(57)【要約】【課題】簡易な方法により高精度に振動周波数を計測することができる振動周波数計測装置を提供する。【解決手段】振動周波数計測装置６０は、振動センサ１０ａの検出信号から所定周波数範囲を抽出し、フィルタ処理された処理信号に対して、複数の対象周波数ｆについて、基準時刻Ｔ０ｎの第一データＰ（Ｔ０ｎ）及び基準時刻Ｔ０ｎから半周期前の第二データＰ（Ｔ０ｎ−０．５Ｔｆ）に基づいて単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ），Ｑ２（ｎ，Ｔｆ）を演算し、複数の対象周波数ｆについて、基準時刻Ｔ０ｎを所定時間分とする複数の単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ），Ｑ２（ｎ，Ｔｆ）に基づいて、総合関連値Ｒ１（Ｔｆ），Ｒ２（Ｔｆ）を演算し、複数の対象周波数ｆの総合関連値Ｒ１（Ｔｆ），Ｒ２（Ｔｆ）に基づいて、検出信号の振動周波数を特定する。【選択図】図９
2018023618.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動センサの検出信号に含まれる振動の周波数を計測する振動周波数計測装置であって、
前記検出信号から所定周波数範囲を抽出するフィルタ処理部と、
前記フィルタ処理部で処理された処理信号に対して、複数の対象周波数について、基準時刻の第一データ及び前記基準時刻から半周期前の第二データに基づいて単位関連値を演算する単位関連値演算部と、
前記複数の対象周波数について、前記基準時刻を所定時間分とする複数の前記単位関連値に基づいて、総合関連値を演算する総合関連値演算部と、
前記複数の対象周波数の前記総合関連値に基づいて、前記検出信号の振動周波数を特定する周波数特定部と、
を備える、振動周波数計測装置。
【請求項２】
前記単位関連値演算部は、前記第一データと前記第二データとの差分値、又は、前記第一データの相関値と前記第二データの相関値との差分値に基づいて、前記単位関連値を演算する、請求項１に記載の振動周波数計測装置。
【請求項３】
前記単位関連値演算部は、
前記第一データに対して、前記第二データを減算し、前記基準時刻から１周期前の第三データを加算し、前記基準時刻から１．５周期前の第四データを減算することに基づいて、前記単位関連値を演算する、
又は、前記第一データの相関値に対して、前記第二データの相関値を減算し、前記基準時刻から１周期前の第三データの相関値を加算し、前記基準時刻から１．５周期前の第四データの相関値を減算することに基づいて、前記単位関連値を演算する、請求項２に記載の振動周波数計測装置。
【請求項４】
前記単位関連値演算部は、前記第一データの絶対値と前記第二データの絶対値との加算値、又は、前記第一データの絶対値の相関値と前記第二データの絶対値の相関値との加算値に基づいて、前記単位関連値を演算する、請求項１に記載の振動周波数計測装置。
【請求項５】
前記周波数特定部は、一部の所定数の対象周波数についての前記総合関連値の比較を行った後に、異なる一部の所定数の対象周波数についての前記総合関連値の比較を１回以上行うことにより、前記振動周波数を特定する、請求項１−４の何れか一項に記載の振動周波数計測装置。
【請求項６】
前記周波数特定部は、連続する所定数の対象周波数についての前記総合関連値を比較することにより前記振動周波数の傾向を取得し、前記傾向に基づいて前記連続する所定数の対象周波数を順次変化させ、得られた前記総合関連値の比較により前記振動周波数を特定する、請求項５に記載の振動周波数計測装置。
【請求項７】
前記周波数特定部は、予め設定された開始周波数を含む一部の所定数の対象周波数についての前記総合関連値の比較を最初に行う、請求項５又は６に記載の振動周波数計測装置。
【請求項８】
前記開始周波数は、前記対象周波数のうち最も高い周波数又は最も低い周波数である、請求項７に記載の振動周波数計測装置。
【請求項９】
前記周波数特定部は、全ての対象周波数についての前記総合関連値を比較することにより前記振動周波数を特定する、請求項１−４の何れか一項に記載の振動周波数計測装置。
【請求項１０】
前記単位関連値演算部及び前記総合関連値演算部は、前記周波数特定部により前記振動周波数が一旦特定された後において、特定された前記振動周波数及び前記振動周波数の前後の周波数について前記単位関連値及び前記総合関連値の演算を繰り返し、
前記周波数特定部は、演算された最新の前記総合関連値に基づいて、最新の前記振動周波数を繰り返して特定する、請求項１−９の何れか一項に記載の振動周波数計測装置。
【請求項１１】
前記周波数特定部は、前記振動周波数が一旦特定された後において、特定された前記振動周波数を含む所定数の対象周波数についての前記総合関連値に基づいて変化する傾向を決定し、
前記単位関連値演算部及び前記総合関連値演算部は、決定された前記傾向に基づいて連続する所定数の対象周波数についての前記単位関連値及び前記総合関連値を演算し、
前記周波数特定部は、演算された最新の前記総合関連値に基づいて、最新の前記振動周波数を繰り返して特定する、請求項１−９の何れか一項に記載の振動周波数計測装置。
【請求項１２】
前記総合関連値演算部は、前記基準時刻を所定時間分とする前記複数の単位関連値を取得する際に、対象周波数に応じて演算周波数を異なる周波数として、前記複数の単位関連値の演算を行う、請求項１−１１の何れか一項に記載の振動周波数計測装置。
【請求項１３】
前記振動センサは、身体の表面に配置され、面状に形成される圧力センサセルであり、
前記振動周波数計測装置は、前記圧力センサセルによる検出信号に基づいて、前記圧力センサセルに面する身体の生体情報としての心拍又は呼吸を計測する、請求項１−１２の何れか一項に記載の振動周波数計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動周波数計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
振動センサが検出した信号から振動周波数を計測するためには、フーリエ変換処理を行ったり自己相関関数の演算処理を行ったりすることが一般的であった。例えば、特許文献１，２には、生体から得られた生体信号の自己相関関数を求め、自己相関関数からピーク（極大値）を検出し、心拍や呼吸などの生体情報の周波数を計測することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公昭６２−４９７１号公報
【特許文献２】特開２０１５−１８８６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、フーリエ変換処理では、バタフライ演算を行うなど、多大な演算量を必要とする。また、自己相関関数の演算処理も同様である。そのため、フーリエ変換処理や自己相関関数の演算処理を行うためには、高速な演算処理装置が必要であった。
【０００５】
本発明は、簡易な方法により高精度に振動周波数を計測することができる振動周波数計測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】
【０００６】
本発明に係る振動周波数計測装置は、振動センサの検出信号に含まれる振動の周波数を計測する振動周波数計測装置であって、前記検出信号から所定周波数範囲を抽出するフィルタ処理部と、前記フィルタ処理部で処理された処理信号に対して、複数の対象周波数について、基準時刻の第一データ及び前記基準時刻から半周期前の第二データに基づいて単位関連値を演算する単位関連値演算部と、前記複数の対象周波数について、前記基準時刻を所定時間分とする複数の前記単位関連値に基づいて、総合関連値を演算する総合関連値演算部と、前記複数の対象周波数の前記総合関連値に基づいて、前記検出信号の振動周波数を特定する周波数特定部とを備える。
【０００７】
上記振動周波数計測装置によれば、単位関連値は、基準時刻の第一データと基準時刻から半周期前の第二データとに基づいて演算される。ここで、第一データと第二データとの関係について説明する。特定周波数の正弦波において、位相（π／４）における振幅が最大値を示し、位相（３π／４）における振幅が最小値を示す。従って、位相（π／４）における振幅と位相（３π／４）における振幅との差が最大となる。また、位相（π／４）における振幅の絶対値及び位相（３π／４）における振幅の絶対値が、最大値を示す。位相（π／４）と位相（３π／４）とは、半周期（π／２）ずれている。
【０００８】
従って、正弦波の特定周波数に一致する周波数ｆ１においては、半周期（π／２）ずれた第一データ及び第二データを用いることにより、単位関連値の一つは、大きな値となる。一方、正弦波の特定周波数に一致しない周波数ｆ２においては、半周期（π／２）ずれた第一データ及び第二データを用いた場合に、単位関連値の一つは、上記の場合に比べて小さな値となる。
【０００９】
ただし、半周期（π／２）ずれた位相であっても、位相０°、π／２における振幅はゼロとなるため、両者の差及び両者の絶対値は、最小となる。そこで、基準時刻を所定時間分とする複数の単位関連値に基づいた総合関連値が、演算されている。総合関連値は、単位関連値と同様に、周波数ｆ１，ｆ２に対して同様の関係を有する。つまり、正弦波の特定周波数に一致する周波数ｆ１においては、総合関連値は、大きな値となる。一方、正弦波の特定周波数に一致しない周波数ｆ２においては、総合関連値は、小さな値となる。従って、周波数特定部は、総合関連値に基づいて振動周波数を特定することができる。
【００１０】
つまり、相互に半周期ずれた第一データと第二データとの関係を利用することにより、振動周波数を特定している。従って、単位関連値の演算及び総合関連値の演算は、フーリエ変換処理や自己相関関数の演算処理に比べると、非常に簡易な処理となる。そのため、高速な演算処理装置を用いずに、振動周波数を計測することができる。
【００１１】
さらに、振動周波数計測装置は、上述したように、相互に半周期ずれた第一データと第二データとの関係を利用することにより、高精度に振動周波数を特定することができる。ただし、特定周波数に一致しない周波数ｆ２における第一データと第二データとが上記関係を有するためには、ある程度ノイズが除去された信号を用いる必要がある。そこで、単位関連値演算部は、振動センサの検出信号そのものを用いるのではなく、フィルタ処理部で処理された処理信号を用いることとしている。このように、振動周波数計測装置は、検出信号をフィルタ処理することにより、確実に振動周波数を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第一実施形態の生体情報計測システムの全体構成図である。
【図２】図１のセンサユニットの分解斜視図である。
【図３】図１のセンサユニットの取付位置の説明図である。
【図４】振動周波数計測装置の構成を示す図である。
【図５】圧力センサユニットの計測順序及び計測周期を示す図である。
【図６】３７サイクル加算部により演算される二次信号の演算周期を示す図である。
【図７Ａ】１サイクル加算部により演算される一次信号Ｄのグラフである。
【図７Ｂ】３７サイクル加算部により演算される二次信号Ｓｕｍ（ｎ）のグラフである。
【図７Ｃ】第一差分演算部により演算される三次信号Ｓｉｇ３＿１のグラフである。
【図７Ｄ】第二差分演算部により演算される三次信号Ｓｉｇ３＿２のグラフである。
【図８】単位関連値Ｑ１（ａ）及び総合関連値Ｒ１（ａ）の基本説明、及び、これらと振動周波数との関係を示す図である。
【図９】対象周波数ｆの周期Ｔｆが正弦波の周期Ｔｆ０に一致する場合に、第一データから第六データの位置を示す図である。
【図１０】対象周波数ｆの周期Ｔｆが正弦波の周期Ｔｆ０に一致しない場合に、第一データから第六データの位置を示す図である。
【図１１】呼吸数計測部及び心拍数計測部による第一周波数計測処理を示すフローチャートである。
【図１２】第一周波数計測処理が実行された場合の各回の演算対象及び演算結果を示す。
【図１３】呼吸数計測部及び心拍数計測部による第二周波数計測処理を示すフローチャートである。
【図１４】第二周波数計測処理が実行された場合の各回の演算対象及び演算結果を示す。
【図１５】呼吸数計測部及び心拍数計測部による第三周波数計測処理を示すフローチャートである。
【図１６】第三周波数計測処理が実行された場合の各回の演算対象及び演算結果を示す。
【図１７】呼吸数計測部及び心拍数計測部による第四周波数計測処理を示すフローチャートである。
【図１８】第四周波数計測処理が実行された場合の各回の演算対象及び演算結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜１．第一実施形態＞
（１−１．生体情報計測システム１の構成）
生体情報計測システム１（以下、計測システムと称する）の構成について、図１−図３を参照して説明する。計測システム１は、面状に形成されたセンサユニット１０に付与された身体の生体情報を計測する。第一実施形態における計測システム１は、生体情報として、呼吸数及び心拍数を計測する。計測システム１は、センサユニット１０、電源装置２０、スイッチ回路４０、切替制御装置５０、及び、振動周波数計測装置６０を備える。
【００１４】
センサユニット１０は、可撓性を有し、面状に形成される。センサユニット１０は、面法線方向に、圧縮変形可能である。例えば、センサユニット１０は、図２に示すように、１列の第一電極１１と、４列の第二電極１２と、誘電層１３とを備える。なお、第一電極１１と第二電極１２の列数は、適宜変更可能である。
【００１５】
第二電極１２は、センサユニット１０の面法線方向に、第一電極１１に対して距離を隔てて配置される。第二電極１２は、帯状に形成され、相互に平行に配置される。第二電極１２の延在方向は、第一電極１１の延在方向（図１，２の左右方向）に対して直交する方向（図１の上下方向）である。誘電層１３は、弾性変形可能な面状に形成され、第一電極１１と第二電極１２との間に配置される。
【００１６】
第一電極１１及び第二電極１２は、エラストマー中に導電性フィラーを配合させることにより成形される。第一電極１１及び第二電極１２は、可撓性を有し、伸縮自在な性質を有する。第一電極１１及び第二電極１２を構成するエラストマーには、例えば、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン共重合ゴム、天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ウレタンゴムなどが適用される。また、第一電極１１及び第二電極１２に配合される導電性フィラーには、導電性を有する粒子であればよく、例えば、炭素材料や金属等の微粒子が適用される。
【００１７】
誘電層１３は、エラストマーにより成形され、可撓性を有し且つ伸縮自在な性質を有する。誘電層１３を構成するエラストマーには、例えば、シリコーンゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ウレタンゴムなどが適用される。
【００１８】
従って、第一電極１１とそれぞれの第二電極１２との対向位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが列状に位置する。センサユニット１０は、配列された複数の対向位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおいて、静電容量型センサとして機能する圧力センサセル１０ａ（振動センサ）を備える。このように、第一実施形態においては、センサユニット１０は、横４列に配列された４個の圧力センサセル１０ａを備える。そして、４個の圧力センサセル１０ａが、面状に配列されている。なお、第一電極１１を複数列にする場合には、第一電極１１と第二電極１２との対向位置がマトリックス状となる。
【００１９】
そして、センサユニット１０が面法線方向に圧縮する力を受けた場合には、誘電層１３が圧縮変形することにより、第一電極１１と第二電極１２の離間距離が短くなる。つまり、第一電極１１と第二電極１２との間の静電容量が大きくなる。
【００２０】
ここで、センサユニット１０は、図３に示すように、例えば、シート７０の座面７１前方の内部に配置される。詳細には、センサユニット１０は、座面７１前方の表皮の裏面側に配置される。第一実施形態においては、センサユニット１０は、第二電極１２の延在方向がシート７０の前後方向に一致するように、座面７１に配置される。また、センサユニット１０は、左右の大腿部に相当する範囲に配置される。つまり、センサユニット１０は、着座する人の左右の大腿部によって、体圧を受ける。そして、第二電極１２の延在方向は、大腿部の延在方向、さらには、大腿動脈の延在方向に一致する。つまり、センサユニット１０は、大腿動脈の脈波や呼吸成分の影響を受ける。
【００２１】
なお、センサユニット１０は、シート７０の座面７１前方の他に、座面７１後方、背面７２やヘッドレスト７３に配置してもよい。センサユニット１０が座面後方に配置される場合は、センサユニット１０は、人の臀部により体圧を受け、人の臀部における動脈の脈波や呼吸成分の影響を受ける。また、背面７２に配置される場合には、センサユニット１０は、人の背部により体圧を受け、人の背部における動脈の脈波や呼吸成分の影響を受ける。また、センサユニット１０がヘッドレスト７３に配置される場合には、センサユニット１０は、人の頭部により体圧を受け、例えば首部における動脈の脈波や呼吸成分の影響を受ける。
【００２２】
電源装置２０は、所定の電圧を発生し、センサユニット１０の第一電極１１に対して所定電圧を印加する。スイッチ回路４０は、複数のスイッチにより構成される。各スイッチの一端は、対応する第二電極１２に接続され、各スイッチの他端は、後述する振動周波数計測装置６０に接続される。図１においては、左側から１列目の第二電極１２に対応するスイッチがＯＮされ、他はＯＦＦされている。切替制御装置５０は、スイッチ回路４０の各スイッチのＯＮ／ＯＦＦの切替を実行する。そして、切替制御装置５０は、計測対象とする圧力センサセル１０ａを、電源装置２０及び振動周波数計測装置６０に接続させる。
【００２３】
振動周波数計測装置６０は、計測対象の圧力センサセル１０ａによる検出値を取得して、当該検出値に基づいて圧力センサセル１０ａに面する身体の脈波及び呼吸成分を抽出して、心拍数及び呼吸数を演算する。具体的には、振動周波数計測装置６０は、脈波と呼吸成分の計測対象の圧力センサセル１０ａの静電容量の変化を取得して、脈波の影響により受ける力の変化を抽出して心拍数を演算する。さらに、振動周波数計測装置６０は、当該圧力センサセル１０ａの静電容量の変化を取得して、呼吸の影響により受ける力の変化を抽出して呼吸数を演算する。
【００２４】
（１−２．振動周波数計測装置６０の構成）
（１−２−１．振動周波数計測装置６０の基本構成）
次に、振動周波数計測装置６０（以下、計測装置と称する）の基本構成について、図４を参照して説明する。図４に示すように、計測装置６０は、圧力センサセル１０ａによる検出信号に対してフィルタ処理を行うフィルタ処理部６１と、処理信号に基づいて呼吸数を計測する呼吸数計測部６２と、処理信号に基づいて心拍数を計測する心拍数計測部６３とを備える。
【００２５】
（１−２−２．フィルタ処理部６１の構成）
フィルタ処理部６１について、図４−図６、図７Ａ及び図７Ｂを参照して説明する。フィルタ処理部６１は、圧力センサセル１０ａによる検出信号から所定周波数範囲を抽出する。フィルタ処理部６１は、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、及び、これらのフィルタ機能に相当する演算処理を含む。ここで、計測装置６０が計測可能な１分間当たりの心拍数を４８〜１８０とし、計測装置６０が計測可能な１分間当たりの呼吸数を６〜２７とする。この場合、心拍数４８〜１８０は、０．８〜３．０Ｈｚとなる。また、呼吸数６〜２７は、０．１０〜０．４５Ｈｚとなる。そこで、フィルタ処理部６１は、少なくとも０．１０〜３．００Ｈｚを含む周波数範囲を抽出する。
【００２６】
まず、１サイクルの周期Ｔａ及び計測周期Ｔｂについて図５を参照して説明する。センサユニット１０は、４個の圧力センサセル１０ａのそれぞれによる計測を行う。具体的には、スイッチ回路４０を切り替えて、計測対象の圧力センサセル１０ａをＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄの順に切り替える。従って、同一の圧力センサセル１０ａによる計測周期Ｔｂは、０．２５ｍｓとなる。すなわち、同一の圧力センサセル１０ａによる計測周波数は、４ｋＨｚとなる。
【００２７】
また、１サイクルの周期Ｔａは、４ｍｓとする。つまり、１サイクルの周波数は、２５０Ｈｚとなる。従って、１サイクルにおいて、同一の圧力センサセル１０ａによる計測は、１６回ずつ行われる。なお、１サイクルの周期、同一の圧力センサセル１０ａによる計測周期は、適宜変更することができる。
【００２８】
そして、フィルタ処理部６１は、１サイクル加算部６１１、３７サイクル加算部６１２、第一差分演算部６１３、及び、第二差分演算部６１４を備える。１サイクル加算部６１１は、計測周期Ｔｂ（０．２５ｍｓ）で、各圧力センサセル１０ａによる検出信号を一次信号Ｄとして取得して、記憶する。一次信号Ｄの挙動は、図７Ａに示す。つまり、一次信号Ｄは、非常に多くのノイズを含んでいる。なお、図７Ａの横軸は、一次信号Ｄの取得回数、すなわち一次信号Ｄのサンプリング回数である。
【００２９】
さらに、１サイクル加算部６１１は、「Ａ」〜「Ｄ」のそれぞれの一次信号Ｄを１サイクル分加算して、記憶する。上述したように、各圧力センサセル１０ａによる計測は、１サイクルにおいて、１６回実施される。従って、１サイクル加算部６１１は、１６回分の「Ａ」の一次信号Ｄを加算すると共に、「Ｂ」〜「Ｄ」についても同様に処理する。
【００３０】
３７サイクル加算部６１２は、１サイクル加算部６１１により得られた１サイクル分のデータを、連続する３７サイクル分加算する。３７サイクル分加算されたデータは、二次信号Ｓｕｍ（ｎ）として記憶される。つまり、３７サイクル加算部６１２は、１４８ｍｓの期間（第一時間長Ｎ）に含まれる「Ａ」の圧力センサセル１０ａによる５９２回分の検出値（一次信号Ｄ）を加算して、二次信号Ｓｕｍ（ｎ）を生成する。
【００３１】
さらに、３７サイクル加算部６１２は、第二時間間隔ａ（ａ≦Ｎ）ずつずらしながら、二次信号Ｓｕｍ（ｎ）の生成を順次実行する。第一実施形態においては、第二時間間隔ａは、１サイクル、すなわち４ｍｓとするが、１サイクルとは異なる時間としてもよい。従って、図６に示すように、１サイクル分ずつずらしながら、二次信号Ｓｕｍ（１）、Ｓｕｍ（２）、Ｓｕｍ（３）、・・・、Ｓｕｍ（ｎ）が生成される。そして、３７サイクル加算部６１２は、「Ｂ」〜「Ｄ」の圧力センサセル１０ａについても同様に、それぞれ二次信号Ｓｕｍ（ｎ）を生成する。この場合、二次信号Ｓｕｍ（ｎ）のデータ周期は、１サイクル、すなわち４ｍｓである。
【００３２】
なお、第二時間間隔ａは、３７サイクル分に相当する第一時間長Ｎ以下にする。特に、高精度に脈波及び呼吸成分を計測するためには、第二時間間隔ａは、３７サイクル分に相当する時間長Ｎに比べて十分に短くするとよい。
【００３３】
二次信号Ｓｕｍ（ｎ）の挙動は、図７Ｂに示すように、一次信号Ｄに比べると、ノイズが大幅に低減している。特に、圧力センサセル１０ａによる計測周期Ｔｂの２分の１以下のノイズ成分は、加算処理によって、除去される。二次信号Ｓｕｍ（ｎ）において、短周期に変化する成分が脈波による変化を表しており、長周期の振動が呼吸による変化を表している。つまり、二次信号Ｓｕｍ（ｎ）は、脈波及び呼吸成分を表す信号となっている。具体的には、図７Ｂにおいて、丸印の箇所（下方に凹んでいる箇所）が脈波に対応する箇所であり、矢印の箇所（大きく上に突出している箇所）が呼吸成分に対応する箇所である。つまり、所定時間において、丸印の箇所の数が脈拍数となり、矢印の箇所の数が呼吸数となる。
【００３４】
第一差分演算部６１３及び第二差分演算部６１４は、第三時間間隔Ｍ１、Ｍ２（Ｍ１、Ｍ２≧ａ）だけずれた二個の二次信号Ｓｕｍ（ｎ）の差分である三次信号Ｓｉｇ３＿１、Ｓｉｇ３＿２を演算する。
【００３５】
第一差分演算部６１３は、直前の二個の二次信号Ｓｕｍ（ｍ）、Ｓｕｍ（ｍ−１）の差分である三次信号Ｓｉｇ３＿１を演算する。つまり、三次信号Ｓｉｇ３＿１は、第三時間間隔Ｍ１として、１サイクル分の時間間隔（第二時間間隔ａに等しい）、すなわち４ｍｓだけずれた二個の二次信号Ｓｕｍ（ｍ）、Ｓｕｍ（ｍ−１）の差分である。
【００３６】
第一差分演算部６１３により演算される三次信号Ｓｉｇ３＿１の挙動は、図７Ｃに示すように、二次信号Ｓｕｍ（ｎ）の挙動とそれほど変わりない。つまり、三次信号Ｓｉｇ３＿１には、脈波及び呼吸成分を表す信号である。具体的には、図７Ｃにおいて、丸印の箇所（下方に凹んでいる箇所）が脈波に対応する箇所であり、矢印の箇所（大きく上に突出している箇所）が呼吸成分に対応する箇所である。ここで、三次信号Ｓｉｇ３＿１は、二次信号Ｓｕｍ（ｎ）に比べて、絶対値が小さくなっている。そのため、三次信号Ｓｉｇ３＿１は、二次信号Ｓｕｍ（ｎ）よりも、データ容量が小さく、高速処理を行うことができる。なお、三次信号Ｓｉｇ３＿１のデータ周期は、１サイクル、すなわち４ｍｓである。
【００３７】
第二差分演算部６１４は、相対的に長い時間だけずれた二個の二次信号Ｓｕｍ（ｍ）とＳｕｍ（１）の差分である三次信号Ｓｉｇ３＿２を演算する。ここで、第三時間間隔Ｍ２は、第一差分演算部６１３にて用いる第三時間間隔Ｍ１よりも十分に長い。第一実施形態では、第三時間間隔Ｍ２は、２５０ｍｓである。２５０ｍｓとは、一般的な脈波が１Ｈｚ程度であるとすると、その脈波の４分の１である。つまり、この第三時間間隔Ｍ２は、脈波の最大振幅の半分程度に相当する周期に等しい。従って、第三時間間隔Ｍ２だけずれた二個の二次信号Ｓｕｍ（ｍ）、Ｓｕｍ（１）の差分は、比較的、脈波の影響分を大きく抽出作用がある。
【００３８】
第二差分演算部６１４により演算される三次信号Ｓｉｇ３＿２の挙動は、図７Ｄに示すような挙動となる。図７Ｄにおいて、丸印の箇所（下方に凹んでいる箇所）が脈波に対応する箇所であり、矢印の箇所（大きく上に突出している箇所）が呼吸成分に対応する箇所である。三次信号Ｓｉｇ３＿２は、二次信号Ｓｕｍ（ｎ）と比べると、呼吸の変化に対して脈波による変化が際立っている。さらに、三次信号Ｓｉｇ３＿２は、二次信号Ｓｕｍ（ｎ）に比べて、絶対値が小さくなっている。そのため、三次信号Ｓｉｇ３＿１は、二次信号Ｓｕｍ（ｎ）よりも、データ容量が小さく、高速処理を行うことができる。なお、三次信号Ｓｉｇ３＿２のデータ周期は、１サイクル、すなわち４ｍｓである。
【００３９】
（１−２−３．呼吸数計測部６２及び心拍数計測部６３の基本構成）
次に、呼吸数計測部６２及び心拍数計測部６３の基本構成について、図４、図７Ｃ及び図７Ｄを参照して説明する。呼吸数計測部６２は、第一差分演算部６１３により演算された三次信号Ｓｉｇ３＿１を、呼吸成分を表すデータとして取得する（図７Ｃ）。さらに、呼吸数計測部６２は、三次信号Ｓｉｇ３＿１に基づいて、呼吸に起因する振動周波数を演算し、１分間当たりの呼吸数を得る。
【００４０】
心拍数計測部６３は、第二差分演算部６１４により演算された三次信号Ｓｉｇ３＿２を、脈波成分を表すデータとして取得する（図７Ｄ）。さらに、心拍数計測部６３は、三次信号Ｓｉｇ３＿２に基づいて、心拍に起因する振動周波数を演算し、１分間当たりの心拍数を得る。
【００４１】
呼吸数計測部６２及び心拍数計測部６３は、対象の周波数が異なるのみで、実質的に同様の処理を行う。呼吸数計測部６２及び心拍数計測部６３は、単位関連値演算部６２１，６３１、総合関連値演算部６２２，６３２、周波数特定部６２３，６３３を備える。
【００４２】
（１−２−４．単位関連値及び総合関連値の基本的考え方）
次に、単位関連値Ｑ１（ａ）及び総合関連値Ｒ１（ａ）の基本説明、及び、これらと振動周波数との関係について、図８を参照して説明する。ただし、説明を分かりやすくするために、正弦波信号を用いて説明する。また、図８の横軸は、時間であり、縦軸は、振幅を示す。
【００４３】
単位関連値Ｑ１（ａ）は、基準時刻θ０の第一データ及び基準時刻θ０から半周期（π）前の第二データに基づいて演算される。第一実施形態では、単位関連値Ｑ１（ａ）は、式（１）で表される。つまり、単位関連値Ｑ１（ａ）は、基準時刻θ０における振幅ｓｉｎ（θ０）と、基準時刻θ０から半周期前の時刻（θ０−π）における振幅ｓｉｎ（θ０−π）との差分の絶対値である。正弦波において、半周期ずれた２つの値の中で、位相がπ／４の値と位相が３π／４の値との差分が最大となる。一方、位相が０の値と位相がπ／２の値との差分は、０となる。
【００４４】
【数１】
2018023618.tif 000003
【００４５】
そして、総合関連値Ｒ１（ａ）は、基準時刻θ０を所定時間分とする複数の単位関連値Ｑ１（ａ）に基づいて演算される。第一実施形態では、総合関連値Ｒ１（ａ）は、式（２）で表される。つまり、総合関連値Ｒ１（ａ）は、基準時刻θ０を当該周波数の１周期分とする複数の単位関連値Ｑ１（ａ）を加算した値である。ここでは、総合関連値Ｒ１（ａ）は、基準時刻θ０を当該周波数の１周期分としたが、半周期分としてもよいし、１．５周期分、２周期分などとしてもよい。
【００４６】
【数２】
2018023618.tif 000004
【００４７】
ここで、単位関連値Ｑ１（ａ）が基準時刻θ０の振幅（第一データ）と基準時刻θ０から半周期（π）前の振幅（第二データ）とに基づいて演算した。仮に、単位関連値Ｑ１として、基準時刻θ０の振幅と、基準時刻θ０から半周期（π）とは異なる時刻前の振幅とに基づいて演算した場合に、総合関連値Ｒ１の大きさについて比較検討する。
【００４８】
第一比較例としての単位関連値Ｑ１（ｂ）は、式（３）で表される。つまり、第一比較例としての単位関連値Ｑ１（ｂ）は、基準時刻θ０の振幅ｓｉｎ（θ０）と、基準時刻θ０から（π−α）だけ前の振幅ｓｉｎ（θ０−π＋α）との差分の絶対値である。
【００４９】
【数３】
2018023618.tif 000005
【００５０】
そして、第一比較例としての総合関連値Ｒ１（ｂ）は、式（４）で表される。つまり、第一比較例としての総合関連値Ｒ１（ｂ）は、基準時刻θ０を当該周波数の１周期分とする複数の単位関連値Ｑ１（ｂ）を加算した値である。
【００５１】
【数４】
2018023618.tif 000006
【００５２】
また、第二比較例としての単位関連値Ｑ１（ｃ）は、式（５）で表される。つまり、第二比較例としての単位関連値Ｑ１（ｃ）は、基準時刻θ０の振幅ｓｉｎ（θ０）と、基準時刻θ０から（π＋β）だけ前の振幅ｓｉｎ（θ０−π−β）との差分の絶対値である。
【００５３】
【数５】
2018023618.tif 000007
【００５４】
そして、第二比較例としての総合関連値Ｒ１（ｃ）は、式（６）で表される。つまり、第二比較例としての総合関連値Ｒ１（ｃ）は、基準時刻θ０を当該周波数の１周期分とする複数の単位関連値Ｑ１（ｃ）を加算した値である。
【００５５】
【数６】
2018023618.tif 000008
【００５６】
第一実施形態における総合関連値Ｒ１（ａ）と、比較例としての総合関連値Ｒ１（ｂ），Ｒ１（ｃ）とは、式（７）の関係を有する。つまり、単位関連値Ｑ１（ａ）が、基準時刻θ０における振幅ｓｉｎ（θ０）と、基準時刻θ０から半周期前の時刻（θ０−π）における振幅ｓｉｎ（θ０−π）との差分の絶対値とすることで、総合関連値Ｒ１（ａ）が最大値となる。
【００５７】
【数７】
2018023618.tif 000009
【００５８】
（１−２−５．単位関連値演算部６２１，６３１）
次に、単位関連値演算部６２１，６３１について、図４、図９及び図１０を参照して説明する。呼吸数計測部６２の単位関連値演算部６２１は、三次信号Ｓｉｇ３＿１を用いて単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）を演算する。心拍数計測部６３の単位関連値演算部６３１は、三次信号Ｓｉｇ３＿２を用いて単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）を演算する。
【００５９】
そして、単位関連値演算部６２１，６３１は、複数の対象周波数ｆのそれぞれについて、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）を演算する。呼吸数計測部６２における単位関連値演算部６２１は、０．１０〜０．４５Ｈｚを対象周波数ｆとする。心拍数計測部６３における単位関連値演算部６３１は、０．８〜３．０Ｈｚを対象周波数ｆとする。
【００６０】
ここで、単位関連値演算部６２１，６３１は、三次信号Ｓｉｇ３＿１，Ｓｉｇ３＿２が演算される都度、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）を演算する。つまり、対象周波数ｆに関わりなく、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）の演算周波数は一定（第一実施形態では、２５０Ｈｚ、周期４ｍｓ）である。ただし、対象周波数ｆに応じて、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）の演算周波数を変更してもよい。例えば、対象周波数ｆが高周波であるほど、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）の演算周波数を大きくし、対象周波数ｆが低周波であるほど、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）の演算周波数を小さくする。
【００６１】
そして、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）は、式（８）で表される。単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）は、基準時刻Ｔ０ｎの第一データＰ（Ｔ０ｎ）、基準時刻Ｔ０ｎから半周期前の第二データＰ（Ｔ０ｎ−０．５Ｔｆ）、基準時刻Ｔ０ｎから１周期前の第三データＰ（Ｔ０ｎ−Ｔｆ）、基準時刻Ｔ０ｎから１．５周期前の第四データＰ（Ｔ０ｎ−１．５Ｔｆ）、基準時刻Ｔ０ｎから２周期前の第五データＰ（Ｔ０ｎ−２Ｔｆ）、基準時刻Ｔ０ｎから２．５周期前の第六データＰ（Ｔ０ｎ−２．５Ｔｆ）に基づいて演算される。
【００６２】
換言すると、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）は、第一データＰ（Ｔ０ｎ）から、第二データＰ（Ｔ０ｎ−０．５Ｔｆ）を減算し、第三データＰ（Ｔ０ｎ−Ｔｆ）を加算し、第四データＰ（Ｔ０ｎ−１．５Ｔｆ）を減算し、第五データＰ（Ｔ０ｎ−２Ｔｆ）を加算し、第六データＰ（Ｔ０ｎ−２．５Ｔｆ）を減算し、その結果の絶対値をとる。つまり、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）は、データの半周期毎に減算と加算を交互に繰り返して得られる。
【００６３】
【数８】
2018023618.tif 000010
【００６４】
そして、第一実施形態においては、基準時刻Ｔ０ｎが、三次信号Ｓｉｇ３＿１，Ｓｉｇ３＿２が演算される周期で変化する。第一実施形態においては、カウント値ｎは、４ｍｓ毎に１増加する。つまり、基準時刻Ｔ０ｎは、４ｍｓ経過の都度、次の演算時刻となる。
【００６５】
式（８）について、詳細には、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）は、第一データと第二データの差分、第三データと第四データの差分、及び、第五データと第六データの差分を加算した値の絶対値である。なお、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）は、第一データと第二データの差分の絶対値としてもよいし、第一データと第二データの差分と第三データと第四データの差分とを加算した値の絶対値としてもよい。
【００６６】
対象周波数ｆの周期Ｔｆが正弦波の周期Ｔｆ０に一致する場合に、第一データから第六データは、図９に示す各位置Ｐとなる。この場合、第一データ、第三データ及び第五データと、第二データ、第四データ及び第六データとは、正負反対の値となる。
【００６７】
一方、対象周波数ｆの周期Ｔｆが正弦波の周期Ｔｆ０に一致しない場合に、第一データから第六データは、図１０に示す各位置Ｐとなる。この場合、第一データ、第三データ及び第五データと、第二データ、第四データ及び第六データとは、常に正負反対の値になるわけではない。
【００６８】
（１−２−６．総合関連値演算部６２２，６３２）
次に、総合関連値演算部６２２，６３２について説明する。総合関連値演算部６２２，６３２は、単位関連値演算部６２１，６３１により演算された単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）を用いて、複数の対象周波数ｆのそれぞれについて、総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）を演算する。総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）は、式（９）で表される。
【００６９】
【数９】
2018023618.tif 000011
【００７０】
総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）は、基準時刻Ｔ０ｎを所定時間分（第一実施形態では１周期分）とする複数の単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）に基づいて演算される。具体例を挙げて、総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）について説明する。第一実施形態においては、カウント値ｎは、４ｍｓ毎に１増加するため、例えば、対象周波数ｆが１．０Ｈｚの場合には、１周期分のカウント値ｎは、２５０となる。そして、開始時刻Ｔｘにおけるカウント値ｎ（Ｔｘ）が２５０とする場合に、１周期前の時刻（Ｔｘ−Ｔｆ）は１０００ｍｓとなり、１周期前のカウント値ｎ（Ｔｘ−Ｔｆ）は、０となる。そして、開始時刻Ｔｘにおける基準時刻Ｔ０250における単位関連値Ｑ１（２５０，１．０）から、基準時刻Ｔ０0における単位関連値Ｑ１（０、１．０）までを加算した値が、総合関連値Ｒ１（１．０）となる。上記の演算を他の対象周波数ｆについても行い、複数の対象周波数ｆの全てについての総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）が得られる。
【００７１】
このようにして、呼吸数計測部６２の総合関連値演算部６２２は、０．１０〜０．４５Ｈｚの周波数範囲について、例えば、０．０１Ｈｚ間隔で、総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）を取得する。また、心拍数計測部６３の総合関連値演算部６３２は、０．８〜３．０Ｈｚの周波数範囲について、例えば、０．１Ｈｚ間隔で、総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）を取得する。
【００７２】
ここで、図９に示すように、対象周波数ｆの周期Ｔｆが正弦波の周期Ｔｆ０に一致する場合における総合関連値Ｒ１（Ｔｆ０）と、図１０に示すように、対象周波数ｆの周期Ｔｆが正弦波の周期Ｔｆ０に一致しない場合における総合関連値Ｒ１（Ｔｆ１）とを比較する。この場合、上述した式（７）から分かるように、一致する場合の総合関連値Ｒ１（Ｔｆ０）と、一致しない場合の総合関連値Ｒ１（Ｔｆ１）とは、式（１０）の関係を有する。
【００７３】
【数１０】
2018023618.tif 000012
【００７４】
従って、対象周波数ｆの周期Ｔｆが正弦波の周期Ｔｆ０に一致する場合における総合関連値Ｒ１（Ｔｆ０）は、一致しない場合における全ての総合関連値Ｒ１（Ｔｆ１）よりも必ず大きな値となる。
【００７５】
（１−２−７．周波数特定部６２３，６３３による周波数特定処理）
次に、周波数特定部６２３，６３３による周波数特定処理について説明する。周波数特定部６２３，６３３は、複数の対象周波数ｆの総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）に基づいて、検出信号の振動周波数、具体的には、検出信号に含まれる呼吸の周波数及び心拍の周波数を演算する。
【００７６】
呼吸の周波数に６０を乗算することで、１分間当たりの呼吸数になる。また、心拍の周波数に６０を乗算することで、１分間当たりの心拍数になる。つまり、呼吸数計測部６２の周波数特定部６２３は、呼吸の周波数を演算することで、１分間当たりの呼吸数を得る。心拍数計測部６３の周波数特定部６３３は、心拍の周波数を演算することで、１分間当たりの心拍数を得る。
【００７７】
ここで、周波数特定部６２３，６３３による処理は、単位関連値演算部６２１，６３１及び総合関連値演算部６２２，６３２の処理と相互に関連し合いながら、実行される。単位関連値演算部６２１，６３１、総合関連値演算部６２２，６３２、周波数特定部６２３，６３３による周波数計測処理は、第一周波数計測処理から第四周波数計測処理の何れか一つを採用する。以下に、各周波数計測処理について詳細に説明する。
【００７８】
（１−２−８−１．第一周波数計測処理）
第一周波数計測処理について、図１１及び図１２を参照して説明する。ただし、図１１及び図１２は、心拍数計測部６３による第一周波数計測処理を例にあげる。この場合、心拍の周波数は、０．８〜３．０Ｈｚの範囲内に含まれるものとする。なお、呼吸数計測部６２による第一周波数計測処理も実質的に同様である。
【００７９】
第一周波数計測処理は、一部の所定数の対象周波数ｆについての総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）を比較することにより、心拍の周波数を特定する。そして、第一周波数計測処理は、予め設定された開始周波数についての総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）を演算し、演算した総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）の傾向に基づいて、対象周波数ｆを順次変更していく。特に、第一周波数計測処理は、対象周波数ｆの中で最も高い周波数を開始周波数として、対象周波数ｆを順次低くしていくことにより、心拍の周波数を特定する。
【００８０】
さらに、第一周波数計測処理は、心拍の周波数が一旦特定された後において、特定された周波数を含む所定数の対象周波数ｆについての総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）に基づいて心拍の周波数が変化する傾向を決定する。そして、第一周波数計測処理は、当該傾向に基づいて連続する所定数の対象周波数ｆについての最新の総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）を演算し、演算した最新の総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）を比較することで、変化後の心拍の周波数を特定するようにしている。
【００８１】
まずは、図１１を参照して第一周波数計測処理を説明する。図１１に示すように、単位関連値演算部６３１は、最初に、基準となる対象周波数ｆｃを決定する（図１１のＳ１）。ここでは、基準となる対象周波数ｆｃは、（３．０−０．１）Ｈｚすなわち、２．９Ｈｚとする。
【００８２】
続いて、単位関連値演算部６３１は、対象周波数ｆを（ｆｃ−０．１）、ｆｃ、（ｆｃ＋０．１）とする単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔ（ｆｃ−０．１））、Ｑ１（ｎ，Ｔｆｃ）、Ｑ１（ｎ，Ｔ（ｆｃ＋０．１））を演算する（図１１のＳ２）。続いて、総合関連値演算部６３２は、対象周波数ｆを（ｆｃ−０．１）、ｆｃ、（ｆｃ＋０．１）とする３つの総合関連値Ｒ１（Ｔ（ｆｃ−０．１））、Ｒ１（Ｔｆｃ）、Ｒ１（Ｔ（ｆｃ＋０．１））を演算する（図１１のＳ３）。
【００８３】
続いて、周波数特定部６３３は、３つの総合関連値Ｒ１（Ｔ（ｆｃ−０．１））、Ｒ１（Ｔｆｃ）、Ｒ１（Ｔ（ｆｃ＋０．１））を比較して、大小関係を取得する（図１１のＳ４）。総合関連値Ｒ１（Ｔｆｃ）が最も大きい場合には（図１１のＳ５：Ｙ）、得られた総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）の中で、最大値Ｒ１（Ｔｆｍａｘ）の周波数ｆｍａｘを、検出信号に含まれる振動周波数、すなわち心拍の周波数とする（図１１のＳ９）。
【００８４】
続いて、単位関連値演算部６３１は、前回のデータＰを取得してから４ｍｓ経過して、次のデータＰを取得したか否かを判定する（図１１のＳ１０）。次の取得データＰが無い場合には（図１１のＳ１０：Ｎ）、次のデータＰを取得する時間に達していない、すなわち４ｍｓ経過していないことになるため、単位関連値演算部６３１は、次のデータＰを取得するまで待機する。一方、次の取得データＰが有る場合には（図１１のＳ１０：Ｙ）、単位関連値演算部６３１は、再び、Ｓ２に戻り処理を繰り返す。
【００８５】
図１１のＳ５において、取得した３つの中で総合関連値Ｒ１（Ｔｆｃ）が最大ではない場合には（図１１のＳ５：Ｎ）、周波数特定部６３３は、３つの総合関連値Ｒ１の比較結果に基づいて振動周波数の傾向を決定し、決定された傾向に基づいて連続する３つの対象周波数を順次変化させる。
【００８６】
すなわち、図１１のＳ５において、取得した３つの中で総合関連値Ｒ１（Ｔｆｃ）が最大ではない場合には（図１１のＳ５：Ｎ）、周波数特定部６３３は、高周波側の総合関連値Ｒ１（Ｔ（ｆｃ＋０．１））が低周波側の総合関連値Ｒ１（Ｔ（ｆｃ−０．１））より大きいか否かを判定する（図１１のＳ６）。高周波側の総合関連値Ｒ１（Ｔ（ｆｃ＋０．１））が低周波側の総合関連値Ｒ１（Ｔ（ｆｃ−０．１））より大きい場合には（図１１のＳ６：Ｙ）、周波数特定部６３３は、周波数（ｆｃ＋０．１）を基準となる対象周波数ｆｃに変更する（図１１のＳ６）。つまり、周波数特定部６３３は、３つの総合関連値Ｒ１に基づいて心拍の周波数がもっと高い周波数であるとの傾向があると判断し、基準となる対象周波数ｆｃを前回から０．１Ｈｚ大きな値に変更する。
【００８７】
基準となる対象周波数ｆｃが変更された後には、単位関連値演算部６３１がＳ１０から処理を継続する。つまり、変更された基準となる対象周波数ｆｃを含む３つの対象周波数（ｆｃ−０．１）、ｆｃ、（ｆｃ＋０．１）について、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）及び総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）が演算される（Ｓ２，Ｓ３）。
【００８８】
一方、図１１のＳ６において、低周波側の総合関連値Ｒ１（Ｔ（ｆｃ−０．１））が高周波側の総合関連値Ｒ１（Ｔ（ｆｃ＋０．１））より大きい場合には（図１１のＳ６：Ｎ）、周波数特定部６３３は、基準となる対象周波数（ｆｃ−０．１）を基準となる対象周波数ｆｃに変更する（図１１のＳ８）。つまり、周波数特定部６３３は、３つの総合関連値Ｒ１に基づいて心拍の周波数がもっと低い周波数であるとの傾向があると判断し、基準となる対象周波数ｆｃを前回から０．１Ｈｚ小さな値に変更する。
【００８９】
基準となる対象周波数ｆｃが変更された後には、単位関連値演算部６３１がＳ１０から処理を継続する。つまり、変更された基準となる対象周波数ｆｃを含む３つの対象周波数（ｆｃ−０．１）、ｆｃ、（ｆｃ＋０．１）について、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）及び総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）が演算される（Ｓ２，Ｓ３）。
【００９０】
第一周波数計測処理について、図１２を参照して、具体例をあげて説明する。被検者の心拍の周波数は、１．２〜１．４Ｈｚ程度とする。ここでは、対象周波数ｆのうち最も高い周波数３．０Ｈｚが開始周波数に予め設定される（図１１のＳ１，Ｓ２）。そして、最も高い周波数３．０Ｈｚを含む連続する３つ（一部の所定数）の対象周波数ｆについて、すなわち２．８Ｈｚ、２．９Ｈｚ、３．０Ｈｚの周波数について、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔ２．８）、Ｑ１（ｎ，Ｔ２．９）、Ｑ１（ｎ，Ｔ３．０）及び総合関連値Ｒ１（Ｔ２．８）、Ｒ１（Ｔ２．９）、Ｒ１（Ｔ３．０）が演算される（図１１のＳ２，Ｓ３）。
【００９１】
ここで、被検者の心拍の周波数は、２．８〜３．０Ｈｚに対して小さいため、これらの中で最小の対象周波数２．８Ｈｚの総合関連値Ｒ１（Ｔ２．８）が最大となる。つまり、周波数特定部６３３は、心拍の周波数がもっと低い周波数帯に存在するとの傾向を取得する。従って、図１１のＳ５：Ｎ→Ｓ６：Ｎとなり、基準となる対象周波数ｆｃは、０．１減算されて２．８Ｈｚとなる（図１１のＳ８）。
【００９２】
次のデータＰが４ｍｓ後に取得されると（図１１のＳ１０）、連続する３つの対象周波数ｆについて、すなわち２．７Ｈｚ、２．８Ｈｚ、２．９Ｈｚの周波数について、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔ２．７）、Ｑ１（ｎ，Ｔ２．８）、Ｑ１（ｎ，Ｔ２．９）及び総合関連値Ｒ１（Ｔ２．７）、Ｒ１（Ｔ２．８）、Ｒ１（Ｔ２．９）が演算される（図１１のＳ２，Ｓ３）。被検者の心拍の周波数は、２．７〜２．９Ｈｚに対して小さいため、これらの中で最小の対象周波数２．７Ｈｚの総合関連値Ｒ１（Ｔ２．７）が最大となる。従って、再び、図１１のＳ５：Ｎ→Ｓ６：Ｎとなり、基準となる対象周波数ｆｃは、０．１減算されて２．７Ｈｚとなる（図１１のＳ８）。
【００９３】
この処理を数回繰り返して開始から６４ｍｓ経過後には、連続する３つの対象周波数ｆについて、すなわち１．２Ｈｚ、１．３Ｈｚ、１．４Ｈｚの周波数について、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔ１．２）、Ｑ１（ｎ，Ｔ１．３）、Ｑ１（ｎ，Ｔ１．４）及び総合関連値Ｒ１（Ｔ１．２）、Ｒ１（Ｔ１．３）、Ｒ１（Ｔ１．４）が演算される（図１１のＳ２，Ｓ３）。これらの中で最小の対象周波数１．２Ｈｚの総合関連値Ｒ１（Ｔ１．２）が最大となっている。従って、再び、図１１のＳ５：Ｎ→Ｓ６：Ｎとなり、基準となる対象周波数ｆｃは、０．１減算されて１．２Ｈｚとなる（図１１のＳ８）。
【００９４】
そして、処理開始から６８ｍｓ経過後に、連続する３つの対象周波数ｆについて、すなわち１．１Ｈｚ、１．２Ｈｚ、１．３Ｈｚの周波数について、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔ１．１）、Ｑ１（ｎ，Ｔ１．２）、Ｑ１（ｎ，Ｔ１．３）及び総合関連値Ｒ１（Ｔ１．１）、Ｒ１（Ｔ１．２）、Ｒ１（Ｔ１．３）が演算される（図１１のＳ２，Ｓ３）。これらの中で中央の対象周波数１．２Ｈｚの総合関連値Ｒ１（Ｔ１．２）が最大となっている。そうすると、図１１のＳ５：Ｙとなり、周波数特定部６３３は、最大値となる総合関連値Ｒ１（Ｔ１．２）の周波数ｆｍａｘを心拍の周波数に特定する。心拍の周波数が１．２Ｈｚであるので、１分間当たりの心拍数は、７２回となる。なお、図１２において、横軸の時間の数字に枠で囲んだ標記としているものは、心拍の周波数が特定されたタイミングを意味する。
【００９５】
心拍の周波数が一旦特定された後にも、心拍数計測部６３は、心拍の周波数の計測を継続して、心拍の周波数の変化を計測し続ける。すなわち、次のデータＰを取得した場合、すなわち処理開始から７２ｍｓ経過後において、前回と同様の対象周波数１．１Ｈｚ、１．２Ｈｚ、１．３Ｈｚの周波数について、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔ１．１）、Ｑ１（ｎ，Ｔ１．２）、Ｑ１（ｎ，Ｔ１．３）が演算される（図１１のＳ２）。ここで、現時点（開始時刻Ｔｘ）における第一データＰ（Ｔ０ｎ（Ｔｘ））が新たに取得される。従って、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔ１．１）、Ｑ１（ｎ，Ｔ１．２）、Ｑ１（ｎ，Ｔ１．３）のそれぞれにおいて、カウント値ｎが現時点（開始時刻Ｔｘ）のカウント値ｎ（Ｔｘ）の場合のみについての演算が実施される。つまり、カウント値ｎが、現時点（開始時刻Ｔｘ）以外のカウント値の場合には、既に演算が実施されている。従って、演算量は非常に少ない。
【００９６】
続いて、総合関連値Ｒ１（Ｔ１．１）、Ｒ１（Ｔ１．２）、Ｒ１（Ｔ１．３）が演算される（図１１のＳ３）。これらの中で最大の対象周波数１．３Ｈｚの総合関連値Ｒ１（Ｔ１．３）が最大となっている。つまり、周波数特定部６３３は、心拍の周波数がもっと高い周波数帯に存在するとの傾向を取得する。従って、再び、図１１のＳ５：Ｎ→Ｓ６：Ｙとなり、基準となる対象周波数ｆｃは、０．１加算されて１．３Ｈｚとなる（図１１のＳ７）。
【００９７】
そして、処理開始から７６ｍｓ経過後に、連続する３つの対象周波数ｆについて、すなわち１．２Ｈｚ、１．３Ｈｚ、１．４Ｈｚの周波数について、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔ１．２）、Ｑ１（ｎ，Ｔ１．３）、Ｑ１（ｎ，Ｔ１．４）及び総合関連値Ｒ１（Ｔ１．２）、Ｒ１（Ｔ１．３）、Ｒ１（Ｔ１．４）が演算される（図１１のＳ２，Ｓ３）。これらの中で中央の対象周波数１．３Ｈｚの総合関連値Ｒ１（Ｔ１．３）が最大となっている。そうすると、図１１のＳ５：Ｙとなり、周波数特定部６３３は、最大値となる総合関連値Ｒ１（Ｔ１．３）の周波数ｆｍａｘを心拍の周波数に特定する。この場合、心拍の周波数が１．３Ｈｚであるので、１分間当たりの心拍数は、７８回となる。このように、データＰを取得するたびに、上記処理を繰り返し、心拍の周波数が変化した場合に、現在の心拍の周波数を特定することができる。
【００９８】
なお、上記処理では、一旦、心拍の周波数が特定された後において、３つの中で中央の対象周波数ｆｃの総合関連値Ｒ１（Ｔｆｃ）が最大となる場合に、心拍の周波数が特定されることとした。これに限られず、一旦、心拍の周波数が特定された後においては、３つの中で中央の対象周波数ｆｃの総合関連値Ｒ１（Ｔｆｃ）が最大とならない場合であっても、３つの中で最大となる総合関連値Ｒ１に対応する対象周波数ｆが心拍の周波数であると特定してもよい。
【００９９】
（１−２−８−２．第二周波数計測処理）
第二周波数計測処理について、図１３及び図１４を参照して説明する。ただし、図１３及び図１４は、心拍数計測部６３による第二周波数計測処理を例にあげる。なお、呼吸数計測部６２による第二周波数計測処理も実質的に同様である。
【０１００】
第二周波数計測処理は、一部の所定数の対象周波数ｆについての総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）を比較することにより、心拍の周波数を特定する。そして、第二周波数計測処理は、予め設定された開始周波数についての総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）を演算し、演算した総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）の傾向に基づいて、対象周波数ｆを順次変更していく。特に、第二周波数計測処理は、対象周波数ｆの中で最も低い周波数を開始周波数として、対象周波数ｆを順次高くしていくことにより、心拍の周波数を特定する。
【０１０１】
さらに、第二周波数計測処理は、心拍の周波数が一旦特定された後において、特定された周波数を含む所定数の対象周波数についての総合関連値Ｒ１に基づいて心拍の周波数が変化する傾向を決定する。そして、第二周波数計測処理は、当該傾向に基づいて連続する所定数の対象周波数ｆについての最新の総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）を演算し、演算した最新の総合関連値Ｒ１を比較することで、変化後の心拍の周波数を特定するようにしている。
【０１０２】
まずは、図１３を参照して第二周波数計測処理を説明する。図１３に示すように、単位関連値演算部６３１は、最初に、基準となる対象周波数ｆｃを決定する（図１３のＳ１１）。ここでは、基準となる対象周波数ｆｃは、（０．８＋０．１）Ｈｚすなわち、０．９Ｈｚとする。
【０１０３】
続いて、単位関連値演算部６３１は、対象周波数ｆを（ｆｃ−０．１）、ｆｃ、（ｆｃ＋０．１）とする単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔ（ｆｃ−０．１））、Ｑ１（ｎ，Ｔｆｃ）、Ｑ１（ｎ，Ｔ（ｆｃ＋０．１））を演算する（図１１のＳ１２）。続いて、総合関連値演算部６３２は、対象周波数ｆを（ｆｃ−０．１）、ｆｃ、（ｆｃ＋０．１）とする３つの総合関連値Ｒ１（Ｔ（ｆｃ−０．１））、Ｒ１（Ｔｆｃ）、Ｒ１（Ｔ（ｆｃ＋０．１））を演算する（図１３のＳ１３）。
【０１０４】
続いて、周波数特定部６３３は、３つの総合関連値Ｒ１（Ｔ（ｆｃ−０．１））、Ｒ１（Ｔｆｃ）、Ｒ１（Ｔ（ｆｃ＋０．１））を比較して、大小関係を取得する（図１３のＳ１４）。そして、総合関連値Ｒ１（Ｔｆｃ）が最も大きい場合には（図１３のＳ１５：Ｙ）、得られた総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）の中で、最大値Ｒ１（Ｔｆｍａｘ）の周波数ｆｍａｘを、検出信号に含まれる振動周波数、すなわち心拍の周波数とする（図１３のＳ１９）。
【０１０５】
続いて、単位関連値演算部６３１は、前回のデータＰを取得してから４ｍｓ経過して、次のデータＰを取得したか否かを判定する（図１３のＳ２０）。次の取得データＰが無い場合には（図１３のＳ２０：Ｎ）、次のデータＰを取得する時間に達していない、すなわち４ｍｓ経過していないことになるため、単位関連値演算部６３１は、次のデータＰを取得するまで待機する。一方、次の取得データＰが有る場合には（図１３のＳ２０：Ｙ）、単位関連値演算部６３１は、再び、Ｓ１２に戻り処理を繰り返す。
【０１０６】
図１３のＳ１４において、取得した３つの中で総合関連値Ｒ１（Ｔｆｃ）が最大ではない場合には（図１３のＳ１４：Ｎ）、３つの総合関連値Ｒ１の比較結果に基づいて振動周波数の傾向を取得し、傾向に基づいて連続する３つの対象周波数を順次変化させる。
【０１０７】
すなわち、図１３のＳ１５において、取得した３つの中で総合関連値Ｒ１（Ｔｆｃ）が最大ではない場合には（図１３のＳ１５：Ｎ）、周波数特定部６３３は、高周波側の総合関連値Ｒ１（Ｔ（ｆｃ＋０．１））が低周波側の総合関連値Ｒ１（Ｔ（ｆｃ−０．１））より大きいか否かを判定する（図１３のＳ１６）。高周波側の総合関連値Ｒ１（Ｔ（ｆｃ＋０．１））が低周波側の総合関連値Ｒ１（Ｔ（ｆｃ−０．１））より大きい場合には（図１３のＳ１６：Ｙ）、周波数特定部６３３は、周波数（ｆｃ＋０．１）を基準となる対象周波数ｆｃに変更する（図１３のＳ１７）。つまり、周波数特定部６３３は、３つの総合関連値Ｒ１（ｎ，Ｔｆ）に基づいて心拍の周波数がもっと高い周波数であるとの傾向があると判断し、基準となる対象周波数ｆｃを前回から０．１Ｈｚ大きな値に変更する。
【０１０８】
基準となる対象周波数ｆｃが変更された後には、単位関連値演算部６３１がＳ２０から処理を継続する。つまり、変更された基準となる対象周波数ｆｃを含む３つの対象周波数（ｆｃ−０．１）、ｆｃ、（ｆｃ＋０．１）について、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）及び総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）が演算される（Ｓ１２，Ｓ１３）。
【０１０９】
一方、図１３のＳ１６において、低周波側の総合関連値Ｒ１（Ｔ（ｆｃ−０．１））が高周波側の総合関連値Ｒ１（Ｔ（ｆｃ＋０．１））より大きい場合には（図１３のＳ１６：Ｎ）、周波数特定部６３３は、周波数（ｆｃ−０．１）を基準となる対象周波数ｆｃに変更する（図１１のＳ１８）。つまり、周波数特定部６３３は、３つの総合関連値Ｒ１に基づいて心拍の周波数がもっと低い周波数であるとの傾向があると判断し、基準となる対象周波数ｆｃを前回から０．１Ｈｚ小さな値に変更する。
【０１１０】
基準となる対象周波数ｆｃが変更された後には、単位関連値演算部６３１がＳ２０から処理を継続する。つまり、変更された基準となる対象周波数ｆｃを含む３つの対象周波数（ｆｃ−０．１）、ｆｃ、（ｆｃ＋０．１）について、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）及び総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）が演算される（Ｓ１２，Ｓ１３）。
【０１１１】
第二周波数計測処理について、図１４を参照して、具体例をあげて説明する。被検者の心拍の周波数は、１．２〜１．４Ｈｚ程度とする。ここでは、対象周波数ｆのうち最も低い周波数０．８Ｈｚが開始周波数に予め設定される（図１３のＳ１１，Ｓ１２）。そして、最も低い周波数０．８Ｈｚを含む連続する３つ（一部の所定数）の対象周波数ｆについて、すなわち０．８Ｈｚ、０．９Ｈｚ、１．０Ｈｚの周波数について、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔ０．８）、Ｑ１（ｎ，Ｔ０．９）、Ｑ１（ｎ，Ｔ１．０）及び総合関連値Ｒ１（Ｔ０．８）、Ｒ１（Ｔ０．９）、Ｒ１（Ｔ１．０）が演算される（図１３のＳ１２，Ｓ１３）。
【０１１２】
ここで、被検者の心拍の周波数は、０．８〜１．０Ｈｚに対して大きいため、これらの中で最大の対象周波数１．０Ｈｚの総合関連値Ｒ１（Ｔ１．０）が最大となる。つまり、周波数特定部６３３は、心拍の周波数がもっと高い周波数帯に存在するとの傾向を取得する。従って、図１３のＳ１５：Ｎ→Ｓ１６：Ｙとなり、基準となる対象周波数ｆｃは、０．１加算されて１．０Ｈｚとなる（図１３のＳ１７）。
【０１１３】
処理を繰り返して、処理開始から１２ｍｓ経過後に、連続する３つの対象周波数ｆについて、すなわち１．１Ｈｚ、１．２Ｈｚ、１．３Ｈｚの周波数について、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔ１．１）、Ｑ１（ｎ，Ｔ１．２）、Ｑ１（ｎ，Ｔ１．３）及び総合関連値Ｒ１（Ｔ１．１）、Ｒ１（Ｔ１．２）、Ｒ１（Ｔ１．３）が演算される（図１３のＳ１２，Ｓ１３）。これらの中で中央の対象周波数１．２Ｈｚの総合関連値Ｒ１（Ｔ１．２）が最大となっている。
【０１１４】
そうすると、図１３のＳ１５：Ｙとなり、最大値となる総合関連値Ｒ１（Ｔ１．２）の周波数１．２Ｈｚが、心拍の周波数に特定される。心拍の周波数が１．２Ｈｚであるので、１分間当たりの心拍数は、７２回となる。なお、図１４において、横軸の時間の数字に枠で囲んだ標記としているものは、心拍の周波数が特定されたタイミングを意味する。
【０１１５】
心拍の周波数が一旦特定された後にも、心拍数計測部６３は、心拍の周波数の計測を継続して、心拍の周波数の変化を計測し続ける。すなわち、データＰを取得するたびに、上記処理を繰り返し、心拍の周波数が変化した場合に、現在の心拍の周波数を特定することができる。
【０１１６】
なお、上記処理では、一旦、心拍の周波数が特定された後において、３つの中で中央の対象周波数ｆｃの総合関連値Ｒ１（Ｔｆｃ）が最大となる場合に、心拍の周波数が特定されることとした。これに限られず、一旦、心拍の周波数が特定された後においては、３つの中で中央の対象周波数ｆｃの総合関連値Ｒ１（Ｔｆｃ）が最大とならない場合であっても、３つの中で最大となる総合関連値Ｒ１に対応する対象周波数ｆが心拍の周波数であると特定してもよい。
【０１１７】
（１−２−８−３．第三周波数計測処理）
第三周波数計測処理について、図１５及び図１６を参照して説明する。ただし、図１５及び図１６は、心拍数計測部６３による第三周波数計測処理を例にあげる。なお、呼吸数計測部６２による第三周波数計測処理も実質的に同様である。
【０１１８】
第三周波数計測処理は、まず、全ての対象周波数ｆについての単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）及び総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）を演算し、演算した総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）を比較することにより、心拍の周波数を特定する。さらに、第三周波数計測処理は、心拍の周波数が一旦特定された後において、特定された周波数を含む一部の所定数の周波数についての総合関連値Ｒ１を演算し、演算した総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）を比較することにより、変化後の心拍の周波数を特定するようにしている。
【０１１９】
まずは、図１５を参照して第三周波数計測処理を説明する。図１５に示すように、単位関連値演算部６３１が、０．８〜３．０Ｈｚ全ての対象周波数ｆについて、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）を演算する（図１５のＳ２１）。続いて、総合関連値演算部６３２が、０．８〜３．０Ｈｚ全ての対象周波数ｆについて、総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）を演算する（図１５のＳ２２）。
【０１２０】
続いて、周波数特定部６３３は、取得した全ての総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）を比較して、大小関係を取得する（図１５のＳ２３）。そして、周波数特定部６３３は、得られた総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）の中で最大値Ｒ１（Ｔｆｍａｘ）の周波数ｆｍａｘを心拍の周波数とする（図１５のＳ２４）。このようにして、心拍の周波数は一旦特定される。続いて、周波数特定部６３３は、心拍の周波数とされた周波数ｆｍａｘを、基準となる対象周波数ｆｃに設定する（図１５のＳ２５）。
【０１２１】
続いて、単位関連値演算部６３１は、前回のデータＰを取得してから４ｍｓ経過して、次のデータＰを取得したか否かを判定する（図１５のＳ２６）。次の取得データＰが無い場合には（図１５のＳ２６：Ｎ）、次のデータＰを取得する時間に達していない、すなわち４ｍｓ経過していないことになるため、単位関連値演算部６３１は、次のデータＰを取得するまで待機する。
【０１２２】
一方、次の取得データＰが有る場合には（図１５のＳ２６：Ｙ）、単位関連値演算部６３１は、対象周波数ｆを（ｆｃ−０．１）、ｆｃ、（ｆｃ＋０．１）とする単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔ（ｆｃ−０．１））、Ｑ１（ｎ，Ｔｆｃ）、Ｑ１（ｎ，Ｔ（ｆｃ＋０．１））を演算する（図１５のＳ２７）。つまり、第三周波数計測処理において、最初は、全ての対象周波数ｆについて単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）を演算したが、一旦心拍の周波数が特定された後は、一部の対象周波数ｆについて単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）を演算する。
【０１２３】
続いて、総合関連値演算部６３２は、対象周波数ｆを（ｆｃ−０．１）、ｆｃ、（ｆｃ＋０．１）とする３つの総合関連値Ｒ１（Ｔ（ｆｃ−０．１））、Ｒ１（Ｔｆｃ）、Ｒ１（Ｔ（ｆｃ＋０．１））を演算する（図１５のＳ２８）。続いて、Ｓ２３に戻り処理が繰り返される。つまり、周波数特定部６３３は、取得した３つの総合関連値Ｒ１（Ｔ（ｆｃ−０．１））、Ｒ１（Ｔｆｃ）、Ｒ１（Ｔ（ｆｃ＋０．１））を比較して、大小関係を取得する（図１５のＳ２３）。そして、周波数特定部６３３は、３つの総合関連値Ｒ１（Ｔ（ｆｃ−０．１））、Ｒ１（Ｔｆｃ）、Ｒ１（Ｔ（ｆｃ＋０．１））の中で最大値Ｒ１（Ｔｆｍａｘ）の周波数ｆｍａｘを心拍の周波数とする（図１５のＳ２４）。
【０１２４】
第三周波数計測処理について、図１６を参照して、具体例をあげて説明する。０．８〜３．０Ｈｚの全ての周波数について、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）及び総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）が演算される（図１５のＳ２１，Ｓ２２）。これらの中で、１．２Ｈｚの周波数についての総合関連値Ｒ１（Ｔ１．２）が最大となっている。従って、最大値となる総合関連値Ｒ１（Ｔ１．２）の周波数１．２Ｈｚが、心拍の周波数に特定される（図１５のＳ２４）。
【０１２５】
このとき、特定された心拍の周波数ｆｍａｘが基準となる対象周波数ｆｃに設定される。従って、次は、１．１Ｈｚ、１．２Ｈｚ、１．３Ｈｚの周波数について、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔ１．１）、Ｑ１（ｎ，Ｔ１．２）、Ｑ１（ｎ，Ｔ１．３）及び総合関連値Ｒ１（Ｔ１．１）、Ｒ１（Ｔ１．２）、Ｒ１（Ｔ１．３）が演算される（図１５のＳ２７，Ｓ２８）。このとき、総合関連値Ｒ１（Ｔ１．３）が最大値となると、この時点では、心拍の周波数は、１．３Ｈｚとされる（図１５のＳ２４）。上記処理が順次繰り返されて、現在の心拍の周波数、及び、これまでの心拍の周波数の変化が得られる。
【０１２６】
（１−２−８−４．第四周波数計測処理）
第四周波数計測処理について、図１７及び図１８を参照して説明する。ただし、図１７及び図１８は、心拍数計測部６３による第四周波数計測処理を例にあげる。なお、呼吸数計測部６２による第四周波数計測処理も実質的に同様である。
【０１２７】
第四周波数計測処理は、まず、全ての対象周波数ｆについての単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）及び総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）を演算し、演算した総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）を比較することにより、心拍の周波数を特定する。さらに、第三周波数計測処理は、心拍の周波数が一旦特定された後において、特定された周波数を含む一部の所定数の周波数についての総合関連値Ｒ１に基づいて、心拍の周波数が変化する傾向を決定する。そして、第四周波数計測処理は、当該傾向に基づいて連続する所定数の対象周波数ｆについての最新の総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）を演算し、演算した最新の総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）を比較することで、変化後の心拍の周波数を特定するようにしている。
【０１２８】
まずは、図１７を参照して第四周波数計測処理を説明する。図１７に示すように、単位関連値演算部６３１が、０．８〜３．０Ｈｚ全ての対象周波数ｆについて、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）を演算する（図１７のＳ３１）。続いて、総合関連値演算部６３２が、０．８〜３．０Ｈｚ全ての対象周波数ｆについて、総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）を演算する（図１７のＳ３２）。
【０１２９】
続いて、周波数特定部６３３は、取得した全ての総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）を比較して、大小関係を取得する（図１７のＳ３３）。そして、周波数特定部６３３は、得られた総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）の中で最大値Ｒ１（Ｔｆｍａｘ）の周波数ｆｍａｘを心拍の周波数とする（図１７のＳ３４）。このようにして、心拍の周波数は一旦特定される。
【０１３０】
続いて、周波数特定部６３３は、心拍の周波数とされた周波数ｆｍａｘを、一時的に、基準となる対象周波数ｆｃに設定する。そして、基準となる対象周波数ｆｃ及びその前後の周波数ｆｃ−０．１、ｆｃ＋０．１についての３つの総合関連値Ｒ１（Ｔｆｃ）を用いて、振動周波数の傾向を取得し、傾向に基づいて演算するための連続する３つの対象周波数を順次変化させる。
【０１３１】
すなわち、図１７のＳ３６において、周波数特定部６３３は、基準となる対象周波数ｆｃより１つ高周波側の総合関連値Ｒ１（Ｔ（ｆｃ＋０．１））が１つ低周波側の総合関連値Ｒ１（Ｔ（ｆｃ−０．１））より大きいか否かを判定する（図１７のＳ３６）。高周波側の総合関連値Ｒ１（Ｔ（ｆｃ＋０．１））が低周波側の総合関連値Ｒ１（Ｔ（ｆｃ−０．１））より大きい場合には（図１７のＳ３６：Ｙ）、周波数特定部６３３は、周波数（ｆｃ＋０．１）を基準となる対象周波数ｆｃに変更する（図１７のＳ３７）。つまり、周波数特定部６３３は、３つの総合関連値Ｒ１（ｎ，Ｔｆ）に基づいて、心拍の周波数が高周波側に変化する傾向（可能性）があると判断し、基準となる対象周波数ｆｃを前回から０．１Ｈｚ大きな値に変更する。
【０１３２】
一方、低周波側の総合関連値Ｒ１（Ｔ（ｆｃ−０．１））が高周波側の総合関連値Ｒ１（Ｔ（ｆｃ＋０．１））より大きい場合には（図１７のＳ３６：Ｎ）、周波数特定部６３３は、周波数（ｆｃ−０．１）を基準となる対象周波数ｆｃに変更する（図１７のＳ３８）。つまり、周波数特定部６３３は、３つの総合関連値Ｒ１（ｎ，Ｔｆ）に基づいて、心拍の周波数が低周波側に変化する傾向（可能性）があると判断し、基準となる対象周波数ｆｃを前回から０．１Ｈｚ小さな値に変更する。
【０１３３】
続いて、単位関連値演算部６３１は、前回のデータＰを取得してから４ｍｓ経過して、次のデータＰを取得したか否かを判定する（図１７のＳ３９）。次の取得データＰが無い場合には（図１７のＳ３９：Ｎ）、次のデータＰを取得する時間に達していない、すなわち４ｍｓ経過していないことになるため、単位関連値演算部６３１は、次のデータＰを取得するまで待機する。
【０１３４】
一方、次の取得データＰが有る場合には（図１７のＳ３９：Ｙ）、単位関連値演算部６３１は、対象周波数ｆを（ｆｃ−０．１）、ｆｃ、（ｆｃ＋０．１）とする単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔ（ｆｃ−０．１））、Ｑ１（ｎ，Ｔｆｃ）、Ｑ１（ｎ，Ｔ（ｆｃ＋０．１））を演算する（図１７のＳ４０）。つまり、第四周波数計測処理において、最初は、全ての対象周波数ｆについて単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）を演算したが、一旦心拍の周波数が特定された後は、一部の対象周波数ｆについて単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）を演算する。
【０１３５】
このとき、基準となる対象周波数ｆｃは、心拍の周波数として特定された周波数ではなく、その前後の何れか一方である。つまり、心拍の変化に確実に追従するために、心拍の周波数として特定された周波数を、次に演算する３つのうちの中央の周波数にせずに、その前後の何れか一方を、次に演算する３つのうちの中央の周波数としている。
【０１３６】
続いて、総合関連値演算部６３２は、対象周波数ｆを（ｆｃ−０．１）、ｆｃ、（ｆｃ＋０．１）とする３つの総合関連値Ｒ１（Ｔ（ｆｃ−０．１））、Ｒ１（Ｔｆｃ）、Ｒ１（Ｔ（ｆｃ＋０．１））を演算する（図１７のＳ４１）。
【０１３７】
続いて、周波数特定部６３３は、取得した３つの総合関連値Ｒ１（Ｔ（ｆｃ−０．１））、Ｒ１（Ｔｆｃ）、Ｒ１（Ｔ（ｆｃ＋０．１））を比較して、大小関係を取得する（図１７のＳ４２）。そして、周波数特定部６３３は、３つの総合関連値Ｒ１（Ｔ（ｆｃ−０．１））、Ｒ１（Ｔｆｃ）、Ｒ１（Ｔ（ｆｃ＋０．１））の中で最大値Ｒ１（Ｔｆｍａｘ）の周波数ｆｍａｘを心拍の周波数とする（図１７のＳ４３）。続いて、Ｓ３６に戻り処理が繰り返される。
【０１３８】
第四周波数計測処理について、図１８を参照して、具体例をあげて説明する。０．８〜３．０Ｈｚの全ての周波数について、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）及び総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）が演算される（図１７のＳ３１，Ｓ３２）。これらの中で、１．２Ｈｚの周波数についての総合関連値Ｒ１（Ｔ１．２）が最大となっている。従って、最大値となる総合関連値Ｒ１（Ｔ１．２）の周波数１．２Ｈｚが、心拍の周波数に特定される（図１７のＳ３４）。
【０１３９】
このとき、特定された心拍の周波数ｆｍａｘが基準となる対象周波数ｆｃに設定される。そして、基準となる対象周波数ｆｃ（１．２Ｈｚ）の前後の周波数についての総合関連値Ｒ１（Ｔ１．１）、Ｒ１（Ｔ１．３）を比較する（図１７のＳ３６）。１．３Ｈｚの総合関連値Ｒ１（Ｔ１．３）の方が大きいため、周波数特定部６３３は、心拍の周波数が１．２Ｈｚよりも高周波側に変化する傾向があると判断する。
【０１４０】
そこで、処理開始から４ｍｓ経過後に、１．３Ｈｚを中央とする連続する３つの対象周波数１．２Ｈｚ、１．３Ｈｚ、１．４Ｈｚの周波数について、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔ１．２）、Ｑ１（ｎ，Ｔ１．３）、Ｑ１（ｎ，Ｔ１．４）及び総合関連値Ｒ１（Ｔ１．２）、Ｒ１（Ｔ１．３）、Ｒ１（Ｔ１．４）が演算される（図１７のＳ４０，Ｓ４１）。これらの中で１．２Ｈｚの総合関連値Ｒ１（Ｔ１．２）が最大となっている。そうすると、現時点においても、心拍の周波数は１．２Ｈｚとされる。
【０１４１】
このとき、３つの周波数のうちで、高周波側の周波数１．４Ｈｚの総合関連値Ｒ１（Ｔ１．４）と低周波側の周波数１．２Ｈｚの総合関連値Ｒ１（Ｔ１．２）とを比較すると、１．２Ｈｚの総合関連値Ｒ１（Ｔ１．２）の方が大きい（図１７のＳ３６）。
【０１４２】
そこで、処理開始から８ｍｓ経過後には、１．２Ｈｚを中央とする連続する３つの対象周波数１．１Ｈｚ、１．２Ｈｚ、１．３Ｈｚの周波数について、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔ１．１）、Ｑ１（ｎ，Ｔ１．２）、Ｑ１（ｎ，Ｔ１．３）及び総合関連値Ｒ１（Ｔ１．１）、Ｒ１（Ｔ１．２）、Ｒ１（Ｔ１．３）が演算される（図１７のＳ４０，Ｓ４１）。上記処理が順次繰り返されて、現在の心拍の周波数、及び、これまでの心拍の周波数の変化が得られる。
【０１４３】
＜２．第二実施形態＞
第二実施形態の生体情報計測システム１について説明する。第二実施形態の生体情報計測システム１においては、第一実施形態の生体情報計測システム１に対して、単位関連値Ｑ２（ｎ，Ｔｆ）及び総合関連値Ｒ２（Ｔｆ）が相違する。以下に相違点について説明する。
【０１４４】
（２−１．単位関連値及び総合関連値の基本的考え方）
単位関連値Ｑ２（ａ）及び総合関連値Ｒ２（ａ）の基本説明、及び、これらと振動周波数との関係について、図８を参照して説明する。
【０１４５】
単位関連値Ｑ２（ａ）は、基準時刻θ０の第一データ及び基準時刻θ０から半周期（π）前の第二データに基づいて演算される。第二実施形態では、単位関連値Ｑ２（ａ）は、式（１１）で表される。つまり、単位関連値Ｑ２（ａ）は、基準時刻θ０における振幅ｓｉｎ（θ０）の絶対値と、基準時刻θ０から半周期前の時刻（θ０−π）における振幅ｓｉｎ（θ０−π）の絶対値との加算値である。正弦波において、半周期ずれた２つの値の中で、位相がπ／４の絶対値と位相が３π／４の絶対値とが最大となる。一方、位相が０の絶対値と位相がπ／２の絶対値とは、０となる。
【０１４６】
【数１１】
2018023618.tif 000013
【０１４７】
そして、総合関連値Ｒ２（ａ）は、基準時刻θ０を所定時間分とする複数の単位関連値Ｑ２（ａ）に基づいて演算される。第二実施形態では、総合関連値Ｒ２（ａ）は、式（１２）で表される。つまり、総合関連値Ｒ２（ａ）は、基準時刻θ０を当該周波数の１周期分とする複数の単位関連値Ｑ２（ａ）を加算した値である。ここでは、総合関連値Ｒ２（ａ）は、基準時刻θ０を当該周波数の１周期分としたが、半周期分としてもよいし、１．５周期分、２周期分などとしてもよい。
【０１４８】
【数１２】
2018023618.tif 000014
【０１４９】
ここで、単位関連値Ｑ２（ａ）が基準時刻θ０の振幅（第一データ）と基準時刻θ０から半周期（π）前の振幅（第二データ）とに基づいて演算した。仮に、単位関連値Ｑ２として、基準時刻θ０の振幅と、基準時刻θ０から半周期（π）とは異なる時刻前の振幅とに基づいて演算した場合に、総合関連値Ｒ２の大きさについて比較検討する。
【０１５０】
第一比較例としての単位関連値Ｑ２（ｂ）は、式（１３）で表される。つまり、第一比較例としての単位関連値Ｑ２（ｂ）は、基準時刻θ０の振幅ｓｉｎ（θ０）の絶対値と、基準時刻θ０から（π−α）だけ前の振幅ｓｉｎ（θ０−π＋α）の絶対値との加算値である。
【０１５１】
【数１３】
2018023618.tif 000015
【０１５２】
そして、第一比較例としての総合関連値Ｒ２（ｂ）は、式（１４）で表される。つまり、第一比較例としての総合関連値Ｒ２（ｂ）は、基準時刻θ０を当該周波数の１周期分とする複数の単位関連値Ｑ２（ｂ）を加算した値である。
【０１５３】
【数１４】
2018023618.tif 000016
【０１５４】
また、第二比較例としての単位関連値Ｑ２（ｃ）は、式（１５）で表される。つまり、第二比較例としての単位関連値Ｑ２（ｃ）は、基準時刻θ０の振幅ｓｉｎ（θ０）の絶対値と、基準時刻θ０から（π＋β）だけ前の振幅ｓｉｎ（θ０−π−β）の絶対値との加算値である。
【０１５５】
【数１５】
2018023618.tif 000017
【０１５６】
そして、第二比較例としての総合関連値Ｒ２（ｃ）は、式（１６）で表される。つまり、第二比較例としての総合関連値Ｒ２（ｃ）は、基準時刻θ０を当該周波数の１周期分とする複数の単位関連値Ｑ２（ｃ）を加算した値である。
【０１５７】
【数１６】
2018023618.tif 000018
【０１５８】
第二実施形態における総合関連値Ｒ２（ａ）と、比較例としての総合関連値Ｒ２（ｂ），Ｒ１（ｃ）とは、式（１７）の関係を有する。つまり、単位関連値Ｑ２（ａ）が、基準時刻θ０における振幅ｓｉｎ（θ０）の絶対値と、基準時刻θ０から半周期前の時刻（θ０−π）における振幅ｓｉｎ（θ０−π）の絶対値との加算値とすることで、総合関連値Ｒ２（ａ）が最大値となる。
【０１５９】
【数１７】
2018023618.tif 000019
【０１６０】
（２−２．単位関連値演算部６２１，６３１）
次に、単位関連値演算部６２１，６３１について説明する。呼吸数計測部６２の単位関連値演算部６２１は、三次信号Ｓｉｇ３＿１を用いて単位関連値Ｑ２（ｎ，Ｔｆ）を演算する。心拍数計測部６３の単位関連値演算部６３１は、三次信号Ｓｉｇ３＿２を用いて単位関連値Ｑ２（ｎ，Ｔｆ）を演算する。
【０１６１】
単位関連値Ｑ２（ｎ，Ｔｆ）は、式（１８）で表される。単位関連値Ｑ２（ｎ，Ｔｆ）は、基準時刻Ｔ０ｎの第一データＰ（Ｔ０ｎ）、基準時刻Ｔ０ｎから半周期前の第二データＰ（Ｔ０ｎ−０．５Ｔｆ）、基準時刻Ｔ０ｎから１周期前の第三データＰ（Ｔ０ｎ−Ｔｆ）、基準時刻Ｔ０ｎから１．５周期前の第四データＰ（Ｔ０ｎ−１．５Ｔｆ）、基準時刻Ｔ０ｎから２周期前の第五データＰ（Ｔ０ｎ−２Ｔｆ）、基準時刻Ｔ０ｎから２．５周期前の第六データＰ（Ｔ０ｎ−２．５Ｔｆ）に基づいて演算される。
【０１６２】
換言すると、単位関連値Ｑ２（ｎ，Ｔｆ）は、第一データＰ（Ｔ０ｎ）の絶対値、第二データＰ（Ｔ０ｎ−０．５Ｔｆ）の絶対値、第三データＰ（Ｔ０ｎ−Ｔｆ）の絶対値、第四データＰ（Ｔ０ｎ−１．５Ｔｆ）の絶対値、第五データＰ（Ｔ０ｎ−２Ｔｆ）の絶対値、及び、第六データＰ（Ｔ０ｎ−２．５Ｔｆ）の絶対値を、加算した値をとる。つまり、単位関連値Ｑ２（ｎ，Ｔｆ）は、データの半周期毎のデータの絶対値を加算して得られる。
【０１６３】
【数１８】
2018023618.tif 000020
【０１６４】
そして、第二実施形態においては、基準時刻Ｔ０ｎが、三次信号Ｓｉｇ３＿１，Ｓｉｇ３＿２が演算される周期で変化する。第二実施形態においては、カウント値ｎは、４ｍｓ毎に１増加する。つまり、基準時刻Ｔ０ｎは、４ｍｓ経過の都度、次の演算時刻となる。
【０１６５】
式（１８）について、詳細には、単位関連値Ｑ２（ｎ，Ｔｆ）は、第一データ、第二データ、第三データ、第四データ、第五データ及び第六データのそれぞれの絶対値を加算した値である。なお、単位関連値Ｑ２（ｎ，Ｔｆ）は、第一データと第二データのそれぞれの絶対値を加算した値としてもよいし、第一データ、第二データ、第三データ及び第四データのそれぞれの絶対値を加算した値としてもよい。
【０１６６】
（２−３．総合関連値演算部６２２，６３２）
次に、総合関連値演算部６２２，６３２について説明する。総合関連値演算部６２２，６３２は、単位関連値演算部６２１，６３１により演算された単位関連値Ｑ２（ｎ，Ｔｆ）を用いて、複数の対象周波数ｆのそれぞれについて、総合関連値Ｒ２（Ｔｆ）を演算する。総合関連値Ｒ２（Ｔｆ）は、式（１９）で表される。
【０１６７】
【数１９】
2018023618.tif 000021
【０１６８】
総合関連値Ｒ２（Ｔｆ）は、基準時刻Ｔ０ｎを所定時間分（第二実施形態では１周期分）とする複数の単位関連値Ｑ２（ｎ，Ｔｆ）に基づいて演算される。総合関連値Ｒ２（Ｔｆ）は、第一実施形態の総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）と基本的には同様である。
【０１６９】
図９に示すように、対象周波数ｆの周期Ｔｆが正弦波の周期Ｔｆ０に一致する場合における総合関連値Ｒ２（Ｔｆ０）と、図１０に示すように、対象周波数ｆの周期Ｔｆが正弦波の周期Ｔｆ０に一致しない場合における総合関連値Ｒ２（Ｔｆ１）とを比較する。この場合、上述した式（１７）から分かるように、一致する場合の総合関連値Ｒ２（Ｔｆ０）と、一致しない場合の総合関連値Ｒ２（Ｔｆ１）とは、式（２０）の関係を有する。
【０１７０】
【数２０】
2018023618.tif 000022
【０１７１】
従って、対象周波数ｆの周期Ｔｆが正弦波の周期Ｔｆ０に一致する場合における総合関連値Ｒ２（Ｔｆ０）は、一致しない場合における全ての総合関連値Ｒ２（Ｔｆ１）よりも必ず大きな値となる。式（２０）の関係から、第一実施形態にて説明したように、第一周波数計測処理から第四周波数計測処理を同様に実行することにより、１分間当たりの呼吸数及び心拍数を計測することができる。
【０１７２】
（３．その他）
第一実施形態及び第二実施形態において、単位関連値演算部６２１，６３１は、三次信号Ｓｉｇ３＿１、Ｓｉｇ３＿２そのものである各データＰそのものを用いて、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）、Ｑ２（ｎ，Ｔｆ）を演算した。この他に、単位関連値演算部６２１，６３１は、各データＰの相関値を用いて、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）、Ｑ２（ｎ，Ｔｆ）を演算するようにしてもよい。
【０１７３】
例えば、第一データＰ（Ｔ０ｎ）の相関値とは、第一データＰ（Ｔ０ｎ）の累乗値、第一データＰ（Ｔ０ｎ）の所定値を積算した値などである。第二データＰ（Ｔ０ｎ−０．５Ｔｆ）の相関値とは、第二データＰ（Ｔ０ｎ−０．５Ｔｆ）の累乗値、第二データＰ（Ｔ０ｎ−０．５Ｔｆ）の所定値を積算した値などである。他のデータについても同様である。そして、単位関連値演算部６２１，６３１は、式（８）（１８）において、各データＰを各データの相関値に置換して、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）、Ｑ２（ｎ，Ｔｆ）を演算するようにしてもよい。
【０１７４】
（４．実施形態の効果）
第一実施形態及び第二実施形態の振動周波数計測装置６０は、振動センサ（１０ａ）の検出信号に含まれる振動の周波数を計測する。計測装置６０は、検出信号から所定周波数範囲を抽出するフィルタ処理部６１と、フィルタ処理部６１で処理された処理信号に対して、複数の対象周波数ｆについて、基準時刻Ｔ０ｎの第一データＰ（Ｔ０ｎ）及び基準時刻Ｔ０ｎから半周期前の第二データＰ（Ｔ０ｎ−０．５Ｔｆ）に基づいて単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ），Ｑ２（ｎ，Ｔｆ）を演算する単位関連値演算部６２１，６３１と、複数の対象周波数ｆについて、基準時刻Ｔ０ｎを所定時間分とする複数の単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ），Ｑ２（ｎ，Ｔｆ）に基づいて、総合関連値Ｒ１（Ｔｆ），Ｒ２（Ｔｆ）を演算する総合関連値演算部６２２，６３２と、複数の対象周波数ｆの総合関連値Ｒ１（Ｔｆ），Ｒ２（Ｔｆ）に基づいて、検出信号の振動周波数を特定する周波数特定部６２３，６３３とを備える。
【０１７５】
上記計測装置６０によれば、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ），Ｑ２（ｎ，Ｔｆ）は、基準時刻Ｔ０ｎの第一データＰ（Ｔ０ｎ）と基準時刻Ｔ０ｎから半周期前の第二データＰ（Ｔ０ｎ−０．５Ｔｆ）とに基づいて演算される。ここで、第一データＰ（Ｔ０ｎ）と第二データＰ（Ｔ０ｎ−０．５Ｔｆ）との関係について説明する。
【０１７６】
図８に示すように、特定周波数の正弦波において、位相（π／４）における振幅が最大値を示し、位相（３π／４）における振幅が最小値を示す。従って、位相（π／４）における振幅と位相（３π／４）における振幅との差が最大となる。また、位相（π／４）における振幅の絶対値及び位相（３π／４）における振幅の絶対値が、最大値を示す。位相（π／４）と位相（３π／４）とは、半周期（π／２）ずれている。
【０１７７】
従って、正弦波の特定周波数に一致する周波数ｆ１においては、半周期（π／２）ずれた第一データＰ（Ｔ０ｎ）及び第二データＰ（Ｔ０ｎ−０．５Ｔｆ）を用いることにより、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ），Ｑ２（ｎ，Ｔｆ）の一つは、大きな値となる。一方、正弦波の特定周波数に一致しない周波数ｆ２においては、半周期（π／２）ずれた第一データＰ（Ｔ０ｎ）及び第二データＰ（Ｔ０ｎ−０．５Ｔｆ）を用いた場合に、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ），Ｑ２（ｎ，Ｔｆ）の一つは、上記の場合に比べて小さな値となる。
【０１７８】
ただし、半周期（π／２）ずれた位相であっても、位相０°、π／２における振幅はゼロとなるため、両者の差及び両者の絶対値は、最小となる。そこで、基準時刻Ｔ０ｎを所定時間分（例えば、１周期分）とする複数の単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ），Ｑ２（ｎ，Ｔｆ）に基づいた総合関連値Ｒ１（Ｔｆ），Ｒ２（Ｔｆ）が、演算されている。総合関連値Ｒ１（Ｔｆ），Ｒ２（Ｔｆ）は、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ），Ｑ２（ｎ，Ｔｆ）と同様に、周波数ｆ１，ｆ２に対して同様の関係を有する。つまり、正弦波の特定周波数に一致する周波数ｆ１においては、総合関連値Ｒ１（Ｔｆ），Ｒ２（Ｔｆ）は、大きな値となる。一方、正弦波の特定周波数に一致しない周波数ｆ２においては、総合関連値Ｒ１（Ｔｆ），Ｒ２（Ｔｆ）は、小さな値となる。従って、周波数特定部６２３，６３３は、総合関連値Ｒ１（Ｔｆ），Ｒ２（Ｔｆ）に基づいて振動周波数を特定することができる。
【０１７９】
つまり、相互に半周期ずれた第一データＰ（Ｔ０ｎ）と第二データＰ（Ｔ０ｎ−０．５Ｔｆ）との関係を利用することにより、振動周波数を特定している。従って、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ），Ｑ２（ｎ，Ｔｆ）の演算及び総合関連値Ｒ１（Ｔｆ），Ｒ２（Ｔｆ）の演算は、フーリエ変換処理や自己相関関数の演算処理に比べると、非常に簡易な処理となる。そのため、高速な演算処理装置を用いずに、振動周波数を計測することができる。
【０１８０】
さらに、計測装置６０は、上述したように、相互に半周期ずれた第一データＰ（Ｔ０ｎ）と第二データＰ（Ｔ０ｎ−０．５Ｔｆ）との関係を利用することにより、高精度に振動周波数を特定することができる。ただし、特定周波数に一致しない周波数ｆ１における第一データＰ（Ｔ０ｎ）と第二データＰ（Ｔ０ｎ−０．５Ｔｆ）とが上記関係を有するためには、ある程度ノイズが除去された信号を用いる必要がある。そこで、単位関連値演算部６２１，６３１は、振動センサ（１０ａ）の検出信号そのものを用いるのではなく、フィルタ処理部６１で処理された処理信号を用いることとしている。このように、計測装置６０は、検出信号をフィルタ処理することにより、確実に振動周波数を特定することができる。
【０１８１】
また、第一実施形態においては、単位関連値演算部６２１，６３１は、例えば、式（８）に示すように、第一データＰ（Ｔ０ｎ）と第二データＰ（Ｔ０ｎ−０．５Ｔｆ）との差分値に基づいて、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）を演算する。又は、単位関連値演算部６２１，６３１は、第一データＰ（Ｔ０ｎ）の相関値と第二データＰ（Ｔ０ｎ−０．５Ｔｆ）の相関値との差分値に基づいて、前記単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）を演算してもよい。つまり、差分値から得られる単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）を用いることで、総合関連値Ｒ１（Ｔｆ）は、式（７）の関係を有することが明らかである。これにより、計測装置６０は、確実に振動周波数を特定することができる。
【０１８２】
また、第一実施形態において、単位関連値演算部６２１，６３１は、式（８）に示すように、第一データＰ（Ｔ０ｎ）に対して、第二データＰ（Ｔ０ｎ−０．５Ｔｆ）を減算し、基準時刻Ｔ０ｎから１周期前の第三データＰ（Ｔ０ｎ−Ｔｆ）を加算し、基準時刻Ｔ０ｎから１．５周期前の第四データＰ（Ｔ０ｎ−１．５Ｔｆ）を減算することに基づいて、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）を演算する。これにより、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）が、複数周期分の情報を考慮した値となり、より高精度に振動周波数を特定することができる。
【０１８３】
また、単位関連値演算部６２１，６３１は、第一データＰ（Ｔ０ｎ）の相関値に対して、第二データＰ（Ｔ０ｎ−０．５Ｔｆ）の相関値を減算し、基準時刻Ｔ０ｎから１周期前の第三データＰ（Ｔ０ｎ−Ｔｆ）の相関値を加算し、基準時刻Ｔ０ｎから１．５周期前の第四データＰ（Ｔ０ｎ−１．５Ｔｆ）の相関値を減算することに基づいて、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）を演算するようにしてもよい。この場合も同様の効果を奏する。
【０１８４】
また、第二実施形態において、単位関連値演算部６２１，６３１は、式（１８）に示すように、第一データＰ（Ｔ０ｎ）の絶対値と第二データＰ（Ｔ０ｎ−０．５Ｔｆ）の絶対値との加算値に基づいて、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）を演算する。又は、単位関連値演算部６２１，６３１は、第一データＰ（Ｔ０ｎ）の絶対値の相関値と第二データＰ（Ｔ０ｎ−０．５Ｔｆ）の絶対値の相関値との加算値に基づいて、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ）を演算してもよい。つまり、差分値から得られる単位関連値Ｑ２（ｎ，Ｔｆ）を用いることで、総合関連値Ｒ２（Ｔｆ）は、式（１７）の関係を有することが明らかである。これにより、計測装置６０は、確実に振動周波数を特定することができる。
【０１８５】
また、第一周波数計測処理（図１１，１２）又は第二周波数計測処理（図１３，１４）においては、周波数特定部６２３，６３３は、一部の所定数の対象周波数ｆについての総合関連値Ｒ１（Ｔｆ），Ｒ２（Ｔｆ）の比較を行った後に、異なる一部の所定数の対象周波数ｆについての総合関連値Ｒ１（Ｔｆ），Ｒ２（Ｔｆ）の比較を１回以上行うことにより、振動周波数を特定する。これにより、１回当たりの演算量が大幅に少なくできる。
【０１８６】
また、第一周波数計測処理（図１１，１２）又は第二周波数計測処理（図１３，１４）においては、周波数特定部６２３，６３３は、連続する所定数（例えば３つ）の対象周波数ｆについての総合関連値Ｒ１（Ｔｆ），Ｒ２（Ｔｆ）を比較することにより振動周波数の傾向を取得し、傾向に基づいて連続する所定数の対象周波数を順次変化させ、得られた総合関連値Ｒ１（Ｔｆ），Ｒ２（Ｔｆ）の比較により振動周波数を特定する。これにより、早期に振動周波数に到達する。
【０１８７】
また、第一周波数計測処理（図１１，１２）又は第二周波数計測処理（図１３，１４）においては、周波数特定部６２３，６３３は、予め設定された開始周波数を含む一部の所定数の対象周波数ｆについての総合関連値Ｒ１（Ｔｆ），Ｒ２（Ｔｆ）の比較を最初に行う。特に、開始周波数は、対象周波数ｆのうち最も高い周波数又は最も低い周波数とする。これにより、振動周波数に到達するまでの処理が容易となる。なお、開始周波数は、対象周波数ｆのうち最も高い周波数又は最も低い周波数に限定されるものではなく、対象周波数ｆの中央値や、心拍や呼吸の一般的な正常範囲の上限値、下限値又は中央値など、対象周波数ｆの範囲から任意の周波数を設定することもできる。
【０１８８】
また、第三周波数計測処理（図１５，１６）又は第二周波数計測処理（図１７，１８）においては、周波数特定部６２３，６３３は、全ての対象周波数ｆについての総合関連値Ｒ１（Ｔｆ），Ｒ２（Ｔｆ）を比較することにより振動周波数を特定するようにしてもよい。これにより、早期に振動周波数を取得することができる。この場合であっても、フーリエ変換処理や自己相関関数の演算処理に比べると、非常に簡易な処理となる。
【０１８９】
また、第一周波数計測処理（図１１，１２）、第二周波数計測処理（図１３，１４）又は第三周波数計測処理（図１５，１６）においては、単位関連値演算部６２１，６３１及び総合関連値演算部６２２，６３２は、周波数特定部６２３，６３３により振動周波数ｆｍａｘが一旦特定された後において、特定された振動周波数ｆｍａｘ及び振動周波数ｆｍａｘの前後の周波数について単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ），Ｑ２（ｎ，Ｔｆ）及び総合関連値Ｒ１（Ｔｆ），Ｒ２（Ｔｆ）の演算を繰り返している。そして、周波数特定部６２３，６３３は、演算された最新の総合関連値Ｒ１（Ｔｆ），Ｒ２（Ｔｆ）に基づいて、最新の振動周波数ｆｍａｘを繰り返して特定している。
【０１９０】
これにより、振動周波数ｆｍａｘが変化した場合であっても、最新の振動周波数ｆｍａｘを特定することができる。さらに、振動周波数ｆｍａｘの変化の推移を得ることもできる。これにより、振動周波数ｆｍａｘがどのように変化しているかを把握することができる。
【０１９１】
また、第四周波数計測処理（図１７，１８）においては、周波数特定部６２３，６３３は、振動周波数が一旦特定された後において、特定された振動周波数を含む所定数の対象周波数についての総合関連値Ｒ１（Ｔｆ），Ｒ２（Ｔｆ）に基づいて変化する傾向を決定している。そして、単位関連値演算部６２１，６３１及び総合関連値演算部６２２，６３２は、決定された傾向に基づいて連続する所定数の対象周波数についての単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ），Ｑ２（ｎ，Ｔｆ）及び総合関連値Ｒ１（Ｔｆ），Ｒ２（Ｔｆ）を演算し、周波数特定部６２３，６３３は、演算された最新の総合関連値Ｒ１（Ｔｆ），Ｒ２（Ｔｆ）に基づいて、最新の振動周波数を繰り返して特定する。
【０１９２】
これにより、演算する所定数の対象周波数を、振動周波数の変化に追従することができる。従って、振動周波数の変化が早い場合であっても、変化後の振動周波数を早期に特定することができる。
【０１９３】
また、第一周波数計測処理から第四周波数計測処理において、総合関連値演算部６２２，６３２は、基準時刻Ｔ０ｎを所定時間分とする複数の単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ），Ｑ２（ｎ，Ｔｆ）を取得する際に、対象周波数ｆに関わらず演算周波数を同一の周波数（２５０Ｈｚ、１サイクルの４ｍｓ）として、複数の単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ），Ｑ２（ｎ，Ｔｆ）の演算を行っている。これにより、演算が簡易となる。
【０１９４】
一方、総合関連値演算部６２２，６３２は、基準時刻Ｔ０ｎを所定時間分とする複数の単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ），Ｑ２（ｎ，Ｔｆ）を取得する際に、対象周波数ｆに応じて演算周波数を異なる周波数として、複数の単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ），Ｑ２（ｎ，Ｔｆ）の演算を行うようにしてもよい。この場合、対象周波数に応じたデータ数にすることができるため、単位関連値Ｑ１（ｎ，Ｔｆ），Ｑ２（ｎ，Ｔｆ）の対象周波数毎の精度のばらつきを抑制できる。
【０１９５】
また、第一実施形態及び第二実施形態において、振動センサ（１０ａ）は、身体の表面に配置され、面状に形成される圧力センサセル１０ａであり、計測装置６０は、圧力センサセル１０ａによる検出信号に基づいて、圧力センサセル１０ａに面する身体の生体情報としての心拍又は呼吸を計測する。つまり、圧力センサセル１０ａを用い、且つ、上記処理を行うことにより、非常に微小な振動である心拍又は呼吸を確実に計測できる。
【符号の説明】
【０１９６】
１：生体情報計測システム、  １０：センサユニット、  １０ａ：圧力センサセル（振動センサ）、  １１：第一電極、  １２：第二電極、  １３：誘電層、  ２０：電源装置、  ４０：スイッチ回路、  ５０：切替制御装置、  ６０：振動周波数計測装置、  ６１：フィルタ処理部、  ６２：呼吸数計測部、  ６３：心拍数計測部、  ６２１，６３１：単位関連値演算部、  ６２２，６３２：総合関連値演算部、  ６２３，６３３：周波数特定部、  Ｑ１（ｎ，Ｔｆ），Ｑ２（ｎ，Ｔｆ）：単位関連値、  Ｒ１（Ｔｆ），Ｒ１（Ｔｆ）：総合関連値、  Ｔ０ｎ：基準時刻
【図１】
2018023618.tif 000023
【図２】
2018023618.tif 000024
【図３】
2018023618.tif 000025
【図４】
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【図５】
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【図６】
2018023618.tif 000028
【図７Ａ】
2018023618.tif 000029
【図７Ｂ】
2018023618.tif 000030
【図７Ｃ】
2018023618.tif 000031
【図７Ｄ】
2018023618.tif 000032
【図８】
2018023618.tif 000033
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2018023618.tif 000036
【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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【図１７】
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【図１８】
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