(57)【要約】【課題】生体情報の観測信号に含まれる体動ノイズを精度良く低減すること。【解決手段】体動変化を計測する第二センサ部からの体動信号及び／又は皮膚間の押圧変化を計測する第三センサ部からの圧力信号に基づいて、  生体情動を観測信号として計測する第一センサ部からの観測信号に含まれる体動ノイズを減算した誤差信号を算出するノイズ低減処理部、を備える、生体情報処理装置を提供する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
体動変化を計測する第二センサ部からの体動信号及び／又は皮膚間の押圧変化を計測する第三センサ部からの圧力信号に基づいて、
生体情動を観測信号として計測する第一センサ部からの観測信号に含まれる体動ノイズを減算した誤差信号を算出するノイズ低減処理部、を備える、
生体情報処理装置。
【請求項２】
前記第一センサが発汗センサ部である、請求項１記載の生体情報処理装置。
【請求項３】
前記ノイズ低減処理部は、前記体動信号又は圧力信号の何れかを参照信号とし、当該参照信号を用いて、前記観測信号から体動ノイズを減算し誤差信号を算出するように構成されている、請求項１記載の生体処理情報装置。
【請求項４】
前記観測信号と、前記体動信号及び／又は前記圧力信号とに基づき活動状態を解析し、当該解析結果に基づき、前記体動信号又は前記圧力信号から参考信号を決定する活動状態解析部をさらに備える、請求項３記載の生体情報処理装置。
【請求項５】
前記信号からバンドパスフィルタにて変動成分を抽出するバンドパスフィルタ部をさらに備える、請求項１記載の生体情報処理装置。
【請求項６】
前記観測信号から算出された観測信号パワーと前記誤差信号から算出された誤差信号パワーとの関係に基づき、体動ノイズの低減状態を判定する出力信号品質算出部をさらに備える、請求項１記載の生体情報処理装置。
【請求項７】
前記誤差信号に含まれる残留ノイズをさらにローパスフィルタ処理にて減少させる後処理フィルタ部をさらに備える、請求項１記載の生体情報処理装置。
【請求項８】
前記活動状態解析部は、
活動状態を判定する第二センサ解析部をさらに備え、
当該第二センサ解析部において前記体動信号が閾値以上とされた場合に、当該体動信号を参照信号として前記ノイズ低減処理部に出力するように構成されている、請求項３記載の生体情報処理装置。
【請求項９】
前記活動状態解析部は、
準安静状態を判定する第三センサ解析部をさらに備え、
当該第三センサ解析部において前記押圧信号が閾値以上と判断された場合に、当該押圧信号を参照信号として前記ノイズ低減処理部に出力するように構成されている、請求項３記載の生体情報処理装置。
【請求項１０】
前記活動状態解析部は、前記第三センサ解析部において閾値未満と判断された場合に前記観測信号のまま出力するように前記ノイズ低減処理部に出力するように構成されている、請求項７記載の生体情報処理装置。
【請求項１１】
前記活動状態解析部は、
未装着又は未接触を判断する第一センサ解析部をさらに備え、
前記第一センサ解析部において前記観測信号が閾値未満の場合に、未装着又は未接触と判定するように構成されている、請求項３記載の生体情報処理装置。
【請求項１２】
前記ノイズ低減処理部に入力する信号の前処理として、バンドパスフィルタ処理後の変動成分に対して信号の絶対値処理を行う前処理部をさらに備える、請求項１記載の生体情報処理装置。
【請求項１３】
前記ノイズ低減処理部は、適応フィルタ処理部をさらに備え、
前記ノイズ低減処理部は、観測信号から当該適応フィルタ処理部
の参照信号を体動ノイズとして減算した誤差信号を算出するように構成されている、請求項１記載の生体情報処理装置。
【請求項１４】
前記適応フィルタ処理部は、皮膚間の押圧変化とバンド素材間の押圧変化との押圧信号差から算出されたバンドの伝達関数を、バンドパスフィルタ処理後の押圧変化の変動成分に加えて参照信号とするように構成されている、請求項１３記載の生体情報処理装置。
【請求項１５】
体動変化を計測する第二センサからの体動信号及び／又は皮膚間の押圧変化を計測する第三センサからの圧力信号に基づいて、
生体情動を観測信号として計測する第一センサからの観測信号に含まれる体動ノイズを減算した誤差信号を算出する、生体情報処理におけるノイズ低減処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、生体情報処理装置、及び情報処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生体情報を判断するための種々の計測技術が検討されている。
例えば、特許文献１では、生体情報の１つとして、皮膚電気反応（ＧＳＲ：Galvanic  Skin  Response）が利用されている。ＧＳＲのように、生体情報としても利用可能な、ユーザの皮膚の電気的な活動を、総称して皮膚電気活動（ＥＤＡ：Electro-Dermal  Activity）ともいう。ＥＤＡは、ＥＤＲ（Electro-Dermal  Response）とも呼ばれる。また、皮膚電位活動（ＳＰＡ：Skin  Potential  Activity）も、ＥＤＡに含まれる。ＥＤＡは、例えばユーザの自律神経系の活動を検出するための方法として、特許文献１の例に限らず広く用いられている。
特許文献２では、ユーザの皮膚に接触する電極対の間に交流電流を流すことによって測定されるインピーダンス又はコンダクタンスのデータを取得するデータ取得部と、前記データから前記ユーザの生体情報を抽出する解析部とを備える解析装置が開示されている。特許文献２では、皮膚インビーダンス又は皮膚コンダクタンスの測定における制約を最小化しつつ、測定の精度を向上させることができることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−３９１５７号公報
【特許文献２】特開２０１６−９７１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
日常生活中の生体情報を観測信号としてセンサで計測した場合、その観測信号に体動ノイズが含まれることがある。
そこで、本技術では、生体情報の観測信号に含まれる体動ノイズを精度良く低減できる生体情報処理装置及び生体情報処理方法を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本技術は、体動変化を計測する第二センサ部からの体動信号及び／又は皮膚間の押圧変化を計測する第三センサ部からの圧力信号に基づいて、
生体情動を観測信号として計測する第一センサ部からの観測信号に含まれる体動ノイズを減算した誤差信号を算出するノイズ低減処理部、を備える、生体情報処理装置を提供する。
本技術の一つの実施態様に従い、前記第一センサが発汗センサ部であってもよい。
本技術の一つの実施態様に従い、前記ノイズ低減処理部は、前記体動信号又は圧力信号の何れかを参照信号とし、当該参照信号を用いて、前記観測信号から体動ノイズを減算し誤差信号を算出するように構成されていてもよい。
本技術の一つの実施態様に従い、前記観測信号と、前記体動信号及び／又は前記圧力信号とに基づき活動状態を解析し、当該解析結果に基づき、前記体動信号又は前記圧力信号から参考信号を決定する活動状態解析部をさらに備えてもよい。
本技術の一つの実施態様に従い、前記信号からバンドパスフィルタにて変動成分を抽出するバンドパスフィルタ部をさらに備えてもよい。
本技術の一つの実施態様に従い、前記観測信号から算出された観測信号パワーと前記誤差信号から算出された誤差信号パワーとの関係に基づき、体動ノイズの低減状態を判定する出力信号品質算出部をさらに備えてもよい。
本技術の一つの実施態様に従い、前記誤差信号に含まれる残留ノイズをさらにローパスフィルタ処理にて減少させる後処理フィルタ部をさらに備えてもよい。
本技術の一つの実施態様に従い、前記活動状態解析部は、活動状態を判定する第二センサ解析部をさらに備え、当該第二センサ解析部において前記体動信号が閾値以上とされた場合に、当該体動信号を参照信号として前記ノイズ低減処理部に出力するように構成されていてもよい。
本技術の一つの実施態様に従い、前記活動状態解析部は、準安静状態を判定する第三センサ解析部をさらに備え、当該第三センサ解析部において前記押圧信号が閾値以上と判断された場合に、当該押圧信号を参照信号として前記ノイズ低減処理部に出力するように構成されていてもよい。
本技術の一つの実施態様に従い、前記活動状態解析部は、前記第三センサ解析部において閾値未満と判断された場合に前記観測信号のまま出力するように前記ノイズ低減処理部に出力するように構成されていてもよい。
本技術の一つの実施態様に従い、前記活動状態解析部は、未装着又は未接触を判断する第一センサ解析部をさらに備え、
前記第一センサ解析部において前記観測信号が閾値未満の場合に、未装着又は未接触と判定するように構成されていてもよい。
本技術の一つの実施態様に従い、前記ノイズ低減処理部に入力する信号の前処理として、バンドパスフィルタ処理後の変動成分に対して信号の絶対値処理を行う前処理部をさらに備えてもよい。
本技術の一つの実施態様に従い、前記ノイズ低減処理部は、適応フィルタ処理部をさらに備え、
前記ノイズ低減処理部は、観測信号から当該適応フィルタ処理部の参照信号を体動ノイズとして減算した誤差信号を算出するように構成されていてもよい。
本技術の一つの実施態様に従い、前記適応フィルタ処理部は、皮膚間の押圧変化とバンド素材間の押圧変化との押圧信号差から算出されたバンドの伝達関数を、バンドパスフィルタ処理後の押圧変化の変動成分に加えて参照信号とするように構成されていてもよい。
また、本技術は、体動変化を計測する第二センサからの体動信号及び／又は皮膚間の押圧変化を計測する第三センサからの圧力信号に基づいて、
生体情動を観測信号として計測する第一センサからの観測信号に含まれる体動ノイズを減算した誤差信号を算出する、生体情報処理におけるノイズ低減処理方法を提供する。
【発明の効果】
【０００６】
本技術によれば、生体情報の観測信号に含まれる体動ノイズを精度良く低減することが可能である。なお、ここに記載された効果は、必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本技術の一実施形態に係るシステムの戦略的な構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係る生体情報処理システムの生体装着の一例を示す図である。
【図３】本実施形態に係る生体情報処理システムの生体装着の一例を示す図である。
【図４】本実施形態に係る生体情報処理システムの内部構成を示すブロック図の概念図である。
【図５】本実施形態に係る生体情報処理システムの外観の一例を示す図である。
【図６】本実施形態に係る生体情報処理システムの外部構成の一例を示した模式図である。
【図７】本実施形態に係る生体情報処理システムの外部構成の一例を示した模式図である。本技術の一実施形態の第一センサ部分の断面図である。
【図８】本実施形態に係る生体情報処理システムの外部構成の一例を示した模式図である。本技術の一実施形態の第一センサ部分の断面図である。
【図９】本技術の第一の実施形態に係る生体情報処理システムの全体ブロック図の概念図である。
【図１０】本技術の第一実施形態のフロー図の一例を示す図である。
【図１１】本技術の第一実施形態のフロー図の一例を示す図である。
【図１２】本技術の第一実施形態のフロー図の一例を示す図である。
【図１３】本技術の第二の実施形態に係る生体情報処理システムの全体ブロック図の概念図である。
【図１４】本技術の第三の実施形態に係る生体情報処理システムのノイズ低減処理部のブロック図の概念図である。
【図１５】本技術の一実施形態に係る生体処理装置の戦略的な構成例を示すブロック図である。
【図１６】本技術の一実施形態に係る情報処理装置のハードウェア構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本技術を実施するための好適な形態について図面を参照しながら説明する。
以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本技術の範囲が狭く解釈されることはない。なお、説明は以下の順序で行う。なお、図面については、同一又は同等の要素又は部材には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
１．システム構成
２．生体情報処理システムの内部構成
２−１．センサ部１５０
２−２．第一センサ部１５１
２−３．第二センサ部１５２
２−４．第三センサ部１５３
２−５．処理部１６０
２−６．ノイズ低減処理部１６１
２−７．活動状態解析部１６２
３．生体情報処理システムの外部構成
４．第一の実施形態に係る生体情報処理装置
４−１．第一活動状態解析部
４−２．第二活動状態解析部
４−３．第三活動状態解析部
５．第二の実施形態に係る生体情報処理装置
６．第三の実施形態に係る生体情報処理装置
７．解析装置の構成例
８．ハードウェア構成
【０００９】
１．システム構成
図１は、本技術の一実施形態に係るシステムの戦略的な構成を示す図である。図１を参照すると、システム１０は、生体情報処理装置１００を含む。システム１０は、さらに生体情報処理装置１００にネットワーク２００を介して接続されるサーバ３００を含んでもよい。また、システム１０は、生体情報処理装置１００とは別の端末装置４００を含んでもよい。
【００１０】
本実施形態の生体情報処理システムは、生体の状態に関する情報を検出し、検出した情報に基づいて、当該生体の情動を判断するシステムである。本実施形態の生体情報処理システムは、生体の状態に関する情報を検出するために、生体に直接装着され得る。
【００１１】
具体的には、本実施形態の生体情報処理システムは、生体の情動を判断するために、例えば図２及び図３のように使用される。図２及び３は、本実施形態の生体情報処理装置１００が生体に装着されている様子を説明する図である。図２では、ユーザＵ１は、手首に、腕時計型等のようなリストバンド型を有した生体情報処理装置１００を装着している。図３ではユーザＵ１は、頭に、額接触型等のようなヘッドバンド型の生体情報処理装置１００を巻き付けて装着している。生体情報処理装置１００では、ユーザＵ１の発汗状態、脈波、筋電、血圧、又は体温等の生体の情動を判断するための情報を検出して、ユーザＵ１の生体情報を把握する。この生体情報により、ユーザの集中状態、覚醒状態等を確認することができる。
【００１２】
生体情報処理装置１００は、腕又は頭に装着される一例を示すが、かかる例に限定されるものではない。
例えば、生体情報処理装置１００は、リストバンド、手袋、スマートウォッチ又は指輪等の手の一部に装着可能な態様に実現されてもよい。また、生体情報処理装置１００が手等の生体の一部に接触する場合、当該生体情報処理装置１００は、例えば、ユーザと接触し得る物体に備えられる形態であってもよい。当該生体情報処理装置１００は、携帯端末、スマートフォン、タブレット、マウス、キーボード、ハンドル、レバー、カメラ、運動用具（ゴルフクラブ、テニスラケット、アーチェリー等）又は筆記用具等、ユーザと接触し得る物の表面又は内部に設けられてもよい。
【００１３】
また、例えば、当該生体情報処理装置１００は、帽子、アクセサリ、ゴーグル又はメガネ等、ユーザの頭の一部分に装着可能な態様に実現されていてもよい。また、生体情報処理システム１００は、スポーツウェア等の衣服、靴下、下着、防具又は靴等に設けられていてもよい。
【００１４】
生体情報処理システムを実現する態様は、当該システムが生体の表面に接触可能に設けられるものであれば、特に限定されない。生体情報処理システムは、生体の状態に関する情報を検出できれば、生体の体表面に直接接していなくともよい。例えば生体情報処理システムは、衣類又は検出センサ保護フィルム等を介して、生体の表面に接触していてもよい。
【００１５】
また、生体情報処理システムは、ウェアラブル端末でなくとも、生体と接触するセンサが検出した情報に基づいて、他のデバイスにより情報処理を行うことで、当該生体の情動を判断するシステムであってもよい。例えば、生体センサがユーザの腕又は頭等に装着されている場合、生体情報処理システムは、当該生体センサから取得した情報をスマートフォン等の他の端末に出力して、他の端末にて情報処理を行い、生体の情動を判断してもよい。
【００１６】
生体情報処理装置１００に備えられる生体センサは、上記のように多様な形で生体の表面に接触して、生体情報を検出する。よって、生体の体動による生体センサと、生体との接触圧の変動による影響が生体センサの測定結果に対して及びやすい。例えば、生体センサから取得された生体データには、生体の体動に起因してノイズが含まれ得る。このようなノイズを含む生体情報から生体の情動を精度よく判断することが望まれている。
【００１７】
生体の体動とは、生体が動作する際の動作形態全般を指し、例えば、生体情報処理装置１００をユーザＵ１が手首に装着している際に、手首をひねったり、指を曲げ伸ばしたり、指の一部の曲げ伸ばしを行う等の生体の動作が挙げられる。このようなユーザの動作によって、生体情報処理装置１００に含まれる生体センサと、ユーザＵ１との接触圧が変動し得る。
【００１８】
本実施形態に係る生体情報処理装置１００は、生体センサで得られた情報の精度を向上するために、第二センサ及び／又は第三センサを備えることが好適である。第二センサは、生体の体動変化を検出するように構成されている。第三センサは、生体センサの検出領域に対応する領域の生体の圧力変化を検出するように構成されている。本実施形態に係る生体情報処理システムでは、検出した体動信号及び／又は圧力信号を用いて、生体センサにて検出した観測信号（疑似信号）から体動ノイズを精度よく低減することができる。このようにして観測信号を補正することで精度が向上した誤差信号（生体情報データ）を得ることができる。
【００１９】
２．生体情報処理システムの内部構成
＜２−１．センサ部１５０＞
図４に、本実施形態に係る生体情報処理システムの内部構成を示すブロック図の概略を示すが、本実施形態はこれに限定されるものではない。
図４に示すように、本実施形態の生体情報処理システムは、センサ部１５０及び処理部１６０を備える。
前記センサ部１５０は、生体情報を計測するための第一センサ部１５１と、体動変化又は皮膚間の押圧変化を少なくとも計測可能なセンサ部とを少なくとも備える。各センサは、各センサで計測された各センサ情報を各信号として、処理部等の各部に出力することができる。当該計測可能なセンサ部は、少なくとも、体動変化を計測する第二センサ部１５２又は皮膚間の押圧変化を計測する第三センサ部１５３の何れかである。当該センサ部１５０には、体動ノイズを精度よく低減できるので、前記第二センサ部１５２及び前記第三センサ部１５３を備えることが、望ましい（図４参照）。
前記処理部１６０は、観測信号に含まれる体動ノイズを減算した誤差信号を算出するノイズ低減処理部１６１を少なくとも備える。さらに、第二センサ及び／又は第三センサからの信号に基づき、体動ノイズを精度良く減算するための参照信号を判定する活動状態解析部１６２を備えることが望ましい（図４参照）。
【００２０】
＜２−２．第一センサ部１５１＞
第一センサ部１５１は、生体の情動を判断するための情報を検出する機能を有するように構成されている。
例えば、第一センサ部１５１は、発汗センサでもよい。発汗センサは、皮膚の汗腺（例えば、エクリン腺）から分泌される汗を検知するセンサである。発汗によって、皮膚は、電気が通りやすい状態となる。よって、発汗センサは、皮膚の電気活動状態（Electro Dermal Activity:EDA）を取得することにより、発汗を検知することができる。
【００２１】
発汗センサは、単数又は複数の電極対を有するように構成されている。当該電極対は、ユーザの皮膚に接し手首部分に接触するような構成が好適である。電極対の間に流れる電流は、直流電流又は交流電流の何れもよい。発汗センサは、電極対から皮膚に流す電流のための電圧／電源部、電流電圧変換部、皮膚コンダクタンスを増幅させる増幅部、増幅信号をフィルタ処理するフィルタ部、及びアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部を備えてもよい。発汗センサは、皮膚コンダクタンスの観測信号（ＳＣ信号）を各部に出力することが可能である。
【００２２】
上述では第一センサ部１５１として発汗センサを例示したが、第一センサ部１５１は、生体の情動を判断するための情報を検出できれば、センサの種類は特に限定されない。生体センサとして、発汗センサの他には、例えば、脈波センサ、心拍センサ、血圧センサ又は体温センサ等であってもよい。
このような生体センサにより、ユーザの生体情報を取得することができる。当該生体センサは、生体情報処理システム１００に１つ以上設けられ得る。生体センサにより取得された生体情報は、観測信号として、処理部１６０に出力される。
【００２３】
＜２−３．第二センサ部１５２＞
第二センサ部１５２は、生体の体動変化を判断するための情報を検出する機能を有するように構成されている。第二センサ部１５２は、生体の体動変化を判断するための情報を検出できれば、センサの種類は特に限定されない。
【００２４】
例えば、第二センサ部１５２は、加速度センサ又は角速度センサでもよい。加速度センサは、例えば機械的変位測定方式、振動を用いる方式、光学的方式又は半導体方式等であってもよい。また、加速度センサとして、検出軸数によって、１軸、２軸、３軸のセンサがあるが特に限定されない。例えば、３軸加速センサは、ＸＹＺ軸の３方向の加速度を１デバイスで測定できるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）センサの一種である。
このような体動変化センサにより、ユーザの生体情報に係る体動変化情報を取得することができる。当該体動変化センサは、生体情報処理システム１００に１つ以上設けることが可能である。体動変化センサにより取得された体動変化情報は、体動信号として、処理部１６０に出力される。
【００２５】
＜２−４．第三センサ部１５３＞
第三センサ部１５３は、第一センサ部１５１の検出領域に対応する領域の圧力変化を検出する機能を有する。第三センサ部１５３は、一般的に圧力を検出するセンサであれば、センサの種類は特に限定されない。第三センサ部１５３は、例えば、圧力によって電圧、電流、抵抗が変わる素子等（圧電素子等）であればよく、例えば高分子材料に導電材を混ぜた感圧導電型エラストマーであってもよい。
【００２６】
感圧導電型エラストマーは、圧力変化により変形し、感圧導電型エラストマーに含まれる導電材料素子が互いに接触し始める。これにより、感圧導電型エラストマー内の導電性が高まり、電気抵抗性を減少する。この電気抵抗値の差により、感圧導電型エラストマーは、圧力を検出することができる。
【００２７】
第三センサ部１５３は、第一センサ部１５１が検出する領域に対応する領域に対して、検出を行う。第一センサ部１５１が検出する領域に対応する領域とは、第一センサ部１５１が配置される領域と少なくとも一部が重なる領域であってもよい。第一センサ部１５１が配置される領域と少なくとも一部が重なる領域を、第三センサ部１５３が検出することにより、より精度よく第一センサ情報を補正することができる。
【００２８】
また、第一センサ部１５１の検出領域に対応する領域とは、第一センサ部１５１が配置される領域のすべてを含む領域であってもよい。これにより、第三センサ部１５３は、第一センサ部１５１の検出領域を包含して体動圧力変化を検出することができるため、第一センサ部１５１にかかる体動圧力変化を検出できる。
【００２９】
上述した領域に限らず、第一センサ部１５１の検出領域に応じて、第三センサ部１５３の検出領域は適宜設定されてもよい。例えば、第三センサ部１５３の検出領域が第一センサ部１５１の検出領域から外れる領域を検出しやすくなる。そのため、第三センサ部１５３の検出領域が第一センサの検出領域から過度に大きい場合、第一センサ部１５１にかかる体動圧力変化の検出精度が低下する可能性がある。よって、第三センサ部１５３の検出領域は、第一センサ部１５１と第三センサ部１５３の位置関係、又は領域面積等に応じて適宜設定されてもよい。
【００３０】
さらに、第一センサ部１５１の検出領域に対応する領域は、第一センサ部１５１が配置される領域の近傍領域であってもよく、第一センサ部１５１が配置される領域と必ずしも重なる部分を有さなくともよい。第一センサ部１５１が配置される領域近傍の体動圧力変化を検出することにより、第一センサ部１５１が検出する領域にかかる体動圧力変化を近似的に取得することができ、第一センサ情報の補正が可能である。
【００３１】
また、第二センサ部１５２及び／又は第三センサ部１５３は、所定のタイミングでキャリブレーションされてもよい。第二センサ部１５２がキャリブレーションされることにより、生体の体動変化をより精度よく検出することができる。また、第三センサ部１５３がキャリブレーションされることにより、生体の体動圧力をより精度よく検出することができる。また、これらセンサの情報をデータ蓄積することで、そのデータ解析結果から第一センサ情報の補正するための補正値を算出し、この補正値をリアルタイムで更新してもよい。この補正値を用いることで、より第一センサ情報に含まれる体動ノイズを精度良く減算した誤差信号を算出することができる。
【００３２】
例えば、ユーザが生体情報処理装置１００を装着時に、第二センサ及び／又は第三センサをキャリブレーションされてもよい。ユーザが生体情報処理装置１００を装着してから、生体と生体情報処理装置１００との接触圧力変化及び生体の体動変化が発生し始める。生体の体動変化及び体動圧力変化を検出するために、静止している生体と生体情報処理装置１００との単なる接触圧力変化及び生体の体動変化は、体動ノイズとなり得る。よって、ユーザが生体情報処理装置１００を装着した際にキャリブレーションを行うことで、より第一センサ情報に含まれる体動ノイズを精度良く減算した誤差信号を算出することができる。
【００３３】
ところで、人間に対する刺激は感覚視床・感覚皮質を経由して扁桃体を通る高次経路と、感覚視床から扁桃体を通る低次経路がある。高次経路では刺激を分析して扁桃体に届けるので時間がかかるが、低次経路では高次な大脳皮質の処理を省略し刺激の迅速な評価可能になる。扁桃体は視床下部・自律神経を通じて情動反応、自律反応、ホルモン分泌等の身体反応を引き起こすことが知られている。皮膚下に存在する汗腺は自律神経と繋がっており刺激に応じて発汗する。
【００３４】
発汗は、熱い環境にいるときや運動時などに体温調節するための温熱性発汗、精神的緊張や情緒変動などの精神性刺激を受けたときの精神性発汗、辛いものや刺激のあるものを食べたとき等の味覚性発汗などに大別される。
体表面上の発汗による皮膚状態変化を計測する手法として、体表面上に少なくとも２つ以上の電極を配置して、電極間に電圧印加もしくは電流印加による電極間のインピーダンス変化又はコンダクタンス変化を計測する手法がある。
【００３５】
ところで、情動反応である精神性発汗が多い汗腺は存在位置が限られており、指先・掌・足の裏に多く，手首位置は少ないと言われている。精神性発汗を計測するには指先・掌・足の裏が適切だが日常生活中の行動が制約を受けるため、被験者の負担が大きい。一方、手首位置は日常生活中の行動に影響を与えにくく発汗計測には好適である。手首位置で発汗計測するデバイス形状としてはリストバンド型や時計型デバイスが考えられる。リストバンド型発汗センサの電極はリストバンドの内側に配置される。
【００３６】
しかしながら、日常生活において手首位置の精神性発汗計測には次の様な課題がある。例えば、熱い環境にいるときや運動時の温熱性発汗による皮膚コンダクタンス変化がノイズとなる。運動時の温熱性発汗によるノイズ対策として、参考文献１（Predicting students’ happiness from physiology, phone, mobility, and behavioral data）では，リストバンドに加速度センサを搭載し、加速度信号強度の算出式により皮膚コンダクタンス計測値ＳＣを正規化する方式が提案されている。
【００３７】
しかしながら、通常の日常生活における動作は、運動のような激しい動きではないが、例えば、洗顔や歯磨き等の身の回りの動作、食事、ＰＣ操作、スマホ操作等の指や手首の動きのような体の一部分を動かすことが多い。体の一部分（例えば腕の形状）を動かすため、生体情報処理システム装着時でも加速度センサでは精度良く検出されにくい場合がある。また、通常の日常生活における動作では、生体情報処理システムを装着している体の一部分（例えば腕の形状）が変化して、この変化がセンサの生体への接触部分に影響を与え、体動ノイズとなる。例えば、リストバンド型の生体情報処理システムの場合、腕の形状が変化して電極間と皮膚間の押圧変化による皮膚コンダクタンス変化も体動ノイズとなる。上述の参考文献１では、押圧変化による皮膚コンダクタンス変化を考慮されていないため、ノイズを精神性発汗に伴う皮膚コンダクタンス値として誤検出する等の問題がある。
【００３８】
本開示は、日常生活中における精神性発汗に伴う皮膚コンダクタンス計測において、日常生活の動作による電極間と皮膚間の押圧変化による皮膚コンダクタンス変化によるノイズが発生した場合であっても、精神性発汗に伴う皮膚コンダクタンス計測の誤検出が防止された信号処理方法および処理装置を提供することも可能である。
【００３９】
＜２−５．処理部１６０＞
処理部１６０は、ノイズ低減処理部１６１を少なくとも含む（図４参照）。処理部１６０部は、ノイズ低減処理部１６１とともに、活動状態解析部１６２をさらに含んでもよい。処理部１６０は、センサ部１５０よりセンサ情報を取得するように構成されている。処理部１６０は、第二センサ情報及び／又は第三センサ情報を用いて、第一センサ情報を補正する機能を有するように構成されている。ノイズ低減処理部１６１は、第二センサ部１５２からの体動信号及び／又は第三センサ部１５３からの圧力信号に基づいて、第一センサ部１５１からの観測信号に含まれる体動ノイズを減算した誤差信号を算出するように構成されている。
【００４０】
＜２−６．ノイズ低減処理部１６１＞
ノイズ低減処理部１６１は、第一センサ部１５１より第一センサ情報を取得するように構成されている。第一センサ情報とは、生体の情動を判断するための情報である。例えば、発汗センサであれば、第一センサ情報は、発汗の発生がはじまるタイミングに関する情報、発汗量等の情報等が挙げられる。
ノイズ低減処理部１６１は、第二センサ部１５２より第二センサ情報を取得することができ、及び／又は、第三センサ部１５３より第三センサ情報を取得することができる。第二センサ情報は、生体の体動変化に関する情報である。第二センサ情報は、例えば、体を動かす際の方向、大きさ（体動値）、開始から終了の時間や体動変化等の体動変化情報が挙げられる。また、第三センサ情報は、体動によるセンサと人肌間の押圧変化による生体の体動圧力に関する情報である。第三センサ情報は、例えば、生体が体動する際に、第三センサ部１５３が検出する体動圧力変化の体動圧力値、この変化が開始及び終了するタイミングや経過時間、圧力変化等の圧力変化情報が挙げられる。また、生体情報処理装置１００は、センサ部１５０からの情報を取得するセンタ情報取得部をさらに設けてもよく、当該センタ情報取得部から各種情報がノイズ低減処理部１６１に送信されるように構成してもよい。
【００４１】
ノイズ低減処理部１６１は、第二センサ情報又は第三センサ情報の何れか又は両方を用いて、第一センサ情報から体動ノイズを減算する機能を有するように構成されている。例えば、第一センサ部１５１が発汗センサの場合、発汗センサにて得られた情報に含まれる体動ノイズ等を除去することにより当該第一センサ情報を補正する機能を有するように構成されていてもよい。
ノイズ低減処理部１６１は、活動状態解析部１６２の活動状態の判定結果に基づき、当該第一センサ情報に含まれる体動ノイズを特定し当該ノイズを第一センサ情報から除去する補正処理を行うことが可能である。また、ノイズ低減処理部１６１は、活動状態解析部１６２の活動状態の判定結果に基づき、体動ノイズがないとして、第一センサ情報から体動ノイズを除去せずにそのまま送信を行うことも可能である。当該ノイズがない場合には、生体センサ情報はノイズ低減処理部１６１以外の他の処理部から次のステップに送信されてもよい。
また、ノイズ低減処理部１６１は、活動状態解析部１６２の活動状態の判定結果に基づき、生体情報処理システム１００が未装着又は未接着状態にあることをユーザに通知することも可能である。このようなユーザ通知の場合には、処理部１６０が行ってもよい。
【００４２】
＜２−７．活動状態解析部１６２＞
活動状態解析部１６２は、各センサ部からの各センサ情報（具体的には、観測信号、体動信号、又は圧力信号の各信号）に基づき生体の活動状態を解析する機能を有するように構成されている。
活動状態解析部１６２は、当該センサ情報に基づき、生体情報処理システムの装着状況及び／又は生体の活動状態を判断する機能を有するように構成されている。具体的には、活動状態解析部１６２は、当該センサ情報に基づき、生体情報処理システムの装着状況について、システム未装着又は第一センサ未接触か否かを判定することができる。また、活動状態解析部１６２は、当該センサ情報に基づき、生体の活動状態の状況について、活動状態、準安静状態、又は安静状態と判定することができる。
活動状態として運動やストレッチ等のように体が大きく動いている状態等が挙げられ、より具体的には腕が大きく動いている状態等が挙げられる。準安静状態としてスマートフォンやＰＣ作業等のように体の一部が小さく動いている状態等が挙げられ、より具体的にはスマホ操作、ＰＣ操作時の指・手首が動いている状態等が挙げられる。安静状態として睡眠や仮眠等の生体がほとんど動いていない状態等が挙げられる。
【００４３】
活動状態解析部１６２は、上述の解析結果に基づき、第二センサ情報（具体的には、体動信号）又は第三センサ情報（具体的には、圧力信号）から、体動ノイズ（具体的には参考信号）を決定する機能を有するように構成されている。具体的には、活動状態解析部１６２は、解析結果として活動状態と判定した場合、第二センサ情報（具体的には体動信号）を体動ノイズと判断する。活動状態解析部１６２は、解析結果として準安静状態と判定した場合、第三センサ情報（具体的には圧力信号）を体動ノイズと判断する。活動状態解析部１６２は、解析結果として安静状態と判定した場合には体動ノイズなしと判断する。また、活動状態解析部１６２は、第一センサ情報から生体情報処理システムが未装着又は第一センサが未接触と判断することも可能である。
また、各センサ情報は、バンドパスフィルタ等により変動成分に処理することが望ましい。
【００４４】
活動状態解析部１６２は、それぞれの状態を判断する際に必要に応じてそれぞれの閾値（例えば、接触解析用閾値、体動解析用閾値、押圧解析用閾値等）を設定されていてもよい。活動状態解析部１６２は、各センサ情報を解析しその結果から閾値を設定するように構成されていてもよいし、ユーザ等の入力にて閾値を設定するように構成されていてもよい。また、活動状態解析部１６２は、活動状態解析の判定結果についてユーザが良否を判定入力しこのユーザ判定結果に基づき閾値を補正するように構成されていてもよい。
【００４５】
活動状態解析部１６２は、第一センサ解析（接触解析）、第二センサ解析（体動解析）及び第三センサ解析（押圧解析）の順に活動状態解析を行うように構成されていることが好ましい（例えば、後述する図１２等参照）。活動状態解析部１６２は、第二センサ解析（体動解析）において第二センサ情報の体動信号が閾値以上と判断された場合に、ノイズ低減処理部１６１に当該体動信号を参照信号として出力する。また、当該第二センサ解析（体動解析）において第二センサ情報の体動信号が閾値未満と判断され次いで第三センサ解析（押圧解析）において第三センサ情報の押圧信号が閾値以上と判断された場合に、ノイズ低減処理部１６１に当該押圧信号を参照信号として出力する。また、当該第三センサ解析（押圧解析）において第三センサ情報の押圧信号が閾値未満と判断された場合、ノイズ低減処理部１６１に参照信号を出力しない又は参照信号なしと出力する。なお、ユーザが「非活動状態である」又は「準安静状態ではない」等と設定することで、第二センサ解析又は第三センサ解析（体動解析又は押圧解析）を省略又はスキップすることができる（例えば、後述する図１０及び１１参照）。
【００４６】
また、活動状態解析部１６２は、上述の未接触等を判定する第一センサ解析部、上述の活動状態を判定する第二センサ解析部、又は上述の準活動状態を判定する第三センサ解析部を備えてもよい。また、活動状態解析部１６２は、活動状態を解析するための各閾値を有する閾値処理部をさらに備えてもよい。また、当該閾値処理部は、第一センサ解析部（接触解析部）、第二センサ解析部（体動解析部）、第三センサ解析部（押圧解析部）や他の部に備えさせてもよい。
【００４７】
＜生体情報処理システムにおけるノイズ低減処理方法＞
本技術における生体情報処理システム１００の動作について以下に一例を示すが、これに限定されるものではない。これにより生体情報のノイズ低減処理を行うことができる。
本技術の生体情報処理におけるノイズ低減処理方法は、体動変化を計測する第二センサからの体動信号及び／又は皮膚間の押圧変化を計測する第三センサからの圧力信号に基づいて、生体情動を観測信号として計測する第一センサからの観測信号に含まれる体動ノイズを減算した誤差信号を算出することが可能である。
さらに前記ノイズ低減処理方法は、前記観測信号と、前記体動信号及び／又は前記圧力信号との順に活動状態解析を行い、当該解析結果に基づき体動ノイズを判定することを含むことが好適である。前記ノイズ低減処理方法は、リストバンド型発汗センサを用いるときが好適であり、これにより発汗センサの体動ノイズを低減できる。
【００４８】
さらに、本技術における発汗センサの体動ノイズ低減処理方法は、発汗センサにおいて、皮膚コンダクタンス計測の電極と皮膚間の押圧変化を計測する圧力センサと体動変化を計測する加速度センサを用いて活動状態を解析できる。当該方法は、当該活動状態解析した後、加速度信号と圧力信号を用いて、皮膚コンダクタンスに重畳された体動ノイズを低減できる。
さらに、本技術におけるノイズ低減処理方法は、皮膚コンダクタンス信号、加速度信号及び圧力信号から活動状態を判定し、これにより発汗センサの体動ノイズを低減できる。
さらに、本技術におけるノイズ低減処理方法は、圧力信号のバンドパスフィルタ処理後の変動成分を参照信号とした適応フィルタにより皮膚コンダクタンスに重畳された体動ノイズを低減することができる。
本技術におけるノイズ低減処理方法は、圧力信号のバンドパスフィルタ処理後の変動成分を絶対値処理した信号を利用することができ、これにより発汗センサの体動ノイズを低減できる。
本技術におけるノイズ低減処理方法は、電極表面の押圧変化とバンド内の圧力変化の信号からバンドの伝達関数を予め求めておき記憶させておくことができる。さらに、当該方法は、バンドパスフィルタ処理後の変動成分に対して伝達関数を畳み込んだ信号を適応フィルタの参照信号とすることができる。これにより発汗センサの体動ノイズを低減できる。
【００４９】
３．生体情報処理システムの外部構成
生体情報処理システムの外部構成の概要に関して、図５〜７を参照して説明するが、本開示はこれに限定されるものではない。図５は、生体情報処理装置１００の外観の一例（リストバンド型）を示した図である。図６及び図７は、生体情報処理装置１００におけるセンサ部及びその近傍部分の構成の一例を示す断面図である。
【００５０】
図５に示すように、生体情報処理装置１００は、腕時計型の生体センサモジュール１４０が備えられ、当該モジュール１４０には、第二センサ部１５２（例えば、加速度センサ）、処理部１６０等が備えられていてもよい。この加速度センサにより、生体情報処理装置１００がユーザの手首に装着され、手首の動作における体動変化を検出することができる。
【００５１】
リストバンド１４１には、生体センサ１５１がリストバンド１４１の表面に露出して内蔵されている。リストバンド１４１は、生体センサ１５１を支持する機能を有している。リストバンド１４１は、一方向に延伸された形状を有する。そして、このリストバンド１４１を生体に腕時計のように巻きつけることで生体情報処理システム１００を装着することができる。当該リストバンド１４１の素材は、ゴム、皮革、有機樹脂等でもよく、弾性のあるものが装着しやすいので好適である。リストバンド１４１には、一対の生体センサ１５１が生体側に等間隔でリストバンド延伸方向に複数配置されている。生体センサ１５１の露出している部分の形状は円状の形状を有していてもよい。かかる例では、生体センサ１５１の形状が円状である例を示したが、当該形状は特に限定されず、楕円、矩形又は多角形等の形状を有していてもよい。
【００５２】
また、リストバンド１４１に設けられる生体センサ１５１の数も特に限定されず、１以上を設けることができる。生体センサ１５１とリストバンド１４１との間には、リストバンド１４１の変形、リストバンドにかかる力、リストバンド１４１の形状変化を検出するための生体センサ１５１とは異なるセンサが備えられている。例えば、生体センサ１５１の露出面とリストバンド１４１の間には、第三センサ部１５３（例えば、圧力センサ）が設けられている。この圧力センサにより、生体情報処理システム１００がユーザの手首に装着され、手首の動作における体動圧力の変化を検出することができる。
【００５３】
図７及び図８を参照して、リストバンド１４１に設けられた生体センサ１５１を模した模式図により、生体情報処理装置１００における生体センサ１５１と圧力センサ１５３が機能する様子を説明する。
【００５４】
生体情報処理装置２０に備えられるリストバンド２１には、一対のセンサ部２２がリストバンド２１の延伸方向に等間隔に設けられている。図７は、図６のＳ−Ｓ断面図であり、生体１０（例えば皮膚）の表面に、リストバンド２１に巻きつけられている様子を示している。生体１０の表面上に装着されるリストバンド２１にはセンサ部２２が内蔵されている。当該センサ部２２には生体センサ２３及び圧力センサ３０が備えられており、当該センサ部２２及びリストバンド２１は３層構造になっている。当該３層構造は、生体１０側から、生体センサ２３、圧力センサ３０及びリストバンド２１の順に積層されて配置されている。圧力センサ３０が配置されている領域は、生体センサ２３が配置されている領域内に重なり、圧力センサ３０は生体側とは反対側方向の生体センサ２３の直上に配置されている。
【００５５】
また、図８に示す生体情報処理装置２０は、図７の生体情報処理装置の変形例であり、図６のＳ−Ｓ断面図であり、また図７の例と同じ構成の説明は適宜省略する。図８のリストバンド２１におけるセンサ部２２及びリストバンド２１は４層構造になっており、生体１０側から、生体センサ２３、変形可能部材２４、及びリストバンド２１の順に積層されて配置されている。生体センサ２３及び圧力センサ３０との間には、変形可能部材２４が配置されている。変形可能部材２４は、高分子材料で形成され、圧力により変形し、かつ圧力が解消されることで元の形状を復元できるものが好ましい。変形可能部材２４の素材として、例えば、ゴム、シリコーンゴム、有機樹脂等が挙げられる。変形可能部材２４は同じ圧力で押圧された場合に、リストバンド２１よりも変形量が大きい素材であってもよい。本技術において、体動の加速度情報と体動によるセンサと人肌間の押圧情報を用いることを基本的に重視しているため、各センサの測定方法やセンサ装置については特に限定されないという利点がある。
【００５６】
上述のような構成を有する生体情報処理システムでは、生体の皮膚等に代表される装着面側からの押圧力Ｐにより、生体センサ２３のセンサ電極が矢印方向に変位する。その変位はリストバンド２１の全体で生じつつ、圧力センサ３０に圧力が伝達されることで、生体センサ２３のセンサ電極に与えられた圧力を検出することができる。
また、生体の表面と生体センサ２３の押圧面とを平行にした状態を得ることができる。これにより押圧面と生体の表面とは平行になることで生体の表面の押圧力を正確に伝達することができるので、圧力センサ３０の検出精度を向上させることができる。
【００５７】
また、生体センサは、リストバンド１４１の生体との接触面から上方向に凸形状にて形成してもよい（図示せず）。凸形状の突起部分はリストバンド１４１の生体とは反対側の面に向けて、生体センサの中心で直上に突起するように形成されている。当該生体センサでは、接触面における構成から突起部分が終了する部分にかけて、様々な円状の構成が突起形状と同じ中心軸にて配置されている。これにより、圧力センサによりリストバンド装着面側の押圧を検出する際に、所望の場所の圧力方向を限定して効果的に圧力検出をすることができる。
【００５８】
また、変形可能部材２４を備える場合は、変形可能部材２４よりも高硬度の素材を用いているリストバンド２１の本体と変形可能部材２４との硬度差により、低硬度の変形可能部材２４の方がより大きく変位する。この変形可能部材２４における圧縮変形の反力として生じた力が圧力センサ３０に伝達されることで、生体センサ２３のセンサ電極に与えられた圧力を検出することができる。
【００５９】
４．第一の実施形態に係る生体情報処理装置
以下に、本技術の第一の実施形態に係る生体情報処理装置１００について説明するが、本技術はこれに限定されるものではない。
本技術の第一実施形態について、第一センサである発汗センサと、第二センサである加速度センサ及び／又は第三センサである圧力センサに基づき、皮膚コンダクタンスに重畳された体動ノイズを低減する全体ブロック図を図９に示す。処理部１６０には活動状態解析部１６２が備えられ、当該活動状態解析部１６２には、第一センサ解析部６１が備えられ、第二センサ解析部６２若しくは第三センサ解析部６３のいずれか又はその両方が備えられている。
第一センサ解析部６１は、発汗センサの場合には、接触解析部６１が好適である。また、第二センサ解析部６２は、加速度センサの場合には、体動解析部６２が好適である。また、第三センサ解析部６３は、圧力センサの場合には、押圧解析部６３が好適である。
【００６０】
第一センサ部１５１は、発汗センサの例で説明するが、これに限定されなくともよい。発汗センサ１５１は、例えば、個体に装着又は接触されるセンサの一例であり、ユーザの生体の情動を判断するための情報（生体情報）を検出する機能を有する。第一センサである発汗センサ１５１は、生体の情動を観測信号として計測する。発汗センサ１５１で計測された皮膚コンダクタンスは観測信号として処理部１６０に送信される。
【００６１】
第一センサ解析部６１は、生体の情動を計測する第一センサ部１５１からの観測信号が入力されるように構成されている。第一センサ部１５１が発汗センサである場合、計測された皮膚コンダクタンスは観測信号として第一センサ解析部６１に入力される。接触解析部６１は、観測信号が閾値以上か否かを判断し、観測信号が閾値以上の場合に生体と第一センサが接触されていると判定するように構成されている。観測信号が閾値未満の場合には、生体情報処理装置が未装着又は第一センサが未接触と判定するように構成されている。
【００６２】
第二センサ解析部６２は、体動変化を計測する第二センサ部１５２からの体動信号が入力される。第二センサは、加速度センサの例で説明するが、これに限定されずジャイロセンサ等でもよい。第二センサ解析部６２は、体動信号が閾値以上か否かを判断し、体動信号が閾値以上の場合に生体が活動状態であると判定するように構成されている。さらに、第二センサ解析部６２は、活動状態であると判定した場合に体動信号を体動ノイズの参照信号としてノイズ低減処理部１６１に送信してもよい。また、第二センサ解析部６２は、体動信号が閾値未満の場合には、活動状態でないと判定するように構成されている。
【００６３】
第二センサ解析部６２は、ノルム値処理部と、最大値フィルタ部とを備えてもよい。当該ノルム値処理部は、バンドパスフィルタにて抽出された変動成分を体動信号として入力されノルム値処理するように構成されている。当該最大値フィルタ部は、ノルム値処理後の信号を最大フィルタ処理するように構成されている。この構成により第二センサ解析部は第二センサ解析解析の結果値を算出する。第二センサ解析部６２は、最大値フィルタ部が必要とされる時間間隔の信号値のみを取得するためのバッファをさらに備えることが好ましい。また、第二センサ解析部６２は、バンドパスフィルタ部（以下、ＢＰＦ部ともいう）をさらに備えてもよく、他の部でＢＰＦ処理された変動成分を体動信号として用いてもよい。
【００６４】
第二センサ解析部６２は、ＢＰＦ部、ノルム値処理部、バッファ、及び最大値フィルタ部を備えることがより好適である。この構成により、加速度センサからの体動信号が、ＢＰＦ部、ノルム値処理部、バッファ、最大値フィルタ部を順次経て、より精度の高い体動解析結果の値を得ることができる。
【００６５】
第二センサ解析部６２では、第二センサからの体動信号から活動状態を判定することができる。加速度センサが３軸加速度センサである場合、ノルム値から体動信号のノルム値を体動信号として最大フィルタ部に入力される。この際、最大値フィルタ部は、バッファを介して、必要とされる時間間隔の信号値のみを取得してもよい。最大値フィルタ部による最大値フィルタ処理された体動信号は、第二センサ解析部６２において活動状態か否かの判定に用いられる。
【００６６】
第三センサ解析部６３は、押圧変化を計測する第三センサ部１５３からの押圧信号が入力される。第三センサは、圧力センサの例で説明するが、この例に限定されない。第三センサ解析部６３は、押圧信号が閾値以上か否かを判断し、押圧信号が閾値以上の場合に生体が準安静状態であると判定するように構成されている。第三センサ解析部６３は押圧信号が準安静状態であると判定した場合に押圧信号を体動ノイズの参照信号としてノイズ低減処理部１６１に送信してもよい。また、第三センサ解析部６３は、押圧信号が閾値未満の場合には、安静状態であると判定するように構成されている。第三センサ解析部６３は安静状態であると判定した場合に体動ノイズの参照信号なしとノイズ低減処理部１６１に送信してもよい。
【００６７】
第三センサ解析部６３は、最大フィルタ部を備えてもよい。第三センサ解析部６３は、ＢＰＦ部、微分絶対フィルタ部、バッファ、及び最大値フィルタ部を備えることがより好適である。この構成により、押圧センサからの押圧信号が、ＢＰＦ部、微分絶対フィルタ部、バッファ、最大値フィルタ部を順次経て、より精度の高い押圧解析結果の値を得ることができる。
【００６８】
第三センサ解析部６３では、第三センサからの押圧信号から準安静状態を判定することができる。加圧センサである場合、押圧信号として最大フィルタ部に入力される。この際、最大値フィルタ部は、バッファを介して、必要とされる時間間隔の信号値のみを取得してもよい。最大値フィルタ部による最大値フィルタ処理された押圧信号は、第三センサ解析部６３において準安静状態か否かの判定に用いられる。
【００６９】
本技術の第一の実施形態について、図９〜図１２を参照してより詳細に説明する。
第一の実施形態の生体情報処理装置は、生体情動を観測信号として計測する発汗センサ１５１からの観測信号に含まれる体動ノイズを減算した誤差信号を算出するノイズ低減処理部を備える。当該処理部１６１は、体動変化を計測する加速度センサ１５２からの体動信号及び／又は皮膚間の押圧変化を計測する圧力センサ１５３からの圧力信号に基づいて観測信号に含まれる体動ノイズを減算した誤差信号を算出するように構成されている。当該ノイズ低減処理部１６１は、前記体動信号又は圧力信号の何れかを参照信号とし、当該参照信号を用いて、前記観測信号から体動ノイズを減算し誤差信号を算出するように構成されている。
【００７０】
第一実施形態は、前記信号からバンドパスフィルタにて変動成分を抽出するバンドパスフィルタ部１５４、バンドパスフィルタ部１５５又はバンドパスフィルタ部１５６をさらに備えることが望ましい。ＢＰＦ部１５４は、皮膚コンダクタンスから変動成分を抽出するように構成されている。ＢＰＦ部１５５は、体動信号から変動成分を抽出するように構成されている。ＢＰＦ部１５６は、押圧信号から変動成分を抽出するように構成されている。各信号はそれぞれのＢＰＦ部により変動成分を抽出されることが望ましい。これにより、高精度な生体情報を得ることができる。
【００７１】
第一実施形態は、前記観測信号から算出された観測信号パワーと前記誤差信号から算出された誤差信号パワーとの関係に基づき、体動ノイズの低減状態を判定する出力信号品質算出部１６３をさらに備えることが望ましい。信号パワーの計算方法は、信号値の絶対値、二乗値又は高周波スペクトグラム上で予め設定した帯域でのパワー合計値等を用いればよい。出力信号品質算出部に基づき生体情報の信号品質を確保することができる。これにより高精度な生体情報を得ることができる。
【００７２】
第一実施形態は、前記誤差信号に含まれる残留ノイズをさらにローパスフィルタ処理にて減少させる後処理フィルタ部をさらに備えることが望ましい。これにより高精度な生体情報を得ることができる。
【００７３】
第一実施形態は、前記観測信号と、前記体動信号及び／又は前記圧力信号とに基づき活動状態を解析し、当該解析結果に基づき、前記体動信号又は前記圧力信号から参考信号を決定する活動状態解析部１６２をさらに備えることが望ましい。
活動状態解析部１６２は、図１０〜１３を参照して、活動状態解析部１６２の動作について更に詳細に説明する。活動状態解析部１６２は、第一活動解析部（図１０参照）、第二活動解析部（図１１参照）、又は第三活動解析部（図１２参照）の何れでもよい。活動状態解析部１６２は、これら一例を示して説明するが、かかる例に限定されるものではない。重複する構成については適宜説明を省略する。
【００７４】
＜４−１．第一活動状態解析部＞
図１０を参照すると、第一活動状態解析部は、未装着又は未接触を判断する第一センサ解析部６１及び活動状態を判定する第二センサ解析部６２を備える。第一活動状態解析部は、第一センサ部１５１及び第二センサ部１５２からの信号を入力されるように構成されており、さらに第三センサ部１５３からの信号をさらに入力されるように構成されていてもよい。
そして、第一活動状態解析部は、第一センサ解析部６１において観測信号が閾値未満の場合に未装着又は未接触と判定するように構成されている。第一活動状態解析部は、第一センサ解析部６１において観測信号が閾値以上の場合に、判断を第二センサ解析部６２に移行させる。第一活動状態解析部は、第二センサ解析部６２において体動信号が閾値以上とされた場合に、当該体動信号を参照信号としてノイズ低減処理部１６１に出力する、ように構成されている。第一活動状態解析部は、第二センサ解析部６２において体動信号が閾値未満とされた場合に安静状態と判定する。
活動状態と判定された場合には、バンドパスフィルタ部１５５を経た体動信号を参照信号として、ノイズ低減処理部１６１にて観測信号から参照信号を減算させて誤差信号を得る。準安静状態と判定された場合には、体動信号を参照信号とせずに観測信号はそのままとノイズ低減処理部１６１に指示する。また、ＢＰＦ処理後の観測信号は出力信号品質算出部１６３に出力され、信号品質がなされる。これによりより精度良く生体情報を得ることができる。
【００７５】
＜第一活動状態解析部の動作＞
第一活動状態解析部は、第一センサ解析部６１に生体センサの接触状態を判断させる（ステップ１）。第一センサ解析部６１は、発汗センサ１５１から入力された観測信号が閾値以上か否かを判断する（ステップ２）。観測信号が閾値未満と判断した場合には未装着／未接触と判断し、第一活動状態解析部はこれをユーザに通知（画像表示、音声表示等）する。観測信号が閾値以上の場合には生体センサ接触良好とし、第一活動状態解析部は体動解析部６２にユーザが活動状態か否かを判断させる。
第二センサ解析部６２は、ＩＭＵセンサ１５２から入力された体動信号を処理し処理信号が閾値以上か否かを判断する（ステップ３）。処理信号が閾値以上の場合には活動状態と判断し、第一活動状態解析部は、体動信号を参考信号とするようにノイズ低減処理部１６１に送信する。処理信号が閾値未満の場合には安静状態と判断し、第一活動状態解析部は、体動ノイズなしとノイズ低減処理部１６１に送信する。
ノイズ低減処理部１６１は第一活動状態解析部の解析結果に基づき体動信号を参照信号とした場合には、体動信号を体動ノイズとする（ステップ４）。そして、ノイズ低減処理部１６１は、観測信号に含まれる体動ノイズを減算した誤差信号を算出し、当該誤差信号を生体情報として出力する。第一活動状態解析部の解析結果により安静状態と判断され体動ノイズなしの場合は、観測信号のままとノイズ低減処理部１６１は判断し、出力信号品質算出部に通知する（ステップ５）。観測信号が入力された出力信号品質算出部１６３から生体情報を出力する。
なお、第一活動状態解析部を備える生体情報処理装置は、第一センサ部１５１及び第二センサ部１５２を備えていてもよく、さらに第三センサ部１５３をさらに備えていてもよい。
【００７６】
＜４−２．第二活動状態解析部＞
図１１を参照すると、第二活動状態解析部は、上述の第一センサ解析部６１及び準安静状態を判定する第三センサ解析部６３を備える。第二活動状態解析部は、第一センサ部１５１及び第三センサ部１５３からの信号を入力されるように構成されており、さらに第二センサ部１５２からの信号をさらに入力されるように構成されていてもよい。
そして、第二活動状態解析部は、第一センサ解析部６１において観測信号が閾値未満の場合に未装着又は未接触と判定するように構成されている。第二活動状態解析部は、第一センサ解析部６１において観測信号が閾値以上とされた場合に、非活動状態と判定し、判断を第三センサ解析部６３に移行させる。第二活動状態解析部は、第三センサ解析部６３において圧力信号が閾値以上とされた場合に、準安静状態と判断し、圧力信号をノイズ低減処理部１６１に出力する、ように構成されている。第二活動状態解析部は、第三センサ解析部６３において圧力信号が閾値未満と判断された場合に安静状態と判定し、参照信号なしで観測信号のまま出力するようにノイズ低減処理部１６１に出力する。また、第二活動状態解析部は、参照信号なしと出力する際に、出力信号品質算出部１６３に送信することができ、当該出力信号算出部１６３から信号品質を送信する。
【００７７】
＜第二活動状態解析部の動作＞
第二活動解析部は、第一センサ解析部６１に生体センサの接触状態を判断させる（ステップ１）。第一センサ解析部６１は、発汗センサ１５１から入力された観測信号が閾値以上か否かを判断する（ステップ２）。観測信号が閾値未満と判断した場合には未装着／未接触と判断し、第二活動状態解析部はこれをユーザに通知（画像表示、音声表示等）する。観測信号が閾値以上の場合には生体センサ接触良好とし、さらに非活動状態と設定されている場合は、第二活動状態解析部は第三センサ解析部６３にユーザが安静状態か否かを判断させる。
第三センサ解析部６３は、圧力センサ１５３から入力された圧力信号を処理し処理信号が閾値以上か否かを判断する（ステップ３）。処理信号が閾値以上の場合には準安静状態と判断し、第二活動状態解析部は、圧力信号を参考信号とするようにノイズ低減処理部１６１に送信する。処理信号が閾値未満の場合には安静状態と判断し、第二活動状態解析部は、体動ノイズなしとノイズ低減処理部１６１に送信する。
ノイズ低減処理部１６１は第二活動状態解析部の解析結果に基づき圧力信号を参照信号とした場合、圧力信号を体動ノイズとする（ステップ４）。そして、ノイズ低減処理部１６１は、観測信号に含まれる体動ノイズを減算した誤差信号を算出し、当該誤差信号を生体情報として出力する。体動ノイズなしの場合は、観測信号のままとノイズ低減処理部１６１は判断し、出力信号品質算出部に通知する（ステップ５）。観測信号が入力された出力信号品質算出部１６３から生体情報を出力する。
なお、第二活動状態解析部を備える生体情報処理装置は、第一センサ部１５１及び第三センサ部１５３を備えていてもよく、さらに第二センサ部１５２をさらに備えていてもよい。
【００７８】
＜４−３．第三活動状態解析部＞
図１２を参照すると、第三活動状態解析部は、上述のように第一センサ解析部６１、第二センサ解析部６２及び第三センサ解析部６３を備える。第三活動状態解析部は、第一センサ部１５１、第二センサ部１５２及び第三センサ部１５３からの信号を入力されるように構成されている。
そして、第三活動状態解析部は、第一センサ解析部６１において観測信号が閾値未満の場合に未装着又は未接触と判定する。第三活動状態解析部は、第一センサ解析部６１において観測信号が閾値以上の場合に、判断を第二センサ解析部６２に移行させる。第三活動状態解析部は、第二センサ解析部６２において体動信号が閾値以上とされた場合に、当該体動信号を参照信号としてノイズ低減処理部１６１に出力する。第三活動状態解析部は、第二センサ解析部６２において、体動信号が閾値未満とされた場合には、第三センサ解析部６３に判断は移行させる。移行後に、第三活動状態解析部は、第三センサ解析部６３において準安静状態又は安静状態と判定する。第三活動状態解析部は、第三センサ解析部６３において圧力信号が閾値以上とされた場合に、準安静状態と判断し、圧力信号をノイズ低減処理部１６１に出力する。第三活動状態解析部は、第三センサ解析部６３において圧力信号が閾値未満とされた場合に、安静状態と判断し、参照信号なしで観測信号のまま出力するようにノイズ低減処理部１６１に出力する。また、第三活動状態解析部は、参照信号なしと出力する際に、出力信号品質算出部１６３に送信することができ、当該出力信号算出部１６３から信号品質を送信する。
【００７９】
＜第三活動状態解析部の動作＞
第三活動状態解析部は、第一センサ解析部６１に生体センサの接触状態を判断させる（ステップ１）。第一センサ解析部６１は、発汗センサ１５１から入力された観測信号が閾値以上か否かを判断する（ステップ２）。観測信号が閾値未満と判断した場合には未装着／未接触と判断し、第三活動状態解析部はこれをユーザに通知（画像表示、音声表示等）する。観測信号が閾値以上の場合には生体センサ接触良好とし、第三活動状態解析部は第二センサ解析部６２にユーザが活動状態か否かを判断させる。
第二センサ解析部６２は、ＩＭＵセンサ１５２から入力された体動信号を処理し処理信号が閾値以上か否かを判断する（ステップ３）。処理信号が閾値以上の場合には活動状態と判断し、第三活動状態解析部は、体動信号を参考信号とするようにノイズ低減処理部１６１に送信する。処理信号が閾値未満の場合には、第三活動状態解析部は第三センサ解析部６３にユーザが安静状態か否かを判断させる。
第三センサ解析部６３は、圧力センサ１５３から入力された圧力信号を処理し処理信号が閾値以上か否かを判断する（ステップ４）。処理信号が閾値以上の場合には準安静状態と判断し、第三活動状態解析部は、圧力信号を参考信号とするようにノイズ低減処理部１６１に送信する。処理信号が閾値未満の場合には安静状態と判断し、第三活動状態解析部は、体動ノイズなしとノイズ低減処理部１６１に送信する。
ノイズ低減処理部１６１は第三活動状態解析部の解析結果に基づき、体動信号を参照信号とした場合には体動信号を体動ノイズとする、又は圧力信号を参照信号とした場合には圧力信号を体動ノイズとする（ステップ５）。そして、ノイズ低減処理部は、観測信号に含まれる体動ノイズを減算した誤差信号を算出し、当該誤差信号を生体情報として出力する。体動ノイズなしの場合は、観測信号のままとノイズ低減処理部１６１は判断し、出力信号品質算出部に通知する（ステップ６）。観測信号が入力された出力信号品質算出部１６３から生体情報を出力する。
なお、第三活動状態解析部を備える生体情報処理装置は、第一センサ部１５１、第二センサ部１５２及び第三センサ部１５３を備えていてもよい。
【００８０】
＜第一の実施形態に係る生体情報処理装置の動作＞
第一の実施形態に係る生体情報処理装置における動作について以下に一例を示すが、これに限定されるものではない。これにより生体情報のノイズ低減処理を行うことができる。
各センサで計測した信号からバンドパスフィルタにて変動成分を抽出する。皮膚コンダクタンス、加速度信号及び圧力信号から活動状態解析を行う。活動状態解析のフローについて図９及び図１２を参照して説明するがこれに限定されるものではない。
まず、皮膚コンダクタンスから電極対と皮膚の接触状態を閾値より判断する。例えば閾値以上であればリストバンド型発汗センサデバイスは測定部位に接触していると判断する。閾値以下であれば接触していないと判断し、未装着/未接触と判定する。次に活動状態か否かは第一センサ解析部の出力結果の閾値判定により判断する。活動状態解析部では体動信号から活動状態を算出する。
加速度センサが３軸加速度センサとした場合、体動信号のノルム値をバッファリングして最大値フィルタの値を出力する。閾値以上であれば活動状態と判断する。
最後に押圧状態は第三センサ解析部６３の出力結果の閾値判定により判断する。第三センサ解析部６３では電極対と皮膚間に時間的押圧変化を算出する。圧力信号の微分絶対値をバッファリングして最大値フィルタの値を出力する。閾値以上であれば押圧が変化していると判断し、その場合は準安静状態と判断する。
皮膚コンダクタンスを観測信号として加速度信号及び圧力信号を参照信号として適応フィルタを用いて皮膚コンダクタンスに重畳された体動ノイズを低減された誤差信号(皮膚コンダクタンス)を算出する。
本第一の実施形態の場合は、上記ステップの活動状態解析部１６２の状態において参照信号を選択して使う。例えば、活動状態と判定された場合は３軸加速度を参照信号として適応フィルタによりノイズ除去を行う。準安静状態と判定された場合は複数（例えば８個）の押圧変化を参照信号として適応フィルタによりノイズ除去を行えばよい。
さらに、出力信号品質算出部１６３では適応フィルタ処理によりノイズが低減されたか否か判定するために、誤差信号パワーが観測信号パワーより小さくなっているか判定する。信号パワーの計算方法の例としては信号値の絶対値や二乗値や周波数スペクトログラム上で予め設定した帯域でのパワー合計値などを用いればよい。
さらに、後処理フィルタ部では適応フィルタ処理の出力信号(誤差信号)に含まれる残留ノイズを除去するためにローパスフィルタ処理を行うことができる。
【００８１】
５．第二の実施形態に係る生体情報処理装置
第一実施形態と重複する構成の説明は省略する。本技術の第二の実施形態に係る情報処理装置は、ノイズ低減処理部１６１に入力する信号を前処理する前処理部がさらに備えられている。当該ノイズ低減処理部１６１に入力する信号の前処理として、バンドパスフィルタ処理後の変動成分に対して信号の絶対値処理を行う前処理部をさらに備える。前処理部１５７、前処理部１５８、前処理部１５９は、それぞれＢＰＦ部１５４，１５５，１５６のあとに設けることが好ましい。これにより体動ノイズ周波数の高調波成分も効果的ノイズ除去が可能となる。上記第一実施形態に対して、計測した高圧信号のＢＰＦ処理後の変動成分を絶対値処理することで信号を高周波化し、適応フィルタ処理部の参照信号として利用することができる。これにより体動ノイズの高調波成分に対応できるためノイズ低減効果が向上するため、より精度良く生体情報を得ることができる。なお、第一センサ解析部６１は、発汗センサの場合には、接触解析部６１が好適である。また、第二センサ解析部６２は、加速度センサの場合には、体動解析部６２が好適である。また、第三センサ解析部６３は、圧力センサの場合には、押圧解析部６３が好適である。
【００８２】
＜第二実施形態の生体情報処理装置の動作＞
第二の実施形態に係る生体情報処理装置の動作について以下に一例を示すが、これに限定されるものではない。これにより生体情報のノイズ低減処理を行うことができる。第二の実施形態の生体情報処理装置は上述した第一の実施形態の構成を加えている。これによりバンドパスフィルタ処理後の変動成分に対して前処理として信号の絶対値処理を行い、参照信号を簡易的に高周波化（２倍化）する。これにより体動ノイズ周波数の高調波成分も効果的ノイズ除去が可能になる。
【００８３】
第二の実施形態の前処理部１５７、前処理部１５８、前処理部１５９で処理された観測信号、体動信号、圧力信号が、適宜、実施形態の生体情報処理装置における活動状態解析部に出力される。これら観測信号及び体動信号に基づいて第一活動状態解析部は上述の＜第一活動状態解析部の動作＞を行う。また、これら観測信号及び圧力信号に基づいて第二活動状態解析部は上述の＜第二活動状態解析部の動作＞を行う。また、これら観測信号、体動信号及び圧力信号に基づいて上述の＜第三活動状態解析部の動作＞を行う。
【００８４】
６．第三の実施形態に係る生体情報処理装置
第一実施形態又は第二実施形態と重複する構成の説明は省略する。本技術の第三の実施形態に係る生体情報処理装置は、ノイズ低減処理部１６１を備え、当該ノイズ低減処理部１６１は適応フィルタ処理部１６６をさらに備える（図１４参照）。当該ノイズ低減処理部１６１は、観測信号から当該適応フィルタ処理部１６６の参照信号を体動ノイズとして減算した誤差信号を算出するように構成されている。なお、第一センサ解析部６１は、発汗センサの場合には、接触解析部６１が好適である。また、第二センサ解析部６２は、加速度センサの場合には、体動解析部６２が好適である。また、第三センサ解析部６３は、圧力センサの場合には、押圧解析部６３が好適である。
【００８５】
第三の実施形態に係る生体情報処理装置は、さらにパラメータ生成部１７０を備えてもよく、さらにパラメータ生成部１７０に送受信可能なように装置の外部又は内部にデータベース１８０をさらに備えてもよい。パラメータ生成部１７０は、生体情報処理装置を装着直後の皮膚コンダクタンス情報を基にデータベース１８０に蓄積されたパラメータ情報を取得するように構成されている。さらにパラメータ生成部１７０では、取得したパラメータ情報からユーザの押圧変化によるコンダクタンスへの伝達関数（フィルタ係数）を生成するように構成されている。
【００８６】
ノイズ低減処理部１６１は、適応フィルタ処理部１６６と、減算器１６８とを備えることが好ましい。また、ノイズ低減処理部１６１には、ノイズモデル（伝達関数）、適応アルゴリズムを格納できる部１６７を備えることが望ましい。適応フィルタ処理部１６６は、入力された参照信号にさらに伝達関数を畳み込んだ参照信号値を算出でき、この値を出力できるように構成されている。適応フィルタ処理部１６６では、適応アルゴリズムから更新のための適応フィルタ係数が適宜入力され、事前に入力されているノイズモデル（伝達関数）を修正するように構成されていることが好適である。
【００８７】
ノイズ低減処理部１６１では、適応フィルタ処理部１６６から出力された参照信号値を、観測信号から減算した誤差信号を算出する減算器１６８を備え、この減算器より修正された皮膚コンダクタンスとして誤差信号が出力するように構成されている。
【００８８】
ノイズ低減処理において、ＢＰＦ処理後の変動成分をそのまま適応フィルタの参照信号とすることが可能である。適応フィルタによるノイズ除去の場合、参照信号は観測信号に含まれるノイズと相関が高いことが望ましい。そこで、体動に起因する体動ノイズ因子（押圧変化、体動変化）を考慮して事前に算出された伝達係数を予め求めておき、これを適応フィルタとして用いることがより好適である。
個々のユーザが生体情報を取得する前に初期設定として当該伝達係数を予め適応フィルタとして組み込むことが好ましい。さらに、個々のユーザが生体情報を取得することで、この適応フィルタは、適応アルゴリズムにより適宜更新可能である。適応アルゴリズムを更新することで個々のユーザの特性（体の動き等）で生じる体動ノイズを検知することができる。これにより、生体情報の観測信号に含まれる体動ノイズを個々のユーザに対応して精度良く低減できる。
【００８９】
第三実施形態について、一例として、押圧変化の変動成分に対して畳み込まれた信号を適応フィルタの参照信号として用いてノイズ低減処理する場合について、以下に説明するが、これに限定されない。
【００９０】
ノイズ低減処理部１６１は、体動ノイズ因子を計測し算出されたモデル係数（フィルタ係数）及び各センサからの信号（具体的には体動信号、押圧信号）が入力されるように構成されている。また、ノイズ低減処理部は、各センサから入力された信号からモデル係数を算出するように構成されていてもよい。
【００９１】
第三実施形態では、適応フィルタの適応アルゴリズムは特に限定されないが、一例としてＮＬＭＳアルゴリズムを参照して説明する。
ＮＬＭＳアルゴリズムでは、以下の式（２）の更新式により適応フィルタの適応フィルタ係数ｗ（式（１））を更新する。なお、本実施形態では、適応フィルタ係数ｗとして、後述するように事前に算出されたＦＩＲフィルタ係数を用いる。ｎはサンプル番号とする。ｗ（ｎ＋１）が更新後の適応フィルタ係数となる。
ここで、μは適応フィルタ係数ｗの更新量を決定する正の定数であり、ステップサイズと呼ばれる。本実施形態の場合、活動状態解析結果に基づいて、活動状態が急激に変化したことを検出してから予め設定した時間内はステップサイズを通常時よりも大きくすることで収束時間を改善する。例えば、ある一定時間内だけのステップサイズをＭ倍にする。本実施形態ではＮＬＭＳアルゴリズムを例に説明したが、その他適応アルゴリズムでも同様に適応できる。
【００９２】
【数１】
2020010803.tif 000003
【００９３】
圧力センサがバンド内に内蔵された場合、電極と皮膚間の押圧変化を直接計測していないため、弾性素材（例えば、バンド素材、変形可能部材の素材等）の特性による伝達関数が畳み込まれた押圧変化が押圧センサに印加される。このような場合押圧信号に、伝達係数が含まれることになるため、参照信号にこの伝達係数を加えることが望ましい。生体情報取得前に伝達係数が予め組み込まれている適応フィルタ処理により、弾性素材により圧力センサに印加されるノイズを観測信号から低減することができる。
【００９４】
電極の表面（皮膚に接する側の電極）に別の圧力センサを配置し表面にインパルス的な押圧変化Ｐｏを印加したときのバンド内（バンドに接する側の電極）の押圧変化Ｐｉを計測する。計測したＰｉとＰｏからシステム同定により、バンドの伝達関数ＨをＦＩＲ（有限インパルス応答）フィルタ型と仮定してフィルタ係数を推定しておく。
上述のようにして推定されたＦＩＲフィルタ係数を用いて、ＢＰＦ処理後の押圧変化の変動成分に対してこの係数を畳み込んた信号を、適応フィルタの参照信号とする。この適応フィルタの参照信号を利用して、観測信号に含まれる体動ノイズを減算した誤差信号を算出する。
【００９５】
＜第三実施形態の生体情報処理装置の動作＞
第三の実施形態に係る生体情報処理装置の動作について以下に一例を示すが、これに限定されるものではない。これにより生体情報のノイズ低減処理を行うことができる。第三の実施形態の生体情報処理装置は上述した第一の実施形態又は第一の実施形態の構成を加えている。
上述した第一実施形態又は第二実施形態で処理された観測信号、体動信号、圧力信号が、適宜、第三実施形態の生体情報処理装置における活動状態解析部に出力される。このときの活動状態解析部の動作については上述の＜第一実施形態の生体情報処理装置の動作＞又は＜第二実施形態の生体情報処理装置の動作＞のとおりである。第三実施形態の活動状態解析部により、未装着／未接触、活動状態、準安静状態又は安静状態に判定される。これにより活動状態解析部から、体動信号又は圧力信号が参照信号としてノイズ低減処理部に出力される。
ノイズ低減処理部は、ノイズモデル（伝達関数）及び適応アルゴリズムを読み込み、適応フィルタ処理部に出力する。ノイズ処理低減部は、上述の活動状態解析部の結果に基づき判定された参照信号又は体動ノイズなしを適応フィルタ処理部に出力する。
適応フィルタ処理部は、センサから入力された参照信号又は参照信号なしに、さらに伝達関数を加算して伝達関数を畳み込んだ参照信号値を算出し、この値を出力する。観測信号から適応フィルタ処理された参照信号値を減算させて誤差信号を得る。
さらに、適応フィルタ処理部は、適応アルゴリズムから更新のための適応フィルタ係数が適宜入力されることにより、事前に入力されているノイズモデル（伝達関数）を修正する。
【００９６】
７．解析装置の構成例
図１６は、本開示の一つの実施形態に係る生体情報解析装置の戦略的な構成例を示すブロック図である。
生体情報解析装置は、センサ装置１００において測定された皮膚コンダクタンスに基づく解析を実行する装置であり、サーバ３００、全く装置４００、又はセンサ装置１００自身として実装される。図５に示した例において、解析装置は受信部５１０、送信部５２０、及び処理部５３０を備える。受信部５１０及び送信部５２０は、例えばネットワーク２００等を介して通信する各種の通信装置によって実現される。また、処理部５３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサが、メモリ又はストレージに格納されたプログラムに従って動作することによって実現される。処理部５３０は、メモリ又はストレージに格納されたデータ履歴５４１、解析ルール５４２、及び／又は情報フォーマット５４３を、必要に応じて参照する。各構成については、例えば、特開２０１６−９７１５９号を参照することができる。
【００９７】
受信部５１０は、センサ装置１００において測定された皮膚コンダクタンスのデータを受信する。例えば、解析装置がサーバ３００として実装される場合、受信部５１０は、ネットワーク２００を介して、センサ装置１００からデータを受信する。また、解析装置が端末装置４００として実装される場合、受信部５１０は、ネットワーク２００を介して、又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等を介して直接的に、センサ装置１００からデータを受信する。あるいは、解析装置がセンサ装置１００自身として実装される場合、受信部５１０は、バス等で内部的にデータを受信する。
【００９８】
送信部５２０は、皮膚コンダクタンスに基づいて実行された解析の結果に基づく情報を送信する。例えば、解析装置がサーバ３００として実行され、情報がセンサ装置１００によってディスプレイ１１０等を用いて出力される場合、送信部５２０は、ネットワーク２００を介してセンサ装置１００に情報を送信する。また、解析装置がサーバ３００として実装され、情報が端末装置４００によってディスプレイ４１０等を用いて出力される場合、送信部５２０は、ネットワーク２００を介して端末装置４００に情報を送信する。
【００９９】
一方、解析装置が端末装置４００として実装され、情報がセンサ装置１００においてディスプレイ１１０等を用いて出力される場合、送信部５２０は、ネットワーク２００を介して、又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等を介して直接的に、センサ装置１００に情報を送信する。解析装置が端末装置４００として実装され、情報が端末装置４００自身においてディスプレイ４１０等を用いて出力される場合、送信部５２０はバス等で内部的に情報を送信する。解析装置がセンサ装置１００として実装され、情報がセンサ装置１００自身においてディスプレイ１１０等を用いて出力される場合も同様に、送信部５２０はバス等で内部的に情報を送信する。解析装置がセンサ装置１００として実装され、情報が端末装置４００でディスプレイ４１０等を用いて出力される場合、送信部５２０は、ネットワーク２００を介して、又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等を介して直接的に、端末装置４００に情報を送信する。
【０１００】
処理部５３０において、データ取得部５３１は、受信部５１０によって受信されたデータを取得する。取得されるデータは、上記のように、センサ装置１００において、ユーザの皮膚に接触する電極対によって測定される皮膚コンダクタンスのデータを含む。データ取得部５３１は、取得したデータを解析部５３２に提供するとともに、データ履歴５４１に蓄積してもよい。
【０１０１】
解析部５３２は、データ取得部５３１によって提供されたデータから、ユーザの生体情報を抽出する。ここで、生体情報は、例えばＥＤＡを含む。上記の通り、センサ装置１００において、上述したノイズ低減された皮膚コンダクタンスを算出してもよい。解析部５３２は、さらに、抽出されたＥＤＡ等の生体情報を、交感神経や副交感神経の活動レベルのような、別の生体情報に変換してもよい。解析部５３２は、このような解析を実施するにあたって、予め設定された解析ルール５４２を参照してもよい。また、解析部５３２は、最新のデータに基づく解析を実施するために、過去のデータ履歴５４１を参照してもよい。
【０１０２】
情報生成部５３３は、解析部５３２が実施した解析の結果に基づいて、ユーザに提供するための情報を生成する。解析部５３２によって皮膚コンダクタンスから抽出されるＥＤＡ等の生体情報は、様々な用途で利用可能である。例えば、生体情報は、ユーザの緊張やリラックス、喜びや悲しみ等の感情を検出するために利用されうる。検出された感情の情報は、ユーザ自身によって参照されてもよいし、他のユーザによって参照されてもよい。検出された感情は、例えば共有された動画を複数のユーザが観る場合のように、相手の表情等が直接的には見えない状況におけるコミュニケーションツールに有効に利用されうる。また、生体情報は、ユーザの活動との関係において評価されてもよい。例えば、ユーザがゴルフをプレイしているときの生体情報から、ユーザのプレイ中の精神状態が推定されてもよい。また、例えば、ユーザがヨガを行っているときの生体情報から、ヨガがユーザの精神状態の改善に寄与しているかどうかを推定してもよい。情報生成部５３３は、予め用意された情報フォーマット５４３に従って、生体情報に基づく情報を生成する。
【０１０３】
本実施形態では、以上のような機能構成によって、例えば、例えば皮膚コンダクタンスの観測信号に体動ノイズが含まれる体動に起因する影響を取り除き、ユーザの自律神経活動や代謝レベルを精度良く推定することができる。また、例えば、センサ装置１００や端末装置４００が、電極対以外にも皮膚温度計や加速度計等のセンサを備える場合、これらのセンサによって提供されるデータをＥＤＡとともに用いて、気温や食事、運動等に起因するＥＤＡの変化を特定することができうる。なお、ＥＤＡによるコンダクタンスの変化が異なる複数の領域としては、手首の内側と外側には限らず、指の内側と外側、上腕の内側と外側、又は首の内側と外側等もありうる。センサ装置１００は、リストウェアに限らず、例えばこれらの部位に装着可能な形状を有してもよい。
【０１０４】
８．ハードウェア構成
図１７を参照して、本開示の実施形態に係る情報処理装置のハードウェア構成について説明する。図６は、本開示の実施形態に係る情報処理装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。図示された情報処理装置９００は、例えば、上記の実施形態における解析装置を実現しうる。解析装置は、より具体的には、サーバ３００、端末装置４００、又はセンサ装置１００でありうる。
【０１０５】
情報処理装置９００は、ＣＰＵ（Central Processing unit）９０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）９０３、及びＲＡＭ（Random Access Memory）９０５を含む。また、情報処理装置９００は、ホストバス９０７、ブリッジ９０９、外部バス９１１、インターフェース９１３、入力装置９１５、出力装置９１７、ストレージ装置９１９、ドライブ９２１、接続ポート９２３、通信装置９２５を含んでもよい。さらに、情報処理装置９００は、必要に応じて、撮像装置９３３、及びセンサ９３５を含んでもよい。情報処理装置９００は、ＣＰＵ９０１に代えて、又はこれとともに、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、又はＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の処理回路を有してもよい。
【０１０６】
ＣＰＵ９０１は、演算処理装置及び制御装置として機能し、ＲＯＭ９０３、ＲＡＭ９０５、ストレージ装置９１９、又はリムーバブル記録媒体９２７に記録された各種プログラムに従って、情報処理装置９００内の動作全般又はその一部を制御する。ＲＯＭ９０３は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。ＲＡＭ９０５は、ＣＰＵ９０１の実行において使用するプログラムや、その実行において適宜変化するパラメータ等を一次記憶する。ＣＰＵ９０１、ＲＯＭ９０３、及びＲＡＭ９０５は、ＣＰＵバス等の内部バスにより構成されるホストバス９０７により相互に接続されている。さらに、ホストバス９０７は、ブリッジ９０９を介して、ＰＣＩ（Peripheral Component Interconnect/Interface）バス等の外部バス９１１に接続されている。
【０１０７】
入力装置９１５は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、スイッチ及びレバー等、ユーザによって操作される装置である。入力装置９１５は、例えば、赤外線やその他の電波を利用したリモートコントロール装置であってもよいし、情報処理装置９００の操作に対応した携帯電話等の外部接続機器９２９であってもよい。入力装置９１５は、ユーザが入力した情報に基づいて入力信号を生成してＣＰＵ９０１に出力する入力制御回路を含む。ユーザは、この入力装置９１５を操作することによって、情報処理装置９００に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりする。
【０１０８】
出力装置９１７は、取得した情報をユーザに対して視覚や聴覚、触覚等の感覚を用いて通知することが可能な装置で構成される。出力装置９１７は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）又は有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ等の表示装置、スピーカ又はヘッドフォン等の音声出力装置、もしくはバイブレータ等でありうる。出力装置９１７は、情報処理装置９００の処理により得られた結果を、テキストもしくは画像等の映像、音声もしくは音響等の音声、又はバイブレーション等として出力する。
【０１０９】
ストレージ装置９１９は、情報処理装置９００の記憶部の一例として構成されたデータ格納用の装置である。ストレージ装置９１９は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の磁気記憶部デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、又は光磁気記憶デバイス等により構成される。ストレージ装置９１９は、例えばＣＰＵ９０１が実行するプログラムや各種データ、及び外部から取得した各種のデータ等を格納する。
【０１１０】
ドライブ９２１は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２７のためのリーダライタであり、情報処理装置９００に内蔵、あるいは外付けされる。ドライブ９２１は、装着されているリムーバブル記録媒体９２７に記録されている情報を読み出して、ＲＡＭ９０５に出力する。また、ドライブ９２１は、装着されているリムーバブル記録媒体９２７に記録を書き込む。
【０１１１】
接続ポート９２３は、機器を情報処理装置９００に接続するためのポートである。接続ポート９２３は、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ポート、ＩＥＥＥ１３９４ポート、ＳＣＳＩ（Small Computer System Interface）ポート等でありうる。また、接続ポート９２３は、ＲＳ−２３２Ｃポート、光オーディオ端子、ＨＤＭＩ（登録商標）（High-Definition Multimedia Interface）ポート等であってもよい。接続ポート９２３に外部接続機器９２９を接続することで、情報処理装置９００と外部接続機器９２９との間で各種のデータが交換されうる。
【０１１２】
通信装置９２５は、例えば、通信ネットワーク９３１に接続するための通信デバイス等で構成された通信インターフェースである。通信装置９２５は、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ、又はＷＵＳＢ（Wireless USB）用の通信カード等でありうる。また、通信装置９２５は、光通信用のルータ、ＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）用のルータ、又は、各種通信用のモデム等であってもよい。通信装置９２５は、例えば、インターネットや他の通信機器との間で、ＴＣＰ／ＩＰ等の所定のプロトコルを用いて信号等を送受信する。また、通信装置９２５に接続される通信ネットワーク９３１は、有線又は無線によって接続されたネットワークであり、例えば、インターネット、家庭内ＬＡＮ、赤外線通信、ラジオ波通信又は衛星通信等を含みうる。
【０１１３】
撮像装置９３３は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide  Semiconductor）又はＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子、及び撮像素子への被写体像の結像を制御するためのレンズ等の各種の部材を用いて実空間を撮像し、撮像画像を生成する装置である。撮像装置９３３は、静止画を撮像するものであってもよいし、また動画を撮像するものであってもよい。
【０１１４】
センサ９３５は、例えば、加速度センサ、圧力センサ、角速度センサ、地磁気センサ、照度センサ、温度センサ、気圧センサ、又は音センサ（マイクロフォン）等の各種のセンサである。センサ９３５は、例えば情報処理装置９００の筐体の姿勢等、情報処理装置９００自体の状態に関する情報や、情報処理装置９００の周辺の明るさや騒音等、情報処理装置９００の周辺環境に関する情報を取得する。また、センサ９３５は、ＧＰＳ（Global Positioning System）信号を受信して装置の緯度、経度及び高度を測定するＧＰＳ受信機を含んでもよい。
【０１１５】
以上、情報処理装置９００のハードウェア構成の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。かかる構成は、実施する時々の技術レベルに応じて適宜変更されうる。
【０１１６】
なお、本技術では、以下の構成を取ることもできる。
〔１〕
体動変化を計測する第二センサ部からの体動信号及び／又は皮膚間の押圧変化を計測する第三センサ部からの圧力信号に基づいて、
生体情動を観測信号として計測する第一センサ部からの観測信号に含まれる体動ノイズを減算した誤差信号を算出するノイズ低減処理部、を備える、
生体情報処理装置。
〔２〕
前記第一センサが発汗センサ部である、前記〔１〕記載の生体情報処理装置。
〔３〕
前記ノイズ低減処理部は、前記体動信号又は圧力信号の何れかを参照信号とし、当該参照信号を用いて、前記観測信号から体動ノイズを減算し誤差信号を算出するように構成されている、前記〔１〕又は〔２〕記載の生体処理情報装置。
〔４〕
前記観測信号と、前記体動信号及び／又は前記圧力信号とに基づき活動状態を解析し、当該解析結果に基づき、前記体動信号又は前記圧力信号から参考信号を決定する活動状態解析部をさらに備える、前記〔１〕〜〔３〕いずれか１記載の生体情報処理装置。
〔５〕
前記信号からバンドパスフィルタにて変動成分を抽出するバンドパスフィルタ部をさらに備える、、前記〔１〕〜〔４〕いずれか１記載の生体情報処理装置。
〔６〕
前記観測信号から算出された観測信号パワーと前記誤差信号から算出された誤差信号パワーとの関係に基づき、体動ノイズの低減状態を判定する出力信号品質算出部をさらに備える、前記〔１〕〜〔５〕いずれか１記載記載の生体情報処理装置。
〔７〕
前記誤差信号に含まれる残留ノイズをさらにローパスフィルタ処理にて減少させる後処理フィルタ部をさらに備える、、前記〔１〕〜〔６〕いずれか１記載の生体情報処理装置。
〔８〕
前記活動状態解析部は、
活動状態を判定する第二センサ解析部をさらに備え、
当該第二センサ解析部において前記体動信号が閾値以上とされた場合に、当該体動信号を参照信号として前記ノイズ低減処理部に出力するように構成されている、前記〔１〕〜〔７〕いずれか１記載の生体情報処理装置。
〔９〕
前記活動状態解析部は、
準安静状態を判定する第三センサ解析部をさらに備え、
当該第三センサ解析部において前記押圧信号が閾値以上と判断された場合に、当該押圧信号を参照信号として前記ノイズ低減処理部に出力するように構成されている、前記〔１〕〜〔８〕いずれか１記載の生体情報処理装置。
〔１０〕
前記活動状態解析部は、前記第三センサ解析部において閾値未満と判断された場合に前記観測信号のまま出力するように前記ノイズ低減処理部に出力するように構成されている、前記〔１〕〜〔９〕いずれか１記載の生体情報処理装置。
〔１１〕
前記活動状態解析部は、
未装着又は未接触を判断する第一センサ解析部をさらに備え、
前記第一センサ解析部において前記観測信号が閾値未満の場合に、未装着又は未接触と判定するように構成されている、前記〔１〕〜〔１０〕いずれか１記載の生体情報処理装置。
〔１２〕
前記ノイズ低減処理部に入力する信号の前処理として、バンドパスフィルタ処理後の変動成分に対して信号の絶対値処理を行う前処理部をさらに備える、前記〔１〕〜〔１１〕いずれか１記載の生体情報処理装置。
〔１３〕
前記ノイズ低減処理部は、適応フィルタ処理部をさらに備え、
前記ノイズ低減処理部は、観測信号から当該適応フィルタ処理部
の参照信号を体動ノイズとして減算した誤差信号を算出するように構成されている、前記〔１〕〜〔１２〕いずれか１記載の生体情報処理装置。
〔１４〕
前記適応フィルタ処理部は、皮膚間の押圧変化とバンド素材間の押圧変化との押圧信号差から算出されたバンドの伝達関数を、バンドパスフィルタ処理後の押圧変化の変動成分に加えて参照信号とするように構成されている、前記〔１〕〜〔１３〕いずれか１記載の生体情報処理装置。
〔１５〕
前記生体情報処理装置が、バンド型である、前記〔１〕〜〔１４〕いずれか１記載の生体情報処理装置。
〔１６〕
体動変化を計測する第二センサからの体動信号及び／又は皮膚間の押圧変化を計測する第三センサからの圧力信号に基づいて、
生体情動を観測信号として計測する第一センサからの観測信号に含まれる体動ノイズを減算した誤差信号を算出する、生体情報処理におけるノイズ低減処理方法。
〔１７〕
前記観測信号と、前記体動信号及び／又は前記圧力信号との順に活動状態解析を行い、当該解析結果に基づき体動ノイズを判定することを含む、前記〔１６〕記載のノイズ低減処理方法。
【符号の説明】
【０１１７】
６１  接触解析部
６２  体動解析部
６３  押圧解析部
１００  生体情報処理装置
１４０  生体センサモジュール
１４１  リストバンド
１５０  センサ部
１５１  第１センサ
１５２  第２センサ
１５３  第３センサ
１６０  処理部
１６１  ノイズ低減処理部
１６２  活動状態解析部
１６６  適応フィルタ処理部
２００  ネットワーク
３００  サーバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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