JP5836225B2 - 生体存否検出装置 - Google Patents

Description

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

従来、特許文献１に記載されるような在床検出装置が知られている。この在床検出装置は、寝具上に設置された生体センサからの検出信号に基づいて前記寝具上に人等の生体が存在するか否かを検出する。前記生体センサとして振動センサが用いられ、その振動センサの出力信号の振幅の平均値が体動閾値以下であるときに、その振動センサの出力信号から心拍（例えば、０．５Ｈｚ〜１．５Ｈｚ）に対応した信号成分を抽出し、その信号成分が一定時間（例えば、１０秒間）にわたって検出されたときに、心拍による振動が検出されたと判断している。このように振動センサの出力信号から心拍による振動が検出されたことを条件として、前記寝具に人等の生体が存在することが検出される（在床状態）。一方、前記振動センサの出力信号から前記心拍による振動が検出されないことを条件として、前記寝具に人等の生体が存在していないことが検出される（着床状態）。

特開２００７−２０２８４７号公報

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

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

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

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

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

なお、前記生体とは、人を含む動物を意味する。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

本発明の実施の一形態に係る生体存否検出装置は、図１に示すように構成される。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

図７において、処理ユニット２０は、内部カウンタＮを初期化（Ｎ＝０）し（Ｓ２１）、人の心拍の周期（例えば、心拍数毎分６０回に対応する１秒程度）に基づいて決められた心拍周期Ｔ_Ｈを設定し（Ｓ２２）、所定の時間幅（例えば、０．２５秒程度）となる時間ウィンドウＴ_Ｗを設定する（Ｓ２３）。心拍周期Ｔ_Ｈ及び時間ウィンドウＴ_Ｗは、通常、デフォルトの値が設定されるが、操作部１６での操作によって種々の値に設定することができる（第１設定手段、第２設定手段）。デフォルトの心拍周期Ｔ_Ｈは、既知となる一般的な人の心拍の周期に基づいて決められているが、寝具上での存否の検出の対象となる人（生体）の年齢、性別、体調等に応じて、心拍周期Ｔ_Ｈを及び時間ウィンドウＴ_Ｗを可変設定することができる。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Claims (9)

1. 生体が寝具上に存在しているか否かを検出する生体存否検出装置であって、
   前記寝具上に存在する生体の動きに応じてレベル変動する生体信号を生成する生体信号生成部と、
   該生体信号生成部からの生体信号の信号レベル値をサンプリングするサンプリング手段と、
   該サンプリング手段にて得られた前記信号レベル値に、同一の信号レベル値が、サンプリングの時間軸において所定時間幅を許容した所定周期をもって２以上の所定数連続して存在するか否かを判定することによって、前記同一の信号レベル値の前記所定周期での連続性の有無を判定する連続性判定手段と、
   該連続性判定手段による前記同一の信号レベル値の前記所定周期での連続性の有無の判定結果に基づいて生体が前記寝具上に存在しているか否かの検出結果を出力する検出結果出力手段とを有する生体存否検出装置。
2. 前記連続性判定手段は、
   前記サンプリング手段にて得られた前記信号レベル値から選択される注目信号レベル値のサンプリングタイミングから前記所定周期に対応する時間経過後のタイミングを含む前記所定時間幅の時間ウィンドウ内にてサンプリングされた前記注目信号レベル値と同一の信号レベル値があるか否かを判定する第１判定手段を有し、
   前記第１判定手段によって前記注目信号レベル値と同一の信号レベル値が前記時間ウィンドウ内にあると判定されたことを条件として、前記同一の信号レベル値の前記所定周期での連続性があると判定する請求項１記載の生体存否検出装置。
3. 前記連続性判定手段は、
   前記サンプリング手段にて得られた前記信号レベル値から選択される注目信号レベル値のサンプリングタイミングより前記所定周期に対応する時間以前のタイミングを含む前記所定時間幅の時間ウィンドウ内にてサンプリングされた前記注目信号レベル値と同一の信号レベル値があるか否かを判定する第２判定手段を有し、
   前記第２判定手段によって前記注目信号レベル値と同一の信号レベル値が前記時間ウィンドウ内にあると判定されたことを条件として、前記同一の信号レベル値の前記所定周期での連続性があると判定する請求項１記載の生体存否検出装置。
4. 前記連続性判定手段は、
   前記サンプリング手段にて得られた前記信号レベル値から選択される注目信号レベル値のサンプリングタイミングから前記所定周期に対応する時間経過後のタイミングを含む前記所定時間幅の時間ウィンドウ内にてサンプリングされた前記注目信号レベル値と同一の信号レベル値があるか否かを判定する第１判定手段と、
   前記注目信号レベル値のサンプリングタイミングより前記所定周期に対応する時間以前のタイミングを含む前記所定時間幅の時間ウィンドウ内にてサンプリングされた前記注目信号レベル値と同一の信号レベル値があるか否かを判定する第２判定手段とを有し、
   前記第１判定手段及び前記第２判定手段の双方によって前記注目信号レベル値と同一の信号レベル値が前記時間ウィンドウ内にあると判定されたことを条件として、前記同一の信号レベル値の前記所定周期での連続性があると判定する請求項１記載の生体存否検出装置。
5. 前記連続性判定手段にて用いられる前記所定周期を可変設定する第１設定手段を有する請求項１乃至４のいずれかに記載の生体存否検出装置。
6. 前記連続性判定手段にて用いられる前記所定時間幅を可変設定する第２設定手段を有する請求項１乃至５のいずれかに記載の生体存否検出装置。
7. 前記生体信号生成部は、前記寝具上に存在する生体の呼吸動、心拍動及び体動に応じてレベル変動する生体信号から前記呼吸動を表す呼吸信号成分を除去して得られる信号を前記生体信号として生成し、
   前記連続性判定手段は、前記所定周期として生体の心拍の既知の周期を用いる請求項１乃至６のいずれかに記載の生体存否検出装置。
8. 前記生体信号生成部は、前寝具上に存在する生体の呼吸動、心拍動及び体動に応じてレベル変動する生体信号を生成し、
   前記連続性判定手段は、前記所定周期として生体の呼吸の既知の周期を用いる請求項１乃至６のいずれかに記載の生体存否検出装置。
9. 前記サンプリング手段は、前記生体信号の信号レベルを所定範囲内のデジタル信号レベル値に変換し、該デジタル信号レベル値をサンプリングされた信号レベル値として出力するアナログ・デジタル変換器を有し、
   前記アナログ・デジタル変換器から出力されるデジタル信号レベル値が、前記所定範囲の上限値であるか否かを判定する上限値判定手段を有し、
   所定サンプリング時間において、前記上限値判定手段によって前記デジタル信号レベル値が前記所定範囲の前記上限値であると連続的に判定されたときに、前記検出結果出力手段は、生体が前記寝具上に存在するとの判定結果を出力する請求項１乃至８のいずれかに記載の生体存否検出装置。

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