JP2020141807A - 生体情報出力装置、生体情報出力方法、生体情報出力プログラムおよび記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】生体情報を正確に出力し、かつ生体情報の出力の大きな遅れを回避する。【解決手段】生体情報出力装置（１０）は、生体の体表面で反射した電磁波の反射波より得られるデータから所定値以上のデータを排除し、かつ所定値未満のデータを取得するデータ取得部（３）と、取得されたデータの所定期間における周波数ピークを複数の所定期間ごとに特定するピーク特定部（４２）と、特定された周波数ピークが存在する周波数の規定範囲を１つの階級として、異なる階級ごとに周波数ピークが現れる頻度を度数として加算することで度数分布を作成する度数分布作成部（４３）と、度数分布における各階級のうち、最大頻度となる度数を有する階級の当該度数が所定のしきい値を超えると、当該階級を生体情報の初期値に決定する初期値決定部（４４）と、初期値によって特定される周期を基準としてデータから生体情報を抽出する生体情報抽出部（５）とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、心拍数などの生体固有の生体情報を出力する生体情報出力装置に関する。

従来、生体情報を検知して取得して出力する装置が知られている。

例えば、特許文献１には、生体に電磁波を照射して、生体から反射した反射波から得たＩ信号とＱ信号との微分値に基づいてＩ信号とＱ信号との角速度を算出することにより、生体情報を正確に検知することが記載されている。

また、特許文献２には、生体からの電磁波の反射波より得たＩ信号とＱ信号との角速度が所定の閾値を超えることにより、生体の体表面に大きな変動が生じたと判定し、生体情報の出力を停止することで正確な生体情報の出力を可能にすることが記載されている。

特開２０１７−２２５５５９号公報 特開２０１７−２２５５６０号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、生体情報の検知時に身体の大きな動きがある場合、誤った生体情報が出力されることがある。

特許文献２に記載された技術では、身体の大きな動きがある場合、生体情報の出力が停止されるので、誤った生体情報が出力されることは抑制できる。しかしながら、身体の動きが大きいときに生体情報の出力を停止すると、生体が安静状態になるまでに生体情報の出力が大きく遅れてしまう。

また、生体情報には周期的に何らかのピークが現れるので、生体情報を抽出するには、そのピークの間隔（心拍等の周期）を測定する。身体の動きが大きいと、その他の細かいノイズのレベルが大きくなるため、ピークがノイズに埋もれてしまい、生体情報の抽出が困難になる。

本発明の一態様は、生体情報を正確に出力するとともに、生体情報の出力の大きな遅れを回避することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る生体情報出力装置は、生体の体表面に電磁波を照射する照射部と、前記電磁波が前記体表面で反射した反射波を受信する受信部と、受信された前記反射波より得られるデータから所定値以上のデータを排除するとともに、前記所定値未満の前記データを取得するデータ取得部と、取得された前記データの所定期間における周波数ピークを複数の所定期間ごとに特定するピーク特定部と、特定された前記周波数ピークが存在する周波数の規定範囲を１つの階級とし、異なる階級ごとに前記周波数ピークが現れる頻度を度数として加算することにより度数分布を作成する度数分布作成部と、前記度数分布における各階級のうち、最大頻度となる度数を有する階級の当該度数が所定のしきい値を超えると、当該階級を生体情報の初期値に決定する初期値決定部と、決定された前記初期値によって特定される周期を基準として前記データから前記生体情報を抽出する生体情報抽出部と、を備えている。

また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る生体情報出力方法は、生体の体表面に照射された電磁波が前記体表面で反射した反射波より得られるデータから所定値以上のデータを排除するとともに、前記所定値未満の前記データを取得するデータ取得工程と、取得された前記データの所定期間における周波数ピークを複数の所定期間ごとに特定するピーク特定工程と、特定された前記周波数ピークが存在する周波数の規定範囲を１つの階級とし、異なる階級ごとに前記周波数ピークが現れる頻度を度数として加算することにより度数分布を作成する度数分布作成工程と、前記度数分布における各階級のうち、最大頻度となる度数を有する階級の当該度数が所定のしきい値を超えると、当該階級を生体情報の初期値に決定する初期値決定工程と、決定された前記初期値によって特定される周期を基準として前記データから前記生体情報を抽出する生体情報抽出工程と、を含んでいる。

上記の構成によれば、初期値の決定時には、データ取得部により、生体の動きが小さいとき、所定値未満のデータが取得され、生体の動きが大きいとき、所定値以上のデータが排除される。これにより、断続的に生体の動きが大きい状態が生じても、生体の動きが小さいときに取得されたデータを用いて、ピーク特定部、度数分布作成部および初期値決定部による初期値の決定処理を進めることができる。それゆえ、正確性の高い初期値を得ることにより、当該初期値を用いて生体情報をより正確に抽出することができる。

前記階級の幅は、前記生体情報抽出部が前記生体情報を抽出する分解能よりも低くなるように広く設定されてもよい。これにより、初期値決定部による初期値の精度を粗くすることで、最大頻度となる度数の階級をすばやく特定することができる。したがって、初期値決定部による初期値の決定処理をすばやく完了することができる。

また、上記の構成によれば、階級の幅を広くすることによって、初期値の精度が粗くなる。これにより、階級の幅を狭くするよりも、度数分布において最大頻度となる度数の階級が安定するので、外乱の影響に対してロバスト性を高めることができる。このように、階級の幅を広くして、初期値の分解能を低くすることにより、初期値の決定を安定化させることができる。

前記生体情報抽出部は、前記データのうち、前記初期値によって特定される周波数成分を通過させる通過帯域幅でフィルタ処理を行なってもよい。帯域幅は、初期値の分解能に応じて決定される。

上記の構成によれば、測定データから初期値に応じた周波数成分の生体情報を抽出することができる。

前記生体情報抽出部は、抽出した前記生体情報のうち、前記初期値との差が基準値以上となる前記生体情報を出力の対象から外してもよい。

上記の構成によれば、フィルタ処理で除去できない誤った生体情報が残存した場合、その生体情報の出力を防止することができる。

前記生体情報抽出部は、前記データのうち、前記初期値で特定される前記周期との差が基準値未満となる周期を有する前記データから前記生体情報を抽出し、前記基準値以上となる周期を有する前記データを、前記生体情報の抽出の対象から外してもよい。

上記の構成によれば、初期値と比較することで、フィルタ処理を行なうことなく生体情報を抽出することができる。

前記データ取得部は、車両の運転開始を示す事象を契機として前記データの取得を開始してもよい。

上記の構成によれば、運転開始時より人（生体）からのデータの取得が行なわれる。これにより、運転時の状態から初期値を決定し、その初期値に基づいて生体情報を出力することができる。

本発明の一態様に係る生体情報出力装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記生体情報出力装置が備える各部（ソフトウェア要素）として動作させることにより上記生体情報出力装置をコンピュータにて実現させる生体情報出力プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。

本発明の一態様によれば、生体情報を正確に出力するとともに、生体情報の出力の大きな遅れを回避することができる。

本発明の一実施形態に係る生体情報出力装置の車室内における設置を示す図である。 上記生体情報出力装置の構成を示すブロック図である。 （ａ）は上記生体情報出力装置における初期化処理部によるフーリエ変換の対象となる測定データを示す波形図であり、（ｂ）および（ｃ）は上記測定データをフーリエ変換することにより得られるフーリエ変換信号を示す波形図であり、（ｄ）はフーリエ変換信号の周波数ピークの出現頻度を脈拍数の範囲ごとに度数分布として表した度数分布を示す図である。 上記生体情報出力装置による初期化測定と通常測定との処理手順を示すフローチャートである。 上記生体情報出力装置による初期化測定と通常測定との動作を示す波形図である。 （ａ）は上記生体情報出力装置における生体情報抽出部が生体情報の抽出対象とする測定データを示す波形図であり、（ｂ）は上記生体情報出力装置の初期化処理部が決定した初期値に基づいた上記生体情報抽出部によるバンドパスフィルタ処理を示す波形図である。

〔実施形態１〕
本発明の一実施形態について、図１〜図６を参照して以下に説明する。

図１は、実施形態に係る生体情報出力装置１０の車室内における設置を示す図である。

図１に示す生体情報出力装置１０は、例えば、生体としての人間の身体（人体）の一部が直接的または間接的に接する接触面を有する機器に設置され、その機器の使用者の生体情報を検知する。上記機器は、例えば、椅子、ソファ、ベッド、医療機関用の身体検査機器、座席（車両、航空機、船舶、映画館、ホール等に設置）である。

接触面は、椅子等では座面や背もたれ面、ベッドではマットレス上面等に該当する。接触面には、人体の一部が直接的または間接的に接すればよく、着衣状態で間接的に接触してもよい。人体の一部は、椅子等の座面では臀部や太腿であり、椅子等の背もたれやベッド等では背中が一般的であり、身体検査機器では人体の肢体のいずれであってもよい。

生体情報は、本実施形態においては、心拍数（脈拍数）、脈波の大きさ、呼吸数や呼吸の大きさである。また、生体情報は、これらに由来しない皮膚や筋肉の動きを生じさせる咳やくしゃみなどを含まない。

生体情報出力装置１０は、生体の体表面において微細な動きを生じさせる心拍や呼吸を、当該微細な動きによって生体情報として検出する。生体情報出力装置１０は、その微細な動きを検出するために、生体に電波を照射し、生体から反射した反射波から生体情報を抽出して出力する。

本実施形態では、図１に示すように、生体情報出力装置１０が車両の室内に設置される場合について説明する。生体情報出力装置１０は、例えば、運転者Ｄ（生体）等が座る座席ＳＴの背もたれ部ＢＲ内に配置されている。

上述のように、生体情報出力装置１０は、心拍や呼吸に伴う皮膚表面の微細な動きを検出することを目的としている。このため、生体情報出力装置１０は、車室の前方から動きが大きい運転者Ｄの顔などに電波を照射するようにダッシュボードＤＢに配置されるよりも、比較的大きな動きが少ない運転者Ｄの背中が接する接触面を有する背もたれ部ＢＲに配置されることが好ましい。

続いて、生体情報出力装置１０の詳細について説明する。

図２は、生体情報出力装置１０の構成を示すブロック図である。図３の（ａ）は、生体情報出力装置１０における初期化処理部によるフーリエ変換の対象となる測定データを示す波形図である。図３の（ｂ）および（ｃ）は、測定データをフーリエ変換することにより得られるフーリエ変換信号を示す波形図である。図３の（ｄ）は、フーリエ変換信号の周波数ピークの出現頻度を脈拍数の範囲ごとに度数分布として表した度数分布を示す図である。

図２に示すように、生体情報出力装置１０は、制御部１と、ドップラーセンサ２と、データ取得部３と、初期化処理部４と、生体情報抽出部５と、情報出力部６とを備えている。

制御部１は、ドップラーセンサ２および初期化処理部４を制御する。制御部１は、初期化処理部４の制御として、測定開始トリガ信号が入力されると、初期化処理部４に初期化測定の開始を指示する。制御部１は、ドップラーセンサ２の制御として、測定開始トリガ信号が入力されると、ドップラーセンサ２の照射部２１に電磁波の照射を指示するとともに、測定終了トリガ信号が入力されると、ドップラーセンサ２の照射部２１に電磁波の照射停止を指示する。

測定開始トリガ信号は、初期化処理部４による初期化処理を開始させるためのトリガとなる信号である。測定開始トリガ信号としては、運転開始とほぼ近いタイミングを想定できるシートベルトスイッチのオン信号が用いられる。測定終了トリガ信号は、生体情報抽出部５による生体情報抽出処理を終了させるためのトリガとなる信号である。測定終了トリガ信号としては、運転終了とほぼ近いタイミングを想定できるシートベルトスイッチのオフ信号が用いられる。このような測定開始トリガ信号および測定終了トリガ信号を用いることにより、運転中に生体情報の測定が行なわれる。

なお、運転後の車内への幼児やペットの生体の置き去りを検知する場合、制御部１は、シートベルトスイッチのオフ信号が入力されると、生体情報抽出部５を動作させるように制御してもよい。また、制御部１は、情報出力部６が生体情報を出力しなくなったとき（車内に生体が存在しなくなったとき）に発生する出力オフ信号が測定終了トリガ信号として入力されると、照射部２１に電磁波の照射停止を指示してもよい。これにより、駐停車時の生体情報の測定が、生体情報の出力がなくなるまで、すなわち置き去り状態がなくなるまで行なわれる。

ドップラーセンサ２は、照射部２１と、受信部２２とを有している。照射部２１は、電磁波を出射して、生体（運転者Ｄ）の体表面（生体表面）に照射波として照射する。受信部２２は、照射部２１から照射された電磁波が生体表面で反射した反射波を受信するとともに、検波、増幅等を行った上で、出射した電磁波の信号に受信した反射波の信号を乗算したＩ信号と、Ｉ信号を所定の位相だけ遅らせたＱ信号とを出力する。

データ取得部３は、受信部２２からのＩ信号およびＱ信号に所定の処理を行なうことによって測定データ（データ）を取得する。データ取得部３は、取得した測定データを初期化処理部４および生体情報抽出部５に出力する。データ取得部３は、具体的には、アナログのＩ信号およびＱ信号をデジタルに変換し、デジタルのＩ信号およびＱ信号に所定の演算処理を行うことで測定データを得る。当該演算処理は、Ｉ信号およびＱ信号の振幅および位相（生体表面の動きの振幅および位相）の平均化処理、閾値との比較処理等であるが、これには限定されない。

また、データ取得部３は、所定値未満である測定データを取得して出力する一方、所定値以上である測定データを取得せずに排除する。所定値は、生体表面の大きい動きに対して得られたデータ以下であり、かつ生体の心拍または呼吸による生体表面の動きを含む生体表面の小さい動きに対してデータより大きい値に設定される。

初期化処理部４は、データ取得部３からの測定データに基づいて、初期値を決定する処理を行なう。初期値は、生体情報抽出部５が測定データから生体情報を抽出するための基準となる値である。

初期化処理部４は、初期値を決定するために、フーリエ変換部４１と、ピーク特定部４２と、度数分布作成部４３と、初期値決定部４４とを有している。

フーリエ変換部４１は、データ取得部３からの測定データから抽出した所定期間の測定データをフーリエ変換する。フーリエ変換部４１は、フーリエ変換処理によって、測定データの振幅値の周波数スペクトルとして複数のピークを含むフーリエ変換信号を出力する。フーリエ変換部４１がフーリエ変換する所定期間（図中破線にて囲む期間）は、図３の（ａ）に示すように、隣接するもの同士で一部が重複するようにずれている。

ピーク特定部４２は、フーリエ変換部４１によって所定期間のフーリエ変換されたフーリエ変換信号に含まれる複数のピークから周波数ピーク（最大ピーク）を特定する（例えば、図３の（ｂ）および（ｃ））。

度数分布作成部４３は、ピーク特定部４２によって特定された周波数ピークが存在する周波数の規定範囲を１つの階級とし、異なる階級ごとに周波数ピークが現れる頻度を度数として加算することにより度数分布（ヒストグラム）を作成する。例えば、測定データに含まれる心拍を生体情報である心拍数として抽出する場合、図３の（ｄ）に示すように、１０（ＢＰＭ）の心拍数を規定範囲とする。より具体的には、５０〜５９［ＢＰＭ］、６０〜６９［ＢＰＭ］、７０〜７９［ＢＰＭ］、８０〜８９［ＢＰＭ］、９０〜９９［ＢＰＭ］というように規定される規定範囲をそれぞれの各階級として定める。

また、前記階級の幅は、生体情報抽出部５が生体情報を抽出する分解能よりも低くなるように広く設定されている。例えば、生体情報抽出部５が心拍数を１ＢＰＭの分解能で生体情報として抽出する場合、心拍数の階級は、１ＢＰＭよりも広い幅で設定される（上記の例のように１０ＢＰＭ単位で設定）。

初期値決定部４４は、度数分布作成部４３によって作成された度数分布における各階級のうち、最大頻度となる度数を有する階級の当該度数が所定のしきい値（例えば図３の（ｄ）に示すしきい値Ｔｈ）を超えると、当該階級を生体情報の初期値に決定する。

生体情報抽出部５は、初期化処理部４によって決定された上記の初期値に基づいて所望の生体情報を抽出するために通過帯域幅が可変のバンドパスフィルタを含んでいる。具体的には、生体情報抽出部５は、初期値によって特定される周期を基準として、データ取得部３によって出力される測定データから生体情報を抽出するように、バンドパスフィルタによるフィルタ処理を行なう。換言すれば、生体情報抽出部５は、初期値によって特定される周波数成分を通過させる通過帯域幅でフィルタ処理を行なう。

また、生体情報抽出部５は、抽出した生体情報のうち、初期値との差が基準値以上となる生体情報を出力の対象から外す。

情報出力部６は、生体情報抽出部５によって抽出された生体情報を、生体情報出力装置１０の外部に出力する。情報出力部６は、必要に応じて生体情報を利用する後段の装置に適した形態で生体情報を出力するため、生体情報を増幅するアンプなどを備えていてもよい。

続いて、上記のように構成される生体情報出力装置１０の動作について説明する。

図４は、生体情報出力装置１０による初期化測定と通常測定との処理手順（生体情報出力方法）を示すフローチャートである。図５は、生体情報出力装置１０による初期化測定と通常測定との動作を示す波形図である。図６の（ａ）は、生体情報出力装置１０における生体情報抽出部５が生体情報を抽出する対象となる測定データを示す波形図である。図６の（ｂ）は、初期化処理部４が決定した初期値に基づいた生体情報抽出部５によるバンドパスフィルタ処理を示す波形図である。

図４に示すように、まず、制御部１は、測定開始トリガを検知したか否かを判定する（ステップＳ１）。制御部１は、測定開始トリガを検知するまで（ステップＳ１のＹＥＳ）、待機する。制御部１は、測定開始トリガを検知すると、ドップラーセンサ２の照射部２１に電磁波の照射を指示する。これにより、照射部２１が生体表面に電磁波を照射すると、受信部２２が生体表面からの反射波を受信して検出信号を例えばＩ信号およびＱ信号の形態で出力する。

次に、データ取得部３は、ドップラーセンサ２からの検出信号から測定データを取得する（ステップＳ２，データ取得工程）。データ取得部３は、フーリエ変換部４１によるフーリエ変換の対象となり得る測定データを取得したか否かを判定する（ステップＳ３）。データ取得部３は、ステップＳ３において、例えば、測定データが異常なデータであるか否かを判定する。

データ取得部３は、ステップＳ３において、フーリエ変換の対象となり得る測定データを取得しなかったと判定すると（ＮＯ）、処理をステップＳ２に戻して、新たな測定データを取得する。また、データ取得部３は、ステップＳ３において、フーリエ変換の対象となり得る測定データを取得したと判定すると（ＹＥＳ）、測定データの値が所定値未満であるか否かを判定する（ステップＳ４）。

データ取得部３は、ステップＳ４において、測定データの値が所定値未満でなかった（所定値以上であった）と判定すると（ＮＯ）、処理をステップＳ２に戻して、新たな測定データを取得する。また、データ取得部３は、ステップＳ４において、測定データの値が所定値未満であると判定すると（ＹＥＳ）、その測定データを出力する。例えば、データ取得部３は、図５に示すように、所定値以上の測定データ（図中（大）と示す）を排除するように破棄し、所定値未満の測定データ（図中（小）と示す）を出力する。

初期化処理部４において、フーリエ変換部４１は、データ取得部３から出力された測定データをフーリエ変換する（ステップＳ５）。フーリエ変換部４１は、例えば図３の（ａ）において破線にて囲まれた所定期間をフーリエ変換対象データとして、フーリエ変換を行なう。フーリエ変換部４１は、図３の（ｂ）および（ｃ）に示す例では、それぞれ、Ｎ番目のフーリエ変換信号と、Ｎ＋１番目のフーリエ変換信号とを出力する。このように、フーリエ変換部４１は、連続した多数の所定期間の測定データをフーリエ変換していく。

図３の（ａ）には、Ｎ番目とＮ＋１番目のフーリエ変換対象データを示している。隣接するフーリエ変換対象データを取得する所定期間は、早く度数を蓄積させるために、その一部で重複している。例えば、１秒間に２０点（２０ピーク）の測定データを取得する場合、フーリエ変換のために２５６点（２５６ピーク）の測定データを集める必要があれば、これだけで１０秒以上もの時間を要する。このため、１０秒ごとに１つの度数を得ると、２０秒で２つの度数しか得られない。

このような不都合に対し、隣り合う所定期間の間で重複する重複期間を設けて、前の所定期間とその次の所定期間との重複期間で取得した測定データを、前の所定期間だけでなく次の所定期間の測定データとしても利用する。これにより、短時間でより多くの測定データをフーリエ変換のために集めることができる。

ピーク特定部４２は、フーリエ変換部４１によって測定データから変換された所定期間のフーリエ変換信号における複数のピークから生体情報に関するピークを特定し、そのピークの位置を取得する（ステップＳ６，ピーク特定工程）。抽出する生体情報が脈拍数であれば、ピーク特定部４２は、ピークの位置を脈拍数として特定する。ピーク特定部４２は、図３の（ｂ）および（ｃ）に示す例では、それぞれ、Ｎ番目のフーリエ変換信号と、Ｎ＋１番目のフーリエ変換信号とにおいてピークの位置を特定する。

ピークの特定方法は、最大ピークとしてもよいし、上位３つ程度のピークを候補として、複数のピークを検出してもよい。また、フーリエ変換信号において生体情報の基本周期の整数倍となる高調波のピークが含まれる場合は、そのピークを対象から除外することもできるので、ピークの特定方法は上記の例に限定されない。

度数分布作成部４３は、ピーク特定部４２によって特定された最大ピークの位置を頻度データとして取得して、取得した頻度データによって度数を加算する（ステップＳ７，度数分布作成工程）。抽出する生体情報が脈拍数である場合、度数分布作成部４３は、取得した頻度データが当てはまる階級に度数“１”を加算する。度数分布作成部４３は、このようにして度数を頻度データが当てはまる階級に順次加算していくことで、度数分布を作成部する。上述したフーリエ変換対象データを取得する所定期間を例えば１秒ずつずらすことで、１秒ごとに度数が加算されていく。

初期値決定部４４は、度数分布作成部４３が度数を加算していくことで、度数がしきい値を超えた階級があるか否かを判定する（ステップＳ８）。初期値決定部４４は、ステップＳ８において、度数が初期化の完了を判定するためのしきい値を超えた階級がないと判定すると（ＮＯ）、処理をステップＳ２に戻す。また、初期値決定部４４は、ステップＳ８において、度数がしきい値を超えた階級があると判定すると（ＹＥＳ）、しきい値を超えた最大度数の階級で初期値を決定する（ステップＳ９，初期値決定工程）。

図３の（ｄ）に示す例では、脈拍数が７０ＢＰＭ代（７０〜７９［ＢＰＭ］）の階級が有する度数が最も大きくしきい値Ｔｈを超えている。この場合、初期値決定部４４は、階級の中央値である７５［ＢＰＭ］の脈拍数を初期値として決定する。

生体情報抽出部５は、初期値決定部４４が決定した初期値に基づいてバンドパスフィルタの初期設定を行なう（ステップＳ１０）。生体情報抽出部５は、例えば、図６の（ａ）に示すような測定データから決定された初期値で定まる通過帯域幅をバンドパスフィルタに設定する。これにより、生体情報抽出部５のバンドパスフィルタは、入力される測定データから、図６の（ｂ）に示す周期Ｔの生体信号（脈拍等の脈波データ）を通過させる。ここで、初期値が上記のように７５［ＢＰＭ］である場合、バンドパスフィルタの通過帯域幅は、７０〜７９［ＢＰＭ］の脈波データを通過させるように、１．３２〜１．１７［Ｈｚ］に設定される。

以上のような初期設定処理が完了すると、次に通常測定に移行する。通常測定は、基準値との比較により、運転中での乗員の状態異常（病気等の急変、運転者の運転中の眠気等の状態）を判定することにも利用できる。また、通常測定は、停車中に、乳幼児、ペット等の生体が残っていることを５分程かけて正確に判定させることにより、その後の通知制御の誤動作防止にも役立てることができる。

通常測定において、データ取得部３は、測定データを取得すると（ステップＳ１１）、生体情報抽出処理に供することができる測定データを取得できたか否かを判定する（ステップＳ１２）。データ取得部３は、ステップＳ１２において、生体情報抽出処理のための測定データを取得できなかったと判定すると（ＮＯ）、処理をステップＳ１１に戻す。また、データ取得部３がステップＳ１２において、生体情報抽出処理のための測定データを取得できたと判定すると（ＹＥＳ）、生体情報抽出部５は、取得された測定データに基づいて、生体情報を抽出する（ステップＳ１３，生体情報抽出工程）。

ここで、図５に示すように、通常測定の初期段階では、生体情報が抽出されておらず、設定された初期値が出力される。

生体情報抽出部５は、抽出した生体情報と初期値との差が基準値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。生体情報抽出部５は、ステップＳ１４において、生体情報と初期値との差が基準値未満でないと判定すると（ＮＯ）、当該生体情報を出力対象から除外して、処理をステップＳ１１に戻す。また、生体情報抽出部５は、ステップＳ１４において、生体情報と初期値との差が基準値未満であると判定すると（ＹＥＳ）、当該生体情報を出力対象とする。

上記の基準値としては、例えば、初期値が設定される。例えば、初期値が７０［ＢＰＭ］である場合、基準値が７０［ＢＰＭ］となる。これにより、初期値の２倍（１４０［ＢＰＭ］）以上になる生体情報を除外することができる。基準値は、これに限らず、初期値より大きい値であってもよいし、初期値より小さい値であってもよい。

情報出力部６は、生体情報抽出部５から出力対象として取得した生体情報を外部に出力する（ステップＳ１５）。

そして、制御部１は、測定終了トリガ信号を検知したか否かを判定する（ステップＳ１６）。制御部１は、ステップＳ１６において、測定終了トリガ信号を検知していないと判定すると（ＮＯ）、処理をステップＳ１１に戻す。また、制御部１は、ステップＳ１６において、測定終了トリガ信号を検知したと判定すると（ＹＥＳ）、生体情報出力処理を終了する。

初期化測定は、ある程度時間をかけて行なわれるが（例えば４０秒で４０の度数を取得）、通常測定では、生体情報を例えば１秒ごとに逐次的に出力する。また、初期化測定は、断続的に行なわれてもよく、また３０分というような長時間をかけて行なってもよい。これにより、初期化測定の精度を高めることができる。

以上のように、本実施形態に係る生体情報出力装置１０は、制御部１と、ドップラーセンサ２と、データ取得部３と、初期化処理部４と、生体情報抽出部５と、情報出力部６とを備えている。

上記の構成によれば、初期値の決定時には、データ取得部３により、生体の動きが小さいとき、所定値未満のデータが取得され、生体の動きが大きいとき、所定値以上のデータが排除される。これにより、断続的に生体の動きが大きい状態が生じても、生体の動きが小さいときに取得されたデータを用いて、初期化処理部４による初期値の決定処理を進めることができる。それゆえ、正確性の高い初期値を得ることが可能となる。したがって、当該初期値を用いて生体情報をより正確に抽出することができる。

このように、生体情報抽出部による生体情報の抽出に先立って、初期値を決定する。よって、より正確な生体情報を出力することができるとともに、生体の動きが断続的に大きいときにも、生体の動きが小さい状態を継続して維持するまで生体情報の出力を停止することなく、生体情報の出力の遅れを大幅に短縮することができる。

また、度数分布作成部４３により作成される度数分布における階級の幅は、生体情報抽出部５が生体情報を抽出する分解能よりも低くなるように広く設定される。

上記の構成によれば、階級の幅を広くすることによって、初期値の精度が粗くなる。これにより、階級の幅を狭くするよりも、度数分布において最大頻度となる度数の階級が安定するので、外乱の影響に対してロバスト性を高めることができる。これに対し、脈拍などの生体情報はばらつきを含むので、１拍程度に細かく最大ピークを求めようとすると、却って最大ピークが得られにくくなる。一方、生体情報の抽出においては、生体情報の変動に追従させるように１拍ごとの変化を捉えるために、粗く設定された初期値を基準にして、より細かい精度で生体情報を求めることができる。

このように、階級の幅を広くして、初期化処理部４が初期値を決定する分解能を大きくすることにより、初期値の決定を安定化させることができる。したがって、より正確な生体情報の抽出を行うことができる。

また、生体情報抽出部５は、測定データのうち、初期値によって特定される周波数成分を通過させる通過帯域幅でフィルタ処理を行なう。帯域幅は、初期値の分解能に応じて決定される。

これにより、測定データから初期値に応じた周波数成分の生体情報を抽出することができる。

また、生体情報抽出部５は、抽出した生体情報のうち、初期値との差が基準値以上となる生体情報を出力の対象から外す。

これにより、フィルタ処理で除去できない誤った生体情報が抽出された場合、その生体情報の出力を防止することができる。

また、データ取得部３は、車両の運転開始を示す事象を契機として測定データの取得を開始する。当該事象は、上述した測定開始トリガ信号（例えばシートベルトスイッチのオン信号）の入力などである。具体的には、制御部１が、測定開始トリガ信号の入力によって与える指示で、ドップラーセンサ２が電磁波の出射および反射波の受信を行なうと、データ取得部３が測定データの取得を行なう。

これにより、運転開始時より人からのデータの取得が行なわれる。したがって、運転時に初期値を決定し、その初期値に基づいて生体情報を出力することができる。

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、図２および図４を参照して以下に説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１の説明における構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

上述した実施形態１の生体情報出力装置１０では、生体情報抽出部５がバンドパスフィルタによって生体情報を抽出する。

これに対し、本実施形態の生体情報出力装置１０は、図２に示すように、基本的には、実施形態１の生体情報出力装置１０と同様に構成されているが、生体情報抽出部５がバンドパスフィルタを備えていない。

本実施形態における生体情報抽出部５は、測定データのうち、初期値で特定される周期との差が基準値未満となる周期を有する測定データから生体情報を抽出する。また、生体情報抽出部５は、測定データのうち、基準値以上となる周期を有する測定データを、生体情報の抽出の対象から外す。

基準値は、実施形態１における生体情報抽出部５が誤った生体情報を除外するときに（上述した図４のステップＳ１４の処理）、生体情報と比較する基準値と同様に設定される。例えば、図６の（ｂ）のピーク間隔Ｔを基準値とし、ピーク間隔Ｔとの差が小さいピーク間隔の検出を行う。基準値となるピーク間隔Ｔは、初期値として決定された周波数の逆数をとった周期で決定される。

上記のように構成される生体情報出力装置１０の動作について図４のフローチャートを参照して説明する。

生体情報出力装置１０は、実施形態１の生体情報出力装置１０と同じく、ステップＳ１〜Ｓ９の処理を行なって初期値を決定するが、ステップＳ１０〜Ｓ１６の処理が以下のように一部異なる。

具体的には、生体情報抽出部５は、バンドパスフィルタを有していないことから、ステップＳ１０のバンドパスフィルタの初期設定を行なわない。そして、生体情報抽出部５は、ステップＳ１３の生体情報抽出処理において、上記のように、初期値で特定される周期との差が基準値未満となる周期を有する測定データから生体情報を抽出し、基準値以上となる周期を有する測定データを、生体情報の抽出の対象から外す。これにより、生体信号の周期を探索する間隔が初期値に基づいて設定される。また、生体情報抽出部５は、ステップＳ１４の処理を行なわない。

本実施形態の生体情報出力装置１０は、上記のように構成される生体情報抽出部５を備えることにより、バンドパスフィルタの通過帯域設定の変更を行なうことなく生体情報を抽出することができる。したがって、処理の簡素化を実現することができる。

〔ソフトウェアによる実現例〕
生体情報出力装置１０の制御ブロック（特に初期化処理部４および生体情報抽出部５）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。

後者の場合、生体情報出力装置１０は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラム（生体情報出力プログラム）の命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば１つ以上のプロセッサを備えているとともに、上記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記プロセッサとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。

上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などをさらに備えていてもよい。

また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

３ データ取得部
５ 生体情報抽出部
１０ 生体情報出力装置
２１ 照射部
２２ 受信部
４２ ピーク特定部
４３ 度数分布作成部
４４ 初期値決定部
Ｄ 運転者（生体）

Claims (9)

1. 生体の体表面に電磁波を照射する照射部と、
   前記電磁波が前記体表面で反射した反射波を受信する受信部と、
   受信された前記反射波より得られるデータから所定値以上のデータを排除するとともに、前記所定値未満の前記データを取得するデータ取得部と、
   取得された前記データの所定期間における周波数ピークを複数の所定期間ごとに特定するピーク特定部と、
   特定された前記周波数ピークが存在する周波数の規定範囲を１つの階級とし、異なる階級ごとに前記周波数ピークが現れる頻度を度数として加算することにより度数分布を作成する度数分布作成部と、
   前記度数分布における各階級のうち、最大頻度となる度数を有する階級の当該度数が所定のしきい値を超えると、当該階級を生体情報の初期値に決定する初期値決定部と、
   決定された前記初期値によって特定される周期を基準として前記データから前記生体情報を抽出する生体情報抽出部と、
   を備えている生体情報出力装置。
2. 前記階級の幅は、前記生体情報抽出部が前記生体情報を抽出する分解能よりも低くなるように広く設定される、請求項１に記載の生体情報出力装置。
3. 前記生体情報抽出部は、前記データのうち、前記初期値によって特定される周波数成分を通過させる通過帯域幅でフィルタ処理を行なう請求項１または２に記載の生体情報出力装置。
4. 前記生体情報抽出部は、抽出した前記生体情報のうち、前記初期値との差が基準値以上となる前記生体情報を出力の対象から外す請求項３に記載の生体情報出力装置。
5. 前記生体情報抽出部は、前記データのうち、前記初期値で特定される前記周期との差が基準値未満となる周期を有する前記データから前記生体情報を抽出し、前記基準値以上となる周期を有する前記データを、前記生体情報の抽出の対象から外す請求項１または２に記載の生体情報出力装置。
6. 前記データ取得部は、車両の運転開始を示す事象を契機として前記データの取得を開始する請求項１から５のいずれか１項に記載の生体情報出力装置。
7. コンピュータを、請求項１から６のいずれか１項に記載の生体情報出力装置における各部として機能させるための生体情報出力プログラム。
8. 請求項７に記載の生体情報出力プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
9. 生体の体表面に照射された電磁波が前記体表面で反射した反射波より得られるデータから所定値以上のデータを排除するとともに、前記所定値未満の前記データを取得するデータ取得工程と、
   取得された前記データの所定期間における周波数ピークを複数の所定期間ごとに特定するピーク特定工程と、
   特定された前記周波数ピークが存在する周波数の規定範囲を１つの階級とし、異なる階級ごとに前記周波数ピークが現れる頻度を度数として加算することにより度数分布を作成する度数分布作成工程と、
   前記度数分布における各階級のうち、最大頻度となる度数を有する階級の当該度数が所定のしきい値を超えると、当該階級を生体情報の初期値に決定する初期値決定工程と、
   決定された前記初期値によって特定される周期を基準として前記データから前記生体情報を抽出する生体情報抽出工程と、
   を含んでいる生体情報出力方法。

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