(57)【要約】【解決手段】生体情報を検出する装置として、生体に接触する物品において前記生体上の２以上の位置に相当する位置に配置される２以上の振動検出部と、前記２以上の振動検出部が取得した２以上の振動情報の中の２以上の生体信号間の位相差を利用して前記２以上の振動情報を加算処理して前記２以上の振動情報中の２以上の標的信号が増大された加算振動情報を取得する振動情報加算処理部と、前記加算振動情報から生体情報を検出する生体情報検出部と、を備えるようにする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体情報検出装置であって、
生体に接触する物品において前記生体上の２以上の位置に相当する位置に配置される２以上の振動検出部と、
前記２以上の振動検出部が取得した２以上の振動情報の中の２以上の生体信号間の位相差を利用して前記２以上の振動情報を加算処理して前記２以上の振動情報中の２以上の標的信号が増大された加算振動情報を取得する振動情報加算処理部と、
前記加算振動情報から生体情報を検出する生体情報検出部と、
を、備える、装置。
【請求項２】
さらに、前記位相差を検出する位相差情報検出部を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
さらに、前記位相差情報検出部が検出した前記位相差を保存する位相差情報保存部を備える、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記２以上の振動センサのうちの２つの振動センサは、前記生体の心臓からの距離が異なる２以上の位置に相当して配置される、請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記生体信号は脈波であり、前記生体情報は脈波及び脈拍のいずれかである、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記２以上の振動センサのうちの２つの振動センサは、前記生体の心臓からの距離がほぼ同一となる２以上の位置に相当して配置される、請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記生体信号は生体の運動であり、前記生体情報は脈波及び脈拍のいずれかである、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
移動体における乗員の生体情報の検出装置であり、前記物品は、前記移動体のシートである、請求項１〜７のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、生体情報検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
着座している状態のヒトから生体信号を検出する技術が知られている。例えば、車両のシートに埋設されたセンサが乗員の脈波や呼吸を検出する技術がある。こうしたセンサとして、ポリフッ化ビニリデン（ＰＤＶＦ）などの圧電フィルムが用いられており、このセンサは、シートの振動を検出することにより、脈波や呼吸を検出する（特許文献１、２）。
【０００３】
車両のシートに着座している人間から検出する生体信号を検出するために、カーナビゲーションなどからの情報を利用して路面振動の大きさを推定し、センサのゲインを適切に設定して生体信号を検出する技術が知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１１１１１３号公報
【特許文献２】特開２０１７−６３９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
路面振動の大きさを推定してゲインを適切に設定すれば、生体信号を飽和することなく適切なゲインで検出できる。しかしながら、それだけでは、着座者の生体信号を検出するには十分でないことがわかった。すなわち、路面に由来する振動ノイズ、エンジンに由来する振動ノイズなどの車両由来ノイズのほか、着座者がシート上で動くことで発生する体動ノイズなどの着座者由来ノイズが生体信号の正確性や取得精度に大きな影響を与えていることがわかった。なかでも、着座者の体動ノイズは、ノイズの発生や態様を予測できないため、全く対策できていない。
【０００６】
本明細書は、ノイズの影響を抑制して高いＳ／Ｎ比で生体情報を検出できる生体情報検出装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
脈波などの生体信号は、身体内を伝搬するため、計測する場所により信号が到達する時間に差が生じたり生じなかったりする。例えば、脈波の場合、心臓に近い部位の振動センサと心臓から遠い位置の振動センサの脈波信号には、位相差が観察されるし、心臓から同一距離の場合にある２つの振動センサにおいて取得される脈波には位相差は観察されない。一方、生体信号のノイズとなる信号としては、例えば、車両ノイズ信号と生体の体動ノイズ信号などがある。車両ノイズ信号は、計測場所によらないで同期し、体動ノイズ信号は、体全体の左右への揺動等があり、左右対称位置においては逆位相の関係となる。
【０００８】
本発明者らは、検出すべき標的信号と抑制すべきノイズ信号のうち、いずれか一方は位相差を伴って検出される場合があり、振動センサは、位相差を伴って検出される振動信号と位相差を伴わないで検出される振動信号との双方を含んだ振動情報を取得することに着目した。これらの信号のいずれを標的信号とする場合においても、振動センサが取得する位相差を伴う振動の位相差を利用して振動情報を加算することで標的信号のＳ／Ｎ比を上げて検出できるという知見を得た。本明細書によれば、以下の手段が提供される。
【０００９】
本明細書が開示する生体情報検出装置（以下、単に、本装置ともいう。）は、生体に接触する物品において前記生体上の２以上の位置に相当する位置に配置される２以上の振動検出部と、前記２以上の振動検出部が取得した２以上の振動情報の中の２以上の生体信号間の位相差を利用して前記２以上の振動情報を加算処理して前記２以上の振動情報中の２以上の標的信号が増大された加算振動情報を取得する振動情報加算処理部と、前記加算振動情報から生体情報を検出する生体情報検出部と、を備えることができる。
【００１０】
本装置によれば、生体上の２以上の位置に相当する位置に配置される２以上の振動センサを備えることで、２以上の振動センサが取得した２以上の振動情報が含む２以上の生体由来の標的信号を利用できるとともに、２以上の生体由来の信号間の位相差を利用できることとなる。この位相差を利用して、２以上の振動情報中の２以上の標的信号が増大するように２以上の振動情報を加算処理することで、同時にノイズ信号を低減することができ、その結果、標的信号を高いＳ／Ｎ比で検出することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本装置の一例である車載用の生体情報検出装置の機能ブロック図の概要を示す図である。
【図２】本装置の一例である標的信号としての脈波信号を検出する態様の概要を示す図である。
【図３】本装置の一例である標的信号としての脈波信号を検出する態様の概要を示す図である。
【図４】第１の実施形態の本装置の機能ブロック図を示す図である。
【図５】２つの振動センサを車両のシートに装着した状態を示す図である。
【図６】位相差情報の検出態様の一例を示す図である。
【図７】加算振動情報の取得態様の一例を示す図である。
【図８】生体情報を検出するためのフローチャートの一例を示す図である。
【図９】第２の実施形態の本装置の機能ブロック図を示す図である。
【図１０】２つの振動センサを車両のシートに装着した状態を示す図である。
【図１１】位相差情報の検出態様及び加算振動情報の取得態様の一例を示す図である。
【図１２】生体情報を検出するためのフローチャートの一例を示す図である。
【図１３】第３の実施形態の本装置の機能ブロック図を示す図である。
【図１４】４つの振動センサを車両のシートに装着した状態を示す図である。
【図１５】生体情報を検出するためのフローチャートの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本明細書の開示は、生体情報検出装置に関する。本装置によれば、生体上の異なる位置に相当する位置に配置される２以上の振動センサは位相差を伴う振動信号と位相差を伴わない振動信号とを含む振動信号とを含む振動情報を得ることとなる。こうした振動情報を取得できるため、生体情報として検出したい信号（標的信号）を、位相差を伴う振動信号として取得した場合であっても、標的信号を、位相差を伴わない振動信号として取得した場合であっても、いずれの場合であっても、位相差を利用して、標的信号を増大させ、ノイズ信号を低減することができ、高いＳ／Ｎ比で標的信号を検出できる。
【００１３】
本装置の概要を図１〜図３に例示する。図１には、本装置の機能ブロック図の概要を示し、図２及び図３は、いずれも、車両などの移動体のシートにおいて、乗員の脈波を生体情報として検出する装置としての本装置を示す。
【００１４】
図１に示す機能ブロック図に示すように、本装置は、概して、振動検出部、振動情報加算処理部及び生体情報検出部を備えることができる。例えば、図２に示す本装置は、振動検出部の一部としての２つの振動センサであって、乗員の心臓に対して近位である近位センサ及び遠位である遠位センサを備えている。図２に示すように、近位センサの振動情報と遠位センサの振動情報には、位相差を伴う脈波信号と、位相差を伴わない同期した車両信号とが含まれている。位相差を伴う脈波信号が標的信号であり、車両信号がノイズ信号である。
【００１５】
図２に示すように、遠位センサからの振動情報における脈波信号は、近位センサの振動情報における脈波信号よりも位相差を伴って遅く取得されている。本装置によれば、この位相差があることを利用し、２つの振動情報をこの位相差の少なくとも一部をシフトして加算処理して脈波信号を増大させることができる。一方、２つの振動情報においては、車両ノイズ信号は同期しているため、位相差の一部のシフトにより信号が相殺されて車両ノイズ信号は小さくなる。この結果、脈波信号のＳ／Ｎ比が増大される。
【００１６】
また、例えば、図３に示す本装置は、２つの振動センサ、心臓から等距離にある等位センサＩ及び同ＩＩを備えている。これらのセンサは、シート座面部において左右対称に配置されている。図３に示すように、等位センサＩの振動情報と等位センサＩＩの振動情報には、位相差を伴わない脈波信号と逆位相となる体動信号が含まれている。位相差を伴わない脈波信号が標的信号であり、位相差を伴う体動信号がノイズ信号である。
【００１７】
本装置によれば、２つの振動情報から体動振動の位相差を検出し、その位相差があることを利用し、２つの振動情報を加算処理してノイズ信号を小さくすることができる。一方、２つの振動情報においては、脈波信号は同期しているため、加算処理により脈波信号は大きくなる。この結果、標的信号のＳ／Ｎ比が増大される。
【００１８】
このように、本装置によれば、２つの振動センサを配置することで、これらの振動センサが取得する振動情報から得られる位相差を伴う振動信号の当該位相差を利用して、高いＳ／Ｎ比で標的信号を取得し生体情報を検出できる。
【００１９】
本装置は、前記位相差を検出する位相差情報検出部を備えることもできる。また、本装置は、さらに、前記位相差検出部が検出した前記位相差を保存する位相差メモリを備えることもできる。さらにまた、本装置は、前記２以上の振動センサのうちの２つの振動センサは、前記生体の心臓からの距離が異なる２以上の位置に相当して配置されてもよい。また、本装置は、前記２以上の振動センサのうちの２つの振動センサは、前記生体の心臓からの距離がほぼ同一となる２以上の位置に相当して配置されてもよい。本装置は、移動体における乗員の生体情報の検出装置に好適であり、その場合、前記物品は、前記移動体のシートなどとすることができる。
【００２０】
（第１の実施形態）
以下、本装置の種々に実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。図４には、車両のシートに振動センサを埋設した車載用の生体情報検出装置の機能ブロック図の一態様を示している。図４に示すように、本装置は、振動検出部の一例であるシート振動検出部２０と、位相差情報検出部の一例である位相差情報検出部４０と、位相差情報保存部の一例である位相差情報保存部６０と、振動情報加算処理部の一例である振動情報加算処理部８０と、生体情報検出部の一例である生体情報検出部１００とを備えている。
【００２１】
本装置は、脈波信号を標的信号とし、生体情報として車両の乗員の脈波を（脈波間隔）を検出する装置である。本装置において、乗員に関する情報は、車両内に設けたセンサや乗員による外部入力によってＥＣＵあるいは他の制御装置を介して本装置のシート振動検出部２０に入力されている。
【００２２】
図４及び図５に示すように、本装置は、シート振動検出部２０を備えるとともに、シート振動検出部２０の一部として、車両のシート１０のシート背面部１２に埋設された振動センサ２１とシート着座部１４に埋設された振動センサ２３とを備えている。これらの振動センサ２１、２３は、一般的には、歪みセンサ、圧力センサ、あるいは振動センサなどとして知られている公知のセンサを用いることができる。振動センサ２１、２３は、典型的には、ＰＶＤＦのような強誘電性を有する樹脂フィルムを圧電体として圧電センサ（歪みセンサ）を用いることができる。
【００２３】
振動センサ２１は、シート背面部１２のほぼやや左よりであって、乗員が着座したとき、その心臓の近傍になるように埋設されている。振動センサ２１は、シート１０に着座する乗員が着座するとき、シート背面部１２の表皮に係る引張荷重及び圧縮加重に基づいてそのセンサ出力である電位が変化するようになっている。
【００２４】
振動センサ２３は、シート着座部１４のほぼやや左よりであって、乗員が着座したとき、その座骨結節付近の左側に埋設されている。振動センサ２３も、シート１０に着座する乗員が着座するとき、シート着座部１４の表皮に係る引張荷重及び圧縮加重に基づいてそのセンサ出力である電位が変化するようになっている。
【００２５】
振動センサ２１、２３からの出力は、一般的には、増幅器により増幅され、Ａ／Ｄ変換器によりデジタル化されて、波形情報として取得される。これら増幅器、Ａ／Ｄ変換器は特に図示はしないが、シート振動検出部２０の構成要素に含まれうる。
【００２６】
各振動センサ２１、２３が取得する振動情報は、それぞれ、着座する乗員の脈波信号、着座する乗員の体動信号及び車両に由来する各種振動信号などを含んでいる。着座する乗員の体動信号としては、例えば、身体全体の左右ロール、胸部などにおける左右ヨー運動が挙げられる。また、車両由来の振動信号としては、エンジン由来の振動、路面に由来する振動等が挙げられる。
【００２７】
脈波信号は、心臓からの距離が異なる位置の振動センサの組み合わせである、振動センサ２１、２３間で位相差を伴う信号として取得される。心臓からの距離が異なる振動センサから取得される脈波の位相差は、特に限定するものではないが、一般的には、０．１〜０．２秒の範囲である。
【００２８】
また、車両由来の振動信号（以下、単に、車両信号ともいう。）は、振動センサ２１、２３において、位相差を伴わない、すなわち、同期する信号として取得される。
【００２９】
シート振動検出部２０が取得した振動情報は、シート振動情報保存部３０に一時的に保存されるようになっている。
【００３０】
位相差情報検出部４０は、シート振動検出部２０から取得され、シート振動情報保存部３０に一時的に保存された振動情報から位相差情報を検出する。位相差情報検出部４０は、シート１０のシート背面部１２、シート着座部１４のいずれかの個所に埋設されていてもよいが、振動情報を適切に取得できるかぎり、シート振動検出部２０の埋設個所の近傍に備えられる必要はない。例えば、シートとは異なる車両部位であって車両のエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）やその他の制御装置一部として備えられていてもよい。
【００３１】
位相差情報検出部４０は、本装置の標的信号である脈波信号の位相差を位相差情報として取得する場合には、振動センサ２１、２３から同じタイミングで取得した振動情報から１つの脈動に付随する２つの脈波信号を抽出し、これらの脈波信号の位相差を検出する。
【００３２】
例えば、図６に示すように、振動センサ２１、２３を選択して脈波信号の位相差を検出するときには、位相差情報検出部４０は、振動センサ２１から得られる振動情報とセンサ２３から得られた振動情報とを対比して、１つの脈動に付随する２つの脈波信号を抽出して、その波形から位相差を位相差情報として検出する。なお、脈波信号の位相差の検出は、乗員がシート１０に着座してエンジン始動前に行われることが正確な脈波信号の位相差検出のために好適である。
【００３３】
位相差情報検出部４０は、振動情報から脈波信号を特定し抽出するための脈波信号のテーブルを記憶した脈波信号検出用データ保存部４２を備えることができる。脈波信号検出用データは、ヒトの脈波信号の脈波間隔、個々のピーク特徴、ピーク間隔などの参照用データを多様な乗員に適用できるように備えている。位相差情報検出部４０は、２つの振動センサから取得した振動情報と、保存部４２のヒトの脈波関連データとを対比して、脈波信号を抽出し、抽出した脈波信号から位相差を検出する。
【００３４】
位相差情報検出部４０によって検出された位相差情報は、位相差情報保存部６０に保存される。位相差情報保存部６０には、位相差情報検出部４０によって検出された位相差情報が別途入力ないし検出された着座者である乗員情報に関連付けて保存される。
【００３５】
振動情報加算処理部８０は、シート振動検出部２０が取得した振動センサ２１、２３からの振動情報を加算処理する。加算処理は、位相差情報検出部４０によって検出され位相差情報保存部６０に保存された、２つの振動センサについて得られた位相差を利用する。
【００３６】
振動情報加算処理部８０は、振動センサ２１、２３で以下のように加算処理する。図７に示すように、振動情報加算処理部８０は、走行中の振動センサ２１、２３の振動情報を取得し、心臓からより遠い距離にある振動センサ２３からの振動情報を、位相差情報保存部６０に保存された位相差情報に基づいてその位相差分をより早い時間側にシフトさせて補正振動情報を生成する。振動情報加算処理部８０は、振動センサ２１の振動情報と振動センサ２３の補正振動情報を加算して、加算振動情報Ａを取得する。この加算振動情報Ａは、振動情報加算処理部８０内の加算振動情報保存部８２に保存される。
【００３７】
生体情報検出部１００は、振動情報加算処理部８０によって取得され振動情報加算処理部８２に一時的に保存された加算振動情報Ａを取得して、加算振動情報Ａから脈波信号を取得し、さらに、数値化された脈波間隔や脈拍数を取得し、これを生体情報として取得し、外部に出力する。生体情報には、この脈波間隔や脈拍数が乗員の安定した情報であるかどうかの判定情報についても含められる。
【００３８】
生体情報に含まれる数値化情報としては、例えば、脈波間隔等の平均値やバラツキを示す標準偏差を含んでいてもよいし、脈波間隔等の最大値、最小値などを含んでいてもよい。
【００３９】
次に、本装置が実行する処理を、図８を参照しながら説明する。図８は、本装置の処理のフローチャートである。本装置における処理は、ＥＣＵが、車両のエンジンが始動してない状態で乗員がシート１０に着座したことを検出することで開始され、シート振動検出部２０が、振動センサ２１、２３から振動情報を取得し、保存する（ステップＳ２０１）。
【００４０】
位相差情報検出部４０は、振動センサ２１、２３からの振動情報であってエンジン始動前の振動情報をシート振動情報保存部３０から取得して、脈波信号検出用データ保存部４２の脈波信号検出用データを参照して、脈波信号を検出し、その位相差情報を取得する。こうして位相差情報を取得することを複数回繰り返して、これらの平均値を取得して、これを振動センサ２１、２３に基づく位相差情報として取得し、位相差情報保存部６０に保存する（ステップＳ２０２）。
【００４１】
次に、振動情報加算処理部８０は、振動センサ２１、２３からの車両が走行中の所定の同一期間内の振動情報を振動情報保存部３０から取得し、加算処理を実行する（ステップＳ２０３）。これらの振動情報は、位相差を伴う脈波信号と、位相差を伴わない同期した車両振動信号とを含んでいる。
【００４２】
図７に例示するように、振動情報加算部８０は、位相差情報保存部６０に保存されたこれらセンサ間の位相差情報を用いて、これらのセンサ２１、２３のうち、心臓から遠位にある振動センサ２３の振動情報を、その位相差分を早い時間側にシフトさせた補正振動情報を生成し、当該補正振動情報を振動センサ２１の振動情報に加算して、加算振動情報Ａを生成する（ステップＳ２０３）。
【００４３】
加算振動情報Ａは、振動センサ２１、２３の振動情報が、それぞれ脈波信号の位相差分がシフトされて加算されているため、脈波信号は増大され、車両に由来する車両信号は低減される。この結果、Ｓ／Ｎ比が高い脈波信号を含む情報となっている。
【００４４】
次いで、生体情報検出部１００は、加算振動情報Ａに基づいて、それぞれ脈波信号を抽出し生体情報を検出する（ステップＳ２０４）。すなわち、加算振動情報Ａに基づいて、脈波間隔や脈拍数の平均値、最大値及び最小値などの数値化情報を取得する。
【００４５】
次に、シート振動検出部２０が、振動情報の検出を終了するか否かを判断する（ステップＳ２０５）。検出終了の判断は、例えば、車両のＥＣＵや図示しない他の制御部から出力するエンジン停止を通知する信号等を受信して行うことができる。検出を終了しない場合（ステップＳ２０５：Ｎｏ）、シート振動検出部２０はシート振動を検出し続けて、加算情報取得ステップ（ステップＳ２０３）及び生体情報検出ステップ（ステップＳ２０４）を繰り返し実施する。一方、シート振動の検出を終了すると判断した場合、本フローチャートの処理は終了する（ステップＳ２０５：Ｙｅｓ）。
【００４６】
以上説明した本実施形態によれば、位相差を伴う生体由来の脈波信号を得ることにより、当該位相差を利用して脈波信号を増大させ、車両ノイズ信号を低減させた加算振動情報Ａを得ることができる。本実施形態では、加算振動情報Ａに基づいて、脈波間隔に関する生体情報を生成する。この結果、車両ノイズ信号があっても、Ｓ／Ｎ比が十分に高い状態で脈波間隔に関する生体情報を生成することができる。これにより、高い精度で脈波間隔に関する生体情報を生成し、乗員に表示し、保存することができる。
【００４７】
また、本実施形態によればシート振動検出部２０が脈波を検出して、生体情報として脈波間隔に関する生体情報を生成する。脈波間隔は、心拍を反映するため、乗員の健康、特に、運転する乗員の影響が大きい。かかる脈波間隔を、高い精度で得ることができる点において有用である。
【００４８】
なお、本装置は、上記した実施形態に開示される形態に限定されるものではなく、種々の態様で実施が可能である。本実施形態においては、心臓からの距離が異なる一対の振動センサの配置を、シート背面部１２及びシート着座部１４の左よりにそれぞれ設けたが、これに限定するものではない。体動ノイズ信号を考慮すると、シート１０の背面部１２及び着座部１４の中央寄りに設けることもできる。
【００４９】
（第２の実施形態）
次に、本装置の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態の本装置は、図９及び図１０に示す構成を備えているが、第１の実施形態と同様の構成についての説明の一部を省略するものとする。
【００５０】
図９及び図１０に示すように、本装置は、シート振動検出部２０の一部として、車両のシート１０のシート着座部１４に埋設された振動センサ２３、２４とを備えている。振動センサ２３、２４は、シート着座部１４のほぼ中央部であって、乗員が着座したとき、その座骨結節付近の左右であって、心臓からほぼ等距離になるように並んで埋設されている。
【００５１】
振動センサ２３、２４では、脈波信号は、位相差を伴わない信号として取得される。また、振動センサ２３、２４では、左右ロール運動やヨー運動などの左右方向への変位を伴う体動信号が位相差を伴う信号として取得される。振動センサ２３、２４では、車両信号が同期する信号として取得される。
【００５２】
本実施形態では、位相差情報検出部４０が、ノイズ信号である体動信号の位相差を位相差情報として取得する。振動センサ２３、２４から同じタイミングで取得した振動情報から一種の体動に付随する２つの体動信号を抽出する。本実施形態におけるこうした体動信号は、一般に、その性質上逆位相となる。位相差情報検出部４０は、図１１に示すように、センサ２３の振動情報中の体動信号と、センサ２４の振動情報中の体動信号とから、位相差が逆位相（θ＝１８０°）であることを検出する。なお、体動信号の位相差の検出は、乗員がシート１０に着座して車両の走行中エンジン始動前に行われたほうがより実用的である。検出された位相差情報は、位相差情報保存部６０に着座者である乗員情報に関連付けて保存される。
【００５３】
位相差情報検出部４０は、乗員の体動信号を抽出するための体動信号検出用データ保存部４４を備えることもできる。体動信号検出用データ保存部４４は、既知のあるいは、これまで取得した乗員の体動信号を保存することができる。こうした体動信号検出用データを参照することで、体動信号の検出が容易となる。
【００５４】
振動情報加算処理部８０は、シート振動検出部２０が取得した走行中の振動センサ２３、２４からの振動情報を加算処理する。加算処理は、位相差情報検出部４０によって検出され位相差情報保存部６０に保存された、２つの振動センサについて得られた位相差を利用する。
【００５５】
振動情報加算処理部８０は、振動センサ２３、２４で以下のように加算処理する。図１１に示すように、振動情報加算処理部８０は、位相差情報の検出に用いたのと同時期の走行中の振動センサ２３、２４の振動情報を取得する。また、位相差情報保存部６０では、これらの振動センサ２３、２４間の振動情報中の体動信号の位相差は逆位相として保存されている。したがって、これらの振動情報をそのまま加算することで、逆位相の体動信号（ノイズ信号）は相殺されることになる。振動情報加算処理部８０は、これらの振動センサ２３、２４の振動情報をシフトすることなく加算して加算振動情報Ｂを取得する。この加算振動情報Ｂは、一時的に振動情報加算処理部８０内の加算振動情報保存部８２に保存される。
【００５６】
生体情報検出部１００は、振動情報加算処理部８０によって取得され振動情報加算処理部８２に一時的に保存された加算振動情報Ｂを取得して、加算振動情報Ｂから脈波信号を取得し、さらに、数値化された脈波間隔や脈拍数を取得し、これを生体情報として取得し、外部に出力する。生体情報には、この脈波間隔や脈拍数が乗員の安定した情報であるかどうかの判定情報についても含められる。
【００５７】
次に、本装置が実行する処理を、図１２を参照しながら説明する。図１２は、本装置の処理のフローチャートである。本装置における処理は、第１の実施形態と同様、ＥＣＵが、車両のエンジンが始動してない状態で乗員がシート１０に着座したことを検出することで開始され、シート振動検出部２０が、振動センサ２１〜２４から振動情報を取得し、保存する（ステップＳ３０１）。
【００５８】
位相差情報検出部４０は、振動センサ２３、２４の振動情報であって走行中の振動情報をシート振動情報保存部３０から取得して、体動信号検出用データ保存部４４の体動信号検出用データを参照して、体動信号を検出し、その位相差情報を取得する。こうして位相差情報を取得することを複数回繰り返して、これらの平均値を取得して、これを振動センサ２３、２４に基づく位相差情報としてそれぞれ取得し、位相差情報保存部６０に保存する（ステップＳ３０２）。
【００５９】
次に、振動情報加算処理部８０は、振動センサ２３、２４からの車両走行中であって、位相差情報を取得したのと同一期間内の振動情報を振動情報保存部３０を利用して、加算処理を実行する（ステップＳ３０３）。これらの振動情報は、位相差を伴わない脈波信号と、互いに逆位相である位相差を伴う体動信号とを含んでいる。すなわち、振動情報加算処理部８０は、当該振動センサ２３、２４について位相差情報保存部６０に保存された位相差情報（すなわち、逆位相であること）を用いて、これらの振動情報をそのまま加算して、加算振動情報Ｂを生成する（ステップＳ３０３）。
【００６０】
加算振動情報Ｂは、振動センサ２３、２４からの振動情報の位相差が逆位相（θ＝１８０°）であるためそのまま加算することで、脈波信号は増大され、車両信号は低減される。この結果、Ｓ／Ｎ比が高い脈波信号を含む情報となっている。
【００６１】
次いで、生体情報検出部１００は、加算振動情報Ｂに基づいて、脈波信号を抽出し生体情報を検出する（ステップＳ３０４）。すなわち、加算振動情報Ｂに基づいて、脈波間隔や脈拍数の平均値、最大値及び最小値などの数値化情報を取得する。
【００６２】
次に、シート振動検出部２０が、振動情報の検出を終了するか否かを判断し、シート振動の検出を終了すると判断した場合、本フローチャートの処理は終了し（ステップＳ３０５，ＮＯ）、そうでない場合には、検出を継続し、位相差情報の取得ステップ（ステップＳ３０２）以降を繰り返す（ステップＳ３０５：Ｙｅｓ）。
【００６３】
以上説明した本実施形態によれば、位相差を伴う生体由来の体動信号を得ることにより、当該位相差を利用して脈波信号を増大させ、体動ノイズ信号を低減させた加算振動情報Ｂを得ることができる。この結果、体動ノイズ信号があっても、Ｓ／Ｎ比が十分に高い状態で脈波間隔に関する生体情報を生成することができる。これにより、高い精度で脈波間隔に関する生体情報を生成し、乗員に表示し、保存することができる。
【００６４】
なお、本装置は、上記した実施形態に開示される形態に限定されるものではなく、種々の態様で実施が可能である。例えば、本実施形態は、振動センサ２３、２４をシート着座部１４に備えるものとしたが、これに限定するものではなく、振動センサ２３、２４に替えて、あるいは加えてシート背面部１２やその他のシート部分に左右対称となるように備えるようにしてもよい。
【００６５】
また、本実施形態では、振動センサ２３、２４を左右対称に２つ備えるものとしたが、これに限定するものではなく、シート背面部１２やシート着座部１４になどシートの一部において乗員の左右に沿う方向において３個以上振動センサを備えるようにしてもよい。こうした配置とすることでも、得られた振動情報を、体動信号を相殺するように加算処理することができる。
【００６６】
（第３の実施形態）
次に、本装置の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態の本装置は、図１３及び図１４に示す構成を備えているが、第１及び第２の実施形態と同様の構成についての説明の一部を省略するものとする。
【００６７】
図１３及び図１４に示すように、本装置は、シート振動検出部２０を備えるとともに、シート振動検出部２０の一部として、車両のシート１０のシート背面部１２に埋設された振動センサ２１、２２とシート着座部１４に埋設された振動センサ２３、２４とを備えている。
【００６８】
振動センサ２１〜２４が取得する振動情報は、第１の実施形態等と同様、着座する乗員の脈波信号、着座する乗員のロール運動やヨー運動などの体動信号及び車両に由来する各種振動信号などである。振動センサ２１、２２及び振動センサ２３、２４間では、脈波信号は、位相差を伴わない信号として取得され、体動信号が位相差を伴う信号として取得される。一方、振動センサ２１、２３及び振動センサ２２、２４間では、脈波信号は、位相差を伴う信号として取得される。全ての振動センサ２１〜２４において、車両信号は、位相差を伴わない同期した信号として取得される。
【００６９】
位相差情報検出部４０は、本装置の標的信号である脈波信号の位相差を位相差情報として取得する場合には、振動センサ２１、２３及び振動センサ２２、２４のいずれか又は双方の組合せで、エンジン駆動前の振動センサから同じタイミングで取得した振動情報から１つの脈動に付随する２つの脈波信号を抽出し、これらの脈波信号の位相差を検出する。位相差情報検出部４０は、２つの振動センサから取得した振動情報と、保存部４２のヒトの脈波関連データとを対比して、脈波信号を抽出し、抽出した脈波信号から位相差を検出する。
【００７０】
また、位相差情報検出部４０は、ノイズ信号である体動信号の位相差を位相差情報として取得する場合には、振動センサ２１、２２及び振動センサ２３、２４のいずれか又は双方の組合せで、振動センサから走行中において同じタイミングで取得した振動情報から、体動信号検出用データ保存部４４からの検出用データを参照するなどして、一種の体動に付随する２つの体動信号を抽出し、位相差を検出する。
【００７１】
振動情報加算処理部８０は、シート振動検出部２０が取得した振動センサ２１〜２４から少なくとも２つの振動センサからの振動情報を加算処理する。加算処理は、位相差情報検出部４０によって検出され位相差情報保存部６０に保存された、２つの振動センサについて得られた位相差を利用する。
【００７２】
振動情報加算処理部８０は、例えば、振動センサ２１、２３及び振動センサ２２、２４のいずれか又は双方の組み合わせで加算処理して振動情報Ａ及びＣを取得する。これらの加算処理については、第１の実施形態及び図７に示すとおりである。
【００７３】
また、振動情報加算処理部８０は、例えば、振動センサ２３、２４及び振動センサ２１、２２のいずれか又は双方の組み合わせで加算処理して振動情報Ｂ及びＤを取得する。これらの加算処理については、第２の実施形態及び図１１に示すとおりである。
【００７４】
生体情報検出部１００は、振動情報加算処理部８０によって取得され振動情報加算処理部８２に一時的に保存された加算振動情報Ａ〜Ｄを取得して、各加算振動情報から脈波信号を取得し、さらに、数値化された脈波間隔や脈拍数を取得し、これを生体情報として取得し、外部に出力する。生体情報には、この脈波間隔や脈拍数が乗員の安定した情報であるかどうかの判定情報についても含められる。さらに、生体情報検出部１００は、加算振動情報Ａ〜Ｄから選択される２以上の情報を加算処置して数値化情報を取得し、また、判定情報も取得できる。
【００７５】
次に、本装置が実行する処理を、図１５を参照しながら説明する。図１５は、本装置の処理のフローチャートである。本装置における処理は、ＥＣＵが、車両のエンジンが始動してない状態で乗員がシート１０に着座したことを検出することで開始され、シート振動検出部２０が、振動センサ２１〜２４から振動情報を取得し、保存する（ステップＳ４０１）。
【００７６】
位相差情報検出部４０は、振動センサ２１、２３及び振動センサ２２、２４について、これらからの振動情報であってエンジン始動前の振動情報をシート振動情報保存部から取得して、脈波信号検出用データ保存部４２の脈波信号検出用データを参照して、脈波信号を検出し、振動センサ２１、２３間及び振動センサ２２、２４間の位相差情報を取得する。こうして位相差情報を取得することを複数回繰り返して、これらの平均値を取得して、これを振動センサ２１、２３間及び振動センサ２２、２４間に基づく位相差情報として取得し、位相差情報保存部６０に保存する（ステップＳ４０２）。
【００７７】
次いで、位相差情報検出部４０は、振動センサ２３、２４及び振動センサ２１、２２について、これらセンサの振動情報であって走行中の振動情報をシート振動情報保存部から取得して、体動信号検出用データ保存部４４の脈波信号検出用データを参照して、脈波信号を検出し、振動センサ２３、２４間及び振動センサ２１、２２間の位相差情報を取得する。こうして位相差情報を取得することを複数回繰り返して、これらの平均値を取得して、これを振動センサ２３、２４及び振動センサ２１、２２間に基づく位相差情報としてそれぞれ取得し、位相差情報保存部６０に保存する（ステップＳ４０３）。
【００７８】
次に、振動情報加算処理部８０は、振動センサ２１、２３からの車両が走行中の所定の期間内の振動情報を振動情報保存部３０から取得し、これらセンサ間の位相差情報を取得して加算処理を実行し、加算振動情報Ａを取得する（ステップＳ４０４）。同様にして、振動センサ２２、２４の振動情報から加算振動情報Ｃを取得する（ステップＳ４０４）。
【００７９】
また、振動情報加算処理部８０は、振動センサ２３、２４からの位相差検出時と同一時期の走行中の振動情報を振動情報保存部３０から取得し、加算処理を実行し、加算振動情報Ｂを取得する（ステップＳ４０４）。同様にして、振動センサ２１、２２の振動情報から加算振動情報Ｄを取得する（ステップＳ４０４）。
【００８０】
次いで、生体情報検出部１００は、加算振動情報Ａ〜Ｄに基づいて、それぞれ脈波信号を抽出し生体情報を検出する（ステップＳ４０５）。すなわち、加算振動情報Ａ〜Ｄに基づいて、脈波間隔や脈拍数の平均値、最大値及び最小値などの数値化情報を取得する。
【００８１】
さらに、本実施形態では、加算振動情報Ａ〜Ｄに基づく数値化情報を、加算し、平均して、当該平均値を脈波間隔や脈拍数の平均値とし、加算振動情報Ａ〜Ｄの各数値化情報を通じた最大値及び最小値を脈波間隔や脈拍数の最大値及び最小値を取得する（ステップＳステップＳ４０５）。さらに、加算振動情報Ａ〜Ｄから得られる平均値、最大値及び最小値が正常範囲か否か、脈波間隔が安定しているか否かについての判定情報等を含む生体情報を生成し、乗員に対して表示する（ステップＳ４０５）。
【００８２】
次に、シート振動検出部２０が、振動情報の検出を終了するか否かを判断し、シート振動の検出を終了すると判断した場合、本フローチャートの処理は終了し（ステップＳ４０６，ＮＯ）、そうでない場合には、検出を継続し、位相差情報ＩＩの取得ステップ（ステップＳ４０３）以降を繰り返す（ステップＳ４０６：Ｙｅｓ）。
【００８３】
以上説明した本実施形態によれば、位相差を伴う生体由来の脈波信号を得ることにより、当該位相差を利用して脈波信号を増大させ、車両ノイズ信号を低減させた加算振動情報Ａ，Ｃを得ることができる。また、位相差を伴う生体由来の体動信号を得ることにより、当該位相差を利用して、脈波信号を増大させ、体動ノイズ信号を低減させた加算振動情報Ｂ、Ｄを得ることができる。本実施形態では、こうした加算振動情報Ａ〜Ｄの全てに基づいて、脈波間隔に関する生体情報を生成する。この結果、車両ノイズ信号や体動ノイズ信号があっても、Ｓ／Ｎ比が十分に高い状態で脈波間隔に関する生体情報を生成することができる。これにより、高い精度で脈波間隔に関する生体情報を生成し、乗員に表示し、保存することができる。
【００８４】
また、本実施形態のシート振動検出部２０が、振動センサ２１、２２、２３、２４を備えていることから、種々の形態で脈波信号を含む振動情報を得ることができ、結果として、振動情報Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを得ることができる。振動情報Ａ、Ｃによりにより車両ノイズ振動の影響を抑制して脈波間隔に関する生体情報を得ることができる。また、振動情報Ｂ及びＤにより、身体の座骨近傍の体動ノイズ信号及び胸部付近の体動ノイズ信号の影響を抑制して脈波間隔に関する生体情報を得ることができる。また、必要に応じて、適宜これらの振動センサ２１〜２４を組み合わせて必要な生体情報を生成することができる。
【００８５】
本実施形態によれば、加算振動情報Ａ、Ｃでは、標的信号である脈波信号の位相差を利用してＳ／Ｎ比を大きくし、加算振動情報Ｂ、Ｄでは、ノイズ信号である体動信号の位相差を利用してＳ／Ｎ比を大きくしている。こうした異なる方式でＳ／Ｎ比を大きくしているため、いずれか一方による処理よりもより高い精度及び確度で脈波間隔に関する生体情報を生成できる。
【００８６】
なお、本装置は、上記した実施形態に開示される形態に限定されるものではなく、種々の態様で実施が可能である。例えば、本実施形態は、振動センサ２１〜２４を備えるものとし、これらを全て用いて加算振動情報Ａ〜Ｂを得ることとしたが、これに限定するものではない。例えば、必要に応じて振動情報Ａ〜Ｄのうち、１種のみを用いてもよいし、２種以上３種以下を適宜組み合わせてもよい。車両ノイズ信号の影響が大きい場合には、振動センサ２１、２３及び振動センサ２２、２４のいずれか一方及び双方を用いて加算振動情報Ａ及びＣのいずれか又は双方を取得するようにしてもよい。
【００８７】
また、体動信号の影響が大きい場合には、振動センサ２１、２２及び振動センサ２３、２４のいずれか一方及び双方を用いて加算振動情報Ｄ及びＢのいずれか又は双方を取得するようにしてもよい。
【００８８】
同様に、振動センサ２１〜２４は、全て必要であるわけではなく、例えば、振動センサ２１、２３のみ、同２２、２４のみ、同２１、２２のみ、同２３、２４のみという少なくとも２つの振動センサのみを含むことで、Ｓ／Ｎ比の高い脈波間隔に関する生体情報を生成することができる。また、振動センサ２１、２２、２３、振動センサ２１、２３、２４など、振動センサ２１〜２４のうち、少なくとも３個を組み合わせて、脈波信号の位相差情報と体動信号の位相差情報との双方を利用した加算振動情報を得るようにしてもよい。
【００８９】
また、本実施形態においては、心臓からの距離が異なる一対の振動センサの配置を、シート背面部１２及びシート着座部１４の左右よりにそれぞれ設けたが、これに限定するものではない。体動ノイズ信号を考慮すると、シート１０の背面部１２及び着座部１４の中央寄りに設けることもできる。
【００９０】
第１〜第３の実施形態を通じて、生体情報として脈波に関する情報としたがこれに限定するものではない。生体情報は、呼吸数であってもよい。呼吸自体は、本来的に位相差を伴わない同期する振動信号を生成する。しかしながら、例えば、振動センサ２１、２３を用いて、同期する呼吸信号と、位相差を伴う生体由来の信号として体動信号とを含む振動情報を取得することで、当該位相差を利用して振動センサ２１の振動情報と振動センサ２３の振動情報を加算することで、呼吸信号を増大し体動信号を低減することができる。
【００９１】
また、生体情報には、心拍に関連する情報を含めることができる。心拍は、物品の心臓近傍に備えた振動センサなどの振動情報検出部によって検出することができる。例えば、心拍数と脈拍数とを対比することで、不整脈等を検出できる場合もある。この場合、心拍に関する情報を取得するには、心臓近傍に備えた振動センサから得られる振動信号から心拍信号を抽出し、一定時間あたりの心拍数として数値化して、振動情報保存部３０に保存しておくことができる。また、脈拍数との対比は、例えば、生体情報検出部１００が、ステップＳ２０５等において加算振動情報から脈波に関連する情報を取得するとき、数値化合物情報の１つとして一定時間あたりの脈拍数を取得するようにしておき、当該脈拍数と保存された心拍数とを対比すればよい。
【００９２】
また、生体情報に、脈波の位相差情報を含めることができる。脈波の位相差は、脈波伝搬時間に関連し、動脈の健常性、自律神経系の健常性などを反映する。したがって、乗員から取得した位相差が変動したり、延長／短縮化傾向がある場合には、生体情報検出部１００が位相差関連健康情報を生成し、表示するようにしてもよい。この場合、生体情報検出部１００が、位相差情報保存部６０に保存された乗員の過去の位相差情報を参照し、新たに取得した位相差情報と対比して、同等／低下／増大などの対比結果に応じた健康情報を生成し、表示するようにすることができる。
【００９３】
また、これらの実施形態では、位相差情報は、乗員が着座時に検出し取得するようにしたがこれに限定しない。例えば、乗員の年齢、性別等の身体情報等に基づいて、脈波の位相差を割り当てておくことができる。こうした位相差情報を位相差情報保存部に予め身体情報に関連付けて保存しておくことで、位相差情報の検出を省略できる。さらに、過去に測定した乗員の位相差情報を位相差情報保存部に保存しておき、一定期間当該位相差情報を用いるようにしてもよい。
【００９４】
また、これらの実施形態では、脈波信号の位相差については、乗員が着座後エンジン始動前の振動情報から検出するものとしたが、これに限定するものではなく、走行中に得られる振動情報から検出するようにしてもよい。
【００９５】
また、これらの実施形態では、本装置は，車載用でありシートに適用するものとしたがこれにげ限定するものではない。車両以外の移動体の座席等のほか、椅子、ソファ、ベンチなどの着座等のための家具、ベッドなどの仰臥、伏臥ないし横臥等のための家具、ベッドバット、布団、クッションなどの寝具、車いす等に適用することができる。
【図１】
2019126540.tif 000002
【図２】
2019126540.tif 000003
【図３】
2019126540.tif 000004
【図４】
2019126540.tif 000005
【図５】
2019126540.tif 000006
【図６】
2019126540.tif 000007
【図７】
2019126540.tif 000008
【図８】
2019126540.tif 000009
【図９】
2019126540.tif 000010
【図１０】
2019126540.tif 000011
【図１１】
2019126540.tif 000012
【図１２】
2019126540.tif 000013
【図１３】
2019126540.tif 000014
【図１４】
2019126540.tif 000015
【図１５】
2019126540.tif 000016