(57)【要約】【課題】本発明は、基準波形の形状と測定波形の形状とを比較することによって心拍、呼吸、寝姿勢、寝位置及び入離床等の生体情報を検出する生体情報検出装置を提供する。【解決手段】本発明の生体情報検出装置１は、圧力検出センサを備えて成り寝具を介して伝播する生体に起因する圧力を検出するセンサ部１１と、検出すべき生体情報に対応する生体の各個体に対し実質的に共通である基準波形の形状パターンを予め記憶する基準波形記憶部１３１と、センサ部１１の出力から時間経過に対するセンサ部１１の出力変化を示す測定波形を生成し、この生成した測定波形の形状パターンと基準波形の形状パターンとを比較することによって生体情報を検出し、この検出した検出結果を出力する生体情報検出部１４１とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力検出センサを備えて成り寝具を介して伝播する生体に起因する圧力を検出するセンサ部と、
検出すべき生体情報に対応する前記生体の各個体に対し実質的に共通である基準波形の形状パターンを予め記憶する基準波形記憶部と、
前記センサ部の出力から時間経過に対する前記センサ部の出力変化を示す測定波形を生成し、該生成した測定波形の形状パターンと前記基準波形の形状パターンとを比較することによって生体情報を検出し、該検出した検出結果を出力する生体情報検出部とを備えること
を特徴とする生体情報検出装置。
【請求項２】
前記基準波形の形状パターンは、圧力検出センサを備えて成り寝具を介して伝播する生体に起因する圧力を検出するセンサ部の出力を所定期間で測定することによって時間経過に対する該センサ部の出力変化を示す素波形を生成し、該素波形を複数生成し、該複数生成した各素波形を平均した波形の形状パターンであること
を特徴とする請求項１に記載の生体情報検出装置。
【請求項３】
前記基準波形記憶部は、寝ている前記生体の姿勢、寝ている前記生体における前記寝具上の位置、及び、入離床のそれぞれに対応する複数の基準波形の形状パターンを記憶すること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の生体情報検出装置。
【請求項４】
前記生体情報検出部は、前記測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形を異なる時点で求め、寝ている前記生体の姿勢、寝ている前記生体における前記寝具上の位置、及び、入離床のうちの少なくとも1つを前記生体情報として検出すること
を特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の生体情報検出装置。
【請求項５】
前記生体情報検出部は、前記測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形を異なる時点で求め、該求めた複数の基準波形に基づいて体動を前記生体情報として検出すること
を特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の生体情報検出装置。
【請求項６】
前記生体情報検出部は、求めた前記測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形と前記測定波形とに基づいて心拍、呼吸及びいびきのうちの少なくとも1つを求めること
を特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の生体情報検出装置。
【請求項７】
前記センサ部の出力に基づいて体動を検出して検出信号を出力する体動検出部をさらに備え、
前記生体情報検出部は、前記体動検出部から検出信号が入力された場合に、測定波形の形状パターンと前記基準波形の形状パターンとを比較することによって前記測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形を求め、寝ている前記生体の姿勢、寝ている前記生体における前記寝具上の位置、及び、入離床のうちの少なくとも１つを前記生体情報として検出すること
を特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の生体情報検出装置。
【請求項８】
前記体動検出部は、前記センサ部の出力が所定の閾値を越えた場合を体動の検出として前記検出信号を出力すること
を特徴とする請求項７に記載の生体情報検出装置。
【請求項９】
前記体動検出部は、時間経過に対する前記センサ部の出力変化に基づいて前記体動を検出すること
を特徴とする請求項７に記載の生体情報検出装置。
【請求項１０】
前記体動検出部は、前記センサ部の出力変化が所定の閾値を越え、且つ、所定の継続時間を越えた場合を体動の検出として前記検出信号を出力すること
を特徴とする請求項９に記載の生体情報検出装置。
【請求項１１】
前記基準波形の振幅を前記測定波形で補正する基準波形補正部をさらに備えること
を特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか１項に記載の生体情報検出装置。
【請求項１２】
前記基準波形補正部は、前記基準波形の形状パターンを前記測定波形で補正すること
を特徴とする請求項１乃至請求項１１の何れか１項に記載の生体情報検出装置。
【請求項１３】
前記圧力検出センサは、圧電素子を備えて構成されること
を特徴とする請求項１乃至請求項１２の何れか１項に記載の生体情報検出装置。
【請求項１４】
検出すべき生体情報に対応する生体の各個体に対し実質的に共通である基準波形の形状パターンを予め記憶することによって前記生体情報を検出する生体情報検出方法において、
圧力検出センサを備えて成るセンサ部で寝具を介して伝播する前記生体に起因する圧力を検出する検出ステップと、
前記センサ部の出力から時間経過に対する前記センサ部の出力変化を示す測定波形を生成する生成ステップと、
前記生成ステップで生成した測定波形の形状パターンと前記基準波形の形状パターンとを比較することによって該測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形を求める比較ステップと、
前記比較ステップで求めた基準波形に基づいて生体情報を検出する検出ステップと、
前記検出ステップで検出した検出結果を出力する出力ステップとを備えること
を特徴とする生体情報検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、心拍、呼吸、いびき、寝姿勢、寝位置及び入離床等の生体情報を検出する生体情報検出装置及び生体情報検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、就寝中における生体の各種状態や位置を検出する装置が研究、開発されており、例えば、特許文献１や特許文献２がある。
【０００３】
この特許文献１には、就寝中の安眠度を検出する就寝状態判定装置が開示されている。この就寝状態判定装置は、寝具上の生体の振動情報を検知する振動検知手段と、前記振動検知手段の出力信号の特徴情報を解析する特徴解析手段と、波形の振幅、心拍、呼吸の各波形成分の全波形に対する占有率、ピーク波形の周波数等の、安静状態の特徴情報を予め記憶した記憶手段と、前記特徴解析手段によって解析された特徴情報と前記記憶手段に記憶された特徴情報とを比較し安静度を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果をもとに報知する報知手段とから構成されている。
【０００４】
そして、特許文献２には、就寝中の位置を検出する就寝装置が開示されている。この就寝装置は、寝具の左右両側に設け、就寝者の寝返りや心臓の活動や呼吸活動により発生する体動によって前記寝具上を伝わる振動を検出する圧電素子と、前記圧電素子各々の出力信号を処理する信号変換手段と、前記寝具の中央に人体が位置した時に前記人体の心臓の活動や呼吸活動により発生する体動によって前記寝具上を伝わる振動を前記圧電素子各々により検出した際に、前記圧電素子各々に対応して得られる前記信号変換手段の出力を基準値として記憶する記憶手段と、前記信号変換手段の出力と前記基準値との差を前記圧電素子各々に対応して演算し、前記寝具の右側に設けられた前記圧電素子に対応する差の値から前記寝具の左側に設けられた前記圧電素子に対応する差の値を減算し、その減算値に基づき前記寝具の上の人体の位置を判定する比較判定手段と、前記比較判定手段の判定結果を出力する出力手段とから構成されている。
【特許文献１】特開平８−３１７９０９号公報
【特許文献２】特許第２８３０６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献２に開示の就寝装置では、使用者の基準値を予め計測しておく必要がある。そのため、使用者の基準値を測定する手間や時間が必要であるという不都合や、基準値の測定を使用者が行わなければならないため、この基準値の測定方法を取り扱い説明書等で説明したとしても、必ずしも誰でも容易に実行することができるとは限らない。また、上記特許文献１及び特許文献２では、基準値や特徴情報といった予め定めた閾値と、就寝中における現在の数値とを比較して就寝中の位置や安眠度を判定するものであり、圧電素子の出力から得られる時間経過に対する圧電素子の出力変化を示す波形の形状パターンを比較するものではない。
【０００６】
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、圧力検出センサの出力から得られる時間経過に対する圧力検出センサの出力変化を示す波形の形状そのものを比較することによって、その比較結果に基づいて心拍、呼吸、いびき、寝姿勢、寝位置（就寝中の位置）及び入離床等の生体情報を検出する生体情報検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者らは、種々の実験を重ね、鋭意研究を重ねた結果、寝姿勢及び寝位置等のある種の生体情報に対応する波形であって、生体に起因する圧力が伝播するときの時間遅れが一定である圧力検出センサを備えて成り寝具を介して伝播する圧力を検出するセンサ部の出力を所定期間で測定することによって得られた時間経過に対するセンサ部の出力変化を示す該波形の形状パターンには個体差がないことを見出した。そこで、このような波形を基準波形に採用して予め装置に組み込み、使用者から得た測定波形の形状パターンをこの基準波形の形状パターンと比較することによって寝姿勢、寝位置及び入離床等のある種の生体情報を検出することができることを見出した。
【０００８】
さらに、発明者らは、測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形と該測定波形を用いることによって心拍や呼吸等の生体情報をより精度良く検出することができることを見出した。
【０００９】
そこで、本発明の一態様に係る生体情報検出装置は、圧力検出センサを備えて成り寝具を介して伝播する生体に起因する圧力を検出するセンサ部と、検出すべき生体情報に対応する前記生体の各個体に対し実質的に共通である基準波形の形状パターンを予め記憶する基準波形記憶部と、前記センサ部の出力から時間経過に対する前記センサ部の出力変化を示す測定波形を生成し、該生成した測定波形の形状パターンと前記基準波形の形状パターンとを比較することによって生体情報を検出し、該検出した検出結果を出力する生体情報検出部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
そして、上記の生体情報検出装置において、前記基準波形の形状パターンは、圧力検出センサを備えて成り寝具を介して伝播する生体に起因する圧力を検出するセンサ部の出力を所定期間で測定することによって時間経過に対する該センサ部の出力変化を示す素波形を生成し、該素波形を複数生成し、該複数生成した各素波形を平均した波形の形状パターンであることを特徴とする。
【００１１】
また、これら生体情報検出装置において、前記基準波形記憶部は、寝ている前記生体の姿勢、寝ている前記生体における前記寝具上の位置、及び、入離床のそれぞれに対応する複数の基準波形の形状パターンを記憶することを特徴とする。
【００１２】
また、これら生体情報検出装置において、前記生体情報検出部は、前記測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形を異なる時点で求め、寝ている前記生体の姿勢、寝ている前記生体における前記寝具上の位置、及び、入離床のうちの少なくとも1つを前記生体情報として検出することを特徴とする。
【００１３】
さらに、これら生体情報検出装置において、前記生体情報検出部は、前記測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形を異なる時点で求め、該求めた複数の基準波形に基づいて体動を前記生体情報として検出することを特徴とする。
【００１４】
そして、これら生体情報検出装置において、前記生体情報検出部は、求めた前記測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形と前記測定波形とに基づいて心拍、呼吸及びいびきのうちの少なくとも1つを求めることを特徴とする。
【００１５】
また、これら生体情報検出装置において、前記センサ部の出力に基づいて体動を検出して検出信号を出力する体動検出部をさらに備え、前記生体情報検出部は、前記体動検出部から検出信号が入力された場合に、測定波形の形状パターンと前記基準波形の形状パターンとを比較することによって前記測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形を求め、寝ている前記生体の姿勢、寝ている前記生体における前記寝具上の位置、及び、入離床のうちの少なくとも１つを前記生体情報として検出することを特徴とする。
【００１６】
さらに、これら生体情報検出装置において、前記体動検出部は、前記センサ部の出力が所定の閾値を越えた場合を体動の検出として前記検出信号を出力することを特徴とする。
【００１７】
そして、これら生体情報検出装置において、前記体動検出部は、時間経過に対する前記センサ部の出力変化に基づいて前記体動を検出することを特徴とする。
【００１８】
また、これら生体情報検出装置において、前記体動検出部は、前記センサ部の出力変化が所定の閾値を越え、且つ、所定の継続時間を越えた場合を体動の検出として前記検出信号を出力することを特徴とする。
【００１９】
さらに、これら生体情報検出装置において、前記基準波形の振幅を前記測定波形で補正する基準波形補正部をさらに備えることを特徴とする。
【００２０】
そして、これら生体情報検出装置において、前記基準波形補正部は、前記基準波形の形状パターンを前記測定波形で補正することを特徴とする。
【００２１】
また、これら生体情報検出装置において、前記圧力検出センサは、圧電素子を備えて構成されることを特徴とする。
【００２２】
そして、本発明の他の一態様に係る、検出すべき生体情報に対応する生体の各個体に対し実質的に共通である基準波形の形状パターンを予め記憶することによって前記生体情報を検出する生体情報検出方法は、圧力検出センサを備えて成るセンサ部で寝具を介して伝播する前記生体に起因する圧力を検出する検出ステップと、前記センサ部の出力から時間経過に対する前記センサ部の出力変化を示す測定波形を生成する生成ステップと、前記生成ステップで生成した測定波形の形状パターンと前記基準波形の形状パターンとを比較することによって該測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形を求める比較ステップと、前記比較ステップで求めた基準波形に基づいて生体情報を検出する検出ステップと、前記検出ステップで検出した検出結果を出力する出力ステップとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
このような構成の生体情報検出装置及び生体情報検出方法は、基準波形記憶部が、検出すべき生体情報に対応する生体の各個体に対し実質的に共通である基準波形の形状パターンを予め記憶するので、生体情報検出装置を購入した使用者は、自己の基準波形を測定することなく、直ちに生体情報検出装置の使用を開始することができる。そのため、使用者の基準波形を測定する手間や時間が必要なく、また誰でも背景技術に較べて容易に取り扱うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
（実施形態の構成）
図１は、実施形態に係る生体情報検出装置の構成を示すブロック図である。図２は、センサ部と寝具との配置関係を示す図であり、図２（Ａ）は、側面図を示し、図２（Ｂ）は、上面図を示す。
【００２５】
本実施形態に係る生体情報検出装置１は、寝姿勢及び寝位置等の生体情報に対応する生体の各個体に対し実質的に共通である基準波形の形状パターン（即ち、生体の各個体における個体差に実質的に依存しない基準波形の形状パターン）を予め記憶し、生体に起因する圧力が伝播するときの時間遅れが一定である圧力検出センサの出力から時間経過に対する圧力検出センサの出力変化を示す測定波形を生成し、この生成した測定波形の形状パターンと基準波形の形状パターンとを比較することによってこの測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形を求め、この求めた基準波形に基づいて寝姿勢、寝位置、入離床、心拍、呼吸及びいびき等の生体情報を検出し、この検出した検出結果を出力する装置であり、例えば、図１に示すように、センサ部１１と、信号生成回路部１２と、記憶部１３と、演算処理部１４と、入力部１５と、出力部１６と、バス１７とを備えて構成される。
【００２６】
センサ部１１は、寝具を介して伝播する寝具上にいる生体に起因する圧力を検出する圧力検出センサであって、生体に起因する圧力が伝播するときの時間遅れが一定である圧力検出センサである。以下、この生体に起因する圧力を「生体圧力」と呼称することとする。センサ部１１は、例えば、図２に示すように、生体ＬＢが座ったり横たわったりするマットレス等の寝具ＭＬと寝具ＭＬを載置する寝台ＢＴとの間に配置され、このような圧力検出センサの一例である圧電素子を備えて構成される。センサ部１１の圧力を検出する検出部分（センシング部分）の面積は、比較的大きな面積のものでも比較的小さな面積のものでもよく、任意である。また、センサ部１１の生体に対する配置位置も生体圧力を検出することができれば、任意の場所でよく、寝具ＭＬにおける圧力の伝播率及びセンサ部１１の検出部分の面積等に依存する。寝具ＭＬにおける圧力の伝播率が高く、かつ、センサ部１１の検出部分の面積が大きいほど、圧力が伝播され易く、かつ、圧力が検出され易いので、センサ部１１は、生体ＬＢから離れた位置に配置することも可能である。本実施形態では、寝具を介して伝播する寝具上にいる生体の生体圧力をより精度よく検出することができるようにする観点から、図２に示すように、生体ＬＢが枕ＰＩを用いて寝具ＭＬの略中央に仰臥している場合に、生体ＬＢの首から胸にかけた生体ＬＢの部分がセンサ部１１の検出部分に重なるように配置されている。生体圧力は、例えば、心臓の鼓動（拍動）及び呼吸等の生命維持活動並びに生体ＬＢが身体の各部を動かすこと等によって時間的に変化する。圧電素子は、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウムやチタン酸ジルコン酸鉛等の圧電セラミックス、及び、ポリフッ化ビニリデン等の圧電高分子等の各種材料からなるものが知られており、例えば、略矩形や略円形のシート状のものでも、帯状のものでも、ボタン状のものでも、ケーブル状のものでもよい。ケーブル状の圧電素子は、例えば、長尺な線状の中心電極と、この中心電極を被覆する圧電体と、この圧電体を被覆する外側電極とから成り、ケーブルの何れの部分においても感度があるデバイスが知られている。
【００２７】
信号生成回路部１２は、センサ部１１に接続され、センサ部１１で検出したアナログの生体圧力をディジタルの生体圧力に変換し、演算処理部１４が処理可能な形式のデータに変換する回路であり、例えば、アナログ信号をディジタル信号へ変換するアナログ／ディジタル変換回路（以下、「Ａ／Ｄ」と略記する。）１２３を備えて構成される。ここで、信号生成回路部１２は、例えばセンサ部１１における検出部分の面積が小さかったり、及び／又は、寝具ＭＬにおける圧力の伝播率が小さかったりするために、センサ部１１の出力が小さい場合には、生体圧力の時間的な変化をより精度よく検出することができるようにする観点等から、図１に破線で示すように、センサ部１１の出力を所定利得で増幅してＡ／Ｄ１２３へ出力する増幅回路（以下、「Ａｍｐ」と略記する。）１２１をさらに備えてもよい。また、商用電源に起因する所謂ハムノイズを抑制する観点等から、図１に破線で示すように、Ａｍｐ１２１の出力から所定周波数より大きい信号成分をカットして所定周波数以下の信号成分をＡ／Ｄ１２３へ出力するローパスフィルタ回路（以下、「ＬＰＦ」と略記する。）１２２をさらに備えてもよい。このＬＰＦ１２２の遮断周波数は、上記観点から例えば３０Ｈｚから５０Ｈｚの間の所定周波数に設定される。なお、このＬＰＦ１２２に代えてバンドパスフィルタ回路を用いてもよい。
【００２８】
記憶部１３は、機能的に、検出すべき生体情報に対応する基準波形の形状パターンを予め記憶する基準波形記憶部１３１と、信号生成回路部１２の出力から時間経過に対する信号生成回路部１２の出力変化（生体圧力の時間的な変化）を示す測定波形を記憶する測定波形記憶部１３２とを備え、測定波形を生成しこの生成した測定波形の形状パターンと基準波形の形状パターンとを比較することによりこの比較結果に基づいて生体情報を検出しこの検出した検出結果を出力する生体情報検出プログラム等の各種プログラム、及び、各種プログラムの実行に必要なデータやその実行中に生じるデータ等の各種データを記憶する。この基準波形記憶部１３１に予め記憶される基準波形については、後述する。記憶部１３は、例えば、演算処理部１４の所謂ワーキングメモリとなるＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性の記憶素子、ＲＯＭ（Read Only Memory）や書換え可能なＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）等の不揮発性の記憶素子等を備えて構成される。
【００２９】
演算処理部１４は、例えば、マイクロプロセッサ及びその周辺回路等を備えて構成され、機能的に、信号生成回路部１２の出力から測定波形を生成しこの生成した測定波形の形状パターンと記憶部１３に予め記憶されている基準波形の形状パターンとを比較することによってこの測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形を求め、この求めた基準波形に基づいて生体情報を検出し、この検出した検出結果を出力する生体情報検出部１４１を備えると共に、制御プログラムに従って信号生成回路部１２、記憶部１３、入力部１５及び出力部１６を当該機能に応じてそれぞれ制御する。
【００３０】
入力部１５は、生体情報検出装置１の電源をオンオフする電源スイッチや、生体情報の検出開始を生体情報検出装置１に指示する測定開始スイッチ等の、生体情報検出装置１に指示を与える各種のスイッチを備えて構成される。出力部１６は、基準波形、測定波形及び生体情報等を出力する機器であり、例えばＣＲＴディスプレイ、ＬＣＤ、有機ＥＬディスプレイ又はプラズマディスプレイ等の表示装置である。
【００３１】
そして、これら信号生成回路部１２、記憶部１３、演算処理部１４、入力部１５及び出力部１６は、データを相互に交換することができるようにバス１７でそれぞれ接続される。
【００３２】
次に、上記の生体情報検出装置１の記憶部１３における基準波形記憶部１３１に予め記憶される基準波形を生成する基準波形生成装置について説明する。
【００３３】
図３は、基準波形生成装置の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る基準波形生成装置２は、生体に起因する圧力が伝播するときの時間遅れが一定である圧力検出センサの出力を所定期間で測定することによって時間経過に対する圧力検出センサの出力変化を示す素波形を生成し、この素波形を複数生成し、この生成した複数の各素波形を平均した波形を演算することによって基準波形を生成する装置であり、例えば、図３に示すように、センサ部１１と、信号生成回路部１２と、記憶部２３と、演算処理部２４と、入力部２５と、出力部２６と、外部記憶部２７と、トリガ生成部２８と、バス２９とを備えて構成される。
【００３４】
センサ部１１及び信号生成回路部１２は、上記生体情報検出装置１におけるセンサ部１１及び信号生成回路部１２と同様であるので、その説明を省略する。なお、基準波形生成装置２の信号生成回路部１２は、精度よく基準波形を生成する観点等から、本実施形態では、Ａｍｐ１２１及びＬＰＦ１２２を備えている。
【００３５】
記憶部２３は、機能的に、信号生成回路部１２の出力を所定期間で測定することによって生成した時間経過に対する信号生成回路部１２の出力変化を示す素波形を記憶する素波形記憶部２３２と、素波形を複数生成してこの生成した複数の各素波形から求めた基準波形を記憶する生成基準波形記憶部２３１とを備え、信号生成回路部１２の出力を所定期間で測定することによって素波形を生成しこの素波形を複数生成してこの生成した複数の各素波形を平均した基準波形を生成する基準波形生成プログラム等の各種プログラム、及び、各種プログラムの実行に必要なデータやその実行中に生じるデータ等の各種データを記憶する。記憶部２３は、例えば、演算処理部２４の所謂ワーキングメモリとなるＲＡＭ等の揮発性の記憶素子、ＲＯＭや書換え可能なＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性の記憶素子、及び、比較的容量の大きいデータを記憶するハードディスク等を備えて構成される。
【００３６】
トリガ生成部２８は、素波形を生成する際にその素波形の起点（トリガ、測定開始点）を生成するためのデータを生成する回路である。例えば、本実施形態では、心拍に基づいて素波形の起点を決定していることから、トリガ生成部２８は、心電計である。
【００３７】
演算処理部２４は、例えば、マイクロプロセッサ及びその周辺回路等を備えて構成され、機能的に、トリガ生成部２８の出力に基づいて検出した素波形の起点から信号生成回路部１２の出力を所定期間で測定することによって素波形を生成しこの素波形を複数生成してこれら生成した複数の各素波形を平均した基準波形を生成する基準波形生成部２４１を備えると共に、制御プログラムに従って信号生成回路部１２、記憶部２３、入力部２５、出力部２６及び外部記憶部２７を当該機能に応じてそれぞれ制御する。
【００３８】
入力部２５は、基準波形の生成開始を指示する開始コマンド等の各種コマンドや素波形の起点を決める情報や所定期間の値等の基準波形生成プログラムの実行に必要なデータ等の各種データを基準波形生成装置２に入力する機器であり、例えば、キーボードやマウス等である。出力部２６は、入力部２５から入力されたコマンドやデータ、及び、測定した素波形や演算した基準波形等を出力する機器であり、例えばＣＲＴディスプレイ、ＬＣＤ、有機ＥＬディスプレイ又はプラズマディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印字装置等である。外部記憶部２７は、例えば、フレキシブルディスク、ＣＤ−Ｒ（Compact Disc Recordable）及びＤＶＤ−Ｒ（Digital Versatile Disc Recordable）等の記録媒体との間でデータを読み込み及び／又は書き込みを行う装置であり、例えば、フレキシブルディスクドライブ、ＣＤ−Ｒドライブ及びＤＶＤ−Ｒドライブ等である。
【００３９】
そして、これら信号生成回路部１２、記憶部２３、演算処理部２４、入力部２５、出力部２６、外部記憶部２７及びトリガ生成部２８は、データを相互に交換することができるようにバス２９でそれぞれ接続される。
【００４０】
このような構成の基準波形生成装置２は、次のように動作することによって基準波形を生成する。図４は、基準波形生成装置における基準波形を生成する基準波形生成動作を示すフローチャートである。図５は、素波形の測定を説明するための図である。図５（Ａ）は、時間経過に対する信号生成回路部１２の出力変化を示し、その横軸は、時間であり、縦軸は、信号生成回路部１２の出力レベルである。図５（Ｂ）は、心電図を示し、その横軸は、時間であり、縦軸は、心臓の活動電位レベルである。
【００４１】
例えば、基準波形を生成するための被験者が図２に示す生体ＬＢのように寝具ＭＬ上に寝、電源がオンされ、基準波形生成装置２の基準波形の生成開始を指示する開始コマンドが入力部２５から入力されると、被験者の生体圧力が寝具ＭＬを介してセンサ部１１で検出される。
【００４２】
センサ部１１は、この検出した生体圧力を信号生成回路部１２へ出力する。信号生成回路部１２は、このセンサ部１１の出力に対し所定の信号処理を行ってバス２９に出力する。
【００４３】
図３において、演算処理部２４の基準波形生成部２４１は、１〜２ｍｓの間に設定された所定のサンプリング間隔（５００Ｈｚ〜１ｋＨｚの間に設定された所定のサンプリング周波数）で信号生成回路部１２の出力をサンプリングし、そして、トリガ生成部２８の出力から素波形の起点（測定開始点）を検出し、この検出した起点から所定期間で区切ることによって素波形を測定し、記憶部２３の素波形記憶部２３２に記憶すると共に出力部２６に出力する（Ｓ１１）。
【００４４】
例えば、被験者が安静にしている場合には、信号生成回路部１２の出力は、時間経過に従って変化する図５（Ａ）に示す如き波形となる。被験者が安静にしている場合には、生体圧力の時間的な変化は、主に心臓の鼓動（心拍、拍動）及び呼吸によって生じるので、信号生成回路部１２の出力は、複数のピークを有し、主に心拍の間隔に応じて繰り返す周期的な波形を呈する。本実施形態では、心電のＲ波を素波形の起点としている。所定期間は任意であるが、Ｒ波が生じた後の測定波形の圧力変化の特徴を捉える時間長が必要であるため、ここでは例えば所定期間を８５０ｍｓに設定している。８５０ｍｓの所定期間で信号生成回路部１２の出力を区切って、生体圧力をより精度よく検出することができるような位置にセンサ部１１を配置して測定した素波形は、図５（Ａ）及び（Ｂ）から分かるように、Ｒ波が生じた後に最大の振幅を有し、徐々に振幅が小さくなる複数のピークを有したものとなる。
【００４５】
なお、図５（Ａ）では、検出のし易さ等から素波形の起点（測定開始点）を心電におけるＲ波のピークが生じた時点としたが、心電の他の特徴点（例えばＱ点のピークやＳ点のピーク等）を素波形の起点としてもよく、また、信号生成回路部１２の出力における時間変化は、周期性を有するので、任意の時点を起点としてよい。
【００４６】
図４に戻って、次に、基準波形生成部２４１は、誤差を少なくする観点から、この素波形を所定回数だけ繰り返し測定し、これら繰り返し測定した各素波形を、各素波形における測定開始点を一致させて足し合わせた波形を生成する（Ｓ１２）。この各素波形を加算した波形を加算波形と呼称することとする。所定回数は、各素波形における雑音による乱れが実質的に無視し得る回数であり、例えば、１０回、５０回、１００回、１５０回、２００回等である。なお、各素波形における雑音による乱れが実質的に無視し得るのであれば、所定回数は、１回でもよい。
【００４７】
次に、基準波形生成部２４１は、この生成した加算波形を上記所定回数で割り算することによって基準波形を生成し（Ｓ１３）、この生成した基準波形を記憶部２３の生成基準波形記憶部２３１に記憶すると共に出力部２６に出力する（Ｓ１４）。
【００４８】
このように動作することによって、基準波形生成装置２は、例えば、図５（Ｃ）に示す被験者の基準波形を生成し、記憶部２３に記憶することができる。
【００４９】
このように求められた各寝姿勢における基準波形の一例を図６に示す。また、比較例として、センサ部１１を構成する圧電素子をエアバックに代え、図４に示す上記処理によって得た比較波形の一例を図７に示す。
【００５０】
図６は、実施形態に係る基準波形の一例を示す図である。図７は、比較波形を示す図である。図６及び図７の横軸は、時間であり、縦軸は、信号生成回路部１２の出力レベルである。図６（Ａ）及び図７（Ａ）は、伏臥の寝姿勢における複数の素波形及び基準波形並びに分散を示し、図６（Ｂ）及び図７（Ｂ）は、横臥の寝姿勢における複数の素波形及び基準波形並びに分散を示し、そして、図６（Ｃ）及び図７（Ｃ）は、仰臥の寝姿勢における複数の素波形及び基準波形並びに分散を示す。図６（Ａ）〜（Ｃ）及び図７（Ａ）〜（Ｃ）の各図において、左から体重小（４５ｋｇ）、体重中（５４ｋｇ）及び体重大（８２ｋｇ）の各体重別に複数の素波形及び基準波形並びに分散がそれぞれ示されている。そして、各図において、素波形及び基準波形を上段に示し、分散を下段に示す。各図の上段の図において、素波形は、黒の実線で示し、基準波形は、白の実線で示す。なお、体重小の４５ｋｇ、体重中の５４ｋｇ及び体重大の８２ｋｇの体重の具体的な数値は、比較波形に対し基準波形が体重に依存しないことを示す目的に採用された体重の大中小の一例であり、目安に過ぎない。
【００５１】
図６と図７とを比較すると分かるように、図６の各図における下段に示す分散は、図６の体重中の場合では被験者が身体を動かしてしまったので分散が大きくなっているけれども、図７の各図における下段に示す分散よりそれぞれ小さい。図６の体重中の場合でも、被験者が身体を動かした際の素波形（図６でランダムな波形）を除けば、各素波形（図６で基準波形と同様な形状パターンの波形）は、略同一であり、その分散が小さくなることが予想される。そして、エアバックによって得られた比較波形の場合は、被験者の体重に依存してその波形の形状パターンは、変化しているが、生体に起因する圧力が伝播するときの時間遅れが一定である圧力検出センサの一例である圧電素子によって得られた基準波形は、被験者の体重に依存することなくその波形の形状パターンは、略同一である。さらに、基準波形の形状パターンは、被験者の寝姿勢に依存している。なお、図示しないが、実験を重ねた結果、このような基準波形は、被験者が変わっても略同一であった。
【００５２】
以上の実験事実から、基準波形は、生体の個体差に実質的に依存することなく生体の全ての個体に対し実質的に共通すると共に、寝姿勢に応じた形状パターンとなるので、本発明のように生体に起因する圧力が伝播するときの時間遅れが一定である圧力検出センサを有するセンサ部１１によって生体圧力を検出することによって基準波形を生成すると共に測定波形を生成し、測定波形を基準波形と比較することにより生体情報として寝姿勢を判別することができる。
【００５３】
このようにして基準波形生成装置２によって生成した基準波形における各サンプリング点の値を基準波形の形状パターンとして生体情報検出装置１における記憶部１３の基準波形記憶部１３１に製造段階や出荷段階等の販売前に予め記憶しておく。なお、基準波形記憶部１３１に記憶する波形は、上記のように、所定期間全体に亘って記憶してもよく、また、所定期間の一部分だけを記憶してもよい。例えば、８５０ｍｓの全体に亘る波形を基準波形として基準波形記憶部１３１に記憶してもよく、８５０ｍｓの全体のうちの一部分、例えば、測定開始点から５００ｍｓの部分や３００ｍｓの部分や測定開始点から１００ｍｓ経過後の５００ｍｓの部分や３００ｍｓの部分等の波形を基準波形として記憶してもよい。
【００５４】
また、同様の実験事実から同様に、基準波形は、生体の個体差に実質的に依存することなく生体の全ての個体に対し実質的に共通すると共に、寝位置及び入離床のそれぞれに応じた各形状パターンとなるので、本発明のように生体に起因する圧力が伝播するときの時間遅れが一定である圧力検出センサを有するセンサ部１１によって生体圧力を検出することによって基準波形を生成すると共に測定波形を生成し、測定波形を基準波形と比較することにより生体情報として寝位置及び入離床も判別することができる。
【００５５】
つまり、寝姿勢、寝位置及び入離床のそれぞれに対応する複数の基準波形の形状パターンを生体情報検出装置１における記憶部１３の基準波形記憶部１３１に販売前に予め記憶しておくことによって、生体情報として寝姿勢、寝位置及び入離床を判別し、また、検出することができる。
【００５６】
次に、本実施形態の動作について説明する。
（実施形態の動作）
図８は、実施形態に係る生体情報検出装置における生体情報を検出する生体情報検出動作を示すフローチャートである。
【００５７】
例えば、生体情報検出装置１の入力部１５における電源スイッチがオンされ、測定開始スイッチがオンされると、測定が開始され、そして、図２に示すように使用者（生体ＬＢ）が寝具ＭＬ上に寝ると、寝具ＭＬを介して使用者の生体圧力がセンサ部１１によって検出される。センサ部１１は、この検出した生体圧力を信号生成回路部１２へ出力する。信号生成回路部１２は、このセンサ部１１の出力に対し所定の信号処理を行ってバス１７に出力する。
【００５８】
図８において、演算処理部１４の生体情報検出部１４１は、所定のサンプリング間隔で信号生成回路部１２の出力をサンプリングし、そして、所定期間で区切ることによって測定波形としての素波形を測定し、記憶部２３の測定波形記憶部１３２に記憶する（Ｓ２１）。ここで、上記所定期間で区切られた区間を「ページ」と呼称することとする。
【００５９】
次に、生体情報検出部１４１は、この生成した測定波形（素波形）の形状パターンと記憶部１３の基準波形記憶部１３１に予め記憶されている各基準波形の形状パターンとを比較する（Ｓ２２）。
【００６０】
例えば、寝姿勢が伏臥である場合の基準波形（伏臥基準波形）、寝姿勢が横臥である場合の基準波形（横臥基準波形）及び寝姿勢が仰臥である場合の基準波形（仰臥基準波形）の各基準波形が基準波形記憶部１３１に予め記憶されている場合には、生体情報検出部１４１は、伏臥基準波形、横臥基準波形及び仰臥基準波形の各基準波形と測定波形とをそれぞれ比較する。この比較は、例えば、測定波形と基準波形との相互相関関数Ｆｃを演算することによって行われる。相互相関関数Ｆｃは、式１によって演算される。
【００６１】
【数１】
2006263454.tif 000003
【００６２】
また例えば、この比較は、測定波形と基準波形との差の平均の２乗Ｆｅを演算することによって行われる。この測定波形と基準波形との差の平均の２乗は、式２によって演算される。
【００６３】
【数２】
2006263454.tif 000004
【００６４】
ここで、式１及び式２において、ＸＴｉは、基準波形におけるｉ番目のサンプリング時点の値であり、Ｘｉ+ｐは、測定波形におけるｉ+ｐ番目のサンプリング時点の値であり、ｎは、基準波形におけるサンプリングの総数である。ｐは、０以上の整数値である。
【００６５】
次に、生体情報検出部１４１は、処理Ｓ２２の比較によってこの測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形を求め、この求めた基準波形に対応する寝姿勢を判定する（Ｓ２３）。この判定は、処理Ｓ２２における比較が相互相関関数Ｆｃを求めることによって行われる場合には相互相関関数Ｆｃの値が大きいほど測定波形の形状パターンと基準波形の形状パターンとがよく一致していることを示すから、相互相関関数Ｆｃの値が最も大きい基準波形を求めることによって行われ、測定波形に対応する生体情報は、相互相関関数Ｆｃの値が最も大きい基準波形の寝姿勢であると判定される。また、この判定は、処理Ｓ２２における比較が測定波形と基準波形との差の平均の２乗Ｆｅを求めることによって行われる場合には測定波形と基準波形との差の平均の２乗Ｆｅの値が小さいほど測定波形の形状パターンと基準波形の形状パターンとがよく一致していることを示すから、測定波形と基準波形との差の平均の２乗Ｆｅの値が最も小さい基準波形を求めることによって行われ、測定波形に対応する生体情報は、測定波形と基準波形との差の平均の２乗Ｆｅの値が最も小さい基準波形の寝姿勢であると判定される。このような比較の結果、例えば、測定波形の形状パターンと仰臥基準波形の形状パターンとが最も一致するとされた場合には、生体情報検出部１４１は、使用者の寝姿勢が仰臥であると判定する。
【００６６】
次に、生体情報検出部１４１は、判定結果の寝姿勢を生体情報として出力部１６に出力する（Ｓ２４）。
【００６７】
次に、生体情報検出部１４１は、測定波形の形状と、処理２３で求めたこの測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形の形状との相互相関関数又は差の平均の２乗を演算することで求まる演算波形が所定の閾値を越える時点を判定する。この判定された時点が、心電のＲ波ピークに対応する。そして、生体情報検出部１４１は、各測定波形のＲ波ピークに対応する時点を求めることによって心拍を検出する。そして、生体情報検出部１４１は、各測定波形のＲ波の時点を求めることによって心拍を検出する（Ｓ２５）。次に、生体情報検出部１４１は、この検出した心拍を生体情報として出力部１６に出力する（Ｓ２６）。
【００６８】
次に、生体情報検出部１４１は、入力部１５の測定開始スイッチがオフされたか否かによって、生体情報検出動作が終了であるか否かを判断する（Ｓ２７）。判断の結果、終了である場合（Ｙｅｓ）には、生体情報検出部１４１は、上記生体情報検出動作を終了し、一方、判断の結果、終了ではない場合（Ｎｏ）には、生体情報検出部１４１は、処理を処理Ｓ２１に戻して、生体情報検出動作を継続する。
【００６９】
このように動作することによって生体情報検出装置１は、記憶部１３の基準波形記憶部１３１に基準波形の形状パターンを製造段階や出荷段階等の販売前に予め記憶するので、生体情報検出装置１を購入した使用者は、自己の基準波形を測定することなく、直ちに生体情報検出装置１の使用を開始することができる。そのため、使用者の基準波形を測定する手間や時間が必要なく、また誰でも背景技術に較べて容易に取り扱うことができる。また、この生体情報検出装置１は、測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形とこの測定波形を用いることによって、測定波形のＲ波に対応する最大振幅が不明瞭な場合においても、Ｒ波に対応するピークをより精度良く検出することができる。さらに、このような生体情報検出装置１は、使用者を拘束することなく、また無侵襲で生体情報を検出することができるので、使用者に負担をかけることがなく、睡眠を阻害することもない。
【００７０】
なお、上述の実施形態では、生体情報検出装置１は、各寝姿勢に対応する各基準波形を予め記憶し、測定波形が最もよく一致する基準波形を判定することによって寝具ＭＬ上の使用者の寝姿勢を検出すると共に、この判定した基準波形と測定波形とから心拍を検出したが、生体情報検出装置１をこの判定した基準波形と測定波形とから呼吸を検出するように構成してもよい。このように構成することによって使用者の呼吸をより精度よく検出することができる。また、いびきの基準波形を記憶部１３の基準波形記憶部１３１に予め記憶しておき、いびきの有無を判定するように生体情報検出装置１を構成してもよい。いびきは、軟口蓋等が呼吸に伴って振動することによって発生するが、この振動には、固有周波数がある。この固有周波数は、心拍の周波数よりも高く（心拍の周期よりも短い周期）、いびきが発生している場合には、この固有周波数が測定波形に重畳する。従って、この固有周波数が含まれる基準波形（いびきの基準波形）を基準波形生成装置２によって生成し、この生成したいびきの基準波形を生体情報検出装置１の記憶部１３に予め記憶することによって生体情報としていびきを判定するように生体情報検出装置１を構成することができる。判定方法は、この基準波形パターンと測定波形パターンとが一致するか否かを比較することによって行う方法や、測定波形の周波数を解析し、いびきの固有周波数がこの解析結果に含まれているか否かによって行う方法がある。さらに、生体情報検出装置１を測定波形の有無に応じて使用者の入離床を検出するように構成してもよい。このように構成することによって使用者の入離床を検出することができる。そして、測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形を異なる時点で求めこの求めた複数の基準波形に基づいて体動を生体情報として検出するべく、所定の時間間隔で寝姿勢を検出しその時間変化を求めることによって体動の有無及び寝姿勢の変化を検出するように生体情報検出装置１を構成してもよい。このように構成することによって寝姿勢の変化の体動を検出することができる。
【００７１】
そして、上述の実施形態では、仰臥、横臥及び伏臥の各寝姿勢に対応する各基準波形を基準波形生成装置２によって生成し、この生成した各基準波形を生体情報検出装置１の記憶部１３に記憶することによって生体情報として寝姿勢を判定したが、これに限定されるものではない。例えば、各寝位置の各基準波形を基準波形生成装置２によって生成し、この生成した各基準波形を生体情報検出装置１の記憶部１３に記憶することによって生体情報として寝姿勢、寝位置、心拍、呼吸、いびき及び入離床等を判定するように生体情報検出装置１を構成してもよい。
【００７２】
図９は、寝具上における使用者の寝位置を説明するための図である。例えば、図９に示すように、寝具ＭＬを上面から見て、中央区画ＡＲ１、左側区画ＡＲ２、右側区画ＡＲ３、下側区画ＡＲ４、左下側区画ＡＲ５及び右下側区画ＡＲ６の６個の区画に分け、各区画ＡＲ１〜ＡＲ６における仰臥、横臥及び伏臥の各寝姿勢に対応する基準波形を基準波形生成装置２によってそれぞれ生成し、この生成した各基準波形を生体情報検出装置１の記憶部１３に記憶する。そして、測定波形に最もよく一致する基準波形を判定することによって使用者の寝姿勢及び寝位置を検出するように生体情報検出装置１を構成してもよい。このように構成することによって使用者の寝姿勢及び寝位置を検出することができる。そして、この判定した基準波形と測定波形とから心拍及び／又は呼吸を検出するように生体情報検出装置１を構成してもよい。このように構成することによって使用者の心拍及び／又は呼吸をより精度よく検出することができる。また、生体情報検出装置１を測定波形の有無に応じて使用者の入離床を検出するように構成してもよい。このように構成することによって使用者の入離床を検出することができる。さらに、所定の時間間隔で寝姿勢及び寝位置を検出しその時間変化を求めることによって体動の有無を検出するように生体情報検出装置１を構成してもよい。このように構成することによって寝姿勢及び／又は寝位置の変化の体動を検出することができる。
【００７３】
図１０は、実施形態に係る生体情報検出装置における体動を検出した場合に生体情報を検出する生体情報検出動作を示すフローチャートである。図１１は、実施形態に係る生体情報検出装置における生体情報を検出する検出タイミングを説明するための図である。図１１（Ａ）は、図８に示すフローチャートに従って生体情報を検出する場合の検出タイミングを示し、図１１（Ｂ）は、図１０に示すフローチャートに従って生体情報を検出する場合の検出タイミングを示す。図１１の横軸は、時間経過を表す時間軸であり、「ＪＰ」は、生体情報を検出する検出タイミングを示し、そして、「ＢＭ」は、体動があった時点を示す。
【００７４】
上述の実施形態では、図８を参照しながら説明したように、処理Ｓ２１でページごとに素波形を測定波形として測定し、処理Ｓ２２でこの測定波形の形状パターンと基準波形の形状パターンとを比較し、処理ＳＳ２３で比較結果に基づいて寝姿勢を判定するように生体情報検出装置１を構成しているが、寝姿勢の変化等により体動が検出された場合に、寝姿勢を判定するように生体情報検出装置１を構成してもよい。
【００７５】
このような構成の生体情報検出装置１は、図１に破線で示すように、センサ部１１の出力に基づいて体動を検出して検出信号を演算処理部１４に出力する体動検出部１８をさらに備え、演算処理部１４の生体情報検出部１４１が、体動検出部１８から検出信号が入力された場合に、信号生成回路部１２の出力から素波形を測定波形として生成しこの生成した測定波形の形状パターンと記憶部１３の基準波形記憶部１３１に予め記憶されている基準波形の形状パターンとを比較することによってこの測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形を求め、この求めた基準波形に基づいて生体情報を検出し、この検出した検出結果を出力するように構成される。
【００７６】
上述では、所定の時間間隔で寝姿勢を検出しその時間変化を求めることによって寝姿勢及び／又は寝位置の変化の体動が検出されたが、センサ部１１は、体動が生じるとその出力が大きく乱れるので、これによって体動を検出することができる。このため、体動検出部１８は、センサ部１１の出力に基づいて体動を検出として検出信号を出力するように構成され得る。
【００７７】
以下に、このような構成の生体情報検出装置１の動作について説明する。例えば、生体情報検出装置１の入力部１５における電源スイッチがオンされ、測定開始スイッチがオンされると、測定が開始され、そして、図２に示すように使用者（生体ＬＢ）が寝具ＭＬ上に寝ると、寝具ＭＬを介して使用者の生体圧力がセンサ部１１によって検出される。センサ部１１は、この検出した生体圧力を信号生成回路部１２へ出力する。信号生成回路部１２は、このセンサ部１１の出力に対し所定の信号処理を行ってバス１７に出力する。
【００７８】
図１１において、演算処理部１４の生体情報検出部１４１は、初期の寝姿勢を判断すべく、図８を参照しながら説明した上述の処理Ｓ２１乃至処理Ｓ２４のそれぞれと同様に、処理Ｓ３１で素波形（測定波形）の測定及び記憶を実行し、処理Ｓ３２で素波形（測定波形）と基準波形との比較を実行し、処理Ｓ３３で素波形に対応する寝姿勢の判定を実行し、処理Ｓ３４で寝姿勢の出力を実行する。
【００７９】
次に、生体情報検出部１４１は、体動検出部１８から検出信号が出力されているか否かを判断することによって体動を検出し（Ｓ３５）、体動の有無を判断する（Ｓ３６）。体動検出部１８から検出信号が出力されている場合には体動が有ったと判断され、一方、体動検出部１８から検出信号が出力されていない場合には体動が無かったと判断される。
【００８０】
処理Ｓ３６における判断の結果、生体情報検出部１４１は、体動が無かった場合（Ｙｅｓ)には処理Ｓ３７を実行し、一方、体動が有った場合（Ｎｏ)には処理Ｓ４１乃至処理Ｓ４３を実行した後に、処理Ｓ３７を実行する。
【００８１】
処理Ｓ３７において、生体情報検出部１４１は、上述の処理Ｓ２５と同様に心拍の検出を実行する。次に、生体情報検出部１４１は、上述の処理Ｓ２６と同様に心拍の出力を実行し（Ｓ３８）、次に、上述の処理Ｓ２７と同様に生体情報検出動作が終了であるか否かを判断する（Ｓ３９）。判断の結果、終了である場合（Ｙｅｓ）には、生体情報検出部１４１は、生体情報検出動作を終了し、一方、判断の結果、終了ではない場合（Ｎｏ）には、生体情報検出部１４１は、生体情報検出動作を継続すべく、上述の処理Ｓ２１や処理Ｓ３１と同様に素波形（測定波形）の測定及び記憶を実行した後に（Ｓ４０）、処理を処理Ｓ３５に戻る。
【００８２】
一方、処理Ｓ４１において、生体情報検出部１４１は、上述の処理Ｓ２２や処理Ｓ３２と同様に素波形（測定波形）と基準波形との比較を実行する。次に、生体情報検出部１４１は、上述の処理Ｓ２３や処理Ｓ３３と同様に素波形に対応する寝姿勢の判定を実行し（Ｓ４２）、そして、上述の処理Ｓ２４や処理Ｓ３４と同様に寝姿勢の出力を実行する。
【００８３】
このように動作することによって、この生体情報検出装置１は、処理Ｓ４０でページごとに素波形（測定波形）の測定及び記憶を実行しているけれども、図８を参照しながら説明した上述の実施形態のようにページごと寝姿勢を判定するのではく、寝姿勢の変化等により体動が検出された場合に寝姿勢を判定する。従って、この生体情報検出装置１は、記憶部１３の基準波形記憶部１３１に記憶されている複数の基準波形と測定波形とをページごとに比較する必要がなく、演算処理部１４の情報処理量が軽減され得る。また、この生体情報検出装置１は、体動が検出されない限り、処理Ｓ３３や処理Ｓ４２で判定された測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形を使用して心拍の検出を実行するので、心拍を精度良く検出することができる。
【００８４】
一例として、生体情報検出装置１が１ページを２０秒としている場合であって、使用者（生体ＬＢ）が最初に仰臥しており第５ページＰ５の間に側臥に寝姿勢を変えた場合について生体情報検出装置１の動作をより具体的に以下に説明する。
【００８５】
図８に示す動作を実行する生体情報検出装置１では、図１１（Ａ）に示すように、ページＰ１、Ｐ２、Ｐ３、・・・ごとに各検出タイミングＪＰ１、ＪＰ２、ＪＰ３、・・・で例えば伏臥基準波形、横臥基準波形及び仰臥基準波形等の複数の基準波形と測定波形との比較を行って寝姿勢が判定され、この判定結果による基準波形を用いて心拍が検出される。このため、この例では、寝姿勢に変化がない第２ページＰ２乃至第４ページＰ４や第６ページでも寝姿勢が判定され、この判定結果による基準波形を用いて心拍が検出されている。
【００８６】
一方、図１０に示す動作を実行する生体情報検出装置１では、最初の第１ページＰ１の検出タイミングＪＰ１で上記複数の基準波形と測定波形との比較を行って寝姿勢が判定され、この判定結果による基準波形を用いて心拍が検出される。その後、この例では、第２ページＰ２乃至第４ページＰ４では寝姿勢に変化が無く体動が検出されないので寝姿勢が判定されず、第１ページＰ１で判定された基準波形を使用して心拍が検出される。そして、第５ページＰ５の間で体動ＢＭがあり検出されるので、第５ページＰ５の検出タイミングＪＰ５で上記複数の基準波形と測定波形との比較を行って寝姿勢が判定され、この判定結果による基準波形を用いて心拍が検出される。このように、体動の検出が有った場合に、心拍を検出する基準波形が切り替わる。その後、この例では、第６ページＰ６では寝姿勢に変化が無く体動が検出されないので寝姿勢が判定されず、この第５ページＰ５で判定された基準波形を使用して心拍が検出される。
【００８７】
図１２は、安定状態、細体動状態及び粗体動状態のそれぞれにおけるセンサ部の出力の一例を示す波形図である。図１２（Ａ）は、安定状態におけるセンサ部１１の出力波形を示し、図１２（Ｂ）は、細体動があった場合におけるセンサ部１１の出力波形を示し、図１２（Ｃ）は、粗体動があった場合におけるセンサ部１１の出力波形を示す。図１３は、実施形態に係る体動検出部の動作を説明するための図である。図１４は、実施形態に係る体動検出部の他の動作を説明するための図である。図１３及び図１４の横軸は、時間であり、それらの縦軸は、平均二乗値である。
【００８８】
ここで、寝ている使用者（生体ＬＢ）の状態は、体動が無く使用者が略静止している安定状態、頭部や四肢のみが動いて寝姿勢や寝位置に変化のない細体動状態、及び、例えば寝返り等で体幹部の向きや位置が変わることによって寝姿勢や寝位置が変化する粗体動状態に大別することができる。これら応じてセンサ部１１の出力波形は、図１２（Ａ）に示すように、安定状態に対応する、振幅の殆どない安定した波形、図１２（Ｂ）に示すように、細体動状態に対応する、振幅が比較的小さく変化する波形、及び、図１２（Ｃ）に示すように、粗体動状態に対応する、振幅が比較的大きく変化する波形となる。
【００８９】
上記図１０に示す動作を実行する生体情報検出装置１では、粗体動状態を検出した場合のみ上記複数の基準波形と測定波形との比較を行って寝姿勢を判定し、心拍の検出に用いられる基準波形の切り替えが行われることが好ましい。そのため、体動検出部１８は、センサ部１１の出力レベルが予め設定した所定の閾値を越えた場合を体動の検出として検出信号を検出するように構成されることが好ましい。この所定の閾値は、例えば、複数の被験者に対して細体動及び粗体動のセンサ部１１の出力を実測し、統計的に求めればよい。
【００９０】
例えば、体動検出部１８は、センサ部１１の出力に対し０．５秒毎にその平均二乗値を求め、所定の閾値、例えば２０００（図中の破線）を越えた場合を体動の検出として検出信号を検出するように構成される。この閾値の２０００は、センサ部１１の出力に対する０．５秒毎の平均二乗値がセンサ部１１における出力のゲインや、体動検出部１８における出力のゲインや、サンプリング間隔等によって異なる値であり、閾値は、これに限定されるものではない。
【００９１】
図１３は、上述と同様に、生体情報検出装置１が１ページを２０秒としている場合であって、使用者（生体ＬＢ）が最初に仰臥しており第５ページＰ５の間に側臥に寝姿勢を変えた場合において、センサ部１１の出力に対し０．５秒毎にその平均二乗値を求めたものである。第１ページＰ１乃至第４ページＰ４及び第６ページＰ６でもセンサ部１１の出力の平均二乗値が測定されるが、閾値２０００未満であり、体動検出部１８は、細体動と判定し、検出信号を出力しない。一方、第５ページＰ５では、センサ部１１の出力の平均二乗値が閾値２０００を越え、体動検出部１８は、粗体動と判定し、検出信号を出力する。
【００９２】
図１４は、図１３と同様に、生体情報検出装置１が１ページを２０秒としている場合であって、使用者（生体ＬＢ）が最初に仰臥しており第５ページＰ５の間に側臥に寝姿勢を変えた場合において、センサ部１１の出力に対し０．５秒毎にその平均二乗値を求めたものであるが、第３ページＰ３でセンサ部１１の出力の平均二乗値が閾値２０００を越えている場合ＣＳがある。これは、寝姿勢や寝位置に変化はないが頭部や四肢が大きく動いた場合である。このようにセンサ部１１の出力と閾値との大小の比較だけでは細体動と粗体動とを判別することができない場合もあり得る。粗体動は、体幹部の向きや位置が変わることによって検出されるものであるため、粗体動によりセンサ部１１の出力の平均二乗値が閾値を越えている時間ＴＬＭは、細体動によりセンサ部１１の出力の平均二乗値が閾値を越えている時間ＴＳＭに較べて長時間であると考えられる。そのため、体動検出部１８は、時間経過に対するセンサ部１１の出力変化に基づいて体動を検出するように構成されてもよい。より具体的には、体動検出部１８は、センサ部１１の出力変化が所定の閾値を越え、且つ、所定の継続時間を越えた場合を体動の検出として検出信号を出力するように構成されてもよい。このように体動検出部１８を構成することにより、より的確に細体動と粗体動とを判別することができ、より正確に粗体動を判定することができる。
【００９３】
所定の継続時間は、例えば、複数の被験者に対して細体動及び粗体動のセンサ部１１の出力を実測し、統計的に求めればよい。例えば、所定の継続時間は、２秒である。これは、センサ部１１の出力波形が大きく乱れる時間が２秒以上継続していれば、寝返り等で体幹部の向きや位置が変わることによって寝姿勢及び寝位置が変化するような場合を特定でき、頭部や四肢のみが動いて寝姿勢や寝位置は変化しないような場合と区別する目安とすることができるためである。なお、この継続時間も２秒に限定されるものではない。
【００９４】
また、仮に、実際には寝姿勢に変化がなかったにも関わらず体動検出部１８が体動の検出と判断し、検出信号を出力したとしても、図１０を参照しながら上述したように、処理Ｓ４１で素波形（測定波形）と基準波形との比較が実行され、処理Ｓ４２で素波形に対応する寝姿勢が判定されるだけなので、引き続きそれまでの寝姿勢に対応する基準波形が選択され、体動検出部１８が検出信号を出力する前の寝姿勢と同一の寝姿勢に判定される。つまり、体動検出部１８は、単に処理Ｓ４１乃至処理Ｓ４３の素波形（測定波形）と基準波形との比較を行って素波形（測定波形）に対応する寝姿勢の判定を行うトリガ（基準波形を選択する選択タイミング）であり、判定結果を左右するものではなく、測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形が切り替わるものはない。
【００９５】
なお、上述の図１０に示す動作を実行する生体情報検出装置１は、判定した基準波形と測定波形とから心拍を検出する場合について説明したが、上述の図８に示す動作を実行する生体情報検出装置１の場合と同様に、生体情報検出装置１をこの判定した基準波形と測定波形とから呼吸を検出するように構成してもよい。また、いびきの基準波形を記憶部１３の基準波形記憶部１３１に予め記憶しておき、いびきの有無を判定するように生体情報検出装置１を構成してもよい。さらに、生体情報検出装置１を測定波形の有無に応じて使用者の入離床を検出するように構成してもよい。そして、測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形を異なる時点で求めこの求めた複数の基準波形に基づいて体動を生体情報として検出するべく、所定の時間間隔で寝姿勢を検出しその時間変化を求めることによって体動の有無及び寝姿勢の変化を検出するように生体情報検出装置１を構成してもよい。仮に体動検出部１８が細体動を粗体動と判定したとしても、このように構成することによって寝姿勢の変化の体動を的確に検出することができる。
【００９６】
さらに、上述の実施形態において、図１に破線で示すように、基準波形を測定波形で補正する基準波形補正部１４２をさらに備えてもよい。この基準波形補正部１４２は、生体情報検出部１４１によって測定された記憶部１３の測定波形記憶部１３２に記憶されている測定波形を用いて基準波形記憶部１３１に予め記憶されている基準波形を補正する。
【００９７】
この補正は、基準波形の形状パターンと測定波形の形状パターンとの比較によってより精度よく生体情報を検出することができるようにする観点から、基準波形の振幅を測定波形に基づいて補正するものである。図１５は、基準波形の振幅の補正方法を説明するための図である。より具体的に説明すると、この補正方法は、まず、図１５（Ａ）に示すように、基準波形をその振幅の最大値が１となるように正規化する。そして、生体情報検出部１４１による基準波形の形状パターンと測定波形の形状パターンとの比較が所定の期間を１単位にこの単位でその比較を行う場合、この１単位をさらに複数の期間に分割し、この分割された各期間における測定波形の振幅の最大値をそれぞれ算出する。次に、この算出した各最大値における中央の値を当該単位におけるノルム（標準）として、基準波形のデータに乗算し、測定波形の形状パターンとの比較に使用する新たな基準波形とする。例えば、図１５（Ｂ）に示すように、２０秒を１ページとしてページ単位にその比較を行う場合、この１ページを例えば２秒間ずつの１０の期間Ｐ１〜Ｐ１０に分割し、この分割された各期間における測定波形の振幅の最大値をそれぞれ算出する。次に、この算出した各最大値における中央の値、即ち、６番目に大きい最大値を当該単位におけるノルム（標準）として、基準波形のデータに乗算し、測定波形の形状パターンとの比較に使用する新たな基準波形とする。生体情報検出部１４１は、この所定の期間（上記例では１ページ）単位で、この新たな基準波形の形状パターンと測定波形の形状パターンとの比較を行って、この測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形を求め、この求めた基準波形に基づいて生体情報を検出し、この検出した検出結果を出力する。このように構成することによって、より正確に測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形が選択され得る。
【００９８】
あるいは、この補正は、使用者にカスタマイズするために、使用者に対し複数の素波形を測定することによって、まず、使用者の基準波形を求め、この使用者の基準波形と、基準波形記憶部１３１に予め記憶されている基準波形との算術平均を求めることによって行われる。この素波形の測定は、例えば、就寝しようとする場合に、まず使用者を仰臥姿勢で寝させ、予め基準波形記憶部１３１に記憶されている仰臥姿勢に対応する基準波形と測定波形とに基づいて心拍を検出する。これによって測定波形における心拍のＲ波ピークに対応する時点を求め、この時点を素波形の起点とすることによって測定波形から素波形が生成される。ここで、より精度よく素波形を求める観点から、体動がなく波形が安定している測定波形の区間を用いることが好ましい。また、寝姿勢、寝位置及び入離床のそれぞれに対応する複数の基準波形が基準波形記憶部１３１に予め記憶されている場合には、使用者を対応する態様で寝させ、これら複数の基準波形に対し同様に補正される。
【００９９】
なお、生体情報検出装置１を購入時点の状態に戻すことができるようにするために、補正前の基準波形と補正後の基準波形とを記憶部１３に記憶するように構成してもよい。
【０１００】
そして、上述の実施形態では、生体に起因する圧力が伝播するときの時間遅れが一定である圧力検出センサの一例として圧電素子を用いたが、これに限定されるものではない。圧力検出センサは、圧電素子と略同レベルの応答特性を有し、被験者の体重に依存して基準波形の形状パターンが異なることなく、生体に起因する圧力を検出することができるセンサであればよい。例えば、このような圧力検出センサの他の一例として光ファイバを用いた圧力検出センサを挙げることができる。この光ファイバ圧力センサは、例えば、特開平８−５８４号公報に開示されている。この公報の光ファイバ圧力センサは、光を発光する発光部と、該光が入射され荷重のかかる方向において所要の曲率を持つ状態で屈曲させた光ファイバと、該光ファイバを透過した発光部からの光を受光して受光光量に応じた電流を生成する受光部と、受光部の出力に基づいて圧力を判定する判定部とを備えて構成される。このような構成の光ファイバ圧力センサでは、荷重によって光ファイバの曲率が変化することで受光部に至る光量が変化して圧力が検出される。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】実施形態に係る生体情報検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、センサ部と寝具との配置関係を示す図である。
【図３】基準波形生成装置の構成を示すブロック図である。
【図４】基準波形生成装置における基準波形を生成する基準波形生成動作を示すフローチャートである。
【図５】素波形の測定を説明するための図である。
【図６】実施形態に係る基準波形の一例を示す図である。
【図７】比較波形を示す図である。
【図８】実施形態に係る生体情報検出装置における生体情報を検出する生体情報検出動作を示すフローチャートである。
【図９】寝具上における使用者の寝位置を説明するための図である。
【図１０】実施形態に係る生体情報検出装置における体動を検出した場合に生体情報を検出する生体情報検出動作を示すフローチャートである。
【図１１】実施形態に係る生体情報検出装置における生体情報を検出する検出タイミングを説明するための図である。
【図１２】安定状態、細体動状態及び粗体動状態のそれぞれにおけるセンサ部の出力の一例を示す波形図である。
【図１３】実施形態に係る体動検出部の動作を説明するための図である。
【図１４】実施形態に係る体動検出部の他の動作を説明するための図である。
【図１５】実施形態に係る基準波形の補正方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１  生体情報検出装置
２  基準波形生成装置
１１  センサ部
１２  信号生成回路部
１３、２３  記憶部
１４、２４  演算処理部
１５、２５  入力部
１６、２６  出力部
１７、２８  バス
１８  体動検出部
２７  外部記憶部
１３１  基準波形記憶部
１３２  測定波形記憶部
１４１  生体情報検出部
１４２  基準波形補正部
２３１  生成基準波形記憶部
２３２  素波形記憶部
２４１  基準波形生成部
【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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