(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体の動作に応じて発生する非可聴音波を検出する検出部と、
前記検出部が検出した非可聴音波の波形において複数のパルスが一塊になって発生している期間であるバーストの長さ及び周波数の少なくとも一方に関するバースト情報を取得する取得部と、
前記バースト情報の比較対象となる複数の基準値であって、非可聴音波を発生させる人体の動作の種類に応じて異なる複数の基準値の情報を記憶する記憶部と、
前記バースト情報を前記複数の基準値の情報と比較することにより、前記検出部が検出した非可聴音波が人体のいずれの動作によるものかを判定する判定部と、
を有することを特徴とする検出装置。
【請求項２】
前記検出部は、前記非可聴音波として、２０ｋＨｚ以上かつ７０ｋＨｚ以下の超音波を検出する、請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記取得部は、前記バースト情報として、前記バーストの長さ及び前記バーストの発生期間における前記非可聴音波の平均周波数の少なくとも一方の値を取得する、請求項１又は２に記載の検出装置。
【請求項４】
前記取得部は、前記検出部が検出した非可聴音波の全波整流波形の積分波形における波高値が予め定められた複数の識別範囲のいずれに含まれるかに応じて、前記バーストの長さの値を取得する、請求項３に記載の検出装置。
【請求項５】
前記記憶部は、前記検出装置の使用者が予め発生させた非可聴音波から前記取得部が取得したバースト情報を、前記複数の基準値として記憶する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項６】
前記取得部は、前記バースト情報として、予め定められた判定期間内に発生した複数のバーストが前記判定期間内で占める長さの割合、及び前記複数のバースト同士の平均周波数の差の少なくとも一方の値を取得する、請求項２に記載の検出装置。
【請求項７】
前記検出部は、前記非可聴音波として、１Ｈｚ以上かつ２０Ｈｚ未満の超低周波をさらに検出し、
前記取得部は、前記検出部が検出した超低周波に含まれる複数のパルスの時間幅及び前記複数のパルス同士の時間間隔の少なくとも一方をさらに取得し、
前記判定部は、さらに前記時間幅又は前記時間間隔の情報に基づいて、前記非可聴音波が人体のいずれの動作によるものかを判定する、請求項２又は６に記載の検出装置。
【請求項８】
人体の動作に応じて発生する非可聴音波を検出する検出部と、
前記検出部が検出した非可聴音波の波形において複数のパルスが一塊になって発生している期間であるバーストの長さ及び周波数の少なくとも一方に関するバースト情報を取得する取得部と、
前記バースト情報の比較対象となる複数の基準値であって、非可聴音波を発生させる人体の動作の種類に応じて異なる複数の基準値の情報を記憶する記憶部と、
前記バースト情報を前記複数の基準値の情報と比較することにより、前記検出部が検出した非可聴音波が人体のいずれの動作によるものかを判定する判定部と、
外部機器を操作するために前記外部機器に入力される操作情報であって、前記判定部の判定結果に応じて異なる操作情報を前記外部機器に出力する出力部と、
を有することを特徴とする情報入力装置。
【請求項９】
人体の動作に応じて発生する非可聴音波を検出する検出部と、
前記検出部が検出した非可聴音波の波形において複数のパルスが一塊になって発生している期間であるバーストの長さ及び周波数の少なくとも一方に関するバースト情報を取得する取得部と、
前記バースト情報の比較対象となる複数の基準値であって、非可聴音波を発生させる人体の動作の種類に応じて異なる複数の基準値の情報を記憶する記憶部と、
前記バースト情報を前記複数の基準値の情報と比較することにより、前記検出部が検出した非可聴音波が人体のいずれの動作によるものかを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果が予め定められた異常状態に対応する場合に、前記異常状態を外部端末に報知する報知部と、
を有することを特徴とする見守りシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出装置、情報入力装置及び見守りシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、利用者が指を擦り合わせることにより発生した指擦音をマイクロフォンで検出し、検出された信号を濾波して超音波成分の信号を取り出し、その超音波成分の信号に基づいて特徴抽出を行い、抽出された特徴情報と予め記録されている特徴情報とを照合して一致するものがあるか否かを判別する個人識別装置が記載されている。【０００３】
また、人体の動作を利用して電気製品の動作を制御する情報入力装置がいろいろ提案されている。こうした情報入力装置としては、例えば、指の摩擦動作（以後、「フィンガースナップ」と記載する）により発生する可聴音を検出したり、使用者の手首の加速度を検出したり（例えば特許文献２を参照）、使用者の手の平の形状や動きを検出したりして情報入力を行うもの（例えば特許文献３を参照）が知られている。このような人体の一部を用いる情報入力装置は、複雑なボタン操作を必要としない直感的に操作できるユーザインターフェースとして期待されている。【０００４】
また、個人を見守る技術としては、日常生活で生じる生活音を検知する見守りシステムが提案されている。例えば、特許文献４には、生活空間の中に音センサデバイスを設置し、マイクロコントローラによって音センサの信号を処理し、時間及び周波数の両方向において簡略化したスペクトログラムを生成し、そのスペクトログラムをホームゲートウェイからネットワークを通して見守りサーバに伝送し、見守りサーバでスペクトログラムに対して複数のフィルタを掛けそれによるスコア値を算出し、各フィルタのスコア値から対象者の状況を認識する見守りシステムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３１８６９１号公報
【特許文献２】特開２００６−３１９９０７号公報（第１頁、図１）
【特許文献３】特開２０１４−０８５９６３号公報（第１頁、図１）
【特許文献４】特開２０１１−２３７８６５号公報（第１頁、図１）
【発明の概要】
【０００６】
本発明の目的は、使用者の身体の動作に応じて生じる非可聴音波を検出して使用者の動作を識別する検出装置を提供することである。また、本発明の目的は、構成が単純で動作の信頼性が高く、外部機器に対して操作者の意図に応じた様々な操作情報を出力することが可能な情報入力装置を提供することである。
【０００７】
また、本発明の目的は、生活者にプライバシー侵害の懸念を生じさせることなく、正確かつ簡便に生活者の生活状態を把握し見守りを行うことが可能な見守りシステムを提供することである。
【０００８】
人体の動作に応じて発生する非可聴音波を検出する検出部と、検出部が検出した非可聴音波の波形において複数のパルスが一塊になって発生している期間であるバーストの長さ及び周波数の少なくとも一方に関するバースト情報を取得する取得部と、バースト情報の比較対象となる複数の基準値であって、非可聴音波を発生させる人体の動作の種類に応じて異なる複数の基準値の情報を記憶する記憶部と、バースト情報を複数の基準値の情報と比較することにより、検出部が検出した非可聴音波が人体のいずれの動作によるものかを判定する判定部とを有することを特徴とする検出装置が提供される。
【０００９】
上記の検出装置では、検出部は、非可聴音波として、２０ｋＨｚ以上かつ７０ｋＨｚ以下の超音波を検出することが好ましい。
【００１０】
上記の検出装置では、取得部は、バースト情報として、バーストの長さ及びバーストの発生期間における非可聴音波の平均周波数の少なくとも一方の値を取得することが好ましい。
【００１１】
上記の検出装置では、取得部は、検出部が検出した非可聴音波の全波整流波形の積分波形における波高値が予め定められた複数の識別範囲のいずれに含まれるかに応じて、バーストの長さの値を取得することが好ましい。
【００１２】
上記の検出装置では、記憶部は、検出装置の使用者が予め発生させた非可聴音波から取得部が取得したバースト情報を、複数の基準値として記憶することが好ましい。
【００１３】
上記の検出装置では、取得部は、バースト情報として、予め定められた判定期間内に発生した複数のバーストが判定期間内で占める長さの割合、及び複数のバースト同士の平均周波数の差の少なくとも一方の値を取得することが好ましい。
【００１４】
上記の検出装置では、検出部は、非可聴音波として、１Ｈｚ以上かつ２０Ｈｚ未満の超低周波をさらに検出し、取得部は、検出部が検出した超低周波に含まれる複数のパルスの時間幅及び複数のパルス同士の時間間隔の少なくとも一方をさらに取得し、判定部は、さらに時間幅又は時間間隔の情報に基づいて、非可聴音波が人体のいずれの動作によるものかを判定することが好ましい。
【００１５】
また、人体の動作に応じて発生する非可聴音波を検出する検出部と、検出部が検出した非可聴音波の波形において複数のパルスが一塊になって発生している期間であるバーストの長さ及び周波数の少なくとも一方に関するバースト情報を取得する取得部と、バースト情報の比較対象となる複数の基準値であって、非可聴音波を発生させる人体の動作の種類に応じて異なる複数の基準値の情報を記憶する記憶部と、バースト情報を複数の基準値の情報と比較することにより、検出部が検出した非可聴音波が人体のいずれの動作によるものかを判定する判定部と、外部機器を操作するために外部機器に入力される操作情報であって、判定部の判定結果に応じて異なる操作情報を外部機器に出力する出力部とを有することを特徴とする情報入力装置が提供される。
【００１６】
また、人体の動作に応じて発生する非可聴音波を検出する検出部と、検出部が検出した非可聴音波の波形において複数のパルスが一塊になって発生している期間であるバーストの長さ及び周波数の少なくとも一方に関するバースト情報を取得する取得部と、バースト情報の比較対象となる複数の基準値であって、非可聴音波を発生させる人体の動作の種類に応じて異なる複数の基準値の情報を記憶する記憶部と、バースト情報を複数の基準値の情報と比較することにより、検出部が検出した非可聴音波が人体のいずれの動作によるものかを判定する判定部と、判定部の判定結果が予め定められた異常状態に対応する場合に、異常状態を外部端末に報知する報知部とを有することを特徴とする見守りシステムが提供される。
【００１７】
また、人体の動作によって生じる非可聴音波を検出して外部機器を操作する情報入力装置であって、異なる複数の非可聴音波を検出情報として検出する検出部と、検出情報と、検出情報と比較するための複数の比較情報と、比較情報に関連付けされた外部機器を操作するための操作信号とを記憶する記憶部と、検出情報と、比較情報とを比較し、特定の比較情報に対応した検出情報の入力の有無を判定する判定部とを備え、判定部で判定した結果に基づいて記憶部から操作信号を出力することを特徴する情報入力装置が提供される。
【００１８】
非可聴音波は、人体の部位を擦り合わせて発生させてもよい。
【００１９】
記憶部は、検出情報を比較情報として記憶してもよい。
【００２０】
信号処理された検出情報に対応した波形がバーストとして変換されており、判定部は、バーストの周波数及びバーストの発生期間のうち少なくとも一方に基づいて特定の比較情報に対応した検出情報の入力の有無を判定してもよい。
【００２１】
周波数は、予め設定された時間における平均周波数としてもよい。
【００２２】
また、生活に伴い発生する非可聴音を検出して生活空間での生活者の状態を把握する見守りシステムであって、生活空間内に設置され、非可聴音情報を取得する検出部と、検出部で取得した非可聴音情報に基づいて生活者の状態を報知する報知部とを有することを特徴とする見守りシステムが提供される。
【００２３】
さらに、非可聴音情報は、超音波及び超低周波のうち少なくとも一方の情報であることが好ましい。
【００２４】
さらに、報知部は、超音波の情報の予め設定された時間におけるバースト幅の占める割合及び周波数の高低のうち少なくとも一方に基づいて生活者の状態を報知することが好ましい。
【００２５】
さらに、周波数は、予め設定された時間における平均周波数であることが好ましい。
【００２６】
また、報知部は、超低周波の情報のパルス幅に基づいて生活者の状態を報知することが好ましい。
【００２７】
上記の検出装置によれば、使用者の身体の動作に応じて生じる非可聴音波を検出して使用者の動作を識別することができる。また、上記の情報入力装置によれば、構成が単純で動作の信頼性が高く、外部機器に対して操作者の意図に応じた様々な操作情報を出力することができる。
【００２８】
また、上記の見守りシステムによれば、生活者にプライバシー侵害の懸念を生じさせることなく、正確かつ簡便に生活者の生活状態を把握し見守りを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１Ａ】情報入力装置１のブロック図である。
【図１Ｂ】情報入力装置１の変形例を示すブロック図である。
【図２Ａ】超音波信号から得られた検出信号Ｐ２の波形図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示す検出信号Ｐ２に基づく特徴抽出信号Ｐ３の作り方を説明するための模式図である。
【図３Ａ】フィンガースナップの検出信号Ｐ２及び特徴抽出信号Ｐ３を示す図である。
【図３Ｂ】爪はじきの検出信号Ｐ２及び特徴抽出信号Ｐ３を示す図である。
【図３Ｃ】掌摩擦の検出信号Ｐ２及び特徴抽出信号Ｐ３を示す図である。
【図３Ｄ】口の開閉の検出信号Ｐ２及び特徴抽出信号Ｐ３を示す図である。
【図３Ｅ】舌打ちの検出信号Ｐ２及び特徴抽出信号Ｐ３を示す図である。
【図３Ｆ】鼻すすりの検出信号Ｐ２及び特徴抽出信号Ｐ３を示す図である。
【図４】摩擦動作、特徴抽出信号Ｐ３、比較情報Ｐｔ及び操作信号Ｐｓの対応関係を示す表である。
【図５】情報入力装置１の動作例を示すフローチャートである。
【図６】別の超音波検出方法の例を説明するための図である。
【図７】情報入力装置３０のブロック図である。
【図８】情報入力装置の使用例を説明するための模式図である。
【図９】日常生活において発生する超音波の例を示す波形図及び模式図である。
【図１０Ａ】日常生活において発生する超低周波の例を示す波形図である。
【図１０Ｂ】日常生活において発生する超低周波の例を示す波形図である。
【図１１】見守りシステム１０１の外観を示す図である。
【図１２】見守りシステム１０１のブロック図である。
【図１３Ａ】超音波のバースト幅を説明するための波形図である。
【図１３Ｂ】生活空間で発生する超音波の一例を示す波形図である。
【図１４】見守りシステム１０１及び外部端末１４０の動作例を示すフローチャートである。
【図１５】見守りシステム１０１の第１の検出例を説明するための波形図である。
【図１６】見守りシステム１０１の第２の検出例を説明するための模式図である。
【図１７】見守りシステム３００の外観を示す図である。
【図１８】見守りシステム３００のブロック図である。
【図１９】生活空間で発生する超低周波信号の一例を示す波形図である。
【図２０】見守りシステム３００における時系列判定の例を説明するための表である。
【図２１】見守りシステム３００及び外部端末１４０の動作例を示すフローチャートである。
【図２２】見守りシステム３００の検出例を説明するための波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の思想を具体化するための例示であって、本発明を限定するものではない。特に、実施形態に記載されている構成要素の寸法、材質、形状、相対的配置などは、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。以下の説明において、同一の構成要素には同一の名称及び符号を付し、その詳細説明を適宜省略する。
【００３１】
まず、人体の動作によって生じる非可聴音波を検出して機器を操作する情報入力装置について説明する。
【００３２】
人体の動作による信号を検出し、それに応じた操作情報を電気製品などに入力する情報入力装置では、例えばフィンガースナップによる可聴音を検出して情報入力を行う方式の場合、フィンガースナップによって大きな可聴音を発生させる必要がある。しかしながら、フィンガースナップによって大きな可聴音を発生させることは必ずしも容易ではなく、特に子供や女性のように強いフィンガースナップができにくい人や、手又は指に身体的なハンディキャップを有する人にとっては、情報入力装置を動作させることが困難となる。また、周囲に生活音や人の声などのいろいろな環境音があるため、可聴音を用いる方式では、環境音からのノイズ信号によって情報入力装置が誤動作する危険性がある。
【００３３】
使用者の手首の加速度を検出して情報入力を行う方式では、使用者が手首にリストバンド型の加速度センサを装着する必要があるため、使用者にとって煩わしく、装置全体のコストアップにもなる。また、使用者の手の平の形状や動きを検出して情報入力を行う方式では、情報入力装置の検知側に動画像処理装置を設けたり画像マッピングをしたりする必要があり、情報入力装置が大掛かりなシステムとなる。
【００３４】
そこで、以下では、事前に人体にセンサなどを装着する必要がなく、画像処理システムのような大掛かりなシステムも必要としない、簡便な構成の情報入力装置について説明する。この情報入力装置は、操作者の身体の特定の動作により生じる非可聴音波を検出する検出装置であり、その非可聴音波に対応する操作情報を対象の機器に入力してその機器を操作する。人体の動作によって発生する非可聴音波として代表的なものは、手をたたく、指同士を摺動させる、人体と衣服とを摺動させる、口を開閉させる、鼻をすする、車椅子や歩行器などを操作するなどの動作によって発生する超音波である。以下では、人体の摩擦動作によって生じる超音波を例として説明する。
【００３５】
［第１実施形態］
図１Ａは、情報入力装置１のブロック図である。図１Ａにおける矢印付きの実線は、信号の流れを示している。
【００３６】
情報入力装置１は、検出部２と、制御部１０とを有する。検出部２は、操作者が身体の一部を摩擦させることで発生する超音波信号（非可聴音波）を検出して、検出信号（検出情報）を生成する。制御部１０は、ＣＰＵ及びメモリを含むマイクロコンピュータで構成され、検出部２からの検出情報と予め記憶されている比較情報とを比較して、検出情報の種類を判定し、その判定結果に基づいて、適当な操作信号を外部機器５０に出力する。
【００３７】
検出部２は、超音波センサ３と、増幅部４と、可聴変換部５と、閾値設定部６と、ＡＤ変換部７とを有する。超音波センサ３は、操作者が身体の一部を摩擦させて発生する２０ｋＨｚ〜７０ｋＨｚの超音波を検出し、それを電気的な超音波信号Ｐ１（検出情報）に変換する。増幅部４は、超音波センサ３が生成した超音波信号Ｐ１を増幅する。
【００３８】
可聴変換部５は、増幅部４により増幅された超音波信号Ｐ１を周波数変換して、可聴帯域の音声信号に変換する。この周波数変換は、例えば１／１６の分周処理である。また、可聴変換部５は、例えば照明器具や家電製品が発する超音波などのノイズ信号を遮断する。例えば、可聴変換部５は、周波数変換の分周処理の際に、周波数７０ｋＨｚ以上又はＰ−Ｐ電圧５０ｍＶ未満の超音波を除去する。したがって、可聴変換部５は、Ｐ−Ｐ電圧が５０ｍＶ以上で、周波数が２０ｋＨｚ以上かつ７０ｋＨｚ未満の超音波信号だけを、可聴帯域の音声信号に周波数変換する。
【００３９】
閾値設定部６は、可聴変換部５が遮断する周波数及び振幅（Ｐ−Ｐ電圧）の閾値の大きさを設定する。閾値設定部６には、例えば、周波数７０ｋＨｚ及びＰ−Ｐ電圧５０ｍＶが初期的に設定されている。可聴変換部５及び閾値設定部６は、予め設定された周波数以上のノイズ信号を遮断するノイズフイルタとして動作する。
【００４０】
ＡＤ変換部７は、可聴変換部５での周波数変換により得られたアナログの可聴信号をデジタルの検出信号Ｐ２（検出情報）に変換して、制御部１０に出力する。
【００４１】
可聴変換部５が超音波信号Ｐ１を分周処理して可聴帯域の音声信号に変換する理由は、超音波から音声信号へと低い周波数に変換することで、制御部１０が回路処理を低速で行えることになり、回路構成が単純化し、動作の信頼性を高めることができるためである。しかしながら、これに限定されるものではなく、制御部１０の処理スピードを高めれば、制御部１０は超音波信号Ｐ１に対して以下の処理を行ってもよい。また、情報入力装置１を使用する際にノイズ信号を除去する必要がない場合には、可聴変換部５及び閾値設定部６を省略してもよく、そうすれば検出部２を簡略化することができる。
【００４２】
制御部１０は、信号処理部１１と、判定部１２と、操作信号発生部１３と、記憶部２０とを有する。信号処理部１１は、取得部の一例であり、検出部２から入力されるデジタルの検出信号Ｐ２を取得し、検出信号Ｐ２内で同程度の振幅が連続している期間（言い換えると、一塊のパルスが連続して発生している期間）であるバーストの時間幅（以後、「バースト幅」と記載する）と、そのバーストにおける周波数の平均値（平均周波数）とを抽出する。バースト幅と平均周波数は、バースト情報の一例である。信号処理部１１は、抽出したバースト幅と平均周波数の値を、特徴抽出信号Ｐ３（特徴情報）として検出情報記憶部２１に出力する。
【００４３】
図２Ａは、超音波信号から得られた検出信号Ｐ２の波形図である。図２Ａは、操作者が行う身体の摩擦動作によって発生する超音波信号を超音波センサ３が検出し、その超音波信号に対して可聴変換部５が分周処理を行い、ＡＤ変換部７がＡＤ変換を行って得られた検出信号Ｐ２を示す。図２Ａの横軸ｔは時間を表し、縦軸は検出信号Ｐ２の波形レベルを表す。図２Ａでは、一例として、フィンガースナップにより発生した超音波の検出信号Ｐ２を示す。この検出信号Ｐ２では、摩擦動作のスタートである基点ｓ１から一定期間Ｔ１の連続波形が続き、その後の無波形状態の後、終点ｓ２までの間に、２個の単発波形Ｔ２が発生している。
【００４４】
図２Ｂは、図２Ａに示す検出信号Ｐ２に基づく特徴抽出信号Ｐ３の作り方を説明するための模式図である。図２Ｂでは、予め測定範囲と定められた５００ｍｓの区間ＳＢの基点ｓ１から終点ｓ２までにおいて、図２Ａの検出信号Ｐ２を模式化した検出信号Ｐ２’を示しており、バーストを斜線部で示している。１ｍｓ毎の区間を１つのブロックｂとすると、図２Ａの期間Ｔ１の波形は、図２ＢではブロックＨＢの連続バーストＣｂに対応し、図２Ａの２個の単発波形Ｔ２は、図２Ｂでは、それぞれ１ブロックの単発バーストＴｂに対応する。また、連続バーストＣｂの途中には、波形の振幅が発生していない１ブロックの区間である欠落バーストＮｂが存在する。
【００４５】
信号処理部１１は、各ブロックｂにおける波形の有無を判定し、波形有りと判定したブロックｂの検出信号Ｐ２の平均周波数を測定する。１ブロック以下のバーストはノイズとみなして採用しないことにすると、単発バーストＴｂと欠落バーストＮｂは採用されず、信号処理部１１は、検出信号Ｐ２から、ブロックＨＢをバースト有り区間として抽出し、他の区間をバーストなし区間と判定する。信号処理部１１は、ブロックＨＢにおける連続バーストＣｂのバースト幅（図示した例では２６ｍｓ）と、連続バーストＣｂが継続している期間Ｔ１における平均周波数（図示した例では３．１ｋＨｚ）とを抽出し、それらの情報を特徴抽出信号Ｐ３として記憶部２０に出力する。
【００４６】
次に、図３Ａ〜図３Ｆを用いて、操作者が身体の摩擦動作を行ったときの検出信号Ｐ２及び特徴抽出信号Ｐ３の具体例を説明する。各図の上段は検出信号Ｐ２であり、横軸は時間を表し、縦軸は波形レベルを表す。これらの検出信号Ｐ２は、図２Ａのものと同様に、超音波信号を１／１６に分周した音声信号である。また、各図の下段は特徴抽出信号Ｐ３であり、そのバースト幅と平均周波数を数値で示している。
【００４７】
図３Ａ〜図３Ｃは、操作者が手の各部の摩擦動作を行ったときに発生する検出信号Ｐ２と特徴抽出信号Ｐ３を示す。図３Ａは、フィンガースナップ（親指と小指を横方向に擦り合わせたとき）の検出信号Ｐ２及び特徴抽出信号Ｐ３を示す図であり、これらは図２Ａ及び図２Ｂを用いて説明したものである。図３Ｂは、爪はじき（人差し指の爪を親指で弾いたとき）の検出信号Ｐ２及び特徴抽出信号Ｐ３を示す図である。図３Ｃは、掌摩擦（両手の掌を擦り合わせたとき）の検出信号Ｐ２及び特徴抽出信号Ｐ３を示す図である。
【００４８】
図３Ａに示す「フィンガースナップ」の例では、図２Ｂを用いて説明したように、特徴抽出信号Ｐ３のバースト幅は２６ｍｓ、平均周波数は３．１ｋＨｚである。図３Ｂに示す「爪はじき」の例では、特徴抽出信号Ｐ３のバースト幅は１０ｍｓ、平均周波数は２．５ｋＨｚである。すなわち、「爪はじき」の例では、図３Ａに示す「フィンガースナップ」の場合に比べて、バースト幅は狭く、平均周波数も低い値となっている。図３Ｃに示す「掌摩擦」の例では、特徴抽出信号Ｐ３のバースト幅は８００ｍｓであり、予め定められた測定期間の間は同程度の振幅が連続しているが、平均周波数は１．３ｋＨｚと比較的低い値である。
【００４９】
図３Ｄ〜図３Ｆは、操作者が顔の各部の摩擦動作を行ったときに発生する検出信号Ｐ２と特徴抽出信号Ｐ３を示す。図３Ｄは、口の開閉（口を開閉させて上唇と下唇とを摩擦させたとき）の検出信号Ｐ２及び特徴抽出信号Ｐ３を示す図である。図３Ｅは、舌打ち（舌を間歇的に鳴らしたとき）の検出信号Ｐ２及び特徴抽出信号Ｐ３を示す図である。図３Ｆは、鼻すすり（鼻を連続的にすすったとき）の検出信号Ｐ２及び特徴抽出信号Ｐ３を示す図である。
【００５０】
図３Ｄに示す「口の開閉」の例では、特徴抽出信号Ｐ３のバースト幅は１．５ｍｓ、平均周波数は３．８ｋＨｚである。図３Ｅに示す「舌打ち」の例では、特徴抽出信号Ｐ３のバースト幅は２８ｍｓ、平均周波数は２．５ｋＨｚである。すなわち、「舌打ち」の例では、平均周波数は図３Ｂに示す「爪はじき」の場合と同じであるが、バースト幅は「爪はじき」の場合よりも広くなっている。図３Ｆに示す「鼻すすり」の例では、特徴抽出信号Ｐ３のバースト幅は４８０ｍｓであり、予め定められた測定期間に近い長さにわたって同程度の振幅が連続している。また、「鼻すすり」の例では、平均周波数は３．８ｋＨｚであり、図３Ｄに示した「口の開閉」の場合と同じ値である。
【００５１】
記憶部２０は、検出情報記憶部２１と、比較情報記憶部２２と、対応情報記憶部２３とで構成される。検出情報記憶部２１は、検出部２からの検出信号Ｐ２と、信号処理部１１でその検出信号Ｐ２から抽出された特徴抽出信号Ｐ３とを記憶する。
【００５２】
比較情報記憶部２２は、検出情報のパターンを判別するために検出情報と比較される比較情報Ｐｔを記憶する。比較情報Ｐｔは、操作者が行う複数の摩擦動作によって発生する各超音波信号の特徴情報であるバースト幅及び平均周波数の基準値である。
【００５３】
対応情報記憶部２３は、比較情報記憶部２２が記憶している各比較情報Ｐｔ（Ｐｔ１〜Ｐｔｎ）に対応する操作信号Ｐｓ（Ｐｓ１〜Ｐｓｎ）を記憶する。すなわち、記憶部２０は、比較情報Ｐｔ（Ｐｔ１〜Ｐｔｎ）と操作信号Ｐｓ（Ｐｓ１〜Ｐｓｎ）とを互いに関連付けて記憶している。操作信号Ｐｓは、外部機器５０を操作するための信号（操作情報）である。
【００５４】
図４は、摩擦動作、特徴抽出信号Ｐ３、比較情報Ｐｔ及び操作信号Ｐｓの対応関係を示す表である。図４では、上記の各摩擦動作と、その摩擦動作により得られる特徴抽出信号Ｐ３のバースト幅及び平均周波数と、その摩擦動作に対応する比較情報Ｐｔのバースト幅及び平均周波数並びに操作信号Ｐｓとを示している。
【００５５】
特徴抽出信号Ｐ３は、検出情報から抽出された特徴情報であり、検出情報の実測データに相当する。これに対し、比較情報Ｐｔには、個人差や動作のばらつきによって検出情報が変動することを考慮して、それぞれ所定の幅が設けられている。誤動作を防止するために、比較情報Ｐｔの数値幅は、実際に摩擦動作を繰り返して行い、その実測データの変動を測定した上で、その変動範囲をカバーするように、検出情報のばらつきが大きい摩擦動作ほど大きく設定される。図４に示した情報のうち、比較情報Ｐｔは比較情報記憶部２２に、操作信号Ｐｓは対応情報記憶部２３にそれぞれ記憶されている。
【００５６】
図４において、摩擦動作が「フィンガースナップ」のときには、特徴抽出信号Ｐ３のバースト幅は２６ｍｓ、平均周波数は３．１ｋＨｚであり、比較情報Ｐｔのバースト幅は１６ｍｓ〜４８ｍｓ、平均周波数は３．５ｋＨｚ〜４ｋＨｚであり、操作信号はＰｓ１である。摩擦動作が「爪はじき」のときには、特徴抽出信号Ｐ３のバースト幅は１０ｍｓ、平均周波数は２．５ｋＨｚであり、比較情報Ｐｔのバースト幅は５ｍｓ〜１２ｍｓ、平均周波数は２ｋＨｚ〜３ｋＨｚであり、操作信号はＰｓ２である。摩擦動作が「掌摩擦」のときには、特徴抽出信号Ｐ３のバースト幅は８００ｍｓ、平均周波数は１．３ｋＨｚであり、比較情報Ｐｔのバースト幅は５００ｍｓ以上、平均周波数は１ｋＨｚ〜１．５ｋＨｚであり、操作信号はＰｓ３である。
【００５７】
摩擦動作が「口の開閉」のときには、特徴抽出信号Ｐ３のバースト幅は１．５ｍｓ、平均周波数は３．８ｋＨｚであり、比較情報Ｐｔのバースト幅は１ｍｓ〜２ｍｓ、平均周波数は３．５ｋＨｚ〜４ｋＨｚであり、操作信号はＰｓ４である。摩擦動作が「舌打ち」のときには、特徴抽出信号Ｐ３のバースト幅は２８ｍｓ、平均周波数は２．５ｋＨｚであり、比較情報Ｐｔのバースト幅は１６ｍｓ〜３２ｍｓ、平均周波数は２ｋＨｚ〜３ｋＨｚであり、操作信号はＰｓ５である。摩擦動作が「鼻すすり」のときには、特徴抽出信号Ｐ３のバースト幅は４８０ｍｓ、平均周波数は３．８ｋＨｚであり、比較情報Ｐｔのバースト幅は４００ｍｓ〜５００ｍｓ、平均周波数は３．５ｋＨｚ〜４ｋＨｚであり、操作信号はＰｓ６である。
【００５８】
判定部１２は、検出情報記憶部２１に記憶された特徴抽出信号Ｐ３及び比較情報記憶部２２に記憶された比較情報Ｐｔを取得し、それらの情報を用いて、操作者が意図する超音波のパターンを判定する。その際、判定部１２は、特徴抽出信号Ｐ３のバースト幅及び平均周波数を各比較情報Ｐｔのバースト幅及び平均周波数と比較し、比較情報Ｐｔ１〜Ｐｔｎのうちで、特徴抽出信号Ｐ３のバースト幅及び平均周波数がそれぞれ設定範囲内に含まれるものを選定する。これにより、判定部１２は、特徴抽出信号Ｐ３がどの摩擦動作により発生した超音波のものであるかを特定し、各摩擦動作にそれぞれ対応する複数の特定信号Ｐｄ（Ｐｄ１〜Ｐｄｎ）のうちで、特定された摩擦動作に対応するものを操作信号発生部１３に出力する。特定信号Ｐｄ（Ｐｄ１〜Ｐｄｎ）は、比較情報Ｐｔ（Ｐｔ１〜Ｐｔｎ）にそれぞれ対応しており、比較情報Ｐｔのうちの１つを識別するためのものである。
【００５９】
操作信号発生部１３は、出力部の一例であり、判定部１２の判定結果に基づいて、対応情報記憶部２３に記憶されている操作信号Ｐｓのうちで、判定部１２から供給される特定信号Ｐｄ（Ｐｄ１〜Ｐｄｎ）に対応するものを外部機器５０に出力する。例えば、判定部１２から供給される特定信号ＰｄがＰｄ１の場合には、操作信号発生部１３は、特定信号Ｐｄ１に対応する操作信号Ｐｓ１を外部機器５０に出力する。操作信号発生部１３が出力する操作信号Ｐｓは、操作者が行う身体の摩擦動作に応じて異なる。具体的には、操作信号発生部１３は、操作者が「フィンガースナップ」を行うと操作信号Ｐｓ１を、「爪はじき」を行うと操作信号Ｐｓ２を、「掌摩擦」を行うと操作信号Ｐｓ３を、「口の開閉」を行うと操作信号Ｐｓ４を、「舌打ち」を行うと操作信号Ｐｓ５を、「鼻すすり」を行うと操作信号Ｐｓ６をそれぞれ出力する。
【００６０】
なお、制御部１０には、操作信号Ｐｓを外部機器５０に対応した信号に変換するための操作信号変換部をさらに設けてもよい。
【００６１】
図５は、情報入力装置１の動作例を示すフローチャートである。情報入力装置１の制御部１０は、電源がＯＮになると（ステップＳ１）、まず、可聴変換部５が使用する閾値の設定などの初期設定を行う（ステップＳ２）。そして、図示しない測定スイッチが操作者の操作によりＯＮになると（ステップＳ３）、信号処理部１１は、検出部２により検出された検出信号Ｐ２の波形レベルが閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ４）。波形レベルが閾値以上である場合（ステップＳ４でＹｅｓ）には、信号処理部１１は、１ｍｓの区間（ブロック）毎に検出信号Ｐ２の波形（振幅）の有無を判定し、波形有りの区間についてはその区間のバースト幅及び平均周波数を算出して、それらの値を記憶部２０に記憶する（ステップＳ５）。
【００６２】
信号処理部１１は、平均周波数の記憶を開始した直後に波形なしが規定のブロック数（例えば５ブロック）以上続いたか否かを判定する（ステップＳ６）。波形なしが規定のブロック数以上続いた場合（ステップＳ６でＹｅｓ）には、処理はステップＳ４に戻り、規定のブロック数未満である場合（ステップＳ６でＮｏ）には、予め定められた測定期間の間（例えば５００ブロック分）、記憶を継続する（ステップＳ７）。そして、判定部１２は、それまでに得られたバースト幅及び平均周波数を記憶部２０の比較情報Ｐｔと比較して、検出された超音波がいずれの摩擦動作に対応するものであるかを判定する（ステップＳ８）。
【００６３】
ステップＳ８での判定により操作信号Ｐｓが確定しない場合（ステップＳ９でＮｏ）には、処理はステップＳ４に戻り、操作信号Ｐｓが確定した場合（ステップＳ９でＹｅｓ）には、操作信号発生部１３は、対象機器にその操作信号Ｐｓを送信する（ステップＳ１０）。その後、測定スイッチがＯＦＦに操作されなければ（ステップＳ１１でＮｏ）、処理はステップＳ４に戻り、測定スイッチがＯＦＦに操作されると（ステップＳ１１でＹｅｓ）、制御部１０は、電源をＯＦＦにして（ステップＳ１２）、処理を終了する。
【００６４】
情報入力装置１によれば、操作者が身体のいずれかの部分の摩擦動作によって超音波を発生させると、その超音波が検出部２により検出されて検出情報が生成され、制御部１０によりその検出情報に対応した操作信号Ｐｓが外部機器５０に供給される。特徴抽出信号Ｐ３は摩擦動作によって異なるので、こうした特徴抽出信号Ｐ３を利用して外部機器に操作情報を入力すれば、操作者が外部機器に対して所望の操作を行うことが可能となる。
【００６５】
例えば、「フィンガースナップ」と「舌打ち」のバースト幅はそれぞれ２６ｍｓと２８ｍｓであり、互いに近似しているため、バースト幅だけではこれらを区別することは難しい。しかしながら、「フィンガースナップ」の平均周波数３．８ｋＨｚは「舌打ち」の平均周波数２．５ｋＨｚとは大きく異なるため、バースト幅と平均周波数とを組み合わせれば、検出情報がいずれの摩擦動作に対応するものであるかを判定することができる。
【００６６】
なお、検出情報から得られるバースト幅と平均周波数の組合せを用いることは、検出情報がいずれの摩擦動作に対応するものであるかを判定するための必要条件ではない。例えば、図４に示すように、「フィンガースナップ」と「爪はじき」と「掌摩擦」とでは、バースト幅でも平均周波数でもその差が大きい。したがって、検出対象の超音波を手の摩擦動作によるもののみに限定すれば、バースト幅又は平均周波数のいずれか一方だけでも、各摩擦動作を区別することが可能である。ただし、上記のように、検出対象の摩擦動作の種類を多くして操作信号Ｐｓの種類を増やす場合には、バースト幅と平均周波数とを組み合わせて判定する方が、精度の点で有利になる。
【００６７】
図６は、別の超音波検出方法の例を説明するための図である。図６では、上から順に、超音波信号ＵＳ１の波形、超音波信号ＵＳ１を全波整流して得られた信号ＵＳ２の波形、及び信号ＵＳ２の積分波形ＵＳ３を示している。各波形の横軸は時間ｔを表し、縦軸は波形レベルを表す。信号処理部１１は、上記のように１ｍｓの区間毎に波形の有無を判定して超音波信号のバースト幅を検出するのではなく、超音波信号ＵＳ１から積分波形ＵＳ３を作成し、その波高値に基づいてバースト幅の値を取得してもよい。その際、信号処理部１１は、互いに異なる複数の識別範囲をバースト幅の判定用に予め設定しておき、積分波形ＵＳ３の波高値がいずれの識別範囲に含まれるかに基づいて、バースト幅の値を取得してもよい。例えば、波高値が識別範囲ΔＡに含まれる場合には、信号処理部１１は、バースト幅がその識別範囲ΔＡに対応する長さであると判定してもよい。
【００６８】
図１Ｂは、情報入力装置１の変形例を示すブロック図である。図１Ｂに示す情報入力装置１ａのように、制御部１０の中に制御回路２４を設けて、可聴変換部５、信号処理部１１、判定部１２、記憶部２０などの動作を制御してもよい。これにより、各部の動作タイミングを適切に制御することが可能となる。
【００６９】
上記では、身体の部位同士を摺動させたときに生じる非可聴音波の例について説明したが、情報入力装置（検出装置）が検出する非可聴音波は、衣服や器具などの身体以外のものと身体との摺動や、器具同士の摺動（例えば、車椅子や歩行器などを走行させた際の機構部の摺動）によって生じるものであってもよい。また、腕を大きく振る動作などにより生じる超低周波音であってもよい。こうした非可聴音波を検出することでも、同様に機器を操作することが可能である。
【００７０】
［第２実施形態］
図７は、情報入力装置３０のブロック図である。情報入力装置３０は、検出情報記憶部２１から比較情報記憶部２２への比較データ書き込み線Ｐｍ及びスイッチＫＭが制御部１０に設けられている点、並びに比較情報記憶部２２に記憶されている比較情報Ｐｔの点で、図１Ａに示す情報入力装置１とは異なる。その他の点では、情報入力装置３０は情報入力装置１と同じ構成を有するので、重複する説明を省略する。
【００７１】
情報入力装置１は、比較情報Ｐｔとして予め定められた平均的な基準値を記憶しているが、情報入力装置３０は、固有の操作者が身体の摩擦動作を行ったときの検出信号Ｐ２から抽出された特徴情報を、比較情報Ｐｔとして比較情報記憶部２２に記憶している。すなわち、情報入力装置３０は、その操作者個人用の情報入力装置である。
【００７２】
スイッチＫＭは、制御部１０の検出情報記憶部２１からのデータの出力先を選択するために用いられる。スイッチＫＭが動作状態に設定されると、情報入力装置３０は比較データ書き込みモードに設定される。この状態において操作者が身体の摩擦動作を行って超音波を発生させると、検出部２は、上記の通りに検出信号Ｐ２を生成し、その検出信号Ｐ２を信号処理部１１に出力する。信号処理部１１は、入力された検出信号Ｐ２のバースト幅及び平均周波数を測定し、それらの値を特徴抽出信号Ｐ３として検出情報記憶部２１に出力し、さらに検出情報記憶部２１から比較データ書き込み線Ｐｍを経由して比較情報記憶部２２に書き込む。比較情報記憶部２２は、この特徴抽出信号Ｐ３を比較情報Ｐｔとして記憶する。予め定められた順番にしたがってこの手順を繰り返せば、比較情報記憶部２２に複数の比較情報Ｐｔを記憶させることもできる。
【００７３】
情報入力装置３０のように、特定の個人の摩擦動作を検出して生成された情報を比較情報Ｐｔとして記憶すれば、その個人の摩擦動作による検出信号Ｐ２と比較情報Ｐｔとを判定部１２が比較するため、判定の精度が極めて高くなり、誤動作のない個人用の情報入力装置になる。
【００７４】
［第３実施形態］
図８は、情報入力装置の使用例を説明するための模式図である。図８では、情報入力装置１，１ａ，３０のいずれかをテレビ１００又はリモコン２００に内蔵した場合の例を示している。一般に、テレビ１００は、リモコン２００を操作することによって使用されている。しかしながら、テレビ１００に上記の情報入力装置を内蔵させれば、リモコン２００の他に、人体の摩擦動作による超音波信号によってもテレビ１００を操作することができる。この例は、図１Ａ、図１Ｂ又は図７における外部機器５０がテレビ１００である場合に相当する。
【００７５】
例えば、図４に示した「フィンガースナップ」による操作信号Ｐｓ１を電源信号にすると、１回目の「フィンガースナップ」でテレビ１００の電源がＯＮになり、２回目の「フィンガースナップ」で電源がＯＦＦになる。この場合、「フィンガースナップ」の繰り返しでテレビ１００の電源のＯＮ，ＯＦＦを行うことができる。
【００７６】
「爪はじき」による操作信号Ｐｓ２をチャンネルの増加信号とし、「掌摩擦」による操作信号Ｐｓ３をチャンネルの減少信号とすると、電源がＯＮであるときに「爪はじき」を繰り返せばチャンネルが増加し、「掌摩擦」を断続的に繰り返せばチャンネルが減少する。また、「口の開閉」による操作信号Ｐｓ４を音量の増加信号とし、「舌打ち」による操作信号Ｐｓ５を音量の減少信号とすると、「口の開閉」を繰り返せば音量が増加し、「舌打ち」を繰り返せば音量が減少する。
【００７７】
例えば、テレビ１００の操作者は、「フィンガースナップ」によって電源をＯＮにし、「爪はじき」と「掌摩擦」によってチャンネルを設定し、さらに「口の開閉」と「舌打ち」によって音量を調整して、番組を観賞した後に「フィンガースナップ」によって電源をＯＦＦにすることができる。このように、リモコン２００を使用しなくても、身体の摩擦動作のみによってテレビ１００の操作を行うことができるので、リモコン２００を探す必要がなく極めて便利となる。
【００７８】
もちろん、操作機能と摩擦部位との対応関係は上記したものに限らず、操作者の使い易さにしたがって任意に決めることができる。また、情報入力装置１，１ａ，３０のいずれかをリモコン２００に搭載して、検出された摩擦動作による超音波信号に対応する操作信号をリモコン２００からテレビ１００に出力してもよい。
【００７９】
上記の情報入力装置は、テレビに限らずいろいろな装置の操作に応用可能である。例えば、「フィンガースナップ」による超音波信号を用いて、カメラのシャッタ操作を行ってもよい。この方式は、「フィンガースナップ」により大きな可聴音を発生させることができない人でも操作が可能であり、また外部の雑音信号による誤動作の心配がないため、「フィンガースナップ」による可聴音を用いる従来の方式に比べて優れている。
【００８０】
また、パソコンに上記の情報入力装置を内蔵させれば、手が不自由でキーボードの操作が困難な人でも、人体の摩擦動作によりパソコンを操作することができる。あるいは、ＵＳＢデバイスに上記の情報入力装置を内蔵させてもよく、このＵＳＢデバイスをパソコンに取り付ければ、同様に、人体の摩擦動作によりパソコンの操作を行うことができる。
【００８１】
また、情報入力装置を用いてトイレなどのドアの動作を制御してもよい。この場合、情報入力装置が車椅子や歩行器の機構部の摺動に伴い発生する超音波を検出して、車椅子又は歩行器の使用者が来たことを判別したり、その判別結果に応じてドアの解錠や解錠される時間などを自動的に制御したりすることもできる。
【００８２】
次に、一人住まいの高齢者といった単独で生活を営む人の日々の生活状態を監視する見守りシステムについて説明する。
【００８３】
近年、社会構造が複雑化し、単身赴任者、学生、独居高齢者などの単独で生活を営む人が増えている。特に、マンションでの独居高齢者の孤独死は、マンションとしての資産価値の下落や、再賃貸が困難になるなどの課題を生む。また、孤独死のような深刻な問題以前に、こうした単身者の健康状態や安否の確認は緊急の課題である。さらに、一般社会においても、公衆トイレ、個室喫茶、カラオケ、刑務所の独房といった閉ざされた空間内での個人の行動を見守らなくてはならない場合も多い。
【００８４】
このように個人を見守る行為は、家族だけでなく社会全体として取り組むべき課題となっている。例えば、独居高齢者の動作の監視を目的とした赤外線焦電センサや、バイタルサインを検知するマイクロ波ドップラセンサ、ドアの開閉を監視する装置、電気ポットなどの家電製品の使用電流をモニタする装置、カメラで動きを監視する装置などが商品化されている。
【００８５】
しかしながら、これまでに提案された生活空間の見守りシステムには、プライバシーとシステムの価格の課題がある。詳述すると、こうしたシステムでは、生活空間の中に可聴帯域の音センサデバイスが設置されるので、検知された会話などの可聴音データは、スペクトログラムに変換されるとは言え、変換されるまでの過程でシステム内に蓄積されている。このため、その可聴音データが悪用されるリスクがあり、またプライバシーに係わる生活音が収集されて生活者の不安心理が払拭されないという基本的課題がある。さらに、こうしたシステムでは、可聴帯域の生活音からスペクトログラムを生成するためのスペクトログラム生成手段を要するので、システムが複雑になり、コストアップにつながる。
【００８６】
そこで、以下では、プライバシーの問題がなく、正確かつ簡便に生活者の生活状態を把握する見守りシステムについて説明する。この見守りシステムは、生活者が日常生活で発生させる非可聴音波を検出する検出装置であり、検出した非可聴音波からそのときの生活者の行動や動作を類推し、生活者が正常な生活状態にあるか否かを判別し、異常な状態であれば即座に外部に発信する。日常生活で発生する非可聴音波には超音波と超低周波があるので、以下では、超音波のみを検出する例と、超音波と超低周波の両方を検出する例を説明する。
【００８７】
一般の生活空間における超音波は、２０ｋＨｚ〜７０ｋＨｚの音波であって、主として物体同士の接触、当接、すり合いもしくは衝突か、又は生活者の病的な呼吸の異常もしくはもがきなどによって発生し、その周波数は物体の硬さや表面粗さ、生活者の呼吸気道の狭さに依存する。すなわち、超音波の周波数、振幅及び持続時間は超音波の発生由来に固有であるので、超音波を解析すれば、その超音波を発生させた事象を特定することができる。さらに、非可聴音波である超音波を検出して生活者の状態を把握すれば、人の声を検出する必要がないので、生活者のプライバシーに関わる問題が生じないという利点がある。
【００８８】
また、超低周波は２０Ｈｚ未満の低周波であって、日常生活では主として重量のある物体同士の強い当接もしくは衝突か、又は生活者の転倒などによって発生する。超音波と同様に、超低周波は非可聴音波であるため、検出しても生活者のプライバシーに関わる問題は生じない。
【００８９】
図９は、日常生活において発生する超音波の例を示す波形図及び模式図である。図９では、日常の生活空間Ｓにおける様々な超音波を超音波センサで検出して得られた波形を、グラフＧ１〜Ｇ４に示している。各グラフの横軸ｔは時間を表し、縦軸Ａは超音波の振幅レベル（強さ）を表す。
【００９０】
グラフＧ１は、蛇口から水が流れることで発生する超音波の波形であり、持続時間が短いパルス状の波形が特徴である。グラフＧ２は、室内で生活者Ｐが歩行することで発生する超音波の波形であり、歩行ピッチを反映して一定間隔で現れるパルス状の波形が特徴である。グラフＧ３は、生活者Ｐがドアを開けたことで発生する超音波の波形であり、持続時間が長いバースト状の波形が特徴である。グラフＧ４は、生活者Ｐがトイレに入室してからトイレの水洗を使用するまでの期間内に発生する超音波の波形であり、トイレの鍵のロック（Ｇ４１）、便座おろし（Ｇ４２）、トイレットペーパの使用（Ｇ４３）、洗浄便座の使用（Ｇ４４）及び水洗（Ｇ４５）という一連の動作に対応した互いに形状が異なる波形が特徴である。
【００９１】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、日常生活において発生する超低周波の例を示す波形図である。図１０Ａは、生活者がドアを開閉したことで発生する超低周波の波形を示し、図１０Ｂは、生活者が転倒したことで発生する超低周波の波形を示す。各図の横軸ｔは時間を表し、縦軸Ａは超低周波の音圧レベル（強さ）を表す。図１０Ａの例では、ドアを開けるタイミング（ａ）及び閉めるタイミング（ｂ）で、互いにレベルの異なるパルス波形が対になって発生する。また、図１０Ｂにおける矢印ｃは、生活者が歩行又は静止している期間の波形であり、矢印ｄは、生活者が転倒したときの波形である。図１０Ｂに示すように、転倒によって、持続時間が短いパルス状の波形が突発的に発生する。
【００９２】
［第４実施形態］
図１１は、見守りシステム１０１の外観を示す図である。見守りシステム１０１は、生活空間における超音波を検出して生活者の状態を見守る機能を実現する。図１１に示すように、見守りシステム１０１は、超音波センサ１１１を有するシステム本体１０３と、脚部１０４Ｌを有しシステム本体１０３を固定し保持する支持具１０４とで構成され、生活者の近傍に設置される。見守りシステム１０１は、生活者が勝手に電源スイッチを遮断したり設定スイッチを操作したりして機能を損なうことがないように、外部にスイッチ類を有していない。見守りシステム１０１は、管理室などの見守りを行う場所に設置された図示しない外部機器（後述する外部端末１４０）によって、無線又は有線を介して制御される。
【００９３】
図１２は、見守りシステム１０１のブロック図である。図１２に示すように、見守りシステム１０１は、検出部１１０と、報知部１０２とを有する。検出部１１０は、超音波センサ１１１を有する。報知部１０２は、ＣＰＵ及びメモリを含むマイクロコンピュータで構成され、信号処理部１２０と、判定部１３０と、サンプリング制御部１５０と、時刻計測部１６０と、記憶部１８０とを有する。検出部１１０並びに報知部１０２の信号処理部１２０及び判定部１３０は、生活空間で発生する超音波を検出し処理する系であるので、説明のため、この系のことを「超音波処理系」と称する。
【００９４】
検出部１１０の超音波センサ１１１は、例えば指向性が強いセラミック圧電素子で構成され、周囲の２０ｋＨｚよりも高い周波数の超音波を検出し、それを電気信号に変換して信号処理部１２０の増幅部１２１に出力する。
【００９５】
信号処理部１２０は、増幅部１２１と、可聴変換部１２２と、ＡＤ変換部１２３と、閾値設定部１２７とを有する。増幅部１２１は、検出部１１０から入力された超音波の電気信号（超音波信号）を増幅する。
【００９６】
可聴変換部１２２は、増幅部１２１により増幅された超音波信号を、人の可聴帯域の音声信号に周波数変換する。この周波数変換は、例えば１／１６の分周処理である。また、可聴変換部１２２は、例えば照明器具や冷蔵庫などの家電製品が発する超音波などのノイズ信号を遮断する。例えば、可聴変換部１２２は、周波数変換の分周処理の際に、周波数５０ｋＨｚ以上又はＰ−Ｐ電圧５０ｍＶ以下の超音波を、すなわち、周波数が閾値以上でありかつ振幅が閾値以下の信号を、分周処理の対象外として除去する。したがって、可聴変換部１２２は、周波数が２０ｋＨｚよりも高く５０ｋＨｚ未満で、かつＰ−Ｐ電圧が５０ｍＶを超える超音波信号を可聴帯域の信号に変換する。
【００９７】
閾値設定部１２７は、可聴変換部１２２が遮断する周波数及び振幅の閾値の大きさを設定する。閾値設定部１２７には、例えば、周波数５０ｋＨｚ及びＰ−Ｐ電圧５０ｍＶが初期的に設定されている。
【００９８】
可聴変換部１２２が超音波信号を分周処理して可聴帯域の信号に変換する理由は、上記のように余分な雑音を除去するため、及び周波数を下げて廉価な回路でも信号を処理できるようにすることでシステムの複雑化を防ぐためである。しかしながら、可聴変換部１２２は必須の要素ではなく、省略してもよい。なお、可聴変換部１２２以降の構成要素が扱う信号は、正確には「可聴帯域の信号に変換された超音波信号」と表記すべきであるが、簡単のため、単に「超音波」と表記する。
【００９９】
ＡＤ変換部１２３は、可聴変換部１２２で周波数変換して得られた超音波をデジタル信号に変換して、判定部１３０の超音波解析部１３１に出力する。
【０１００】
判定部１３０は、超音波解析部１３１と、超音波判定部１３２と、通信報知部１３６とを有する。超音波解析部１３１は、取得部の一例であり、ＡＤ変換部１２３によってデジタル信号に変換された超音波の「バースト幅」及び「バースト内平均周波数差」を以下のように算出する。
【０１０１】
図１３Ａは、超音波のバースト幅を説明するための波形図であり、図１３Ｂは、生活空間で発生する超音波の一例を表す波形図である。各図の横軸ｔは時間を表し、縦軸Ａは超音波の振幅レベルを表す。図１３Ａに示すように、超音波の波形は、断続的に発生するパルスの塊で構成される。そこで、間隔Ｊを１秒以上空けて発生するパルスの塊を「バースト」と定義し、各々のバーストの時間幅Ｔを「バースト幅」と定義する。また、図１３Ｂでは、それぞれのバースト幅がＴ１〜Ｔｎであり平均周波数がｆ１〜ｆｎであるｎ個のバーストが６０秒の期間内に含まれる超音波の波形を示している。この超音波における各バーストの平均周波数ｆ１〜ｆｎの最大値と最小値の差を、「バースト内平均周波数差」と定義する。
【０１０２】
超音波解析部１３１は、バースト幅Ｔ１〜Ｔｎと、所定の区間におけるバースト内平均周波数差とを算出した後、バースト幅Ｔ１〜Ｔｎの合算値の６０秒間に対する割合を「累積バースト幅割合」として算出する。超音波解析部１３１は、算出したバースト内平均周波数差と累積バースト幅割合の値を超音波判定部１３２に出力する。バースト幅、バースト内平均周波数差及び累積バースト幅割合は、バースト情報の一例である。
【０１０３】
超音波判定部１３２は、超音波解析部１３１から取得した累積バースト幅割合とバースト内平均周波数差とに基づいて、見守りの対象が「在室反応有り」、「異常状態Ａ」及び「異常状態Ｂ」といった複数の状態のいずれにあるかを判定し、判定結果を通信報知部１３６に出力する。
【０１０４】
例えば、「累積バースト幅割合が２０％未満でバースト内平均周波数差が２０ｋＨｚ以上」との条件が１回以上成立した場合には、超音波判定部１３２は、その超音波を生活者の日常生活で発生する正常なものと見なして、「在室反応有り」と判定する。また、「累積バースト幅割合が２０％以上でバースト内平均周波数差が２０ｋＨｚ未満」との条件が１回以上成立した場合には、超音波判定部１３２は、その超音波を生活者の病的な閉塞傾向の呼吸によるものと見なして、「異常状態Ａ」と判定する。また、「累積バースト幅割合９０％以上が所定時間内に５回以上発生」との条件が成立した場合には、超音波判定部１３２は、その超音波を生活者の病的なもがき行動によるものと見なして、「異常状態Ｂ」と判定する。
【０１０５】
なお、累積バースト幅割合の２０％，９０％及びバースト内平均周波数差の２０ｋＨｚなどの数値は、超音波判定部１３２が判定に使用する複数の基準値の情報として、見守りシステム１０１内の記憶部１８０に予め記憶されている。これらの数値は一例であり、見守りシステム１０１の仕様に応じて他の数値を選択してもよい。
【０１０６】
通信報知部１３６は、超音波判定部１３２から「異常状態Ａ」又は「異常状態Ｂ」が入力された場合に、その旨を外部端末１４０に報知する。なお、「在室反応有り」は異常状態ではないため、「在室反応有り」が入力された場合には、通信報知部１３６はこれを外部端末１４０に報知しない。しかしながら、外部端末１４０から要求があれば、通信報知部１３６は「在室反応有り」を外部端末１４０に報知してもよい。
【０１０７】
報知部１０２のサンプリング制御部１５０は、電気信号のサンプリング周期を制御し、時刻計測部１６０は、判定部１３０に時刻情報を供給する。記憶部１８０は、超音波判定部１３２が判定に使用する複数の基準値の情報を含む、見守りシステム１０１の動作に必要な情報を記憶する。
【０１０８】
外部端末１４０は、見守りシステム１０１から離れた管理室などに設置されており、見守り対象である生活者の状態を監視し、必要に応じて見守りシステム１０１の各種機能を制御する。見守りシステム１０１と外部端末１４０とは、通信回線ＴＳを介して互いに接続されている。
【０１０９】
図１４は、見守りシステム１０１及び外部端末１４０の動作例を示すフローチャートである。以下では、生活者が部屋で読書をし、その後部屋を出て数分間で戻る場合の動作を例として用いて、図１４に示すフローを説明する。この動作例では、生活者が読書をしている任意の６０秒間に超音波のバーストが複数発生し、各バースト幅の合算値は５．４秒であり、各バーストの平均周波数の最大値は４４．９ｋＨｚであり、最小値は２１．５ｋＨｚであるとする。
【０１１０】
まず、外部端末１４０は、見守りシステム１０１の電源を投入する（ステップＳ２１）。すると、検出部１１０の超音波センサ１１１は生活者の周囲の超音波を検出し、超音波信号を報知部１０２の信号処理部１２０に出力する（ステップＳ２２）。次に、信号処理部１２０の増幅部１２１及び可聴変換部１２２は、超音波センサ１１１から入力された超音波信号を増幅し、その周波数を報知部１０２の可聴範囲内の値に変換（可聴域変換）する（ステップＳ２３）。また、ＡＤ変換部１２３は、可聴域変換された超音波信号をデジタル変換（ＡＤ変換）して、判定部１３０に出力する（ステップＳ２４）。
【０１１１】
判定部１３０の超音波解析部１３１は、ＡＤ変換された超音波信号に含まれる各バーストについてバースト幅と平均周波数を算出し、それらの値から累積バースト幅割合とバースト内平均周波数差を算出（超音波信号解析）して、それらの値を超音波判定部１３２に出力する（ステップＳ２５）。この動作例では、超音波解析部１３１は、累積バースト幅割合を５．４／６０×１００＝９（％）と算出するとともに、バースト内平均周波数差を４４．９−２１．５＝２３．４（ｋＨｚ）と算出する。
【０１１２】
超音波判定部１３２は、超音波解析部１３１から取得した累積バースト幅割合及びバースト内平均周波数差に基づいて、生活者の行動形態を判定する（ステップＳ２６）。この動作例では、超音波判定部１３２は、「在室反応有り」と判定し、その判定結果を通信報知部１３６に出力する。超音波判定部１３２から「在室反応有り」との情報が入力されたため、通信報知部１３６は、生活者の状態は正常であると判定し、その情報を保持する。超音波判定部１３２から異常状態の情報が入力された場合には、通信報知部１３６は、その情報を外部端末１４０に送信する（ステップＳ２７）。
【０１１３】
その後、外部端末１４０は、見守りシステム１０１による見守り動作を継続するか終了するかを判断する。継続の場合には、処理はステップＳ２２に戻り、終了の場合には、外部端末１４０は、見守りシステム１０１の動作を停止させる（ステップＳ２８）。以上のようにして、見守りシステム１０１と外部端末１４０による見守り動作が実行される。
【０１１４】
図１５は、見守りシステム１０１の第１の検出例を説明するための波形図である。図１５では、生活者の呼吸異常によって発生する超音波の波形を示している。図１５の横軸ｔは時間を表し、縦軸Ａは超音波の振幅レベルを表す。符号ａは呼吸動作における息を吸い込むタイミングを示し、符号ｂは呼吸動作における息を吐き出すタイミングを示している。生活者の呼吸が正常な場合には、呼吸動作に伴う超音波はほとんど発生しないが、気道に異常が発生して気道が狭くなった場合には、超音波が発生する。
【０１１５】
生活者の呼吸異常によって発生する超音波は、図１５に示すように、生活者の呼吸に同期している。これは、呼吸時に空気が気道を通過することで超音波が発生するためである。また、生活者の呼吸異常によって発生する超音波は、２０ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの範囲内における複数の周波数のパルス波が時間的にずれて発生することで、図１５に示すようにバースト状になっている。したがって、周波数が２０ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの範囲内であるバースト波形が検出された場合には、生活者になんらかの呼吸異常が発生したと判定することが可能である。
【０１１６】
図１６は、見守りシステム１０１の第２の検出例を説明するための模式図である。図１６では、上記の見守りシステム１０１を多数用いて、複数の生活者を対象とした１つの見守りシステムを構成した例を示している。図示した例では、個々の見守りシステム１０１の報知部１０２は、無線通信ＭＴにより共通のサーバ１７０に接続され、さらに、サーバ１７０は、図示しない共通の外部端末に通信回線ＴＳを介して接続されている。個々の見守りシステム１０１の検出部１１０は、対象とする生活者の周辺のごく狭い範囲に集中して超音波を検出し、例えば「在室反応有り」又は「呼吸異常」といった生活者の状態を判定する。このように、各見守りシステム１０１の超音波の検出範囲を限定することで、集団生活における個々の生活者を見守ることが可能となる。
【０１１７】
見守りシステム１０１では、生活者が発生させる非可聴音波である超音波を検出することによって生活状態を把握するため、生活者の声（可聴音）の情報は不要となる。生活者がどのような内容の会話をしたかといったプライバシーに関わる情報を取得しないため、見守りシステム１０１では、生活者に不要な不安を抱かせることなく生活状態を把握することが可能となる。
【０１１８】
図１１に示した形態とは異なり、見守りシステム１０１を電球ソケットに取り付ける形態として、常時電力が供給されるようにしてもよい。これにより、見守りシステム１０１の設置場所の省スペース化が図れるとともに、見守りシステム１０１を動作させるための電力源も同時に確保される。見守りシステム１０１を電球ソケットに取り付ける形態とした場合には、見守りシステム１０１に光源を設けて、照明としても使用できるようにしてもよい。
【０１１９】
また、見守りシステムが生活者の状態全てを検出する必要はなく、検出したい生活者の状態に応じて検出内容を適宜選択することができる。例えば、呼吸に関する異常、転倒の有無、歩行の有無などを全て検出してもよいし、特定の状態のみを検出してもよい。
【０１２０】
［第５実施形態］
図１７は、見守りシステム３００の外観を示す図である。見守りシステム３００は、生活空間における超音波と超低周波とを検出して生活者の状態を見守る機能を実現する。図１７に示すように、見守りシステム３００は、見守りシステム１０１のシステム本体１０３と同様のシステム本体１０３Ｓに、超音波センサ１１１と超低周波センサ１１２とを備えている。見守りシステム３００の外観に関するその他の特徴は、見守りシステム１０１のものと同様なので、説明を省略する。
【０１２１】
図１８は、見守りシステム３００のブロック図である。図１８に示すように、見守りシステム３００は、検出部１１０Ｓと、報知部１０２Ｓとを有し、報知部１０２Ｓは、通信回線ＴＳを介して外部端末１４０に接続されている。検出部１１０Ｓは、超音波センサ１１１と、超低周波センサ１１２とを有する。報知部１０２Ｓは、ＣＰＵ及びメモリを含むマイクロコンピュータで構成され、信号処理部１２０Ｓと、判定部１３０Ｓと、サンプリング制御部１５０と、時刻計測部１６０と、記憶部１８０とを有する。信号処理部１２０Ｓは、増幅部１２１Ａ，１２１Ｂと、可聴変換部１２２Ａと、低周波音レベル抽出部１２２Ｂと、ＡＤ変換部１２３Ａ，１２３Ｂと、閾値設定部１２７とを有する。判定部１３０は、超音波解析部１３１Ａと、超音波判定部１３２Ａと、超低周波解析部１３１Ｂと、超低周波判定部１３２Ｂと、時系列異常判定部１３５と、通信報知部１３６とを有する。
【０１２２】
見守りシステム３００は、検出部１１０Ｓの超音波センサ１１１が検出した超音波信号を処理する超音波処理系と、検出部１１０Ｓの超低周波センサ１１２が検出した超低周波信号を処理する超低周波処理系とで構成される。
【０１２３】
見守りシステム３００の超音波処理系は、超音波センサ１１１、信号処理部１２０Ｓの増幅部１２１Ａ、可聴変換部１２２Ａ、ＡＤ変換部１２３Ａ及び閾値設定部１２７、並びに判定部１３０Ｓの超音波解析部１３１Ａ、超音波判定部１３２Ａ、時系列異常判定部１３５及び通信報知部１３６で構成される。見守りシステム３００の超音波処理系については、見守りシステム１０１のものと同様であるから、説明を省略する。
【０１２４】
見守りシステム３００の超低周波処理系は、超低周波センサ１１２、信号処理部１２０Ｓの増幅部１２１Ｂ、低周波音レベル抽出部１２２Ｂ及びＡＤ変換部１２３Ｂ、並びに判定部１３０Ｓの超低周波解析部１３１Ｂ、超低周波判定部１３２Ｂ、時系列異常判定部１３５及び通信報知部１３６で構成される。時系列異常判定部１３５と通信報知部１３６とは、超低周波処理系と超音波処理系とで共通の要素である。
【０１２５】
超低周波センサ１１２は、コンデンサ型マイクロフォン又は加速度センサで構成され、例えば周囲の１Ｈｚ以上かつ２０Ｈｚ未満の超低周波を検出し、それを電気信号に変換して信号処理部１２０Ｓの増幅部１２１Ｂに出力する。
【０１２６】
増幅部１２１Ｂは、超低周波センサ１１２から入力された超低周波の電気信号（超低周波信号）を増幅する。低周波音レベル抽出部１２２Ｂは、増幅部１２１Ｂで増幅された信号から、１０Ｈｚを中心とする周波数成分をバンドパスフィルタで抽出し、得られた信号に対して絶対値変換及びピークホールドを行った後、ＡＤ変換部１２３Ｂに出力する。ＡＤ変換部１２３Ｂは、低周波音レベル抽出部１２２Ｂから取得した超低周波信号をデジタル信号に変換して、判定部１３０Ｓに出力する。なお、ＡＤ変換部１２３Ｂ以降の構成要素が扱う信号は、正確には「デジタル信号に変換された超低周波信号」と表記すべきであるが、簡単のため、単に「超低周波」と表記する。
【０１２７】
超低周波解析部１３１Ｂは、取得部の一例であり、ＡＤ変換部１２３Ｂから入力された超低周波に基づき、そのパルス幅及び時間間隔を以下のように検出する。
【０１２８】
図１９は、生活空間で発生する超低周波信号の一例を示す波形図である。図１９では、ドアの開閉や人の転倒などで発生する超低周波の波形例を示している。図１９の横軸ｔは時間を表し、縦軸Ａは超低周波の音圧レベルを表す。振幅閾値ＴＨは、超低周波の音圧レベルを判定するための基準値である。
【０１２９】
超低周波解析部１３１Ｂは、超低周波のパルスの立上りＵと立下りＤを検出し、連なる２個のパルスの各々について、音圧レベルが振幅閾値ＴＨを超えている時間幅を超低周波のパルス幅Ｗとして検出する。また、超低周波解析部１３１Ｂは、連なる２個のパルスの時間間隔Ｋ（１つのパルスで音圧レベルが振幅閾値ＴＨを超えてから、次のパルスで音圧レベルが振幅閾値ＴＨを超えるまでの時間幅）を検出する。そして、超低周波解析部１３１Ｂは、得られたパルス幅Ｗ及び時間間隔Ｋの値を、超低周波判定部１３２Ｂ及び時系列異常判定部１３５に出力する。
【０１３０】
超低周波判定部１３２Ｂは、超低周波解析部１３１Ｂから入力された超低周波のパルス幅Ｗ及び時間間隔Ｋに基づいて、以下のように生活者の状態を判定する。例えば、超低周波判定部１３２Ｂは、連なる２個の超低周波のパルス幅Ｗがいずれも５秒以内であって、それらの時間間隔Ｋが６０秒以内のときには、「ドア開閉有り」と判定する。また、超低周波判定部１３２Ｂは、予め設定された時間帯（例えば深夜０時〜午前５時）に音圧レベルが振幅閾値ＴＨを超えた超低周波が１回以上発生したときには、「単独異常反応有り」と判定し、その旨を通信報知部１３６に出力する。パルス幅Ｗの５秒及び時間間隔Ｋの６０秒などの数値並びに振幅閾値ＴＨの値も、見守りシステム３００内の記憶部１８０に予め記憶されている。
【０１３１】
なお、超低周波判定部１３２Ｂは、超低周波のパルス幅Ｗと時間間隔Ｋの一方のみを用いて生活者の状態を判定してもよい。例えば、パルス幅Ｗのみによって生活者の転倒の有無のみを判定してもよいし、音圧レベル、パルス幅Ｗ及び時間間隔Ｋによってドアの開閉と生活者の転倒の有無を判定してもよい。
【０１３２】
時系列異常判定部１３５は、超低周波解析部１３１Ｂから入力された超低周波のパルス幅Ｗ及び時間間隔Ｋに基づいて、ドア開閉があるか否かを超低周波判定部１３２Ｂと同様に判定する。また、時系列異常判定部１３５は、超音波解析部１３１Ａから入力された累積バースト幅割合及びバースト内平均周波数差に基づいて、在室反応があるか否かを超音波判定部１３２Ａと同様に判定する。その上で、時系列異常判定部１３５は、ドア開閉及び在室反応の有無の判定結果と時系列上の条件とを組み合わせて、以下のように時系列判定を行う。時系列判定とは、超低周波の解析に基づくドア開閉の有無の判定結果と、超音波の解析に基づく在室反応の有無の判定結果とを入力項目とし、時系列上の条件から、生活者が「在室」、「旅行外出」及び「異常」のいずれの状態にあるかを判定するものである。
【０１３３】
図２０は、見守りシステム３００における時系列判定の例を説明するための表である。図２０に示すように、時系列異常判定部１３５は、例えば、ドア開閉の有無に係わらず在室反応が２４時間以内に有る場合には「在室」と判定し、「在室反応有り」の判定から２４時間以内に「ドア開閉有り」と判定されそのドア開閉を基点にその後２４時間以上在室反応がない場合には「旅行外出」と判定し、「在室反応有り」の判定から２４時間以上にわたってドア開閉がなく新たな在室反応もない場合には「異常」と判定する。時系列異常判定部１３５は、判定結果を通信報知部１３６に出力する。
【０１３４】
通信報知部１３６は、超低周波判定部１３２Ｂから「単独異常反応有り」が入力された場合か、又は時系列異常判定部１３５から「異常」が入力された場合に、その旨を外部端末１４０に報知する。ただし、通信報知部１３６は、「単独異常反応有り」以外かつ「異常」以外の判定結果が入力された場合にも、その旨を外部端末１４０に報知してもよい。
【０１３５】
見守りシステム３００のサンプリング制御部１５０、時刻計測部１６０及び外部端末１４０については、見守りシステム１０１のものと同様なので、説明を省略する。記憶部１８０は、超音波判定部１３２Ａ、超低周波判定部１３２Ｂ及び時系列異常判定部１３５が判定に使用する複数の基準値の情報を記憶する。
【０１３６】
図２１は、見守りシステム３００及び外部端末１４０の動作例を示すフローチャートである。以下では、生活者が部屋で読書をし、その後部屋を出て数分間で戻る場合の動作を例として用いて、図２１に示すフローを説明する。この動作例では、生活者が読書をしている任意の６０秒間に超音波のバーストが複数発生し、各バースト幅の合算値は５．４秒であり、各バーストの平均周波数の最大値は４４．９ｋＨｚであり、最小値は２１．５ｋＨｚであるとする。また、使用者のドアの開閉によって２個の超低周波が発生し、各々の超低周波のパルス幅Ｗはともに４秒であり、隣り合う超低周波の時間間隔Ｋは５０秒であるとする。
【０１３７】
まず、外部端末１４０は、見守りシステム３００の電源を投入する（ステップＳ３１）。すると、検出部１１０Ｓの超音波センサ１１１及び超低周波センサ１１２は、生活者の周囲の超音波及び超低周波を検出し、超音波信号及び超低周波信号を報知部１０２Ｓの信号処理部１２０Ｓに出力する（ステップＳ３２）。次に、信号処理部１２０Ｓの増幅部１２１Ａ及び可聴変換部１２２Ａは、超音波センサ１１１から入力された超音波信号を増幅し、その周波数を報知部１０２Ｓの可聴範囲内の値に変換（可聴域変換）する。また、信号処理部１２０Ｓの増幅部１２１Ｂ及び低周波音レベル抽出部１２２Ｂは、超低周波センサ１１２から入力された超低周波信号を増幅し、そのレベルを抽出する（ステップＳ３３）。また、ＡＤ変換部１２３Ａ，１２３Ｂは、可聴域変換された超音波信号及びレベル抽出された超低周波信号をデジタル変換（ＡＤ変換）して、判定部１３０Ｓに出力する（ステップＳ３４）。
【０１３８】
判定部１３０Ｓの超音波解析部１３１Ａは、ＡＤ変換された超音波信号に含まれる各バーストについてバースト幅と平均周波数を算出し、それらの値から累積バースト幅割合とバースト内平均周波数差を算出（超音波信号解析）して、それらの値を超音波判定部１３２Ａに出力する。この動作例では、超音波解析部１３１Ａは、超音波信号の累積バースト幅割合を５．４／６０×１００＝９（％）と算出するとともに、バースト内平均周波数差を４４．９−２１．５＝２３．４（ｋＨｚ）と算出する。また、超低周波解析部１３１Ｂは、ＡＤ変換された超低周波信号のパルス幅４秒及び時間間隔５０秒を検出（低周波信号解析）して、それらの値を超低周波判定部１３２Ｂ及び時系列異常判定部１３５に出力する（ステップＳ３５）。
【０１３９】
超音波判定部１３２Ａ及び超低周波判定部１３２Ｂは、それぞれ、超音波解析部１３１Ａから取得した累積バースト幅割合及びバースト内平均周波数差と、超低周波解析部１３１Ｂから取得したパルス幅及び時間間隔とに基づいて、生活者の行動形態を判定する（ステップＳ３６）。この動作例では、超音波判定部１３２Ａは「在室反応有り」と判定し、その判定結果を通信報知部１３６に出力する。また、超低周波判定部１３２Ｂは「ドア開閉有り」と判定し、その判定結果を通信報知部１３６に出力する。
【０１４０】
超音波判定部１３２Ａ及び超低周波判定部１３２Ｂから「在室反応有り」及び「ドア開閉有り」の情報が入力されたため、通信報知部１３６は、生活者の状態は正常であると判定し、その情報を保持する。超音波判定部１３２Ａ又は超低周波判定部１３２Ｂから異常状態の情報が入力された場合には、通信報知部１３６は、その情報を外部端末１４０に送信する（ステップＳ３７）。
【０１４１】
その後、外部端末１４０は、見守りシステム３００による見守り動作を継続するか終了するかを判断する。継続の場合には、処理はステップＳ３２に戻り、終了の場合には、外部端末１４０は、見守りシステム３００の動作を停止させる（ステップＳ３８）。以上のようにして、見守りシステム３００と外部端末１４０による見守り動作が実行される。
【０１４２】
図２２は、見守りシステム３００の検出例を説明するための波形図である。図２２では、生活者がドアを開け（Ｇ５１）、ドアを閉め（Ｇ５２）、歩行し（Ｇ５３）、転倒し（Ｇ５４）、もがきを行う（Ｇ５５）という一連の動作によって発生する超音波信号ＵＳ及び超低周波信号ＶＬの波形を示している。これらの波形は、実際の測定結果に基づくものである。図２２の横軸ｔは時間を表し、縦軸Ａは超音波信号ＵＳの振幅レベル及び超低周波信号ＶＬの音圧レベルを表す。
【０１４３】
図２２に示すように、超低周波信号ＶＬから、ドアの開閉（Ｇ５１，Ｇ５２）や生活者の転倒（Ｇ５４）が的確に検出され、超音波信号ＵＳから、生活者の歩行（Ｇ５３）と転倒後のもがき（Ｇ５５）が的確に検出される。したがって、超音波と超低周波を併用することで、生活者のドアの開閉から転倒後のもがきまでの全ての動作を確実に検出することができるので、見守りシステム３００の信頼性は極めて高くなる。
【０１４４】
見守りシステム１０１は生活者の行動により発生する超音波を検出し、見守りシステム３００は生活者の行動により発生する超音波及び超低周波を検出してそれぞれ生活者の状態を把握する。しかしながら、生活者のドアの開閉動作や転倒の有無といった超低周波を発生させる動作のみを検出したい場合には、超低周波のみを検出してもよい。
【０１４５】
見守りシステム１０１，３００によれば、生活者の行動に伴い発生する非可聴音波に基づき生活者の状態を把握することができるので、生活動作における異常の検出や、急病発生の検出にも効果を有し、単身生活者から独居老人までの幅広い層を対象とする確実な見守りシステムを実現することができる。特に、見守りシステム１０１，３００は生活者の会話や音声などの可聴範囲の情報を取得しないため、プライバシーの問題がなく生活者の状態を把握することができる。また、人とペットなどの小動物とでは、発生する非可聴音波の周波数パターンが異なるため、判定に用いられる各基準値を適切に設定すれば、人以外の小動物の動きによる誤認識を避けることも可能である。
【０１４６】
なお、以上の説明における超音波や超低周波を解析するための閾値、範囲及び判断基準の数値は一例であって、見守りシステム１０１，３００の仕様に応じて他の数値を適宜設定してもよい。また、見守りシステムに学習期間を設けて、生活者の正常な１日の非可聴音波の発生パターン及び発生レベルなどの複数の基準値の情報を、見守りシステム内の記憶部１８０に予め記憶させてもよい。この場合、運用時に、記憶されている非可聴音波の発生パターン及び発生レベルから著しく乖離した検知結果が得られた場合に、生活者が異常状態にあると判定し、その旨を外部端末に報知してもよい。
【０１４７】
また、見守りシステム１０１，３００を公衆トイレ内などに設置して、車椅子や歩行器の機構部の摺動に伴い発生する超音波を検知することにより、車椅子や歩行器を使用している障害者の入室と健常者の入室とを見分け、事故が起こり易い障害者が入室したときのみ異常状態の報知を行ってもよい。このように、入室者の特性に合わせた見守り機能を実現することもできる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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