特許 7477884 生体検知装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-23

(45)【発行日】2024-05-02

(54)【発明の名称】生体検知装置

(51)【国際特許分類】

   G01L 5/00 20060101AFI20240424BHJP

   A61B 5/00 20060101ALI20240424BHJP

   A61B 5/11 20060101ALI20240424BHJP

【ＦＩ】

G01L5/00 Z

A61B5/00 101L

A61B5/11 100

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021509634

(86)(22)【出願日】2020-03-27

(86)【国際出願番号】 JP2020014015

(87)【国際公開番号】W WO2020196831

(87)【国際公開日】2020-10-01

【審査請求日】2023-03-08

(31)【優先権主張番号】P 2019064311

(32)【優先日】2019-03-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】304036754

【氏名又は名称】国立大学法人山形大学

(74)【代理人】

【識別番号】110000383

【氏名又は名称】弁理士法人エビス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】熊木 大介

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 弘人

(72)【発明者】

【氏名】時任 静士

【審査官】松山 紗希

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１５４１９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１９５７６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０１５７３０７３（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｌ ５／００－５／２８

Ａ６１Ｂ ５／００

Ａ６１Ｂ ５／１１

Ｇ０８Ｂ ２１／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の場所における圧力変化を検出部で検出して前記所定の場所に存在する生体を検知する生体検知装置であって、
前記検出部で検出された圧力変化に基づいて、複数の生体情報を算出する生体情報算出部と、
前記生体情報算出部で算出された前記複数の生体情報に基づいて、前記複数の生体情報が前記生体に起因することを複合的に示す複合指標を算出する指標算出部と、
前記指標算出部で算出された前記複合指標に基づいて前記所定の場所に生体が存在するか否かを判定する判定部と、
前記複数の生体情報が前記生体に起因する確率を示す確率密度関数を前記複数の生体情報に対応して記憶した記憶部とを備え、
前記指標算出部は、前記生体情報算出部で算出された前記複数の生体情報に基づいて、前記記憶部に記憶された確率密度関数から前記複数の生体情報が前記生体に起因する確率を前記複数の生体情報毎に算出し、前記確率を互いに組み合わせることにより前記複合指標を算出する生体検知装置。

【請求項2】

前記複数の生体情報は、心拍数および呼吸数を含む請求項１に記載の生体検知装置。

【請求項3】

前記複数の生体情報は、生体の体動を示す体動情報を含み、
前記指標算出部は、前記生体情報算出部において前記生体の体動がないと算出された場合に前記複合指標を算出し、前記生体情報算出部において前記生体の体動があると算出された場合に前記複合指標の算出を停止する請求項２に記載の生体検知装置。

【請求項4】

前記生体情報算出部で算出された前記複数の生体情報を外部に出力するための出力部をさらに有し、
前記生体情報算出部は、前記判定部において生体が存在しないと判定された場合には、前記出力部への前記複数の生体情報の出力を停止する請求項１～３のいずれか一項に記載の生体検知装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、生体検知装置に係り、特に、所定の場所における圧力変化により生体を検知する生体検知装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、所定の場所における圧力変化を検出して、その場所に生体が存在するか否かを検知する生体検知装置が実用化されている。例えば、生体検知装置を病院のベッドに配置することにより、圧力変化に基づいて患者が離床したか否かを検知することができ、患者の行動を容易に把握することができる。
ここで、患者の離床を正確に検知することが求められている。

【0003】

そこで、患者の離床を正確に検知する技術として、例えば、特許文献１には、圧縮荷重の初期値変化に対応することができ、圧縮荷重が設定値に達したことを確実に検出することができる在床検知装置が提案されている。この在床検知装置は、圧縮荷重の印加に伴って軸部材が圧縮荷重の設定値に達するまで変位したことを検知するため、圧縮荷重の初期値が変化した場合であっても容易に対処することができ、患者の離床の動きを詳細に検知することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平１０－９９７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１の在床検知装置は、圧縮荷重のみから生体の存在を検知するため、例えばベッドに荷物などが置かれた場合などに生体の存在を誤検知するおそれがあった。

【0006】

この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、所定の場所における生体の存在を高精度に検知する生体検知装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この発明に係る生体検知装置は、所定の場所における圧力変化を検出部で検出して前記所定の場所に存在する生体を検知する生体検知装置であって、前記検出部で検出された圧力変化に基づいて、複数の生体情報を算出する生体情報算出部と、前記生体情報算出部で算出された前記複数の生体情報に基づいて、前記複数の生体情報が前記生体に起因することを複合的に示す複合指標を算出する指標算出部と、前記指標算出部で算出された前記複合指標に基づいて前記所定の場所に生体が存在するか否かを判定する判定部と、圧力変化に応じて前記検出部から出力される電気信号を増幅して前記生体情報算出部に出力する増幅部と、前記増幅部の増幅を制御する増幅制御部とを備え、前記増幅制御部は、前記検出部から出力される前記電気信号に対して前記指標算出部で算出される前記複合指標が最大化するように制御するものである。

【0008】

ここで、複数の生体情報が生体に起因する確率を示す確率密度関数を複数の生体情報に対応して記憶した記憶部をさらに有し、指標算出部は、生体情報算出部で算出された複数の生体情報に基づいて、記憶部に記憶された確率密度関数から複数の生体情報が生体に起因する確率を複数の生体情報毎に算出し、確率を互いに組み合わせることにより複合指標を算出することが好ましい。

【0009】

また、複数の生体情報は、心拍数および呼吸数を含むことが好ましい。

【0010】

また、複数の生体情報は、生体の体動を示す体動情報を含み、指標算出部は、生体情報算出部において生体の体動がないと算出された場合に複合指標を算出し、生体情報算出部において生体の体動があると算出された場合に複合指標の算出を停止することができる。

【0011】

また、圧力変化に応じて検出部から出力される電気信号を増幅して生体情報算出部に出力する増幅部と、増幅部の増幅を制御する増幅制御部とをさらに有することが好ましい。

【0012】

また、増幅制御部は、検出部から出力される電気信号に対して指標算出部で算出される複合指標が最大化するように増幅部において電気信号の増幅率を変更させることが好ましい。

【0013】

また、生体情報算出部で算出された複数の生体情報を外部に出力するための出力部をさらに有し、生体情報算出部は、判定部において生体が存在しないと判定された場合には、出力部への複数の生体情報の出力を停止することができる。

【発明の効果】

【0014】

この発明によれば、判定部が、複数の生体情報が生体に起因することを複合的に示す複合指標に基づいて所定の場所に生体が存在するか否かを判定するので、所定の場所における生体の存在を高精度に検知する生体検知装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】この発明の実施の形態１に係る生体検知装置の構成を示すブロック図である。

【図2】寝床に検出部を配置した様子を示す図である。

【図3】記憶部に記憶された確率密度関数を概念的に示す図である。

【図4】実施の形態２に係る生体検知装置の要部を示す図である。

【図5】実施の形態３に係る生体検知装置の要部を示す図である。

【図6】実施の形態４に係る生体検知装置の要部を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１
図１に、この発明の実施の形態１に係る生体検知装置の構成を示す。この生体検知装置は、検出部１と、装置本体２とを有する。

【0017】

検出部１は、所定の場所における圧力を検出してその圧力に応じた電圧を発生させるもので、一対の電極３ａおよび３ｂと、強誘電層４とを有する。
電極３ａおよび３ｂは、強誘電層４と電気的に接続されるもので、例えば金属材料および有機導電性材料などの導電性材料から構成されている。電極３ａは装置本体２に接続され、電極３ｂは接地されている。
強誘電層４は、強誘電性を有する材料から構成されている。強誘電層４は、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）およびポリ（ビニリデン－トリフルオロエチレン）共重合体（Ｐ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ））などから構成することができる。

【0018】

装置本体２は、増幅部５を有し、この増幅部５に生体情報算出部６を介して出力部７が接続されている。また、生体情報算出部６は指標算出部８にも接続され、指標算出部８が判定部９を介して出力部７に接続されている。また、指標算出部８には、記憶部１０が接続されている。さらに、生体情報算出部６、指標算出部８および判定部９に本体制御部１１が接続され、この本体制御部１１に操作部１２および格納部１３が接続されている。

【0019】

増幅部５は、検出部１の電極３ａに接続され、検出部１からの電気信号を増幅するものである。
生体情報算出部６は、検出部１で検出された圧力変化に基づいて複数の生体情報を算出するもので、増幅部５にそれぞれ接続された心拍情報算出部６ａ、呼吸情報算出部６ｂおよび体動情報算出部６ｃを有する。

【0020】

心拍情報算出部６ａは、増幅部５で増幅された電気信号に基づいて、心拍の変動波形を示す心拍信号と、１分間当たりの拍動の数を示す心拍数とを算出する。具体的には、心拍情報算出部６ａは、電気信号から所定の周波数帯、例えば２Ｈｚ～１０Ｈｚ帯を心拍信号として抽出する。また、心拍情報算出部６ａは、抽出された心拍信号から心拍数を算出する。

【0021】

呼吸情報算出部６ｂは、増幅部５で増幅された電気信号に基づいて、呼吸の変動波形を示す呼吸信号と、１分間当たりの呼吸の数を示す呼吸数とを算出する。具体的には、呼吸情報算出部６ｂは、電気信号から所定の周波数帯、例えば０．１Ｈｚ～２Ｈｚ帯を呼吸信号として抽出する。また、呼吸情報算出部６ｂは、抽出された呼吸信号から呼吸数を算出する。
体動情報算出部６ｃは、増幅部５で増幅された電気信号に基づいて生体の体動を示す体動情報を算出する。体動情報としては、例えば体動があるか否かを算出する。具体的には、体動情報算出部６ｃは、電気信号の強度が所定の強度より大きい場合には体動があると判定し、電気信号の強度が所定の強度以下の場合には体動がないと判定する。

【0022】

記憶部１０は、心拍数に対応する確率密度関数および呼吸数に対応する確率密度関数が予め記憶されている。心拍数の確率密度関数は、複数の異なる生体から得られた心拍数に基づいて予め算出されたものである。同様に、呼吸数の確率密度関数は、複数の異なる生体から得られた呼吸数に基づいて予め算出されたものである。

【0023】

指標算出部８は、心拍情報算出部６ａに接続された心拍確率算出部８ａと、呼吸情報算出部６ｂに接続された呼吸確率算出部８ｂと、心拍確率算出部８ａ、呼吸確率算出部８ｂおよび体動情報算出部６ｃに接続された生体確率算出部８ｃとを有する。
心拍確率算出部８ａは、心拍情報算出部６ａで算出された心拍数に基づいて、記憶部１０に記憶された心拍数の確率密度関数から、検出部１で検出された心拍情報が生体の心拍に起因する確率を示す心拍確率を算出する。
呼吸確率算出部８ｂは、呼吸情報算出部６ｂで算出された呼吸数に基づいて、記憶部１０に記憶された呼吸数の確率密度関数から、検出部１で検出された呼吸情報が生体の呼吸に起因する確率を示す呼吸確率を算出する。

【0024】

生体確率算出部８ｃは、生体情報算出部６で算出された心拍数、呼吸数および体動に基づいて、その心拍数、呼吸数および体動が生体に起因することを複合的に示すような複合指標を算出するものである。生体確率算出部８ｃは、心拍確率算出部８ａで算出された心拍確率と呼吸確率算出部８ｂで算出された呼吸確率とを乗算で組み合わせることにより複合指標を算出する。このとき、生体確率算出部８ｃは、体動情報算出部６ｃにおいて体動がないと判定された場合に複合指標を算出し、体動情報算出部６ｃにおいて体動があると判定された場合には複合指標の値を低下または複合指標の算出を停止する。これにより、心拍確率および呼吸確率に加えて体動情報を組み合わせた複合指標が算出されることになる。なお、複合指標は、その値が高いほど複数の生体情報が生体に起因する可能性が高いことを示している。

【0025】

判定部９は、生体確率算出部８ｃで算出された複合指標に基づいて所定の場所に生体が存在するか否かを判定し、その判定結果を示す生体検知情報を生成する。
出力部７は、生体情報算出部６で算出された複数の生体情報および判定部９で生成された生体検知情報を外部に出力するためのもので、心拍情報算出部６ａ、呼吸情報算出部６ｂ、体動情報算出部６ｃおよび判定部９に接続されている。出力部７としては、例えば、生体情報と生体検知情報を出力するために順次保存する保存部、生体情報と生体検知情報を表示する表示部、生体情報と生体検知情報の内容を外部に報知する報知部および生体情報と生体検知情報を他の外部装置に送信する通信部などが挙げられる。

【0026】

本体制御部１１は、格納部１３に格納された動作プログラムおよび操作者により操作部１２から入力された指令に基づいて生体検知装置の各部の制御を行う。
操作部１２は、操作者が入力操作を行うためのもので、例えばキーボード、マウス、トラックボール、タッチパネル等から形成することができる。なお、操作部１２は、装置本体２内に配置されてなくてもよく、例えば装置本体２に接続された外部装置の操作部から操作者の操作信号が入力されてもよい。

【0027】

格納部１３は、動作プログラム等を格納するもので、フラッシュＲＯＭ、ＳＤメモリカード、マイクロＳＤメモリカード、ＥＥＰＲＯＭ、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＭＯ、ＭＴ、ＲＡＭ、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ等の記録媒体を用いることができる。
なお、生体情報算出部６、指標算出部８、判定部９および本体制御部１１は、ＣＰＵと、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための動作プログラムから構成されるが、それらをデジタル回路で構成してもよい。

【0028】

次に、実施の形態１の動作について説明する。
まず、図２に示すように、生体Ｓが横になるための所定の場所、例えばベッドなどの寝床Ｌに検出部１が配置される。検出部１は、寝床Ｌを幅方向にわたるように形成されており、寝床Ｌに横になった生体Ｓからの圧力変化を順次検出することができる。この圧力変化に応じた電気信号が、図１に示すように、検出部１から増幅部５を介して心拍情報算出部６ａ、呼吸情報算出部６ｂおよび体動情報算出部６ｃにそれぞれ出力される。

【0029】

圧力変化に応じた電気信号が心拍情報算出部６ａに入力されると、心拍情報算出部６ａは、その電気信号から所定の周波数帯を抽出して心拍信号を生成する。また、心拍情報算出部６ａは、生成された心拍信号から心拍数を算出する。そして、心拍情報算出部６ａは、心拍信号と心拍数を出力部７に出力すると共に、心拍数を心拍確率算出部８ａに出力する。

【0030】

同様に、圧力変化に応じた電気信号が呼吸情報算出部６ｂに入力されると、呼吸情報算出部６ｂは、その電気信号から呼吸信号を生成すると共に呼吸数を算出する。そして、呼吸情報算出部６ｂは、呼吸信号と呼吸数を出力部７に出力すると共に、呼吸数を呼吸確率算出部８ｂに出力する。
また、圧力変化に応じた電気信号が体動情報算出部６ｃに入力されると、体動情報算出部６ｃは、その電気信号が所定の強度より高い場合に体動があると判定し、所定の強度以下の場合に体動がないと判定する。そして、体動情報算出部６ｃは、体動があるか否かの情報を出力部７および生体確率算出部８ｃにそれぞれ出力する。

【0031】

心拍数が心拍確率算出部８ａに入力されると、心拍確率算出部８ａは、心拍数に基づいて、検出部１で検出された心拍情報が生体Ｓの心拍に起因することを示す心拍確率を算出する。ここで、記憶部１０には、図３に示すように、複数の生体の心拍数に基づいて算出された確率密度関数が予め記憶されている。心拍確率算出部８ａは、記憶部１０に記憶された心拍数の確率密度関数を参照して、心拍情報算出部６ａで算出された心拍数Ａの心拍確率Ｂを算出する。算出された心拍確率Ｂは、心拍確率算出部８ａから生体確率算出部８ｃに出力される。

【0032】

同様に、呼吸数が呼吸確率算出部８ｂに入力されると、呼吸確率算出部８ｂは、呼吸数に基づいて、検出部１で検出された呼吸情報が生体Ｓの呼吸に起因することを示す呼吸確率を算出する。ここで、記憶部１０には、複数の生体の呼吸数に基づいて算出された確率密度関数が予め記憶されている。呼吸確率算出部８ｂは、記憶部１０に記憶された呼吸数の確率密度関数を参照して、呼吸情報算出部６ｂで算出された呼吸数の呼吸確率を算出する。算出された呼吸確率は、呼吸情報算出部６ｂから生体確率算出部８ｃに出力される。

【0033】

このように、心拍確率算出部８ａおよび呼吸確率算出部８ｂは、予め算出された確率密度関数を記憶部１０に記憶させることにより、その確率密度関数に基づいて心拍確率Ｂおよび呼吸確率を容易に算出することができる。

【0034】

心拍確率算出部８ａで算出された心拍確率Ｂ、呼吸確率算出部８ｂで算出された呼吸確率および体動情報算出部６ｃで算出された体動情報が生体確率算出部８ｃに入力されると、生体確率算出部８ｃは、心拍確率Ｂ、呼吸確率および体動情報を複合させた複合指標を算出する。
具体的には、生体確率算出部８ｃは、生体Ｓの体動がないことを体動情報が示す場合に心拍確率Ｂと呼吸確率を乗算した複合指標を算出する。一方、生体確率算出部８ｃは、生体Ｓの体動があることを体動情報が示す場合に、複合指標の算出を停止する。なお、生体確率算出部８ｃは、心拍確率Ｂおよび呼吸確率の信頼性および有効性などに基づいて重み付けして複合指標を算出することもできる。算出された複合指標は、生体確率算出部８ｃから判定部９に出力される。

【0035】

生体確率算出部８ｃから判定部９に複合指標が入力されると、判定部９は、複合指標に基づいて寝床Ｌに生体Ｓが存在するか否かを判定する。すなわち、判定部９は、複合指標の値が所定の閾値より高い場合には寝床Ｌに生体Ｓが存在すると判定し、複合指標の値が所定の閾値以下の場合には寝床Ｌに生体Ｓが存在しないと判定する。この判定結果は生体検知情報として判定部９から出力部７に出力される。

【0036】

このように、判定部９は、心拍確率Ｂ、呼吸確率および体動情報を複合させた複合指標に基づいて生体Ｓの存在を判定するため、１つの指標から判定する場合と比較して高精度に判定することができる。また、判定部９は、複数の指標を個々に判定する場合と比較して、連続的に変化する複合指標の値に基づいて生体Ｓの存在を判定できるため、高精度に判定することができる。
また、判定部９は、生体Ｓが動いたときに得られる体動情報などと比較して、持続的に得られる心拍数および呼吸数に基づいて算出された複合指標で判定するため、生体Ｓの存在を確実に判定することができる。また、判定部９は、心拍数および呼吸数と性質の異なる体動情報を加えた複合指標に基づいて判定することにより、生体Ｓの存在をより高精度に判定することができる。

【0037】

さらに、生体確率算出部８ｃは、体動情報算出部６ｃにおいて生体Ｓの体動があると算出された場合に複合指標の算出を停止する。一般的に、生体Ｓの体動がある場合には、心拍数および呼吸数が通常の値から大きく異なる異常値を示す傾向があるため、複合指標の算出を停止することにより、その異常値に基づいて判定部９が生体Ｓの存在を誤判定することを抑制することができる。
なお、生体確率算出部８ｃは、体動情報算出部６ｃからの体動情報により複合指標の算出を停止している間は、停止する直前の複合指標を判定部９に出力することが好ましい。これにより、判定部９が、生体Ｓの体動が生じたときに生体Ｓが存在しないと誤判定することを抑制し、生体Ｓの存在を確実に判定することができる。続いて、体動情報算出部６ｃにおいて生体Ｓの体動がないと算出されると、生体確率算出部８ｃは、複合指標の算出を再開し、その算出された新たな複合指標を判定部９に出力する。

【0038】

生体情報算出部６から出力部７に心拍信号、心拍数、呼吸信号、呼吸数および体動情報が入力されると共に判定部９から出力部７に生体検知情報が入力されると、出力部７は、これらの情報を出力または出力のために保存する。このように、出力部７が、心拍信号、心拍数、呼吸信号、呼吸数および体動情報と共に生体検知情報を出力することにより、使用者が生体情報の信頼性を容易に認識することができる。

【0039】

本実施の形態によれば、判定部９が、複数の生体情報を複合させた複合指標に基づいて寝床Ｌに生体Ｓが存在するか否かを判定するため、生体Ｓの存在を高精度に検知することができる。

【0040】

実施の形態２
上記の実施の形態１では、増幅部５は、検出部１から出力される電気信号を所定の増幅率で増幅したが、指標算出部８で算出される複合指標に基づいて電気信号の増幅率を最適化することができる。
例えば、図４に示すように、実施の形態１において増幅制御部２１を新たに配置することができる。

【0041】

増幅制御部２１は、指標算出部８の生体確率算出部８ｃおよび増幅部５に接続され、生体確率算出部８ｃで算出された複合指標に基づいて増幅部５の増幅を制御するものである。具体的には、増幅制御部２１は、検出部１から出力される電気信号に対して指標算出部８で算出される複合指標が最大化するように増幅部５における電気信号の増幅率を変更させる。

【0042】

このような構成により、生体確率算出部８ｃで算出された複合指標が増幅制御部２１に入力されると、増幅制御部２１が、増幅部５の増幅率を前回の第１の増幅率より所定の値だけ変更、例えば所定の値だけ増加させる。この第２の増幅率で増幅部５が検出部１から出力される電気信号を増幅させ、生体情報算出部６が複数の生体情報を算出して指標算出部８により複合指標が算出される。続いて、増幅制御部２１が、指標算出部８で算出された複合指標が前回の複合指標の値より高い場合には増幅部５の増幅率を第２の増幅率よりさらに増加させる。一方、増幅制御部２１は、指標算出部８で算出された複合指標が前回の複合指標の値より低い場合には増幅部５の増幅率を第２の増幅率より減少させる。このようにして、増幅制御部２１は、複合指標が最大化するように増幅部５の増幅率を調整することができ、生体情報算出部６において複数の生体情報を適切に算出することができる。

【0043】

ここで、増幅制御部２１は、体動情報算出部６ｃの判定において生体Ｓの体動が終わった直後、すなわち体動があるとの判定から体動がないとの判定に変わった直後に増幅部５の増幅率を最適化することが好ましい。一般的に、生体Ｓの体動が生じると、検出部１に対する生体Ｓの当接位置が変わるなどして、検出部１から出力される電気信号に影響するおそれがある。そこで、増幅制御部２１が、体動情報算出部６ｃの判定において生体Ｓの体動が終わった直後に増幅部５の増幅率を最適化することにより、生体Ｓの体動に起因した複数の生体情報の変動を抑制することができる。

【0044】

また、増幅制御部２１は、心拍確率および呼吸確率に基づいて複合指標が最大化するように増幅部５を制御することもできる。増幅制御部２１は、指標算出部８から複合指標、心拍確率および呼吸確率が入力されると、心拍確率および呼吸確率を比較して、例えば心拍確率が小さい場合には心拍確率が最大化されるように増幅部５の増幅率を変更する。このように、増幅制御部２１は、心拍確率および呼吸確率に基づいて増幅部５の増幅率を制御することにより、複合指標を効率的に最大化させることができる。

【0045】

本実施の形態によれば、増幅制御部２１が、検出部１から出力される電気信号に対して指標算出部８で算出される複合指標が最大化するように増幅部５において電気信号の増幅率を変更させるため、生体情報算出部６において複数の生体情報を適切に算出することができると共に判定部９において生体Ｓの存在をより高精度に判定することができる。

【0046】

実施の形態３
上記の実施の形態１および２において、生体情報算出部６は、判定部９の判定結果に基づいて出力部７への複数の生体情報の出力を制御することができる。
例えば、図５に示すように、判定部９を生体情報算出部６に接続することができる。

【0047】

このような構成により、判定部９が、判定結果を出力部７に出力すると共に生体情報算出部６にも出力する。生体情報算出部６は、判定部９において生体Ｓが存在すると判定された場合には、算出した心拍信号、心拍数、呼吸信号、呼吸数および体動情報を出力部７へ出力する。一方、生体情報算出部６は、判定部９において生体Ｓが存在しないと判定された場合には、算出した心拍信号、心拍数、呼吸信号、呼吸数および体動情報の出力部７への出力を停止する。
このように、生体情報算出部６が出力部７への複数の生体情報の出力を停止することにより、例えば使用者などが、信頼性の高い生体情報のみを認識することができ、診断などにおける判断を適切に行うことができる。

【0048】

なお、生体情報算出部６は、判定部９において生体Ｓが存在しないと判定された場合には、順次算出される生体情報に換えて、出力部７への出力を停止する直前の生体情報を出力部７へ出力することが好ましい。

【0049】

本実施の形態によれば、生体情報算出部６は、判定部９において生体Ｓが存在しないと判定された場合には、出力部７への複数の生体情報の出力を停止するため、出力部７において信頼性の高い生体情報を出力させることができる。

【0050】

実施の形態４
上記の実施の形態１～３では、生体情報算出部６は、増幅部５で増幅された１つの電気信号を入力したが、複数の増幅部で増幅した複数の電気信号を入力することもできる。
例えば、図６に示すように、実施の形態２において、検出部１と増幅部５の間に増幅部４１を新たに配置すると共に増幅部４１と生体情報算出部６との間に増幅部４２を新たに配置することができる。

【0051】

増幅部４１は、検出部１から出力される電気信号を所定の増幅率で増幅するものである。
増幅部４２は、増幅制御部２１に接続され、増幅制御部２１の制御の下、増幅部４１から出力される電気信号を増幅するものである。
なお、増幅部４１から出力された電気信号は、増幅部５にも出力され、増幅制御部２１の制御の下、指標算出部８で算出される複合指標が最大化するように増幅部５において増幅率を変更して増幅される。

【0052】

このような構成により、増幅部４１を介して増幅部４２で増幅された電気信号が生体情報算出部６に入力される一方、増幅部４１を介して増幅部５で増幅された電気信号が生体情報算出部６に入力される。生体情報算出部６は、増幅部４２で増幅された電気信号に基づいて生体情報を算出して、その生体情報を出力部７に出力する。また、生体情報算出部６は、増幅部５で増幅された電気信号に基づいて生体情報を算出し、その生体情報を指標算出部８に出力する。続いて、指標算出部８が、生体情報算出部６で算出された生体情報に基づいて複合指標を算出する。そして、増幅制御部２１の制御の下、指標算出部８で算出される複合指標が最大化するように増幅部５の増幅率が変更される。増幅制御部２１は、複合指標が最大化する増幅率を決定すると、増幅部４２の増幅率を複合指標が最大化する増幅率に変更する。そして、生体情報算出部６が、増幅部４２で増幅された電気信号に基づいて算出した生体情報を出力部７に出力する。一方、増幅制御部２１は、同様にして、指標算出部８で算出される複合指標が最大化するように増幅部５の増幅率を変更する。

【0053】

このように、増幅部４２で増幅された電気信号を出力部７へ出力する生体情報を算出するために用いると共に増幅部５で増幅された電気信号を増幅率の最適化に用いることにより、生体情報算出部６は、順次最適化される増幅率で増幅された電気信号に基づいて出力部７へ出力する生体情報を算出することができ、正確な生体情報を出力部７に出力することができる。

【0054】

なお、生体情報算出部６は、増幅部４２で増幅された電気信号を心拍信号および心拍数を算出するために用い、増幅部５で増幅された電気信号を呼吸信号および呼吸数を算出するために用いることもできる。
本実施の形態によれば、増幅部４１で増幅された電気信号と増幅部５で増幅された電気信号とを別々の用途で用いるため、生体情報算出部６などにおいて幅広い処理を行うことができる。

【0055】

なお、上記の実施の形態１～４では、生体検知装置は、検出部１を寝床Ｌに配置した寝具用として用いられたが、所定の場所における圧力変化を検出部１で検出できればよく、寝具用に限られるものではない。例えば、生体検知装置は、生体Ｓが座る座席に検出部１を配置した座席用に用いることもできる。

【0056】

また、上記の実施の形態１～４では、指標算出部８は、心拍数、呼吸数および体動が生体に起因することを複合的に示すような複合指標を算出したが、複数の生体情報が生体に起因することを複合的に示すような複合指標を算出できればよく、心拍数、呼吸数および体動に限られるものではない。

【0057】

また、上記の実施の形態１～４では、指標算出部８は、確率密度関数に基づいて複合指標を算出したが、生体情報算出部６で算出された複数の生体情報が生体に起因することを複合的に示す複合指標を算出できればよく、確率密度関数に限られるものではない。

【0058】

また、上記の実施の形態１～４では、指標算出部８は、心拍確率Ｂおよび呼吸確率を別々に求めて複合指標を算出したが、生体情報算出部６で算出された複数の生体情報が生体に起因することを複合的に示す複合指標を算出できればよく、これに限られるものではない。例えば、Ｘ軸に心拍数、Ｙ軸に呼吸数およびＺ軸に生体確率をとった３次元の確率密度関数を予め算出して記憶部１０に記憶し、この３次元の確率密度関数に基づいて複合指標を一度に算出することもできる。なお、生体確率は、心拍数と呼吸数が生体に起因することを複合的に示すもので、例えば心拍確率と呼吸確率を乗算して算出することができる。

【0059】

また、上記の実施の形態１～４では、検出部１は、強誘電層４を用いて圧力変化を検出したが、所定の場所における圧力変化を検出することができればよく、これに限られるものではない。例えば、ポリ乳酸、ポリ尿素および多孔質材料などからなる圧電層を強誘電層４に換えて配置することもできる。

【符号の説明】

【0060】

１ 検出部、２ 装置本体、３ａ，３ｂ 電極、４ 強誘電層、５，４１ 増幅部、６ 生体情報算出部、６ａ 心拍情報算出部、６ｂ 呼吸情報算出部、６ｃ 体動情報算出部、７ 出力部、８ 指標算出部、８ａ 心拍確率算出部、８ｂ 呼吸確率算出部、８ｃ 生体確率算出部、９ 判定部、１０ 記憶部、１１ 本体制御部、１２ 操作部、１３ 格納部、２１ 増幅制御部、Ｌ 寝床、Ｓ 生体、Ａ 心拍数、Ｂ 心拍確率。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】