JP6443078B2

JP6443078B2 - 生体情報検出装置

Info

Publication number: JP6443078B2
Application number: JP2015012163A
Authority: JP
Inventors: 俊介小暮; 亘野木森
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2015-01-26
Filing date: 2015-01-26
Publication date: 2018-12-26
Anticipated expiration: 2035-01-26
Also published as: JP2016136989A

Description

本発明は、車両用シート等の支持体に支持される人体の生体情報を収集する生体情報検出装置に関する。

従来、自動車、電車、航空機などの輸送用機器に用いられる乗物用シート（支持体）等に設けられ、支持される人体の、例えば呼吸や心拍等の生体情報を収集する生体情報検出装置がある。例えば、特許文献１に示す生体情報検出装置では、呼吸や心拍等を取得するための生体情報検出用センサと、乗物自体から発せられる振動を検出するための加速度センサと、を備えている。そして、車両走行中において取得される生体情報の精度を向上させるため、生体情報検出用センサに伝達される車両の各振動を、事前に準備されたマップデータから推定している。そして、生体情報検出用センサで取得した信号から前記推定した振動を除去して、本来の生体情報を導出することが記載されている。

特開２００９−２１３６３６号公報

しかしながら、生体情報検出用センサが取得する生体情報の値は、乗員（人体）の個人差や、そのときの姿勢等によって大きく変化する。また、推定される生体情報検出用センサに伝達される車両の各振動はどうしても誤差を含んだ値となってしまう。このため、それらの誤差等を含んだ値を元にして連続的に演算される生体情報は誤差が累積され生体情報の推定精度が低くなる虞がある。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、生体情報検出用のセンサと振動検出用のセンサとを備え、各センサからの検出信号に基づいて生体情報が精度よく推定できる生体情報検出装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に係る生体情報検出装置は、生体を支持する支持体と、前記生体の生体情報を検出可能に前記支持体に配設された少なくとも一つの生体情報センサと、前記支持体に加わる外来振動を検出可能に前記支持体に配設された少なくとも一つの加速度センサと、前記加速度センサの出力信号が前記生体情報センサにノイズとして伝達する伝達関数に応じて前記生体情報センサの出力信号に含まれるノイズ成分を推定する伝達関数モデルと、前記推定されたノイズ成分を前記伝達関数モデルにより推定し、当該ノイズ成分を前記生体情報の出力信号から除去してノイズ除去後生体情報を演算するノイズ除去部と、現在から遡って所定時間間隔で入力された複数の前記ノイズ除去後生体情報に基づいて推定生体情報が演算される推定生体情報演算部と、前記外来振動の大きさが、設定された閾値以下となったとき、前記推定生体情報演算部が演算する前記推定生体情報を、前記生体情報センサが検出した生体情報に置換するとともに、前記複数のノイズ除去後生体情報をリセットし、ノイズ除去後生体情報の初期値としてセットして新たに複数のノイズ除去後生体情報を順次記憶するノイズ除去後生体情報記憶部と、を備える。
これにより、外来振動の大きさが閾値を越える時には、誤差を含む複数のノイズ除去後生体情報に基づいて推定生体情報を推定するので、推定生体情報を演算する度に誤差が累積され、真の値が判り難くなる。しかし、本発明では、外来振動の大きさが閾値以下のときに取得した外来振動の影響を受けない生体情報によって、累積された推定生体情報の誤差分がリセットできる。リセット後は、外来振動の影響を受けない生体情報をノイズ除去後生体情報の初期値としてセットし、新たな推定生体情報の推定が開始できるので、所定の期間においては推定生体情報の推定精度を向上させることができる。

請求項２に係る、生体情報検出装置の前記推定生体情報演算部は、カルマンフィルタを備える。これにより、時間領域で誤差推定を行ないながら、推定生体情報を逐次演算していくことができるので、時間領域での生体情報の推定を行なう本発明に適している。

請求項３に係る生体情報検出装置の前記支持体は、車両のシートであり、前記生体情報センサは、前記シートが備えるシートバックのクッションの生体側に設けられ、前記加速度センサは前記シートのフレームに設けられる。
これにより、生体情報検出装置は、運転手を含む車両の乗員の生体情報を推定するので、推定された生体情報を用いて乗員の体調管理を行なうことができる。特に生体が運転手である場合には車両の安全運行に寄与できる。また、加速度センサが、生体情報センサが配置された部材（シートバック）とは異なる部材（フレーム）に配置されるので、生体情報は、加速度センサに伝達されにくい。このため、加速度センサは、車両の振動のみを検出するので伝達関数を推定するときに精度よく演算できる。

請求項４に係る生体情報検出装置では、前記生体情報は呼吸信号および心拍信号の少なくとも一方である。これにより、生体の体調や覚醒状態を管理するのに適している。

実施形態に係る生体情報検出装置の説明図である。図１における生体情報検出装置の演算処理部のブロック図である。生体情報センサの説明図である。本発明に係る推定生体情報のリセットについて説明するグラフである。生体情報検出装置の作動を説明するフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施形態の生体情報検出装置１０を具体化して説明する。図１に示すように、生体情報検出装置１０は、車両用シート３０（本発明の支持体に相当する）、生体情報センサ１１、加速度センサ１２および演算処理部２０等を備えている。本実施形態における前後左右上下は、図１に示した通りであり、車両用シート３０に着座した図示しない乗員（本発明に係る生体に相当する）が見た方向と一致するものとする。図２に示すように、演算処理部２０は、伝達関数モデル２１，ノイズ除去部２２，推定生体情報演算部２３およびノイズ除去後生体情報記憶部２４を有している。

図１に示すように、車両用シート３０は、乗員が着座するシートクッション３１と、シートクッション３１の後端部において前後方向に回動可能に取り付けられ、乗員の背もたれとなるシートバック４１と、を有している。図１に示すように、シートバック４１には、生体情報センサ１１がシートバッククッション４３の乗員側（生体側）表面に貼付されている。生体情報センサ１１は、乗員の呼吸信号Ｂ（本発明の生体情報に相当する）を取得するセンサである。なお、このとき、生体情報センサ１１は呼吸信号Ｂだけではなく、心拍の信号Ｈ（本発明の生体情報に相当する）を含んだ信号も同時に取得している。生体情報センサ１１は、演算処理部２０に接続され、取得した呼吸信号Ｂおよび心拍信号Ｈを含む振動信号を演算処理部２０に送信している。また、シートバック４１の上端には、乗員の頭部を支持するヘッドレスト３５が取り付けられている。

シートクッション３１は、乗員着座部分であり、図１に示すように、クッションフレーム３２，当該クッションフレーム３２に支持されるベースクッション材３３および表皮３４を有している。クッションフレーム３２は上面視がコの字状を呈している。そして、左右に配置された一対のプレート部材３２ａ、３２ａが前部で板状部材３２ｂによって連結されている。本実施形態では、右側のプレート部材３２ａの内側（左側のプレート部材３２ａと対向する面）に、加速度センサ１２が設けられている。

このように、生体情報センサ１１をシートバック４１に設け、加速度センサ１２をシートバック４１のシートバッククッション４３とは異なる部材であるプレート部材３２ａに設けた。これにより、加速度センサ１２は乗員から発せられる生体情報の影響をあまり受けず、車両の振動（本発明の外来振動に相当する）のみを良好に検出できる。なお、加速度センサ１２の取付位置は、図１に示した位置に限らず、左右のプレート部材３２ａの中であればどこでもよい。加速度センサ１２は、好適には、３軸または３Ｄ加速度計を用いることが好ましい。

ベースクッション材３３は、公知の軟質ポリウレタンフォームによって成形されている。そしてベースクッション材３３の下面には、クッションフレーム３２に嵌合される図示しない嵌合溝が形成されている。嵌合溝とクッションフレーム３２とが嵌合してベースクッション材３３がクッションフレーム３２上に支持されている。一対のプレート部材３２ａ、３２ａの両下端には図示しないＳばねスプリングが複数本装架されクッションフレーム３２とともにベースクッション材３３を支持している。ただしＳばねスプリングはなくてもよい。

表皮３４は、ベースクッション材３３とベースクッション材３３の着座側表面である上面を覆うように装着される布製（またはビニールレザーや皮革製等）部材である。

シートバック４１は、図１に示すシートバックフレーム４２，前述したシートバッククッション４３および表皮４５を有している。シートバックフレーム４２は、正面視がコの字状を呈している。そして、左右に配置された一対のサイドフレーム部材４２ａ，４２ａが上端部でパイプ状部材４２ｂによって連結されて構成されている。なお、上述した加速度センサ１２の配置位置を、プレート部材３２ａからサイドフレーム部材４２ａ，４２ａのいずれかの位置に変更してもよい。

シートバッククッション４３の後面には、シートバックフレーム４２に嵌合される図示しない嵌合溝が形成されている。そして、嵌合溝とシートバックフレーム４２とが嵌合してシートバッククッション４３がシートバックフレーム４２に支持されている。一対のサイドフレーム部材４２ａ、４２ａの両後端には図示しないＳばねスプリングが複数本装架されシートバックフレーム４２とともにシートバッククッション４３を支持している。ただしＳばねスプリングはなくてもよい。

表皮４５は、シートバッククッション４３とシートバッククッション４３の背もたれ側表面を覆うように装着される布製（またはビニールレザーや皮革製等）部材である。

生体情報センサ１１は、歪みセンサの１種である圧電センサである。生体情報センサ１１は、図３に示すように、センサ部１１ａ，回路部１１ｂ，配線１１ｃ，被覆材１１ｄおよび接続コード１１ｅを有している。センサ部１１ａは感応部である。回路部１１ｂは、センサ部１１ａからの信号のノイズを除去する機能を有する。配線１１ｃはセンサ部１１ａと回路部１１ｂとを接続する。被覆材１１ｄは、可撓性を有しセンサ部１１ａと配線１１ｃとを被覆する。接続コード１１ｅは、回路部１１ｂと演算処理部２０とを接続する。

センサ部１１ａは、フィルム状で可撓性を有し長尺形状をなしている。本実施形態において生体情報センサ１１は、センサ部１１ａの長手方向が水平方向に延在するよう配置されている。また、生体情報センサ１１が取り付けられる位置は、乗員がシートクッション３１上に着座したとき、乗員の胸または腰のあたりに配置されることが好ましい。これによって乗員の呼吸データが精度よく取得できる。

生体情報センサ１１のセンサ部１１ａは圧電体（圧電素子）によって構成され、殊に圧電ポリマーを例示できる。具体的には、例えばポリフッ化ビニリデン（以降、ＰＶＤＦと称す）のフィルム、または、シートとすることができ本実施形態においては前述したようにフィルム状のＰＶＤＦを適用した。なお、ＰＶＤＦについては公知であるので構造について詳細な説明は省略する。

圧電ポリマーは広い周波数特性を有しており、他の圧電センサとして例示される例えば圧電セラミックス（Ｐｚｔ）と比較して、柔軟性を備えている。

ＰＶＤＦは、長尺状のセンサ部１１ａが屈曲されたり、ねじれて歪んだりすることにより電荷を発生させ、発生された電荷量によって受けた荷重の大きさを演算するものである。このように、電力を供給する必要がないので簡素な構成とすることができる。

上述したように、生体情報センサ１１は、センサ部１１ａに荷重が付与され、センサ部１１ａが所定の方向に屈曲されたときの屈曲量に応じた電圧を出力する。このため、乗員が呼吸をし、乗員の胸郭が膨張、収縮を繰り返すときに、センサ部１１ａを屈曲させ、屈曲量に応じた電圧を出力する。また、心拍についても、乗員の体が微小に振動する動きをセンサ部１１ａが捉え、屈曲量に応じた電圧を出力する。

また、歪みセンサとしては、ほかにも前述のワイヤ状に形成された圧電セラミックス（Ｐｚｔが散りばめられたポリエチレン）や、アレイ状に配列された歪みゲージ等によっても構成できる。さらに、エレクトレット材を生体情報センサ１１（ＰＶＤＦ）の替わりに用いてもよい。エレクトレットは、電気を通しにくい高分子材料（フッ素系樹脂、ポリプロピレン等）を加熱溶融し、直流の高電圧を加えて帯電させたセンサである。そして荷重がエレクトレットに加わると帯電バランスが崩れ、この崩れた帯電バランスを出力することによって付与された荷重量を検出する。これらを配設することによっても相応の効果が得られる。

次に、演算処理部２０について説明する。図２に示すように、演算処理部２０は、伝達関数モデル２１，ノイズ除去部２２，推定生体情報演算部２３およびノイズ除去後生体情報記憶部２４を有している。なお、生体情報センサ１１，加速度センサ１２，伝達関数モデル２１，ノイズ除去部２２，および推定生体情報演算部２３によって構成される生体情報を推定する技術は、国際公開番号ＷＯ２０１０／１０７０９１号公報によって開示されている。つまり、本発明では、ＷＯ２０１０／１０７０９１号公報で開示される技術に対して、ノイズ除去後生体情報記憶部２４の追加が異なるものである。このため、開示された部分に関しては公報を参照して詳細な説明は省略し、簡単な説明のみ行なう。

伝達関数モデル２１は、所定の時間計測され記憶された加速度センサ１２の複数の出力信号を生体情報センサ１１にノイズとして伝達する伝達関数に応じて生体情報センサ１１の出力信号に含まれるノイズ成分を推定するためのものである。図２に示すように、伝達関数モデル２１は、生体情報センサ１１および加速度センサ１２と接続されている。通常、伝達関数は、生体情報センサ１１および加速度センサ１２からそれぞれ出力された出力信号を比較し演算される。しかし、本実施形態においては、加速度センサ１２の出力信号に対し、複数のパターンを事前に予測し、各パターンに対応する伝達関数をモデル化して事前に準備しておく。このため、実際の処理内容としては、加速度センサ１２の出力信号に応じて、準備された伝達関数モデル２１を選択する。なお、伝達関数モデルに関する詳細な説明については、ＷＯ２０１０／１０７０９１号公報の段落００６６〜００７６に説明する通りである。

このように伝達関数モデル２１は、所定の時間計測され記憶された加速度センサ１２の出力信号、即ち、車両振動（本発明の外来振動に相当する）が、生体情報センサ１１に、ノイズとして伝達されるノイズ成分の大きさ（ノイズ値）を推定するためのものである。なお、このとき、車両振動とは、エンジン振動や車両走行によって発生するロードノイズ等を含むものである。

ノイズ除去部２２は、上記推定されたノイズ成分を、生体情報センサ１１の出力信号から減算（除去）し、生体情報のみの出力信号（ノイズ除去後生体情報Ｉｗｏｎ）を演算する。ただし、ここで出力されたノイズ除去後生体情報Ｉｗｏｎは、あくまで推定値であり、まだ多くのノイズを含んでいる。

推定生体情報演算部２３は、現在から遡って所定時間間隔で入力された複数のノイズ除去後生体情報Ｉｗｏｎに基づいて推定生体情報Iｅｓを演算する。このとき、所定時間間隔とは、ノイズ除去後生体情報Ｉｗｏｎから、呼吸信号Ｂおよび心拍信号Ｈの周期Ｔ等を有効に取得できるだけの時間間隔をいい、任意に設定すればよい。

推定生体情報演算部２３では、まず、直接周波数の観察ができない呼吸信号Ｂおよび心拍信号Ｈの抽出が行なわれる。その方法は、ＷＯ２０１０／１０７０９１号公報の段落００７７〜００８７で説明するとおりである。その後、周知のカルマンフィルタによって、現在から遡って所定時間間隔で入力された複数のノイズ除去後生体情報Ｉｗｏｎに基づき統計的に処理された例えば呼吸の周期Ｔｂや心拍の周期Ｔｈ等の生体情報が推定される。このとき、前述したように所定時間間隔で入力された複数のノイズ除去後生体情報Ｉｗｏｎの数は、任意に設定可能である。例えば、データを２個取得した時点を開始点とし、その後、順次、数を増やしていき、一定の数、例えば５個になったら、１個目のデータを削除し、その後、同様にしてデータ数５個を維持するようにしてもよい。

なお、ノイズ除去後生体情報Ｉｗｏｎから推定生体情報演算部２３に出力する具体的なパラメータとしては、例えば、呼吸または心拍の周期Ｔｂ，Ｔｈ，呼吸または心拍の周期のばらつき（標準偏差σまたは分散σ^２）、および呼吸波形または心拍波形の周波数分布等である。これらのデータを拡張カルマンフィルタの観測更新に係る、文献ＷＯ２０１０／１０７０９１号公報の段落００９１の[数１９]等に示す式に与えればよい。

このとき、用いられるカルマンフィルタは、非線形データを処理する拡張カルマンフィルタであることが好ましい。このような非線形処理は、経時的に変化する振動環境で心臓の鼓動および呼吸律動等の非線形モデルに由来するパラメータを抽出および監視するのに適している。なお、この拡張カルマンフィルタによる演算方法についても、文献ＷＯ２０１０／１０７０９１号公報の段落００８８〜００９９に記載されている通りであるので、詳細な説明は省略する。また、カルマンフィルタの拡張型である、パーティクルフィルタを用いても良い。

推定生体情報演算部２３（拡張カルマンフィルタ）によって推定された例えば、呼吸の周期Ｔｂｅ−時間ｔグラフは図４に示すようになる。このとき、拡張カルマンフィルタによる演算では、呼吸の推定周期Ｔｂｅが、過去の複数のノイズ除去後生体情報Ｉｗｏｎに基づいて統計的な処理をされながら順次演算されている。このため、図４に示すグラフは、演算の度に、少しずつ発生する誤差が累積されながら演算されているということができる。このため、呼吸の推定周期Ｔｂｅが、そのときの実際の呼吸周期Ｔｂｒ（真値）に対してどれほどズレが発生しているのか不明である。そこで、下記に示す本発明に係るノイズ除去後生体情報記憶部２４によってデータを取得し、呼吸の推定周期Ｔｂｅの誤差をリセットする処理を行なう。

ノイズ除去後生体情報記憶部２４は、車両振動（外来振動）の大きさが、設定された閾値Ｐ以下となったとき、推定生体情報演算部２３が演算する推定生体情報を、生体情報センサ１１が検出した生体情報（以後、基本生体情報Ｉｂと称す）に置換する（図４ａ点参照）。このとき、閾値Ｐは、振動データの振幅に基づいた数値でよい。

つまり、ノイズ除去後生体情報記憶部２４は、車両振動の大きさが、設定された閾値Ｐ以下となったときに、生体情報センサ１１からノイズ成分（ノイズ値）を多く含まない基本生体情報Ｉｂを取得する。このとき、車両振動（外来振動）の大きさが、設定された閾値Ｐ以下となる場合とは、例えば、車両が信号待ち等のため、停車したときが想定できる。この場合、設定された閾値Ｐとは、例えば、車両が停車して、ロードノイズが無くなるとともにエンジン回転数が低下し、それに伴ってエンジン振動が低下して、生体情報センサ１１の位置まで、車両振動が到達しない（し難い）ような場合の車両振動の大きさとする。このとき、エンジンが完全に停止している場合を想定してもよい。この設定の方法は任意であり実験等に基づき設定すればよい。よって、車両停車時において、常に上記のような条件を満たすことが判れば、「設定された閾値Ｐ以下となったとき」、という条件を、「車両が停車したとき、」という条件に置き換えてもよい。なお、車両振動（外来振動）の大きさが、設定された閾値Ｐ以下となる場合として、高速道路を一定速で巡航しているような場合を加えても良い。

また、ノイズ除去後生体情報記憶部２４は、ノイズ除去後生体情報記憶部２４に記憶されていた複数のノイズ除去後生体情報Ｉｗｏｎをリセットし、新たに、順次ノイズ除去後生体情報Ｉｗｏｎを記憶していく。このとき、新たに記憶していくノイズ除去後生体情報Ｉｗｏｎの初めのデータとして基本生体情報Ｉｂを採用するものとする。

これにより、これまで、その大きさを特定することが困難であった、推定生体情報Ｉｅｓが含んでいる誤差分を、リセットすることができ、推定生体情報Ｉｅｓの精度を向上させることができる。また、記憶されていた複数のノイズ除去後生体情報Ｉｗｏｎをリセット後に、新たに、記憶するノイズ除去後生体情報Ｉｗｏｎの初めのデータとして基本生体情報Ｉｂを採用した。このため、誤差がほとんどない状態を始点として生体情報の推定を再開できるので、推定生体情報Ｉｅｓの演算結果に基本生体情報Ｉｂの影響が及ぶ所定の期間内においては、誤差分をリセットしない場合と比べてその推定精度を著しく向上させることができる。

次に作動について図５に示すフローチャートに基づき説明する。エンジンが停止状態の車両において、運転者がイグニッションキーをＯＮしたとする。これにより、生体情報検出装置１０が起動する。まず、ステップＳ１０で、加速度センサ１２から、車両振動（外来振動）データを取得する。次に、ステップＳ１２で、生体情報センサ１１から生体情報を取得する。そして、ステップＳ１４では、有効に呼吸の周期Ｔｂや心拍の周期Ｔｈを取得できるだけの時間ΔＴを経過したか否かの判定を行なう。ステップＳ１４で、時間ΔＴを経過していなければ、時間ΔＴを経過するまでステップＳ１０およびステップＳ１２の処理を繰り返し行なう。時間ΔＴを経過すれば、ステップＳ１６に移動する。

ステップＳ１６（ノイズ除去後生体情報記憶部２４の処理部である）では、車両が停車しているか否かの判定を行なう。つまり、ステップＳ１６では、加速度センサ１２で取得した車両振動（外来振動）の大きさが、設定された閾値Ｐ以下であるか否かの判定を車両の停車の有無によって行なうものである。

車両が停車していると判定されれば、本発明に係るノイズ除去後生体情報記憶部２４の処理部であるステップＳ２６〜ステップＳ３２の処理を行なう。また、車両が停車しておらず走行中であると判定されれば、従来の技術と同様のステップＳ１８〜ステップＳ２４の処理を行なう。ここではまず、ステップＳ１８〜ステップＳ２４の処理について説明する。ただし、車両のエンジンが始動され、その後初めて車両が走行を開始する前には、ステップＳ２６〜ステップＳ３２の処理が実行されるものとする。

ステップＳ１８では、伝達関数モデル２１を選択するとともに、選択された伝達関数モデル２１に基づいて、ステップＳ１０で取得されたΔｔ時間分の加速度データからステップＳ１２で取得した生体情報の出力信号に含まれるノイズ成分の値（ノイズ値）を推定演算する。

ステップＳ２０（ノイズ除去部２２の処理部）では、Δｔ時間分の生体情報センサ１１の出力信号から、ステップＳ１８で演算されたノイズ値を除去（減算）してノイズ除去後生体情報Ｉｗｏｎを演算し、ノイズ除去後生体情報記憶部２４に記憶する。

ステップＳ２２（推定生体情報演算部２３の処理部）では、現在より遡った過去の複数のノイズ除去後生体情報Ｉｗｏｎに基づいて推定生体情報Ｉｅｓを演算し、ステップＳ２４（推定生体情報演算部２３の処理部）で、演算された推定生体情報Ｉｅｓを出力する。なお、このとき過去のノイズ除去後生体情報Ｉｗｏｎの数は、一定とは限らない。２つしかないときには２つのデータでよい。そして、次のデータが得られれば順次３、４・・個と、設定された個数まで増やしていけばよい。その後、車両が信号待ち等により停車すると、ステップＳ１６からステップＳ２６に移動する。

ステップＳ２６（ノイズ除去後生体情報記憶部２４の処理部である）では、生体情報センサ１１から基本生体情報Ｉｂを取得する。基本生体情報Ｉｂは、車両が停車していることにより、車両の振動である外来振動の影響をあまり受けていない生体情報である。

ステップＳ２８（ノイズ除去後生体情報記憶部２４の処理部である）では、ステップＳ２２、ステップＳ２４で演算し出力された推定生体情報Ｉｅｓを基本生体情報Ｉｂに置き換える。これによって、推定生体情報Ｉｅｓを、誤差を多く含まない精度の高いデータとすることができる。これを、図４に基づき説明すると、推定生体情報Ｉｅｓに基づく例えば呼吸の周期Ｔｂｅは、基本生体情報Ｉｂに基づく呼吸の周期の真値Ｔｂｒにリセットされる（ａ点参照）。

ステップＳ３０（ノイズ除去後生体情報記憶部２４の処理部である）では、これまでノイズ除去後生体情報記憶部２４に記憶されてきたノイズ除去後生体情報Ｉｗｏｎをリセットする。そして、ステップＳ３０（ノイズ除去後生体情報記憶部２４の処理部である）で、基本生体情報Ｉｂを、リセットしたノイズ除去後生体情報Ｉｗｏｎの初期値として設定する。このため、以後、ステップＳ１８〜ステップＳ２４の処理が実行されたときには、ステップＳ２２によって、推定生体情報Ｉｅｓが、誤差のない基本生体情報Ｉｂを初期値としたノイズ除去後生体情報Ｉｗｏｎによって演算される。これにより、基本生体情報Ｉｂが推定生体情報Ｉｅｓの演算結果に影響を及ぼす所定の期間内においては、精度の良い推定生体情報Ｉｅｓが得られる。

上述の説明から明らかなように、本実施形態によれば、車両振動（外来振動）の大きさが閾値Ｐを越える時（車両が走行中の時）には、誤差を含む複数のノイズ除去後生体情報Ｉｗｏｎに基づいて推定生体情報Ｉｅｓを推定するので、推定生体情報をＩｅｓ演算する度に誤差が累積され、真の値Ｔｂｒが判り難くなる。しかし、本発明では、推定生体情報Ｉｅｓを、車両振動（外来振動）の大きさが閾値Ｐ以下のとき（車両が停車した時）に取得した車両振動の影響を受けない生体情報（基本生体情報Ｉｂ）によって、累積された推定生体情報Ｉｅｓの誤差分がリセットできる。リセット後は、真の値Ｔｂｒに近い生体情報（基本生体情報Ｉｂ）をノイズ除去後生体情報Ｉｗｏｎの初期値としてセットし、新たに複数のノイズ除去後生体情報Ｉｗｏｎを順次記憶しながら再び生体情報の推定が開始できる。これにより、所定の期間においては推定生体情報Ｉｅｓの推定精度を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、生体情報検出装置１０の推定生体情報演算部２３は、カルマンフィルタを備える。これにより、時間領域で誤差推定を行ないながら、推定生体情報Ｉｅｓを逐次演算していくことができるので、時間領域での生体情報の推定を行なう本発明に適している。

また、本実施形態によれば、生体情報検出装置１０は、運転手を含む車両の乗員の生体情報を推定するので、推定された生体情報を用いて乗員の体調管理を行なうことができる。特に生体が運転手である場合には車両の安全運行に寄与できる。また、加速度センサ１２が、生体情報センサ１１が配置された部材（シートバッククッション４３（クッション））とは異なる部材（シートバックフレーム４２（フレーム））に配置されるので、生体情報は、加速度センサ１２に伝達されにくい。このため、加速度センサ１２は、車両の振動のみを検出するので伝達関数を推定するときに精度よく演算できる。

また、本実施形態によれば、生体情報は呼吸信号Ｂおよび心拍信号Ｈの少なくとも一方である。これにより、生体の体調や覚醒状態を管理するのに適している。

また、本実施形態によれば、生体情報センサ１１はフィルム状の歪みセンサであるので、広い範囲に亘って振動荷重が測定できるとともに、小さな信号も精度良く取得することができる。

また、本実施形態によれば、生体情報センサはフィルム状の歪みセンサであり、歪みセンサは圧電センサであるので、より広い範囲に亘って振動荷重が測定できるとともに、小さな信号も精度良く取得することができる。

また、本実施形態によれば、圧電センサは有機系の材料であるポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）によって構成されるので、柔らかく、振動の検出感度もよい。このため自在に配置でき搭載性に優れるとともに小さな振動でも高精度に検出することができる。

なお、本実施形態によれば、生体情報センサ１１および、加速度センサ１２は一つずつ設けたが、この態様に限らずそれぞれいくつ設けてもよい。そして、各センサから取得してデータを平均化処理して使用しても良いし、選択して使用してもよい。データの使い方は任意である。

また、上記各実施形態においては、生体情報センサ１１は、シートバック４１に設けられていた。しかしこの態様に限らず、生体情報センサ１１を、乗員が着座するシートクッション３１上に設けてもよい。これによって、乗員がシートに着座している時に、大腿部の動脈と常時接触しているので、生体情報のうち心拍情報が精度よく取得できる。また、生体情報センサ１１をシートバック４１およびシートクッション３１の双方に設けてもよい。

また、本実施形態においては、車両用シート３０を支持体として生体情報検出装置１０を構成したが、これに限らず事務用シートを支持体として、事務用シートに着座する作業者の体調管理を行なってもよい。さらに病院や病院に準ずる施設のベッドを支持体として、ベッドに横臥する患者の体調管理を行なってもよい。なお、このようなときには、閾値Ｐを判定する外来振動として、作業員または患者の体動を適用し、体動が小さいときに、基本生体情報Ｉｂを取得し、外来振動が含まれない状態で推定生体情報Ｉｅｓをリセットすればよい。

１・・・支持体（車両用シート）、１０・・・生体情報検出装置、１１・・・生体情報センサ、１２・・・加速度センサ、２０・・・演算処理部、２１・・・伝達関数モデル、２２・・・ノイズ除去部、２３・・・推定生体情報演算部、２４・・・ノイズ除去後生体情報記憶部、３１・・・クッション（シートクッション）、３２・・・フレーム（クッションフレーム）、４１・・・シートバック、４２・・・フレーム（シートバックフレーム）、４３・・・クッション（シートバッククッション）、Ｂ・・・呼吸信号、Ｈ・・・心拍信号。

Claims

生体を支持する支持体と、
前記生体の生体情報を検出可能に前記支持体に配設された少なくとも一つの生体情報センサと、
前記支持体に加わる外来振動を検出可能に前記支持体に配設された少なくとも一つの加速度センサと、
前記加速度センサの出力信号が前記生体情報センサにノイズとして伝達する伝達関数に応じて前記生体情報センサの出力信号に含まれるノイズ成分を推定する伝達関数モデルと、
前記推定されたノイズ成分を前記伝達関数モデルにより推定し、当該ノイズ成分を前記生体情報の出力信号から除去してノイズ除去後生体情報を演算するノイズ除去部と、
現在から遡って所定時間間隔で入力された複数の前記ノイズ除去後生体情報に基づいて推定生体情報が演算される推定生体情報演算部と、
前記外来振動の大きさが、設定された閾値以下となったとき、前記推定生体情報演算部が演算する前記推定生体情報を、前記生体情報センサが検出した生体情報に置換するとともに、前記複数のノイズ除去後生体情報をリセットし、ノイズ除去後生体情報の初期値としてセットして新たに複数のノイズ除去後生体情報を順次記憶するノイズ除去後生体情報記憶部と、
を備える生体情報検出装置。
前記推定生体情報演算部はカルマンフィルタを備える、
請求項１に記載の生体情報検出装置。
前記支持体は、車両のシートであり、
前記生体情報センサは、前記シートが備えるシートバックのクッションの生体側に設けられ、
前記加速度センサは前記シートのフレームに設けられる、
請求項１または２に記載の生体情報検出装置。
前記生体情報は呼吸信号および心拍信号の少なくとも一方である、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の生体情報検出装置。