(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のシートベルトに取り付けられたタングと連結可能な本体部と、
前記本体部又は前記本体部を支持する支持部材に設けられ、前記車両のシート上の物体の動き又は前記シートベルトの張力変化に応じて波形が変化するセンサ出力信号を出力するセンサと、
前記センサから出力されたセンサ出力信号から、前記物体の動きを表す検出信号を抽出し、前記検出信号から、呼吸と脈拍の少なくとも一方であるバイタルサインを表すバイタルサイン信号成分を検出する検出部と、
前記検出部が検出したバイタルサイン信号成分の信頼度を評価し、信頼のあるバイタルサイン信号成分から、前記バイタルサインに関するバイタルサイン情報を生成する生成部と、
前記生成部が生成したバイタルサイン情報を出力する出力部とを備え、
前記検出部は、前記検出信号を、異なる移動平均区間で移動平均することによって生成した第１バイタルサイン信号成分と第２バイタルサイン信号成分との差分を演算し、
前記生成部は、前記差分を用いて前記信頼度を評価する、バックル。
【請求項２】
前記検出部は、前記バイタルサイン信号成分の振幅から、前記物体の移動を表す移動信号成分を検出する、請求項１に記載のバックル。
【請求項３】
前記生成部は、前記物体の移動の有無を判定し、前記移動があると判定したときの前記信頼度に比べて、前記移動がないと判定したときの前記信頼度を高く評価し、前記信頼度が低い方に比べて高い方のバイタルサイン信号成分から前記バイタルサイン情報を生成する、請求項１又は２に記載のバックル。
【請求項４】
前記検出部は、前記センサ出力信号から、前記物体の移動を表す移動信号成分を検出し、
前記生成部は、前記検出部が検出した移動信号成分に応じて、前記移動の有無を判定する、請求項３に記載のバックル。
【請求項５】
前記生成部は、前記物体を移動させる車両挙動を表す車両挙動データに応じて、前記移動の有無を判定する、請求項３又は４に記載のバックル。
【請求項６】
前記検出部は、前記バイタルサイン信号成分の振幅を検出し、
前記生成部は、前記検出部が検出した振幅が小さいときの前記信頼度に比べて、前記検出部が検出した振幅が大きいときの前記信頼度を高く評価し、前記信頼度が低い方に比べて高い方のバイタルサイン信号成分から前記バイタルサイン情報を生成する、請求項１から５のいずれか一項に記載のバックル。
【請求項７】
前記検出部は、前記バイタルサイン信号成分の雑音レベルを検出し、
前記生成部は、前記検出部が検出した雑音レベルが大きいときの前記信頼度に比べて、前記検出部が検出した雑音レベルが小さいときの前記信頼度を高く評価し、前記信頼度が低い方に比べて高い方のバイタルサイン信号成分から前記バイタルサイン情報を生成する、請求項１から６のいずれか一項に記載のバックル。
【請求項８】
前記検出部は、前記バイタルサイン信号成分の周期を検出し、
前記生成部は、前記検出部が検出した周期のばらつきが大きいときの前記信頼度に比べて、前記検出部が検出した周期のばらつきが小さいときの前記信頼度を高く評価し、前記信頼度が低い方に比べて高い方のバイタルサイン信号成分から前記バイタルサイン情報を生成する、請求項１から７のいずれか一項に記載のバックル。
【請求項９】
前記検出部は、前記センサ出力信号から、前記バイタルサイン信号成分の周期を検出し、
前記生成部は、信頼のあるバイタルサイン信号成分の周期から、前記バイタルサイン情報を生成する、請求項１から８のいずれか一項に記載のバックル。
【請求項１０】
前記検出部は、前記生成部が生成した前記バイタルサイン情報のフィードバックによって、前記生成部が前記信頼度を高く評価するように前記バイタルサイン信号成分の周期の検出方法を変更する、請求項９に記載のバックル。
【請求項１１】
前記検出部は、前記センサ出力信号から、前記バイタルサイン信号成分の複数の周期候補を複数の異なる周期検出方法によって検出し、
前記生成部は、前記複数の周期候補から、信頼のあるバイタルサイン信号成分の周期を特定する、請求項９又は１０に記載のバックル。
【請求項１２】
前記生成部は、信頼のあるバイタルサイン信号成分の周期の経時的な変化に基づいて、前記バイタルサイン情報を生成する、請求項１から１１のいずれか一項に記載のバックル。
【請求項１３】
前記生成部は、前記経時的な変化に基づいて前記周期の安定期間を選択し、前記安定期間でのバイタルサイン信号成分から、前記バイタルサイン情報を生成する、請求項１２に記載のバックル。
【請求項１４】
車両のシートベルトに取り付けられたタングと連結可能なバックルと、
前記バックル又は前記バックルを支持する支持部材に設けられ、前記車両のシート上の物体の動き又は前記シートベルトの張力変化に応じて波形が変化するセンサ出力信号を出力するセンサと、
前記センサから出力されたセンサ出力信号から、前記物体の動きを表す検出信号を抽出し、前記検出信号から、呼吸と脈拍の少なくとも一方であるバイタルサインを表すバイタルサイン信号成分を検出する検出部と、
前記検出部が検出したバイタルサイン信号成分の信頼度を評価し、信頼のあるバイタルサイン信号成分から、前記バイタルサインに関するバイタルサイン情報を生成する生成部と、
前記生成部が生成したバイタルサイン情報を出力する出力部とを備え、
前記検出部は、前記検出信号を、異なる移動平均区間で移動平均することによって生成した第１バイタルサイン信号成分と第２バイタルサイン信号成分との差分を演算し、
前記生成部は、前記差分を用いて前記信頼度を評価する、車載システム。
【請求項１５】
前記検出部は、前記バイタルサイン信号成分の振幅から、前記物体の移動を表す移動信号成分を検出する、請求項１４に記載の車載システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バックル及び車載システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両のシート上の乗員の呼吸状態を赤外線により検知するセンサを備えたバックルが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２１６１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術では、車両の走行等による振動や乗員の動きがあると、呼吸又は脈拍の検知精度が低下するため、呼吸又は脈拍に関する情報を正確に取得することは難しい。
【０００５】
そこで、本発明の一態様は、呼吸又は脈拍に関する情報の確度を高めて当該情報を取得できる、バックル及び車載システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一態様では、
車両のシートベルトに取り付けられたタングと連結可能な本体部と、
前記本体部又は前記本体部を支持する支持部材に設けられ、前記車両のシート上の物体の動き又は前記シートベルトの張力変化に応じて波形が変化するセンサ出力信号を出力するセンサと、
前記センサから出力されたセンサ出力信号から、前記物体の動きを表す検出信号を抽出し、前記検出信号から、呼吸と脈拍の少なくとも一方であるバイタルサインを表すバイタルサイン信号成分を検出する検出部と、
前記検出部が検出したバイタルサイン信号成分の信頼度を評価し、信頼のあるバイタルサイン信号成分から、前記バイタルサインに関するバイタルサイン情報を生成する生成部と、
前記生成部が生成したバイタルサイン情報を出力する出力部とを備え、
前記検出部は、前記検出信号を、異なる移動平均区間で移動平均することによって生成した第１バイタルサイン信号成分と第２バイタルサイン信号成分との差分を演算し、
前記生成部は、前記差分を用いて前記信頼度を評価する、バックルが提供される。
【０００７】
また、上記目的を達成するため、本発明の一態様では、
車両のシートベルトに取り付けられたタングと連結可能なバックルと、
前記バックル又は前記バックルを支持する支持部材に設けられ、前記車両のシート上の物体の動き又は前記シートベルトの張力変化に応じて波形が変化するセンサ出力信号を出力するセンサと、
前記センサから出力されたセンサ出力信号から、前記物体の動きを表す検出信号を抽出し、前記検出信号から、呼吸と脈拍の少なくとも一方であるバイタルサインを表すバイタルサイン信号成分を検出する検出部と、
前記検出部が検出したバイタルサイン信号成分の信頼度を評価し、信頼のあるバイタルサイン信号成分から、前記バイタルサインに関するバイタルサイン情報を生成する生成部と、
前記生成部が生成したバイタルサイン情報を出力する出力部とを備え、
前記検出部は、前記検出信号を、異なる移動平均区間で移動平均することによって生成した第１バイタルサイン信号成分と第２バイタルサイン信号成分との差分を演算し、
前記生成部は、前記差分を用いて前記信頼度を評価する、車載システムが提供される。
【０００８】
本態様によれば、前記検出部は、前記センサから出力されたセンサ出力信号から、呼吸と脈拍の少なくとも一方であるバイタルサインを表すバイタルサイン信号成分を検出する。そして、前記生成部は、前記検出部が検出したバイタルサイン信号成分の信頼度を評価し、信頼のあるバイタルサイン信号成分から、前記バイタルサインに関するバイタルサイン情報を生成するので、生成されたバイタルサイン情報の確度は高まる。そして、前記出力部は、前記生成部が生成したバイタルサイン情報を出力するので、確度が高まったバイタルサイン情報を取得することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様によれば、呼吸又は脈拍に関する情報（バイタルサイン情報）の確度を高めて当該情報を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】車載システムの構成の一例を示す図である。
【図２】シートに座っている乗員を上方からの視点で示す図である。
【図３】車載システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図４】バックルの本体部の一例を示す側面図である。
【図５】バックルの本体部の一例を示す斜視図である。
【図６】バックルの本体部の一例を示す平面図である。
【図７】電波の放射状態の一例をバックルの側面視で示す図である。
【図８】電波の放射状態の一例をバックルの上面視で示す図である。
【図９】センサの構成の一例を示す図である。
【図１０】センサの一具体例であるドップラーセンサの構成の一例を示す図である。
【図１１】検知対象物の移動と検波出力との関係の一例を示す図である。
【図１２】乗員の体表の変位と検波出力との関係の一例を示す図である。
【図１３】検出部の構成の一例を示す図である。
【図１４】帯域通過フィルタの構成の一例を示す図である。
【図１５】呼吸周期選択部の構成の一例を示す図である。
【図１６】検出部が処理する信号波形の一例を示す図である。
【図１７】生成部の構成の一例を示す図である。
【図１８】検出部が処理する信号波形の一例を示す図である。
【図１９】図１８の信号波形に基づいて乗員のステータスを導出する実施例を示す図である。
【図２０】車載システムの構成の他の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、一実施形態に係るシートベルト装置１の構成の一例を示す図である。シートベルト装置１は、車両に搭載された車載システムの一例である。シートベルト装置１は、例えば、シートベルト４と、リトラクタ３と、ショルダーアンカー６と、タング７と、バックル８とを備える。
【００１３】
シートベルト４は、車両のシート２に座る乗員１１を拘束するウェビングの一例であり、リトラクタ３に引き出し可能に巻き取られる帯状部材である。シートベルト４の先端のベルトアンカー５は、車体の床又はシート２に固定される。
【００１４】
リトラクタ３は、シートベルト４の巻き取り又は引き出しを可能にする巻き取り装置の一例であり、車両衝突時等の所定値以上の減速度が車両に加わると、シートベルト４がリトラクタ３から引き出されることを制限する。リトラクタ３は、シート２又はシート２の近傍の車体に固定される。
【００１５】
ショルダーアンカー６は、シートベルト４が挿通するベルト挿通具の一例であり、リトラクタ３から引き出されたシートベルト４を乗員の肩部の方へガイドする部材である。
【００１６】
タング７は、シートベルト４が挿通するベルト挿通具の一例であり、ショルダーアンカー６によりガイドされたシートベルト４にスライド可能に取り付けられた部品である。
【００１７】
バックル８は、タング７が着脱可能に連結される部品であり、例えば、車体の床又はシート２に固定される。
【００１８】
バックル８は、本体部８ａと、ステー８ｂとを有する。本体部８ａは、タング７が着脱可能に連結される部位である。ステー８ｂは、バックル８の本体部８ａを支持する支持部材の一例である。ステー８ｂは、車体の床又はシート２に固定される。
【００１９】
タング７がバックル８に係合された状態で、ショルダーアンカー６とタング７との間のシートベルト４の部分が、乗員の胸部及び肩部を拘束するショルダーベルト部９である。タング７がバックル８に係合された状態で、ベルトアンカー５とタング７との間のシートベルト４の部分が、乗員の腰部を拘束するラップベルト部１０である。
【００２０】
図２は、シート２に座っている乗員１１を上方からの視点で示す図である。図２には、シート２の背もたれが示されている。
【００２１】
シート２に着座している乗員１１の呼吸によって、乗員１１の体表（例えば、腰部の表面、腹部の表面、胸部の表面など）は微妙に変位する。例えば、乗員１１が息を吸うと、乗員１１の体表は車両前後方向及び車幅方向に膨らみ、乗員１１が息を吐くと、乗員１１の体表は車両前後方向及び車幅方向に萎む。したがって、乗員１１の体表の変位を検知することによって、乗員１１の呼吸を検出することができる。
【００２２】
バックル８は、乗員１１の体表の変位を検知する手段として、本体部８ａに設けられたセンサ２０を有する。センサ２０は、ステー８ｂに設けられてもよい。バックル８は、シート２に座っている乗員１１の側部の下方に配置されている。センサ２０は、バックル８の乗員１１側の側面部に設けられている。
【００２３】
センサ２０は、車両のシート２上の物体の動きを非接触で検知する物体検知部の一例である。シート２上の物体には、乗員１１に限られず、乗員１１のような人以外の物が含まれる。センサ２０は、シート２上の物体の動きに応じて波形が変化するセンサ出力信号を出力する。なお、「物体の動き」とは、物体の表面の動きに限られず、物体の内部の動きでもよい。
【００２４】
センサ２０は、例えば、車両のシート２上の物体の動きを電波の送受により非接触で検知する。センサ２０は、車両のシート２の座面の上方に向けて電波を送信し、送信した電波に対する反射波を受信することによって、当該座面上の物体の動きを検知する。
【００２５】
センサ２０が送受する電波の具体例として、ＶＨＦ帯（Very  High  Frequency）の電波、ＵＨＦ（Ultra-High  Frequency）帯やＳＨＦ（Super  High  Frequency）帯のマイクロ波などが挙げられる。ＶＨＦ帯は、３０ＭＨｚ〜０．３ＧＨｚの周波数帯を表す。ＵＨＦ帯は、０．３ＧＨｚ〜３ＧＨｚの周波数帯を表す。ＳＨＦ帯は、３Ｇ〜３０ＧＨｚの周波数帯を表す。
【００２６】
あるいは、センサ２０は、車両のシート２上の物体の動きを、当該物体とセンサ２０のセンサ電極との間の静電容量の変化より非接触で検知する物体検知部でもよい。
【００２７】
図３は、シートベルト装置１の一例であるシートベルト装置１Ａの構成を示すブロック図である。シートベルト装置１Ａは、センサ２０が設けられたバックル８と、検出部４０と、生成部７０と、出力部８０とを備える。検出部４０と生成部７０と出力部８０とは、バックル８の外部に設けられている。検出部４０と生成部７０と出力部８０は、例えば、バックル８とは別体の一つ又は複数の電子制御装置（いわゆる、ＥＣＵ）により実現される。
【００２８】
検出部４０と生成部７０と出力部８０とのうちの一部又は全部は、バックル８に設けられてもよい。検出部４０の構成（図１３参照。詳細は後述）の一部又は全部は、バックル８に設けられてもよい。生成部７０及び出力部８０は、車両のシート２上の物体を移動させる車両挙動を表す車両挙動データ等の車両情報へのアクセスを容易にするため、車両に搭載されたＥＣＵ内に設けられてもよい。車両挙動データとして、車速データ、加減速度データ、ヨーレートデータ、操舵角データなどが挙げられる。検出部４０と生成部７０と出力部８０は、例えば、中央演算処理装置を備えるマイクロコンピュータにより実現される。
【００２９】
図４は、バックル８の本体部８ａの一例を示す側面図である。図５は、バックル８の本体部８ａの一例を示す斜視図である。図６は、乗員側からの視点でバックル８の本体部８ａの一例を示す平面図である。本体部８ａは、タング７の金属プレートが挿入される挿入口８ｃと、乗員がタング７の着脱操作をするためのボタン８ｄとを有する。
【００３０】
センサ２０は、本体部８ａのシート２側（シート２に座っている乗員側）の側面部に内蔵される。センサ２０が電波を送受するセンサである場合、電波が不要な方向に放射されることが抑制されるように、センサ２０は、遮蔽板２１と、本体部８ａのシート２側の側面との間に配置されることが好ましい。遮蔽板２１は、本体部８ａに内蔵され、センサ２０から放射された電波を遮蔽する。
【００３１】
図７は、電波の放射状態の一例をバックル８の側面視で示す図である。図８は、電波の放射状態の一例をバックル８の上面視で示す図である。
【００３２】
電波の放射範囲は、電波を送受するアンテナや電波の周波数によって異なる。アンテナは乗員がいる方向に傾いた状態でセンサ２０に実装されてもよいし、乗員がいる方向にアンテナの指向性が制御されてもよい。
【００３３】
バックル８に設けられたセンサ２０の送信アンテナから送信された電波は、シート上の物体で反射され、その反射波をセンサ２０の受信アンテナが受信する。センサ２０は、定在波比（ＳＷＲ：Standing  Wave  Ratio）の変化、反射波の反射強度の変化、反射波の送信波に対する伝搬遅延時間の変化、送信波と反射波との位相の変化、送信波と反射波との周波数の変化の少なくとも一つを測定する。センサ２０は、これらの変化の少なくとも一つを測定することによって、シート２上の物体（検知対象物）とセンサ２０との相対位置変化を検知できる。
【００３４】
なお、定在波比等のこれらの変化は、センサ２０と検知対象物との距離、検知対象物の大きさ、検知対象物の反射面の形、検知対象物の物性（例えば、金属平面、人体の表面など）に影響を受ける。
【００３５】
センサ２０は、例えば、１００ＭＨｚ〜５ＧＨｚの電波を送受する場合、定在波比の変化を測定し、その測定結果に基づいて検知対象物との相対位置変化を検知する。センサ２０は、例えば、１０ＧＨｚ〜１００ＧＨｚの電波を送受する場合、定在波比、伝搬遅延時間及びドップラー周波数の変化を測定し、その測定結果に基づいて検知対象物との相対位置変化を検知する。
【００３６】
なお、センサ２０は、例えば３０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの周波数でセンサ２０のセンサ電極を駆動する静電センサである場合、検知対象物とセンサ電極との間の静電容量の変化を測定し、その測定結果に基づいて検知対象物との相対位置変化を検知する。
【００３７】
本実施例では、図７及び図８に示されるように、電波は４０°以上９０°以下の広がり角度でシート２の上方に向けて放射される。電波の指向性を絞れば、狭い範囲の相対位置変化を検知することができ、逆に、電波の指向性を広げれば、広い範囲の相対位置変化を検知することができる。
【００３８】
なお、検知対象物がセンサ２０の近傍に位置する場合、相対位置変化の検知精度は、センサ２０の近傍の状況に強く影響される。したがって、センサ２０以外の複数のセンサが車室内に存在していても、あるいは、電波の指向性が所望の広がり角度に対して多少ずれても、センサ２０は、検知対象物との相対位置変化を高精度に検知できる。
【００３９】
図１及び図２に示されるように、バックル８の側面は、例えば、シート２に座っている乗員１１の腰部側面と対向する。センサ２０から所定の広がり角で送信された電波は、シート２及び乗員１１の腹部（脇腹を含む）で反射し、その反射波がセンサ２０に到来する。したがって、センサ２０は、バックル８と腰部との相対位置変化に加えて、バックル８と腹部（脇腹を含む）との相対位置変化を検知する。
【００４０】
例えば、乗員１１が息を吸うと、脇腹は膨らんでセンサ２０に近づき、腹前部は車両前方側にせり出して電波の反射面積が大きくなる。その結果、反射波の強度が大きくなる。特に乗員１１がシートベルト４を着用した状態で息を吸うと、乗員１１の胸部が膨らむことによりシートベルト４の張力が増加するので、バックル８は乗員１１側に引き寄せられる。これにより、反射波の強度が更に大きくなる。
【００４１】
逆に、乗員１１が息を吐くと、脇腹はしぼんでセンサ２０から遠ざかり、腹前部は車両後方側にしぼんで電波の反射面積が小さくなる。その結果、反射波の強度が小さくなる。特に乗員１１がシートベルト４を着用した状態で息を吐くと、乗員１１の胸部がしぼむことによりシートベルト４の張力が減少するので、バックル８は乗員１１から離れる。これにより、反射波の強度が更に小さくなる。
【００４２】
つまり、乗員１１の呼吸動作は、反射波の強弱として捉えることができる。反射波の強弱を検知し、呼吸に同期した信号の周波数を分析して捉えることで、乗員１１の呼吸を検知することができる。あるいは、電波の周波数が血流に反応する周波数帯に含まれる場合、乗員１１の脈拍を検知することができる。
【００４３】
このように、シートベルト４の非装着時も呼吸検知が可能となるが、特に、シートベルト４の装着時は、乗員１１の体表の変位に応じてシートベルト４が変位し、シートベルト４の変位に応じて、タング７を介してバックル８が変位する。したがって、従来方式より安定した呼吸及び脈拍の検知が可能になる。
【００４４】
図９は、センサ２０の構成の一例を示す図である。センサ２０は、発振部２２と、出力部２３と、検波部２４と、アンテナ２５とを有する。
【００４５】
発振部２２は、特定の安定した周波数で発振する信号を生成する。出力部２３は、発振部２２により生成された信号に基づいて、アンテナ２５に給電する。アンテナ２５のマッチングが良好であると、アンテナ２５での反射ロスが抑えられた状態で、空間に電波がアンテナ２５から放射される。定在波比（ＳＷＲ）とは、出力部２３からアンテナ２５に流れる進行波の大きさに対する反射波の大きさの比をいう。出力が安定していれば、検知対象物からの反射波の変化がＳＷＲの変化として現れる。乗員１１の呼吸に同期して、バックル８が移動する又は検知対象物が移動することにより、ＳＷＲが周期的に変化する。
【００４６】
検波部２４は、受信波（反射波）を検波し、高周波の電波（送信波）が受けた変化を低周波の変化に変換する。
【００４７】
検波部２４による検波の具体例として、振幅検波、周波数検波、位相検波が挙げられる。位相検波では、出力部２３の進行波の位相と反射波を含む受信波の位相とが比較され、進行波と同位相のＩ成分と、進行波に対して９０°位相が異なるＱ成分とが、低周波に変換された検波出力として出力される。検波出力は、物体の動きに応じて波形が変化するセンサ出力信号の一例である。
【００４８】
検波出力の振幅の大きさは、I２+Ｑ２により計算される。検波出力の実効電力は、電圧に電流のＩ成分（同相成分）を乗算するか、電流に電圧のＩ成分を乗算することによって演算される。Ｉ成分とＱ成分のタンジェントが演算されることにより、進行波に対する反射波の位相変化が得られる。検波出力には、呼吸と脈拍の少なくとも一方であるバイタルサインを表す周期的なバイタルサイン信号成分や、物体の移動（体動）を表す非周期的な移動信号成分が含まれる。
【００４９】
図１０は、センサ２０の一具体例であるドップラーセンサ２０Ａの構成の一例を示す図である。
【００５０】
ドップラーセンサ２０Ａは、ドップラー効果により、進行波に対する反射波の位相変化から検知対象物の変位をより精度良く検知できる。検知対象物が動くと、反射波の位相が変化し、その位相の変化速度に応じたビート周波数で定在波が変化する。したがって、ドップラーセンサ２０Ａは、送信波と反射波との位相検波を行うことによって、進行波に対する反射波の位相変化速度に比例するドップラー周波数を検出できる。ドップラー周波数により、ドップラーセンサ２０Ａと検知対象物との相対速度を導出することが可能である。また、ドップラーセンサ２０Ａがドップラー周波数を選択的に検知することで、車両振動と脈拍と呼吸とを容易に分別することができる。
【００５１】
車両振動の周波数は、５Ｈｚ〜２０Ｈｚである。車両振動の具体例として、車両の走行による振動、車両への衝撃による振動などが挙げられる。脈拍の周波数は、１Ｈｚから３Ｈｚであり、呼吸の周波数は０．５Ｈｚ〜０．２Ｈｚである。ドップラーセンサ２０Ａと検知対象物との相対速度が速いほど、ドップラー周波数は高い周波数に変換される。振幅が大きく周波数の高い車両振動は、ドップラー周波数として高い周波数に変換される。したがって、車両振動はフィルタによって容易に除去されることが可能であるので、物体の移動（体動）に同期する移動信号成分と、呼吸と脈拍の少なくとも一方であるバイタルサインに同期するバイタルサイン信号成分とを選択的に抽出することが容易になる。
【００５２】
ドップラーセンサ２０Ａは、ドップラー効果を利用し、送信波と反射波との周波数差（ドップラー周波数）に応じたドップラー周波数信号（Ｉ出力及びＱ出力）を出力する。Ｉ出力とＱ出力は、位相差が９０°（π／２）異なる電圧信号である。
【００５３】
ドップラーセンサ２０Ａは、例えば、発振器３３と、送信アンテナ３１と、受信アンテナ３２と、遅延回路３５と、ミキサ３４，３６とを有する。発振器３３の発振信号により、電波（例えば、マイクロ波）が送信アンテナ３１から送信される。送信アンテナ３１から送信された電波は、シート２上の検知対象物で反射し、受信アンテナ３２は、その反射波を受信する。遅延回路３５は、受信アンテナ３２の受信信号の位相を９０°（π／２）遅らせる。ミキサ３４は、発振器３３の発振信号と受信アンテナ３２の受信信号とが入力されることにより、Ｉ出力（Ｉ成分）を生成する。ミキサ３６は、発振器３３の発振信号と、遅延回路３５により位相が遅れた受信アンテナ３２の受信信号とが入力されることにより、Ｑ出力（Ｑ成分）を生成する。
【００５４】
送信アンテナ３１及び受信アンテナ３２は、例えば、四角形に形成された平面状のパッチアンテナである。送信アンテナ３１及び受信アンテナ３２は、それぞれ、複数あってもよい。
【００５５】
図１１は、検知対象物の移動と検波出力との関係の一例を示す図である。図１１（ａ）は、検知対象物の移動を示す。横軸は、サンプリング数を表し、縦軸は、進行波に対する反射波の位相変化量を表す。図１１（ｂ）は、検波出力（Ｉ出力とＱ出力）を示す。横軸は、サンプリング数を表し、縦軸は、検波出力の振幅を表す。検波出力に基づいて、検知対象物の移動に同期する移動信号成分を判別することが可能である。例えば、検出部４０（図３参照）は、図１１（ｂ）に示されるＩ出力及びＱ出力を復調して、進行波に対する反射波の位相の変化（回転）を演算することによって、図１１（ａ）に示される移動信号成分を検出できる。
【００５６】
図１２は、乗員１１の体表の変位と検波出力との関係の一例を示す図である。図１２（ａ）は、乗員１１の体表の変位を示す。図１２（ｂ）は、検波出力（Ｉ出力とＱ出力）を示す。横軸は、サンプリング数を表し、縦軸は、検波出力の振幅を表す。検波出力に基づいて、乗員１１の体表の変位を検出することが可能である。例えば、検出部４０（図３参照）は、図１２（ｂ）に示されるＩ出力及びＱ出力を復調して、進行波に対する反射波の位相の変化（回転）を演算することによって、図１２（ａ）に示される体表の変位を検出できる。
【００５７】
図１３は、検出部４０（図３参照）の構成の一例を示す図である。検出部４０は、センサ２０から出力された検波出力（センサ出力信号の一例）から、呼吸と脈拍の少なくとも一方であるバイタルサインを表すバイタルサイン信号成分の周期を検出する。検出部４０には、センサ２０による検波により低周波に変換されたセンサ出力信号が入力される。検出部４０は、入力されたセンサ出力信号から、検知対象物の動きなどの有意な特徴を抽出し、呼吸又は脈拍のバイタルサインの周期的な変化を選択的に取り出す機能を有する。
【００５８】
本実施例では、検出部４０は、帯域通過フィルタ４１と、信号抽出部４２と、呼吸周期選択部４３と、振幅検知部４４と、オフセット検知部４５とを有する。
【００５９】
図１４は、帯域通過フィルタ４１の構成の一例を示す図である。帯域通過フィルタ４１は、センサ２０から供給されるセンサ出力信号の前処理を行う前処理部に相当する。帯域通過フィルタ４１は、所定の周波数以下の信号を通過させる。帯域通過フィルタ４１は、アナログ回路で構成されたアナログ回路ブロック５０と、デジタル回路で構成されたデジタル回路ブロック６０とを有する。
【００６０】
アナログ回路ブロック５０は、Ａ／Ｄ変換のためのアンチエイリアス周波数で最大通過周波数の上限を決める。帯域通過フィルタ４１は、必要な周波数帯域内の信号のみを通過させてノイズを除去する。デジタル回路ブロック６０は、アナログ回路ブロック５０のローパスフィルタ５２，５４を通過したアナログ信号をＡ／Ｄ変換した後、必要な信号通過帯域処理をデジタル処理により行う。
【００６１】
ドップラーレーダーでは、相対速度の検出に、１Ｈｚ以上の交流信号が使用されることが多い。しかし、呼吸の周波数（周期）は、０．５Ｈｚ〜０．２Ｈｚ（２秒〜５秒）である。あくびの周期は、約１０秒、乗員の移動の周期は、２０秒から３０秒程度である。このため、コンデンサ等を用いたＣＲフィルタにより３０秒以上の減衰を行うためには、容量の大きなコンデンサが必要である。この場合、電源投入時の安定に時間がかかる。また、大きな容量のコンデンサはスペース的にバックルに内蔵することは容易ではない。
【００６２】
そこで、図１４に示されるように、ＤＣアンプ５１，５３がアナログアンプとして使用される。センサ２０から出力される検波出力には、ＤＣ成分（直流成分）が含まれる。アナログ回路ブロック５０は、センサ２０から出力される検波出力を増幅するＤＣアンプと、ＤＣアンプの出力をローパスフィルタ処理するローパスフィルタとを有する。ＤＣアンプ５１は、Ｉ出力を増幅し、ローパスフィルタ５２は、ＤＣアンプ５１の出力が入力される。ＤＣアンプ５３は、Ｑ出力を増幅し、ローパスフィルタ５４は、ＤＣアンプ５３の出力が入力される。
【００６３】
デジタル回路ブロック６０は、Ａ／Ｄ変換部５５と、バンドパスフィルタ５６と、Ａ／Ｄ変換部５７と、バンドパスフィルタ５８と、Ｄ／Ａ変換部５９とを有する。Ａ／Ｄ変換部５５は、ローパスフィルタ５２のアナログ出力をデジタル出力に変換する。バンドパスフィルタ５６は、Ａ／Ｄ変換部５５のデジタル出力を所定の周波数帯域幅で通過させる。Ａ／Ｄ変換部５７は、ローパスフィルタ５４のアナログ出力をデジタル出力に変換する。バンドパスフィルタ５８は、Ａ／Ｄ変換部５７のデジタル出力を所定の周波数帯域幅で通過させる。Ｄ／Ａ変換部５９は、ＤＣアンプ５１，５３がレンジオーバーせずに信号を増幅できるように、増幅器５１，５３のオフセットをデジタル制御で自動制御する。
【００６４】
呼吸の周波数（周期）は、０．５Ｈｚ〜０．２Ｈｚ（２秒〜５秒）程度であり、脈拍の周波数（周期）は、３Ｈｚ〜１Ｈｚ（０．３秒〜１秒）程度であり、乗員の移動の周期は、０．０５Ｈｚ〜０．０３Ｈｚ（２０秒〜３０秒）程度である。したがって、呼吸と乗員の移動（体動）とを高精度に検出するためには、帯域通過フィルタ４１の通過帯域は、呼吸の最大周波数０．５Ｈｚ以下に設定されることが好ましい。また、脈拍と乗員の移動（体動）とを高精度に検出するためには、帯域通過フィルタ４１の通過帯域は、脈拍の最大周波数３Ｈｚ以下に設定されることが好ましい。
【００６５】
信号抽出部４２（図１３参照）は、検波出力（センサ出力信号の一例）を帯域制限する帯域通過フィルタ４１から出力された出力信号を、検知対象物とセンサ２０との距離に比例する呼吸信号ＳＩＧ（距離検出信号）に変換ないしは換算する。
【００６６】
例えば、センサ２０の検波出力には、Ｉ出力とＱ出力の２つの出力がある。Ｉ出力とＱ出力は、位相が９０°異なる検波信号である。検知対象物とセンサ２０との距離が変化すると、送信波に対する反射波の位相が変わる。２４ＧＨｚの送信波の場合、当該距離が６ｍｍ変化すると、位相は３６０°変化する。当該距離が３０ｍｍ変化すると、位相は１８００°（＝３６０°×３０ｍｍ／６ｍｍ）変化する。当該距離が１ｍｍ変化すると、位相は６０°（＝３６０°×１ｍ／６ｍｍ）変化する。つまり、位相の回転は、検知対象物とセンサ２０との距離の変化と等価である。
【００６７】
したがって、信号抽出部４２は、Ｉ出力とＱ出力を含む検波出力から位相の回転角度を計算することで、検知対象物の動きを表す呼吸信号ＳＩＧを検波出力から抽出できる。
【００６８】
また、位相の回転が１８０°より小さい場合には、Ｉ出力及びＱ出力にも、呼吸を表す信号の振幅情報が含まれるため、振幅が小さい場合には、信号抽出部４２は、呼吸信号ＳＩＧの抽出にＩ出力及びＱ出力を選択的に使用できる。検知に使用する信号源を信号の大きさや角度の変化範囲に応じて選択的に使用することによって、または、重み付けにより信頼度が高くなる信号を用いることによって、呼吸の検知精度を上げることができる。
【００６９】
信号抽出部４２が行う変換とは、物理パラメータを変えたり信号形態を変えたりすることを意味する。例えば、信号抽出部４２は、ピークホールド検波する。あるいは、信号抽出部４２は、Ｉ出力とＱ出力から位相の回転を計算し、Ｉ出力とＱ出力の２つの信号から距離に比例する１つの信号に物理パラメータを変換する。また、信号抽出部４２が行う換算とは、この１つの信号を実際の距離変化のスケールに拡大縮小すること又はログスケールに合わせることを意味する。位相の回転が９０°より小さな領域では、Ｉ出力及びＱ出力は、そのまま距離スケールに換算可能である。
【００７０】
検波出力の振幅は、検知対象物とセンサ２０との距離の２乗や３乗に比例することが多い。そこで、ルックアップテーブル等を用いて非線形に信号と距離とを対応付けることを、信号抽出部４２が行う変換又は換算の意味に含まれてもよい。信号抽出部４２が何もしないことも、信号に係数１を乗算する変換とみなす。
【００７１】
呼吸周期選択部４３（図１３参照）は、信号抽出部４２により抽出された呼吸信号ＳＩＧ（検知対象物とセンサ２０との距離に比例する距離検出信号）から、呼吸の周期成分を含むバイタルサイン信号成分の周期を検出する。
【００７２】
呼吸周期選択部４３は、呼吸信号ＳＩＧから特定のバイタルサイン信号成分の周期を効率よく選択する。また、呼吸周期選択部４３は、呼吸信号ＳＩＧの波形に含まれる呼吸の周期成分の特徴を強めることによりバイタルサイン信号成分を生成し、生成したバイタルサイン信号成分の波形からピーク点やゼロクロス点を検出することによって呼吸周期を検出する。呼吸周期は、バイタルサイン信号成分の周期の一例である。
【００７３】
呼吸信号ＳＩＧに重畳するノイズは、ピークの検出や周期の検出に誤差を与える。従って、呼吸周期選択部４３は、呼吸信号ＳＩＧの波形に含まれる呼吸の周期成分の特徴を強める等の波形整形を行うことによって、ピークからピークの検出や周期の検出を容易に実施できる。
【００７４】
一般的に、特定の周波数成分の検出には、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）が使用される。ＦＦＴにより導出された特定周波数領域の振幅の大小に基づいて、呼吸や脈拍の周波数成分の有無の検出が可能である。しかし、呼吸と脈拍の少なくとも一方であるバイタルサインを表すバイタルサイン信号成分の周期、オフセット又は波形は、一振動毎に変化する。したがって、ＦＦＴを使用する場合、信号波形を一振動毎に抽出してノイズを除去した後にＦＦＴなどの後処理が実行されることが有用である。
【００７５】
呼吸などの生体信号は、絶えず変動する。そのため、センサ２０の検波部から出力された種々の信号に含まれる呼吸の周期情報は、一方の検波出力からは大きく検出されるが、他方の検波出力からは小さく検出される場合がある。従って、１つの信号に頼るよりも、複数の信号から複数のバイタルサイン信号成分が選択されることで、バイタルサインに関する情報の確度を高めることができる。
【００７６】
図１５は、呼吸周期選択部４３の構成の一例を示す図である。呼吸周期選択部４３は、Ｉ出力及びＱ出力、位相信号、振幅信号などの複数の信号から、乗員１１の呼吸周期を検知して選択し、その選択結果を生成部７０に送出する。呼吸周期選択部４３は、波形整形部６１と、周期検知部６２と、周期選択部６３とを有する。
【００７７】
波形整形部６１は、呼吸周期の検知を行うため、呼吸信号ＳＩＧの波形に含まれる呼吸の周期成分の特徴（例えば、波形のピーク点、ゼロクロス点、変曲点など）を際立たせるための数値的演算処理を行う。たとえば、波形整形部６１は、ノイズ除去やオフセット除去を行うため、フィルタ演算、差分、積算、ダンピング等の演算処理を行う。波形整形部６１は、一つの呼吸信号ＳＩＧに対して複数の波形整形処理を行ってもよい。たとえば、呼吸信号ＳＩＧを微分した信号にも、呼吸周期情報が含まれる。波形整形部６１は、波形整形内容が相互に異なる複数の波形整形フィルタを用いて、呼吸信号ＳＩＧの波形に含まれる呼吸の周期成分の特徴を強めることによって、複数のバイタルサイン信号成分を生成できる。
【００７８】
周期検知部６２は、波形整形部６１により波形整形された一つ又は複数のバイタルサイン信号成分の波形に含まれる呼吸の周期成分の特徴を一つ又は複数の検出器（周期検出ロジック）により検出することによって、一つ又は複数の呼吸周期を検知（算出）する。周期検出ロジックは、周期検出方法を規定するプログラムの一例であり、例えば、中央演算処理装置により実行される。周期検知部６２は、呼吸の周期成分の特徴の違いに応じて最適な検出器を使用することにより、当該特徴を精度良く検出できる。例えば、波形のピークの特徴として、三角ピーク、台形ピーク、なだらかな曲線ピークなどが挙げられる。
【００７９】
周期選択部６３は、周期検知部６２により検知された一つ又は複数の呼吸周期の中から、適切な一つ又は複数の呼吸周期候補を選択する。例えば、周期選択部６３は、周期検知部６２により検知された複数の呼吸周期の平均値または中央値を呼吸周期候補として選択する。
【００８０】
また、周期選択部６３は、位相の回転が小さい変化状態（例えば９０°未満）の場合にＩ出力及びＱ出力に付加された重みを加味して、平均値又は中央値を選択してもよい。あるいは、周期選択部６３は、位相の回転が大きい変化状態（例えば９０°以上）の場合にＩ出力及びＱ出力から算出された位相信号又は距離信号に付加された重みを加味して、平均値又は中央値を選択してもよい。重みは、上記の位相の回転情報に限られず、振幅の大小や信号の周期の乱れなどに応じて付加されてもよい。
【００８１】
このように、検出部４０の呼吸周期選択部４３は、センサ２０から出力されたセンサ出力信号から、バイタルサイン信号成分の複数の周期候補を複数の異なる周期検出方法によって検出する。これにより、生成部７０は、呼吸周期選択部４３によって検出された複数の周期候補から、信頼のあるバイタルサイン信号成分の周期を高精度に特定できる。
【００８２】
周期選択部６３は、選択した呼吸周期候補とその選択した呼吸周期候補の属性情報とを生成部７０に送る。生成部７０は、選択した呼吸周期候補の信頼度の評価にその属性情報を使用する。
【００８３】
また、周期選択部６３から出力される呼吸周期候補の数は、複数でもよい。たとえば、選択された複数の呼吸周期候補のうち、中央値と上限値と下限値とが生成部７０に送られる。
【００８４】
周期選択部６３は、呼吸又は体動などの検知目的の動きを分離するため、例えば、呼吸周期候補を選択する複数の検出器（周期検出ロジック）を少なくとも一つ選択するか、呼吸周期候補を選択する選択フィルタの種類と通過帯域の少なくとも一方を変更する。呼吸などの生体信号の周期は絶えず変わるため、生成部７０が呼吸周期候補の信頼度を評価した結果又は信頼のある呼吸周期候補から生成したバイタルサイン情報に応じて、周期選択部６３は、検出器（周期検出ロジック）、選択フィルタの種類、選択フィルタの通過帯域のうちの少なくとも一つを変更してもよい。周期選択部６３は、フィルタ定数の異なる選択フィルタを並列的に演算することによって適切な選択周期候補を選択してもよい。
【００８５】
呼吸周期選択部４３は、一つの信号に対して一つ以上のフィルタ処理と周期検出処理とを行う。たとえば、速い呼吸の周期と遅い呼吸の周期とでは、検出処理に最適な処理パラメータが異なる。そこで、呼吸周期選択部４３は、生成部７０が生成したバイタルサイン情報のフィードバックによって、生成部７０が選択周期候補の信頼度を高く評価するようにバイタルサイン信号成分の周期の検出方法を変更する。これにより、現在の呼吸周期に適した検出方法を選択することができる。
【００８６】
また、複数のフィルタ処理や複数の周期検出処理を並列的に実行できない場合がある。この場合、呼吸周期選択部４３は、生成部７０からフィードバックされた現在確定している呼吸周期に応じて、目的とする信号の振幅や揺らぎが小さくなるように、使用するフィルタ処理の特性や周期検出方法を動的に変更する。これにより、生成部７０で生成されるバイタルサイン情報の確度が向上する。
【００８７】
検出部４０は、付加処理部６４（図１５参照）を有する。付加処理部６４は、図１３に示されるように、振幅検知部４４と、オフセット検知部４５と、雑音検知部４６とを有する。
【００８８】
振幅検知部４４は、波形整形部６１により波形整形されたバイタルサイン信号成分の振幅を検出する付加処理を実行し、検出した振幅を付加情報として生成部７０に送信する。生成部７０は、振幅検知部４４により検知され且つ所定の振幅よりも小さな振幅を有するバイタルサイン信号成分から検出された呼吸周期の信頼度を低下させる。
【００８９】
オフセット検知部４５は、呼吸周期の振幅の中心値などのオフセットの情報を検知する。オフセット検知部４５は、呼吸周期の振幅の中心値などのオフセットの情報を検知することによって、物体の非周期的な移動を表す移動信号成分を検知できる。
【００９０】
雑音検知部４６は、波形整形部６１により波形整形されたバイタルサイン信号成分の雑音レベルを検出する付加処理を実行し、検出した雑音レベルを付加情報として生成部７０に送信する。雑音レベルは、呼吸周期候補の信頼度を生成部７０が評価するための指標の一つである。
【００９１】
図１６は、検出部４０が処理する信号波形の一例を示す図である。図１６では、検出部４０は、信号のフィルタ処理に、移動平均フィルタを使用する。
【００９２】
図１６において、周期選択部６３は、基準呼吸周期の１／４〜１／２の区間で移動平均する移動平均フィルタを呼吸周期選択フィルタとして用いる。また、オフセット検知部４５（図１３参照）は、基準呼吸周期の１倍〜２倍の区間で移動平均する移動平均フィルタをオフセット検知フィルタとして用いる。振幅検知部４４（図１３参照）は、バイタルサイン信号成分の振幅の上ピークと下ピークとの差を算出する。移動平均区間は、生成部７０が信頼のあると判定した平均呼吸周期に応じて適切な値に可変する、あるいは、複数の移動平均の結果から選択される。
【００９３】
図１６（ａ）は、呼吸信号ＳＩＧの波形の一例を示す。帯域通過フィルタ４１後の信号抽出部４２により抽出された呼吸信号ＳＩＧには、車両振動、体動及び呼吸の成分が含まれている。
【００９４】
図１６（ｂ）は、波形整形部６１が、呼吸信号ＳＩＧの波形を基準呼吸周期の１／２の区間で移動平均フィルタにより移動平均することによって生成したバイタルサイン信号成分ＳＷ−０．５の波形の一例を示す。呼吸の周期成分の特徴が強調されている。
【００９５】
図１６（ｃ）は、オフセット検知部４５が、バイタルサイン信号成分ＳＷ−０．５の波形を基準呼吸周期の２倍の区間で移動平均フィルタにより移動平均することによって生成したバイタルサイン信号成分ＳＷ−２．０の波形の一例を示す。バイタルサイン信号成分ＳＷ−２．０は、振幅中心値を示し、呼吸の周期成分の特徴が抑制されている。物体の非周期的な移動を表す移動信号成分が存在すると、バイタルサイン信号成分ＳＷ−２．０に変化が生じる。
【００９６】
図１６（ｄ）は、波形整形部６１が、バイタルサイン信号成分ＳＷ−０．５とバイタルサイン信号成分ＳＷ−２．０との差分を演算することによって生成した差分信号Ｄｅｌｔａの波形の一例を示す。周期検知部６２は、差分信号Ｄｅｌｔａから呼吸周期を検知し、周期選択部６３は、差分信号Ｄｅｌｔａから検知された呼吸周期を呼吸周期候補として選択する。
【００９７】
図１６（ｅ）は、振幅検知部４４により検知された差分信号Ｄｅｌｔａの振幅Ｍａｇの波形の一例を示す。振幅Ｍａｇは、呼吸周期候補の信頼度を生成部７０が評価するための指標の一つである。
【００９８】
図１７は、生成部７０の構成の一例を示す図である。生成部７０は、検出部４０が検出したバイタルサイン信号成分の信頼度を評価し、信頼のあるバイタルサイン信号成分から、呼吸と脈拍の少なくとも一方であるバイタルサインに関するバイタルサイン情報を生成する。生成部７０は、信頼度が低い方に比べて高い方のバイタルサイン信号成分から、前記バイタルサイン情報を生成する。
【００９９】
生成部７０は、検出部４０からの信号を受けて、呼吸周期候補の信頼度を考慮し、呼吸の有無及び呼吸周期を確定する。生成部７０は、検出部４０が検出したバイタルサイン信号成分の呼吸周期候補の信頼度を評価する評価部７３と、信頼のある呼吸周期候補から、バイタルサインに関するバイタルサイン情報を生成する呼吸判断部７４とを有する。バイタルサイン情報として、現在の呼吸の有無、現在の呼吸周期、平均呼吸周期、自発呼吸周期、呼吸ばらつき、呼吸異常などが挙げられる。
【０１００】
例えば、評価部７３は、シート２上の物体の移動の有無を判定し、当該移動があると判定したときのバイタルサイン信号成分の呼吸周期候補の信頼度に比べて、当該移動がないと判定したときの信頼度を高く評価する。シート２上の物体の移動には、当該物体が乗員である場合の当該乗員の運転操作による身体の移動や、車両挙動による当該物体の移動とが含まれる。呼吸判断部７４は、信頼度が低い方に比べて高い方のバイタルサイン信号成分の呼吸周期候補からバイタルサイン情報を生成する。これにより、信頼度の低いバイタル信号成分の呼吸周期候補からバイタルサイン情報が生成されることを防止することができる。
【０１０１】
評価部７３は、検出部４０のオフセット検知部４５により検知された移動信号成分に応じて、シート２上の物体の有無を判定する。評価部７３は、シート２上の物体を移動させる車両挙動を表す車両挙動データに応じて、シート２上の物体の移動の有無を判定してもよい。評価部７３は、移動信号成分と車両挙動データとを組み合わせて、シート２上の物体の移動の有無を判定してもよい。
【０１０２】
例えば、評価部７３は、検出部４０の振幅検知部４４が検知した振幅が小さいときのバイタルサイン信号成分の呼吸周期候補の信頼度に比べて、振幅検知部４４が検知した振幅が大きいときの信頼度を高く評価する。呼吸判断部７４は、信頼度が低い方に比べて高い方のバイタルサイン信号成分の呼吸周期候補からバイタルサイン情報を生成する。これにより、信頼度の低いバイタル信号成分の呼吸周期候補からバイタルサイン情報が生成されることを防止することができる。
【０１０３】
例えば、評価部７３は、検出部４０の雑音検知部４６が検知した雑音レベルが大きいときのバイタルサイン信号成分の呼吸周期候補の信頼度に比べて、雑音検知部４６が検知した雑音レベルが小さいときの信頼度を高く評価する。呼吸判断部７４は、信頼度が低い方に比べて高い方のバイタルサイン信号成分の呼吸周期候補からバイタルサイン情報を生成する。これにより、信頼度の低いバイタル信号成分の呼吸周期候補からバイタルサイン情報が生成されることを防止することができる。
【０１０４】
例えば、評価部７３は、検出部４０の周期選択部６３が選択した呼吸周期候補のばらつきが大きいときのバイタルサイン信号成分の呼吸周期候補の信頼度に比べて、周期選択部６３が選択した呼吸周期候補のばらつきが小さいときの信頼度を高く評価する。呼吸判断部７４は、信頼度が低い方に比べて高い方のバイタルサイン信号からバイタルサイン情報を生成する。これにより、信頼度の低いバイタル信号成分の呼吸周期候補からバイタルサイン情報が生成されることを防止することができる。
【０１０５】
例えば、呼吸判断部７４は、信頼度が低い方に比べて高い方のバイタルサイン信号成分の周期の経時的な変化に基づいて、バイタルサイン情報を生成する。これにより、バイタルサイン信号成分の周期が経時的に変化しても、生成されるバイタルサイン情報の確度を向上させることができる。
【０１０６】
具体的には、呼吸判断部７４は、信頼度が低い方に比べて高い方のバイタルサイン信号成分の周期の経時的な変化に基づいて、当該周期の安定期間を選択し、当該安定期間でのバイタルサイン信号成分から、バイタルサイン情報を生成する。これにより、当該周期が安定している期間でのバイタルサイン信号成分の周期が、バイタルサイン情報の生成に利用されるので、生成されるバイタルサイン情報の確度を向上させることができる。
【０１０７】
たとえば、呼吸判断部７４は、自発呼吸している状況の呼吸周期を選択的に集めて平均化処理することによって、自発呼吸周期を確定する。また、呼吸判断部７４は、信頼度のある呼吸周期を評価部７３により選び、信頼度と共に現在の呼吸周期を出力する。また、呼吸判断部７４は、信頼度が高いと評価部７３により評価された区間における呼吸周期候補の平均値を平均呼吸周期として出力する。また、呼吸判断部７４は、信頼度が高いと評価部７３により評価された区間における呼吸の変動ばらつきを呼吸ばらつきとして出力する。
【０１０８】
評価部７３は、呼吸周期候補の信頼度を、以下の評価基準（１）〜（９）のうち少なくとも一つの評価基準に従って評価する。
（１）ある範囲の周期の信号が連続したときに信頼できるとする（周期ばらつきが小さい、または平均周期が安定している）。
（２）信号振幅が一定以上のときに信頼できるとする。
（３）体が大きく動いていないときに信頼できるとする（オフセットや信号に急峻な変化が無い）。
（４）信号前処理部や信号抽出部の処理や信号強度が適正であるとき信頼できるとする（レンジオーバーやオフセットエラーなどが無いか、通過した信号振幅が適正範囲など）。
（５）呼吸信号以外の情報（その他の信号７２の一例である車両走行データなど）が特定範囲にあるとき信頼できるとする。
（６）複数の呼吸周期候補が入力された場合、平均値に一番近い呼吸周期候補又は多数決によって決まる呼吸周期候補を信頼できるとする。
（７）重み付けや、優先順位に従って選択や加重平均された結果を信頼できるとする。
（８）シートベルトが装着されているときに信頼できるとする。
（９）現在の判断情報に基づいて入力情報が信頼できると判断される場合を信頼できるとする。
【０１０９】
呼吸判断部７４は、評価部７３による評価結果に従い、現在の呼吸の有無、現在の呼吸周期、平均呼吸周期、呼吸ばらつきなどを、信頼度情報と信頼区間に基づいて判断し、その判断結果を出力する。
【０１１０】
この判断された呼吸の有無、周期、周期のゆらぎ、振幅等は、出力部８０で選択的に利用できる。かつ、後段での、あくび、無呼吸などの乗員状態判断に利用できる。
【０１１１】
出力部８０は、生成部７０での判断結果および必要に応じて、バイタルサイン情報などの情報を外部に送出する。出力部８０は、以下の少なくとも一つ以上の情報を出力する。
（１）乗員についてのバイタルサイン情報：呼吸有り無し、呼吸周期ランク、呼吸の安定状態（信頼度）など。
（２）乗員についてのバイタルサイン：呼吸周期、振幅、体動などのデータ。
（３）バイタルサイン情報以外の情報（自己診断情報）：自己診断結果（正常/異常）。
（４）バイタルサイン情報以外の付加情報：乗員の有無、呼吸振幅から推定したベルトのテンションに関する情報など。
【０１１２】
図１８は、検出部４０が処理する信号波形の一例を示す図である。図１９は、図１８の信号波形に基づいて乗員のステータスを導出する実施例を示す図である。図１８の凡例は、図１６の凡例と同じであるので、説明を省略する。図１９（ａ）において、Ｄｅｔｅｃｔは、生成部７０から出力（推定）された呼吸周期の経時的変化（経時的に変化する呼吸周期を連続させたもの）を示す。図１９（ａ）において、点線は、呼吸センサにより実際に検出された呼吸の経時的変化を示す。図１９（ｂ）において、Ｍｏｖｅは、体動情報の経時的変化（経時的に変化する体動情報を連続させたもの）を示す。Ｍｏｖｅの急激な変化は、胸の位置がブレーキで少し前に変位したときの情報を示す。図１９（ｃ）において、D-dwXは、車両が減速中に乗員が受ける力を示し、D-upYは、車両が右カーブを旋回走行中に乗員が受ける力を示す。
【０１１３】
本実施例において、乗員ステータスが安定状態にあるか否かは以下のように行われる。Ｄｅｔｅｃｔには、時折、呼吸周期に乱れがある非安定期間が存在する（約２５０から約３７０までのサンプリング期間、及び、約７００から約７６０までのサンプリング期間）。しかし、Ｍｏｖｅの情報と統合すると、Ｄｅｔｅｃｔでの呼吸の乱れは、乗員の体動による検知乱れであることが推定できる。つまり、呼吸判断部７４は、Ｍｏｖｅの急変期間に対応する期間に現れる呼吸周期の乱れを、体動の急変による乱れと推定できる。
【０１１４】
さらに、図１９（ｃ）で示される車両挙動データが利用できる場合は、呼吸判断部７４は、その体動の急変を、ブレーキとその後に続く旋回により生じた受動的体動と推定できる。
【０１１５】
従って、このような情報から、外来要因を排除して、自発的体動、呼吸期間のみに注目すれば、運転乗員の自発呼吸周期は非常に安定しているとの乗員ステータスが導出できる。
同様に安定からの逸脱や無呼吸、並びに、音や光やベルトによるワーニングを車両から乗員に与えたときの、乗員反応、体動を検知し、乗員状態を検証することも出来る。
【０１１６】
図２０は、車載システムの一例であるシートベルト装置１Ｂの構成を示すブロック図である。センサ２０の発振周波数としてVHF-UHF帯の周波数が選択されると、伝播波の一部が皮膚表面から少し内部に侵入して反射する。従って、血流の大小によりわずかに反射が異なる。このような周波数が選択された場合、波長が長いため、検出は主に定在波比の変化を検出する。この変化には、センサと腰部の距離変化、反射面積変化、血流による反射率の変化を合わせた信号成分が含まれる。脈拍は1Hzから3Hz、呼吸は0.5Hzから0.2Hzとなる。従って、対象とする信号の周波数が異なるが、呼吸検出と同じ手法が適応できる。
【０１１７】
図２０は、呼吸と脈拍を検知するブロック構成を示す。本実施例では、呼吸と脈拍でセンサ２０が共通に使用され、検出部４０と生成部７０については、呼吸と脈拍とで専用に設けられている（呼吸検出部４０Ａ，脈拍検出部４０Ｂ，生成部７０Ａ，７０Ｂ）。
【０１１８】
以上、バックル及び車載システムを実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。
【０１１９】
例えば、シート２は、車両の前側座席でもよいし、後部座席でもよい。
【符号の説明】
【０１２０】
１，１Ａ，１Ｂ  シートベルト装置
８  バックル
２０  センサ
４０  検出部
７０  生成部
８０  出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【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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【図１９】
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【図２０】
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