(57)【要約】【課題】  照射した光を受光することにより生体の微小変動を計測する。【解決手段】  照射部１０と、反射光を受光する受光部２０と、受光信号を平滑化する平滑化フィルタ４０と、受光信号を平滑微分する平滑微分フィルタ５０と、平滑化フィルタおよび平滑微分フィルタが出力する受光信号をサンプリングするサンプリング部３０と、サンプリングのタイミングを制御する制御部６０と、サンプリングした受光信号の角速度を算出する角速度算出部７０と、を備え、制御部は、間欠的に照射するように照射部を制御すると共に、照射部の１回の照射期間中に少なくとも２回サンプリングするようにサンプリング部を制御し、角速度算出部は、２回の平滑化フィルタが出力する受光信号および平滑微分フィルタが出力する微分信号に基づいて、角速度を算出する体動検出装置１００を提供する。【選択図】  図３
2018086165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の体表面に光を照射する照射部と、
前記照射部が照射した光が前記生体で反射した反射光を含む光を受光する受光部と、
前記受光部が受光した受光信号を平滑化する平滑化フィルタと、
前記受光部が受光した受光信号を平滑微分する平滑微分フィルタと、
前記平滑化フィルタおよび前記平滑微分フィルタが出力する受光信号をサンプリングするサンプリング部と、
前記照射部の照射および前記サンプリング部のサンプリングのタイミングを制御する制御部と、
前記平滑化フィルタおよび前記平滑微分フィルタが出力する受光信号の内前記サンプリング部がサンプリングした受光信号の角速度を算出する角速度算出部と、
を備え、
前記制御部は、間欠的に照射するように前記照射部を制御すると共に、前記照射部の１回の照射期間中に少なくとも２回サンプリングするように前記サンプリング部を制御し、
前記角速度算出部は、前記サンプリング部が一の時点でサンプリングした前記平滑化フィルタが出力する第１受光信号および前記平滑微分フィルタが出力する第１微分信号と、前記サンプリング部が他の時点でサンプリングした前記平滑化フィルタが出力する第２受光信号および前記平滑微分フィルタが出力する第２微分信号とに基づいて、第１受光信号と第２受光信号の角速度を算出する、
体動検出装置。
【請求項２】
前記制御部は、一定周期で間欠的に照射するように前記照射部を制御し、
前記一の時点と前記他の時点の位相差はπ／２であることを特徴とする請求項１に記載の体動検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体動検出装置に関し、特に照射した光を受光することにより生体の微小変動を計測する体動検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、生体に光を照射し、その反射光を受光することにより生体の脈拍や呼吸などの体動を計測する技術が知られている。例えば、特許文献１は、体動時の脈動波形認識を正確に行い、脈拍数を正確に算出する脈拍計を開示する。この脈拍計は、異なる波長の光を発光する脈動＋体動信号用の発光素子と、体動信号用の発光素子で体表面より反射もしくは透過する異なる波長の光を受光し、電流信号を出力する受光素子と、電流信号を電圧信号に変換する電流電圧変換回路と、電圧信号をデジタル化するＡＤ変換器と、２つの発光素子の発光タイミングを制御し且つＡＤ変換器によるＡＤ変換を２つの発光素子の発光タイミングと発光していない外光タイミングに対応させるマイクロコンピュータとを備える。マイクロコンピュータは、ＡＤ変換器で変換されたデジタル信号から高周波領域の雑音成分および低周波領域の雑音成分をそれぞれ除去するデジタルフィルターを内蔵する。
【０００３】
また、特許文献２は、体動を検出する体動検出装置を開示する。この体動検出装置は、所定の波長の測定光を発光し、測定光について測定対象中を相異なる複数の経路で通過した後の複数の光強度変化をそれぞれ測定する測定部と、複数の光強度変化に基づいて体動の有無を判定する演算制御部とを備えて構成される。
【０００４】
また、特許文献３は、脈波や脈拍の計測精度を向上させる計測装置を開示する。この計測装置は、所定の波長の光を脈を含む部分に照射することにより取得された第１の計測信号の第１の周波数帯域の成分を含む第１の帯域信号から、体動により生じる成分を含む体動信号を抽出する体動信号抽出部と、第１の計測信号の第２の周波数帯域の成分を含む第２の帯域信号と体動信号との差分信号である脈波信号を生成する演算部とを備えて構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１１２７２８号公報
【特許文献２】特開２００４−０１６２７９号公報
【特許文献３】特開２０１６−１０４０８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、照射した光を受光することにより生体の微小変動を計測する体動検出装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、生体の体表面に光を照射する照射部と、照射部が照射した光が生体で反射した反射光を含む光を受光する受光部と、受光部が受光した受光信号を平滑化する平滑化フィルタと、受光部が受光した受光信号を平滑微分する平滑微分フィルタと、平滑化フィルタおよび平滑微分フィルタが出力する受光信号をサンプリングするサンプリング部と、照射部の照射およびサンプリング部のサンプリングのタイミングを制御する制御部と、平滑化フィルタおよび平滑微分フィルタが出力する受光信号の内サンプリング部がサンプリングした受光信号の角速度を算出する角速度算出部と、を備え、制御部は、間欠的に照射するように照射部を制御すると共に、照射部の１回の照射期間中に少なくとも２回サンプリングするようにサンプリング部を制御し、角速度算出部は、サンプリング部が一の時点でサンプリングした平滑化フィルタが出力する第１受光信号および平滑微分フィルタが出力する第１微分信号と、サンプリング部が他の時点でサンプリングした平滑化フィルタが出力する第２受光信号および平滑微分フィルタが出力する第２微分信号とに基づいて、第１受光信号と第２受光信号の角速度を算出する体動検出装置が提供される。
これによれば、１波長の光を複数の時点で受光し、これらの受光信号に基づき角速度を算出することで、生体の微小変動を計測する体動検出装置を提供することができる。
【０００８】
さらに、制御部は、一定周期で間欠的に照射するように照射部を制御し、一の時点と他の時点の位相差はπ／２であることを特徴としてもよい。
これによれば、２つの受光信号を直行軸とした座標系として角速度を容易に算出することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、照射した光を受光することにより生体の微小変動を計測する体動検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る第一実施例の体動検出装置を車両に設置した場合の概略図。
【図２】本発明に係る第一実施例の体動検出装置のセンサユニットのブロック図。
【図３】本発明に係る第一実施例の体動検出装置の制御ユニットのブロック図。
【図４】本発明に係る第一実施例の体動検出装置におけるサンプリングのタイムチャート。
【図５】Ｒ１−Ｒ２座標平面において角速度を説明するための説明図。
【図６】受光信号の波形を説明するための説明図。
【図７】本発明に係る第一実施例の体動検出装置における制御方法を示すフローチャート。
【図８】本発明に係る第一実施例の体動検出装置が出力する生体信号を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜第一実施例＞
図１を参照し、本実施例における体動検出装置１００を説明する。体動検出装置１００は、光を生体に照射し、その反射光から脈拍数や呼吸数、首振りの回数などの生体情報を検知するものである。体動検出装置１００は、車両に備えられ、座席ＳＴに座る運転者ＤＲの方へ後述するセンサユニットＳＵを向けて、ハンドルＷＬの奥のたとえばハンドル軸部や、インパネ部分やバックミラーなどに設置され、運転者ＤＲが運転中の顔等の生体に光ＥＭＷを照射し、その反射光を受光する。無論、体動検出装置１００は、車両以外の建物の室内やその他の機器に備えられてもよい。
【００１２】
図２および図３を参照し、体動検出装置１００を詳述する。体動検出装置１００は、光を照射かつ受光するセンサユニットＳＵとそれを制御する制御ユニットＣＵを備える。センサユニットＳＵは、光を顔等の生体に照射する照射部１０と、照射部１０が照射した光が生体に反射した反射光等を受光する受光部２０とを備える。
【００１３】
照射部１０は、所定の波長を発光する発光器１１と、発光器１１が発光する光をセンサユニットＳＵから外部へ投光するための投光窓１２と、発光器１１の発光を駆動制御するための投光回路部品１３とを備える。発光器１１は、電気信号を光信号に変換する発光素子であり、所定の波長の光を発光できるものであれば特に限定されることはないが、通常コスト面で有利な発光ダイオード（ＬＥＤ、Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）や大きな出力が可能な半導体レーザが使用される。なお、所定の波長とは、生体の皮膚表面で反射したり、生体組織内部で反射したりする波長であればよく、たとえば可視光や赤外光である。
【００１４】
受光部２０は、照射部１０が照射した光が生体に反射した反射光と他の背景光などの外乱光を受光する受光器２１と、外部の光を受け入れ受光器２１に導く受光窓２２と、受光器２１が復調した電気信号を受け、制御ユニットＣＵに渡す受光回路部品２３とを備える。受光器２１は、受信した光信号を電気信号に復調する受光素子であり、たとえば、フォトダイオードである。
【００１５】
発光器１１は、制御ユニットＣＵと信号線で接続された投光回路部品１３により実際に駆動されて、所定の波長で発光する。発光器１１が発光した光は、投光窓１２を通って生体に照射される。受光器２１は、照射された光が生体に反射して受光窓２２を通って戻ってきた反射光を受光し、受光した反射光を復調した電気信号を受光回路部品２３に渡す。受光回路部品２３は信号線により制御ユニットＣＵと接続されており、受光器２１が復調した電気信号は、制御ユニットＣＵに渡される。
【００１６】
制御ユニットＣＵは、発光器１１の発光タイミングや受光した光信号の処理のタイミングを制御する制御部６０と、受光した反射光を電気信号に変換し受光器２１が出力したＰＤ出力信号を入力信号として受けるローパスフィルタ４０およびバンドパスフィルタ５０と、ローパスフィルタ４０およびバンドパスフィルタ５０の出力信号を入力信号として受けると共に、制御部６０の制御によりこれらの出力信号をサンプリングするサンプリング部３０と、サンプリング部３０からの信号を入力信号として受け角速度ωを算出する角速度算出部７０と、角速度算出部７０が行った算出結果に基づいて生体信号を抽出する生体情報抽出部８０と、生体情報抽出部８０が抽出した生体情報を使用する外部機構に出力するための外部出力部９０を備える。
【００１７】
制御部６０は、発光器１１を一定周期でオンオフさせて間欠発光させるためのタイミングを制御する。また、制御部６０は、サンプリング部３０に対して、受光部２０が出力した電気信号をサンプリング部３０が処理するタイミングを制御する。詳細は後述する。ローパスフィルタ４０は、受光器２１が受光し復調したアナログの電気信号を入力され、信号を平滑化する平滑化フィルタである。ローパスフィルタ４０は、受光器２１のフォトダイオードが出力する受光信号から高周波成分のノイズを除去しベースバンド成分のみを通過させ、受光信号を平滑化した信号を出力する。
【００１８】
なお、本明細書では、後述するサンプリング部３０が行う第１のサンプリング時および第２のサンプリング時にローパスフィルタ４０が出力してＡＤ変換した受光信号を、受光信号Ｒ１（第１受光信号）および受光信号Ｒ２（第２受光信号）と言う。なお、体動検出装置１００は、脈拍や呼吸数などの生体情報を取得することを目的としているので、ローパスフィルタ４０は、たとえば１０Ｈｚ以上は除去するフィルタである。
【００１９】
バンドパスフィルタ５０は、受光器２１が受光し復調したアナログの電気信号を入力され、平滑化すると共に微分処理を行う平滑微分フィルタである。バンドパスフィルタ５０は、ローパスフィルタ４０と同様に受光信号を平滑化すると共に受光信号からＤＣ成分を除去し、信号の微分値を出力する。バンドパスフィルタ５０は、受光部２０が受光した光信号を電気信号に変換した受光信号を微分した微分信号を演算する。なお、バンドパスフィルタ５０により得られる微分値は、線形近似値であり、微分算出部は、バンドパスフィルタ５０に限定されることはなく、受光信号を微分し、その微分値を算出するものであればよい。
【００２０】
サンプリング部３０は、ローパスフィルタ４０とバンドパスフィルタ５０が出力した電気信号を制御部６０の指示するタイミングでサンプリングする。ここで、図４を参照して、制御部６０が制御する、発光器１１の発光とサンプリング部３０のサンプリングについて説明する。制御部６０は、発光器１１（図中ではＬＥＤと示す）のオン／オフを周期Ｔμ秒で切り替えて、発光器１１の間欠的な発光すなわちパルス発光し続けるように発光タイミングを制御する。周期Ｔμ秒とは、たとえば、１００μ秒であり、発光器１１の発光時間は、たとえば５０μ秒である。
【００２１】
受光器２１は、発光器１１が間欠照射した光が生体表面で反射した反射光を受光し、復調したアナログの電気信号（図中ではＰＤ信号と示す）を出力する。なお、物理構成的には、受光器２１とローパスフィルタ４０／バンドパスフィルタ５０の間にあるホールド回路（図示せず）を設け、このホールド回路は、発光器１１の発光タイミングと受光信号を受け入れるタイミングを同期するためのスイッチング素子（図示せず）と共に、発光器１１を高周波で間欠発光させる際におけるフィルタの時定数を考慮してキャパシタ（図示せず）を有する。
【００２２】
ローパスフィルタ４０は、受光器２１が出力したＰＤ信号から、高周波成分のノイズを除去した平滑化信号を、バンドパスフィルタ５０は、さらにＤＣ成分を除去した平滑微分信号を出力する。そして、サンプリング部３０は、制御部６０が指令する第１サンプリングトリガおよび第２サンプリングトリガのタイミングにおいて、ローパスフィルタ４０が出力した平滑化信号である第１受光信号Ｒ１と第２受光信号Ｒ２、およびバンドパスフィルタ５０が出力した平滑微分信号である第１微分信号ΔＲ１と第２微分信号ΔＲ２をサンプリングして取得する。制御部６０は、発光器１１の発光１回当たりに、第１サンプリングトリガおよび第２サンプリングトリガという、位相差Ｔ／４μ秒の２回のタイミングにおいて、平滑化信号および平滑微分信号のそれぞれを取得するようにサンプリング部３０を制御する。
【００２３】
なお、本実施例では、１発光期間中に２回サンプリングを行うが、これに限定されず３回以上であってもよいが、後述するように座標系で角速度を算出するため、あまり次元軸を多くすると複雑になるので、座標平面となる１発光期間中に２回のサンプリングが好ましい。また、２つのサンプリングの位相差は、周期Ｔμ秒の時Ｔ／４μ秒、すなわちπ／２であることが好ましい。これによれば、２つの受光信号を直行軸とした座標系として角速度を容易に算出することができる。
【００２４】
たとえば、サンプリング部３０は、発光器１１の図中の１回目の発光期間中の第１サンプリングトリガ時に、平滑化信号Ｒ１をＡＤ１[１]としておよび平滑微分信号ΔＲ１をＡＤ２[１]として取得する。また、サンプリング部３０は、発光器１１の１回目の発光期間中の第２サンプリングトリガ時に、平滑化信号Ｒ２をＡＤ３[１]としておよび平滑微分信号ΔＲ２をＡＤ４[１]として取得する。
【００２５】
同様に、サンプリング部３０は、発光器１１の図中の２回目の発光期間中の第１サンプリングトリガ時に、平滑化信号Ｒ１をＡＤ１[２]としておよび平滑微分信号ΔＲ１をＡＤ２[２]として取得する。また、サンプリング部３０は、発光器１１の２回目の発光期間中の第２サンプリングトリガ時に、平滑化信号Ｒ２をＡＤ３[２]としておよび平滑微分信号ΔＲ２をＡＤ４[２]として取得する。以降、サンプリング部３０は、同様のサンプリングを行い続ける。
【００２６】
サンプリング部３０は、ノイズを低減するために所定回数（Ｎ回）それぞれの信号を積算する。すなわち、サンプリング部３０は、平滑化信号Ｒ１をＡＤ１[１]〜ＡＤ１[Ｎ]の和として、平滑化信号Ｒ２をＡＤ３[１]〜ＡＤ３[Ｎ]の和として、平滑微分信号ΔＲ１をＡＤ２[１]〜ＡＤ２[Ｎ]の和として、平滑微分信号ΔＲ２をＡＤ４[１]〜ＡＤ４[Ｎ]の和として求める。
【００２７】
角速度算出部７０は、積算することにより平均化された、第１受光信号Ｒ１と、第１微分信号ΔＲ１と、第２受光信号Ｒ２と、第２微分信号ΔＲ２の入力を受け、（１）式に示される角速度ωを算出する。なお、角速度算出部７０は、発光器１１が発光しない時に受光部２０が受光したオフセット光信号Ｒｏｆｆｓｅｔとの差を演算した後それぞれ演算することが好ましい。照射部１０が照射していない時の反射光以外の背景光などの外乱光との差分を得ることで、外乱光の影響を低減することができ、より正確な生体情報を得ることができる。
【数１】
2018086165.tif 000003
・・・（１）
【００２８】
図５および図６を参照し、角速度ωについて説明する。図５に示すようなＲ１−Ｒ２座標平面（複素平面）における角速度ωは、
ω＝Δθ／Δｔ
なお、
θ＝ａｒｃｔａｎ（Ｒ２−Ｒｏｆｆｓｅｔ）／（Ｒ１−Ｒｏｆｆｓｅｔ）
Ｒ１＝Ａｃｏｓθ＋Ｒｏｆｆｓｅｔ
Ｒ２＝Ａｃｏｓ（θ＋π／２）＋Ｒｏｆｆｓｅｔ
Ａ：照射部の照射による受光量の大きさ
Ｒｏｆｆｓｅｔ：照射部の非照射時（外乱光等）の受光量の大きさ
と表すことができる。
【００２９】
本図における原点（Ｒｏｆｆｓｅｔ、Ｒｏｆｆｓｅｔ）との距離（ベクトルＡの大きさ）は、受光信号Ｒ１とＲ２の受光強度の大きさを示し、測定対象の生体の状態（センサユニットＳＵとの距離、反射面の傾き、反射率など）によって変動する。反射率等が一定ならば、距離変動などによる受光強度の変化で、原点からの距離が変化する。
【００３０】
図６は、生体表面がセンサユニットＳＵと距離Ｄ離れたところに位置する場合の反射光の波形を実線で示し、両者が距離Ｄ＋Δｄ離れたところに位置する場合の波形を破線で模式的に示す。たとえば、生体表面がΔｄだけ遠くなると、直線の波形と破線の波形で示すように両者の波形がズレる。このズレの度合は、Δｄが大きくなればなるほど大きくなる。この波形の位相のズレは、図５に示すように、位相がθである場合、距離でΔｄの位相遅れΔθとして表される。したがって、距離の差Δｄは、２つのタイミングの受光強度の比の差Δθを評価すれば、測定することが可能となる。受光強度の比は、図５に示すＲ１−Ｒ２座標平面におけるθとして表すことでき、微小時間Δｔでの位相差Δθを使って角速度ω=Δθ/Δｔと近似して表すことができる。
【００３１】
生体の呼吸などの体動によりセンサユニットＳＵと生体表面との距離が変動するので、第１受光信号Ｒ１と第２受光信号Ｒ２の２軸のＲ１−Ｒ２座標平面にプロットされる点は、体動に応じて変動する。この時の変動量を位相Δθで表すことができ、その角速度ωは、Δθ／Δｔとなる。この角速度ωを評価することで、受光強度の変動により生体表面の微小な変動を評価することができる。また、非発光時のオフセット光信号Ｒｏｆｆｓｅｔを観測して差し引くことで、太陽光等の外乱光があっても評価が可能となる。
【００３２】
角速度算出部７０は、上述したように、サンプリング部３０が一の時点でサンプリングしたローパスフィルタ４０が出力する第１受光信号Ｒ１およびバンドパスフィルタ５０が出力する第１微分信号ΔＲ１と、サンプリング部３０が他の時点でサンプリングしたローパスフィルタ４０が出力する第２受光信号Ｒ２およびバンドパスフィルタ５０が出力する第２微分信号ΔＲ２とに基づいて、第１受光信号Ｒ１と第２受光信号Ｒ２の角速度ωを算出する。このように、１波長の光を複数の時点で受光し、これらの受光信号に基づき角速度ωを算出することで、生体の微小変動を計測することができる。
【００３３】
生体情報抽出部８０は、角速度算出部７０が行った角速度ωの演算結果に基づいて、抽出する生体情報の特徴量に基づき生体情報を抽出する。たとえば、生体情報抽出部８０は、サンプリング部３０が心拍成分と呼吸の両方の周波数成分を出力している場合、角速度算出部７０が出力した角速度ωは、呼吸の周期成分と心拍の周期成分の２つが合成されたものを含んでいる。
【００３４】
このように、呼吸の周期成分と心拍の周期成分の２つが合成された角速度ωが、生体情報抽出部８０に入力された場合、生体情報抽出部８０は、一般的な呼吸や心拍の周期に照らし合わせて、心拍や呼吸の回数や、それぞれのピークの高さからそれらの強さを抽出することができる。このように、生体表面に光を照射し、その２つタイミングにおける反射光の座標平面における角速度ωに基づいて複数の生体情報を取得し、一般的な心拍数や呼吸数などの周波数成分に基づいて特定の生体情報を抽出することにより、様々な生体情報を一度に取得できる。
【００３５】
図７を参照して、体動検出装置１００の照射部１０を生体表面に照射させて、その受光信号を２時点でサンプリングし、生体信号を抽出する方法を説明する。なお、フローチャートにおけるＳはステップを意味する。体動検出装置１００は、Ｓ１００において、受光信号Ｒ１／Ｒ２、その微分信号ΔＲ１／ΔＲ２およびオフセット光信号Ｒｏｆｆｓｅｔの積算値をゼロにリセットとする。制御部６０は、Ｓ１０２において、発光器１１（図中ＬＥＤとして示す）を発光させる。
【００３６】
Ｓ１０４において、制御部６０は、第１のサンプリングトリガをサンプリング部３０に伝達し、それを受信したサンプリング部３０は、発光器１１が発光した反射光を受光器２１（図中ＰＤとして示す）の受光値（受光強度）としてローパスフィルタ４０が出力してＡＤ変換した第１受光信号Ｒ１およびバンドパスフィルタ５０が出力してＡＤ変換した第１微分信号ΔＲ１の１回分を、ＡＤ１[１]およびＡＤ２[１]として前回の積算値（初回はゼロ）に積算する。また、Ｓ１０６において、制御部６０は、第１サンプリングトリガを伝達した発光器１１が発光している同じ期間に、第２のサンプリングトリガをサンプリング部３０に伝達し、それを受信したサンプリング部３０は、発光器１１が発光した反射光を受光器２１の受光値としてローパスフィルタ４０が出力してＡＤ変換した第２受光信号Ｒ２およびバンドパスフィルタ５０が出力してＡＤ変換した第２微分信号ΔＲ２の１回分を、ＡＤ３[１]およびＡＤ４[１]として前回の積算値（初回はゼロ）に積算する。
【００３７】
制御部６０は、Ｓ１０８において、発光器１１の発光を止める。制御部６０は、Ｓ１１０において、所定回数（Ｎ回）第１受光信号Ｒ１、第２受光信号Ｒ２、第１微分信号ΔＲ１および第２微分信号ΔＲ２を積算したか否かを検査する。所定回数に達していない場合は、Ｓ１０２〜Ｓ１０８を繰り返す。なお、所定回数のＮ回を繰り返して積算するのは、図４の下段に示すように、１回のサンプリング値（たとえば、ＡＤ１［１］）は１回毎の変動が大きいが、それを何回か積算することで徐々に平均化し、それぞれの信号の特徴が表れるからである。また、所定回数は、受光信号のノイズを低減し安定した生体信号を取得する回数や生体信号の出力間隔などから適宜定められる。
【００３８】
所定回数に達した場合、すなわち、ＡＤ１［１］〜ＡＤ１［Ｎ］、ＡＤ２［１］〜ＡＤ２［Ｎ］、ＡＤ３［１］〜ＡＤ３［Ｎ］、およびＡＤ４［１］〜ＡＤ４［Ｎ］を取得したら、制御部６０は、Ｓ１１２において発光器１１の発光を止めた上で、Ｓ１１４において、第３のサンプリングトリガをサンプリング部３０に伝達し、それを受信したサンプリング部３０は、発光器１１が発光していない時の受光器２１の受光値としてローパスフィルタ４０が出力してＡＤ変換したオフセット光信号Ｒｏｆｆｓｅｔを背景光として積算する。そして、制御部６０は、Ｓ１１６において、背景光の積算を所定回数繰り返す。
【００３９】
所定回数に達した場合、角速度算出部７０は、Ｓ１１８において、上記ステップにより得られた、第１受光信号Ｒ１、第２受光信号Ｒ２、第１微分信号ΔＲ１および第２微分信号ΔＲ２を用いて、（１）式により演算し、角速度ωを算出する。そして、生体情報抽出部８０は、Ｓ１２０において、算出した角速度ωに基づいて呼吸や脈拍などの特徴量により信号処理を行い、特定の生体信号を抽出する。
【００４０】
図８は、体動検出装置１００が出力した生体信号の例として呼吸を示す。受光信号の受光強度である受光値Ｒは、生体表面から反射された反射光の受光値なので、反射面の傾きなどの変化などにより複雑な信号となるが、角速度ωは、受光値Ｒに比べると、上述したように２時点の距離の差Δｄに応じて変動するので、反射面の傾きなどは捨象することができ、生体表面の距離変動により得られる生体情報を明確に検出することができる。
【００４１】
たとえば、図８における０〜４０秒の間は、安静している場合の呼吸を示す。受光値Ｒで検出しようとすると、僅かな変動は見られるもののノイズとの見分けが困難である。しかし、角速度ωで検出すると、明確な波形として検出することができ、呼吸間隔も明確に表すことができる。５０〜６０秒の間では受光値Ｒ自体は変動があり、生体に何らかの体動が起こったと認められるが、角速度ωで検出すると、明確に呼吸を検出し続けることができる。１００〜１２０秒の間では、安静時の呼吸に比べ、呼吸間隔が少し長くなり、呼吸の深さが浅く（呼吸により肺に吸い込む量が少なく）なっているが、この時、生体は会話を行っていた。このように、受光値Ｒではまったく変化がないにも拘わらず、角速度ωにより呼吸の間隔や深さを評価することにより、生体が会話を行っているなど、大きな体動がほとんど生じない生体の活動も検出することが可能である。
【００４２】
なお、本発明は、例示した実施例に限定するものではなく、特許請求の範囲の各項に記載された内容から逸脱しない範囲の構成による実施が可能である。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
【符号の説明】
【００４３】
１００    体動検出装置
１０      照射部
１１      発光器
１２      投光窓
１３      投光回路部品
２０      受光部
２１      受光器
２２      受光窓
２３      受光回路部品
３０      サンプリング部
４０      平滑化フィルタ（ローパスフィルタ）
５０      平滑微分フィルタ（バンドパスフィルタ）
６０      制御部
７０      角速度算出部
８０      生体信号抽出部
９０      外部出力部
ＣＵ      制御ユニット
ＳＵ      センサユニット
【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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