(57)【要約】【課題】振動等のノイズの影響を除去して確実に体動を検出し、誤報を防止できるセンサ装置、および脈拍センサを提供する。【解決手段】中空の主チャンバ１と、主チャンバ１に設けた開口を封止して振動板２ｂが主チャンバ１内に連通し、振動板２ｂの変位によって生成される信号を出力するマイクロホン２１，２２と、マイクロホン２１，２２の各出力を入力される信号処理部３とを備え、信号処理部３は、マイクロホン２１，２２の各出力に基づいて、主チャンバ１が変形して主チャンバ１内の圧力変化が発生したか否かを判断する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空の主チャンバと、主チャンバに設けた開口を封止して振動板が主チャンバ内に連通し、当該振動板の変位によって生成される信号を出力する第１のマイクロホンおよび第２のマイクロホンと、第１のマイクロホンと第２のマイクロホンの各出力を入力される信号処理部とを備え、
信号処理部は、第１のマイクロホンと第２のマイクロホンの各出力に基づいて、主チャンバが変形して主チャンバ内の圧力変化が発生したか否かを判断する
ことを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
第１のマイクロホンと第２のマイクロホンの各振動板の一面が、前記主チャンバ内に面し、第１のマイクロホンと第２のマイクロホンの各振動板の他面が、互いに異なる方向を向いており、
前記信号処理部は、第１のマイクロホンと第２のマイクロホンの各振動板の変位が同相の場合、主チャンバが変形して主チャンバ内の圧力変化が発生したと判断し、第１のマイクロホンと第２のマイクロホンの各振動板の変位が同相でない場合、主チャンバが変形することなく主チャンバに振動が加えられたと判断する
ことを特徴とする請求項１記載のセンサ装置。
【請求項３】
第１のマイクロホンと第２のマイクロホンの各振動板の一面が、各マイクロホンの受音面であることを特徴とする請求項２記載のセンサ装置。
【請求項４】
第１のマイクロホンと第２のマイクロホンの各振動板の他面が、各マイクロホンの受音面であることを特徴とする請求項２記載のセンサ装置。
【請求項５】
第１のマイクロホンの振動板の一面と第２のマイクロホンの振動板の他面とが、前記主チャンバ内に面し、第１のマイクロホンの振動板の他面と第２のマイクロホンの振動板の一面とが、互いに異なる方向を向いており、
前記信号処理部は、第１のマイクロホンと第２のマイクロホンの各振動板の変位が逆相の場合、主チャンバが変形して主チャンバ内の圧力変化が発生したと判断し、第１のマイクロホンと第２のマイクロホンの各振動板の変位が逆相でない場合、主チャンバが変形することなく主チャンバに振動が加えられたと判断する
ことを特徴とする請求項１記載のセンサ装置。
【請求項６】
前記主チャンバと第１のマイクロホンと第２のマイクロホンとを収納する副チャンバを備えることを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載のセンサ装置。
【請求項７】
第１のマイクロホンと第２のマイクロホンのうちいずれか一方の振動板は、主チャンバに連通していない面が副チャンバに連通することを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載のセンサ装置。
【請求項８】
前記信号処理部は、第１のマイクロホンと第２のマイクロホンの各出力レベルを一致させるレベル補正手段と、レベル補正手段を介した第１のマイクロホンと第２のマイクロホンの各出力の差分平均値を演算する差分平均演算手段と、レベル補正手段を介した第１のマイクロホンと第２のマイクロホンのいずれか一方の出力から当該差分平均値を減算する減算手段とを備えることを特徴とする請求項２乃至４いずれか記載のセンサ装置。
【請求項９】
請求項１乃至８いずれかのセンサ装置と、第１のマイクロホンと第２のマイクロホンの各出力から脈拍の発生周波数帯域の成分のみを通過させるフィルタとを備えることを特徴とする脈拍センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ装置、および脈拍センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、脈拍等の体動発生時の微小な圧力変化を検知することによって、脈拍等の体動を検出するセンサ装置があり、例えば、中空のチャンバの一端にマイクロホンを配設し、体動の発生によってチャンバの開口した他端を介して伝播される圧力変化をマイクロホンで検知することで、体動を検出している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、微小な圧力変化を検知するということは、マイクロホンにかかる微少な振動も検知するため、特に体動と同じ周波数成分の振動が発生する場所で、マイクロホンの出力から体動のみの信号成分を抽出することは困難であった。
【０００４】
そこで、水をチャンバ内に充填した流動体室を形成し、この流動体室を介して微小な圧力変化を検知することでノイズ成分となる振動を抑制するセンサ装置が提案された（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−３５４１９９号公報
【特許文献２】特開２００４−１１３６１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献２のセンサ装置では、チャンバ内に水を充填する必要があり、水漏れ防止や、水量の管理が必要となり、取り扱いが繁雑になるという問題があった。
【０００６】
また、近年、老人ホームの入居者が増えており、老人ホームで亡くなられる入居者も増加傾向にあることから、例えば就寝中の入居者の脈拍や寝息等を検出することによって、入居者の体調異常を検出して、職員に報知する必要がある。しかし、特に就寝中の入居者の体動確認については、職員が入居者に気付かれないように慎重に確認しなければならない。そこで、カメラ等を設置したとしても、入居者のプライバシーを考慮すると画像で直接確認することはできないため、画像処理によって文字情報に変換しなければならず、装置の構成が複雑になってしまう。また、画像による体動確認では、入居者の体調異常を検出し難い。さらに、職員の負担軽減を図るためには、誤報を防止するとともに、職員に確実に報知する必要がある。
【０００７】
このように、振動等のノイズの影響を除去して確実に体動を検出し、誤報を防止できるセンサ装置、特に脈拍センサが求められている。
【０００８】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、振動等のノイズの影響を除去して確実に体動を検出し、誤報を防止できるセンサ装置、および脈拍センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、中空の主チャンバと、主チャンバに設けた開口を封止して振動板が主チャンバ内に連通し、当該振動板の変位によって生成される信号を出力する第１のマイクロホンおよび第２のマイクロホンと、第１のマイクロホンと第２のマイクロホンの各出力を入力される信号処理部とを備え、信号処理部は、第１のマイクロホンと第２のマイクロホンの各出力に基づいて、主チャンバが変形して主チャンバ内の圧力変化が発生したか否かを判断することを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、センサ装置において、第１，第２のマイクロホンの出力の周波数、位相等に基づいて、体動、振動（音声による振動も含む）の各外部因子を互いに区別することができるので、振動等のノイズの影響を除去して確実に体動を検出でき、誤報を防止できる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１において、第１のマイクロホンと第２のマイクロホンの各振動板の一面が、前記主チャンバ内に面し、第１のマイクロホンと第２のマイクロホンの各振動板の他面が、互いに異なる方向を向いており、前記信号処理部は、第１のマイクロホンと第２のマイクロホンの各振動板の変位が同相の場合、主チャンバが変形して主チャンバ内の圧力変化が発生したと判断し、第１のマイクロホンと第２のマイクロホンの各振動板の変位が同相でない場合、主チャンバが変形することなく主チャンバに振動が加えられたと判断することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、第１，第２のマイクロホンの各出力は、体動による主チャンバ内の圧力変化時には互いに同相となり、振動の発生時には互いに同相とならないので、体動、振動（音声による振動も含む）の各外部因子を互いに区別でき、振動等のノイズの影響を除去して確実に体動を検出できて、誤報を防止できる。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項２において、第１のマイクロホンと第２のマイクロホンの各振動板の一面が、各マイクロホンの受音面であることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、第１，第２のマイクロホンの各出力は、体動による主チャンバ内の圧力変化時には互いに同相となり、振動等の発生時には互いに逆相となるので、体動、振動（音声による振動も含む）の各外部因子を互いに区別でき、振動等のノイズの影響を除去して確実に体動を検出できて、誤報を防止できる。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項２において、第１のマイクロホンと第２のマイクロホンの各振動板の他面が、各マイクロホンの受音面であることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、第１，第２のマイクロホンの各出力は、体動による主チャンバ内の圧力変化時には互いに同相となり、振動等の発生時には互いに逆相となるので、体動、振動（音声による振動も含む）の各外部因子を互いに区別でき、振動等のノイズの影響を除去して確実に体動を検出できて、誤報を防止できる。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項１において、第１のマイクロホンの振動板の一面と第２のマイクロホンの振動板の他面とが、前記主チャンバ内に面し、第１のマイクロホンの振動板の他面と第２のマイクロホンの振動板の一面とが、互いに異なる方向を向いており、前記信号処理部は、第１のマイクロホンと第２のマイクロホンの各振動板の変位が逆相の場合、主チャンバが変形して主チャンバ内の圧力変化が発生したと判断し、第１のマイクロホンと第２のマイクロホンの各振動板の変位が逆相でない場合、主チャンバが変形することなく主チャンバに振動が加えられたと判断することを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、第１，第２のマイクロホンの各出力は、体動による主チャンバ内の圧力変化時には互いに逆相となり、振動の発生時には互いに逆相とならないので、体動、振動（音声による振動も含む）の各外部因子を互いに区別でき、振動等のノイズの影響を除去して確実に体動を検出できて、誤報を防止できる。
【００１９】
請求項６の発明は、請求項１乃至５いずれかにおいて、前記主チャンバと第１のマイクロホンと第２のマイクロホンとを収納する副チャンバを備えることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、風圧や部屋のドアの開閉による気圧変化の影響は、副チャンバが遮断するので、第１，第２のマイクロホンの出力には、風圧や部屋のドアの開閉による気圧変化の影響によるノイズが入らず、ノイズの影響を除去して確実に体動を検出でき、誤報を防止できる。
【００２１】
請求項７の発明は、請求項１乃至５いずれかにおいて、第１のマイクロホンと第２のマイクロホンのうちいずれか一方の振動板は、主チャンバに連通していない面が副チャンバに連通することを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、第１，第２のマイクロホンの出力に基づいて、風圧や部屋のドアの開閉による気圧変化もさらに区別でき、より多くの外部因子のふるまいを検出できる。
【００２３】
請求項８の発明は、請求項２乃至４いずれかにおいて、前記信号処理部は、第１のマイクロホンと第２のマイクロホンの各出力レベルを一致させるレベル補正手段と、レベル補正手段を介した第１のマイクロホンと第２のマイクロホンの各出力の差分平均値を演算する差分平均演算手段と、レベル補正手段を介した第１のマイクロホンと第２のマイクロホンのいずれか一方の出力から当該差分平均値を減算する減算手段とを備えることを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、信号処理部から出力される信号は、振動等のノイズの影響を除去した体動による成分のみが残るので、確実に体動を検出でき、誤報を防止できる。
【００２５】
請求項９の発明は、請求項１乃至８いずれかのセンサ装置と、第１のマイクロホンと第２のマイクロホンの各出力から脈拍の発生周波数帯域の成分のみを通過させるフィルタとを備えることを特徴とする。
【００２６】
この発明によれば、脈拍センサにおいて、振動等のノイズの影響を除去して確実に脈拍を検出し、誤報を防止できる。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように、本発明では、振動等のノイズの影響を除去して確実に体動を検出し、誤報を防止できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２９】
（実施形態１）
図１は、本実施形態のセンサ装置Ａの構成を示し、センサ装置Ａは、可とう性を有する材料で成形された中空円筒状の主チャンバ１と、主チャンバ１の両端開口に各々配設されたマイクロホン２１，２２と、マイクロホン２１，２２の各出力を接続された信号処理部３とを備える。
【００３０】
マイクロホン２１，２２は、ケース２ａの一端側に振動板２ｂを各々備えており、振動板２ｂの一面２ｃ（以後、前面２ｃと称す）が受音面としてケース２ａの一端方向に面し、振動板２ａの各他面２ｄ（以後、後面２ｄと称す）はケース２ａ内の後気室２ｅを介してケース２ａの他端方向に面している。そして、マイクロホン２１，２２は、各ケース２ａが主チャンバ１の両端開口を封止して、主チャンバ１内の空間１ａはマイクロホン２１，２２によって密閉されており、各振動板２ｂの前面２ｃが主チャンバ１内の空間１ａに位置し、各振動板２ｂの後面２ｄが後気室２ｅを介して主チャンバ１外に位置している。すなわち、マイクロホンＭ１，Ｍ２は互いに反対方向を向いている。
【００３１】
そして、図２（ａ）に示すように、主チャンバ１に外部圧力Ｘ１０が加わって変形し、空間１ａ内の圧力変化が生じた場合、マイクロホン２１，２２が受ける力のベクトルの向きは互いに逆であり、互いに反対方向を向いているマイクロホン２１，２２の各振動板２ｂの前面２ｃに対して空間１ａ内から力が加わるので、マイクロホン２１，２２の振動板２ｂの各変位方向Ｘ１１，Ｘ１２は互いに同相となり、図２（ｂ）に示すように、マイクロホン２１，２２から出力されるマイク信号Ｓ２１，Ｓ２２も互いに同相となる。なお、信号Ｓ２３は、マイク信号Ｓ２１とＳ２２との差であり、マイク信号Ｓ２１とＳ２２が同相で変化するために略ゼロとなっている。
【００３２】
一方、図３（ａ）に示すように、主チャンバ１が変形することなく振動（加速度）が加わった場合には、空間１ａ内に圧力変化が生じることなく、マイクロホン２１，２２が受ける力のベクトルの向きは同一であるため、互いに反対方向を向いているマイクロホン２１，２２の振動板２ｂの各変位方向Ｘ２１，Ｘ２２は互いに逆相となり、図３（ｂ）に示すように、マイクロホン２１，２２から出力されるマイク信号Ｓ２１，Ｓ２２も互いに逆相となる。なお、信号Ｓ２４は、マイク信号Ｓ２１とＳ２２との和であり、マイク信号Ｓ２１とＳ２２が逆相で変化するために略ゼロとなっている。
【００３３】
このように、マイクロホン２１，２２が出力するマイク信号Ｓ２１，Ｓ２２は、主チャンバ１に加えられる圧力、振動等の外部因子によって波形の位相が異なり、さらにはその周波数帯域も主チャンバ１に加えられる外部因子によって異なる。したがって、図４に示すように、マイク信号Ｓ２１，Ｓ２２の周波数帯域、マイク信号Ｓ２１，Ｓ２２の位相によって、主チャンバ１に加えられた外部因子を判定することができる。
【００３４】
例えば、マイク信号Ｓ２１，Ｓ２２の周波数帯域が１Ｈｚ以下で互いに同相の場合は、主チャンバ１に外部圧力が加わって変形し、空間１ａ内の圧力変化が生じたと判定でき、マイク信号Ｓ２１，Ｓ２２の周波数帯域が１Ｈｚ以下で互いに逆相の場合は、主チャンバ１が変形することなく振動が加わったと判定できる。また、マイク信号Ｓ２１，Ｓ２２の周波数帯域が１〜１０Ｈｚで互いに同相の場合は、主チャンバ１に外部圧力として脈拍等の体動が加わって変形し、空間１ａ内の圧力変化が生じたと判定でき、マイク信号Ｓ２１，Ｓ２２の周波数帯域が１〜１０Ｈｚで互いに逆相の場合は、主チャンバ１が変形することなく振動が加わったと判定できる。さらに、マイク信号Ｓ２１，Ｓ２２の周波数帯域が３００Ｈｚ以上で互いに逆相の場合は、主チャンバ１が変形することなく音声による振動が加わったと判定できる。
【００３５】
したがって、センサ装置Ａの信号処理部３は、マイクロホン２１，２２が出力するマイク信号Ｓ２１，Ｓ２２の周波数、位相に基づいて、脈拍等の体動、物理的振動（以後、振動と称す）、音声による振動（以後、音声と称す）の各外部因子を互いに区別することができる。そして、周波数帯域で区別できる外部因子（例えば振動と音声）はフィルタによって分離し、同じ周波数帯域に存在する外部因子（例えば圧力と振動）は、マイク信号Ｓ２１，Ｓ２２が同相または逆相であるかによって区別することで、各外部因子のふるまいを検出でき、例えば、マイク信号Ｓ２１，Ｓ２２から振動、音声等のノイズの影響を除去して体動による成分のみを確実に検出できる。ここで、区別できる最大の外部因子の数は、設定した周波数帯域の数の２倍になる。なお、マイクロホン２１，２２は、同じ振動を受けるために互いに近くに配置されることが望ましい。
【００３６】
このように、本実施形態のセンサ装置Ａは、マイク信号Ｓ２１，Ｓ２２から脈拍等の体動、振動、音声の外部因子毎の成分を区別できるので、振動や音声等のノイズの影響を除去して確実に体動を検出でき、誤報を防止できる。
【００３７】
図５、図６は、センサ装置Ａを脈拍検出に用いた場合の構成を示しており（以後、脈拍センサＡ１と称す）、２枚の板１０１の間に脈拍センサＡ１を挟んでセンサマット１００を構成し（図５参照）、板１０１の一辺からマイクロホン２１の受音面（振動板２ｂの前面２ｃ側）が面しており、板１０１の一辺に対向する他辺からマイクロホン２２の受音面（振動板２ｂの前面２ｃ側）が面しており、マイクロホンＭ１，Ｍ２は互いに反対方向を向いている。マイクロホンＭ１，Ｍ２は特に低域の感度に優れているものが好ましく、一般的に使用されているＥＣＭ（Electric Condenser Microphone）や、シリコンマイクロホン等で構成する。さらに主チャンバ１は、微小な圧力でも変形する柔軟性を備えていればよく、例えばシリコンチューブ等で形成され、板１０１の全面に亘って矩形波状に配設されている。
【００３８】
このセンサマット１００は、ベッド１１０のボトム１１１上に配設され、センサマット１００の上面にはベッドマット１１２、掛け布団１１３が配置されており、就寝者はベッドマット１１２と掛け布団１１３の間に横臥する（図６参照）。センサマット１００の板１０１は、就寝者の心臓の鼓動（脈拍）による微弱な圧力変動をベッドマット１１２を介して主チャンバ１に伝えることができるように、ある程度の強度があればよく、例えばベニヤ板、金属、プラスチック材料等で形成される。
【００３９】
そして、信号処理部３は図７に示すように、折り返しノイズフィルタ３ａ，３ｂと、Ａ／Ｄ変換回路３ｃ，３ｄと、レベル補正部３ｅと、加算器３ｆと、脈拍成分抽出フィルタ３ｇとを備える。マイクロホンＭ２１，Ｍ２２の各マイク信号Ｓ２１，Ｓ２２は、Ａ／Ｄ変換回路３ｃ，３ｄにおけるサンプリング周波数の１／２以下のカットオフ周波数を有する折り返しノイズフィルタ３ａ，３ｂを介して、Ａ／Ｄ変換回路３ｃ，３ｄに入力されてデジタル信号に変換された後、レベル補正部３ｅは、マイクロホンＭ２１，Ｍ２２の感度のバラツキ等を補正するためにマイクロホンＭ２２の信号に対してレベル調整を行い、マイクロホンＭ２１，Ｍ２２の各出力レベルを一致させる。レベル補正を施されたマイクロホンＭ２１，Ｍ２２の各出力は加算器３ｆで加算された後、脈拍の周波数帯域１〜１０Ｈｚのみを通過させる脈拍成分抽出フィルタ３ｇを介して信号Ｓａが出力される。
【００４０】
まず、図８（ａ）に示すように、ベッドマット１１２上の就寝者Ｕの脈拍による圧力Ｐ１がセンサマット１００内の脈拍センサＡ１に伝わり、主チャンバ１が変形して空間１ａ内の圧力変化が生じた場合、マイクロホンＭ２１，Ｍ２２の各マイク信号Ｓ２１，Ｓ２２は同相となり、加算器３ｆの出力は、マイクロホンＭ２１，Ｍ２２の各出力が重ね合わされてレベルが略２倍になって、脈拍成分抽出フィルタ３ｇを介して出力される信号Ｓａは、図８（ｂ）に示すように就寝者の脈拍成分のみが残り、後段の図示しないデータ処理手段が、この信号に基づいて就寝者の体調異常を判定する。
【００４１】
次に、図９（ａ）に示すように、ベッド１１０に加えられた振動Ｐ２がセンサマット１００内の脈拍センサＡ１に伝わった場合、主チャンバ１が変形することなく振動するので、マイクロホンＭ２１，Ｍ２２の各マイク信号Ｓ２１，Ｓ２２は逆相となり、加算器３ｆの出力は、マイクロホンＭ２１，Ｍ２２の各出力が重ね合わされて略ゼロになって、脈拍成分抽出フィルタ３ｇを介して出力される信号も、図９（ｂ）に示すように略ゼロとなっている。すなわち、ベッド１１０に加えられた振動によるマイクロホンＭ２１，Ｍ２２の出力（ノイズ）は、信号処理部３が出力する信号Ｓａには含まれず、後段の図示しないデータ処理手段が、ベッド１１０に加えられた振動によって、就寝者の体調を誤判定することを防止できる。
【００４２】
また、マイクロホンＭ２１，Ｍ２２の各マイク信号Ｓ２１，Ｓ２２に含まれる１Ｈｚ以下の周波数成分や、１０Ｈｚより高い周波数成分は、脈拍成分抽出フィルタ３ｇによって減衰するので、脈拍以外の原因によって脈拍センサＡ１の主チャンバ１に加えられた圧力や、ベッド１１０周辺で発せられた音声によるマイクロホンＭ２１，Ｍ２２の出力（ノイズ）は、信号処理部３が出力する信号Ｓａには含まれず、就寝者の体調を誤判定することを防止できる。
【００４３】
したがって、本実施形態のセンサ装置Ａを用いた脈拍センサＡ１は、振動や音声等のノイズの影響を除去して確実に脈拍を検出でき、誤報を防止できる。
【００４４】
また、信号処理回路３は、図１０に示すように、レベル補正を施されたマイクロホンＭ２１，Ｍ２２の各出力から差分平均演算器３ｈで差分平均値を演算することで、マイク信号Ｓ２１，Ｓ２２から同相成分（脈拍による成分）を除去し、この差分平均値から音声の周波数帯域３００Ｈｚ以上をカットする振動成分抽出フィルタ３ｉを介して信号Ｓｂを出力する構成を付加してもよい。この信号Ｓｂは、ベッド１１０に加えられた振動によるマイクロホンＭ２１，Ｍ２２の出力が含まれており、ベッド１１０に加えられた振動を検出したものである。すなわち、寝者の脈拍成分のみを含んだ信号Ｓａと、振動成分のみを含んだ信号Ｓｂとを出力可能に構成されており、複数の異なる外部因子のふるまいを検出できる。さらに、音声成分のみを含んだ信号を出力する構成を付加してもよい。
【００４５】
（実施形態２）
図１１は、本実施形態のセンサ装置Ａの構成を示し、マイクロホン２１，２２の主チャンバ１に対する配設方向が実施形態１と異なるものであり、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。
【００４６】
センサ装置Ａのマイクロホン２１，２２は、各ケース２ａが主チャンバ１の両端開口を封止して、主チャンバ１内の空間１ａはマイクロホン２１，２２によって密閉されており、各振動板２ｂの後面２ｄが後気室２ｅを介して主チャンバ１内の空間１ａに位置し、各振動板２ｂの前面２ｃが主チャンバ１外に位置している。すなわち、マイクロホンＭ１，Ｍ２は互いに反対方向を向いている。
【００４７】
そして、主チャンバ１に外部圧力が加わって変形し、空間１ａ内の圧力変化が生じた場合、マイクロホン２１，２２が受ける力のベクトルの向きは互いに逆であり、互いに反対方向を向いているマイクロホン２１，２２の各振動板２ｂの後面２ｄに対して空間１ａ内から力が加わるので、マイクロホン２１，２２の振動板２ｂの各変位方向は互いに同相となり、マイクロホン２１，２２から出力されるマイク信号Ｓ２１，Ｓ２２も互いに同相となる。一方、主チャンバ１が変形することなく振動（加速度）が加わった場合には、空間１ａ内に圧力変化が生じることなく、マイクロホン２１，２２が受ける力のベクトルの向きは同一であるため、互いに反対方向を向いているマイクロホン２１，２２の振動板２ｂの各変位方向は互いに逆相となり、マイクロホン２１，２２から出力されるマイク信号Ｓ２１，Ｓ２２も互いに逆相となる。
【００４８】
したがって、実施形態１と同様に、マイクロホン２１，２２が出力するマイク信号Ｓ２１，Ｓ２２は、主チャンバ１に加えられる圧力、振動等の外部因子によって波形の位相が異なり、さらにはその周波数帯域も主チャンバ１に加えられる外部因子によって異なり、センサ装置Ａの信号処理部３は、マイクロホン２１，２２が出力するマイク信号Ｓ２１，Ｓ２２の周波数、位相に基づいて、脈拍等の体動、振動、音声の各外部因子を互いに区別することができる。そして、周波数帯域で区別できる外部因子（例えば振動と音声）はフィルタによって分離し、同じ周波数帯域に存在する外部因子（例えば圧力と振動）は、マイク信号Ｓ２１，Ｓ２２が同相または逆相であるかによって区別することで、各外部因子のふるまいを検出でき、例えば、マイク信号Ｓ２１，Ｓ２２から振動、音声等のノイズの影響を除去して体動による成分のみを確実に検出できる。
【００４９】
このように、本実施形態のセンサ装置Ａは、マイク信号Ｓ２１，Ｓ２２から脈拍等の体動、振動、音声の外部因子毎の成分を区別できるので、振動や音声等のノイズの影響を除去して確実に体動を検出でき、誤報を防止できる。さらに、このセンサ装置Ａを用いた脈拍センサも、振動や音声等のノイズの影響を除去して確実に脈拍を検出でき、誤報を防止できる。
【００５０】
（実施形態３）
図１２は、本実施形態のセンサ装置Ａの構成を示し、マイクロホン２２の主チャンバ１に対する配設方向が実施形態１と異なるものであり、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。
【００５１】
センサ装置Ａのマイクロホン２１，２２は、各ケース２ａが主チャンバ１の両端開口を封止して、主チャンバ１内の空間１ａはマイクロホン２１，２２によって密閉されており、マイクロホン２１の振動板２ｂの前面２ｃ、およびマイクロホン２２の振動板２ｂの後面２ｄが主チャンバ１内の空間１ａに位置し、マイクロホン２１の振動板２ｂの後面２ｄ、およびマイクロホン２２の振動板２ｂの前面２ｃが介して主チャンバ１外に位置している。すなわち、マイクロホンＭ１，Ｍ２は互いに同一方向を向いている。
【００５２】
そして、主チャンバ１に外部圧力が加わって変形し、空間１ａ内の圧力変化が生じた場合、マイクロホン２１，２２が受ける力のベクトルの向きは互いに逆であり、互いに同一方向を向いているマイクロホン２１の振動板２ｂの前面２ｃおよびマイクロホン２２の振動板２ｂの後面２ｄに対して空間１ａ内から力が加わるので、マイクロホン２１，２２の振動板２ｂの各変位方向は互いに逆相となり、マイクロホン２１，２２から出力されるマイク信号Ｓ２１，Ｓ２２も互いに逆相となる。一方、主チャンバ１が変形することなく振動（加速度）が加わった場合には、空間１ａ内に圧力変化が生じることなく、マイクロホン２１，２２が受けるベクトルの力の向きは同一であるため、互いに同一方向を向いているマイクロホン２１，２２の振動板２ｂの各変位方向は互いに同相となり、マイクロホン２１，２２から出力されるマイク信号Ｓ２１，Ｓ２２も互いに同相となる。
【００５３】
したがって、マイクロホン２１，２２が出力するマイク信号Ｓ２１，Ｓ２２は、主チャンバ１に加えられる圧力、振動等の外部因子によって波形の位相が異なり、さらにはその周波数帯域も主チャンバ１に加えられる外部因子によって異なり、センサ装置Ａの信号処理部３は、マイクロホン２１，２２が出力するマイク信号Ｓ２１，Ｓ２２の周波数、位相に基づいて、脈拍等の体動、振動、音声の各外部因子を互いに区別することができる。そして、周波数帯域で区別できる外部因子（例えば振動と音声）はフィルタによって分離し、同じ周波数帯域に存在する外部因子（例えば圧力と振動）は、マイク信号Ｓ２１，Ｓ２２が同相または逆相であるかによって区別することで、各外部因子のふるまいを検出でき、例えば、マイク信号Ｓ２１，Ｓ２２から振動、音声等のノイズの影響を除去して体動による成分のみを確実に検出できる。
【００５４】
そして、信号処理部３の構成は、図７の加算器３ｆを減算器に変更し、レベル補正を施されたマイクロホンＭ２１，Ｍ２２の各出力をこの減算器で減算することで、脈拍成分抽出フィルタ３ｇを介して信号Ｓａが出力される。
【００５５】
このように、本実施形態のセンサ装置Ａは、マイク信号Ｓ２１，Ｓ２２から脈拍等の体動、振動、音声の外部因子毎の成分を区別できるので、振動や音声等のノイズの影響を除去して確実に体動を検出でき、誤報を防止できる。さらに、このセンサ装置Ａを用いた脈拍センサも、振動や音声等のノイズの影響を除去して確実に脈拍を検出でき、誤報を防止できる。
【００５６】
（実施形態４）
図１３は、本実施形態のセンサ装置Ａの構成を示し（但し、信号処理部３は省略）、両端にマイクロホン２１，２２を配設した主チャンバ１をさらに副チャンバ４内の密閉された空間４ａに収納した点が実施形態２と異なるものであり、実施形態２と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。
【００５７】
センサ装置Ａのマイクロホン２１，２２は、各ケース２ａが主チャンバ１の両端開口を封止して、主チャンバ１内の空間１ａはマイクロホン２１，２２によって密閉されており、各振動板２ｂの後面２ｄが後気室２ｅを介して主チャンバ１内の空間１ａに位置し、各振動板２ｂの前面２ｃが副チャンバ４内の空間４ａに位置している。
【００５８】
したがって、風圧や部屋のドアの開閉による気圧変化の影響は、副チャンバ４が遮断するので、マイクロホン２１，２２が出力するマイク信号Ｓ２１，Ｓ２２には、風圧や部屋のドアの開閉による気圧変化の影響によるノイズが入らず、本実施形態のセンサ装置Ａは、上記ノイズの影響を除去して確実に体動を検出でき、誤報を防止できる。さらに、センサ装置Ａを用いた脈拍センサＡ１も、上記ノイズの影響を除去して確実に脈拍を検出でき、誤報を防止できる。なお、本実施形態では、主チャンバ１、副チャンバ４ともに気圧変化では歪が生じないものとする。
【００５９】
また、実施形態１，３のセンサ装置Ａも同様に副チャンバ４を設ければ、上記同様の効果を得ることができる。
【００６０】
（実施形態５）
図１４は、本実施形態のセンサ装置Ａの構成を示し（但し、信号処理部３は省略）、両端にマイクロホン２１，２２を配設した主チャンバ１のマイクロホン２１のみに副チャンバ５を設けた点が実施形態１と異なるものであり、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。
【００６１】
センサ装置Ａのマイクロホン２１，２２は、各ケース２ａが主チャンバ１の両端開口を封止して、主チャンバ１内の空間１ａはマイクロホン２１，２２によって密閉されており、各振動板２ｂの前面２ｃが主チャンバ１内の空間１ａに位置し、各振動板２ｂの後面２ｄが後気室２ｅを介して主チャンバ１外に位置している。さらに、マイクロホン２２のケース２ａは、一端を閉塞した円筒状の副チャンバ５の他端に設けた開口を封止して、副チャンバ５内の空間５ａはマイクロホン２２によって密閉されており、マイクロホン２２の振動板２ｂの後面２ｄが副チャンバ５内の空間５ａに位置する。
【００６２】
このように副チャンバ５を設けてマイクロホン２２の振動板２ｂの両面２ｃ，２ｄを主チャンバ１内の空間１ａ、副チャンバ５内の空間５ａに各々配置したことで、マイクロホン２２の振動板２ｂはチャンバ外の空間とは隔離されており、風圧や部屋のドアの開閉による気圧変化が生じた場合、マイクロホン２１の振動板２ｂは後面２ｄ側から力が加わるが、マイクロホン２２の振動板２ｂには力が加わらない。すなわち、気圧変化時には、マイクロホン２１のみが出力を発生し、マイクロホン２２は出力を発生しない。なお、本実施形態では、主チャンバ１、副チャンバ５ともに気圧変化では歪が生じないものとする。
【００６３】
而して、センサ装置Ａの信号処理部３は、図１５に示すように、マイク信号Ｓ２１，Ｓ２２の周波数帯域、マイク信号Ｓ２１，Ｓ２２の位相によって、主チャンバ１に加えられた外部因子を判定することができる。
【００６４】
例えば、マイク信号Ｓ２１，Ｓ２２の周波数帯域が１Ｈｚ以下で互いに同相の場合は、主チャンバ１に外部圧力が加わって変形し、空間１ａ内の圧力変化が生じたと判定でき、マイク信号Ｓ２１，Ｓ２２の周波数帯域が１Ｈｚ以下で互いに逆相の場合は、主チャンバ１が変形することなく振動（加速度）が加わったと判定でき、マイク信号Ｓ２１，Ｓ２２の周波数帯域が１Ｈｚ以下でマイク信号Ｓ２１のみに出力が発生した場合は、風圧や部屋のドアの開閉による気圧変化の影響であると判定できる。また、マイク信号Ｓ２１，Ｓ２２の周波数帯域が１〜１０Ｈｚで互いに同相の場合は、主チャンバ１に外部圧力として脈拍等の体動が加わって変形し、空間１ａ内の圧力変化が生じたと判定でき、マイク信号Ｓ２１，Ｓ２２の周波数帯域が１〜１０Ｈｚで互いに逆相の場合は、主チャンバ１が変形することなく振動が加わったと判定でき、マイク信号Ｓ２１，Ｓ２２の周波数帯域が１〜１０Ｈｚでマイク信号Ｓ２１のみに出力が発生した場合は、風圧や部屋のドアの開閉による気圧変化の影響であると判定できる。さらに、マイク信号Ｓ２１，Ｓ２２の周波数帯域が３００Ｈｚ以上でマイク信号Ｓ２１のみに出力が発生した場合は、主チャンバ１に音声による振動が加わったと判定できる。
【００６５】
したがって、センサ装置Ａの信号処理部３は、マイクロホン２１，２２が出力するマイク信号Ｓ２１，Ｓ２２の周波数、位相に基づいて、脈拍等の体動、振動、音声の各外部因子だけでなく、風圧や部屋のドアの開閉による気圧変化も区別でき、より多くの外部因子のふるまいを検出できる。
【００６６】
このように、ある外部因子（本実施形態では気圧変化）から複数のマイクロホンへの入力伝達経路をマイクロホン毎に異なる経路とすることで、マイクロホン毎の出力が異なり、より多くの外部因子のふるまいを精度よく検出することができる。
【００６７】
さらに、本実施形態のセンサ装置Ａは、マイク信号Ｓ２１，Ｓ２２から脈拍等の体動、振動、音声の外部因子毎の成分を区別できるのに加えて、気圧変動の成分も区別できるので、振動や音声や気圧変動等のノイズの影響を除去して確実に体動を検出でき、誤報を防止できる。さらに、このセンサ装置Ａを用いた脈拍センサも、振動や音声や気圧変動等のノイズの影響を除去して確実に脈拍を検出でき、誤報を防止できる。
【００６８】
また、実施形態２，３のセンサ装置Ａも同様に副チャンバ５を設ければ、上記同様の効果を得ることができる。
【００６９】
（実施形態６）
図１６は、本実施形態の脈拍センサＡ１の信号処理部３の構成を示し、他の構成は実施形態１，２，４，５いずれかと同様であり、説明は省略する。
【００７０】
まず、レベル補正を施されたマイクロホンＭ２１，Ｍ２２の各出力から差分平均演算器３ｊで差分平均値を演算することで、マイク信号Ｓ２１，Ｓ２２から同相成分（脈拍による成分）を除去し、マイクロホン２１の出力からこの差分平均値を減算した後、脈拍成分抽出フィルタ３ｌを介して出力される信号Ｓａは、就寝者の脈拍成分のみが残り、後段の図示しないデータ処理手段が、この信号に基づいて就寝者の体調異常を判定する。このように、本実施形態の脈拍センサＡ１も、振動や音声等のノイズの影響を除去して確実に脈拍を検出でき、誤報を防止できる。
【００７１】
なお、上記実施形態１，２では、マイクロホン２１，２２が互いに１８０°異なる方向を向いているが、マイクロホン２１，２２の各振動板２ｂの一面が主チャンバ１内の空間１ａに面し、マイクロホン２１，２２の各振動板２ｂの他面が互いに異なる方向に向いておれば、信号処理部３は、マイク信号Ｓ２１，Ｓ２２が同相の場合、主チャンバ１が変形して主チャンバ１内の圧力変化が発生したと判断し、マイク信号Ｓ２１，Ｓ２２が同相でない場合、主チャンバ１が変形することなく主チャンバ１に振動が加えられたと判断すればよく、主チャンバ１が屈曲した形状（Ｌ字状、矩形波状等）を有する場合でも上記同様の効果を得ることができる。
【００７２】
さらに、上記実施形態３では、マイクロホン２１，２２が互いに同一方向を向いているが、マイクロホン２１の振動板２ｂの一面とマイクロホン２２の振動板の他面とが主チャンバ１内の空間１ａに面し、マイクロホン２１の振動板２ｂの他面とマイクロホン２２の振動板２ｂの一面とが互いに異なる方向を向いておれば、信号処理部３は、マイク信号Ｓ２１，Ｓ２２が逆相の場合、主チャンバ１が変形して主チャンバ１内の圧力変化が発生したと判断し、マイク信号Ｓ２１，Ｓ２２が逆相でない場合、主チャンバ１が変形することなく主チャンバ１に振動が加えられたと判断すればよく、主チャンバ１が屈曲した形状（Ｌ字状、矩形波状等）を有する場合でも上記同様の効果を得ることができる。
【００７３】
而して、上記実施形態における「同相」という表現は、位相差が０°である必要はなく、位相差０°を中心としてある程度の許容範囲を有してもよく、さらに上記実施形態における「逆相」という表現は、位相差が１８０°である必要はなく、位相差１８０°を中心としてある程度の許容範囲を有してもよいものである。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】実施形態１のセンサ装置の構成を示す図である。
【図２】（ａ）（ｂ）同上の圧力による動作を示す図である。
【図３】（ａ）（ｂ）同上の振動による動作を示す図である。
【図４】同上の外部因子毎の信号状態を示す図である。
【図５】実施形態１の脈拍センサを配設したセンサマットの構成を示す図である。
【図６】同上のセンサマットを配置したベッドの構成を示す図である。
【図７】同上の信号処理部の構成を示す図である。
【図８】（ａ）（ｂ）同上の脈拍検出時の構成及び出力信号を示す図である。
【図９】（ａ）（ｂ）同上の振動発生時の構成及び出力信号を示す図である。
【図１０】同上の別の信号処理部の構成を示す図である。
【図１１】実施形態２のセンサ装置の構成を示す図である。
【図１２】実施形態３のセンサ装置の構成を示す図である。
【図１３】実施形態４のセンサ装置の構成を示す図である。
【図１４】実施形態５のセンサ装置の構成を示す図である。
【図１５】同上の外部因子毎の信号状態を示す図である。
【図１６】実施形態６の信号処理部の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
１  主チャンバ
２１，２２  マイクロホン
２ｂ  振動板
３  信号処理部
【図１】
2009261621.tif 000003
【図２】
2009261621.tif 000004
【図３】
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【図４】
2009261621.tif 000006
【図５】
2009261621.tif 000007
【図６】
2009261621.tif 000008
【図７】
2009261621.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2009261621.tif 000012
【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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