(57)【要約】【課題】外からの雑音を除去して、対象者である幼児等の生体の動きまたは健康状態を正確に検出する。【解決手段】生体に取り付けた磁気シールと、この磁気シールと離れた位置にあって、かつ互いに離れて配置される複数の磁気センサを備える。複数の磁気センサのうち、少なくとも２個の磁気センサの出力を減算し、この減算出力をＬＭＳ適応フィルタに供給する。そして、少なくとも２個の磁気センサの中の一方の磁気センサの出力からＬＭＳ適応フィルタの出力を減算し、この減算した出力により、磁気シールの動きに基づいた生体からの生体情報を検出する。【選択図】図４
2019129900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体に取り付けた磁気シールと、
生体と離れた位置に配置した磁気センサとを備え、
前記磁気センサは、前記生体が動いて前記磁気シールの磁極が反転したときに、前記生体の反転を検出する、
生体情報検出装置。
【請求項２】
生体に取り付けた磁気シールと、
前記磁気シールと離れた位置にあって、かつ互いに離れて配置される複数の磁気センサと、
前記複数の磁気センサのうち、少なくとも２個の磁気センサの出力を減算する第１の減算器と、
前記第１の減算器の出力が供給されるＬＭＳ適応フィルタと、
前記少なくとも２個の磁気センサの中の一方の磁気センサの出力から前記ＬＭＳ適応フィルタの出力を減算する第２の減算器と、を備え、
前記第２の減算器の出力により、前記磁気シールの動きに基づいた前記生体の生体情報を検出する
生体情報検出装置。
【請求項３】
更に、前記第２の減算器の出力を増幅してフィードバックする増幅器を設け、前記増幅器の出力により、前記ＬＭＳ適応フィルタの係数制御を行う、
請求項２に記載の生体情報検出装置。
【請求項４】
前記増幅器は、前記生体の動きの状態から検出される制御信号により、ゲインの調整が行われる、
請求項３に記載の生体情報検出装置。
【請求項５】
更に、前記第２の減算器の出力が供給される比較器を設け、前記比較器の出力により、前記生体の反転を検出する、
請求項２〜４のいずれか１項に記載の生体情報検出装置。
【請求項６】
前記生体の生体情報は、前記生体の呼吸に関する情報である、
請求項２〜５のいずれか１項に記載の生体情報検出装置。
【請求項７】
生体に取り付けた磁気シールと、
前記磁気シールと離れた位置に配置される第１の磁気センサと、
前記磁気シールと離れた位置に配置され、かつ前記第１の磁気センサと前記生体を挟む位置に配置される第２の磁気センサと、
前記第１の磁気センサの出力と前記第２の磁気センサの出力を減算する第１の減算器と、
前記第１の減算器の出力が供給される第１のＬＭＳ適応フィルタと、
前記第１の減算器の出力が供給される第２のＬＭＳ適応フィルタと、
前記第１の磁気センサの出力から前記第１のＬＭＳ適応フィルタの出力を減算する第２の減算器と、
前記第２の磁気センサの出力から前記第２のＬＭＳ適応フィルタの出力を減算する第３の減算器と、を備え、
前記第２の減算器より第１の出力を得、前記第３の減算器より第２の出力を得る、
生体情報検出装置。
【請求項８】
前記第１の出力と前記第２の出力を除算する割り算回路を設け、前記割り算回路の出力によって、前記生体の動きの方向を検出する、
請求項７に記載の生体情報検出装置。
【請求項９】
更に、前記第１の出力を増幅してフィードバックする第１の増幅器と、
前記第２の出力を増幅してフィードバックする第２の増幅器と、を備え、
前記第１の増幅器の出力により前記第１のＬＭＳ適応フィルタのフィルタ係数を制御し、前記第２の増幅器の出力により前記第２のＬＭＳ適応フィルタのフィルタ係数を制御する、
請求項７または８に記載の生体情報検出装置。
【請求項１０】
生体に取り付けた磁気シールと、
前記磁気シールと離れた位置に配置される第１の磁気センサと、
前記磁気シールと離れた位置に配置され、かつ前記第１の磁気センサと前記生体を挟む位置に配置される第２の磁気センサと、
前記第１の磁気センサと前記第２の磁気センサとの中央付近に配置される第３の磁気センサと、
前記第１の磁気センサの出力と前記第３の磁気センサの出力を減算する第１の減算器と、
前記第２の磁気センサの出力と前記第３の磁気センサの出力を減算する第４の減算器と、
前記第１の減算器の出力が供給される第１のＬＭＳ適応フィルタと、
前記第４の減算器の出力が供給される第２のＬＭＳ適応フィルタと、
前記第１の減算器の出力が供給される第３のＬＭＳ適応フィルタと、
前記第４の減算器の出力が供給される第４のＬＭＳ適応フィルタと、
前記第１の磁気センサの出力から前記第１のＬＭＳ適応フィルタの出力及び前記第４のＬＭＳ適応フィルタの出力を減算する第２の減算器と、
前記第２の磁気センサの出力から前記第２のＬＭＳ適応フィルタの出力及び前記第３のＬＭＳ適応フィルタの出力を減算する第３の減算器と、を備え、
前記第２の減算器より第１の出力を得、前記第３の減算器より第２の出力を得る、
生体情報検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体または動物などの生体の状態を検出するための生体情報検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、働く母親のために、保育園等で０歳児から２歳児までの乳幼児を預かって保育する例が増えている。しかし、乳幼児は話すことができないため、危険から自分の命を自ら守ることができない。毎年、何人かの乳幼児が睡眠中の事故で亡くなったり、亡くならないとしても危険な状況に合ったりする例が報告されている。このような事故は、仰向けに寝ていた乳幼児が寝返りを打って俯せになり、呼吸ができなくなる場合に発生することが多い。
【０００３】
このような事故を防ぐために、加速度センサやジャイロセンサを乳幼児などの対象者（以下、総体的に「生体」という）に装着して、これらのセンサからの信号を検出して、生体の状態を検出する技術が提案されている。
【０００４】
特許文献１には、睡眠検査または睡眠時無呼吸検査において、３次元の加速度センサから得られる信号のＤＣ成分から患者の寝ている姿勢を検出し、信号のＡＣ成分から患者の心拍数を検出する技術が記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、患者が転倒したり、ベッドから転落したりした場合に、これを検出して看護師等に異常を通知する患者異常通知システムが記載されている。この特許文献２に記載の技術は、各患者に加速度センサを含む携帯型発信器を装着し、この携帯型発信器で検出した患者の情報を、病棟内の複数箇所に設けた受信機で受信することにより、患者の状態を把握する技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３２０７３４号公報
【特許文献２】特開２００８−４７０９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１、２に記載される加速度センサは、重力加速度が加わった時に加速度出力を検出するセンサであり、出力される加速度を積分することで初めてどちらの方向に向かっているかが判別される。すなわち、加速度センサは、加速度の値を積分（加算）し続けることで、移動または姿勢の位置を推定することができるが、加速度には微小な雑音や微小な動きに対する感度が小さいため、積算していく過程で誤差が大きくなってしまうという問題が発生する。
【０００８】
したがって、この積分の誤差のため、生体の動きが少ない状態では、生体の状態判別の精度が落ちてしまうという問題がある。更に、加速度センサには電池が入っているので、電池の交換が必要であるし、また生体が乳幼児であるような場合には、間違って誤飲してしまうという問題も指摘されている。
【０００９】
また、ジャイロセンサは、角速度を測定するためのセンサであり、３つの回転軸のいずれかを基準として角速度を測定するセンサである。ジャイロセンサは、周囲環境からの衝撃や振動が加わっても角速度に関する信号を正確に出力できる点では優位であるが、静止状態になるとドリフトするという欠点がある。この静止状態でのドリフトは、仰向けや横向きなどの絶対的な体の位置を検出する上では、睡眠中の測定誤差に繋がるという問題が発生する。
【００１０】
本発明の目的は、加速度センサやジャイロセンサを用いることなく、乳幼児等を含む生体の動きの状態検出や生体の動きまたは健康状態を正確に検出する生体情報検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の第１の生体情報検出装置は、生体に取り付けた磁気シール（磁石）と、生体と離れた位置に配置した磁気センサとを備え、磁気センサは、生体が動いて磁気シールの磁極が反転したときに、生体の反転を検出する。
【００１２】
また、本発明の第２の生体情報検出装置は、生体に取り付けた磁気シールと、この磁気シールと離れた位置にあって、かつ互いに離れて配置される複数の磁気センサと、この複数の磁気センサのうち、少なくとも２個の磁気センサの出力を減算する第１の減算器を備える。また、第１の減算器の出力が供給されるＬＭＳ適応フィルタと、少なくとも２個の磁気センサの中の一方の磁気センサの出力からＬＭＳ適応フィルタの出力を減算する第２の減算器を備える。そして、第２の減算器の出力により、生体に取り付けた磁気シールの動きに基づいた生体情報を検出する。
【００１３】
本発明の第３の生体情報検出装置は、生体に取り付けた磁気シールと、この磁気シールと離れた位置に配置される第１の磁気センサと、磁気シールと離れた位置に配置され、かつ第１の磁気センサと生体を挟む位置に配置される第２の磁気センサと、を備える。
また、第１の磁気センサの出力と第２の磁気センサの出力を減算する第１の減算器と、第１の減算器の出力が供給される第１のＬＭＳ適応フィルタと、第１の減算器の出力が供給される第２のＬＭＳ適応フィルタと、を備える。
更に、本発明の第３の生体情報検出装置は、第１の磁気センサの出力から第１のＬＭＳ適応フィルタの出力を減算する第２の減算器と、第２の磁気センサの出力から第２のＬＭＳ適応フィルタの出力を減算する第３の減算器と、を備え、第２の減算器より第１の出力を得、第３の減算器より第２の出力を得る。
【００１４】
本発明の第４の生体情報検出装置は、生体に取り付けた磁気シールと、この磁気シールと離れた位置に配置される第１の磁気センサと、磁気シールと離れた位置に配置され、かつ第１の磁気センサと前記生体を挟む位置に配置される第２の磁気センサと、第１の磁気センサと第２の磁気センサとの中央付近に配置される第３の磁気センサとを備える。
また、第１の磁気センサの出力と第３の磁気センサの出力を減算する第１の減算器と、第２の磁気センサの出力と第３の磁気センサの出力を減算する第４の減算器を備える。
【００１５】
更に、本発明の第４の生体情報検出装置は、第１の減算器の出力が供給される第１のＬＭＳ適応フィルタと、第４の減算器の出力が供給される第２のＬＭＳ適応フィルタと、第１の減算器の出力が供給される第３のＬＭＳ適応フィルタと、第４の減算器の出力が供給される第４のＬＭＳ適応フィルタを備える。
また、第１の磁気センサの出力から第１のＬＭＳ適応フィルタの出力及び第４のＬＭＳ適応フィルタの出力を減算する第２の減算器と、第２の磁気センサの出力から第２のＬＭＳ適応フィルタの出力及び第３のＬＭＳ適応フィルタの出力を減算する第３の減算器を備え、第２の減算器より第１の出力を得、第３の減算器より第２の出力を得る。
【発明の効果】
【００１６】
上述した本発明の生体情報検出装置によれば、磁気シールと磁気センサの組み合わせという極めて簡単な構成で乳幼児等を含む生体の反転を検出することができる。
また、磁気センサに指向性を持たせることにより、センサの検出範囲外の場所からの磁気雑音があっても、検出範囲内の領域の磁力変化を正確に検出することができるので、乳幼児等を含む生体の健康状態を容易かつ安価な装置で検出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施の形態例である生体情報検出装置の概念図である。
【図２】本発明の第１の実施形態例において、寝返りによる電圧変化を示す図（Ａ）と寝返りを検出するための典型的な回路例（Ｂ）である。
【図３】本発明の第２の実施の形態例の生体情報検出装置の概念図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態例の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態例の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態例の応用例を示すブロック図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態例において、信号源の他に雑音源がある状態の例を示す概念図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態例において、雑音が重畳された波形（Ａ）から雑音が除去された波形（Ｂ）に改善された例を示す波形図である。
【図９】本発明の第４の実施形態例の応用例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［本発明の第１の実施形態例］
以下、図１及び図２を参照して、本発明の第１の実施形態例に係る生体情報検出装置について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態例の原理を示す概念図である。図１では、生体の代表例として乳幼児を考えているが、乳幼児以外の幼児を含む人体または動物に対しても適用することができるので、これらを総体的に表現する言葉として「生体」という言葉を用いている。また、生体の代表としての乳幼児を含む幼児を「幼児等」として以下説明する。
【００１９】
図１に示すように、仰向けに寝ている幼児１００等の着る寝間着に磁石を封入した磁気シール１０を装着し、幼児１００等が寝る布団またはベッドに、磁気センサ１１を設ける。この磁気センサ１１は、例えば磁気シール１０の磁石の極性を出力信号のＤＣ成分で検出可能なバイポーラ型のホール素子で構成されている。
【００２０】
磁気シール１０には、幼児１００等の体表面に略垂直の方向にＮ極とＳ極を有する磁石が封入されており、幼児１００等が寝返りを打って仰向けから俯せに変わると磁気シール１０のＮ極とＳ極が反転するようになっている。磁気シール１０はあくまでも１例であり、「磁気シール」という用語自体は広い範囲の磁石を含む。例えば、磁石を平板状に構成したものを磁気シールとして、生体に装着するようにしてもよい。
【００２１】
一般に、磁気センサ１１は指向性を持たないため、検出範囲内に存在する磁場変化を積分的に計測する。図１の例では、磁気センサ１１は、磁気シール１０のＳ極とＮ極の反転を検出するだけでよいので、指向性を持たない１個の磁気センサ１１だけでよい。
【００２２】
図２は、本発明の第１の実施形態例の原理を説明するための図である。
図２に示すように、磁気センサ１１の出力は、磁気シール１０の磁極の反転（ここでは、Ｎ極からＳ極）に伴って、正電圧から負電圧へ反転する。
磁気センサ１１の出力は、図２（Ｂ）に示される磁極の反転を検出する回路に供給されている。図２（Ｂ）に示す回路は、あくまでも磁極反転検出回路の一例であるが、第１の比較器１０１ａには、その−端子に磁気センサ１１の出力が供給され、＋端子は設置されている。一方、第２の比較器１０１ｂには、その＋端子に磁気センサ１１の出力が供給され、−端子は設置されている。
【００２３】
図２（Ｂ）において、ＤＣ成分を含む磁気センサ１１の出力の極性が、図２（Ａ）の時刻ｔ１の時点で正電圧から負電圧に反転すると、第１の比較器１０１ａの出力は０電圧から正電圧になる。また、第２の比較器１０１ｂの出力は、時刻ｔ１で正電圧から０電圧に切り替わる。アラーム機器１０２は、第１の比較器１０１ａと第２の比較器１０１ｂの電圧変化を検出してアラームを発生する。アラームとしては、ブザー等の音によるアラームが好ましいが、それ以外に光の点滅等によるアラームでもよい。また、不図示のモニターにアラーム情報を表示することも考えられる。これにより、管理者は、幼児１００等が仰向けから俯せになったことを知ることができる。
【００２４】
幼児１００等（特に乳幼児）にとって俯せが危険な状態であることは既に述べた通りであり、俯せになったことを検出してアラーム機器１０２に設けられた図示しないブザー等により報知することができれば、いち早く幼児１００等を危険な状態から正常な仰向けの状態に戻すことが可能になる。
【００２５】
なお、図２（Ａ）では、幼児１００等が仰向けから俯せの状態になったとき、磁気センサ１１の出力電圧は、極性が変わるだけでなく振幅値も大きな電圧値になっているが、これは磁気シール１０と磁気センサ１１の距離が近くなったことに起因するものである。ここでは、磁気センサ１１の電圧値の極性が反転したことが重要な意味を持ち、その振幅値の大きさは問題にはならない。
【００２６】
図１に示す磁気センサ１１は、磁石である磁気シール１０の強度のみを計測するセンサである。上述したように、一般に磁気センサ１１として用いられる多くのホール素子は指向性を有しない。したがって、磁気センサ１１は、磁気シール１０の磁極の反転以外の位置や方向を特定することはできない。つまり、幼児１００等が仰向け状態から俯せ状態になったことは検出できるものの、それ以外の幼児１００等の動きや位置（例えば、横向きなど）を特定することはできない。
【００２７】
次に述べる第２の実施形態例では、２個の磁気センサを用いて、磁気センサに指向性を持たせ、幼児１００等の動きや呼吸状態を検出する例を示している。なお、磁気センサの数は２個に限定されない。必要に応じて３個以上の磁気センサを設けてもよい。
【００２８】
［第２の実施形態例・・構成と動作説明］
以下、図３、図４を参照して本発明の第２の実施形態例について説明する。１つの磁気センサ１１で幼児等の生体の状態を検出しようとする場合には、幼児１００等が並んで寝かされているような産婦人科病棟や保育園などでは、磁気センサ１１に指向性がないことが問題になる。つまり、１個の磁気センサ１１は指向性がないために、対象とする幼児１００等に装着された磁気シール１０からの磁力だけでなく、隣に寝ている幼児等に装着した磁気シールからの磁力を検出してしまう。
【００２９】
上述したように、産婦人科病棟や保育園等では、多くの幼児等のためのベッドが並べて配置されている。このような場合には、対象となる幼児１００等に装着された磁気シール１０からの磁力以外に、例えば隣のベッドで寝ている幼児等に装着された磁気シールからの磁力が雑音として検出されてしまう。
そこで、発明者は、検出対象とされる幼児１００等の磁気シール１０のみからの信号を検出して、隣の幼児等に装着された磁気シールからの磁力は雑音として除去することを考案した。
【００３０】
図３は、本発明の第２の実施形態例の原理を示す概念図である。
すなわち、図３に示すように、布団（またはベッド）の両脇の２箇所に磁気センサ１１ａ、１１ｂを配置する。そして、この２個の磁気センサ１１ａ、１１ｂからの出力を図４に示す回路の入力端子ＣＨ１、ＣＨ２に供給することで、指向性を持つ磁気検出装置を実現した。つまり、２つの磁気センサ１１ａ、１１ｂと後述するＬＭＳ(Least Mean Square)適応フィルタを組み合わせることにより、計測対象外の隣に寝ている幼児等の磁気シールからの磁力を雑音として除去するようにした。
【００３１】
図４は、本発明の第２の実施形態例の回路構成を示すブロック図である。第２の実施形態例の回路構成は、２個の入力端子ＣＨ１、ＣＨ２、減算器１２（第１の減算器）、遅延回路１３、減算器１４（第２の減算器）、ＬＭＳ適応フィルタ１５、及び増幅器１８を備える。
【００３２】
２個の入力端子ＣＨ１、ＣＨ２には、図３に示す磁気センサ１１ａ、１１ｂの出力がそれぞれ供給される。入力端子ＣＨ１と入力端子ＣＨ２に供給される信号は、減算器１２で減算され、減算された差信号（電圧）がＬＭＳ適応フィルタ１５に供給される。
【００３３】
ＬＭＳ適応フィルタ１５は、ＦＩＲ(Finite Impulse Response)フィルタ１６とフィルタ係数調整器（ＣＯＦ：Coefficient of Filter）１７で構成されている。図４の例では、磁気センサ１１ａ、１１ｂとＬＭＳ適応フィルタ１５を用いることで、磁気センサ１１ａ、１１ｂが配置されたベッド（布団）に寝ている幼児１００等に装着した磁気シール１０からの信号のみを検出することが可能になる。つまり、磁気センサ１１ａ、１１ｂは、検出対象とならない検出範囲外からの外部雑音を検出するがない。
【００３４】
以下、ＬＭＳ適応フィルタ１５の動作について説明する。幼児１００等が図３に示す磁気センサ１１ａ、１１ｂの位置のほぼ中央に寝ている場合には、磁気センサ１１ａ、１１ｂからの信号はほぼ等しい値になる。すると、入力端子ＣＨ１、ＣＨ２から減算器１２に加わる２つの信号はほぼ同じになるので、減算器１２の出力は０になる。このため、ＬＭＳ適応フィルタ１５の出力も０になる。
【００３５】
したがって、ＬＭＳ適応フィルタ１５から減算器１４に加える出力も０になるので、減算器１４からの出力ＯＵＴは、入力端子ＣＨ１からの信号が遅延回路１３で遅延されてそのまま出力される。なお、遅延回路１３は、入力端子ＣＨ１に入力した信号を、ＬＭＳ適応フィルタ１５の遅延時間に相当する遅延量だけ遅延させる回路である。
【００３６】
次に、幼児１００等が布団（ベッド）の左右のどちらかに移動した場合を考える。すると、磁気センサ１１ａが検出した出力と，磁気センサ１１ｂが検出した出力の大きさが異なるので、減算器１２に差電圧が発生する。この差電圧がＬＭＳ適応フィルタ１５のＦＩＲフィルタ１６に供給され、ＦＩＲフィルタ１６から出力が発生する。そして、ＦＩＲフィルタ１６の出力が減算器１４で遅延回路１３の出力から減算され、出力ＯＵＴとして取り出される。
【００３７】
なお、この出力ＯＵＴを、例えば前述の図２（Ｂ）に示した第１比較器１０１ａ及び第２比較器１０１ｂに供給すれば、第１の実施形態例と同様に寝返りの検出、そしてアラーム出力が可能になることは言うまでもない。
【００３８】
減算器１４の出力ＯＵＴは、増幅器１８を介してＬＭＳ適応フィルタ１５のフィルタ係数調整器（ＣＯＦ）１７にフィードバックされる。フィルタ係数調整器１７は、ＦＩＲフィルタ１６の出力が最小になるようにＦＩＲフィルタ１６の係数を調整する機能を持つ。その結果、減算器１４から出力される信号ＯＵＴは、入力端子ＣＨ１に入力される磁気センサ１１ａからの出力信号に近い信号になる。なお、番号１９は、フィードバック回路に設けた増幅器１８のゲインを調整するための制御信号を示す。この制御信号１９により、幼児等が大きく動いた時などに、増幅器１８のゲインが小さくなるように制御される。
【００３９】
図４に示す第２の実施形態例の回路は、幼児１００等の寝返りだけでなく、幼児１００等の呼吸を検出するためにも用いられる。すなわち、寝返り検出はあくまでも１つの例であり、通常、幼児１００等の呼吸の状態を検出する装置として使用される。つまり、幼児１００等が呼吸すると、幼児１００等に装着された磁気シール１０も呼吸に連動して僅かに動く。この呼吸による磁気シール１０の磁力変化は非常に微弱な信号であるが、幼児１００等が動いた場合には、大きな磁力変化が発生する。このため、ＬＭＳ適応フィルタ１５のダイナミックレンジを超えてしまい、ＬＭＳ適応フィルタ１５が誤動作する可能性が高まる。
【００４０】
そこで、例えば、幼児１００等が動いたときの信号を不図示の加速度センサで検出し、ＬＭＳ適応フィルタ１５が発散（誤動作）しないように、増幅器１８のゲインを下げるようにする。制御信号１９は、例えば、増幅器１８のゲインを制御するための加速度センサからの信号である。加速度センサはあくまでも一例である。加速度センサを使う代わりに、入力端子ＣＨ１に供給される磁気センサ１１ａからの入力信号と、入力端子ＣＨ２に供給される磁気センサ１１ｂからの入力信号を加算し、この加算信号を微分することで制御信号１９を作成することもできる。
【００４１】
加速度センサを幼児等に装着するのは、加速度センサに電池が必要になるので、実用上好ましくない。入力端子ＣＨ１とＣＨ２に供給される信号の加算値を微分した信号を制御信号１９とする方が実用的であるといえる。他の方法としては、布団（ベッド）に内蔵させた圧力センサからの信号を制御信号１９としてもよい。これにより、幼児１００等が大きく動いた場合でも、増幅器１８のゲインが下がるので、ＬＭＳ適応フィルタ１５の動作を正常に戻すことができる。
【００４２】
仮に、増幅器１８のゲイン制御がなく、幼児１００等の体動時にＬＭＳ適応フィルタ１５が発散（誤動作）してしまうと、幼児１００等の体動がなくなってもＬＭＳ適応フィルタ１５が安定な動作に戻るまでに時間を要することになる。したがって、ゲイン制御可能な増幅器１８は、ＬＭＳ適応フィルタ１５の発散（誤動作）を防ぐ上で重要である。しかし、増幅器１８がなくても、幼児１００等の生体の状態（呼吸状態等）を検出することは可能なので、増幅器１８は第２の実施形態例として必ずしも必要なものではない。
【００４３】
［第３の実施形態例・・構成と動作説明］
図５に示す第３の実施形態例は、第２の実施形態例として説明した図４のＬＭＳ適応フィルタ１５と同じ機能を持つＬＭＳ適応フィルタ２５を並列に配置した例である。図５に示すように、減算器１２の差電圧は、ＬＭＳ適応フィルタ１５とＬＭＳ適応フィルタ２５に供給される。
【００４４】
入力端子ＣＨ２に供給される磁気センサ１１ｂからの信号は、遅延回路２３を経て減算器２４（第３の減算器）に供給され、減算器２４でＬＭＳ適応フィルタ２５の出力が減算される。減算器２４の出力ＯＵＴ２は、増幅器２８を介してフィルタ係数調整器２７にフィードバックされ、この結果、ＬＭＤフィルタ２５の出力は最小に抑えられ、出力ＯＵＴ２には、極力入力端子ＣＨ２に供給される磁気センサ１１ｂからの信号に近い出力信号が得られる。
【００４５】
［応用例］
図６は、図５に示した第３の実施形態例の応用例を示したものである。図５と異なる点は、図５の出力ＯＵＴ１と出力ＯＵＴ２に割り算回路２９を設けただけである。
図５で説明したように、幼児１００等が磁気センサ１１ａ側に偏っているときには、ＯＵＴ１の出力がＯＵＴ２の出力より大きくなり、逆に幼児１００等が磁気センサ１１ｂ側に偏っているときには、ＯＵＴ２の出力がＯＵＴ１の出力より大きくなる。
【００４６】
そこで、割り算回路２９で出力ＯＵＴ１と出力ＯＵＴ２の比を求めることにより、幼児１００等が布団（ベッド）の右よりにいるか、左よりにいるかを判定することができる。例えば、出力ＯＵＴ１と出力ＯＵＴ２の比（ＯＵＴ１／ＯＵＴ２）が１より大きければ、幼児１００等が磁気センサ１１ａ側（右側）いることが分かる。同様に出力ＯＵＴ１と出力ＯＵＴ２の比（ＯＵＴ１／ＯＵＴ２）が１より小さいならば、幼児１００等が磁気センサ１１ｂ側（左側）にいることが分かる。
【００４７】
［第３の実施形態例における雑音除去の説明］
次に、図７と図８を参照して、図５で説明した本発明の第３の実施形態例における雑音除去の例を説明する。
図７は、対象者である幼児１００等に装着した磁気シール１０ａからの磁力と、対象者でない幼児等に装着した磁気シール１０ｂからの磁力の両方が、磁気センサ１１ａと磁気センサ１１ｂにより検出される例を示している。つまり、磁気シール１０ａからの磁力は信号源からの磁力、磁気シール１０ｂからの磁力は雑音源からの磁力である。
【００４８】
図８（Ａ）は、信号源である磁気シール１０ａと雑音源である磁気シール１０ｂの両方からの磁力が磁気センサ１１ａ及び磁気センサ１１ｂで検出されて、それぞれ入力端子ＣＨ１と入力端子ＣＨ２に供給されている例である。磁気センサ１１ａは雑音源である磁気シール１０ｂから遠く離れており、磁気センサ１１ｂは雑音源の磁気シール１０ｂから比較的近い位置に配置されている。このため、入力端子ＣＨ１に供給される磁気センサ１１ａで検出される信号は、雑音が少なくなっている。
【００４９】
一方、雑音源から近い位置に配置されている磁気センサ１１ｂは、磁気シール１０ｂからの磁力が加わるため、入力端子ＣＨ２に供給される磁気センサ１１ｂからの信号は、入力端子ＣＨ１に供給される信号と比較すると雑音が多く含まれている。
【００５０】
図８（Ｂ）は、図５に示す第３の実施形態例の回路の出力ＯＵＴ１と出力ＯＵＴ２から取り出される出力信号を示したものである。図８（Ａ）で示される信号が入力端子ＣＨ１及び入力端子ＣＨ２に供給された場合、出力ＯＵＴ１及び出力ＯＵＴ２とも雑音が除去されて、極めて類似性のある信号として出力されている。
【００５１】
図８（Ｂ）から分かるように、図８（Ａ）の雑音源に近い磁気センサ１１ｂの入力端子ＣＨ２側の出力ＯＵＴ２では、雑音が大幅に除去されている。また、入力端子ＣＨ１側の出力ＯＵＴ１から出力される信号は、図８（Ａ）の入力端子ＣＨ１に供給される信号と比べて信号の振幅が大きくなっている。
【００５２】
すなわち、図８（Ａ）、（Ｂ）から分かるように、図５に示す第３の実施形態例によれば、雑音を含む信号が除去され、出力ＯＵＴ１と出力ＯＵＴ２から取り出される信号がほぼ類似の信号となっている。このことから、出力ＯＵＴ１及びＯＵＴ２は、信号源である磁気シール１０ａのみからの磁力を検出していることが分かる。
【００５３】
［第４の実施形態例・・・構成と動作説明］
図９は、本発明の第４の実施形態例を示すブロック図である。図９の例で、図５の第３の実施形態例と異なる点は、図３に示す磁気センサ１１ａ、１１ｂの他に、不図示の第３の磁気センサを設けた点である。この第３の磁気センサは、通常、磁気センサ１１ａと磁気センサ１１ｂの中間の位置に配置される。この第３の磁気センサが検出した信号は入力端子ＣＨ３に供給される。第３の磁気センサ（不図示）を仮に磁気センサ１１ｃとして以下説明を続ける。
【００５４】
第４の実施形態例では、図９に示すように、第３の実施形態例を示した図５のブロック図に加えて、減算器２２（第４の減算器）とＬＭＳ適応フィルタ３５、４５が設けられている。
まず、磁気センサ１１ａの検出信号（入力ＣＨ１）と磁気センサ１１ｃの検出信号（入力ＣＨ３）が減算器１２（第１の減算器）に供給される。また、磁気センサ１１ｂの検出信号（入力ＣＨ２）と磁気センサ１１ｃの検出信号（入力ＣＨ３）が減算器２２に供給される。
【００５５】
減算器１２の出力は、ＬＭＳ適応フィルタ１５とＬＭＳ適応フィルタ３５に供給される。そして、ＬＭＳ適応フィルタ１５の出力が減算器１４（第２の減算器）に供給され、ＬＭＳ適応フィルタ３５の出力が減算器２４（第３の減算器）に供給される。また、減算器２２の出力は、ＬＭＳ適応フィルタ２５とＬＭＳ適応フィルタ４５に供給され、ＬＭＳ適応フィルタ２５の出力が減算器２４に供給され、ＬＭＳ適応フィルタ４５の出力が減算器１４に供給される。
【００５６】
すなわち、減算器１４では、磁気センサ１１ａの出力を遅延した遅延回路１３の出力から、ＬＭＳ適応フィルタ１５の出力とＬＭＳ適応フィルタ４５の出力が減算されることになる。一方、減算器２４では、磁気センサ１１ｂの出力を遅延した遅延回路２３の出力からＬＭＳ適応フィルタ２５の出力とＬＭＳ適応フィルタ３５の出力が減算される。
【００５７】
なお、ＬＭＳ適応フィルタ１５とＬＭＳ適応フィルタ４５のフィルタ係数は、図５の第３の実施形態例で前述したのと同様な方法で、増幅器１８からの出力ＯＵＴ１のフィードバック出力により制御される。同様に、ＬＭＳ適応フィルタ２５とＬＭＳ適応フィルタ３５のフィルタ係数は、増幅器２８からの出力ＯＵＴ２のフィードバック出力により制御される。
増幅器１８及び増幅器２８の利得が、制御信号１９によって可変制御されることも、図５の第３の実施形態例で説明したとおりである。
【００５８】
図９に示す第４の実施形態例では、磁気センサ１１ａからの入力（ＣＨ１の入力）と磁気センサ１１ｃ（不図示）の入力（ＣＨ３の入力）の中央の位置で検出感度の極大値が発生する。また磁気センサ１１ｂの入力（ＣＨ２の入力）と磁気センサ１１ｃ（不図示）の入力（ＣＨ３の入力）の中央の位置で検出感度のもう一つの極大値が発生する。
【００５９】
つまり、３つの磁気センサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃを使用することにより、２個の磁気センサ１１ａ、１１ｂを使った第３の実施形態例（図５）と比べて、広い検出範囲で感度を大きくすることが可能になる。第４の実施形態例は、第３の実施形態例に比べて信号処理的には負荷が大きい。しかし、布団（ベッド）の上の広範囲での検出が必要になる場合には、現実的には第４の実施形態例のような回路構成が好適となるといえる。
【００６０】
以上、第２〜第４の実施形態例では、ＬＭＳ適応フィルタを用いたが、本発明のＬＭＳ適応フィルタとしては、特にその形式が限定されない。ＬＭＳアルゴリズムを用いたＬＭＳ適応フィルタ以外のフィルタも適用される。例えば複素ＬＭＳアルゴリズム(Complex Least Mean Square Algorithm)やノーマライズドＬＭＳアルゴリズム (Normalized Least Mean Square Algorithm)などを用いたフィルタも適用することもできる。
【００６１】
更に、これらのＬＭＳアルゴリズム以外にも、射影アルゴリズム (Projection Algorithm)、ＳＨＡＲＦアルゴリズム (Simple Hyperstable Adaptive Recursive Filter Algorithm)、ＲＬＳアルゴリズム (Recursive Least Square Algorithm)、ＦＬＭＳアルゴリズム(Fast Least Mean Square Algorithm)、ＤＣＴを用いた適応フィルタ (Adaptive Filter using Discrete Cosine Transform)、ＳＡＮフィルタ (Single Frequency Adaptive Notch Filter)、ニューラルネットワーク (Neural Network) 、遺伝的アルゴリズム (Genetic Algorithm)のような他の適応型フィルタでも同様な処理を行うことができる。
【００６２】
なお、上述したように、本発明の第１〜第４の実施の形態例では、生体として乳幼児を含む幼児を中心に説明したが、本発明は幼児に限定されない。介護が必要な老人や一般の成人にも適用することができる。また、ペット等の動物に対しても適用可能である。
また、本発明は、明細書で説明した実施の形態例に限られるものではなく、特許請求の範囲の記載を逸脱しない範囲において、種々の変形例、応用例を含むことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６３】
１０、１０ａ、１０ｂ・・・磁気シール、１１、１１ａ、１１ｂ・・・磁気センサ（ホール素子）、１２、１４、２２、２４・・・減算器、１３、２３・・・遅延回路、１５、２５、３５、４５・・・ＬＭＳ適応フィルタ、１６、２６・・・ＦＩＲフィルタ、１７、２７・・・フィルタ係数調整器（ＣＯＦ）、１８、２８・・・（可変）増幅器、１９・・・制御信号、２９・・・割り算器、１００・・・幼児等（対象者）、、１０１ａ、１０１ｂ・・・比較器、１０２・・・アラーム機器
【図１】
2019129900.tif 000003
【図２】
2019129900.tif 000004
【図３】
2019129900.tif 000005
【図４】
2019129900.tif 000006
【図５】
2019129900.tif 000007
【図６】
2019129900.tif 000008
【図７】
2019129900.tif 000009
【図８】
2019129900.tif 000010
【図９】
2019129900.tif 000011