周波数(「ピーク周波数」と称してよい。)を検出してよい。ピーク周波数は、心拍に応じた特徴的な変化を示す周波数成分の一例である。
検出したピーク周波数を基に、情報処理装置3は、電波センサ値に適用するバンドパスフィルタ(BPF)の特性(「BPF特性」と略称してよい。)を決定してよい(処理P53)。
非限定的な一例として、情報処理装置3は、ピーク周波数を中心周波数に有し、ピーク周波数が高いほど狭い(ピーク周波数が低いほど広い帯域幅)を有するBPF特性を、電波センサ値に適用するBPF特性に決定してよい。ピーク周波数が高いほどBPFの帯域幅を狭く設定、制御する理由、及び、可変BPF特性の詳細な決定例については後述する。
情報処理装置3は、処理P53で決定したBPF特性のBPFを電波センサ値に適用してよい(処理P54)。BPFを適用する電波センサ値は、記憶部30から適宜に読み出されてよい。
BPFの適用によって、電波センサ値から、被観測者の心拍由来の信号成分ではないノイズ成分(例えば、被観測者の体動由来の信号成分)を除去又は抑圧できる。
情報処理装置3は、BPF適用後の電波センサ値から、被観測者の心拍に応じた特徴的な変化を示す心拍成分を「特徴点」として検出してよい(処理P55)。「特徴点」は、例えば、BPF適用後の電波センサ値の信号波形において、一次微分がゼロになる点であってよい。
「特徴点」の検出に応じて、情報処理装置3は、例えば、特徴点の時間間隔(例えば「秒」を求め、求めた時間間隔で1分(=60秒)を除することにより、被観測者の1分あたりの心拍数を算出できる(処理P56)。
以上のように、第1の心拍検出処理例によれば、被観測者が「安静」な状態である場合に、BPF特性が可変のBPFを電波センサ値に適用することで、電波センサ値において、被観測者の心拍由来の信号成分ではないノイズ成分を効果的に抑圧することができる。したがって、被観測者が「安静」な状態である場合の心拍数の検出精度を向上できる。
(第2の心拍検出処理例の第1例)
図21は、一実施形態に係る第2の心拍検出処理の第1例を示すフローチャートである。図21に示すフローチャートは、例示的に、情報処理装置3のプロセッサ31にて実行されてよい。
図21に例示するように、情報処理装置3(例えば、プロセッサ31)は、被観測者が「直立歩行」の状態であると判定して第2の心拍検出処理を選択、決定すると、バイタルセンサ2から受信された慣性センサ値を基に、被観測者の心拍数を推定してよい(処理P61及びP62)。なお、受信した慣性センサ値は、記憶部30(図4参照)に記憶されてよい。
図22及び図23に、心拍数推定処理の第1例を示し、図24〜図26に、心拍数推定処理の第2例を示し、図27及び図28に、心拍数推定処理の第3例を示す。
(心拍数推定処理の第1例)
図22に例示するように、情報処理装置3は、慣性センサ値を基に、被観測者の単位時間(例示的に、1秒)あたりの歩数(「歩行率」と称してよい。)を算出してよい(処理P621)。歩数は、一般的な歩数計と同様に、例えば、慣性センサ値が或る閾値を超えた回数をプロセッサ31にてカウントすることで得ることができる。
ここで、歩行率と心拍数とは、或る関係式によって関係付けることができる。関係式は、例示的に、複数の実測値を用いて、カーブフィッティング(別言すると、曲線あてはめ)によって導出されてよい。
非限定的な一例として、歩行率と心拍数との関係式は、図23に例示するように、下記の多項式(4)で表すことができる。
y=8E−05x−0.0011x−0.0855x+61.597…(4)
なお、図23の横軸「x」が歩行率[歩数/秒]を表し、図23の縦軸「y」が単位時間(例示的に、1分)あたりの心拍数[beats per minute, bpm]を表す。また、「8E−05」は、「8×10−5」を表す。
情報処理装置3は、処理P621において算出した歩行率から、式(4)を演算することによって、心拍数を算出してよい(図22の処理P624)。算出された心拍数は、便宜的に、「推定心拍数」と称してよい。
なお、図23に例示した関係は、例えばテーブル形式のデータ(「テーブルデータ」と略称してよい。)で表されてもよい。当該テーブルデータは、例えば、情報処理装置3の記憶部30(図4参照)に記憶されてよい。情報処理装置3は、当該テーブルデータを参照することで、歩行率に対する推定心拍数を演算によらずに求めてもよい。
(心拍数推定処理の第2例)
次に、図21の心拍数推定処理(P22)の第2例ついて、図24〜図26を参照して説明する。上述した心拍数推定処理の第1例は、被観測者の歩行率から心拍数を求める例である。第2例では、被観測者の運動強度から心拍数を求めてよい。
図24に例示するように、情報処理装置3(例えば、プロセッサ31)は、第1例(図22)と同様にして、電波センサ値から被観測者の歩行率を算出してよい(処理P621)。
歩行率の算出に応じて、情報処理装置3は、歩行率から歩行速度を算出してよい(処理P622)。
ここで、歩行率と歩行速度とは、或る関係式によって関係付けることができる。関係式は、例示的に、複数の実測値を用いて、カーブフィッティングによって導出されてよい。
非限定的な一例として、歩行率と歩行速度との関係式は、図25に例示するように、下記の多項式(5)で表すことができる。
y=1E−05x−0.0014x+0.0725x−0.0119…(5)
図25の横軸「x」が歩行率[歩数/秒]を表し、図25の縦軸「y」が単位時間(例示的に、1時間)あたりの歩行速度[km/h]を表す。また、「1E−05」は、「1×10−5」を表す。
なお、単位時間あたりの歩行距離が増えるほど、1歩あたりの距離である歩幅、及び、歩数も増加する傾向にある。例えば、分速70m(=時速4.2km)で歩行する場合は、歩幅=身長×0.37となり、分速90m(=時速5.4km)では、歩幅=身長×0.45、分速110m(=時速6.6km)では、歩幅=身長×0.5となる、といわれている。このような歩幅と、歩行率と、を基に、単位時間あたりの歩行距離である歩行速度を概算することができる。
情報処理装置3は、処理P621において算出した歩行率から、式(5)を演算することによって、歩行速度を算出してよい。
なお、図25に例示した関係は、図23に例示した関係と同様に、例えばテーブルデータで表されて、記憶部30(図4参照)に記憶されてよい。情報処理装置3は、当該テーブルデータを参照することで、歩行率に対する歩行速度を演算によらずに求めてもよい。
歩行速度の算出に応じて、情報処理装置3は、歩行速度を基に利用者の運動強度を算出してよい(図24の処理P623)。運動強度は、人の活動量等を表す指標値であり、METs値(メッツ値)によって表されてよい。
METsは、「Metabolic equivalents」の略称である。メッツ値は、人の活動時の代
謝量(あるいは「カロリー消費量」)を安静時の代謝量に対する相対値(例えば、倍数)として表した数値であってよい。人の活動の別にメッツ値を対応付けた表は、「メッツ表」と称され、例えば、国立健康・栄養研究所によって発行されている。
図26に、歩行速度とメッツ値との関係の一例を示す。歩行速度=0[km/h]の場合がメッツ値=1に対応し、基準となる安静時の運動強度に対応する。図26に例示するように、歩行速度が速くなるほどメッツ値も大きくなる。
例えば、歩行速度=2.5[km/h]では、メッツ値は基準メッツ値(=1)の3倍となり、歩行速度=4[km/h]では、メッツ値は基準メッツ値の5倍となる。
メッツ値が求まると、例示的に、利用者の年齢と安静時の心拍数とを基に、現在の心拍数を求めることができる。例えば、メッツ値は、以下の式(6)によって表すことができる。
メッツ値=(心拍数−安静時心拍数)÷(最大心拍数−安静時心拍数)×10…(6)
安静時心拍数及び最大心拍数には、所定値が用いられてよい。所定値は、人体の平均的な心拍数として設定されてもよいし、被観測者毎の実測値として設定されてもよい。「最大心拍数」は、「220−年齢」として簡易的に求められてもよい。
したがって、情報処理装置3は、メッツ値から現在の心拍数を式(6)によって求めることができる(図24の処理P624)。別言すると、利用者の運動中や活動中に心拍数を精度良く検出することが難しい場合であっても、式(6)によって、メッツ値から心拍数を推定すること可能である。
(心拍数推定処理の第3例)
次に、図21の心拍数推定処理(P22)の第3例ついて、図27及び図28を参照して説明する。心拍数推定処理の第2例で算出した運動強度(図24の処理P623参照)は、慣性センサ値の伸展時波長から求めてもよい。
例えば図27に示すように、情報処理装置3(例えば、プロセッサ31)は、慣性センサ値の伸展時波長を算出し(処理P620)、算出した伸展時波長と運動強度との関係を基に、被観測者の運動強度を算出してよい(処理P623a)。
なお、図27における伸展時波長の算出処理P620は、図6に例示した伸展時波長の算出処理P12に対応してよい。別言すると、処理P12で算出された伸展時波長が、処理P623での運動強度の算出に用いられてよい。
慣性センサ値の伸展時波長は、既述のとおり、慣性センサ22の複数の検出軸の別に算出されてよい。
慣性センサ値の伸展時波長と運動強度とは、或る関係式によって関係付けることができる。関係式は、例示的に、複数の実測値を用いて、カーブフィッティング(別言すると、曲線あてはめ)によって導出されてよい。
非限定的な一例として、図5(B)に例示した検出軸X及びYの方向についての慣性センサ値の伸展時波長と、運動強度と、の関係式は、それぞれ、図28(A)及び図28(B)に例示するように、下記の多項式(7)及び式(8)で表すことができる。
y=1080.2x−1540.7x−162.96…(7)
y=140.95x+252.58x−452.54…(8)
なお、図28(A)及び図28(B)の横軸「x」が運動強度(METs)を表し、図28(A)の縦軸「y」が検出軸Xについての伸展時波長を表し、図28(B)の縦軸「y」が検出軸Yについての伸展時波長を表す。
情報処理装置3は、処理P620において算出した伸展時波長を基に、例えば、式(7)及び式(8)を演算することによって、検出軸X及びYについての被観測者の運動強度を算出してよい(処理P623a)。
なお、図28(A)及び図28(B)に例示した関係は、例えばテーブルデータで表されてもよい。当該テーブルデータは、例えば、情報処理装置3の記憶部30(図4参照)に記憶されてよい。情報処理装置3は、当該テーブルデータを参照することで、伸展時波長に対する運動強度を演算によらずに求めてもよい。
運動強度が求まると、情報処理装置3は、心拍数推定処理の第2例(図24〜図26参照)と同様にして、運動強度から被観測者の心拍数を算出してよい(処理P624)。例えば、運動強度は、検出軸X、検出軸Y、及び、検出軸Zについての伸展時波長の合計から算出されてよい。
このように、被観測者の心拍数の推定に、被観測者の動き量を定量的に表すことが可能な慣性センサ値の「伸展時波長」を用いることで、耐ノイズ性が向上し、心拍数の推定精度も向上する。したがって、下記の、電波センサ値に適用するBPF特性の決定精度も向上する。
上述した心拍推定処理の第1例、第2例又は第3例によって推定心拍数が求まると、情報処理装置3は、電波センサ値に適用する、推定心拍数に応じたBPF特性を決定してよい(図21の処理P63)。
例えば、情報処理装置3は、推定心拍数を周波数に変換し、変換した周波数を電波センサ値に適用するBPFの中心周波数に設定してよい。なお、心拍数は、例示的に、60(秒)で除することにより周波数に変換できる。また、情報処理装置3は、第1の心拍検出処理(図20)と同様に、推定心拍数が高いほど狭い帯域幅をBPFに設定してよい。
情報処理装置3は、決定したBPF特性のBPFを、処理P51で受信した電波センサ値に適用して、電波センサ値をフィルタリングしてよい(図21の処理P54)。当該フィルタリングによって、電波センサ値から、被観測者の心拍由来の信号成分ではない例えば体動由来のノイズ成分を除去できる。
BPF適用後の電波センサ値から、情報処理装置3は、第1の心拍検出処理と同様にして、「特徴点」を検出し(図21の処理P55)、検出した「特徴点」を基に被観測者の心拍数を算出してよい(図21の処理P56)。
以上のように、第2の心拍検出処理例によれば、被観測者が「直立歩行」の状態である場合に、慣性センサ値を基に推定した心拍数に対応する周波数に応じて、電波センサ値に適用するBPF特性が制御される。
したがって、電波センサ値において平均的に心拍成分が出現すると想定される周波数帯域(便宜的に「心拍出現帯域」と称してよい。)に現われたノイズ成分を効率的に除去することができる。よって、電波センサ値に基づく心拍信号の検出精度を向上することができる。
例えば、心拍出現帯域の一例である0.8〜4.0Hzの帯域のうち、体動由来のノイズ成分による影響が大きいと考えられる1.5〜4.0Hzの帯域で、心拍信号の検出精度が向上する。
(第2の心拍検出処理の第2例)
上述した第2の心拍検出処理の第1例では、慣性センサ値を基に推定した心拍数の高低に関わらず、推定した心拍数を基にBPF特性を決定した。しかし、推定した心拍数によっては、慣性センサ値に基づかずに、電波センサ値を基にBPF特性を決定してもよいことがある。
例えば、慣性センサ値あるいは慣性センサ値の「伸展時波長」を基に推定した心拍数が高いと、対応する運動強度の指標であるメッツ値も大きい傾向にある。そのため、推定心拍数、メッツ値、又は、慣性センサ値の伸展時波長が或る閾値を超過していれば、第1例のように、慣性センサ値を基に推定した心拍数からBPF特性を決定してよい。
推定心拍数が高い、別言すると、メッツ値が高いほど、あるいは、慣性センサ値の伸展時波長が長いほど、体動由来のノイズ成分が、電波センサ値についての心拍出現帯域に混入し易いと云えるからである。
逆に、慣性センサ値を基に推定した心拍数又はメッツ値、あるいは慣性センサ値の伸展時波長が閾値以下であれば、電波センサ値を基にBPF特性を決定しても、体動由来のノイズ成分を十分に除去できることがある。
別言すると、慣性センサ値を基に推定した心拍数又はメッツ値、あるいは慣性センサ値の「伸展時波長」が閾値以下であれば、体動由来のノイズ成分による心拍成分検出に対する影響が小さいと扱ってよい場合がある。
そこで、第2の心拍検出処理の第2例では、情報処理装置3(例えば、プロセッサ31)は、図29に例示するフローチャートを実行してよい。
例示的に、情報処理装置3は、推定心拍数(又は、メッツ値、あるいは慣性センサの「伸展時波長」でもよい。以下、同様。)の閾値判定(処理P62a)によって、慣性センサ値及び電波センサ値のいずれを基にBPF特性を決定するかを制御してよい。
例えば、情報処理装置3(例えば、プロセッサ31)は、閾値超過の判定(処理P62aでYES)に応じて、慣性センサ値を基に推定した心拍数に対応する周波数を基準に、BPF特性を決定してよい(処理P63)。なお、心拍数に対応する周波数を、便宜的に、「心拍周波数」と称することがある。処理P62aで用いる「閾値」は、例示的に、記憶部30に記憶されてよい。
一方、閾値以下の判定(処理P62aでNO)に応じて、情報処理装置3は、電波センサ値を基に心拍数を検出して、検出した心拍周波数を基準にBPF特性を決定してよい(処理P52a及びP53a)。
電波センサ値から心拍数を検出するには、第1の心拍検出処理(例えば図20参照)と同様に、周波数解析(処理P52a)が用いられてよい。周波数解析には、FFTやDFTが用いられてよい。FFTやDFTによって、電波センサ値は、時間領域の信号から周波数信号に変換される。
情報処理装置3は、電波センサ値の周波数信号において、例えば、ピーク値を有するピーク周波数を検出し、検出したピーク周波数を基に、情報処理装置3は、BPF特性を決定してよい(処理P53a)。
例えば、情報処理装置3は、第1の心拍検出処理と同様に、ピーク周波数を中心周波数に有し、ピーク周波数が高いほど狭い(ピーク周波数が低いほど広い帯域幅)を有するBPF特性を、電波センサ値に適用するBPF特性に決定してよい。
なお、上述の周波数解析処理(P52a)に備えて、情報処理装置3が処理P51にて受信した電波センサ値は、記憶部30に記憶されてよい。記憶部30に記憶される電波センサ値は、適宜に増幅されてもよいし(処理P51a)、増幅されなくてもよい。
記憶部30に記憶された電波センサ値は、例示的に、処理P54aにおいて、プロセッサ31によって読み出されて、処理P53a又はP63で決定したBPF特性のBPFが適用される。
以降の特徴点検出処理(P55)及び心拍数算出処理(P56)は、第1の心拍検出処理(例えば図20参照)と同様でよい。
以上のように、第2の心拍検出処理の第2例によれば、第1例と同様の作用効果が得られるほか、慣性センサ値が、体動由来のノイズ成分による心拍成分検出に対する影響が小さいと扱ってよいことを示す場合は、電波センサ値を基にBPF特性が制御される。
したがって、例えば、心拍出現帯域の一例である0.8〜4.0Hzの帯域のうち、体動由来のノイズ成分による影響が小さいと扱ってよい0.8〜1.5Hzの帯域で、心拍信号の検出精度が向上する。
(第3の心拍検出処理)
図30は、一実施形態に係る第3の心拍検出処理の一例を示すフローチャートである。図30に示すフローチャートは、例示的に、情報処理装置3のプロセッサ31にて実行されてよい。
なお、図30に示すフローチャートは、図21に例示した第2の心拍検出処理(第2例)の変形例に相当すると捉えてもよい。そのため、図30において図21で用いた符号と同一符号を付した処理は、図21にて既述の処理と同一若しくは同様の処理に相当すると捉えてよい。
情報処理装置3は、被観測者が「前傾歩行」の状態あるいは「前屈み活動」の状態であると判定して第3の心拍検出処理を選択、決定すると、電波センサ21による検出感度を制御してよい。
被観測者が「前傾歩行」の状態あるいは「前屈み活動」の状態は、例えば、被観測者の人体表面から離れ易い状態であると云える。例えば、センサユニット2が上着の胸部ポケット等に収容されており被観測者に対して相対的な動きが生じる場合には、センサユニット2が、被観測者の人体表面から、より離れ易い状態であると云える。
したがって、被観測者の「安静」な状態や「直立歩行」の状態に比べて、図5(B)に例示した検出軸Zに沿う方向にセンサユニット2が動き易いと云える。
そこで、情報処理装置3は、第3の心拍検出処理において、電波センサ21による検出感度を、第1又は第2の心拍検出処理における電波センサ21による検出感度よりも高く設定してよい。
電波センサ21による検出感度は、例示的に、電波センサ21の送信電力、電波センサ21の検出信号レベル、及び、心拍成分の「特徴点」の検出閾値の少なくともいずれかを制御(「補正」又は「調整」と称してもよい。)することで変更できる。
電波センサ21の送信電力、電波センサ21の検出信号レベル、及び、心拍成分の「特徴点」の検出閾値は、電波センサ21による検出感度に変化を与えるパラメータ(便宜的に「検出感度パラメータ」と称してよい。)の一例であると捉えてもよい。
図30のフローチャートには、非限定的な一例として、図21に例示したフローチャートにおいて、検出感度パラメータの1つである電波センサ21の送信電力を制御することで、検出感度を補正する例が示されている(処理P71及びP72)。
例示的に、情報処理装置3は、第3の心拍検出処理の選択、決定に応じて、電波センサ21の送信電力についての補正値を決定し、決定した補正値に応じた送信電力制御信号を生成して、ネットワーク4経由でセンサユニット2宛に送信してよい。
当該送信電力制御信号は、例えば、センサユニット2のプロセッサ23(図2及び図3参照)にて受信される。プロセッサ23は、受信した送信電力制御信号に応じて、電波センサ21の例えばMCU213を制御することで、OSC212による送信電波の電力を制御する。
これにより、電波センサ21から送信される電波の送信電力が、第1又は第2の心拍検出処理での送信電力よりも大きな送信電力に制御され、電波センサ21による検出感度が、「前傾歩行」の状態あるいは「前屈み活動」の状態に適した検出感度に制御される。
したがって、被観測者の人体表面とセンサユニット2との相対的な距離の遠近によって、電波センサ値において被観測者の心拍成分が過小検出あるいは過大検出されたり検出困難になったりすることを回避あるいは抑制できる。
なお、図30において点線で例示するように、情報処理装置3が変更の対象とする検出感度パラメータは、電波センサ21の検出信号レベルであってもよいし、「特徴点」の検出閾値であってもよい。
例えば、電波センサ21の検出信号レベルは、処理P51で受信した電波センサ値を処理P51aにて増幅する際の増幅率を可変することで調整可能である。
例えば、情報処理装置3は、受信した電波センサ値の増幅率を、第1又は第2の心拍検出処理での増幅率よりも大きな増幅率に制御してよい。これにより、被観測者が「前傾歩行」の状態あるいは「前屈み活動」の状態である場合に適した検出感度に、電波センサ21による検出感度を調整できる。
代替的又は追加的に、情報処理装置3は、処理P55での「特徴点」の検出処理に用いる閾値を、第1又は第2の心拍検出処理での閾値よりも小さな値に制御してよい。閾値を下げると、電波センサ値における心拍成分の「特徴点」の検出感度が上がる。したがって、被観測者が「前傾歩行」の状態あるいは「前屈み活動」の状態である場合に適した検出感度に、電波センサ21による検出感度を調整できる。
なお、上述した検出感度パラメータの制御は、図29に例示した第2の心拍検出処理の第2例に適用されてもよい。
また、情報処理装置3は、「前傾歩行」の状態と「前屈み活動」の状態との判定結果の(例えば図15参照)間で、電波センサ21による検出感度を異ならせてもよい。
例示的に、「前傾歩行」よりも「前屈み活動」の状態の方が、平均的に被観測者の人体表面からセンサユニット2が離れ易い状態であると云える場合、情報処理装置3は、「前屈み活動」での検出感度を「前傾歩行」での検出感度よりも高く設定、制御してよい。
更に、情報処理装置3は、同じ「前屈み」の活動状態であっても、第1及び第2の状態#1及び#2(例えば図15参照)の間で、電波センサ21による検出感度を異ならせてもよい。
例示的に、被観測者がモップがけや掃除機がけ等を行なっている第2の状態#2よりも、被観測者が前屈みでゴミ拾いや草むしり等を行なっている第1の状態#1の方が、被観測者の人体表面からセンサユニット2が離れ易い状態であると云える場合がある。
この場合、情報処理装置3は、第1の状態#1と判定した場合の検出感度を、第2の状態#2と判定した場合の検出感度よりも高く設定、制御してよい。例えば、情報処理装置3は、第1の状態#1と判定した場合の電波センサ21の送信電力を、第2の状態#2と判定した場合の送信電力よりも高く設定、制御してよい。
なお、上述したように電波センサ21による検出感度を変更することも、心拍検出アルゴリズムを変更することの一例であると捉えてよい。
(BPF特性の決定例)
次に、図31〜図41を参照して、既述のBPF特性を決定(又は設定)する処理(例えば、図20の処理P53、図21、図29及び図30の処理P63、並びに、図29の処理P53a)の詳細例について説明する。
以下に説明するBPF特性の決定例は、第1〜第3の心拍検出処理に共通でよい。ただし、以下の説明において、「基準心拍数」は、第1の心拍検出処理については、電波センサ値を基に検出された心拍数に相当し、第2の心拍検出処理の第1例については、慣性センサ値を基に推定された心拍数に相当する。また、第2の心拍検出処理の第2例について、「基準心拍数」は、慣性センサ値を基に推定された心拍数、又は、電波センサ値を基に検出された心拍数に相当する。
例えば、第2の心拍検出処理の第2例において、図29の閾値判定処理P62aでYESと判定された場合の「基準心拍数」は、慣性センサ値を基に推定された心拍数に相当する。これに対し、閾値判定処理P62aでNOと判定された場合の「基準心拍数」は、電波センサ値を基に検出された心拍数に相当する。
第3の心拍検出処理については、検出感度パラメータが制御される点を除いて第2の心拍検出処理と同様でよいから、「基準心拍数」は、慣性センサ値を基に推定された心拍数、又は、電波センサ値を基に検出された心拍数に相当する。
図31は、単位時間あたりの心拍数と心拍毎の時間長のばらつきとの関係を例示しており、符号122は、心拍数の計測データ(x(n),x(n+1))を表し、直線124は、各計測データ122の中心値を表している。
中心値124を表す直線は、例示的に、各計測データ122に関して例えば最小二乗法で求められた直線であり、ax(n)+bx(n+1)+c=0で表されると仮定する。ただし、係数a、b、cは、実数である。
ここで、各計測データ122(x(n)、x(n+1))から直線124に下す垂線の長さdは、下記の式(9)で表すことができる。
Figure 2017148312
長さdの最大値を有する計測点が、座標(x(m),x(m+1))で表される最大距離点126であると仮定する。ただし、「m」は、m≦nを満たす正の整数である。
当該最大距離点126と、例えば心拍周波数=2Hzの時に、「−0.1Hz」に相当する座標(図31の例では、座標(120,114))と、を通る直線を、帯域幅の下限を示す直線とする。
帯域幅の上限を示す直線は、例えば、点(120,126)を通り、任意の周波数で、帯域幅の下限と同一の幅を持つ点を通る直線としてよい。なお、心拍周波数=2Hzの時の帯域幅は、例えば、図31の計測データ122において心拍数x(n)=120の時の次の心拍の最高値および最低値を参照して決定するようにしてもよい。
次に、図32は、BPF特性の設定例を説明するための図である。図32には、例示的に、予め設けた式に基準心拍数を代入することにより算出された、BPFの帯域の上限及び下限の一例が示されている。
図32において、横軸は、基準心拍数[Hz]を表し、縦軸は、帯域幅の上限及び下限に相当する心拍数[Hz]を表す。図32において、帯域幅の上限は、帯域上限値132で表され、帯域幅の下限は、帯域下限値134で表されている。図32には、幾つかの基準心拍数における帯域幅の上限値及び下限値が例示されている。
なお、既述の「予め設けた式」は、例えば、図31に例示した、最大距離点126、並びに、計測データ122を基にして決定された基準座標(120,126)及び(120,114)等に基づき、内挿や外挿によって決定されてもよい。
次に、図33は、BPFの通過帯域の一例を示す図である。図33において、横軸は、BPFの中心周波数、縦軸は、BPFの帯域幅を示している。また、図33において、固定最小心拍141又は可変最小心拍144は、或る中心周波数に対して対応する帯域幅を採用した際の帯域の下限に対応する心拍数を表す。
また、図33において、固定最大心拍142又は可変最大心拍145は、或る中心周波数に対して対応する帯域幅を採用した際の帯域の下限に対応する心拍数を表す。
なお、固定最小心拍141及び固定最大心拍142は、本実施形態においてBPFの帯域幅が可変であることとの比較のために、心拍数に応じて帯域幅が変化しない場合の例を示している。
可変最小心拍144及び可変最大心拍145より、例えば、心拍数=1Hz近傍においては、BPFの帯域幅は、符号148で示す帯域幅であり、心拍数=4Hz近傍においては、帯域幅148よりも狭い帯域幅149である。このように、より低い心拍数ではより広い帯域幅148が設定され、より高い心拍数では、より狭い帯域幅149が設定される。
図34は、BPFの帯域幅の設定例を示す図である。図34において、横軸は、中心周波数を表し、縦軸は、帯域幅を表す。図34において、直線152は、中心周波数に対する帯域幅の設定値の一例を示す。例えば、図31や図33を参照して説明した例では、帯域幅152は、中心周波数の増加に対し、線形的に減少するように設定されてよい。
中心周波数と帯域幅との関係は、中心周波数が低いほど帯域幅が広くなる関係にあればよく、必ずしも直線で表される関係でなくてもよい。例えば、図34において符号154に示すように、中心周波数に対して段階的に帯域幅が変化するように帯域幅が設定されてもよい。なお、帯域幅と中心周波数との関係は、例えば、実測値を基にして決定された、或る2点以上の点に基づき、単調増加の好適な1つ以上の関数にて内挿及び外挿することで決定されてもよい。
次に、図35〜図38は、帯域幅の他の設定例を示す図である。図35及び図36は、心拍数分布の一例を示す図であり、図37及び図38は、心拍数の統計処理例を示す図である。図35及び図36において、横軸は、或る時点での心拍間隔に対する次の心拍間隔の差を示す時間を表し、縦軸は、計測数を表す。
図35は、心拍数が55〜60付近の心拍数分布を例示しており、図36は、心拍数が75〜80付近の心拍数分布を例示している。図35及び図36の比較により、心拍数が55〜60付近よりも、心拍数が75〜80付近の方が、計測データは縦軸付近に集中しており、心拍数のばらつきが小さい。なお、統計処理に用いる計測データは、例えば電極を生体に接触させて心拍を計測する心電計等で計測したデータであってよい。
図37及び図38は、心拍数が60付近と心拍数が120付近とのそれぞれの実測データの統計処理の一例を示す。図37及び図38に例示する統計処理例においては、532個のデータの確率分布を求め、計測データが一定以上の確率である範囲に入るように、BPFの帯域幅を計算している。
図37の統計処理例では、心拍数が60付近において、算出された確率分布の8σ及びCP値=1.33となるように範囲を決定すると、帯域幅は、±0.165Hzである。なお、σは、標準偏差を表し、「CP」は、「Process Capability」を表す。心拍数が120付近で、当該帯域幅と同じ帯域幅をもつには、CP値=2.16である。
同様に、図38の統計処理例では、心拍数が120付近において、算出された確率分布の8σ及びCP値=1.33になる範囲を決定すると、帯域幅は、±0.1015Hzである。心拍数が60付近で、当該帯域幅と同じ帯域幅をもつには、CP値=0.82である。
以上のように実測値の統計処理を行ない、或る確率以上でデータ検出が可能なBPFの帯域幅を設定する。このとき、帯域幅と基準心拍数に相当する中心周波数との関係は、或る2点に基づいて線形的に決定されてもよいし、より細かい間隔の中心周波数について上記統計処理を行ない、内挿することで決定されてもよい。
あるいは、帯域幅と中心周波数との関係は、或る2点以上が決定された場合に、各点に基づき、単調増加の好適な1つ以上の関数にて内挿及び外挿することで決定されてもよいし、中心周波数に対して段階的に帯域幅が変化するように設定されてもよい。
図39及び図40は、帯域幅の設定例を説明するための図である。図39及び図40において、横軸は、周波数[Hz]を表し、縦軸は、ゲイン[dB]を表す。図39及び図40において、符号162は、心拍出現帯域を表し、例えば、0.8〜4.0Hzである。
図39に例示する、電波センサ値の周波数解析結果(例えば、FFT結果)160では、心拍出現帯域162に、符号163で示すピークゲインが存在している。当該ピークゲイン163に対応する周波数が、BPFの中心周波数に設定され、例えば符号164で例示する帯域幅がBPFの帯域幅に設定される。
一方、図40に例示する、FFT結果165では、心拍出現帯域162に符号168で示すピークゲインが存在している。当該ピークゲイン168に対応する周波数が、BPFの中心周波数に設定される。
ここで、ピークゲイン168に対応する中心周波数は、図39におけるピークゲイン163に対応する周波数よりも高いため、BPFの帯域幅には、図39における帯域幅164よりも狭い帯域幅166が設定される。
このように、BPFの中心周波数を基準心拍数に対応する周波数に設定し、かつ、帯域幅を当該中心周波数の高低に応じて適応的に可変制御することで、心拍出現帯域に現われたノイズ成分を効率的に除去することができる。
別言すると、生体の心拍特性に応じた可変の中心周波数及び帯域幅を有するBPFを用いることにより、心拍数の高低に依存せずに、心拍出現帯域における不要な信号成分を効率的に除去することができる。したがって、心拍出現帯域における心拍信号の検出精度を向上できる。
図41は、帯域幅情報の一例を示す図である。図41に例示する帯域幅情報170は、例えば、情報処理装置3の記憶部30に記憶されてよい。帯域幅情報170には、非限定的な一例として、基準心拍数情報171、BPF幅下限情報172、及び、BPF幅上限情報173が含まれてよい。
情報処理装置3(例えば、プロセッサ31)が、記憶部30における当該帯域幅情報170を参照することで、基準心拍数に対応するBPFの帯域を決定、設定できる。
(その他)
なお、上述した各実施例を含む実施形態では、心拍センサ21の一例として、ドップラーセンサ等の電波センサを用いる例について説明したが、心拍センサ21は、例えば、イヤークリップのような血流変化を光学的に計測するセンサでもよい。
体動によって血流量が変化して、体動由来の信号成分がノイズ成分としてセンサ検出信号に混入しても、上述した可変BPF特性の制御によって、ノイズ成分を効率的に除去することができる。
なお、血流変化を光学的に計測する心拍センサ21の場合には、屋外等において外光が血流に対する反射光に混入することでセンサ検出信号にノイズ成分が混入した場合にも、上述した可変BPF特性の制御によって、ノイズ成分を除去し得る。
また、心拍センサ21は、心筋の電位変化や音の変化を計測する心電計や心音計であってもよい。体動により利用者の筋肉が動いてしまい、体動由来の信号成分がノイズ成分としてセンサ検出信号に混入しても、上述した可変BPF特性の制御によって、ノイズ成分を効率的に除去することができる。
更に、上述した各実施例を含む実施形態では、心拍センサ21と慣性センサ22とが、センサユニット2に一体化されている例について説明したが、心拍センサ21と慣性センサ22とは、同一利用者に取り付けられるのであれば、別体であってもよい。別言すると、心拍センサ21と慣性センサ22とは、同一利用者をセンシング対象にするのであれば、一体化されているか別体であるかは問わなくてよい。
心拍センサ21と慣性センサ22とがセンサユニット2として一体化されていれば、心拍センサ21と慣性センサ22とを個別的に管理したり利用者に取り付けたりする手間が省けるから、扱い易さや利便性が向上する。また、心拍センサ21及び慣性センサ22の一方の取り付け忘れや紛失等を防止あるいは抑制できる。一方、心拍センサ21と慣性センサ22とが別体の場合は、利用者に対する各センサ21及び22の取り付け位置を個別的に調整でき、取り付け位置の自由度向上が期待できる。
1 センサシステム
2 バイタルセンサ(センサユニット)
21 電波センサ
211 アンテナ
212 ローカル発振器(Oscillator, OSC)
213 MCU(Micro Control Unit)
214 検波回路
215 オペアンプ(OP)
216 電源部
22 慣性センサ
23 プロセッサ
24 メモリ
25 通信インタフェース(IF)
26 バス
3 情報処理装置
30 記憶部
31 プロセッサ
32 メモリ
33 記憶装置
34 通信IF
35 ペリフェラルIF
36 バス
4 ネットワーク
6 通信機器
7 空調機
8 照明器具

Claims (12)

  1. 慣性センサの検出信号を受信する受信部と、
    単位時間あたりに前記検出信号が時間領域で描く軌跡に相当する信号波形の長さである伸展時波長を算出し、前記伸展時波長に基づいて、前記慣性センサによる被観測者の活動状態を判定する処理部と、
    を備えた、センサ情報処理装置。
  2. 前記慣性センサの検出信号と、前記被観測者に向けて電波を照射する電波センサの検出信号と、を受信し、
    前記処理部は、
    前記活動状態の判定結果に応じて、前記電波センサの検出信号において前記被観測者の心拍成分を検出するアルゴリズムを変更する、請求項1に記載のセンサ情報処理装置。
  3. 前記慣性センサは、重力方向に対応する第1の検出軸を有し、
    前記処理部は、前記第1の検出軸についての前記伸展時波長が第1の閾値以上である場合に、前記被観測者の活動状態が直立歩行の状態であると判定する、請求項1又は2に記載のセンサ情報処理装置。
  4. 前記処理部は、前記第1の検出軸についての前記伸展時波長が、前記第1の閾値よりも小さい第2の閾値以下である場合に、前記被観測者の活動状態が安静な状態であると判定する、請求項1又は2に記載のセンサ情報処理装置。
  5. 前記処理部は、
    前記安静な状態であるとの前記判定に応じて、前記電波センサの検出信号を周波数解析した結果においてピーク値を有するピーク周波数を検出し、前記ピーク周波数を基に前記被観測者の心拍成分を検出する、請求項4に記載のセンサ情報処理装置。
  6. 前記慣性センサは、
    重力方向に対応する第1の検出軸と、
    前記第1の検出軸と直交し且つ前記被観測者の歩行方向に対応する第2の検出軸と、を有し、
    前記処理部は、
    前記第1の検出軸についての伸展時波長が、第1の閾値未満であり、且つ、前記第1の閾値よりも小さい第2の閾値を超えている場合であって、前記第2の検出軸についての伸展時波長が、前記第2の閾値よりも大きく且つ前記第1の閾値よりも小さい第3の閾値未満である場合に、前記被観測者の活動状態が前傾歩行の状態であると判定する、請求項1又は2に記載のセンサ情報処理装置。
  7. 前記処理部は、
    前記前傾歩行の状態であるとの前記判定に応じて、前記慣性センサの検出信号を基に前記被観測者の心拍数を推定し、
    前記被観測者に向けて電波を照射する電波センサの検出信号において、前記被観測者の心拍成分を検出する対象の周波数帯域を前記推定した心拍数に応じて制御し、
    前記周波数帯域において前記心拍成分を検出する、請求項6に記載のセンサ情報処理装置。
  8. 前記慣性センサは、
    前記第1及び第2の検出軸と直交する第3の検出軸を有し、
    前記処理部は、
    前記第2の検出軸についての伸展時波長が前記第3の閾値以上である場合、前記第2及び第3の検出軸についての各伸展時波長の差分と、前記第1及び第3の検出軸についての各伸展時波長の差分と、を減算し、
    前記減算した結果が、前記第2の閾値よりも小さい第4の閾値以上であると、前記被観測者の活動状態が第1の前屈み活動状態であると判定し、
    前記減算した結果が、前記第4の閾値未満であると、前記被観測者の活動状態が、前記第1の前屈み活動状態よりも前屈みの程度が小さい第2の前屈み活動状態であると判定する、請求項6に記載のセンサ情報処理装置。
  9. 前記処理部は、
    前記被観測者に向けて電波を照射する電波センサの送信電力を、前記第2の前屈み活動状態であると判定した場合よりも前記第1の前屈み活動状態であると判定した場合の方が大きくなるように制御する、請求項8に記載のセンサ情報処理装置。
  10. 慣性センサと、
    単位時間あたりに前記慣性センサの検出信号が時間領域で描く軌跡に相当する信号波形の長さである伸展時波長を算出し、前記伸展時波長に基づいて、前記慣性センサによる被観測者の活動状態を判定する処理部と、
    を備えた、センサユニット。
  11. 前記センサユニットは、前記被観測者に向けて電波を照射する電波センサを備え、
    前記処理部は、前記活動状態の判定結果に応じて、前記電波センサの検出信号において前記被観測者の心拍成分を検出するアルゴリズムを変更する、請求項10に記載のセンサユニット。
  12. 単位時間あたりに慣性センサの検出信号が時間領域で描く軌跡に相当する信号波形の長さである伸展時波長を算出し、
    前記伸展時波長に基づいて、前記慣性センサによる被観測者の活動状態を判定する、
    処理を、コンピュータに実行させる、センサ情報処理プログラム。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019113396A (ja) * 2017-12-22 2019-07-11 三井化学株式会社 振動計測装置
JP2019213772A (ja) * 2018-06-14 2019-12-19 公立大学法人公立諏訪東京理科大学 心拍計測方法および心拍計測装置
WO2020004102A1 (ja) * 2018-06-25 2020-01-02 日本電信電話株式会社 機能回復訓練支援システムおよび方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6642055B2 (ja) * 2016-02-02 2020-02-05 富士通株式会社 センサ情報処理装置、センサユニット、及び、センサ情報処理プログラム
CN113495270B (zh) * 2020-04-07 2024-08-27 富士通株式会社 基于微波雷达的监控装置以及方法
CN114071663A (zh) * 2020-08-04 2022-02-18 深圳Tcl新技术有限公司 一种信号处理方法、路由器及存储介质
JP7318690B2 (ja) * 2021-09-14 2023-08-01 カシオ計算機株式会社 電子機器、アルゴリズム選択方法及びプログラム

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4958638A (en) * 1988-06-30 1990-09-25 Georgia Tech Research Corporation Non-contact vital signs monitor
JP2004344433A (ja) * 2003-05-22 2004-12-09 Gm & M:Kk 平衡感覚機能診断システムおよびそれに用いられる装置
US20130041290A1 (en) * 2010-04-21 2013-02-14 Northwestern University Medical evaluation system and method using sensors in mobile devices
JP2013153782A (ja) * 2012-01-26 2013-08-15 Toyota Infotechnology Center Co Ltd 心拍信号処理装置および心拍信号処理方法
JP2013172899A (ja) * 2012-02-27 2013-09-05 Toyota Infotechnology Center Co Ltd 覚醒度推定装置
JP2014094043A (ja) * 2012-11-07 2014-05-22 Fujitsu Ltd 心拍推定装置、心拍推定方法及びプログラム
CN103871199A (zh) * 2014-03-12 2014-06-18 佛山市新明珠卫浴有限公司 一种非接触式测定脉搏心率以及远程报警的电子坐便器
US20140316305A1 (en) * 2012-06-22 2014-10-23 Fitbit, Inc. Gps accuracy refinement using external sensors
US20150282717A1 (en) * 2009-05-20 2015-10-08 Sotera Wireless, Inc. Alarm system that processes both motion and vital signs using specific heuristic rules and thresholds
JP2015217143A (ja) * 2014-05-19 2015-12-07 パナソニックIpマネジメント株式会社 心拍計測装置
JP2015228911A (ja) * 2014-06-03 2015-12-21 富士通株式会社 人活動量測定装置、人活動量測定方法及び人活動量測定プログラム
US20160022145A1 (en) * 2013-03-15 2016-01-28 Kirill Mostov Apparatus and methods for remote monitoring of physiological parameters

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0669444B2 (ja) 1987-10-29 1994-09-07 日産自動車株式会社 車両乗員の状態検出装置
JP4214259B2 (ja) 2002-08-27 2009-01-28 学校法人日本大学 人の動作状態監視方法および装置
JP4592360B2 (ja) 2004-09-02 2010-12-01 公立大学法人会津大学 身体状態監視装置
US20080119716A1 (en) * 2006-05-17 2008-05-22 Olga Boric-Lubecke Determining presence and/or physiological motion of one or more subjects with quadrature doppler radar receiver systems
JP2011115459A (ja) 2009-12-04 2011-06-16 Nippon Soken Inc 生体情報検出装置及び生体情報検出方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4958638A (en) * 1988-06-30 1990-09-25 Georgia Tech Research Corporation Non-contact vital signs monitor
JP2004344433A (ja) * 2003-05-22 2004-12-09 Gm & M:Kk 平衡感覚機能診断システムおよびそれに用いられる装置
US20150282717A1 (en) * 2009-05-20 2015-10-08 Sotera Wireless, Inc. Alarm system that processes both motion and vital signs using specific heuristic rules and thresholds
US20130041290A1 (en) * 2010-04-21 2013-02-14 Northwestern University Medical evaluation system and method using sensors in mobile devices
JP2013153782A (ja) * 2012-01-26 2013-08-15 Toyota Infotechnology Center Co Ltd 心拍信号処理装置および心拍信号処理方法
JP2013172899A (ja) * 2012-02-27 2013-09-05 Toyota Infotechnology Center Co Ltd 覚醒度推定装置
US20140316305A1 (en) * 2012-06-22 2014-10-23 Fitbit, Inc. Gps accuracy refinement using external sensors
JP2014094043A (ja) * 2012-11-07 2014-05-22 Fujitsu Ltd 心拍推定装置、心拍推定方法及びプログラム
US20160022145A1 (en) * 2013-03-15 2016-01-28 Kirill Mostov Apparatus and methods for remote monitoring of physiological parameters
CN103871199A (zh) * 2014-03-12 2014-06-18 佛山市新明珠卫浴有限公司 一种非接触式测定脉搏心率以及远程报警的电子坐便器
JP2015217143A (ja) * 2014-05-19 2015-12-07 パナソニックIpマネジメント株式会社 心拍計測装置
JP2015228911A (ja) * 2014-06-03 2015-12-21 富士通株式会社 人活動量測定装置、人活動量測定方法及び人活動量測定プログラム

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019113396A (ja) * 2017-12-22 2019-07-11 三井化学株式会社 振動計測装置
JP7001219B2 (ja) 2017-12-22 2022-01-19 三井化学株式会社 振動計測装置
JP2019213772A (ja) * 2018-06-14 2019-12-19 公立大学法人公立諏訪東京理科大学 心拍計測方法および心拍計測装置
WO2020004102A1 (ja) * 2018-06-25 2020-01-02 日本電信電話株式会社 機能回復訓練支援システムおよび方法
JPWO2020004102A1 (ja) * 2018-06-25 2021-02-15 日本電信電話株式会社 機能回復訓練支援システムおよび方法
JP7036211B2 (ja) 2018-06-25 2022-03-15 日本電信電話株式会社 機能回復訓練支援システム

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