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JP2006263454A - Biological information detecting apparatus and method - Google Patents

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JP2006263454A JP2006043933A JP2006043933A JP2006263454A JP 2006263454 A JP2006263454 A JP 2006263454A JP 2006043933 A JP2006043933 A JP 2006043933A JP 2006043933 A JP2006043933 A JP 2006043933A JP 2006263454 A JP2006263454 A JP 2006263454A
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Yoshikane Nishimura
良周 西村
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和喜男 山田
Akira Terasawa
章 寺澤
Takuya Suefuji
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  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a biological information detecting apparatus for detecting the heart beat, respiration, lying posture, lying position and entering and leaving the bed by comparing the shape of a reference waveform with the shape of a measured waveform. <P>SOLUTION: This biological information detecting apparatus 1 includes: a sensor part 11 provided with a pressure detecting sensor for detecting the pressure caused from an organism and propagated through bedding; a reference waveform storing part 131 for previously storing a shape pattern of a reference waveform which is substantially common to the respective solid bodies of an organism corresponding to the biological information to be detected; and an biological information detecting part 141 for generating a measured waveform showing an output change of the sensor part 11 to the passage of time from the output of the sensor part 11, and comparing the shape pattern of the generated measured waveform with the shape pattern of reference waveform to detect the biological information and output the detected detection result. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、心拍、呼吸、いびき、寝姿勢、寝位置及び入離床等の生体情報を検出する生体情報検出装置及び生体情報検出方法に関する。   The present invention relates to a biological information detection device and a biological information detection method for detecting biological information such as heartbeat, breathing, snoring, sleeping posture, sleeping position, and entrance / exit.

近年、就寝中における生体の各種状態や位置を検出する装置が研究、開発されており、例えば、特許文献1や特許文献2がある。   In recent years, devices for detecting various states and positions of living bodies while sleeping have been researched and developed. For example, there are Patent Document 1 and Patent Document 2.

この特許文献1には、就寝中の安眠度を検出する就寝状態判定装置が開示されている。この就寝状態判定装置は、寝具上の生体の振動情報を検知する振動検知手段と、前記振動検知手段の出力信号の特徴情報を解析する特徴解析手段と、波形の振幅、心拍、呼吸の各波形成分の全波形に対する占有率、ピーク波形の周波数等の、安静状態の特徴情報を予め記憶した記憶手段と、前記特徴解析手段によって解析された特徴情報と前記記憶手段に記憶された特徴情報とを比較し安静度を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果をもとに報知する報知手段とから構成されている。   This patent document 1 discloses a sleeping state determination device that detects the degree of sleep during sleeping. This sleeping state determination apparatus includes vibration detection means for detecting vibration information of a living body on bedding, characteristic analysis means for analyzing characteristic information of an output signal of the vibration detection means, and waveform waveforms of amplitude, heartbeat, and respiration. Storage means that prestores feature information in a resting state, such as an occupancy ratio for all waveforms of components and a frequency of a peak waveform, and the feature information analyzed by the feature analysis means and the feature information stored in the storage means It comprises a determining means for comparing and determining the degree of rest, and an informing means for informing based on the determination result of the determining means.

そして、特許文献2には、就寝中の位置を検出する就寝装置が開示されている。この就寝装置は、寝具の左右両側に設け、就寝者の寝返りや心臓の活動や呼吸活動により発生する体動によって前記寝具上を伝わる振動を検出する圧電素子と、前記圧電素子各々の出力信号を処理する信号変換手段と、前記寝具の中央に人体が位置した時に前記人体の心臓の活動や呼吸活動により発生する体動によって前記寝具上を伝わる振動を前記圧電素子各々により検出した際に、前記圧電素子各々に対応して得られる前記信号変換手段の出力を基準値として記憶する記憶手段と、前記信号変換手段の出力と前記基準値との差を前記圧電素子各々に対応して演算し、前記寝具の右側に設けられた前記圧電素子に対応する差の値から前記寝具の左側に設けられた前記圧電素子に対応する差の値を減算し、その減算値に基づき前記寝具の上の人体の位置を判定する比較判定手段と、前記比較判定手段の判定結果を出力する出力手段とから構成されている。
特開平8−317909号公報 特許第2830661号公報
Patent Document 2 discloses a sleeping device that detects a sleeping position. This sleeping device is provided on both the left and right sides of the bedding, and detects a vibration transmitted on the bedding due to body movement generated by the sleeping person's turning over, heart activity or respiratory activity, and an output signal of each of the piezoelectric elements. Signal conversion means for processing, and when each of the piezoelectric elements detects vibrations transmitted on the bedding due to body movements caused by heart activity and respiratory activity of the human body when the human body is located in the center of the bedding, Storage means for storing the output of the signal conversion means obtained corresponding to each piezoelectric element as a reference value, and calculating the difference between the output of the signal conversion means and the reference value corresponding to each piezoelectric element, The difference value corresponding to the piezoelectric element provided on the left side of the bedding is subtracted from the difference value corresponding to the piezoelectric element provided on the right side of the bedding, and on the bedding based on the subtraction value A comparison determination unit for determining the position of the body, and an output means for outputting the judgment result of said comparison and determination means.
JP-A-8-317909 Japanese Patent No. 2830661

ところで、上記特許文献2に開示の就寝装置では、使用者の基準値を予め計測しておく必要がある。そのため、使用者の基準値を測定する手間や時間が必要であるという不都合や、基準値の測定を使用者が行わなければならないため、この基準値の測定方法を取り扱い説明書等で説明したとしても、必ずしも誰でも容易に実行することができるとは限らない。また、上記特許文献1及び特許文献2では、基準値や特徴情報といった予め定めた閾値と、就寝中における現在の数値とを比較して就寝中の位置や安眠度を判定するものであり、圧電素子の出力から得られる時間経過に対する圧電素子の出力変化を示す波形の形状パターンを比較するものではない。   By the way, in the sleeping apparatus disclosed in Patent Document 2, it is necessary to measure the reference value of the user in advance. For this reason, it is inconvenient that it takes time and effort to measure the user's reference value, and the user must measure the reference value. However, not everyone can easily execute it. Moreover, in the said patent document 1 and the patent document 2, it compares with the predetermined threshold values, such as a reference value and feature information, and the present numerical value in bedtime, and determines the position and the sleep level in bedtime, It does not compare the waveform shape patterns indicating the change in output of the piezoelectric element over time obtained from the output of the element.

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、圧力検出センサの出力から得られる時間経過に対する圧力検出センサの出力変化を示す波形の形状そのものを比較することによって、その比較結果に基づいて心拍、呼吸、いびき、寝姿勢、寝位置(就寝中の位置)及び入離床等の生体情報を検出する生体情報検出装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and by comparing the shape of the waveform indicating the change in output of the pressure detection sensor over time obtained from the output of the pressure detection sensor, the comparison result is obtained. An object of the present invention is to provide a biological information detection apparatus that detects biological information such as heartbeat, breathing, snoring, sleeping posture, sleeping position (sleeping position), and entering / leaving floor.

発明者らは、種々の実験を重ね、鋭意研究を重ねた結果、寝姿勢及び寝位置等のある種の生体情報に対応する波形であって、生体に起因する圧力が伝播するときの時間遅れが一定である圧力検出センサを備えて成り寝具を介して伝播する圧力を検出するセンサ部の出力を所定期間で測定することによって得られた時間経過に対するセンサ部の出力変化を示す該波形の形状パターンには個体差がないことを見出した。そこで、このような波形を基準波形に採用して予め装置に組み込み、使用者から得た測定波形の形状パターンをこの基準波形の形状パターンと比較することによって寝姿勢、寝位置及び入離床等のある種の生体情報を検出することができることを見出した。   The inventors have conducted various experiments and conducted extensive research, and as a result, the waveform corresponds to a certain kind of biological information such as sleeping posture and sleeping position, and is a time delay when pressure caused by the living body propagates. The shape of the waveform indicating the change in output of the sensor unit over time obtained by measuring the output of the sensor unit comprising a pressure detection sensor having a constant value and detecting the pressure propagating through the bedding over a predetermined period We found that there was no individual difference in the pattern. Therefore, by adopting such a waveform as a reference waveform and incorporating it in the apparatus in advance, and comparing the shape pattern of the measurement waveform obtained from the user with the shape pattern of this reference waveform, the sleeping posture, sleeping position, entrance / exit, etc. It has been found that certain kinds of biological information can be detected.

さらに、発明者らは、測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形と該測定波形を用いることによって心拍や呼吸等の生体情報をより精度良く検出することができることを見出した。   Furthermore, the inventors have found that biological information such as heartbeat and respiration can be detected with higher accuracy by using a reference waveform having a shape that best matches the shape of the measurement waveform and the measurement waveform.

そこで、本発明の一態様に係る生体情報検出装置は、圧力検出センサを備えて成り寝具を介して伝播する生体に起因する圧力を検出するセンサ部と、検出すべき生体情報に対応する前記生体の各個体に対し実質的に共通である基準波形の形状パターンを予め記憶する基準波形記憶部と、前記センサ部の出力から時間経過に対する前記センサ部の出力変化を示す測定波形を生成し、該生成した測定波形の形状パターンと前記基準波形の形状パターンとを比較することによって生体情報を検出し、該検出した検出結果を出力する生体情報検出部とを備えることを特徴とする。   Therefore, a living body information detection apparatus according to an aspect of the present invention includes a sensor unit that includes a pressure detection sensor and detects pressure caused by a living body that propagates through bedding, and the living body corresponding to the living body information to be detected. A reference waveform storage unit that preliminarily stores a reference waveform shape pattern that is substantially common to each of the individual, and a measurement waveform that indicates an output change of the sensor unit over time from the output of the sensor unit, It comprises a biological information detection unit that detects biological information by comparing the shape pattern of the generated measurement waveform and the shape pattern of the reference waveform, and outputs the detected detection result.

そして、上記の生体情報検出装置において、前記基準波形の形状パターンは、圧力検出センサを備えて成り寝具を介して伝播する生体に起因する圧力を検出するセンサ部の出力を所定期間で測定することによって時間経過に対する該センサ部の出力変化を示す素波形を生成し、該素波形を複数生成し、該複数生成した各素波形を平均した波形の形状パターンであることを特徴とする。   And in said living body information detection device, the shape pattern of the above-mentioned reference waveform is provided with a pressure detection sensor, and measures the output of the sensor part for detecting the pressure caused by the living body propagating through the bedding for a predetermined period. To generate an elementary waveform indicating an output change of the sensor unit over time, generate a plurality of the elementary waveforms, and form a waveform shape pattern obtained by averaging the plurality of generated elementary waveforms.

また、これら生体情報検出装置において、前記基準波形記憶部は、寝ている前記生体の姿勢、寝ている前記生体における前記寝具上の位置、及び、入離床のそれぞれに対応する複数の基準波形の形状パターンを記憶することを特徴とする。   Further, in these biological information detection devices, the reference waveform storage unit includes a plurality of reference waveforms corresponding to the posture of the living body that is sleeping, the position on the bedding in the living body that is sleeping, and the entrance / exit floor. A shape pattern is stored.

また、これら生体情報検出装置において、前記生体情報検出部は、前記測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形を異なる時点で求め、寝ている前記生体の姿勢、寝ている前記生体における前記寝具上の位置、及び、入離床のうちの少なくとも1つを前記生体情報として検出することを特徴とする。   Further, in these biological information detection devices, the biological information detection unit obtains a reference waveform having a shape that best matches the shape of the measurement waveform at different points in time, and the posture of the living body that is sleeping, and the living body that is sleeping At least one of a position on the bedding and an entrance / exit floor is detected as the biological information.

さらに、これら生体情報検出装置において、前記生体情報検出部は、前記測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形を異なる時点で求め、該求めた複数の基準波形に基づいて体動を前記生体情報として検出することを特徴とする。   Further, in these biological information detection devices, the biological information detection unit obtains a reference waveform having a shape that best matches the shape of the measurement waveform at different time points, and performs body movement based on the obtained plurality of reference waveforms. It is detected as the biological information.

そして、これら生体情報検出装置において、前記生体情報検出部は、求めた前記測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形と前記測定波形とに基づいて心拍、呼吸及びいびきのうちの少なくとも1つを求めることを特徴とする。   In these biological information detection devices, the biological information detection unit includes at least one of heartbeat, respiration, and snoring based on the reference waveform having the shape that best matches the obtained shape of the measurement waveform and the measurement waveform. It is characterized by seeking one.

また、これら生体情報検出装置において、前記センサ部の出力に基づいて体動を検出して検出信号を出力する体動検出部をさらに備え、前記生体情報検出部は、前記体動検出部から検出信号が入力された場合に、測定波形の形状パターンと前記基準波形の形状パターンとを比較することによって前記測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形を求め、寝ている前記生体の姿勢、寝ている前記生体における前記寝具上の位置、及び、入離床のうちの少なくとも1つを前記生体情報として検出することを特徴とする。   Further, these biological information detection devices further include a body movement detection unit that detects a body movement based on the output of the sensor unit and outputs a detection signal, and the biological information detection unit is detected from the body movement detection unit. When a signal is input, a reference waveform having a shape that best matches the shape of the measurement waveform is obtained by comparing the shape pattern of the measurement waveform with the shape pattern of the reference waveform, and At least one of a posture, a position on the bedding in the living body that is sleeping, and an entrance / exit floor is detected as the biological information.

さらに、これら生体情報検出装置において、前記体動検出部は、前記センサ部の出力が所定の閾値を越えた場合を体動の検出として前記検出信号を出力することを特徴とする。   Furthermore, in these biological information detection devices, the body movement detection unit outputs the detection signal as detection of body movement when the output of the sensor unit exceeds a predetermined threshold.

そして、これら生体情報検出装置において、前記体動検出部は、時間経過に対する前記センサ部の出力変化に基づいて前記体動を検出することを特徴とする。   In these biological information detection devices, the body movement detection unit detects the body movement based on an output change of the sensor unit over time.

また、これら生体情報検出装置において、前記体動検出部は、前記センサ部の出力変化が所定の閾値を越え、且つ、所定の継続時間を越えた場合を体動の検出として前記検出信号を出力することを特徴とする。   Further, in these biological information detection devices, the body motion detection unit outputs the detection signal as detection of body motion when the output change of the sensor unit exceeds a predetermined threshold and exceeds a predetermined duration. It is characterized by doing.

さらに、これら生体情報検出装置において、前記基準波形の振幅を前記測定波形で補正する基準波形補正部をさらに備えることを特徴とする。   Furthermore, these biological information detection devices further include a reference waveform correction unit that corrects the amplitude of the reference waveform with the measurement waveform.

そして、これら生体情報検出装置において、前記基準波形補正部は、前記基準波形の形状パターンを前記測定波形で補正することを特徴とする。   In these biological information detection devices, the reference waveform correction unit corrects the shape pattern of the reference waveform with the measurement waveform.

また、これら生体情報検出装置において、前記圧力検出センサは、圧電素子を備えて構成されることを特徴とする。   Moreover, in these biological information detection apparatuses, the pressure detection sensor includes a piezoelectric element.

そして、本発明の他の一態様に係る、検出すべき生体情報に対応する生体の各個体に対し実質的に共通である基準波形の形状パターンを予め記憶することによって前記生体情報を検出する生体情報検出方法は、圧力検出センサを備えて成るセンサ部で寝具を介して伝播する前記生体に起因する圧力を検出する検出ステップと、前記センサ部の出力から時間経過に対する前記センサ部の出力変化を示す測定波形を生成する生成ステップと、前記生成ステップで生成した測定波形の形状パターンと前記基準波形の形状パターンとを比較することによって該測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形を求める比較ステップと、前記比較ステップで求めた基準波形に基づいて生体情報を検出する検出ステップと、前記検出ステップで検出した検出結果を出力する出力ステップとを備えることを特徴とする。   According to another aspect of the present invention, a living body that detects the biological information by storing in advance a shape pattern of a reference waveform that is substantially common to each individual of the living body corresponding to the biological information to be detected. An information detection method includes a detection step of detecting a pressure caused by the living body propagating through a bedding by a sensor unit including a pressure detection sensor, and an output change of the sensor unit with respect to time from an output of the sensor unit. Generating a reference waveform having a shape that best matches the shape of the measurement waveform by comparing the shape pattern of the measurement waveform generated in the generation step with the shape step of the reference waveform A comparison step to be obtained; a detection step for detecting biological information based on the reference waveform obtained in the comparison step; and a detection in the detection step And an outputting step of outputting a detection result.

このような構成の生体情報検出装置及び生体情報検出方法は、基準波形記憶部が、検出すべき生体情報に対応する生体の各個体に対し実質的に共通である基準波形の形状パターンを予め記憶するので、生体情報検出装置を購入した使用者は、自己の基準波形を測定することなく、直ちに生体情報検出装置の使用を開始することができる。そのため、使用者の基準波形を測定する手間や時間が必要なく、また誰でも背景技術に較べて容易に取り扱うことができる。   In the biological information detection apparatus and the biological information detection method configured as described above, the reference waveform storage unit stores in advance a reference waveform shape pattern that is substantially common to each individual of the living body corresponding to the biological information to be detected. Therefore, the user who purchased the biological information detection device can immediately start using the biological information detection device without measuring his / her reference waveform. Therefore, there is no need for labor and time for measuring the user's reference waveform, and anyone can easily handle it compared to the background art.

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
(実施形態の構成)
図1は、実施形態に係る生体情報検出装置の構成を示すブロック図である。図2は、センサ部と寝具との配置関係を示す図であり、図2(A)は、側面図を示し、図2(B)は、上面図を示す。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the structure which attached | subjected the same code | symbol in each figure shows that it is the same structure, The description is abbreviate | omitted.
(Configuration of the embodiment)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of the biological information detection apparatus according to the embodiment. 2A and 2B are diagrams illustrating an arrangement relationship between the sensor unit and the bedding, in which FIG. 2A shows a side view and FIG. 2B shows a top view.

本実施形態に係る生体情報検出装置1は、寝姿勢及び寝位置等の生体情報に対応する生体の各個体に対し実質的に共通である基準波形の形状パターン(即ち、生体の各個体における個体差に実質的に依存しない基準波形の形状パターン)を予め記憶し、生体に起因する圧力が伝播するときの時間遅れが一定である圧力検出センサの出力から時間経過に対する圧力検出センサの出力変化を示す測定波形を生成し、この生成した測定波形の形状パターンと基準波形の形状パターンとを比較することによってこの測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形を求め、この求めた基準波形に基づいて寝姿勢、寝位置、入離床、心拍、呼吸及びいびき等の生体情報を検出し、この検出した検出結果を出力する装置であり、例えば、図1に示すように、センサ部11と、信号生成回路部12と、記憶部13と、演算処理部14と、入力部15と、出力部16と、バス17とを備えて構成される。   The biological information detection apparatus 1 according to this embodiment includes a reference waveform shape pattern that is substantially common to each individual of a living body corresponding to biological information such as a sleeping posture and a sleeping position (that is, an individual in each individual of the living body). The reference waveform shape pattern that does not substantially depend on the difference is stored in advance, and the change in the output of the pressure detection sensor over time from the output of the pressure detection sensor with a constant time delay when the pressure due to the living body propagates is stored. A reference waveform having a shape that best matches the shape of the measurement waveform is obtained by comparing the shape pattern of the generated measurement waveform with the shape pattern of the reference waveform. Is a device that detects biological information such as sleeping posture, sleeping position, bed entry / exit, heartbeat, breathing, and snoring, and outputs the detected detection result, for example, as shown in FIG. Sea urchin, a sensor unit 11, a signal generation circuit 12, a storage unit 13, a processing unit 14, an input unit 15, an output unit 16, and a bus 17.

センサ部11は、寝具を介して伝播する寝具上にいる生体に起因する圧力を検出する圧力検出センサであって、生体に起因する圧力が伝播するときの時間遅れが一定である圧力検出センサである。以下、この生体に起因する圧力を「生体圧力」と呼称することとする。センサ部11は、例えば、図2に示すように、生体LBが座ったり横たわったりするマットレス等の寝具MLと寝具MLを載置する寝台BTとの間に配置され、このような圧力検出センサの一例である圧電素子を備えて構成される。センサ部11の圧力を検出する検出部分(センシング部分)の面積は、比較的大きな面積のものでも比較的小さな面積のものでもよく、任意である。また、センサ部11の生体に対する配置位置も生体圧力を検出することができれば、任意の場所でよく、寝具MLにおける圧力の伝播率及びセンサ部11の検出部分の面積等に依存する。寝具MLにおける圧力の伝播率が高く、かつ、センサ部11の検出部分の面積が大きいほど、圧力が伝播され易く、かつ、圧力が検出され易いので、センサ部11は、生体LBから離れた位置に配置することも可能である。本実施形態では、寝具を介して伝播する寝具上にいる生体の生体圧力をより精度よく検出することができるようにする観点から、図2に示すように、生体LBが枕PIを用いて寝具MLの略中央に仰臥している場合に、生体LBの首から胸にかけた生体LBの部分がセンサ部11の検出部分に重なるように配置されている。生体圧力は、例えば、心臓の鼓動(拍動)及び呼吸等の生命維持活動並びに生体LBが身体の各部を動かすこと等によって時間的に変化する。圧電素子は、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウムやチタン酸ジルコン酸鉛等の圧電セラミックス、及び、ポリフッ化ビニリデン等の圧電高分子等の各種材料からなるものが知られており、例えば、略矩形や略円形のシート状のものでも、帯状のものでも、ボタン状のものでも、ケーブル状のものでもよい。ケーブル状の圧電素子は、例えば、長尺な線状の中心電極と、この中心電極を被覆する圧電体と、この圧電体を被覆する外側電極とから成り、ケーブルの何れの部分においても感度があるデバイスが知られている。   The sensor unit 11 is a pressure detection sensor that detects pressure caused by a living body on a bedding that propagates through the bedding, and is a pressure detection sensor that has a constant time delay when the pressure caused by the living body propagates. is there. Hereinafter, the pressure caused by the living body is referred to as “biological pressure”. For example, as shown in FIG. 2, the sensor unit 11 is arranged between a bedding ML such as a mattress on which the living body LB sits or lies and a bed BT on which the bedding ML is placed. An example is provided with a piezoelectric element. The area of the detection part (sensing part) for detecting the pressure of the sensor unit 11 may be a relatively large area or a relatively small area, and is arbitrary. Further, the arrangement position of the sensor unit 11 with respect to the living body may be an arbitrary place as long as the living body pressure can be detected, and depends on the pressure propagation rate in the bedding ML, the area of the detection part of the sensor unit 11, and the like. Since the pressure propagation rate in the bedding ML is high and the area of the detection part of the sensor unit 11 is large, the pressure is easily transmitted and the pressure is easily detected. Therefore, the sensor unit 11 is positioned away from the living body LB. It is also possible to arrange them. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the living body LB uses the pillow PI to bedding the living body pressure of the living body on the bedding propagating through the bedding more accurately. When lying on the approximate center of the ML, the portion of the living body LB from the neck of the living body LB to the chest is arranged to overlap the detection portion of the sensor unit 11. The living body pressure changes with time due to life support activities such as heart beating (beating) and breathing, and the living body LB moving each part of the body. Piezoelectric elements are known which are made of various materials such as piezoelectric ceramics such as lithium niobate, barium titanate and lead zirconate titanate, and piezoelectric polymers such as polyvinylidene fluoride. It may be a substantially circular sheet, a belt, a button, or a cable. The cable-shaped piezoelectric element is composed of, for example, a long linear center electrode, a piezoelectric body that covers the center electrode, and an outer electrode that covers the piezoelectric body, and is sensitive to any part of the cable. A device is known.

信号生成回路部12は、センサ部11に接続され、センサ部11で検出したアナログの生体圧力をディジタルの生体圧力に変換し、演算処理部14が処理可能な形式のデータに変換する回路であり、例えば、アナログ信号をディジタル信号へ変換するアナログ/ディジタル変換回路(以下、「A/D」と略記する。)123を備えて構成される。ここで、信号生成回路部12は、例えばセンサ部11における検出部分の面積が小さかったり、及び/又は、寝具MLにおける圧力の伝播率が小さかったりするために、センサ部11の出力が小さい場合には、生体圧力の時間的な変化をより精度よく検出することができるようにする観点等から、図1に破線で示すように、センサ部11の出力を所定利得で増幅してA/D123へ出力する増幅回路(以下、「Amp」と略記する。)121をさらに備えてもよい。また、商用電源に起因する所謂ハムノイズを抑制する観点等から、図1に破線で示すように、Amp121の出力から所定周波数より大きい信号成分をカットして所定周波数以下の信号成分をA/D123へ出力するローパスフィルタ回路(以下、「LPF」と略記する。)122をさらに備えてもよい。このLPF122の遮断周波数は、上記観点から例えば30Hzから50Hzの間の所定周波数に設定される。なお、このLPF122に代えてバンドパスフィルタ回路を用いてもよい。   The signal generation circuit unit 12 is a circuit that is connected to the sensor unit 11, converts analog biological pressure detected by the sensor unit 11 into digital biological pressure, and converts it into data in a format that can be processed by the arithmetic processing unit 14. For example, an analog / digital conversion circuit (hereinafter abbreviated as “A / D”) 123 that converts an analog signal into a digital signal is provided. Here, the signal generation circuit unit 12 is, for example, when the output of the sensor unit 11 is small because the area of the detection portion in the sensor unit 11 is small and / or the pressure propagation rate in the bedding ML is small. From the viewpoint of making it possible to more accurately detect a temporal change in the living body pressure, as shown by a broken line in FIG. 1, the output of the sensor unit 11 is amplified by a predetermined gain and sent to the A / D 123. An output amplifier circuit (hereinafter abbreviated as “Amp”) 121 may be further provided. Further, from the viewpoint of suppressing the so-called hum noise caused by the commercial power supply, as shown by a broken line in FIG. 1, a signal component larger than a predetermined frequency is cut from the output of Amp 121 and a signal component lower than the predetermined frequency is sent to A / D 123. An output low-pass filter circuit (hereinafter abbreviated as “LPF”) 122 may be further provided. The cutoff frequency of the LPF 122 is set to a predetermined frequency between 30 Hz and 50 Hz, for example, from the above viewpoint. Note that a band-pass filter circuit may be used in place of the LPF 122.

記憶部13は、機能的に、検出すべき生体情報に対応する基準波形の形状パターンを予め記憶する基準波形記憶部131と、信号生成回路部12の出力から時間経過に対する信号生成回路部12の出力変化(生体圧力の時間的な変化)を示す測定波形を記憶する測定波形記憶部132とを備え、測定波形を生成しこの生成した測定波形の形状パターンと基準波形の形状パターンとを比較することによりこの比較結果に基づいて生体情報を検出しこの検出した検出結果を出力する生体情報検出プログラム等の各種プログラム、及び、各種プログラムの実行に必要なデータやその実行中に生じるデータ等の各種データを記憶する。この基準波形記憶部131に予め記憶される基準波形については、後述する。記憶部13は、例えば、演算処理部14の所謂ワーキングメモリとなるRAM(Random Access Memory)等の揮発性の記憶素子、ROM(Read Only Memory)や書換え可能なEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)等の不揮発性の記憶素子等を備えて構成される。   The storage unit 13 functionally includes a reference waveform storage unit 131 that stores in advance a reference waveform shape pattern corresponding to the biological information to be detected, and the signal generation circuit unit 12 with respect to the passage of time from the output of the signal generation circuit unit 12. A measurement waveform storage unit 132 that stores a measurement waveform indicating an output change (temporal change in biological pressure), generates a measurement waveform, and compares the shape pattern of the generated measurement waveform with the shape pattern of the reference waveform Various programs such as a biological information detection program that detects biological information based on the comparison result and outputs the detected detection result, and various data such as data necessary for execution of the various programs and data generated during the execution Store the data. The reference waveform stored in advance in the reference waveform storage unit 131 will be described later. The storage unit 13 is, for example, a volatile storage element such as a RAM (Random Access Memory) serving as a so-called working memory of the arithmetic processing unit 14, a ROM (Read Only Memory) or a rewritable EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory). And so on.

演算処理部14は、例えば、マイクロプロセッサ及びその周辺回路等を備えて構成され、機能的に、信号生成回路部12の出力から測定波形を生成しこの生成した測定波形の形状パターンと記憶部13に予め記憶されている基準波形の形状パターンとを比較することによってこの測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形を求め、この求めた基準波形に基づいて生体情報を検出し、この検出した検出結果を出力する生体情報検出部141を備えると共に、制御プログラムに従って信号生成回路部12、記憶部13、入力部15及び出力部16を当該機能に応じてそれぞれ制御する。   The arithmetic processing unit 14 includes, for example, a microprocessor and its peripheral circuits. The arithmetic processing unit 14 functionally generates a measurement waveform from the output of the signal generation circuit unit 12, and a shape pattern of the generated measurement waveform and the storage unit 13. A reference waveform having a shape that best matches the shape of the measured waveform is obtained by comparing with a shape pattern of the reference waveform stored in advance, and biometric information is detected based on the obtained reference waveform. A biological information detection unit 141 that outputs the detected detection result is provided, and the signal generation circuit unit 12, the storage unit 13, the input unit 15, and the output unit 16 are controlled according to the function according to the control program.

入力部15は、生体情報検出装置1の電源をオンオフする電源スイッチや、生体情報の検出開始を生体情報検出装置1に指示する測定開始スイッチ等の、生体情報検出装置1に指示を与える各種のスイッチを備えて構成される。出力部16は、基準波形、測定波形及び生体情報等を出力する機器であり、例えばCRTディスプレイ、LCD、有機ELディスプレイ又はプラズマディスプレイ等の表示装置である。   The input unit 15 gives various instructions to the biological information detection device 1 such as a power switch for turning on and off the biological information detection device 1 and a measurement start switch for instructing the biological information detection device 1 to start detection of biological information. It is configured with a switch. The output unit 16 is a device that outputs a reference waveform, a measurement waveform, biological information, and the like, and is, for example, a display device such as a CRT display, LCD, organic EL display, or plasma display.

そして、これら信号生成回路部12、記憶部13、演算処理部14、入力部15及び出力部16は、データを相互に交換することができるようにバス17でそれぞれ接続される。   The signal generation circuit unit 12, the storage unit 13, the arithmetic processing unit 14, the input unit 15, and the output unit 16 are connected by a bus 17 so that data can be exchanged with each other.

次に、上記の生体情報検出装置1の記憶部13における基準波形記憶部131に予め記憶される基準波形を生成する基準波形生成装置について説明する。   Next, a reference waveform generation device that generates a reference waveform stored in advance in the reference waveform storage unit 131 in the storage unit 13 of the biological information detection apparatus 1 will be described.

図3は、基準波形生成装置の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る基準波形生成装置2は、生体に起因する圧力が伝播するときの時間遅れが一定である圧力検出センサの出力を所定期間で測定することによって時間経過に対する圧力検出センサの出力変化を示す素波形を生成し、この素波形を複数生成し、この生成した複数の各素波形を平均した波形を演算することによって基準波形を生成する装置であり、例えば、図3に示すように、センサ部11と、信号生成回路部12と、記憶部23と、演算処理部24と、入力部25と、出力部26と、外部記憶部27と、トリガ生成部28と、バス29とを備えて構成される。   FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the reference waveform generation device. The reference waveform generation device 2 according to the present embodiment changes the output of the pressure detection sensor over time by measuring the output of the pressure detection sensor having a constant time delay when the pressure due to the living body propagates in a predetermined period. Is a device for generating a reference waveform by generating a plurality of the elementary waveforms, and calculating a waveform obtained by averaging the generated plurality of elementary waveforms, for example, as shown in FIG. The sensor unit 11, the signal generation circuit unit 12, the storage unit 23, the arithmetic processing unit 24, the input unit 25, the output unit 26, the external storage unit 27, the trigger generation unit 28, and the bus 29. It is prepared for.

センサ部11及び信号生成回路部12は、上記生体情報検出装置1におけるセンサ部11及び信号生成回路部12と同様であるので、その説明を省略する。なお、基準波形生成装置2の信号生成回路部12は、精度よく基準波形を生成する観点等から、本実施形態では、Amp121及びLPF122を備えている。   Since the sensor unit 11 and the signal generation circuit unit 12 are the same as the sensor unit 11 and the signal generation circuit unit 12 in the biological information detection apparatus 1, description thereof is omitted. In the present embodiment, the signal generation circuit unit 12 of the reference waveform generation device 2 includes an Amp 121 and an LPF 122 from the viewpoint of generating a reference waveform with high accuracy.

記憶部23は、機能的に、信号生成回路部12の出力を所定期間で測定することによって生成した時間経過に対する信号生成回路部12の出力変化を示す素波形を記憶する素波形記憶部232と、素波形を複数生成してこの生成した複数の各素波形から求めた基準波形を記憶する生成基準波形記憶部231とを備え、信号生成回路部12の出力を所定期間で測定することによって素波形を生成しこの素波形を複数生成してこの生成した複数の各素波形を平均した基準波形を生成する基準波形生成プログラム等の各種プログラム、及び、各種プログラムの実行に必要なデータやその実行中に生じるデータ等の各種データを記憶する。記憶部23は、例えば、演算処理部24の所謂ワーキングメモリとなるRAM等の揮発性の記憶素子、ROMや書換え可能なEEPROM等の不揮発性の記憶素子、及び、比較的容量の大きいデータを記憶するハードディスク等を備えて構成される。   The storage unit 23 functionally stores an elementary waveform storage unit 232 that stores an elementary waveform indicating a change in the output of the signal generation circuit unit 12 over time, which is generated by measuring the output of the signal generation circuit unit 12 over a predetermined period. A generation reference waveform storage unit 231 that generates a plurality of elementary waveforms and stores a reference waveform obtained from each of the plurality of generated elementary waveforms, and measures the output of the signal generation circuit unit 12 in a predetermined period. Various programs such as a reference waveform generation program that generates a waveform, generates a plurality of elementary waveforms, and generates a reference waveform obtained by averaging the generated plurality of elementary waveforms, and data necessary for execution of the various programs and the execution thereof Various data such as data generated therein are stored. The storage unit 23 stores, for example, a volatile storage element such as a RAM serving as a so-called working memory of the arithmetic processing unit 24, a nonvolatile storage element such as a ROM or a rewritable EEPROM, and relatively large capacity data. Configured with a hard disk or the like.

トリガ生成部28は、素波形を生成する際にその素波形の起点(トリガ、測定開始点)を生成するためのデータを生成する回路である。例えば、本実施形態では、心拍に基づいて素波形の起点を決定していることから、トリガ生成部28は、心電計である。   The trigger generation unit 28 is a circuit that generates data for generating a starting point (trigger, measurement start point) of an elementary waveform when the elementary waveform is generated. For example, in the present embodiment, since the starting point of the elementary waveform is determined based on the heartbeat, the trigger generator 28 is an electrocardiograph.

演算処理部24は、例えば、マイクロプロセッサ及びその周辺回路等を備えて構成され、機能的に、トリガ生成部28の出力に基づいて検出した素波形の起点から信号生成回路部12の出力を所定期間で測定することによって素波形を生成しこの素波形を複数生成してこれら生成した複数の各素波形を平均した基準波形を生成する基準波形生成部241を備えると共に、制御プログラムに従って信号生成回路部12、記憶部23、入力部25、出力部26及び外部記憶部27を当該機能に応じてそれぞれ制御する。   The arithmetic processing unit 24 includes, for example, a microprocessor and its peripheral circuits, and functionally outputs the output of the signal generation circuit unit 12 from the starting point of the elementary waveform detected based on the output of the trigger generation unit 28. A reference waveform generation unit 241 that generates an elementary waveform by measuring in a period, generates a plurality of elementary waveforms, and generates a reference waveform that averages the plurality of elementary waveforms thus generated, and includes a signal generation circuit according to a control program The unit 12, the storage unit 23, the input unit 25, the output unit 26, and the external storage unit 27 are controlled according to the functions.

入力部25は、基準波形の生成開始を指示する開始コマンド等の各種コマンドや素波形の起点を決める情報や所定期間の値等の基準波形生成プログラムの実行に必要なデータ等の各種データを基準波形生成装置2に入力する機器であり、例えば、キーボードやマウス等である。出力部26は、入力部25から入力されたコマンドやデータ、及び、測定した素波形や演算した基準波形等を出力する機器であり、例えばCRTディスプレイ、LCD、有機ELディスプレイ又はプラズマディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印字装置等である。外部記憶部27は、例えば、フレキシブルディスク、CD−R(Compact Disc Recordable)及びDVD−R(Digital Versatile Disc Recordable)等の記録媒体との間でデータを読み込み及び/又は書き込みを行う装置であり、例えば、フレキシブルディスクドライブ、CD−Rドライブ及びDVD−Rドライブ等である。   The input unit 25 uses various commands such as a start command for instructing the start of generation of a reference waveform, various data such as data necessary for execution of a reference waveform generation program, such as information for determining the starting point of an elementary waveform and a value for a predetermined period. A device that inputs to the waveform generation device 2, such as a keyboard or a mouse. The output unit 26 is a device that outputs commands and data input from the input unit 25, measured elementary waveforms, computed reference waveforms, and the like. For example, a display such as a CRT display, LCD, organic EL display, or plasma display A printing device such as a printer or a printer. The external storage unit 27 is a device that reads and / or writes data between recording media such as a flexible disk, a CD-R (Compact Disc Recordable), and a DVD-R (Digital Versatile Disc Recordable). For example, a flexible disk drive, a CD-R drive, a DVD-R drive, and the like.

そして、これら信号生成回路部12、記憶部23、演算処理部24、入力部25、出力部26、外部記憶部27及びトリガ生成部28は、データを相互に交換することができるようにバス29でそれぞれ接続される。   The signal generation circuit unit 12, the storage unit 23, the arithmetic processing unit 24, the input unit 25, the output unit 26, the external storage unit 27, and the trigger generation unit 28 are connected to the bus 29 so that data can be exchanged with each other. Are connected to each other.

このような構成の基準波形生成装置2は、次のように動作することによって基準波形を生成する。図4は、基準波形生成装置における基準波形を生成する基準波形生成動作を示すフローチャートである。図5は、素波形の測定を説明するための図である。図5(A)は、時間経過に対する信号生成回路部12の出力変化を示し、その横軸は、時間であり、縦軸は、信号生成回路部12の出力レベルである。図5(B)は、心電図を示し、その横軸は、時間であり、縦軸は、心臓の活動電位レベルである。   The reference waveform generation device 2 having such a configuration generates a reference waveform by operating as follows. FIG. 4 is a flowchart showing a reference waveform generation operation for generating a reference waveform in the reference waveform generation apparatus. FIG. 5 is a diagram for explaining measurement of an elementary waveform. FIG. 5A shows changes in the output of the signal generation circuit unit 12 over time. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the output level of the signal generation circuit unit 12. FIG. 5B shows an electrocardiogram, the horizontal axis is time, and the vertical axis is the action potential level of the heart.

例えば、基準波形を生成するための被験者が図2に示す生体LBのように寝具ML上に寝、電源がオンされ、基準波形生成装置2の基準波形の生成開始を指示する開始コマンドが入力部25から入力されると、被験者の生体圧力が寝具MLを介してセンサ部11で検出される。   For example, the subject for generating the reference waveform sleeps on the bedding ML like the living body LB shown in FIG. 2, the power is turned on, and a start command for instructing the generation of the reference waveform of the reference waveform generation device 2 is input to the input unit When input from 25, the living body pressure of the subject is detected by the sensor unit 11 via the bedding ML.

センサ部11は、この検出した生体圧力を信号生成回路部12へ出力する。信号生成回路部12は、このセンサ部11の出力に対し所定の信号処理を行ってバス29に出力する。   The sensor unit 11 outputs the detected living body pressure to the signal generation circuit unit 12. The signal generation circuit unit 12 performs predetermined signal processing on the output of the sensor unit 11 and outputs the result to the bus 29.

図3において、演算処理部24の基準波形生成部241は、1〜2msの間に設定された所定のサンプリング間隔(500Hz〜1kHzの間に設定された所定のサンプリング周波数)で信号生成回路部12の出力をサンプリングし、そして、トリガ生成部28の出力から素波形の起点(測定開始点)を検出し、この検出した起点から所定期間で区切ることによって素波形を測定し、記憶部23の素波形記憶部232に記憶すると共に出力部26に出力する(S11)。   In FIG. 3, the reference waveform generation unit 241 of the arithmetic processing unit 24 has a signal generation circuit unit 12 at a predetermined sampling interval set between 1 and 2 ms (a predetermined sampling frequency set between 500 Hz and 1 kHz). , The starting point of the elementary waveform (measurement start point) is detected from the output of the trigger generation unit 28, and the elementary waveform is measured by dividing the starting point from the detected starting point by a predetermined period. The waveform is stored in the waveform storage unit 232 and output to the output unit 26 (S11).

例えば、被験者が安静にしている場合には、信号生成回路部12の出力は、時間経過に従って変化する図5(A)に示す如き波形となる。被験者が安静にしている場合には、生体圧力の時間的な変化は、主に心臓の鼓動(心拍、拍動)及び呼吸によって生じるので、信号生成回路部12の出力は、複数のピークを有し、主に心拍の間隔に応じて繰り返す周期的な波形を呈する。本実施形態では、心電のR波を素波形の起点としている。所定期間は任意であるが、R波が生じた後の測定波形の圧力変化の特徴を捉える時間長が必要であるため、ここでは例えば所定期間を850msに設定している。850msの所定期間で信号生成回路部12の出力を区切って、生体圧力をより精度よく検出することができるような位置にセンサ部11を配置して測定した素波形は、図5(A)及び(B)から分かるように、R波が生じた後に最大の振幅を有し、徐々に振幅が小さくなる複数のピークを有したものとなる。   For example, when the subject is at rest, the output of the signal generation circuit unit 12 has a waveform as shown in FIG. When the test subject is resting, the temporal change in the living body pressure is mainly caused by the heartbeat (heartbeat, pulsation) and respiration. Therefore, the output of the signal generation circuit unit 12 has a plurality of peaks. However, it presents a periodic waveform that repeats mainly according to the heartbeat interval. In the present embodiment, the R wave of the electrocardiogram is used as the starting point of the elementary waveform. Although the predetermined period is arbitrary, since a time length for capturing the pressure change characteristic of the measurement waveform after the R wave is generated is necessary, for example, the predetermined period is set to 850 ms. An elementary waveform measured by arranging the sensor unit 11 at a position where the output of the signal generation circuit unit 12 is divided at a predetermined period of 850 ms and the living body pressure can be detected with higher accuracy is shown in FIG. As can be seen from (B), it has a plurality of peaks having the maximum amplitude after the R wave is generated and gradually decreasing the amplitude.

なお、図5(A)では、検出のし易さ等から素波形の起点(測定開始点)を心電におけるR波のピークが生じた時点としたが、心電の他の特徴点(例えばQ点のピークやS点のピーク等)を素波形の起点としてもよく、また、信号生成回路部12の出力における時間変化は、周期性を有するので、任意の時点を起点としてよい。   In FIG. 5 (A), the starting point (measurement start point) of the elementary waveform is set as the point in time when the R wave peak in the electrocardiogram occurs because of the ease of detection and the like. The peak of the Q point, the peak of the S point, etc.) may be used as the starting point of the elementary waveform, and the time change in the output of the signal generation circuit unit 12 has periodicity, and may be started from an arbitrary time point.

図4に戻って、次に、基準波形生成部241は、誤差を少なくする観点から、この素波形を所定回数だけ繰り返し測定し、これら繰り返し測定した各素波形を、各素波形における測定開始点を一致させて足し合わせた波形を生成する(S12)。この各素波形を加算した波形を加算波形と呼称することとする。所定回数は、各素波形における雑音による乱れが実質的に無視し得る回数であり、例えば、10回、50回、100回、150回、200回等である。なお、各素波形における雑音による乱れが実質的に無視し得るのであれば、所定回数は、1回でもよい。   Returning to FIG. 4, next, from the viewpoint of reducing the error, the reference waveform generation unit 241 repeatedly measures this elementary waveform a predetermined number of times, and measures each elementary waveform repeatedly measured as a measurement start point in each elementary waveform. A waveform is generated by matching and adding (S12). A waveform obtained by adding these elementary waveforms is referred to as an addition waveform. The predetermined number of times is the number of times that the disturbance due to noise in each elementary waveform can be substantially ignored, and is, for example, 10, 50, 100, 150, 200, etc. If the disturbance due to noise in each elementary waveform can be substantially ignored, the predetermined number of times may be one.

次に、基準波形生成部241は、この生成した加算波形を上記所定回数で割り算することによって基準波形を生成し(S13)、この生成した基準波形を記憶部23の生成基準波形記憶部231に記憶すると共に出力部26に出力する(S14)。   Next, the reference waveform generation unit 241 generates a reference waveform by dividing the generated added waveform by the predetermined number of times (S13), and the generated reference waveform is stored in the generation reference waveform storage unit 231 of the storage unit 23. It memorize | stores and outputs to the output part 26 (S14).

このように動作することによって、基準波形生成装置2は、例えば、図5(C)に示す被験者の基準波形を生成し、記憶部23に記憶することができる。   By operating in this manner, the reference waveform generation device 2 can generate the reference waveform of the subject shown in FIG. 5C and store it in the storage unit 23, for example.

このように求められた各寝姿勢における基準波形の一例を図6に示す。また、比較例として、センサ部11を構成する圧電素子をエアバックに代え、図4に示す上記処理によって得た比較波形の一例を図7に示す。   An example of the reference waveform in each sleeping posture determined in this way is shown in FIG. As a comparative example, FIG. 7 shows an example of a comparative waveform obtained by the above-described processing shown in FIG. 4 in which the piezoelectric element constituting the sensor unit 11 is replaced with an airbag.

図6は、実施形態に係る基準波形の一例を示す図である。図7は、比較波形を示す図である。図6及び図7の横軸は、時間であり、縦軸は、信号生成回路部12の出力レベルである。図6(A)及び図7(A)は、伏臥の寝姿勢における複数の素波形及び基準波形並びに分散を示し、図6(B)及び図7(B)は、横臥の寝姿勢における複数の素波形及び基準波形並びに分散を示し、そして、図6(C)及び図7(C)は、仰臥の寝姿勢における複数の素波形及び基準波形並びに分散を示す。図6(A)〜(C)及び図7(A)〜(C)の各図において、左から体重小(45kg)、体重中(54kg)及び体重大(82kg)の各体重別に複数の素波形及び基準波形並びに分散がそれぞれ示されている。そして、各図において、素波形及び基準波形を上段に示し、分散を下段に示す。各図の上段の図において、素波形は、黒の実線で示し、基準波形は、白の実線で示す。なお、体重小の45kg、体重中の54kg及び体重大の82kgの体重の具体的な数値は、比較波形に対し基準波形が体重に依存しないことを示す目的に採用された体重の大中小の一例であり、目安に過ぎない。   FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a reference waveform according to the embodiment. FIG. 7 shows a comparative waveform. 6 and 7, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the output level of the signal generation circuit unit 12. 6 (A) and 7 (A) show a plurality of elementary waveforms and reference waveforms and variances in the prone sleeping position, and FIGS. 6 (B) and 7 (B) show a plurality of lying waveforms in the lying position. FIG. 6C and FIG. 7C show a plurality of elementary waveforms, reference waveforms and variances in the supine sleeping posture. 6 (A) to (C) and FIGS. 7 (A) to (C), from the left, there are a plurality of elements for each body weight of small body weight (45 kg), medium weight (54 kg), and body weight (82 kg). The waveform and reference waveform and dispersion are shown respectively. In each figure, the elementary waveform and the reference waveform are shown in the upper stage, and the variance is shown in the lower stage. In the upper diagram of each figure, the elementary waveform is indicated by a black solid line, and the reference waveform is indicated by a white solid line. In addition, the specific numerical values of 45 kg of small body weight, 54 kg of body weight, and 82 kg of body weight are examples of large, medium and small weights adopted for the purpose of showing that the reference waveform does not depend on body weight with respect to the comparative waveform. That's just a guide.

図6と図7とを比較すると分かるように、図6の各図における下段に示す分散は、図6の体重中の場合では被験者が身体を動かしてしまったので分散が大きくなっているけれども、図7の各図における下段に示す分散よりそれぞれ小さい。図6の体重中の場合でも、被験者が身体を動かした際の素波形(図6でランダムな波形)を除けば、各素波形(図6で基準波形と同様な形状パターンの波形)は、略同一であり、その分散が小さくなることが予想される。そして、エアバックによって得られた比較波形の場合は、被験者の体重に依存してその波形の形状パターンは、変化しているが、生体に起因する圧力が伝播するときの時間遅れが一定である圧力検出センサの一例である圧電素子によって得られた基準波形は、被験者の体重に依存することなくその波形の形状パターンは、略同一である。さらに、基準波形の形状パターンは、被験者の寝姿勢に依存している。なお、図示しないが、実験を重ねた結果、このような基準波形は、被験者が変わっても略同一であった。   As can be seen from a comparison between FIG. 6 and FIG. 7, the variance shown in the lower part of each figure in FIG. 6 is larger because the subject has moved the body in the case of the weight in FIG. It is smaller than the variance shown in the lower part of each figure of FIG. Even in the case of the body weight in FIG. 6, except for the elementary waveform (random waveform in FIG. 6) when the subject moves the body, each elementary waveform (a waveform having the same shape pattern as the reference waveform in FIG. 6) It is almost the same, and the dispersion is expected to be small. In the case of the comparative waveform obtained by the airbag, the shape pattern of the waveform changes depending on the weight of the subject, but the time delay when the pressure due to the living body propagates is constant. A reference waveform obtained by a piezoelectric element, which is an example of a pressure detection sensor, does not depend on the body weight of the subject, and the shape pattern of the waveform is substantially the same. Furthermore, the shape pattern of the reference waveform depends on the sleeping posture of the subject. Although not shown, as a result of repeated experiments, such a reference waveform was substantially the same even when the subject changed.

以上の実験事実から、基準波形は、生体の個体差に実質的に依存することなく生体の全ての個体に対し実質的に共通すると共に、寝姿勢に応じた形状パターンとなるので、本発明のように生体に起因する圧力が伝播するときの時間遅れが一定である圧力検出センサを有するセンサ部11によって生体圧力を検出することによって基準波形を生成すると共に測定波形を生成し、測定波形を基準波形と比較することにより生体情報として寝姿勢を判別することができる。   From the above experimental facts, the reference waveform is substantially common to all individuals of the living body without substantially depending on individual differences between living organisms, and has a shape pattern corresponding to the sleeping posture. Thus, a reference waveform is generated by detecting the living body pressure by the sensor unit 11 having a pressure detection sensor having a constant time delay when the pressure caused by the living body propagates, and the measurement waveform is generated as a reference. The sleeping posture can be determined as biological information by comparing with the waveform.

このようにして基準波形生成装置2によって生成した基準波形における各サンプリング点の値を基準波形の形状パターンとして生体情報検出装置1における記憶部13の基準波形記憶部131に製造段階や出荷段階等の販売前に予め記憶しておく。なお、基準波形記憶部131に記憶する波形は、上記のように、所定期間全体に亘って記憶してもよく、また、所定期間の一部分だけを記憶してもよい。例えば、850msの全体に亘る波形を基準波形として基準波形記憶部131に記憶してもよく、850msの全体のうちの一部分、例えば、測定開始点から500msの部分や300msの部分や測定開始点から100ms経過後の500msの部分や300msの部分等の波形を基準波形として記憶してもよい。   The value of each sampling point in the reference waveform generated by the reference waveform generation device 2 in this way is used as the reference waveform shape pattern in the reference waveform storage unit 131 of the storage unit 13 in the biological information detection device 1 in the manufacturing stage, the shipping stage, etc. Store in advance before sale. In addition, the waveform memorize | stored in the reference | standard waveform memory | storage part 131 may be memorize | stored over the whole predetermined period as mentioned above, and may store only a part of predetermined period. For example, a waveform over the entire 850 ms may be stored in the reference waveform storage unit 131 as a reference waveform, and a part of the entire 850 ms, for example, a 500 ms portion from a measurement start point, a 300 ms portion, or a measurement start point. A waveform such as a 500 ms portion or a 300 ms portion after 100 ms may be stored as a reference waveform.

また、同様の実験事実から同様に、基準波形は、生体の個体差に実質的に依存することなく生体の全ての個体に対し実質的に共通すると共に、寝位置及び入離床のそれぞれに応じた各形状パターンとなるので、本発明のように生体に起因する圧力が伝播するときの時間遅れが一定である圧力検出センサを有するセンサ部11によって生体圧力を検出することによって基準波形を生成すると共に測定波形を生成し、測定波形を基準波形と比較することにより生体情報として寝位置及び入離床も判別することができる。   Similarly, from the same experimental fact, the reference waveform is substantially common to all the individuals of the living body without substantially depending on the individual differences of the living body, and corresponds to the sleeping position and the entrance / exit. Since each shape pattern is generated, the reference waveform is generated by detecting the living body pressure by the sensor unit 11 having the pressure detecting sensor having a constant time delay when the pressure due to the living body propagates as in the present invention. By generating a measurement waveform and comparing the measurement waveform with a reference waveform, it is possible to determine a sleeping position and an entrance / exit as biological information.

つまり、寝姿勢、寝位置及び入離床のそれぞれに対応する複数の基準波形の形状パターンを生体情報検出装置1における記憶部13の基準波形記憶部131に販売前に予め記憶しておくことによって、生体情報として寝姿勢、寝位置及び入離床を判別し、また、検出することができる。   That is, by storing in advance in the reference waveform storage unit 131 of the storage unit 13 in the biological information detection device 1 before sales, a plurality of reference waveform shape patterns corresponding to the sleeping posture, sleeping position, and entrance / exit floor, respectively. As biological information, a sleeping posture, a sleeping position, and an entrance / exit can be determined and detected.

次に、本実施形態の動作について説明する。
(実施形態の動作)
図8は、実施形態に係る生体情報検出装置における生体情報を検出する生体情報検出動作を示すフローチャートである。
Next, the operation of this embodiment will be described.
(Operation of the embodiment)
FIG. 8 is a flowchart illustrating a biological information detection operation for detecting biological information in the biological information detection apparatus according to the embodiment.

例えば、生体情報検出装置1の入力部15における電源スイッチがオンされ、測定開始スイッチがオンされると、測定が開始され、そして、図2に示すように使用者(生体LB)が寝具ML上に寝ると、寝具MLを介して使用者の生体圧力がセンサ部11によって検出される。センサ部11は、この検出した生体圧力を信号生成回路部12へ出力する。信号生成回路部12は、このセンサ部11の出力に対し所定の信号処理を行ってバス17に出力する。   For example, when the power switch in the input unit 15 of the biological information detection apparatus 1 is turned on and the measurement start switch is turned on, the measurement is started, and the user (biological body LB) is placed on the bedding ML as shown in FIG. When the user falls asleep, the living body pressure of the user is detected by the sensor unit 11 through the bedding ML. The sensor unit 11 outputs the detected living body pressure to the signal generation circuit unit 12. The signal generation circuit unit 12 performs predetermined signal processing on the output of the sensor unit 11 and outputs the result to the bus 17.

図8において、演算処理部14の生体情報検出部141は、所定のサンプリング間隔で信号生成回路部12の出力をサンプリングし、そして、所定期間で区切ることによって測定波形としての素波形を測定し、記憶部23の測定波形記憶部132に記憶する(S21)。ここで、上記所定期間で区切られた区間を「ページ」と呼称することとする。   In FIG. 8, the biological information detection unit 141 of the arithmetic processing unit 14 samples the output of the signal generation circuit unit 12 at a predetermined sampling interval, and measures an elementary waveform as a measurement waveform by dividing the output by a predetermined period. It memorize | stores in the measurement waveform memory | storage part 132 of the memory | storage part 23 (S21). Here, the section divided by the predetermined period is referred to as “page”.

次に、生体情報検出部141は、この生成した測定波形(素波形)の形状パターンと記憶部13の基準波形記憶部131に予め記憶されている各基準波形の形状パターンとを比較する(S22)。   Next, the biological information detection unit 141 compares the shape pattern of the generated measurement waveform (elementary waveform) with the shape pattern of each reference waveform stored in advance in the reference waveform storage unit 131 of the storage unit 13 (S22). ).

例えば、寝姿勢が伏臥である場合の基準波形(伏臥基準波形)、寝姿勢が横臥である場合の基準波形(横臥基準波形)及び寝姿勢が仰臥である場合の基準波形(仰臥基準波形)の各基準波形が基準波形記憶部131に予め記憶されている場合には、生体情報検出部141は、伏臥基準波形、横臥基準波形及び仰臥基準波形の各基準波形と測定波形とをそれぞれ比較する。この比較は、例えば、測定波形と基準波形との相互相関関数Fcを演算することによって行われる。相互相関関数Fcは、式1によって演算される。   For example, a reference waveform when the sleeping posture is prone (prone reference waveform), a reference waveform when the sleeping posture is lying down (recumbent reference waveform), and a reference waveform when the sleeping posture is supine (supine reference waveform) When each reference waveform is stored in advance in the reference waveform storage unit 131, the biological information detection unit 141 compares the measurement waveform with each reference waveform of the prone reference waveform, the lying reference waveform, and the supine reference waveform. This comparison is performed, for example, by calculating a cross-correlation function Fc between the measurement waveform and the reference waveform. The cross-correlation function Fc is calculated by Equation 1.

Figure 2006263454
Figure 2006263454

また例えば、この比較は、測定波形と基準波形との差の平均の2乗Feを演算することによって行われる。この測定波形と基準波形との差の平均の2乗は、式2によって演算される。   Further, for example, this comparison is performed by calculating the mean square Fe of the difference between the measurement waveform and the reference waveform. The square of the average of the difference between the measured waveform and the reference waveform is calculated by Equation 2.

Figure 2006263454
Figure 2006263454

ここで、式1及び式2において、XTiは、基準波形におけるi番目のサンプリング時点の値であり、Xi+pは、測定波形におけるi+p番目のサンプリング時点の値であり、nは、基準波形におけるサンプリングの総数である。pは、0以上の整数値である。 Here, in Equation 1 and Equation 2, X Ti is a value at the i-th sampling time point in the reference waveform, X i + p is a value at the i + p-th sampling time point in the measurement waveform, and n is , The total number of samplings in the reference waveform. p is an integer value of 0 or more.

次に、生体情報検出部141は、処理S22の比較によってこの測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形を求め、この求めた基準波形に対応する寝姿勢を判定する(S23)。この判定は、処理S22における比較が相互相関関数Fcを求めることによって行われる場合には相互相関関数Fcの値が大きいほど測定波形の形状パターンと基準波形の形状パターンとがよく一致していることを示すから、相互相関関数Fcの値が最も大きい基準波形を求めることによって行われ、測定波形に対応する生体情報は、相互相関関数Fcの値が最も大きい基準波形の寝姿勢であると判定される。また、この判定は、処理S22における比較が測定波形と基準波形との差の平均の2乗Feを求めることによって行われる場合には測定波形と基準波形との差の平均の2乗Feの値が小さいほど測定波形の形状パターンと基準波形の形状パターンとがよく一致していることを示すから、測定波形と基準波形との差の平均の2乗Feの値が最も小さい基準波形を求めることによって行われ、測定波形に対応する生体情報は、測定波形と基準波形との差の平均の2乗Feの値が最も小さい基準波形の寝姿勢であると判定される。このような比較の結果、例えば、測定波形の形状パターンと仰臥基準波形の形状パターンとが最も一致するとされた場合には、生体情報検出部141は、使用者の寝姿勢が仰臥であると判定する。   Next, the biological information detection unit 141 obtains a reference waveform having a shape that best matches the shape of the measurement waveform by comparison in the process S22, and determines a sleeping posture corresponding to the obtained reference waveform (S23). This determination is made when the comparison in step S22 is performed by obtaining the cross-correlation function Fc. The larger the value of the cross-correlation function Fc, the better the shape pattern of the measurement waveform matches the shape pattern of the reference waveform. Therefore, the biometric information corresponding to the measurement waveform is determined to be the sleeping position of the reference waveform having the largest cross-correlation function Fc value. The In addition, this determination is performed when the comparison in step S22 is performed by obtaining the mean square Fe of the difference between the measurement waveform and the reference waveform, and the value of the mean square Fe of the difference between the measurement waveform and the reference waveform. The smaller the value is, the better the shape pattern of the measurement waveform matches the shape pattern of the reference waveform. Therefore, the reference waveform having the smallest value of the mean square Fe of the difference between the measurement waveform and the reference waveform is obtained. The biological information corresponding to the measurement waveform is determined to be the sleeping posture of the reference waveform having the smallest value of the mean square Fe of the difference between the measurement waveform and the reference waveform. As a result of such comparison, for example, when the shape pattern of the measurement waveform and the shape pattern of the supine reference waveform are the best match, the biological information detection unit 141 determines that the user's sleeping posture is supine. To do.

次に、生体情報検出部141は、判定結果の寝姿勢を生体情報として出力部16に出力する(S24)。   Next, the biological information detection unit 141 outputs the sleeping posture of the determination result to the output unit 16 as biological information (S24).

次に、生体情報検出部141は、測定波形の形状と、処理23で求めたこの測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形の形状との相互相関関数又は差の平均の2乗を演算することで求まる演算波形が所定の閾値を越える時点を判定する。この判定された時点が、心電のR波ピークに対応する。そして、生体情報検出部141は、各測定波形のR波ピークに対応する時点を求めることによって心拍を検出する。そして、生体情報検出部141は、各測定波形のR波の時点を求めることによって心拍を検出する(S25)。次に、生体情報検出部141は、この検出した心拍を生体情報として出力部16に出力する(S26)。   Next, the biological information detection unit 141 calculates the cross-correlation function or the square of the average of the difference between the shape of the measurement waveform and the shape of the reference waveform having the shape that best matches the shape of the measurement waveform obtained in the processing 23. Is determined when the calculated waveform obtained by calculating exceeds a predetermined threshold. This determined time corresponds to the R wave peak of the electrocardiogram. Then, the biological information detection unit 141 detects a heartbeat by obtaining a time point corresponding to the R wave peak of each measurement waveform. And the biometric information detection part 141 detects a heartbeat by calculating | requiring the time of the R wave of each measurement waveform (S25). Next, the biological information detection unit 141 outputs the detected heartbeat as biological information to the output unit 16 (S26).

次に、生体情報検出部141は、入力部15の測定開始スイッチがオフされたか否かによって、生体情報検出動作が終了であるか否かを判断する(S27)。判断の結果、終了である場合(Yes)には、生体情報検出部141は、上記生体情報検出動作を終了し、一方、判断の結果、終了ではない場合(No)には、生体情報検出部141は、処理を処理S21に戻して、生体情報検出動作を継続する。   Next, the biological information detection unit 141 determines whether or not the biological information detection operation is finished depending on whether or not the measurement start switch of the input unit 15 is turned off (S27). As a result of the determination, if the determination is complete (Yes), the biological information detection unit 141 ends the biological information detection operation. On the other hand, if the determination is not complete (No), the biological information detection unit 141 141 returns the process to step S21 to continue the biometric information detection operation.

このように動作することによって生体情報検出装置1は、記憶部13の基準波形記憶部131に基準波形の形状パターンを製造段階や出荷段階等の販売前に予め記憶するので、生体情報検出装置1を購入した使用者は、自己の基準波形を測定することなく、直ちに生体情報検出装置1の使用を開始することができる。そのため、使用者の基準波形を測定する手間や時間が必要なく、また誰でも背景技術に較べて容易に取り扱うことができる。また、この生体情報検出装置1は、測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形とこの測定波形を用いることによって、測定波形のR波に対応する最大振幅が不明瞭な場合においても、R波に対応するピークをより精度良く検出することができる。さらに、このような生体情報検出装置1は、使用者を拘束することなく、また無侵襲で生体情報を検出することができるので、使用者に負担をかけることがなく、睡眠を阻害することもない。   By operating in this way, the biological information detection apparatus 1 stores the shape pattern of the reference waveform in the reference waveform storage unit 131 of the storage unit 13 in advance before the sales at the manufacturing stage, the shipping stage, and the like. Can purchase the biological information detection apparatus 1 immediately without measuring its own reference waveform. Therefore, there is no need for labor and time for measuring the user's reference waveform, and anyone can easily handle it compared to the background art. In addition, the biological information detection apparatus 1 uses the reference waveform having the shape that best matches the shape of the measurement waveform and the measurement waveform, so that even when the maximum amplitude corresponding to the R wave of the measurement waveform is unclear. The peak corresponding to the R wave can be detected with higher accuracy. Furthermore, since such a biological information detection apparatus 1 can detect biological information without restraining the user and non-invasively, it does not impose a burden on the user and may inhibit sleep. Absent.

なお、上述の実施形態では、生体情報検出装置1は、各寝姿勢に対応する各基準波形を予め記憶し、測定波形が最もよく一致する基準波形を判定することによって寝具ML上の使用者の寝姿勢を検出すると共に、この判定した基準波形と測定波形とから心拍を検出したが、生体情報検出装置1をこの判定した基準波形と測定波形とから呼吸を検出するように構成してもよい。このように構成することによって使用者の呼吸をより精度よく検出することができる。また、いびきの基準波形を記憶部13の基準波形記憶部131に予め記憶しておき、いびきの有無を判定するように生体情報検出装置1を構成してもよい。いびきは、軟口蓋等が呼吸に伴って振動することによって発生するが、この振動には、固有周波数がある。この固有周波数は、心拍の周波数よりも高く(心拍の周期よりも短い周期)、いびきが発生している場合には、この固有周波数が測定波形に重畳する。従って、この固有周波数が含まれる基準波形(いびきの基準波形)を基準波形生成装置2によって生成し、この生成したいびきの基準波形を生体情報検出装置1の記憶部13に予め記憶することによって生体情報としていびきを判定するように生体情報検出装置1を構成することができる。判定方法は、この基準波形パターンと測定波形パターンとが一致するか否かを比較することによって行う方法や、測定波形の周波数を解析し、いびきの固有周波数がこの解析結果に含まれているか否かによって行う方法がある。さらに、生体情報検出装置1を測定波形の有無に応じて使用者の入離床を検出するように構成してもよい。このように構成することによって使用者の入離床を検出することができる。そして、測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形を異なる時点で求めこの求めた複数の基準波形に基づいて体動を生体情報として検出するべく、所定の時間間隔で寝姿勢を検出しその時間変化を求めることによって体動の有無及び寝姿勢の変化を検出するように生体情報検出装置1を構成してもよい。このように構成することによって寝姿勢の変化の体動を検出することができる。   In the above-described embodiment, the biological information detection apparatus 1 stores in advance each reference waveform corresponding to each sleeping posture, and determines the reference waveform with the best matching measurement waveform, thereby determining the reference waveform of the user on the bedding ML. While detecting a sleeping posture and detecting a heartbeat from the determined reference waveform and the measured waveform, the biological information detection apparatus 1 may be configured to detect respiration from the determined reference waveform and the measured waveform. . By comprising in this way, a user's respiration can be detected more accurately. Further, the biological information detection apparatus 1 may be configured to store a snoring reference waveform in the reference waveform storage unit 131 of the storage unit 13 in advance and determine whether or not snoring is present. Snoring occurs when a soft palate or the like vibrates with breathing, and this vibration has a natural frequency. This natural frequency is higher than the frequency of the heartbeat (a cycle shorter than the cycle of the heartbeat). When snoring occurs, this natural frequency is superimposed on the measurement waveform. Accordingly, a reference waveform (snoring reference waveform) including this natural frequency is generated by the reference waveform generating device 2, and the generated snoring reference waveform is stored in the storage unit 13 of the living body information detecting device 1 in advance. The biological information detection apparatus 1 can be configured to determine snoring as information. The judgment method is a method that is performed by comparing whether or not the reference waveform pattern and the measurement waveform pattern match, or the frequency of the measurement waveform is analyzed, and whether or not the natural frequency of snoring is included in the analysis result. There are ways to do it. Furthermore, you may comprise the biometric information detection apparatus 1 so that a user's entrance / exit may be detected according to the presence or absence of a measurement waveform. By comprising in this way, a user's entrance / exit can be detected. Then, a reference waveform having a shape that best matches the shape of the measurement waveform is obtained at different points in time, and a sleeping posture is detected at predetermined time intervals in order to detect body movement as biological information based on the obtained reference waveforms. However, the biological information detection apparatus 1 may be configured to detect the presence / absence of body movement and the change in sleeping posture by obtaining the time change. By configuring in this way, it is possible to detect body movements due to changes in the sleeping posture.

そして、上述の実施形態では、仰臥、横臥及び伏臥の各寝姿勢に対応する各基準波形を基準波形生成装置2によって生成し、この生成した各基準波形を生体情報検出装置1の記憶部13に記憶することによって生体情報として寝姿勢を判定したが、これに限定されるものではない。例えば、各寝位置の各基準波形を基準波形生成装置2によって生成し、この生成した各基準波形を生体情報検出装置1の記憶部13に記憶することによって生体情報として寝姿勢、寝位置、心拍、呼吸、いびき及び入離床等を判定するように生体情報検出装置1を構成してもよい。   And in the above-mentioned embodiment, each reference waveform corresponding to each lying posture of supine, lying down and prone is generated by the reference waveform generating device 2, and each generated reference waveform is stored in the storage unit 13 of the biological information detecting device 1. Although the sleeping posture is determined as the biological information by storing it, the present invention is not limited to this. For example, each reference waveform of each sleeping position is generated by the reference waveform generating device 2, and each generated reference waveform is stored in the storage unit 13 of the living body information detecting device 1, whereby the sleeping posture, sleeping position, heart rate The biological information detection apparatus 1 may be configured so as to determine breathing, snoring, entry / exit, and the like.

図9は、寝具上における使用者の寝位置を説明するための図である。例えば、図9に示すように、寝具MLを上面から見て、中央区画AR1、左側区画AR2、右側区画AR3、下側区画AR4、左下側区画AR5及び右下側区画AR6の6個の区画に分け、各区画AR1〜AR6における仰臥、横臥及び伏臥の各寝姿勢に対応する基準波形を基準波形生成装置2によってそれぞれ生成し、この生成した各基準波形を生体情報検出装置1の記憶部13に記憶する。そして、測定波形に最もよく一致する基準波形を判定することによって使用者の寝姿勢及び寝位置を検出するように生体情報検出装置1を構成してもよい。このように構成することによって使用者の寝姿勢及び寝位置を検出することができる。そして、この判定した基準波形と測定波形とから心拍及び/又は呼吸を検出するように生体情報検出装置1を構成してもよい。このように構成することによって使用者の心拍及び/又は呼吸をより精度よく検出することができる。また、生体情報検出装置1を測定波形の有無に応じて使用者の入離床を検出するように構成してもよい。このように構成することによって使用者の入離床を検出することができる。さらに、所定の時間間隔で寝姿勢及び寝位置を検出しその時間変化を求めることによって体動の有無を検出するように生体情報検出装置1を構成してもよい。このように構成することによって寝姿勢及び/又は寝位置の変化の体動を検出することができる。   FIG. 9 is a diagram for explaining the sleeping position of the user on the bedding. For example, as shown in FIG. 9, when the bedding ML is viewed from the top, it is divided into six sections: a central section AR1, a left section AR2, a right section AR3, a lower section AR4, a lower left section AR5, and a lower right section AR6. The reference waveform generation device 2 generates reference waveforms corresponding to the lying postures of the supine, lying down and prone positions in each of the sections AR1 to AR6, and the generated reference waveforms are stored in the storage unit 13 of the biological information detection device 1. Remember. The biological information detection apparatus 1 may be configured to detect the user's sleeping posture and sleeping position by determining a reference waveform that best matches the measurement waveform. With this configuration, the user's sleeping posture and sleeping position can be detected. Then, the biological information detection apparatus 1 may be configured to detect heartbeat and / or respiration from the determined reference waveform and measurement waveform. By comprising in this way, a user's heartbeat and / or respiration can be detected more accurately. Moreover, you may comprise the biometric information detection apparatus 1 so that a user's entrance / exit may be detected according to the presence or absence of a measurement waveform. By comprising in this way, a user's entrance / exit can be detected. Further, the biological information detection apparatus 1 may be configured to detect the presence or absence of body movement by detecting a sleeping posture and a sleeping position at predetermined time intervals and obtaining a change in the time. With this configuration, it is possible to detect body movements due to changes in the sleeping posture and / or sleeping position.

図10は、実施形態に係る生体情報検出装置における体動を検出した場合に生体情報を検出する生体情報検出動作を示すフローチャートである。図11は、実施形態に係る生体情報検出装置における生体情報を検出する検出タイミングを説明するための図である。図11(A)は、図8に示すフローチャートに従って生体情報を検出する場合の検出タイミングを示し、図11(B)は、図10に示すフローチャートに従って生体情報を検出する場合の検出タイミングを示す。図11の横軸は、時間経過を表す時間軸であり、「JP」は、生体情報を検出する検出タイミングを示し、そして、「BM」は、体動があった時点を示す。   FIG. 10 is a flowchart illustrating a biological information detection operation for detecting biological information when body movement is detected in the biological information detection apparatus according to the embodiment. FIG. 11 is a diagram for explaining detection timing for detecting biological information in the biological information detecting apparatus according to the embodiment. FIG. 11A shows the detection timing when biometric information is detected according to the flowchart shown in FIG. 8, and FIG. 11B shows the detection timing when biometric information is detected according to the flowchart shown in FIG. The horizontal axis in FIG. 11 is a time axis representing the passage of time, “JP” indicates the detection timing for detecting the biological information, and “BM” indicates the time point when the body motion has occurred.

上述の実施形態では、図8を参照しながら説明したように、処理S21でページごとに素波形を測定波形として測定し、処理S22でこの測定波形の形状パターンと基準波形の形状パターンとを比較し、処理SS23で比較結果に基づいて寝姿勢を判定するように生体情報検出装置1を構成しているが、寝姿勢の変化等により体動が検出された場合に、寝姿勢を判定するように生体情報検出装置1を構成してもよい。   In the above-described embodiment, as described with reference to FIG. 8, the raw waveform is measured as a measurement waveform for each page in the process S21, and the shape pattern of the measurement waveform is compared with the shape pattern of the reference waveform in the process S22. The biological information detection apparatus 1 is configured to determine the sleeping posture based on the comparison result in the process SS23. However, when a body movement is detected due to a change in the sleeping posture or the like, the sleeping posture is determined. Alternatively, the biological information detection apparatus 1 may be configured.

このような構成の生体情報検出装置1は、図1に破線で示すように、センサ部11の出力に基づいて体動を検出して検出信号を演算処理部14に出力する体動検出部18をさらに備え、演算処理部14の生体情報検出部141が、体動検出部18から検出信号が入力された場合に、信号生成回路部12の出力から素波形を測定波形として生成しこの生成した測定波形の形状パターンと記憶部13の基準波形記憶部131に予め記憶されている基準波形の形状パターンとを比較することによってこの測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形を求め、この求めた基準波形に基づいて生体情報を検出し、この検出した検出結果を出力するように構成される。   The biological information detection apparatus 1 having such a configuration detects a body movement based on the output of the sensor unit 11 and outputs a detection signal to the arithmetic processing unit 14 as indicated by a broken line in FIG. When the detection signal is input from the body motion detection unit 18, the biological information detection unit 141 of the arithmetic processing unit 14 generates and generates an elementary waveform from the output of the signal generation circuit unit 12 as a measurement waveform. A reference waveform having a shape that best matches the shape of the measurement waveform is obtained by comparing the shape pattern of the measurement waveform with the shape pattern of the reference waveform stored in advance in the reference waveform storage unit 131 of the storage unit 13; Biological information is detected based on the obtained reference waveform, and the detected detection result is output.

上述では、所定の時間間隔で寝姿勢を検出しその時間変化を求めることによって寝姿勢及び/又は寝位置の変化の体動が検出されたが、センサ部11は、体動が生じるとその出力が大きく乱れるので、これによって体動を検出することができる。このため、体動検出部18は、センサ部11の出力に基づいて体動を検出として検出信号を出力するように構成され得る。   In the above description, the body movement of the change in the sleeping position and / or the sleeping position is detected by detecting the sleeping position at predetermined time intervals and obtaining the change in the time, but the sensor unit 11 outputs the body movement when the body movement occurs. Therefore, body movement can be detected. For this reason, the body motion detection unit 18 may be configured to output a detection signal based on the output of the sensor unit 11 by detecting body motion.

以下に、このような構成の生体情報検出装置1の動作について説明する。例えば、生体情報検出装置1の入力部15における電源スイッチがオンされ、測定開始スイッチがオンされると、測定が開始され、そして、図2に示すように使用者(生体LB)が寝具ML上に寝ると、寝具MLを介して使用者の生体圧力がセンサ部11によって検出される。センサ部11は、この検出した生体圧力を信号生成回路部12へ出力する。信号生成回路部12は、このセンサ部11の出力に対し所定の信号処理を行ってバス17に出力する。   Below, operation | movement of the biometric information detection apparatus 1 of such a structure is demonstrated. For example, when the power switch in the input unit 15 of the biological information detection apparatus 1 is turned on and the measurement start switch is turned on, the measurement is started, and the user (biological body LB) is placed on the bedding ML as shown in FIG. When the user falls asleep, the living body pressure of the user is detected by the sensor unit 11 through the bedding ML. The sensor unit 11 outputs the detected living body pressure to the signal generation circuit unit 12. The signal generation circuit unit 12 performs predetermined signal processing on the output of the sensor unit 11 and outputs the result to the bus 17.

図11において、演算処理部14の生体情報検出部141は、初期の寝姿勢を判断すべく、図8を参照しながら説明した上述の処理S21乃至処理S24のそれぞれと同様に、処理S31で素波形(測定波形)の測定及び記憶を実行し、処理S32で素波形(測定波形)と基準波形との比較を実行し、処理S33で素波形に対応する寝姿勢の判定を実行し、処理S34で寝姿勢の出力を実行する。   In FIG. 11, the biological information detection unit 141 of the arithmetic processing unit 14 determines whether or not the initial sleeping posture is the same as the processing S21 to S24 described above with reference to FIG. The waveform (measurement waveform) is measured and stored, the raw waveform (measurement waveform) is compared with the reference waveform in process S32, the sleeping posture is determined in accordance with the elementary waveform in process S33, and the process S34 is performed. Execute the sleeping posture output.

次に、生体情報検出部141は、体動検出部18から検出信号が出力されているか否かを判断することによって体動を検出し(S35)、体動の有無を判断する(S36)。体動検出部18から検出信号が出力されている場合には体動が有ったと判断され、一方、体動検出部18から検出信号が出力されていない場合には体動が無かったと判断される。   Next, the biological information detection unit 141 detects body motion by determining whether or not a detection signal is output from the body motion detection unit 18 (S35), and determines whether there is body motion (S36). When the detection signal is output from the body movement detection unit 18, it is determined that there is a body movement. On the other hand, when the detection signal is not output from the body movement detection unit 18, it is determined that there is no body movement. The

処理S36における判断の結果、生体情報検出部141は、体動が無かった場合(Yes)には処理S37を実行し、一方、体動が有った場合(No)には処理S41乃至処理S43を実行した後に、処理S37を実行する。   As a result of the determination in the process S36, the biological information detection unit 141 executes the process S37 when there is no body movement (Yes), while the process S41 to the process S43 when there is a body movement (No). After executing, the process S37 is executed.

処理S37において、生体情報検出部141は、上述の処理S25と同様に心拍の検出を実行する。次に、生体情報検出部141は、上述の処理S26と同様に心拍の出力を実行し(S38)、次に、上述の処理S27と同様に生体情報検出動作が終了であるか否かを判断する(S39)。判断の結果、終了である場合(Yes)には、生体情報検出部141は、生体情報検出動作を終了し、一方、判断の結果、終了ではない場合(No)には、生体情報検出部141は、生体情報検出動作を継続すべく、上述の処理S21や処理S31と同様に素波形(測定波形)の測定及び記憶を実行した後に(S40)、処理を処理S35に戻る。   In process S37, the biological information detection unit 141 performs heartbeat detection in the same manner as in the above-described process S25. Next, the biological information detection unit 141 outputs a heartbeat in the same manner as in the above-described process S26 (S38), and then determines whether or not the biological information detection operation is finished in the same manner as in the above-described process S27. (S39). As a result of the determination, if the determination is finished (Yes), the biological information detection unit 141 ends the biological information detection operation. On the other hand, if the determination is not completed (No), the biological information detection unit 141 is completed. In order to continue the biometric information detection operation, after measuring and storing an elementary waveform (measurement waveform) in the same manner as the above-described processing S21 and S31 (S40), the processing returns to processing S35.

一方、処理S41において、生体情報検出部141は、上述の処理S22や処理S32と同様に素波形(測定波形)と基準波形との比較を実行する。次に、生体情報検出部141は、上述の処理S23や処理S33と同様に素波形に対応する寝姿勢の判定を実行し(S42)、そして、上述の処理S24や処理S34と同様に寝姿勢の出力を実行する。   On the other hand, in the process S41, the biological information detection unit 141 performs comparison between the elementary waveform (measurement waveform) and the reference waveform in the same manner as the above-described processes S22 and S32. Next, the biological information detection unit 141 performs the sleeping posture determination corresponding to the raw waveform in the same manner as the processing S23 and S33 described above (S42), and the sleeping posture as in the processing S24 and S34 described above. Execute the output.

このように動作することによって、この生体情報検出装置1は、処理S40でページごとに素波形(測定波形)の測定及び記憶を実行しているけれども、図8を参照しながら説明した上述の実施形態のようにページごと寝姿勢を判定するのではく、寝姿勢の変化等により体動が検出された場合に寝姿勢を判定する。従って、この生体情報検出装置1は、記憶部13の基準波形記憶部131に記憶されている複数の基準波形と測定波形とをページごとに比較する必要がなく、演算処理部14の情報処理量が軽減され得る。また、この生体情報検出装置1は、体動が検出されない限り、処理S33や処理S42で判定された測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形を使用して心拍の検出を実行するので、心拍を精度良く検出することができる。   By operating in this way, the living body information detection apparatus 1 performs measurement and storage of an elementary waveform (measurement waveform) for each page in the process S40, but the above-described implementation described with reference to FIG. Instead of determining the sleeping posture for each page as in the form, the sleeping posture is determined when body movement is detected due to a change in the sleeping posture or the like. Therefore, the biological information detection apparatus 1 does not need to compare a plurality of reference waveforms stored in the reference waveform storage unit 131 of the storage unit 13 and the measurement waveform for each page, and the information processing amount of the arithmetic processing unit 14 Can be reduced. In addition, the biological information detection apparatus 1 performs heartbeat detection using a reference waveform having a shape that best matches the shape of the measurement waveform determined in step S33 or step S42 unless body movement is detected. Therefore, the heartbeat can be detected with high accuracy.

一例として、生体情報検出装置1が1ページを20秒としている場合であって、使用者(生体LB)が最初に仰臥しており第5ページP5の間に側臥に寝姿勢を変えた場合について生体情報検出装置1の動作をより具体的に以下に説明する。   As an example, in the case where the biological information detection apparatus 1 sets one page for 20 seconds, the user (living body LB) is first lying on the back and changes the sleeping posture to the scissors during the fifth page P5. The operation of the biological information detection apparatus 1 will be described more specifically below.

図8に示す動作を実行する生体情報検出装置1では、図11(A)に示すように、ページP1、P2、P3、・・・ごとに各検出タイミングJP1、JP2、JP3、・・・で例えば伏臥基準波形、横臥基準波形及び仰臥基準波形等の複数の基準波形と測定波形との比較を行って寝姿勢が判定され、この判定結果による基準波形を用いて心拍が検出される。このため、この例では、寝姿勢に変化がない第2ページP2乃至第4ページP4や第6ページでも寝姿勢が判定され、この判定結果による基準波形を用いて心拍が検出されている。   In the biological information detecting apparatus 1 that executes the operation shown in FIG. 8, as shown in FIG. 11A, at each detection timing JP1, JP2, JP3,... For each page P1, P2, P3,. For example, a sleeping posture is determined by comparing a plurality of reference waveforms such as a prone reference waveform, a recumbent reference waveform, and a supine reference waveform with a measured waveform, and a heartbeat is detected using the reference waveform based on the determination result. For this reason, in this example, the sleeping posture is also determined on the second page P2 to the fourth page P4 and the sixth page where there is no change in the sleeping posture, and the heartbeat is detected using the reference waveform based on the determination result.

一方、図10に示す動作を実行する生体情報検出装置1では、最初の第1ページP1の検出タイミングJP1で上記複数の基準波形と測定波形との比較を行って寝姿勢が判定され、この判定結果による基準波形を用いて心拍が検出される。その後、この例では、第2ページP2乃至第4ページP4では寝姿勢に変化が無く体動が検出されないので寝姿勢が判定されず、第1ページP1で判定された基準波形を使用して心拍が検出される。そして、第5ページP5の間で体動BMがあり検出されるので、第5ページP5の検出タイミングJP5で上記複数の基準波形と測定波形との比較を行って寝姿勢が判定され、この判定結果による基準波形を用いて心拍が検出される。このように、体動の検出が有った場合に、心拍を検出する基準波形が切り替わる。その後、この例では、第6ページP6では寝姿勢に変化が無く体動が検出されないので寝姿勢が判定されず、この第5ページP5で判定された基準波形を使用して心拍が検出される。   On the other hand, in the biological information detecting apparatus 1 that performs the operation shown in FIG. 10, the sleeping posture is determined by comparing the plurality of reference waveforms with the measured waveforms at the detection timing JP1 of the first first page P1. A heartbeat is detected using the resulting reference waveform. Thereafter, in this example, in the second page P2 to the fourth page P4, there is no change in the sleeping posture and no body movement is detected, so the sleeping posture is not determined, and the heart rate is determined using the reference waveform determined in the first page P1. Is detected. Then, since there is a body movement BM between the fifth page P5 and detected, the sleeping posture is determined by comparing the plurality of reference waveforms with the measured waveforms at the detection timing JP5 on the fifth page P5. A heartbeat is detected using the resulting reference waveform. As described above, when the body motion is detected, the reference waveform for detecting the heartbeat is switched. Thereafter, in this example, on the sixth page P6, there is no change in the sleeping posture and no body movement is detected, so the sleeping posture is not determined, and the heartbeat is detected using the reference waveform determined on the fifth page P5. .

図12は、安定状態、細体動状態及び粗体動状態のそれぞれにおけるセンサ部の出力の一例を示す波形図である。図12(A)は、安定状態におけるセンサ部11の出力波形を示し、図12(B)は、細体動があった場合におけるセンサ部11の出力波形を示し、図12(C)は、粗体動があった場合におけるセンサ部11の出力波形を示す。図13は、実施形態に係る体動検出部の動作を説明するための図である。図14は、実施形態に係る体動検出部の他の動作を説明するための図である。図13及び図14の横軸は、時間であり、それらの縦軸は、平均二乗値である。   FIG. 12 is a waveform diagram showing an example of the output of the sensor unit in each of the stable state, the thin body movement state, and the rough body movement state. 12A shows the output waveform of the sensor unit 11 in a stable state, FIG. 12B shows the output waveform of the sensor unit 11 when there is a thin body motion, and FIG. The output waveform of the sensor part 11 when there is a rough body motion is shown. FIG. 13 is a diagram for explaining the operation of the body motion detection unit according to the embodiment. FIG. 14 is a diagram for explaining another operation of the body motion detection unit according to the embodiment. The horizontal axis of FIGS. 13 and 14 is time, and the vertical axis thereof is the mean square value.

ここで、寝ている使用者(生体LB)の状態は、体動が無く使用者が略静止している安定状態、頭部や四肢のみが動いて寝姿勢や寝位置に変化のない細体動状態、及び、例えば寝返り等で体幹部の向きや位置が変わることによって寝姿勢や寝位置が変化する粗体動状態に大別することができる。これら応じてセンサ部11の出力波形は、図12(A)に示すように、安定状態に対応する、振幅の殆どない安定した波形、図12(B)に示すように、細体動状態に対応する、振幅が比較的小さく変化する波形、及び、図12(C)に示すように、粗体動状態に対応する、振幅が比較的大きく変化する波形となる。   Here, the sleeping user (living body LB) is in a stable state where there is no body movement and the user is substantially stationary, and a slender body in which only the head and limbs move and the sleeping posture and sleeping position do not change. It can be roughly classified into a moving state and a rough body moving state in which the sleeping posture and the sleeping position change by changing the orientation and position of the trunk, for example, by turning over. Accordingly, the output waveform of the sensor unit 11 is a stable waveform with little amplitude corresponding to the stable state, as shown in FIG. 12A, and the thin body moving state, as shown in FIG. Corresponding waveforms with relatively small amplitude changes and waveforms with relatively large amplitude changes corresponding to the coarse body motion state, as shown in FIG.

上記図10に示す動作を実行する生体情報検出装置1では、粗体動状態を検出した場合のみ上記複数の基準波形と測定波形との比較を行って寝姿勢を判定し、心拍の検出に用いられる基準波形の切り替えが行われることが好ましい。そのため、体動検出部18は、センサ部11の出力レベルが予め設定した所定の閾値を越えた場合を体動の検出として検出信号を検出するように構成されることが好ましい。この所定の閾値は、例えば、複数の被験者に対して細体動及び粗体動のセンサ部11の出力を実測し、統計的に求めればよい。   In the biological information detection apparatus 1 that executes the operation shown in FIG. 10, the sleeping posture is determined by comparing the plurality of reference waveforms with the measurement waveform only when a rough body movement state is detected, and is used for detecting a heartbeat. It is preferable that switching of the reference waveform to be performed is performed. Therefore, it is preferable that the body motion detection unit 18 is configured to detect the detection signal when the output level of the sensor unit 11 exceeds a predetermined threshold value set in advance as detection of body motion. For example, the predetermined threshold value may be obtained statistically by actually measuring the outputs of the thin body motion and coarse body motion sensor units 11 for a plurality of subjects.

例えば、体動検出部18は、センサ部11の出力に対し0.5秒毎にその平均二乗値を求め、所定の閾値、例えば2000(図中の破線)を越えた場合を体動の検出として検出信号を検出するように構成される。この閾値の2000は、センサ部11の出力に対する0.5秒毎の平均二乗値がセンサ部11における出力のゲインや、体動検出部18における出力のゲインや、サンプリング間隔等によって異なる値であり、閾値は、これに限定されるものではない。   For example, the body motion detection unit 18 obtains an average square value of the output of the sensor unit 11 every 0.5 seconds, and detects the body motion when a predetermined threshold value, for example, 2000 (broken line in the figure) is exceeded. Is configured to detect the detection signal. The threshold value 2000 is a value at which the mean square value every 0.5 seconds with respect to the output of the sensor unit 11 varies depending on the output gain of the sensor unit 11, the output gain of the body motion detection unit 18, the sampling interval, and the like. The threshold value is not limited to this.

図13は、上述と同様に、生体情報検出装置1が1ページを20秒としている場合であって、使用者(生体LB)が最初に仰臥しており第5ページP5の間に側臥に寝姿勢を変えた場合において、センサ部11の出力に対し0.5秒毎にその平均二乗値を求めたものである。第1ページP1乃至第4ページP4及び第6ページP6でもセンサ部11の出力の平均二乗値が測定されるが、閾値2000未満であり、体動検出部18は、細体動と判定し、検出信号を出力しない。一方、第5ページP5では、センサ部11の出力の平均二乗値が閾値2000を越え、体動検出部18は、粗体動と判定し、検出信号を出力する。   FIG. 13 shows a case where the biological information detecting apparatus 1 sets one page to 20 seconds as described above, and the user (living body LB) lies on his / her side during the fifth page P5. When the posture is changed, the mean square value is obtained every 0.5 seconds with respect to the output of the sensor unit 11. The average square value of the output of the sensor unit 11 is also measured in the first page P1 to the fourth page P4 and the sixth page P6, but is less than the threshold value 2000, and the body motion detection unit 18 determines that the body motion is a thin body motion. Does not output detection signals. On the other hand, on the fifth page P5, the mean square value of the output of the sensor unit 11 exceeds the threshold value 2000, and the body motion detection unit 18 determines that the body motion is rough and outputs a detection signal.

図14は、図13と同様に、生体情報検出装置1が1ページを20秒としている場合であって、使用者(生体LB)が最初に仰臥しており第5ページP5の間に側臥に寝姿勢を変えた場合において、センサ部11の出力に対し0.5秒毎にその平均二乗値を求めたものであるが、第3ページP3でセンサ部11の出力の平均二乗値が閾値2000を越えている場合CSがある。これは、寝姿勢や寝位置に変化はないが頭部や四肢が大きく動いた場合である。このようにセンサ部11の出力と閾値との大小の比較だけでは細体動と粗体動とを判別することができない場合もあり得る。粗体動は、体幹部の向きや位置が変わることによって検出されるものであるため、粗体動によりセンサ部11の出力の平均二乗値が閾値を越えている時間TLMは、細体動によりセンサ部11の出力の平均二乗値が閾値を越えている時間TSMに較べて長時間であると考えられる。そのため、体動検出部18は、時間経過に対するセンサ部11の出力変化に基づいて体動を検出するように構成されてもよい。より具体的には、体動検出部18は、センサ部11の出力変化が所定の閾値を越え、且つ、所定の継続時間を越えた場合を体動の検出として検出信号を出力するように構成されてもよい。このように体動検出部18を構成することにより、より的確に細体動と粗体動とを判別することができ、より正確に粗体動を判定することができる。 FIG. 14 shows a case where the biometric information detection apparatus 1 sets a page to 20 seconds as in FIG. 13, and the user (living body LB) lies on his side during the fifth page P5. When the sleeping posture is changed, the mean square value of the output of the sensor unit 11 is obtained every 0.5 seconds. On the third page P3, the average square value of the output of the sensor unit 11 is the threshold value 2000. If it exceeds, there is CS. This is a case where the sleeping posture and sleeping position are not changed, but the head and limbs move greatly. As described above, there may be a case where it is not possible to discriminate between the fine body motion and the rough body motion only by comparing the output of the sensor unit 11 with the threshold value. Since the rough body motion is detected by changing the direction and position of the trunk, the time T LM during which the mean square value of the output of the sensor unit 11 exceeds the threshold due to the rough body motion is a narrow body motion. it is considered to be long compared to the time T SM the mean square value exceeds the threshold value of the output of the sensor unit 11 by. Therefore, the body motion detection unit 18 may be configured to detect body motion based on the output change of the sensor unit 11 with respect to time. More specifically, the body motion detection unit 18 is configured to output a detection signal as detection of body motion when the output change of the sensor unit 11 exceeds a predetermined threshold and exceeds a predetermined duration. May be. By configuring the body motion detection unit 18 in this manner, it is possible to more accurately discriminate between the fine body motion and the rough body motion, and it is possible to more accurately determine the rough body motion.

所定の継続時間は、例えば、複数の被験者に対して細体動及び粗体動のセンサ部11の出力を実測し、統計的に求めればよい。例えば、所定の継続時間は、2秒である。これは、センサ部11の出力波形が大きく乱れる時間が2秒以上継続していれば、寝返り等で体幹部の向きや位置が変わることによって寝姿勢及び寝位置が変化するような場合を特定でき、頭部や四肢のみが動いて寝姿勢や寝位置は変化しないような場合と区別する目安とすることができるためである。なお、この継続時間も2秒に限定されるものではない。   For example, the predetermined duration may be obtained statistically by actually measuring the outputs of the thin body motion and coarse body motion sensor units 11 for a plurality of subjects. For example, the predetermined duration is 2 seconds. This is because if the time when the output waveform of the sensor unit 11 is greatly disturbed continues for 2 seconds or more, the sleeping posture and sleeping position can be changed by changing the orientation and position of the trunk due to turning over. This is because it can be used as a standard to distinguish from the case where only the head and limbs move and the sleeping posture and sleeping position do not change. This duration time is not limited to 2 seconds.

また、仮に、実際には寝姿勢に変化がなかったにも関わらず体動検出部18が体動の検出と判断し、検出信号を出力したとしても、図10を参照しながら上述したように、処理S41で素波形(測定波形)と基準波形との比較が実行され、処理S42で素波形に対応する寝姿勢が判定されるだけなので、引き続きそれまでの寝姿勢に対応する基準波形が選択され、体動検出部18が検出信号を出力する前の寝姿勢と同一の寝姿勢に判定される。つまり、体動検出部18は、単に処理S41乃至処理S43の素波形(測定波形)と基準波形との比較を行って素波形(測定波形)に対応する寝姿勢の判定を行うトリガ(基準波形を選択する選択タイミング)であり、判定結果を左右するものではなく、測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形が切り替わるものはない。   Even if the body movement detection unit 18 determines that body movement is detected and outputs a detection signal even though the sleeping posture has not actually changed, as described above with reference to FIG. In step S41, the comparison between the elementary waveform (measured waveform) and the reference waveform is executed, and in step S42, only the sleeping posture corresponding to the elementary waveform is determined. Therefore, the reference waveform corresponding to the previous sleeping posture is selected. Then, the sleeping posture is determined to be the same as the sleeping posture before the body motion detection unit 18 outputs the detection signal. That is, the body motion detection unit 18 simply compares the elementary waveform (measurement waveform) of the processing S41 to the processing S43 with the reference waveform to determine the sleeping posture corresponding to the elementary waveform (measurement waveform) (reference waveform). Selection timing), which does not affect the determination result, and there is no switching of the reference waveform having the shape that best matches the shape of the measurement waveform.

なお、上述の図10に示す動作を実行する生体情報検出装置1は、判定した基準波形と測定波形とから心拍を検出する場合について説明したが、上述の図8に示す動作を実行する生体情報検出装置1の場合と同様に、生体情報検出装置1をこの判定した基準波形と測定波形とから呼吸を検出するように構成してもよい。また、いびきの基準波形を記憶部13の基準波形記憶部131に予め記憶しておき、いびきの有無を判定するように生体情報検出装置1を構成してもよい。さらに、生体情報検出装置1を測定波形の有無に応じて使用者の入離床を検出するように構成してもよい。そして、測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形を異なる時点で求めこの求めた複数の基準波形に基づいて体動を生体情報として検出するべく、所定の時間間隔で寝姿勢を検出しその時間変化を求めることによって体動の有無及び寝姿勢の変化を検出するように生体情報検出装置1を構成してもよい。仮に体動検出部18が細体動を粗体動と判定したとしても、このように構成することによって寝姿勢の変化の体動を的確に検出することができる。   In addition, although the biological information detection apparatus 1 that performs the operation illustrated in FIG. 10 has been described with reference to the case where the heartbeat is detected from the determined reference waveform and measurement waveform, the biological information that performs the operation illustrated in FIG. As in the case of the detection device 1, the biological information detection device 1 may be configured to detect respiration from the determined reference waveform and measurement waveform. Further, the biological information detection apparatus 1 may be configured to store a snoring reference waveform in the reference waveform storage unit 131 of the storage unit 13 in advance and determine whether or not snoring is present. Furthermore, you may comprise the biometric information detection apparatus 1 so that a user's entrance / exit may be detected according to the presence or absence of a measurement waveform. Then, a reference waveform having a shape that best matches the shape of the measurement waveform is obtained at different points in time, and a sleeping posture is detected at predetermined time intervals in order to detect body movement as biological information based on the obtained reference waveforms. However, the biological information detection apparatus 1 may be configured to detect the presence / absence of body movement and the change in sleeping posture by obtaining the time change. Even if the body motion detection unit 18 determines that the thin body motion is the rough body motion, the body motion due to the change in the sleeping posture can be accurately detected with this configuration.

さらに、上述の実施形態において、図1に破線で示すように、基準波形を測定波形で補正する基準波形補正部142をさらに備えてもよい。この基準波形補正部142は、生体情報検出部141によって測定された記憶部13の測定波形記憶部132に記憶されている測定波形を用いて基準波形記憶部131に予め記憶されている基準波形を補正する。   Furthermore, in the above-described embodiment, as indicated by a broken line in FIG. 1, a reference waveform correction unit 142 that corrects the reference waveform with the measurement waveform may be further provided. The reference waveform correction unit 142 uses a measurement waveform stored in the measurement waveform storage unit 132 of the storage unit 13 measured by the biological information detection unit 141 to store a reference waveform stored in advance in the reference waveform storage unit 131. to correct.

この補正は、基準波形の形状パターンと測定波形の形状パターンとの比較によってより精度よく生体情報を検出することができるようにする観点から、基準波形の振幅を測定波形に基づいて補正するものである。図15は、基準波形の振幅の補正方法を説明するための図である。より具体的に説明すると、この補正方法は、まず、図15(A)に示すように、基準波形をその振幅の最大値が1となるように正規化する。そして、生体情報検出部141による基準波形の形状パターンと測定波形の形状パターンとの比較が所定の期間を1単位にこの単位でその比較を行う場合、この1単位をさらに複数の期間に分割し、この分割された各期間における測定波形の振幅の最大値をそれぞれ算出する。次に、この算出した各最大値における中央の値を当該単位におけるノルム(標準)として、基準波形のデータに乗算し、測定波形の形状パターンとの比較に使用する新たな基準波形とする。例えば、図15(B)に示すように、20秒を1ページとしてページ単位にその比較を行う場合、この1ページを例えば2秒間ずつの10の期間P1〜P10に分割し、この分割された各期間における測定波形の振幅の最大値をそれぞれ算出する。次に、この算出した各最大値における中央の値、即ち、6番目に大きい最大値を当該単位におけるノルム(標準)として、基準波形のデータに乗算し、測定波形の形状パターンとの比較に使用する新たな基準波形とする。生体情報検出部141は、この所定の期間(上記例では1ページ)単位で、この新たな基準波形の形状パターンと測定波形の形状パターンとの比較を行って、この測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形を求め、この求めた基準波形に基づいて生体情報を検出し、この検出した検出結果を出力する。このように構成することによって、より正確に測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形が選択され得る。   This correction is to correct the amplitude of the reference waveform based on the measurement waveform from the viewpoint of more accurately detecting biological information by comparing the shape pattern of the reference waveform and the shape pattern of the measurement waveform. is there. FIG. 15 is a diagram for explaining a method of correcting the amplitude of the reference waveform. More specifically, this correction method first normalizes the reference waveform so that the maximum value of its amplitude is 1 as shown in FIG. When the comparison between the shape pattern of the reference waveform and the shape pattern of the measurement waveform by the biological information detection unit 141 is performed in a unit of a predetermined period, the unit is further divided into a plurality of periods. Then, the maximum value of the amplitude of the measurement waveform in each divided period is calculated. Next, the calculated central value of each maximum value is used as a norm (standard) in the unit, and the reference waveform data is multiplied to obtain a new reference waveform used for comparison with the shape pattern of the measured waveform. For example, as shown in FIG. 15 (B), when comparing 20 pages as one page, the page is divided into 10 periods P1 to P10, for example, every 2 seconds, and divided. The maximum amplitude of the measured waveform in each period is calculated. Next, the center value of each calculated maximum value, that is, the sixth largest maximum value is used as the norm (standard) in the unit, and is multiplied by the reference waveform data, and used for comparison with the shape pattern of the measured waveform. To a new reference waveform. The biometric information detection unit 141 compares the shape pattern of the new reference waveform with the shape pattern of the measurement waveform in units of the predetermined period (in the above example, one page), and the shape of the measurement waveform is best. A reference waveform having a matching shape is obtained, biological information is detected based on the obtained reference waveform, and the detected detection result is output. With this configuration, a reference waveform having a shape that best matches the shape of the measurement waveform more accurately can be selected.

あるいは、この補正は、使用者にカスタマイズするために、使用者に対し複数の素波形を測定することによって、まず、使用者の基準波形を求め、この使用者の基準波形と、基準波形記憶部131に予め記憶されている基準波形との算術平均を求めることによって行われる。この素波形の測定は、例えば、就寝しようとする場合に、まず使用者を仰臥姿勢で寝させ、予め基準波形記憶部131に記憶されている仰臥姿勢に対応する基準波形と測定波形とに基づいて心拍を検出する。これによって測定波形における心拍のR波ピークに対応する時点を求め、この時点を素波形の起点とすることによって測定波形から素波形が生成される。ここで、より精度よく素波形を求める観点から、体動がなく波形が安定している測定波形の区間を用いることが好ましい。また、寝姿勢、寝位置及び入離床のそれぞれに対応する複数の基準波形が基準波形記憶部131に予め記憶されている場合には、使用者を対応する態様で寝させ、これら複数の基準波形に対し同様に補正される。   Alternatively, this correction is performed by measuring a plurality of elementary waveforms for the user, and then obtaining the user's reference waveform to customize the user, and the user's reference waveform and the reference waveform storage unit. This is performed by calculating an arithmetic average with a reference waveform stored in advance in 131. The measurement of the elementary waveform is based on a reference waveform and a measurement waveform corresponding to the supine posture preliminarily stored in the reference waveform storage unit 131, for example, when the user wants to go to bed, first sleeps in the supine posture. To detect the heartbeat. As a result, a time point corresponding to the R wave peak of the heartbeat in the measurement waveform is obtained, and a raw waveform is generated from the measurement waveform by using this time point as the starting point of the raw waveform. Here, from the viewpoint of obtaining an elementary waveform with higher accuracy, it is preferable to use a section of a measured waveform where there is no body movement and the waveform is stable. Further, when a plurality of reference waveforms corresponding to the sleeping posture, sleeping position, and entrance / exit are stored in the reference waveform storage unit 131 in advance, the user is caused to sleep in a corresponding manner, and the plurality of reference waveforms are stored. Is similarly corrected.

なお、生体情報検出装置1を購入時点の状態に戻すことができるようにするために、補正前の基準波形と補正後の基準波形とを記憶部13に記憶するように構成してもよい。   Note that the reference waveform before correction and the corrected reference waveform may be stored in the storage unit 13 so that the biological information detecting apparatus 1 can be returned to the state at the time of purchase.

そして、上述の実施形態では、生体に起因する圧力が伝播するときの時間遅れが一定である圧力検出センサの一例として圧電素子を用いたが、これに限定されるものではない。圧力検出センサは、圧電素子と略同レベルの応答特性を有し、被験者の体重に依存して基準波形の形状パターンが異なることなく、生体に起因する圧力を検出することができるセンサであればよい。例えば、このような圧力検出センサの他の一例として光ファイバを用いた圧力検出センサを挙げることができる。この光ファイバ圧力センサは、例えば、特開平8−584号公報に開示されている。この公報の光ファイバ圧力センサは、光を発光する発光部と、該光が入射され荷重のかかる方向において所要の曲率を持つ状態で屈曲させた光ファイバと、該光ファイバを透過した発光部からの光を受光して受光光量に応じた電流を生成する受光部と、受光部の出力に基づいて圧力を判定する判定部とを備えて構成される。このような構成の光ファイバ圧力センサでは、荷重によって光ファイバの曲率が変化することで受光部に至る光量が変化して圧力が検出される。   In the above-described embodiment, the piezoelectric element is used as an example of the pressure detection sensor that has a constant time delay when the pressure due to the living body propagates. However, the present invention is not limited to this. The pressure detection sensor is a sensor that has a response characteristic of substantially the same level as that of a piezoelectric element and can detect pressure caused by a living body without depending on the shape pattern of the reference waveform depending on the body weight of the subject. Good. For example, a pressure detection sensor using an optical fiber can be given as another example of such a pressure detection sensor. This optical fiber pressure sensor is disclosed, for example, in JP-A-8-584. The optical fiber pressure sensor of this publication includes a light emitting unit that emits light, an optical fiber that is bent with a required curvature in a direction in which the light is incident and a load is applied, and a light emitting unit that transmits the optical fiber. The light receiving part which receives this light and produces | generates the electric current according to received light quantity, and the determination part which determines a pressure based on the output of a light receiving part are comprised. In the optical fiber pressure sensor having such a configuration, the amount of light reaching the light receiving portion changes due to the change in the curvature of the optical fiber due to the load, and the pressure is detected.

実施形態に係る生体情報検出装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the biometric information detection apparatus which concerns on embodiment. 図2は、センサ部と寝具との配置関係を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an arrangement relationship between the sensor unit and the bedding. 基準波形生成装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a reference | standard waveform generation apparatus. 基準波形生成装置における基準波形を生成する基準波形生成動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the reference waveform production | generation operation | movement which produces | generates the reference waveform in a reference waveform generation apparatus. 素波形の測定を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the measurement of an elementary waveform. 実施形態に係る基準波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the reference waveform which concerns on embodiment. 比較波形を示す図である。It is a figure which shows a comparison waveform. 実施形態に係る生体情報検出装置における生体情報を検出する生体情報検出動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the biometric information detection operation | movement which detects the biometric information in the biometric information detection apparatus which concerns on embodiment. 寝具上における使用者の寝位置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the user's sleeping position on bedding. 実施形態に係る生体情報検出装置における体動を検出した場合に生体情報を検出する生体情報検出動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the biometric information detection operation | movement which detects biometric information, when the body movement in the biometric information detection apparatus which concerns on embodiment is detected. 実施形態に係る生体情報検出装置における生体情報を検出する検出タイミングを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the detection timing which detects the biometric information in the biometric information detection apparatus which concerns on embodiment. 安定状態、細体動状態及び粗体動状態のそれぞれにおけるセンサ部の出力の一例を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows an example of the output of a sensor part in each of a stable state, a thin body movement state, and a rough body movement state. 実施形態に係る体動検出部の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the body movement detection part which concerns on embodiment. 実施形態に係る体動検出部の他の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating other operation | movement of the body movement detection part which concerns on embodiment. 実施形態に係る基準波形の補正方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the correction method of the reference waveform which concerns on embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 生体情報検出装置
2 基準波形生成装置
11 センサ部
12 信号生成回路部
13、23 記憶部
14、24 演算処理部
15、25 入力部
16、26 出力部
17、28 バス
18 体動検出部
27 外部記憶部
131 基準波形記憶部
132 測定波形記憶部
141 生体情報検出部
142 基準波形補正部
231 生成基準波形記憶部
232 素波形記憶部
241 基準波形生成部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Biological information detection apparatus 2 Reference | standard waveform generation apparatus 11 Sensor part 12 Signal generation circuit part 13, 23 Memory | storage part 14, 24 Operation processing part 15, 25 Input part 16, 26 Output part 17, 28 Bus 18 Body motion detection part 27 External Storage unit 131 Reference waveform storage unit 132 Measurement waveform storage unit 141 Biological information detection unit 142 Reference waveform correction unit 231 Generation reference waveform storage unit 232 Elementary waveform storage unit 241 Reference waveform generation unit

Claims (14)

圧力検出センサを備えて成り寝具を介して伝播する生体に起因する圧力を検出するセンサ部と、
検出すべき生体情報に対応する前記生体の各個体に対し実質的に共通である基準波形の形状パターンを予め記憶する基準波形記憶部と、
前記センサ部の出力から時間経過に対する前記センサ部の出力変化を示す測定波形を生成し、該生成した測定波形の形状パターンと前記基準波形の形状パターンとを比較することによって生体情報を検出し、該検出した検出結果を出力する生体情報検出部とを備えること
を特徴とする生体情報検出装置。
A sensor unit that includes a pressure detection sensor and detects pressure caused by a living body that propagates through the bedding; and
A reference waveform storage unit that stores in advance a shape pattern of a reference waveform that is substantially common to each individual of the living body corresponding to the biological information to be detected;
Generating a measurement waveform indicating an output change of the sensor unit with respect to time from the output of the sensor unit, and detecting biological information by comparing the shape pattern of the generated measurement waveform and the shape pattern of the reference waveform; A biological information detection apparatus comprising: a biological information detection unit that outputs the detected detection result.
前記基準波形の形状パターンは、圧力検出センサを備えて成り寝具を介して伝播する生体に起因する圧力を検出するセンサ部の出力を所定期間で測定することによって時間経過に対する該センサ部の出力変化を示す素波形を生成し、該素波形を複数生成し、該複数生成した各素波形を平均した波形の形状パターンであること
を特徴とする請求項1に記載の生体情報検出装置。
The shape pattern of the reference waveform is provided with a pressure detection sensor, and the output of the sensor unit changes with time by measuring the output of the sensor unit that detects pressure caused by a living body propagating through the bedding for a predetermined period. The biological information detecting apparatus according to claim 1, wherein the biometric information detection apparatus generates a plurality of the elementary waveforms, and generates a plurality of the elementary waveforms, and averages the plurality of elementary waveforms generated.
前記基準波形記憶部は、寝ている前記生体の姿勢、寝ている前記生体における前記寝具上の位置、及び、入離床のそれぞれに対応する複数の基準波形の形状パターンを記憶すること
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の生体情報検出装置。
The reference waveform storage unit stores a plurality of reference waveform shape patterns corresponding to the posture of the living body that is sleeping, the position on the bedding in the living body that is sleeping, and the entrance / exit. The biological information detection device according to claim 1 or 2.
前記生体情報検出部は、前記測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形を異なる時点で求め、寝ている前記生体の姿勢、寝ている前記生体における前記寝具上の位置、及び、入離床のうちの少なくとも1つを前記生体情報として検出すること
を特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の生体情報検出装置。
The living body information detection unit obtains a reference waveform having a shape that best matches the shape of the measurement waveform at different points in time, the posture of the living body that is sleeping, the position on the bedding in the living body that is sleeping, and The biological information detection apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein at least one of entering and leaving the floor is detected as the biological information.
前記生体情報検出部は、前記測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形を異なる時点で求め、該求めた複数の基準波形に基づいて体動を前記生体情報として検出すること
を特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の生体情報検出装置。
The biological information detection unit obtains a reference waveform having a shape that best matches the shape of the measurement waveform at different time points, and detects body movement as the biological information based on the obtained plurality of reference waveforms. The biological information detection device according to any one of claims 1 to 4.
前記生体情報検出部は、求めた前記測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形と前記測定波形とに基づいて心拍、呼吸及びいびきのうちの少なくとも1つを求めること
を特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載の生体情報検出装置。
The biological information detection unit obtains at least one of heartbeat, respiration, and snoring based on a reference waveform having a shape that best matches the obtained shape of the measurement waveform and the measurement waveform. The biological information detection apparatus according to any one of claims 1 to 5.
前記センサ部の出力に基づいて体動を検出して検出信号を出力する体動検出部をさらに備え、
前記生体情報検出部は、前記体動検出部から検出信号が入力された場合に、測定波形の形状パターンと前記基準波形の形状パターンとを比較することによって前記測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形を求め、寝ている前記生体の姿勢、寝ている前記生体における前記寝具上の位置、及び、入離床のうちの少なくとも1つを前記生体情報として検出すること
を特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の生体情報検出装置。
Further comprising a body motion detection unit for detecting a body motion based on the output of the sensor unit and outputting a detection signal;
When the detection signal is input from the body motion detection unit, the biological information detection unit best matches the shape of the measurement waveform by comparing the shape pattern of the measurement waveform with the shape pattern of the reference waveform A reference waveform having a shape is obtained, and at least one of a posture of the living body sleeping, a position on the bedding in the living body, and an entrance / exit is detected as the biological information. The biological information detection apparatus according to any one of claims 1 to 3.
前記体動検出部は、前記センサ部の出力が所定の閾値を越えた場合を体動の検出として前記検出信号を出力すること
を特徴とする請求項7に記載の生体情報検出装置。
The biological information detection device according to claim 7, wherein the body movement detection unit outputs the detection signal as detection of body movement when the output of the sensor unit exceeds a predetermined threshold value.
前記体動検出部は、時間経過に対する前記センサ部の出力変化に基づいて前記体動を検出すること
を特徴とする請求項7に記載の生体情報検出装置。
The biological information detection apparatus according to claim 7, wherein the body movement detection unit detects the body movement based on an output change of the sensor unit with respect to time.
前記体動検出部は、前記センサ部の出力変化が所定の閾値を越え、且つ、所定の継続時間を越えた場合を体動の検出として前記検出信号を出力すること
を特徴とする請求項9に記載の生体情報検出装置。
The body movement detection unit outputs the detection signal as detection of body movement when an output change of the sensor unit exceeds a predetermined threshold and exceeds a predetermined duration. The biological information detection apparatus according to 1.
前記基準波形の振幅を前記測定波形で補正する基準波形補正部をさらに備えること
を特徴とする請求項1乃至請求項10の何れか1項に記載の生体情報検出装置。
The biological information detection apparatus according to claim 1, further comprising a reference waveform correction unit that corrects the amplitude of the reference waveform with the measurement waveform.
前記基準波形補正部は、前記基準波形の形状パターンを前記測定波形で補正すること
を特徴とする請求項1乃至請求項11の何れか1項に記載の生体情報検出装置。
The biological information detection device according to any one of claims 1 to 11, wherein the reference waveform correction unit corrects a shape pattern of the reference waveform with the measurement waveform.
前記圧力検出センサは、圧電素子を備えて構成されること
を特徴とする請求項1乃至請求項12の何れか1項に記載の生体情報検出装置。
The biological information detection device according to any one of claims 1 to 12, wherein the pressure detection sensor includes a piezoelectric element.
検出すべき生体情報に対応する生体の各個体に対し実質的に共通である基準波形の形状パターンを予め記憶することによって前記生体情報を検出する生体情報検出方法において、
圧力検出センサを備えて成るセンサ部で寝具を介して伝播する前記生体に起因する圧力を検出する検出ステップと、
前記センサ部の出力から時間経過に対する前記センサ部の出力変化を示す測定波形を生成する生成ステップと、
前記生成ステップで生成した測定波形の形状パターンと前記基準波形の形状パターンとを比較することによって該測定波形の形状に最も良く一致する形状を持つ基準波形を求める比較ステップと、
前記比較ステップで求めた基準波形に基づいて生体情報を検出する検出ステップと、
前記検出ステップで検出した検出結果を出力する出力ステップとを備えること
を特徴とする生体情報検出方法。
In the biological information detection method for detecting the biological information by storing in advance a shape pattern of a reference waveform that is substantially common to each individual of the biological corresponding to the biological information to be detected,
A detection step of detecting a pressure caused by the living body propagating through the bedding in a sensor unit including a pressure detection sensor;
Generating a measurement waveform indicating an output change of the sensor unit with respect to time from an output of the sensor unit;
A comparison step for obtaining a reference waveform having a shape that best matches the shape of the measurement waveform by comparing the shape pattern of the measurement waveform generated in the generation step with the shape pattern of the reference waveform;
A detection step of detecting biological information based on the reference waveform obtained in the comparison step;
A biological information detection method comprising: an output step of outputting a detection result detected in the detection step.
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