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特許7605131情報処理装置、生体データ計測システム、情報処理方法及びプログラム
(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】2024-12-16
(45)【発行日】2024-12-24
(54)【発明の名称】情報処理装置、生体データ計測システム、情報処理方法及びプログラム
(51)【国際特許分類】
A61B 5/369 20210101AFI20241217BHJP
A61B 5/0531 20210101ALI20241217BHJP
A61B 5/02 20060101ALI20241217BHJP
A61B 5/11 20060101ALI20241217BHJP
A61B 5/00 20060101ALI20241217BHJP
A61B 5/026 20060101ALI20241217BHJP
【ＦＩ】
A61B5/369
A61B5/0531
A61B5/02 310H
A61B5/11 200
A61B5/00 N
A61B5/026 120
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2021563864
(86)(22)【出願日】2020-12-01
(86)【国際出願番号】 JP2020044589
(87)【国際公開番号】W WO2021117536
(87)【国際公開日】2021-06-17
【審査請求日】2023-10-17
(31)【優先権主張番号】P 2019222099
(32)【優先日】2019-12-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000002185
【氏名又は名称】ソニーグループ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003339
【氏名又は名称】弁理士法人南青山国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】白根 友廣
【審査官】門田 宏
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１３－２０８４６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０６３９８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－００５７１７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ６１Ｂ ５／００－５／０５３８
Ａ６１Ｂ ５／０６－５／３９８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
参照信号センサにより検出される計測対象者の体動情報である参照信号の変動値と予め用意されている閾値とを比較して、生体センサによって前記計測対象者から検出される検出生体信号に前記計測対象者の体動に起因する体動ノイズが付加されることを予測する体動ノイズ予測部と、前記参照信号の変動値が前記閾値以下である場合、通常状態をとり、前記参照信号の変動値が前記閾値より大きい場合、前記検出生体信号のオフセットを制御する際に用いるオフセット制御閾値及びゲインの少なくとも一方を前記通常状態とは異なるように変更する制御状態をとって、前記検出生体信号の信号処理を制御する制御部
を具備し、
前記制御部は、前記通常状態から前記制御状態に変更してから所定時間経過後に、変更していた前記オフセット制御閾値又は前記ゲインを前記通常状態に戻す
情報処理装置。
【請求項2】
請求項１に記載の情報処理装置であって、前記体動ノイズ予測部は、前記参照信号の変動値と前記閾値との比較結果から体動ノイズレベルを判定し、
前記制御部は、前記体動ノイズレベルに基づいて、前記オフセット制御閾値及び前記ゲインのうち少なくとも一方を変更する
情報処理装置。
【請求項3】
請求項１に記載の情報処理装置であって、前記制御部は、前記制御状態では、前記オフセット制御閾値の範囲を前記通常状態よりも狭める
情報処理装置。
【請求項4】
請求項１に記載の情報処理装置であって、前記制御部は、前記制御状態では、前記ゲインを前記通常状態よりも下げる
情報処理装置。
【請求項5】
請求項１に記載の情報処理装置であって、前記閾値は、第１閾値と前記第１閾値より大きい第２閾値を含み、
前記制御部は、前記参照信号の変動値が前記第１閾値以上であって前記第２閾値より小さい場合、前記オフセット制御閾値の範囲を通常状態から狭め、前記参照信号の変動値が第２の閾値以上の場合、前記ゲインをさげる
情報処理装置。
【請求項6】
請求項１に記載の情報処理装置であって、前記参照信号の変動値は、前記参照信号の時間領域における２点差分を用いて計算する
情報処理装置。
【請求項7】
請求項１に記載の情報処理装置であって、前記参照信号センサは、３軸加速度センサ、３軸ジャイロセンサ、圧力センサのうち少なくとも１つを含む
情報処理装置。
【請求項8】
請求項７に記載の情報処理装置であって、前記圧力センサは、前記計測対象者の異なる複数の身体部位に接触して前記検出生体信号を取得する複数の検出部毎に設けられ、
前記体動ノイズ予測部は、前記圧力センサ毎に検出される前記参照信号に基づいて、前記身体部位毎に前記検出生体信号に前記体動ノイズが付加されることを予測し、
前記制御部は、前記予測結果に基づいて、前記身体部位毎に、前記検出生体信号のオフセットを制御する際に用いるオフセット制御閾値及びゲインの少なくとも一方を変更して、前記検出生体信号を信号処理する
情報処理装置。
【請求項9】
請求項１に記載の情報処理装置であって、前記生体センサは、脳波センサ、脈波センサ、血流センサ、発汗センサのうち少なくとも１つを含む
情報処理装置。
【請求項10】
計測対象者の体動情報である参照信号を検出する参照信号センサと、前記計測対象者の検出生体信号を検出する生体センサと、
前記参照信号の変動値と予め用意されている閾値とを比較して、前記検出生体信号に前記計測対象者の体動に起因する体動ノイズが付加されることを予測する体動ノイズ予測部と、
前記参照信号の変動値が前記閾値以下である場合、通常状態をとり、前記参照信号の変動値が前記閾値より大きい場合、前記検出生体信号のオフセットを制御する際に用いるオフセット制御閾値及びゲインの少なくとも一方を前記通常状態とは異なるように変更する制御状態をとって、前記検出生体信号の信号処理を制御する制御部
を具備し、
前記制御部は、前記通常状態から前記制御状態に変更してから所定時間経過後に、変更していた前記オフセット制御閾値又は前記ゲインを前記通常状態に戻す
生体データ計測システム。
【請求項11】
情報処理装置に実行させる情報処理方法であって、参照信号センサにより検出される計測対象者の体動情報である参照信号の変動値と予め用意されている閾値とを比較して、生体センサによって前記計測対象者から検出される検出生体信号に体動ノイズが付加されることを予測し、
前記参照信号の変動値が前記閾値以下である場合、通常状態をとり、前記参照信号の変動値が前記閾値より大きい場合、前記検出生体信号のオフセットを制御する際に用いるオフセット制御閾値及びゲインの少なくとも一方を前記通常状態とは異なるように変更する制御状態をとって、前記検出生体信号の信号処理を制御し、
前記通常状態から前記制御状態に変更してから所定時間経過後に、変更していた前記オフセット制御閾値又は前記ゲインを前記通常状態に戻す
情報処理方法。
【請求項12】
参照信号センサにより検出される計測対象者の体動情報である参照信号の変動値と予め用意されている閾値とを比較して、生体センサによって前記計測対象者から検出される検出生体信号に体動ノイズが付加されることを予測するステップと、前記参照信号の変動値が前記閾値以下である場合、通常状態をとり、前記参照信号の変動値が前記閾値より大きい場合、前記検出生体信号のオフセットを制御する際に用いるオフセット制御閾値及びゲインの少なくとも一方を前記通常状態とは異なるように変更する制御状態をとって、前記検出生体信号の信号処理を制御するステップと、
前記通常状態から前記制御状態に変更してから所定時間経過後に、変更していた前記オフセット制御閾値又は前記ゲインを前記通常状態に戻すステップ
を含む処理を情報処理装置に実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本技術は、生体センサによる生体データ取得に用いる情報処理装置、生体データ計測システム、情報処理方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
生体センサを用いた生体データの計測では、計測対象者に装着された生体電極で検出されたアナログの検出生体信号がアナログデジタルコンバータによりデジタル化される。計測時、検出生体信号に計測対象者の体動に起因する体動ノイズが付加されることがある。このような体動ノイズが付加された検出生体信号がアナログデジタルコンバータの入力有効範囲を超えた状態でアナログデジタルコンバータに入力され、体動発生中、生体データを取得することができない場合がある。
【0003】
特許文献１には、生体データとして脈拍数を検出する生体状態検出装置が開示されている。当該生体状態検出装置では、体動の発生を検出後、脈波信号がＡ／Ｄ入力範囲を超えているかどうかを判定し、超えている場合は光量調整、光量調整分のオフセット調整を行い、その後オフセット追従により脈波信号をＡ／Ｄ入力範囲に収める制御を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１３－２０８４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１の生体状態検出装置では、脈波信号をＡ／Ｄ入力範囲に収める制御は、脈波信号がＡ／Ｄ入力範囲を超えてしまった後に行われるため、脈波信号がＡ／Ｄ入力範囲を超えてしまう事象を回避することができない。したがって、取得する生体データの正確性を高めることが難しい。
【0006】
以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、取得する生体データの正確性を高めることができる情報処理装置、生体データ計測システム、情報処理方法及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するため、本技術に係る情報処理装置は、体動ノイズ予測部と、制御部を具備する。
上記体動ノイズ予測部は、参照信号センサにより検出される計測対象者の体動情報である参照信号に基づいて、生体センサによって上記計測対象者から検出される検出生体信号に体動ノイズが付加されることを予測する。
上記制御部は、上記体動ノイズ予測部での予測結果に基づいて上記検出生体信号の信号処理を制御する。
上記体動ノイズ予測部は、参照信号センサにより検出される計測対象者の体動情報である参照信号に基づいて、生体センサによって上記計測対象者から検出される検出生体信号に体動ノイズが付加されることを予測する。
上記制御部は、上記体動ノイズ予測部での予測結果に基づいて上記検出生体信号の信号処理を制御する。
【0008】
上記目的を達成するため、本技術に係る生体データ計測システムは、参照信号センサと、生体センサと、体動ノイズ予測部と、制御部を具備する。
上記参照信号センサは、計測対象者の体動情報である参照信号を検出する。
上記生体センサは、上記計測対象者の検出生体信号を検出する。
上記体動ノイズ予測部は、上記参照信号に基づいて、上記検出生体信号に体動ノイズが付加されることを予測する。
上記制御部は、上記体動ノイズ予測部での予測結果に基づいて上記検出生体信号の信号処理を制御する。
上記参照信号センサは、計測対象者の体動情報である参照信号を検出する。
上記生体センサは、上記計測対象者の検出生体信号を検出する。
上記体動ノイズ予測部は、上記参照信号に基づいて、上記検出生体信号に体動ノイズが付加されることを予測する。
上記制御部は、上記体動ノイズ予測部での予測結果に基づいて上記検出生体信号の信号処理を制御する。
【0009】
上記目的を達成するため、本技術に係る情報処理方法は、参照信号センサにより検出される計測対象者の体動情報である参照信号に基づいて、生体センサによって上記計測対象者から検出される検出生体信号に体動ノイズが付加されることを予測し、
予測した結果に基づいて、上記検出生体信号の信号処理を制御する
予測した結果に基づいて、上記検出生体信号の信号処理を制御する
【0010】
上記目的を達成するため、本技術に係るプログラムは、参照信号センサにより検出される計測対象者の体動情報である参照信号に基づいて、生体センサによって上記計測対象者から検出される検出生体信号に体動ノイズが付加されることを予測するステップと、予測した結果に基づいて、上記検出生体信号の信号処理を制御するステップとを含む処理を情報処理装置に実行させる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本技術の実施形態に係る生体データ計測システムの概略模式図である。
【図2】上記生体データ計測システムの機能構成を示すブロック図である。
【図3】通常状態でのオフセット制御を説明するためのイメージ図である。
【図4】上記生体データ計測システムにおけるオフセット・ゲイン制御状態での動作の概略を説明する図である。
【図5】オフセット制御閾値の変更を説明するイメージ図である。
【図6】ゲインの変更を説明するイメージ図である。
【図7】上記生体データ計測システムにおけるオフセット・ゲイン制御状態から通常状態に復旧する際の動作の概略を説明する図である。
【図8】上記生体データ計測システムにおける生体センサとシステム部マイコンと端末とのやり取りを示すシーケンス図である。
【図9】生体センサでの情報処理方法を説明する図である。
【図10】システム部マイコンでの情報処理方法を説明する図である。
【図11】参照信号センサでの体動の検出から時間的に遅れて当該体動に起因する体動ノイズが検出生体信号に現れることを説明する図である。
【図13】オフセット制御閾値変更によるアナログデジタルコンバータの入力有効範囲を超える回数の変化例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
生体センサを用いた生体データの計測時、検出生体信号に計測対象者の体動に起因する体動ノイズが付加され、検出生体信号が急変動することがある。このような体動ノイズが付加された検出生体信号が、アナログフロントエンド回路（以下、ＡＦＥ回路という。）で信号処理され、アナログデジタルコンバータ（以下、ＡＤＣということがある。）に入力される際、ＡＤＣの入力有効範囲（以下、ダイナミックレンジ（ＤＲ）ということがある。）を超えてしまい、体動発生中、生体データを取得することができない場合がある。ＡＦＥ回路では、検出生体信号の増幅処理、オフセット制御といった信号処理が行われる。
【0013】
本発明者は、計測対象者の体動情報を検出する参照信号センサの検出結果から読み取れる計測対象者の体動が発生した時間から遅れて、当該体動に起因する体動ノイズが、生体センサで検出される検出生体信号に現れることを見出し、本技術の完成に至った。
すなわち、本技術では、参照信号センサの検出結果に基づいて、生体センサで検出される検出生体信号に体動ノイズが付加されて急変動することが事前に予測される。そして、この予測結果に基づいてＡＦＥ回路が制御された上で、体動ノイズが付加されると予測される検出生体信号はＡＦＥ回路にて信号処理される。より詳細には、検出生体信号に体動ノイズが付加されることが予測される場合、オフセット制御を発動するか否かを判定する際に用いるオフセット制御閾値、及び、検出生体信号のゲイン（以下、増幅倍率ということがある。）のうち少なくとも一方を変更したうえで、検出生体信号が信号処理される。これにより、検出生体信号は、変更されたオフセット制御閾値を用いてオフセット制御される、或いは、変更されたゲインで検出生体信号が増幅処理される。これにより、信号処理された検出生体信号がダイナミックレンジを超えることが抑制される。これにより、体動発生中においても、取得する生体データの正確性を高めることが可能となる。
以下、詳細について説明する。
すなわち、本技術では、参照信号センサの検出結果に基づいて、生体センサで検出される検出生体信号に体動ノイズが付加されて急変動することが事前に予測される。そして、この予測結果に基づいてＡＦＥ回路が制御された上で、体動ノイズが付加されると予測される検出生体信号はＡＦＥ回路にて信号処理される。より詳細には、検出生体信号に体動ノイズが付加されることが予測される場合、オフセット制御を発動するか否かを判定する際に用いるオフセット制御閾値、及び、検出生体信号のゲイン（以下、増幅倍率ということがある。）のうち少なくとも一方を変更したうえで、検出生体信号が信号処理される。これにより、検出生体信号は、変更されたオフセット制御閾値を用いてオフセット制御される、或いは、変更されたゲインで検出生体信号が増幅処理される。これにより、信号処理された検出生体信号がダイナミックレンジを超えることが抑制される。これにより、体動発生中においても、取得する生体データの正確性を高めることが可能となる。
以下、詳細について説明する。
【0014】
図１は本技術の実施形態に係る生体データ計測システムの模式図である。
生体データ計測システム１では、生体センサを用いて計測対象者の生体データが取得される。本実施形態では生体センサとして脳波を検出する脳波センサを例にあげ、生体データとして脳波信号を計測する。
本明細書において、生体センサにより計測対象者から検出される信号処理前の生体信号を検出生体信号という。また、当該検出生体信号をＡＦＥ回路で信号処理した後、ＡＤＣによりデジタル変換した生体信号を出力用生体信号という。尚、出力用生体信号をＡ／Ｄ値、生体データということもある。
生体データ計測システム１では、生体センサを用いて計測対象者の生体データが取得される。本実施形態では生体センサとして脳波を検出する脳波センサを例にあげ、生体データとして脳波信号を計測する。
本明細書において、生体センサにより計測対象者から検出される信号処理前の生体信号を検出生体信号という。また、当該検出生体信号をＡＦＥ回路で信号処理した後、ＡＤＣによりデジタル変換した生体信号を出力用生体信号という。尚、出力用生体信号をＡ／Ｄ値、生体データということもある。
【0015】
［生体データ計測システムの概要構成］
図１に示すように、生体データ計測システム１は、頭部固定用支持体１４と、生体センサモジュール７と、システム部マイクロコンピュータ（以下、システム部マイコン）２と、参照信号センサ９と、端末１２と、を備える。頭部固定用支持体１４と、生体センサモジュール７と、システム部マイコン２と、参照信号センサ９は計測器本体１０を構成する。
図１に示すように、生体データ計測システム１は、頭部固定用支持体１４と、生体センサモジュール７と、システム部マイクロコンピュータ（以下、システム部マイコン）２と、参照信号センサ９と、端末１２と、を備える。頭部固定用支持体１４と、生体センサモジュール７と、システム部マイコン２と、参照信号センサ９は計測器本体１０を構成する。
【0016】
頭部固定用支持体１４は、生体センサモジュール７と、システム部マイコン２と、参照信号センサ９を支持し、計測対象者１３の頭部に装着可能に構成される。後述する生体センサ４の生体電極５は頭部固定用支持体１４に固定されており、計測対象者１３が装着することにより、頭部の所定の位置に生体電極５が位置するように構成される。
【0017】
生体センサモジュール７は、本実施形態においては脳波センサモジュールである。
生体センサモジュール７は、複数の生体センサ（脳波センサ）４Ａ、４Ｂ・・・４Ｎを有する。各生体センサ４Ａ、４Ｂ・・・４Ｎは、基本構成は同じであり、これらを特に区別する必要がない場合は生体センサ４と称する。生体センサの数は１以上である。
生体センサモジュール７は、複数の生体センサ（脳波センサ）４Ａ、４Ｂ・・・４Ｎを有する。各生体センサ４Ａ、４Ｂ・・・４Ｎは、基本構成は同じであり、これらを特に区別する必要がない場合は生体センサ４と称する。生体センサの数は１以上である。
【0018】
生体センサ４は、生体電極５と、基準電極６と、センサ制御部４１と、検出生体信号取得部４２と、ＡＤＣ４７と、ＡＦＥ回路４８と、を有する。生体センサモジュール７は、複数の生体電極５Ａ、５Ｂ・・・５Ｎを有しており、各生体電極５Ａ、５Ｂ・・・５Ｎに対応して生体センサ４Ａ、４Ｂ・・・４Ｎが設けられている。各生体電極５Ａ、５Ｂ・・・５Ｎを特に区別する必要がない場合は生体電極５と称する。
【0019】
基準電極６は、例えば、計測対象者１３の耳に装着可能に構成される。生体センサモジュール７において基準電極６は１つ設けられ、複数の生体センサ４で１つの基準電極６を共有する。
検出部としての生体電極５は、計測対象者１３の生体信号を取得する検出用電極である。生体電極５は、計測対象者１３の身体部位に接触可能に構成される生体接触部である。頭部固定用支持体１４を装着したときに、各生体電極５は、計測対象者１３の頭部の異なる複数の身体部位に接触し、各身体部位の生体信号を取得する。各生体電極５と基準電極６との電位差から検出生体信号（検出脳波信号）が検出される。
各生体電極５と基準電極６との電位差であるアナログの検出生体信号はＡＦＥ回路４８により信号処理された後、ＡＤＣ４７に入力されデジタル化されて出力用生体信号となる。出力用生体信号はシステム部マイコン２へ送信される。
生体センサ４では、システム部マイコン２から受信した指示に基づいてＡＦＥ回路４８が制御される。この制御されたＡＦＥ回路４８により信号処理された検出生体信号は、ＡＤＣ４７に入力されデジタル化される。生体センサ４の詳細については後述する。
検出部としての生体電極５は、計測対象者１３の生体信号を取得する検出用電極である。生体電極５は、計測対象者１３の身体部位に接触可能に構成される生体接触部である。頭部固定用支持体１４を装着したときに、各生体電極５は、計測対象者１３の頭部の異なる複数の身体部位に接触し、各身体部位の生体信号を取得する。各生体電極５と基準電極６との電位差から検出生体信号（検出脳波信号）が検出される。
各生体電極５と基準電極６との電位差であるアナログの検出生体信号はＡＦＥ回路４８により信号処理された後、ＡＤＣ４７に入力されデジタル化されて出力用生体信号となる。出力用生体信号はシステム部マイコン２へ送信される。
生体センサ４では、システム部マイコン２から受信した指示に基づいてＡＦＥ回路４８が制御される。この制御されたＡＦＥ回路４８により信号処理された検出生体信号は、ＡＤＣ４７に入力されデジタル化される。生体センサ４の詳細については後述する。
【0020】
参照信号センサ９は、計測対象者１３の体動を検出する。本実施形態では、参照信号センサとして３軸加速度センサを用いる例をあげる。参照信号センサ９としての３軸加速度センサは、頭部固定用支持体１４を介して計測対象者１３の頭部に装着されて、頭部の移動時の加速度を検出する。参照信号センサ９で検出される計測対象者１３の体動情報を参照信号という。
【0021】
情報処理装置としてのシステム部マイコン２は、参照信号センサ９で検出された参照信号に基づいて、生体センサ４で検出される検出生体信号に計測対象者１３の体動に起因する体動ノイズが現れることを予測する。そして、システム部マイコン２は、その予測結果に基づいて、各生体センサ４のＡＦＥ回路４８を制御するための指示を各生体センサ４へ送信する。また、システム部マイコン２は、取得した参照信号と、各生体センサ４から送信された出力用生体信号を端末１２に送信する。システム部マイコン２の詳細については後述する。
【0022】
端末１２は、システム部マイコン２から送信された出力用生体信号を生体データとしてユーザに提示する。また、端末１２は、システム部マイコン２から送信された参照信号のデータを、計測対象者１３の体動情報としてユーザに提示する。システム部マイコン２と端末１２とは、有線又は無線で接続されている。
【0023】
［各構成の詳細］
図２は、生体データ計測システムの機能構成を示すブロック図である。
図２に示すように、生体データ計測システム１は、システム部マイコン２と、データ入出力インターフェース（以下、データ入出力Ｉ／Ｆとする）３と、生体センサモジュール７と、参照信号センサ９と、データ入出力インターフェース（以下、データ入出力Ｉ／Ｆとする）１１と、端末１２とを有する。
データ入出力Ｉ／Ｆ３は、各種データをシステム部マイコン２と生体センサモジュール７との間で入出力するためのＩ／Ｆである。
データ入出力Ｉ／Ｆ１１は、各種データをシステム部マイコン２と端末１２との間で入出力するためのＩ／Ｆである。システム部マイコン２と端末１２との通信は有線であってもよいし無線であってもよい。
図２は、生体データ計測システムの機能構成を示すブロック図である。
図２に示すように、生体データ計測システム１は、システム部マイコン２と、データ入出力インターフェース（以下、データ入出力Ｉ／Ｆとする）３と、生体センサモジュール７と、参照信号センサ９と、データ入出力インターフェース（以下、データ入出力Ｉ／Ｆとする）１１と、端末１２とを有する。
データ入出力Ｉ／Ｆ３は、各種データをシステム部マイコン２と生体センサモジュール７との間で入出力するためのＩ／Ｆである。
データ入出力Ｉ／Ｆ１１は、各種データをシステム部マイコン２と端末１２との間で入出力するためのＩ／Ｆである。システム部マイコン２と端末１２との通信は有線であってもよいし無線であってもよい。
【0024】
（システム部マイコンの構成）
情報処理装置としてのシステム部マイコン２は、メモリ８と、制御部としてのシステム制御部２０と、参照信号取得部２１と、体動ノイズ予測部２２と、を有する。
情報処理装置としてのシステム部マイコン２は、メモリ８と、制御部としてのシステム制御部２０と、参照信号取得部２１と、体動ノイズ予測部２２と、を有する。
【0025】
メモリ８に格納されているプログラムは、参照信号センサ９により検出される計測対象者の体動情報である参照信号に基づいて、生体センサ４によって計測対象者から検出される検出生体信号に体動ノイズが付加されることを予測するステップと、予測結果に基づいて、検出生体信号の信号処理を制御するステップとを含む処理をシステム部マイコン２に実行させるものである。
【0026】
参照信号取得部２１は、参照信号センサ９で検出された参照信号を取得する。
体動ノイズ予測部２２は、取得された参照信号に基づいて、計測対象者１３の体動に起因する体動ノイズが、生体センサ４で検出される検出生体信号に、参照信号センサ９で体動が検出された時から時間的に遅れて付加されることを予測する。本実施形態では、体動ノイズ予測部２２は、参照信号に基づいて、予測結果として体動ノイズレベルを判定する。
システム制御部２０は、体動ノイズ予測部２２での予測結果、すなわち判定された体動ノイズレベルに基づいて、生体センサ４のＡＦＥ回路４８の制御に係る指示を生体センサ４へ送信する。当該指示内容は、体動ノイズレベルと紐づいて設定されている。
体動ノイズ予測部２２は、取得された参照信号に基づいて、計測対象者１３の体動に起因する体動ノイズが、生体センサ４で検出される検出生体信号に、参照信号センサ９で体動が検出された時から時間的に遅れて付加されることを予測する。本実施形態では、体動ノイズ予測部２２は、参照信号に基づいて、予測結果として体動ノイズレベルを判定する。
システム制御部２０は、体動ノイズ予測部２２での予測結果、すなわち判定された体動ノイズレベルに基づいて、生体センサ４のＡＦＥ回路４８の制御に係る指示を生体センサ４へ送信する。当該指示内容は、体動ノイズレベルと紐づいて設定されている。
【0027】
上述の体動ノイズ予測部２２での体動ノイズレベルの判定は、取得された参照信号値を用いた演算により参照信号変動値を求め、当該参照信号変動値と、予め用意されている体動ノイズレベルに紐づいた閾値とを比較して行う。本実施形態において、参照信号変動は加速度信号変動である。
【0028】
参照信号変動値は、次式を用いて求めることができる。すなわち、時間領域において、各参照信号それぞれにおいて、現時点の値とその前の時点の値との差分をとり、各参照信号それぞれの差分の二乗和平方根により、参照信号変動を求める。
【0029】
【数1】
【0030】
上記式において、Ｎは参照信号の種類の数を表す。本実施形態では、参照信号センサとして３軸加速度センサを用いる例を挙げているので、Ｘ軸加速度、Ｙ軸加速度、Ｚ軸加速度の３種類の参照信号が取得されるためＮ＝３となる。
上記式において、ｒ１はＸ軸加速度、ｒ２はＹ軸加速度、ｒ３はＺ軸加速度を示す。また、上記式で算出される参照信号変動値を参照信号変動値１ということがある。
上記式において、ｒ１はＸ軸加速度、ｒ２はＹ軸加速度、ｒ３はＺ軸加速度を示す。また、上記式で算出される参照信号変動値を参照信号変動値１ということがある。
【0031】
また、上記式においては、平方根をとって参照信号変動を求める例をあげたが、次式のように平方根をとらずに、各参照信号それぞれの差分の二乗和により、参照信号変動値を求めてもよい。次式で算出される参照信号変動値を参照信号変動値２ということがある。
【0032】
【数2】
【0033】
システム部マイコン２は、「通常状態」と、制御状態としての「オフセット・ゲイン制御状態」の２状態管理を行う。デフォルト状態では、「通常状態」をとる。
オフセット・ゲイン制御状態とは、参照信号から計測対象者１３の体動が検出され、検出生体信号に体動ノイズが付加されると予測される状態である。オフセット・ゲイン制御状態では、システム部マイコン２は、生体センサ４に対して、ＡＦＥ回路４８の制御において、検出生体信号のオフセットを制御する際に用いるオフセット制御閾値を変更する、又は、ゲインを変更するよう指示する。
通常状態とは、計測対象者１３が安静にしており、参照信号センサ９にて計測対象者１３による大きな体動が検出されず、検出生体信号に大きな体動ノイズが付加されないと予測される状態である。通常状態では、各生体センサ４のＡＦＥ回路４８の制御においてオフセット制御閾値を変更する指示及びゲインを変更する指示は行われない。
各状態における生体データ計測システム１での動作については後述する。
オフセット・ゲイン制御状態とは、参照信号から計測対象者１３の体動が検出され、検出生体信号に体動ノイズが付加されると予測される状態である。オフセット・ゲイン制御状態では、システム部マイコン２は、生体センサ４に対して、ＡＦＥ回路４８の制御において、検出生体信号のオフセットを制御する際に用いるオフセット制御閾値を変更する、又は、ゲインを変更するよう指示する。
通常状態とは、計測対象者１３が安静にしており、参照信号センサ９にて計測対象者１３による大きな体動が検出されず、検出生体信号に大きな体動ノイズが付加されないと予測される状態である。通常状態では、各生体センサ４のＡＦＥ回路４８の制御においてオフセット制御閾値を変更する指示及びゲインを変更する指示は行われない。
各状態における生体データ計測システム１での動作については後述する。
【0034】
体動ノイズレベルの判定は、詳細には例えば次のように行うことができる。
上記式で算出した参照信号変動値が第１閾値よりも大きく第２閾値以下である場合、体動ノイズレベルＡとする。参照信号変動値が第２閾値よりも大きい場合、体動ノイズレベルＢとする。第２閾値は第１閾値よりも大きい値である。また、参照信号変動値が第１閾値以下である場合、体動ノイズレベルＣとする。
本実施形態では、上記の各参照信号それぞれの差分の二乗和平方根の式を用いて算出した参照信号変動値（参照信号変動値１）と比較する第１閾値を０．０７Ｇとし、第２閾値を１Ｇとして説明するが、数値はこれに限定されない。
上記式で算出した参照信号変動値が第１閾値よりも大きく第２閾値以下である場合、体動ノイズレベルＡとする。参照信号変動値が第２閾値よりも大きい場合、体動ノイズレベルＢとする。第２閾値は第１閾値よりも大きい値である。また、参照信号変動値が第１閾値以下である場合、体動ノイズレベルＣとする。
本実施形態では、上記の各参照信号それぞれの差分の二乗和平方根の式を用いて算出した参照信号変動値（参照信号変動値１）と比較する第１閾値を０．０７Ｇとし、第２閾値を１Ｇとして説明するが、数値はこれに限定されない。
【0035】
体動ノイズレベルＡ及び体動ノイズレベルＢは、オフセット・ゲイン制御状態に対応する。体動ノイズレベルＣは、通常状態に対応する。
システム部マイコン２は、算出した参照信号変動値が０．０７Ｇより大きく１Ｇ以下である場合、体動ノイズレベルＡと判定し、生体センサ４に対して、オフセット制御閾値を通常状態とは異なる値に設定する指示を送信する。より具体的には、システム部マイコン２は、オフセット制御閾値をダイナミックレンジの中心に寄せてオフセット制御閾値の範囲を狭める指示を送信する。
システム部マイコン２は、算出した参照信号変動値が１Ｇより大きい場合、体動ノイズレベルＢと判定し、生体センサ４に対して、ゲインを通常状態とは異なる値に設定する指示を送信する。より具体的には、システム部マイコン２は、ゲインをさげる指示を送信する。
システム部マイコン２は、算出した参照信号変動値が０．０７Ｇ以下である場合、体動ノイズレベルＣと判定する。システム部マイコン２は、現時点で通常状態をとっている場合は、生体センサ４に対して、オフセット制御閾値及びゲインを変更する指示は行わない。
システム部マイコン２は、算出した参照信号変動値が０．０７Ｇより大きく１Ｇ以下である場合、体動ノイズレベルＡと判定し、生体センサ４に対して、オフセット制御閾値を通常状態とは異なる値に設定する指示を送信する。より具体的には、システム部マイコン２は、オフセット制御閾値をダイナミックレンジの中心に寄せてオフセット制御閾値の範囲を狭める指示を送信する。
システム部マイコン２は、算出した参照信号変動値が１Ｇより大きい場合、体動ノイズレベルＢと判定し、生体センサ４に対して、ゲインを通常状態とは異なる値に設定する指示を送信する。より具体的には、システム部マイコン２は、ゲインをさげる指示を送信する。
システム部マイコン２は、算出した参照信号変動値が０．０７Ｇ以下である場合、体動ノイズレベルＣと判定する。システム部マイコン２は、現時点で通常状態をとっている場合は、生体センサ４に対して、オフセット制御閾値及びゲインを変更する指示は行わない。
【0036】
また、システム部マイコン２は、通常状態からオフセット・ゲイン制御状態に移行すると同時に、５００ｍｓｅｃのタイマを開始する。そして、５００ｍｓｅｃタイマ満了後、生体センサ４に対して、変更していたオフセット制御閾値又はゲインを通常状態に戻す復旧指示（以下、オフセット・ゲイン復旧指示ということがある。）を送信する。このように、本実施形態では、タイマを設定することにより、オフセット・ゲイン制御状態をとる期間を調整している。詳細については後述する。
【0037】
また、システム部マイコン２は、生体センサモジュール７の各生体センサ４から出力された出力用生体信号を受信し、データ入出力Ｉ／Ｆ１１を介して端末１２へ出力する。システム部マイコン２は、取得した参照信号のデータをデータ入出力Ｉ／Ｆ１１を介して端末１２へ出力する。
【0038】
本技術においては、体動ノイズの発生予測に用いる参照信号の変動値の計算は、時間領域における２点差分を用いるのみで複雑ではなく、計算による体動ノイズ発生予測のリアルタイム性が担保される。
【0039】
（生体センサの構成）
生体センサ４は、生体電極５と基準電極６との電位差である検出生体信号を信号処理しデジタル変換して出力用生体信号を出力する。生体センサ４では、システム部マイコン２から送信される指示に基づいてＡＦＥ回路４８が制御される。生体センサ４では、検出生体信号は、制御されたＡＦＥ回路４８により信号処理された後、デジタル化されて出力用生体信号として出力される。
生体センサ４は、生体電極５と基準電極６との電位差である検出生体信号を信号処理しデジタル変換して出力用生体信号を出力する。生体センサ４では、システム部マイコン２から送信される指示に基づいてＡＦＥ回路４８が制御される。生体センサ４では、検出生体信号は、制御されたＡＦＥ回路４８により信号処理された後、デジタル化されて出力用生体信号として出力される。
【0040】
生体センサ４は、システム部マイコン２と同様に、「通常状態」と「オフセット・ゲイン制御状態」の２状態管理を行う。デフォルト状態では、「通常状態」をとる。
【0041】
図２に示すように、生体センサ４は、生体電極５と、基準電極６と、センサ部のマイコンであるセンサ制御部４１と、検出生体信号取得部４２と、オフセットデジタルアナログコンバータ（以下、オフセットＤＡＣという。）４３と、オフセット制御部４４と、アンプゲインレジスタ４５と、プログラマブルゲインアンプ４６と、ＡＤＣ４７と、を備える。
オフセットＤＡＣ４３と、オフセット制御部４４と、アンプゲインレジスタ４５と、プログラマブルゲインアンプ４６は、ＡＦＥ回路４８を構成する。
オフセットＤＡＣ４３と、オフセット制御部４４と、アンプゲインレジスタ４５と、プログラマブルゲインアンプ４６は、ＡＦＥ回路４８を構成する。
【0042】
検出生体信号取得部４２は、生体電極５と基準電極６との電位差（検出生体信号）を取得する。
ＡＤＣ４７は、ＡＦＥ回路４８にてオフセット制御及びゲイン調整されたアナログの波形データである検出生体信号をデジタル変換する。本実施形態においては、例えば低ｂｉｔの１４ｂｉｔＡＤＣを用いることができ、これにより、生体センサ４の小型化、低消費電力化が可能となる。１４ｂｉｔというように低ｂｉｔＡＤＣで信号分解能を高めるとダイナミックレンジが縮小されてしまうが、オフセット制御によりダイナミックレンジにオフセットをかけられるため、オフセット制御可能範囲まで検出生体信号の取得可能範囲を広げることができる。
ＡＤＣ４７は、ＡＦＥ回路４８にてオフセット制御及びゲイン調整されたアナログの波形データである検出生体信号をデジタル変換する。本実施形態においては、例えば低ｂｉｔの１４ｂｉｔＡＤＣを用いることができ、これにより、生体センサ４の小型化、低消費電力化が可能となる。１４ｂｉｔというように低ｂｉｔＡＤＣで信号分解能を高めるとダイナミックレンジが縮小されてしまうが、オフセット制御によりダイナミックレンジにオフセットをかけられるため、オフセット制御可能範囲まで検出生体信号の取得可能範囲を広げることができる。
【0043】
センサ制御部４１は、システム部マイコン２から送信された指示に基づいて、ＡＦＥ回路４８を制御する。
センサ制御部４１は、システム部マイコン２からオフセット制御閾値の範囲を通常状態と異ならせる、より具体的にはオフセット制御閾値を狭める指示を受信すると、オフセット・ゲイン制御状態をとる。センサ制御部４１は、オフセット制御閾値の範囲を狭めるように閾値を更新する。センサ制御部４１は、通常状態、オフセット・ゲイン制御状態の２状態において、検出生体信号を信号処理しデジタル変換したＡ／Ｄ値がオフセット制御閾値を超えた場合は、オフセットＤＡＣ４３を使用してオフセット量を調整する。
センサ制御部４１は、システム部マイコン２からゲインを通常状態と異ならせる、より具体的にはゲインを下げる指示を受信すると、オフセット・ゲイン制御状態をとる。センサ制御部４１は、ＡＦＥ回路４８のアンプゲインレジスタ４５に、プログラマブルゲインアンプ４６の増幅倍率をさげるように設定させる。
センサ制御部４１は、システム部マイコン２からオフセット・ゲイン復旧指示を受信すると、通常状態に移行し、変更していたオフセット制御閾値又はゲインを通常状態に戻すようＡＦＥ回路４８を制御する。
ＡＦＥ回路４８で信号処理されたアナログの検出生体信号はＡＤＣ４７にてデジタル変換されて出力用生体信号となる。センサ制御部４１は、出力用生体信号をデータ入出力Ｉ／Ｆ３を介してシステム部マイコン２へ送信する。
センサ制御部４１は、システム部マイコン２からオフセット制御閾値の範囲を通常状態と異ならせる、より具体的にはオフセット制御閾値を狭める指示を受信すると、オフセット・ゲイン制御状態をとる。センサ制御部４１は、オフセット制御閾値の範囲を狭めるように閾値を更新する。センサ制御部４１は、通常状態、オフセット・ゲイン制御状態の２状態において、検出生体信号を信号処理しデジタル変換したＡ／Ｄ値がオフセット制御閾値を超えた場合は、オフセットＤＡＣ４３を使用してオフセット量を調整する。
センサ制御部４１は、システム部マイコン２からゲインを通常状態と異ならせる、より具体的にはゲインを下げる指示を受信すると、オフセット・ゲイン制御状態をとる。センサ制御部４１は、ＡＦＥ回路４８のアンプゲインレジスタ４５に、プログラマブルゲインアンプ４６の増幅倍率をさげるように設定させる。
センサ制御部４１は、システム部マイコン２からオフセット・ゲイン復旧指示を受信すると、通常状態に移行し、変更していたオフセット制御閾値又はゲインを通常状態に戻すようＡＦＥ回路４８を制御する。
ＡＦＥ回路４８で信号処理されたアナログの検出生体信号はＡＤＣ４７にてデジタル変換されて出力用生体信号となる。センサ制御部４１は、出力用生体信号をデータ入出力Ｉ／Ｆ３を介してシステム部マイコン２へ送信する。
【0044】
オフセットＤＡＣ４３は、オフセット制御時におけるオフセット量を調整する。
オフセット制御部４４は、オフセット量をプログラマブルに調整可能とするものである。オフセット制御部４４は、オフセットＤＡＣ４３で設定されたオフセット量に基づいて検出生体信号をオフセットする。
オフセット制御部４４は、オフセット量をプログラマブルに調整可能とするものである。オフセット制御部４４は、オフセットＤＡＣ４３で設定されたオフセット量に基づいて検出生体信号をオフセットする。
【0045】
アンプゲインレジスタ４５は、センサ制御部４１からの指示に従って、プログラマブルゲインアンプ４６のゲイン（増幅倍率）を設定する。
プログラマブルゲインアンプ４６は、オフセット制御された検出生体信号を、アンプゲインレジスタ４５により設定されたゲインに切り替えてゲイン調整し増幅する。これにより、ダイナミックレンジ幅を可変とすることができる。
プログラマブルゲインアンプ４６は、オフセット制御された検出生体信号を、アンプゲインレジスタ４５により設定されたゲインに切り替えてゲイン調整し増幅する。これにより、ダイナミックレンジ幅を可変とすることができる。
【0046】
このように、生体センサ４では、システム部マイコン２にて予測された体動ノイズに基づくオフセット制御閾値又はゲインの変更指示に基づいて、検出生体信号の信号処理が制御される。
【0047】
［システム部マイコン及び生体センサの動作説明］
（オフセット制御）
オフセット制御について説明する。図３は、通常状態でのオフセット制御を説明するためのイメージ図である。図３において、折れ線グラフ３０はサンプルの検出生体信号を信号処理しデジタル変換したＡ／Ｄ値の経時変化例を示す。横方向は時間軸を示し、縦軸はＡ／Ｄ値を示す。２本の一点鎖線３１、３１は、ＡＤＣ４７におけるダイナミックレンジを示す。１本の線長が長い破線３３はダイナミックレンジの中心を示す。２本の線長が短い破線３２、３２はオフセット制御閾値の範囲を示す。
（オフセット制御）
オフセット制御について説明する。図３は、通常状態でのオフセット制御を説明するためのイメージ図である。図３において、折れ線グラフ３０はサンプルの検出生体信号を信号処理しデジタル変換したＡ／Ｄ値の経時変化例を示す。横方向は時間軸を示し、縦軸はＡ／Ｄ値を示す。２本の一点鎖線３１、３１は、ＡＤＣ４７におけるダイナミックレンジを示す。１本の線長が長い破線３３はダイナミックレンジの中心を示す。２本の線長が短い破線３２、３２はオフセット制御閾値の範囲を示す。
【0048】
センサ制御部４１は、Ａ／Ｄ値を逐次サンプリングし、Ａ／Ｄ値とオフセット制御閾値を比較している。比較の結果、Ａ／Ｄ値がオフセット制御閾値を超えた場合は、図３に示すように、超えた時のＡ／Ｄ値が破線３３で示すダイナミックレンジの中心となるようにダイナミックレンジをオフセットする。このときのオフセット量を用いて検出生体信号のオフセット制御が行われる。図３に示す例では、プロットされた点１５の時点で、Ａ／Ｄ値がオフセット制御閾値を超えているので、点１５がダイナミックレンジの中心となるようにダイナミックレンジをオフセットする。
【0049】
このように、オフセット制御閾値の範囲はダイナミックレンジよりも狭い範囲に設定される。オフセット制御閾値を超えた場合、検出生体信号にオフセットをかけてオフセット制御することによって、Ａ／Ｄ値がＡＤＣ４７のダイナミックレンジを超えるという事象を回避することができ、取得する生体データの正確性を高めることが可能となる。
ここで、計測対象者１３の大きな体動が生じていない場合、急激な生体信号の変化がないため、オフセット制御閾値を超えた時点でダイナミックレンジは超えていない。
ここで、計測対象者１３の大きな体動が生じていない場合、急激な生体信号の変化がないため、オフセット制御閾値を超えた時点でダイナミックレンジは超えていない。
【0050】
通常状態のＡＦＥ回路４８での信号処理において、上記のオフセット制御に加え、検出生体信号は所定のゲインで増幅処理される。
【0051】
（オフセット・ゲイン制御状態での動作）
生体センサ４は、システム部マイコン２から、オフセット制御閾値変更指示又はゲイン変更指示を受信すると、通常状態からオフセット・ゲイン制御状態に移行する。
生体センサ４は、システム部マイコン２から、オフセット制御閾値変更指示又はゲイン変更指示を受信すると、通常状態からオフセット・ゲイン制御状態に移行する。
【0052】
図４は、オフセット・ゲイン制御状態での生体データ計測システム１の動作の概略を説明する模式図である。
図４に示すように、参照信号センサ９で検出された参照信号３８がシステム部マイコン２に入力される。図４に示す例では、参照信号３８の破線の矩形３４で囲まれた部分に計測対象者１３の体動による急激な変化が表れている。
システム部マイコン２は、入力された参照信号３８に基づいて、計測対象者１３の体動に起因する体動ノイズが各生体センサ４で検出される検出生体信号に付加されることを予測する。本実施形態では、上記式を用いて、体動ノイズ予測結果として体動ノイズレベルを判定する。システム部マイコン２は、判定した体動ノイズレベルに紐づけされた信号処理に係る指示をセンサ制御部４１へ送信する。
具体的には、システム部マイコン２は、体動ノイズレベルＡでは、オフセット制御閾値を通常状態よりも狭める指示を生体センサ４のセンサ制御部４１へ送信する。
システム部マイコン２は、体動ノイズレベルＢでは、ゲインを下げる指示をセンサ制御部４１へ送信する。
システム部マイコン２は、体動ノイズレベルＣでは、オフセット制御閾値及びゲインを変更する指示はしない。
図４に示すように、参照信号センサ９で検出された参照信号３８がシステム部マイコン２に入力される。図４に示す例では、参照信号３８の破線の矩形３４で囲まれた部分に計測対象者１３の体動による急激な変化が表れている。
システム部マイコン２は、入力された参照信号３８に基づいて、計測対象者１３の体動に起因する体動ノイズが各生体センサ４で検出される検出生体信号に付加されることを予測する。本実施形態では、上記式を用いて、体動ノイズ予測結果として体動ノイズレベルを判定する。システム部マイコン２は、判定した体動ノイズレベルに紐づけされた信号処理に係る指示をセンサ制御部４１へ送信する。
具体的には、システム部マイコン２は、体動ノイズレベルＡでは、オフセット制御閾値を通常状態よりも狭める指示を生体センサ４のセンサ制御部４１へ送信する。
システム部マイコン２は、体動ノイズレベルＢでは、ゲインを下げる指示をセンサ制御部４１へ送信する。
システム部マイコン２は、体動ノイズレベルＣでは、オフセット制御閾値及びゲインを変更する指示はしない。
【0053】
生体センサ４は、センサ制御部４１がシステム部マイコン２からオフセット制御閾値又はゲインの変更の指示を受信すると、通常状態からオフセット・ゲイン制御状態に移行する。
センサ制御部４１は、システム部マイコン２からの指示に従ってＡＦＥ回路４８を制御する。
より具体的には、センサ制御部４１は、オフセット制御閾値を狭める変更指示に基づいて、オフセット制御閾値を変更し、変更したオフセット制御閾値を用いてオフセット制御を行うようにＡＦＥ回路４８を制御する。この場合、ＡＦＥ回路４８において、検出生体信号は通常状態で設定されるゲインにて増幅処理される。
センサ制御部４１は、ゲインを下げる変更指示に基づいてゲインを変更し、変更したゲインにて信号処理を行うようにＡＦＥ回路４８を制御する。この場合、ＡＦＥ回路４８において、検出生体信号は、通常状態で設定されるオフセット制御閾値に基づいてオフセット制御される。
センサ制御部４１は、システム部マイコン２からの指示に従ってＡＦＥ回路４８を制御する。
より具体的には、センサ制御部４１は、オフセット制御閾値を狭める変更指示に基づいて、オフセット制御閾値を変更し、変更したオフセット制御閾値を用いてオフセット制御を行うようにＡＦＥ回路４８を制御する。この場合、ＡＦＥ回路４８において、検出生体信号は通常状態で設定されるゲインにて増幅処理される。
センサ制御部４１は、ゲインを下げる変更指示に基づいてゲインを変更し、変更したゲインにて信号処理を行うようにＡＦＥ回路４８を制御する。この場合、ＡＦＥ回路４８において、検出生体信号は、通常状態で設定されるオフセット制御閾値に基づいてオフセット制御される。
【0054】
図４に示すように、生体センサ４で検出された検出生体信号４０は、設定されたオフセット制御閾値及びゲインに基づいてＡＦＥ回路４８で信号処理される。これにより、図４に示すように、破線の矩形３５で囲んだ部分には体動ノイズが表れているが、ＡＦＥ回路４８で信号処理された処理後の検出生体信号３９はＡＤＣ４７のダイナミックレンジ３７内におさめることができる。ＡＤＣ４７に入力された検出生体信号３９はＡＤＣ４７にてデジタル変換されて、センサ制御部４１へ出力される。
【0055】
（オフセット制御閾値の変更）
オフセット制御閾値の変更について説明する。
センサ制御部４１は、システム部マイコン２からオフセット制御閾値の変更指示を受信すると、オフセット制御閾値の範囲を狭めるように閾値を更新する。
図５（Ａ）及び（Ｂ）は体動が生じた際のオフセット制御について説明するイメージ図である。図５（Ａ）は、オフセット制御閾値を変更しない場合の図であり、図５（Ｂ）は本技術に係る予測した体動ノイズに基づいてオフセット制御閾値を変更した場合の図である。
図５において、折れ線グラフ３０はサンプルのＡ／Ｄ値の経時変化を示す。２本の一点鎖線３１、３１は、ＡＤＣ４７のダイナミックレンジを示す。２本の破線３２、３２はオフセット制御閾値の範囲を示す。
オフセット制御閾値の変更について説明する。
センサ制御部４１は、システム部マイコン２からオフセット制御閾値の変更指示を受信すると、オフセット制御閾値の範囲を狭めるように閾値を更新する。
図５（Ａ）及び（Ｂ）は体動が生じた際のオフセット制御について説明するイメージ図である。図５（Ａ）は、オフセット制御閾値を変更しない場合の図であり、図５（Ｂ）は本技術に係る予測した体動ノイズに基づいてオフセット制御閾値を変更した場合の図である。
図５において、折れ線グラフ３０はサンプルのＡ／Ｄ値の経時変化を示す。２本の一点鎖線３１、３１は、ＡＤＣ４７のダイナミックレンジを示す。２本の破線３２、３２はオフセット制御閾値の範囲を示す。
【0056】
上記で図３を用いて説明したように、オフセット制御は通常状態でも行われる。通常状態では、急激なＡ／Ｄ値の変化がないため、Ａ／Ｄ値がオフセット制御閾値の範囲を超えた時点ではダイナミックレンジは超えておらず、オフセット制御閾値を超えた時を基準にしてオフセット制御を行っても、Ａ／Ｄ値がダイナミックレンジから超えることが回避される。このように、体動のない通常状態においては、オフセット制御によりＡ／Ｄ値のダイナミックレンジ超えが回避される。
【0057】
一方、体動が生じて体動ノイズが付加してＡ／Ｄ値に急激な変化が現れる場合、図５（Ａ）に示す折れ線グラフ３０の点１７のように、オフセット制御閾値の範囲を超えた時点でダイナミックレンジを超えてしまう場合がある。この場合、オフセット制御閾値を超えた時を基準にしてオフセット制御を行っても、既にダイナミックレンジを超えてしまっている箇所があるため、その箇所の生体データを取得することできない。
【0058】
これに対し、本実施形態では、参照信号から体動ノイズが検出生体信号に付加することを事前に予測することができるので、体動ノイズが付加されることが予測された場合、オフセット制御閾値の範囲を変更する指示がなされる。
具体的には、図５（Ｂ）に示すように、オフセット制御閾値をダイナミックレンジの中心に寄せるように、オフセット制御閾値の範囲を通常状態よりも狭めるよう指示がなされる。
具体的には、図５（Ｂ）に示すように、オフセット制御閾値をダイナミックレンジの中心に寄せるように、オフセット制御閾値の範囲を通常状態よりも狭めるよう指示がなされる。
【0059】
図５（Ａ）に示すように、オフセット制御閾値の変更がない場合、破線３３で示すダイナミックレンジの中心から＋ＤＲ（－ＤＲ）までを１００％としたときに、ダイナミックレンジの中心からみて例えば８５％の位置に＋オフセット制御閾値（－オフセット制御閾値）が位置するように、オフセット制御閾値が設定される。
これに対し、図５（Ｂ）に示すように、オフセット制御閾値の変更がある場合、ダイナミックレンジの中心から＋ＤＲ（－ＤＲ）までを１００％としたときに、ダイナミックレンジの中心からみて例えば２０％の位置に＋オフセット制御閾値（－オフセット制御閾値）が位置するように、オフセット制御閾値が設定される。
このように、本実施形態では、オフセット制御閾値を、通常状態では８５％に設定し、オフセット・ゲイン制御状態では２０％に設定している。
これに対し、図５（Ｂ）に示すように、オフセット制御閾値の変更がある場合、ダイナミックレンジの中心から＋ＤＲ（－ＤＲ）までを１００％としたときに、ダイナミックレンジの中心からみて例えば２０％の位置に＋オフセット制御閾値（－オフセット制御閾値）が位置するように、オフセット制御閾値が設定される。
このように、本実施形態では、オフセット制御閾値を、通常状態では８５％に設定し、オフセット・ゲイン制御状態では２０％に設定している。
【0060】
図５（Ｂ）に示すように、オフセット制御閾値の範囲が狭まるように変更されることにより、点１７より前の点１６の時点でオフセット制御閾値を超えるため、点１６のサンプルの検出生体信号がダイナミックレンジの中心となるようにオフセット制御が行われる。図５（Ｂ）に示すように、点１６はダイナミックレンジを超えていない。これにより、次の点１７のサンプルのＡ／Ｄ値がダイナミックレンジを超えるリスクが低減される。
このように、検出生体信号に体動ノイズが現れる前に、オフセット制御閾値をダイナミックレンジの中心に寄せるように変更することにより、オフセット制御の発動率が高まる。これにより、体動ノイズが付加して検出生体信号に急激な変化が現れる場合であっても、信号処理後の検出生体信号がダイナミックレンジ外となる可能性を低くすることができる。したがって、取得する生体データの正確性を高めることが可能となる。
このように、検出生体信号に体動ノイズが現れる前に、オフセット制御閾値をダイナミックレンジの中心に寄せるように変更することにより、オフセット制御の発動率が高まる。これにより、体動ノイズが付加して検出生体信号に急激な変化が現れる場合であっても、信号処理後の検出生体信号がダイナミックレンジ外となる可能性を低くすることができる。したがって、取得する生体データの正確性を高めることが可能となる。
【0061】
オフセット制御閾値を変更した時点から５００ｍｓｅｃ経過後の時点までがオフセット・ゲイン制御状態となる。５００ｍｓｅｃ経過後、オフセット・ゲイン制御状態から通常状態に移行すると、オフセット・ゲイン制御状態のときよりもオフセット制御閾値の範囲が広がるように設定される。
【0062】
（ゲイン変更）
ゲイン変更について説明する。
センサ制御部４１は、システム部マイコン２からゲイン変更指示を受信すると、通常状態からオフセット・ゲイン制御状態に移行し、ゲイン（プログラマブルゲイン）を下げるようにＡＦＥ回路４８を制御する。
図６（Ａ）は通常状態からオフセット・ゲイン制御状態に移行してゲインを下げる例を示すイメージ図である。
図６（Ｂ）はオフセット・ゲイン制御状態から通常状態に移行してゲインを元に戻す、すなわちゲインを上げる例を示すイメージ図である。
図６（Ｃ）は、本実施形態における生体センサ４での動作を説明するイメージ図である。図６（Ｃ）では、体動ノイズの付加が予測されてゲイン変更が行われて通常状態からオフセット・ゲイン制御状態に移行した後、オフセット・ゲイン制御状態に移行してから５００ｍｓｅｃ経過した後に通常状態に移行する例を示す。折れ線グラフ３０はサンプルのＡ／Ｄ値の経時変化を示す。
ゲイン変更について説明する。
センサ制御部４１は、システム部マイコン２からゲイン変更指示を受信すると、通常状態からオフセット・ゲイン制御状態に移行し、ゲイン（プログラマブルゲイン）を下げるようにＡＦＥ回路４８を制御する。
図６（Ａ）は通常状態からオフセット・ゲイン制御状態に移行してゲインを下げる例を示すイメージ図である。
図６（Ｂ）はオフセット・ゲイン制御状態から通常状態に移行してゲインを元に戻す、すなわちゲインを上げる例を示すイメージ図である。
図６（Ｃ）は、本実施形態における生体センサ４での動作を説明するイメージ図である。図６（Ｃ）では、体動ノイズの付加が予測されてゲイン変更が行われて通常状態からオフセット・ゲイン制御状態に移行した後、オフセット・ゲイン制御状態に移行してから５００ｍｓｅｃ経過した後に通常状態に移行する例を示す。折れ線グラフ３０はサンプルのＡ／Ｄ値の経時変化を示す。
【0063】
図６（Ａ）及び（Ｃ）に示すように、ゲイン（増幅倍率）を下げると、増幅の少ない検出生体信号がＡＤＣ４７に入力される。このため、ＡＤＣ４７のダイナミックレンジに対して、ゆとりをもって検出生体信号が入力されることになり、ダイナミックレンジが拡大することになる。これにより、体動ノイズが付加して検出生体信号に急激な変化が現れる場合であっても、検出生体信号がＡＤＣ４７のダイナミックレンジ外となることを回避することができる。図６（Ｃ）に示す例では、点１８及び１９のサンプルにおいて体動ノイズが含まれている。本実施形態では、参照信号に基づいて検出生体信号に体動ノイズが付加されることを事前に予測することができるので、点１８の前の点５３の時点、すなわち体動ノイズが検出生体信号に現れる前の時点でゲインを変更することができる。これにより、点１８及び１９の時点で検出生体信号がＡＤＣ４７のダイナミックレンジ外となることを回避することができる。
【0064】
図６（Ｃ）に示すように、ゲイン変更した時点５０から５００ｍｓｅｃ経過後の時点５１までがオフセット・ゲイン制御状態となる。図６（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、５００ｍｓｅｃ経過後、オフセット・ゲイン制御状態から通常状態に移行すると、オフセット・ゲイン制御状態のときよりもゲインを上げるように設定される。これにより、検出生体信号の増幅倍率が高くなり、オフセット・ゲイン制御状態のときよりもダイナミックレンジが縮小される。
【0065】
このように、ゲインを下げることで、検出生体信号がダイナミックレンジ外となることを回避することができる。
【0066】
（オフセット制御閾値の変更とゲインの変更）
本実施形態では、体動が大きい場合にゲイン変更を行い、体動が小さい場合にオフセット制御閾値変更を行う例をあげている。
これは、プログラマブルゲインを下げるゲイン変更では生体信号分解能が粗くなるためであり、本実施形態では、オフセット制御閾値変更では対応しきれない体動ノイズであることが予測される場合においてのみゲイン変更を行うように構成している。
例えばＡＤＣ４７に１４ｂｉｔのＡＤＣを用いる場合、図６（Ａ）に示すようにゲインが下げられ、ダイナミックレンジが拡大すると、この範囲を１４ｂｉｔのＡＤＣで表現することになり、１ＬＳＢあたりの信号分解能が粗くなる。一方、図６（Ｂ）に示すようにゲインが上げられ、ダイナミックレンジが縮小すると、この範囲を１４ｂｉｔのＡＤＣで表現することになり、１ＬＳＢあたりの信号分解能が細かくなる。このため、本実施形態では、オフセット制御閾値変更では対応しきれない体動ノイズであることが予測される場合においてのみゲイン変更を行うように構成している。
本実施形態では、体動が大きい場合にゲイン変更を行い、体動が小さい場合にオフセット制御閾値変更を行う例をあげている。
これは、プログラマブルゲインを下げるゲイン変更では生体信号分解能が粗くなるためであり、本実施形態では、オフセット制御閾値変更では対応しきれない体動ノイズであることが予測される場合においてのみゲイン変更を行うように構成している。
例えばＡＤＣ４７に１４ｂｉｔのＡＤＣを用いる場合、図６（Ａ）に示すようにゲインが下げられ、ダイナミックレンジが拡大すると、この範囲を１４ｂｉｔのＡＤＣで表現することになり、１ＬＳＢあたりの信号分解能が粗くなる。一方、図６（Ｂ）に示すようにゲインが上げられ、ダイナミックレンジが縮小すると、この範囲を１４ｂｉｔのＡＤＣで表現することになり、１ＬＳＢあたりの信号分解能が細かくなる。このため、本実施形態では、オフセット制御閾値変更では対応しきれない体動ノイズであることが予測される場合においてのみゲイン変更を行うように構成している。
【0067】
以上のように、本実施形態では、参照信号センサ９で検出された参照信号を基に、生体センサ４で検出された検出生体信号に体動ノイズが付加されることを事前に予測することができる。したがって、体動ノイズが現れる検出生体信号を、体動ノイズレベルに基づいて事前に設定されたオフセット制御閾値、増幅倍率で信号処理してからＡＤＣ４７に入力させることができる。これにより、信号処理後の検出生体信号がＡＤＣ４７のダイナミックレンジ外となることが回避され易くなる。したがって、取得する生体データの正確性を高めることが可能となる。
【0068】
（タイマ及びオフセット・ゲイン制御状態から通常状態への移行）
上記のように、参照信号から読み取れる計測対象者の体動が発生した時間から遅れて当該体動に起因する体動ノイズが、生体センサで検出される検出生体信号に現れる。本実施形態では、この遅れは、多く見積もって４００ｍｓｅｃである。生体データ計測システム１では、体動ノイズ予測部２２により体動ノイズレベルに紐づいた閾値超えを検出した後、多少の時間的余裕を持たせ５００ｍｓｅｃの期間は検出生体信号に急変動が発生すると予測し、タイマを５００ｍｓｅｃに設定している。システム部マイコン２は、オフセット・ゲイン制御状態移行から５００ｍｓｅｃ経過後に、通常状態に復旧する指示を生体センサ４に送信する。通常状態に復旧する指示は、オフセット制御閾値を通常状態のオフセット制御閾値に戻すオフセット制御閾値復旧指示、或いは、ゲインを通常状態のゲインに戻すゲイン復旧指示である。以下、図７を用いて説明する。
上記のように、参照信号から読み取れる計測対象者の体動が発生した時間から遅れて当該体動に起因する体動ノイズが、生体センサで検出される検出生体信号に現れる。本実施形態では、この遅れは、多く見積もって４００ｍｓｅｃである。生体データ計測システム１では、体動ノイズ予測部２２により体動ノイズレベルに紐づいた閾値超えを検出した後、多少の時間的余裕を持たせ５００ｍｓｅｃの期間は検出生体信号に急変動が発生すると予測し、タイマを５００ｍｓｅｃに設定している。システム部マイコン２は、オフセット・ゲイン制御状態移行から５００ｍｓｅｃ経過後に、通常状態に復旧する指示を生体センサ４に送信する。通常状態に復旧する指示は、オフセット制御閾値を通常状態のオフセット制御閾値に戻すオフセット制御閾値復旧指示、或いは、ゲインを通常状態のゲインに戻すゲイン復旧指示である。以下、図７を用いて説明する。
【0069】
図７は、オフセット・ゲイン制御状態から通常状態に移行する際の生体データ計測システム１の動作の概略を説明する模式図である。
図７に示すように、参照信号センサ９で検出された参照信号３８がシステム部マイコン２に入力される。システム部マイコン２は、オフセット・ゲイン制御状態に移行すると同時に、５００ｍｓｅｃのタイマを開始する。システム部マイコン２は、タイマにより５００ｍｓｅｃ経過を検知すると、センサ制御部４１に対して、オフセット制御閾値復旧指示、或いは、ゲイン復旧指示を送信する。
センサ制御部４１は、オフセット制御閾値復旧指示又はゲイン復旧指示を受信した後、通常状態に移行する。センサ制御部４１は、システム部マイコン２からの指示に従ってＡＦＥ回路４８を制御する。より具体的には、センサ制御部４１は、オフセット制御閾値を元の値に戻す、又は、ゲインを元の値に戻すように、ＡＦＥ回路４８を制御する。
生体センサ４で検出された検出生体信号４０は、設定されたオフセット制御閾値及びゲインに基づいてＡＦＥ回路４８で信号処理され、ＡＤＣ４７にてデジタル変換されて、センサ制御部４１へ出力される。
図７に示すように、参照信号センサ９で検出された参照信号３８がシステム部マイコン２に入力される。システム部マイコン２は、オフセット・ゲイン制御状態に移行すると同時に、５００ｍｓｅｃのタイマを開始する。システム部マイコン２は、タイマにより５００ｍｓｅｃ経過を検知すると、センサ制御部４１に対して、オフセット制御閾値復旧指示、或いは、ゲイン復旧指示を送信する。
センサ制御部４１は、オフセット制御閾値復旧指示又はゲイン復旧指示を受信した後、通常状態に移行する。センサ制御部４１は、システム部マイコン２からの指示に従ってＡＦＥ回路４８を制御する。より具体的には、センサ制御部４１は、オフセット制御閾値を元の値に戻す、又は、ゲインを元の値に戻すように、ＡＦＥ回路４８を制御する。
生体センサ４で検出された検出生体信号４０は、設定されたオフセット制御閾値及びゲインに基づいてＡＦＥ回路４８で信号処理され、ＡＤＣ４７にてデジタル変換されて、センサ制御部４１へ出力される。
【0070】
このように、オフセット・ゲイン制御状態に移行してから所定時間経過後に通常状態に戻す復旧指示を行うことにより、消費電力の増大を抑制し、生体信号分解能の劣化を回避することができる。
すなわち、タイマを設けることにより、オフセット・ゲイン制御状態の期間を調整することができ、主に体動ノイズが検出生体信号に付加される状況下でオフセット制御閾値の変更及びゲインの変更が行われるように調整することができる。これにより、オフセット制御閾値を狭める変更によってオフセット制御が頻繁に行われて消費電力は増大するが、タイマを設けることにより、消費電力が増大する期間を制限することができ、体動ノイズがないと予測される期間での消費電力の増大を抑制することができる。また、ゲインを下げる変更によって生体信号分解能劣化が生じるが、タイマを設けることにより、生体信号分解能が劣化する期間を制限することができ、体動ノイズがないと予測される期間での生体信号分解能の劣化を回避することができる。
すなわち、タイマを設けることにより、オフセット・ゲイン制御状態の期間を調整することができ、主に体動ノイズが検出生体信号に付加される状況下でオフセット制御閾値の変更及びゲインの変更が行われるように調整することができる。これにより、オフセット制御閾値を狭める変更によってオフセット制御が頻繁に行われて消費電力は増大するが、タイマを設けることにより、消費電力が増大する期間を制限することができ、体動ノイズがないと予測される期間での消費電力の増大を抑制することができる。また、ゲインを下げる変更によって生体信号分解能劣化が生じるが、タイマを設けることにより、生体信号分解能が劣化する期間を制限することができ、体動ノイズがないと予測される期間での生体信号分解能の劣化を回避することができる。
【0071】
システム部マイコン２は、生体センサ４に対し、オフセット制御閾値復旧の指示、或いは、ゲイン復旧指示を送信した後、通常状態に移行し、体動ノイズ予測部２２による参照信号変動の観測を再開する。
オフセット・ゲイン制御状態の期間も参照信号変動の観測は継続しており、仮にオフセット・ゲイン制御状態の期間に閾値を超える参照信号変動が観測された場合は、そこから新たに５００ｍｓｅｃのタイマを開始し直す。"
オフセット・ゲイン制御状態の期間も参照信号変動の観測は継続しており、仮にオフセット・ゲイン制御状態の期間に閾値を超える参照信号変動が観測された場合は、そこから新たに５００ｍｓｅｃのタイマを開始し直す。"
【0072】
生体センサ４は、オフセット制御閾値復旧指示、或いは、ゲイン復旧指示を受信した後、通常状態に移行し、オフセット制御閾値を元の値に戻し、或いは、プログラマブルゲインを元の値に戻し、引き続き検出生体信号の取得、信号処理及びデジタル変換処理を行う。
【0073】
［情報処理方法］
（生体データ計測システムにおける処理の流れ）
図８は、生体データ計測システム１における生体センサ４とシステム部マイコン２と端末１２とのやり取りを示すシーケンス図である。
図８において、白抜きの矢印を境に左側は通常状態でのシーケンス図を示し、右側はオフセット・ゲイン制御状態でのシーケンス図を示す。白抜きの矢印は異なる状態への移行を示す。
図面左側の通常状態のシーケンス図において、上側は体動ノイズレベル判定において参照信号変動値が第１閾値以下である場合の動作を示し、下側は参照信号変動値が第１閾値又は第２閾値より大きい場合の動作を示す。図面右側のオフセット・ゲイン制御状態のシーケンス図において、上側は、オフセット・ゲイン制御状態に移行してから５００ｍｓｅｃ経過するまでの間に行われる動作を示し、下側は、オフセット・ゲイン制御状態に移行してから５００ｍｓｅｃ経過後に行われる動作を示す。
（生体データ計測システムにおける処理の流れ）
図８は、生体データ計測システム１における生体センサ４とシステム部マイコン２と端末１２とのやり取りを示すシーケンス図である。
図８において、白抜きの矢印を境に左側は通常状態でのシーケンス図を示し、右側はオフセット・ゲイン制御状態でのシーケンス図を示す。白抜きの矢印は異なる状態への移行を示す。
図面左側の通常状態のシーケンス図において、上側は体動ノイズレベル判定において参照信号変動値が第１閾値以下である場合の動作を示し、下側は参照信号変動値が第１閾値又は第２閾値より大きい場合の動作を示す。図面右側のオフセット・ゲイン制御状態のシーケンス図において、上側は、オフセット・ゲイン制御状態に移行してから５００ｍｓｅｃ経過するまでの間に行われる動作を示し、下側は、オフセット・ゲイン制御状態に移行してから５００ｍｓｅｃ経過後に行われる動作を示す。
【0074】
図８の通常状態でのシーケンス図の上側の図に示すように、生体センサ４は検出生体信号を取得する（Ｓ１）。生体センサ４は、取得した検出生体信号を信号処理しデジタル変換して出力用生体信号（生体データ）とし、システム部マイコン２に送信する。
システム部マイコン２は参照信号を取得し（Ｓ２）、当該参照信号を用いて参照信号変動値と体動ノイズレベルに紐づいた閾値とを比較し、体動ノイズレベルを判定する（Ｓ３）。ここでは、参照信号変動値（ｄｉｆｆ）が第１閾値（ＴＨ１）以下であるので、体動ノイズレベルＣ、すなわち通常状態と判定する。通常状態では、システム部マイコン２は、出力用生体信号を生体センサ４から受信すると、生体センサ４に対して受信確認の応答（ＡＣＫ）をする。
システム部マイコン２は、端末１２に対して、出力用生体信号及び参照信号を送信する。
このように、システム部マイコン２によって参照信号の変動が判定され、参照信号変動値が第１閾値以下の場合、オフセット制御閾値変更及びゲイン変更の指示は行われない。
システム部マイコン２は参照信号を取得し（Ｓ２）、当該参照信号を用いて参照信号変動値と体動ノイズレベルに紐づいた閾値とを比較し、体動ノイズレベルを判定する（Ｓ３）。ここでは、参照信号変動値（ｄｉｆｆ）が第１閾値（ＴＨ１）以下であるので、体動ノイズレベルＣ、すなわち通常状態と判定する。通常状態では、システム部マイコン２は、出力用生体信号を生体センサ４から受信すると、生体センサ４に対して受信確認の応答（ＡＣＫ）をする。
システム部マイコン２は、端末１２に対して、出力用生体信号及び参照信号を送信する。
このように、システム部マイコン２によって参照信号の変動が判定され、参照信号変動値が第１閾値以下の場合、オフセット制御閾値変更及びゲイン変更の指示は行われない。
【0075】
図８の通常状態でのシーケンス図の下側の図に示すように、生体センサ４は検出生体信号を取得する（Ｓ４）。生体センサ４は、取得した検出生体信号を信号処理しデジタル変換して出力用生体信号（生体データ）とし、システム部マイコン２に送信する。
システム部マイコン２は参照信号を取得し（Ｓ５）、当該参照信号を用いて参照信号変動値と体動ノイズレベルに紐づいた閾値とを比較し、体動ノイズレベルを判定する（Ｓ６）。ここでは、参照信号変動値（ｄｉｆｆ）が第１閾値（ＴＨ１）又は第２閾値（ＴＨ２）より大きいので、体動ノイズレベルＡ又はＢ、すなわちオフセット・ゲイン制御状態と判定する。オフセット・ゲイン制御状態では、システム部マイコン２は、出力用生体信号を受信すると、生体センサ４に対して、オフセット制御閾値を変更する、又は、ゲインを変更する指示を送信する。
生体センサ４は、この指示に基づいて、オフセット・ゲイン制御状態に移行し、オフセット制御閾値を変更、又は、ゲインを変更する（Ｓ７）。
システム部マイコン２は、端末１２に対して、出力用生体信号及び参照信号を送信する。オフセット・ゲイン制御状態に移行すると、図８の右側のシーケンス図に沿って処理が行われる。
このように、システム部マイコン２によって参照信号の変動が判定され、参照信号変動値が第１閾値又は第２閾値よりも大きい場合、オフセット制御閾値変更又はゲイン変更の指示が行われる。
システム部マイコン２は参照信号を取得し（Ｓ５）、当該参照信号を用いて参照信号変動値と体動ノイズレベルに紐づいた閾値とを比較し、体動ノイズレベルを判定する（Ｓ６）。ここでは、参照信号変動値（ｄｉｆｆ）が第１閾値（ＴＨ１）又は第２閾値（ＴＨ２）より大きいので、体動ノイズレベルＡ又はＢ、すなわちオフセット・ゲイン制御状態と判定する。オフセット・ゲイン制御状態では、システム部マイコン２は、出力用生体信号を受信すると、生体センサ４に対して、オフセット制御閾値を変更する、又は、ゲインを変更する指示を送信する。
生体センサ４は、この指示に基づいて、オフセット・ゲイン制御状態に移行し、オフセット制御閾値を変更、又は、ゲインを変更する（Ｓ７）。
システム部マイコン２は、端末１２に対して、出力用生体信号及び参照信号を送信する。オフセット・ゲイン制御状態に移行すると、図８の右側のシーケンス図に沿って処理が行われる。
このように、システム部マイコン２によって参照信号の変動が判定され、参照信号変動値が第１閾値又は第２閾値よりも大きい場合、オフセット制御閾値変更又はゲイン変更の指示が行われる。
【0076】
図８のオフセット・ゲイン制御状態でのシーケンス図の上側の図に示すように、生体センサ４及びシステム部マイコン２は、オフセット・ゲイン制御状態に移行し、オフセット制御閾値を変更、又は、ゲインを変更する（Ｓ８）。生体センサ４は検出生体信号を取得する（Ｓ９）。生体センサ４は、取得した検出生体信号を信号処理しデジタル変換して出力用生体信号とし、システム部マイコン２に送信する。
システム部マイコン２は、参照信号を取得する（Ｓ１０）。システム部マイコン２は、出力用生体信号を受信すると、生体センサ４に対して受信確認の応答（ＡＣＫ）をする。システム部マイコン２は、端末１２に対して、出力用生体信号及び参照信号を送信する。これらの一連の処理は、オフセット・ゲイン制御状態に移行してから５００ｍｓｅｃ経過するまで行われる。
システム部マイコン２は、参照信号を取得する（Ｓ１０）。システム部マイコン２は、出力用生体信号を受信すると、生体センサ４に対して受信確認の応答（ＡＣＫ）をする。システム部マイコン２は、端末１２に対して、出力用生体信号及び参照信号を送信する。これらの一連の処理は、オフセット・ゲイン制御状態に移行してから５００ｍｓｅｃ経過するまで行われる。
【0077】
図８のオフセット・ゲイン制御状態でのシーケンス図の下側の図に示すように、オフセット・ゲイン制御状態移行から５００ｍｓｅｃ経過すると、生体センサ４は検出生体信号を取得する（Ｓ１１）。生体センサ４は、取得した検出生体信号を信号処理しデジタル変換して出力用生体信号とし、システム部マイコン２に送信する。
システム部マイコン２は参照信号を取得する（Ｓ１２）。システム部マイコン２は、生体センサ４に対して、オフセット制御閾値の復旧指示、又は、ゲインの復旧指示を送信する。
生体センサ４は、復旧指示を受信し、オフセット制御閾値を元の値に戻す、或いは、プログラマブルゲインを元の値に戻す（Ｓ１３）。これにより、生体センサ４及びシステム部マイコン２において、オフセット・ゲイン制御状態が解除され（Ｓ１４）、通常状態に移行する。
このように、５００ｍｓｅｃ満了時にオフセット制御閾値の復旧指示、又は、ゲインの復旧指示が行われる。オフセット・ゲイン制御状態が解除され、通常状態に移行する。
システム部マイコン２は参照信号を取得する（Ｓ１２）。システム部マイコン２は、生体センサ４に対して、オフセット制御閾値の復旧指示、又は、ゲインの復旧指示を送信する。
生体センサ４は、復旧指示を受信し、オフセット制御閾値を元の値に戻す、或いは、プログラマブルゲインを元の値に戻す（Ｓ１３）。これにより、生体センサ４及びシステム部マイコン２において、オフセット・ゲイン制御状態が解除され（Ｓ１４）、通常状態に移行する。
このように、５００ｍｓｅｃ満了時にオフセット制御閾値の復旧指示、又は、ゲインの復旧指示が行われる。オフセット・ゲイン制御状態が解除され、通常状態に移行する。
【0078】
（生体センサでの情報処理方法）
図９は、生体センサ４での情報処理方法を説明する制御フロー図である。
図９に示すように、初期化が行われた後（Ｓ２０）、検出生体信号取得部４２により検出生体信号が取得される（Ｓ２１）。検出生体信号は、例えばサンプリング周波数２５６Ｈｚでサンプリングされる。サンプルカウンタにより検出生体信号が何回読みだされたかがカウントされる（Ｓ２２）。
取得された検出生体信号は、ＡＦＥ回路４８で信号処理された後、ＡＤＣ４７にてデジタル変換される。センサ制御部４１により、デジタル変換されたＡ／Ｄ値とオフセット制御閾値が比較され、Ａ／Ｄ値がオフセット制御閾値を超えているか否かが判定される（Ｓ２３）。超えていると判定されると（ＹＥＳ）、オフセット制御が行われ（Ｓ２４）、Ｓ２５に進む。超えていないと判定されると（ＮＯ）、Ｓ２５に進む。
図９は、生体センサ４での情報処理方法を説明する制御フロー図である。
図９に示すように、初期化が行われた後（Ｓ２０）、検出生体信号取得部４２により検出生体信号が取得される（Ｓ２１）。検出生体信号は、例えばサンプリング周波数２５６Ｈｚでサンプリングされる。サンプルカウンタにより検出生体信号が何回読みだされたかがカウントされる（Ｓ２２）。
取得された検出生体信号は、ＡＦＥ回路４８で信号処理された後、ＡＤＣ４７にてデジタル変換される。センサ制御部４１により、デジタル変換されたＡ／Ｄ値とオフセット制御閾値が比較され、Ａ／Ｄ値がオフセット制御閾値を超えているか否かが判定される（Ｓ２３）。超えていると判定されると（ＹＥＳ）、オフセット制御が行われ（Ｓ２４）、Ｓ２５に進む。超えていないと判定されると（ＮＯ）、Ｓ２５に進む。
【0079】
Ｓ２５では、センサ制御部４１により、生体センサ４がオフセット・ゲイン制御状態中か否かが判定される。
Ｓ２５でオフセット・ゲイン制御状態中であると判定されると（ＹＥＳ）、オフセット制御閾値復旧指示、又は、ゲイン復旧指示を受信しているか否かが判定される（Ｓ２６）。Ｓ２６で受信していると判定されると（ＹＥＳ）、センサ制御部４１により、オフセット制御閾値又はゲインを通常状態に戻すようにＡＦＥ回路４８が制御され（Ｓ２７）、通常状態に移行する（Ｓ２８）。
Ｓ２５でオフセット・ゲイン制御状態中であると判定されると（ＹＥＳ）、オフセット制御閾値復旧指示、又は、ゲイン復旧指示を受信しているか否かが判定される（Ｓ２６）。Ｓ２６で受信していると判定されると（ＹＥＳ）、センサ制御部４１により、オフセット制御閾値又はゲインを通常状態に戻すようにＡＦＥ回路４８が制御され（Ｓ２７）、通常状態に移行する（Ｓ２８）。
【0080】
Ｓ２５でオフセット・ゲイン制御状態中でないと判定されると（ＮＯ）、オフセット制御閾値変更指示、又は、ゲイン変更指示を受信しているか否かが判定される（Ｓ３３）。受信していないと判定されると（ＮＯ）、Ｓ２９に進む。受信していると判定されると（ＹＥＳ）、センサ制御部４１により、オフセット制御閾値を変更する、又は、ゲインを変更するようにＡＦＥ回路４８が制御され（Ｓ３４）、オフセット・ゲイン制御状態に移行し（Ｓ３５）、Ｓ２９に進む。
【0081】
Ｓ２９では、サンプルカウンタ値が所定の数値を超えているか否かが判定される（Ｓ２９）。所定の数値を超えていないと判定されると（ＮＯ）、Ｓ２１に戻って一連の処理が繰り返される。超えていると判定されると（ＹＥＳ）、サンプルカウンタ値が０に設定される（Ｓ３０）。次に、センサ制御部４１により、システム部マイコン２に対して出力用生体信号（生体データ）が送信される（Ｓ３１）。次に、センサ制御部４１により、オフセット制御閾値又はゲインの変更指示、或いは、オフセット制御閾値又はゲインの復旧指示、或いは、ＡＣＫが受信され（Ｓ３２）、Ｓ２１に戻って処理が繰り返される。
【0082】
（システム部マイコンでの情報処理方法）
図１０は、システム部マイコン２での情報処理方法を説明する制御フロー図である。
図１０に示すように、初期化が行われた後（Ｓ４０）、参照信号取得部２１により参照信号が取得される（Ｓ４１）。
次に、体動ノイズ予測部２２により、参照信号を基に、上記の参照信号それぞれの差分の二乗和平方根の式を用いて参照信号変動値(参照信号変動値)が算出される（Ｓ４２）。
次に、システム制御部２０により、システム部マイコン２がオフセット・ゲイン制御状態であるか否かが判定される（Ｓ４３）。
Ｓ４３でオフセット・ゲイン制御状態であると判定されると（ＹＥＳ）、５００ｍｓタイマが満了したか否かが判定される（Ｓ４４）。システム制御部２０により、５００ｍｓタイマが満了していると判定されると（ＹＥＳ）、オフセット制御閾値又はゲインの復旧指示が確定され（Ｓ４５）、Ｓ４６に進む。Ｓ４４で５００ｍｓタイマが満了していないと判定されると（ＮＯ）、Ｓ４６に進む。
Ｓ４３でオフセット・ゲイン制御状態でないと判定されると（ＮＯ）、体動ノイズ予測部２２により、算出された参照信号変動値が第１閾値（ＴＨ１）よりも大きいか否かが判定される（Ｓ５１）。Ｓ５１で大きいと判定されると（ＹＥＳ）、オフセット制御閾値又はゲインの変更指示が確定される（Ｓ５２）。Ｓ５１で参照信号変動値が第１閾値以下であると判定されると（ＮＯ）、Ｓ４６に進む。
図１０は、システム部マイコン２での情報処理方法を説明する制御フロー図である。
図１０に示すように、初期化が行われた後（Ｓ４０）、参照信号取得部２１により参照信号が取得される（Ｓ４１）。
次に、体動ノイズ予測部２２により、参照信号を基に、上記の参照信号それぞれの差分の二乗和平方根の式を用いて参照信号変動値(参照信号変動値)が算出される（Ｓ４２）。
次に、システム制御部２０により、システム部マイコン２がオフセット・ゲイン制御状態であるか否かが判定される（Ｓ４３）。
Ｓ４３でオフセット・ゲイン制御状態であると判定されると（ＹＥＳ）、５００ｍｓタイマが満了したか否かが判定される（Ｓ４４）。システム制御部２０により、５００ｍｓタイマが満了していると判定されると（ＹＥＳ）、オフセット制御閾値又はゲインの復旧指示が確定され（Ｓ４５）、Ｓ４６に進む。Ｓ４４で５００ｍｓタイマが満了していないと判定されると（ＮＯ）、Ｓ４６に進む。
Ｓ４３でオフセット・ゲイン制御状態でないと判定されると（ＮＯ）、体動ノイズ予測部２２により、算出された参照信号変動値が第１閾値（ＴＨ１）よりも大きいか否かが判定される（Ｓ５１）。Ｓ５１で大きいと判定されると（ＹＥＳ）、オフセット制御閾値又はゲインの変更指示が確定される（Ｓ５２）。Ｓ５１で参照信号変動値が第１閾値以下であると判定されると（ＮＯ）、Ｓ４６に進む。
【0083】
Ｓ４６では、システム制御部２０により、出力用生体信号が受信されているか否かが判定される。受信されていないと判定されるとＳ４１に戻って処理が繰り返される。受信されていると判定されると、出力用生体信号が取得される（Ｓ４７）。
次に、オフセット制御閾値又はゲインの復旧指示が確定されているか否かが判定される（Ｓ４８）。Ｓ４８で確定されていると判定されると、オフセット制御閾値又はゲインの復旧指示が生体センサ４に送信され（Ｓ４９）、通常状態に移行し（Ｓ５０）、Ｓ５８に進む。
Ｓ４８で確定されていないと判定されると、オフセット制御閾値又はゲインの変更指示が確定されているか否かが判定される（Ｓ５３）。Ｓ５３で確定されていないと判定されると（ＮＯ）、ＡＣＫが生体センサ４に送信され（Ｓ５７）、Ｓ５８に進む。Ｓ５３で確定されていると判定されると（ＹＥＳ）、オフセット制御閾値又はゲインの変更指示が生体センサ４に送信される（Ｓ５４）。次に、５００ｍｓタイマが開始され（Ｓ５５）、システム部マイコン２はオフセット・ゲイン制御状態に移行し、Ｓ５８に進む。
Ｓ５８では、システム制御部２０により端末１２へ出力用生体信号（生体データ）及び参照信号（参照信号データ）が送信される。次に、Ｓ４１に戻って処理が繰り返される。
次に、オフセット制御閾値又はゲインの復旧指示が確定されているか否かが判定される（Ｓ４８）。Ｓ４８で確定されていると判定されると、オフセット制御閾値又はゲインの復旧指示が生体センサ４に送信され（Ｓ４９）、通常状態に移行し（Ｓ５０）、Ｓ５８に進む。
Ｓ４８で確定されていないと判定されると、オフセット制御閾値又はゲインの変更指示が確定されているか否かが判定される（Ｓ５３）。Ｓ５３で確定されていないと判定されると（ＮＯ）、ＡＣＫが生体センサ４に送信され（Ｓ５７）、Ｓ５８に進む。Ｓ５３で確定されていると判定されると（ＹＥＳ）、オフセット制御閾値又はゲインの変更指示が生体センサ４に送信される（Ｓ５４）。次に、５００ｍｓタイマが開始され（Ｓ５５）、システム部マイコン２はオフセット・ゲイン制御状態に移行し、Ｓ５８に進む。
Ｓ５８では、システム制御部２０により端末１２へ出力用生体信号（生体データ）及び参照信号（参照信号データ）が送信される。次に、Ｓ４１に戻って処理が繰り返される。
【0084】
［本実施形態の追加説明］
以下、本実施形態の説明を補足する。
（参照信号センサでの体動の検出から時間的に遅れて体動ノイズが検出生体信号に現れることの説明）
図１１及び図１２を用いて、参照信号センサでの体動の検出から時間的に遅れて体動ノイズが検出生体信号に現れることについて説明する。図１１（Ａ）～（Ｄ）において横軸は時間軸を示し、図１１（Ａ）～（Ｄ）は同じ時間軸を有し対応している。
図１１（Ａ）は生体センサ４から検出された生体信号（脳波信号）の一例であり、サンプル周期２５６Ｈｚでサンプリングしたグラフである。
図１１（Ｂ）は参照信号センサ（３軸加速度センサ）９から検出された参照信号（加速度）を用いて、上記の参照信号それぞれの差分の二乗和平方根の式により算出した参照信号変動値（加速度変動値）のグラフである。
図１１（Ｃ）は、図１１（Ａ）を基に、生体信号値変動（脳波値変動）が５．１ｍＶ以上の急激な変動の箇所を抽出したものである。図１１（Ｃ）に示す例では、急変動を示す４つのピークが抽出されている。
図１１（Ｄ）は、図１１（Ｂ）を基に、参照信号変動値（加速度変動値）が０．０７Ｇ以上の急激な変動の箇所を抽出したものである。図１１（Ｄ）に示す例では、急変動を示す４つのピークが抽出されている。
以下、本実施形態の説明を補足する。
（参照信号センサでの体動の検出から時間的に遅れて体動ノイズが検出生体信号に現れることの説明）
図１１及び図１２を用いて、参照信号センサでの体動の検出から時間的に遅れて体動ノイズが検出生体信号に現れることについて説明する。図１１（Ａ）～（Ｄ）において横軸は時間軸を示し、図１１（Ａ）～（Ｄ）は同じ時間軸を有し対応している。
図１１（Ａ）は生体センサ４から検出された生体信号（脳波信号）の一例であり、サンプル周期２５６Ｈｚでサンプリングしたグラフである。
図１１（Ｂ）は参照信号センサ（３軸加速度センサ）９から検出された参照信号（加速度）を用いて、上記の参照信号それぞれの差分の二乗和平方根の式により算出した参照信号変動値（加速度変動値）のグラフである。
図１１（Ｃ）は、図１１（Ａ）を基に、生体信号値変動（脳波値変動）が５．１ｍＶ以上の急激な変動の箇所を抽出したものである。図１１（Ｃ）に示す例では、急変動を示す４つのピークが抽出されている。
図１１（Ｄ）は、図１１（Ｂ）を基に、参照信号変動値（加速度変動値）が０．０７Ｇ以上の急激な変動の箇所を抽出したものである。図１１（Ｄ）に示す例では、急変動を示す４つのピークが抽出されている。
【0085】
図１１（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、時間的に、急激な加速度変動の出現と急激な脳波値変動の出現とに相関関係があることが読み取れ、加速度変動の出現から僅かに遅れて脳波変動が出現することが読み取れる。
図１２（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、図１１（Ｃ）及び（Ｄ）を部分的に拡大したものである。図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、急激な加速度変動が出現してから、最大４００ｍｓｅｃ遅れて脳波が急変動することが読み取れる。
このように、参照信号センサの検出結果から読み取れる計測対象者の体動が発生した時間から遅れて当該体動に起因する体動ノイズが検出生体信号に現れることが読み取れる。
図１２（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、図１１（Ｃ）及び（Ｄ）を部分的に拡大したものである。図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、急激な加速度変動が出現してから、最大４００ｍｓｅｃ遅れて脳波が急変動することが読み取れる。
このように、参照信号センサの検出結果から読み取れる計測対象者の体動が発生した時間から遅れて当該体動に起因する体動ノイズが検出生体信号に現れることが読み取れる。
【0086】
（オフセット制御閾値変更の具体例）
図１３は、オフセット制御閾値変更によるダイナミックレンジを超える回数の変化例を示す図である。上記したように、オフセット制御は、オフセット制御閾値を超えることにより発動される。図１３（Ａ）～（Ｄ）それぞれにおいて、図上、左側に位置する縦方向に延在する直線はダイナミックレンジ３７を示し、破線３２はオフセット制御閾値を示し、直線の実線３３はダイナミックレンジ３７の中心を示す。
図１３は、オフセット制御閾値変更によるダイナミックレンジを超える回数の変化例を示す図である。上記したように、オフセット制御は、オフセット制御閾値を超えることにより発動される。図１３（Ａ）～（Ｄ）それぞれにおいて、図上、左側に位置する縦方向に延在する直線はダイナミックレンジ３７を示し、破線３２はオフセット制御閾値を示し、直線の実線３３はダイナミックレンジ３７の中心を示す。
【0087】
図１３（Ａ）は、脳波信号例と、オフセット制御閾値が８５％に設定されて信号処理された場合のダイナミックレンジを超えたサンプルの回数、信号可用率、オフセット制御回数を示す。信号可用率とは、ダイナミックレンジ３７を超えたサンプルの±１秒分のサンプルは正確性に欠けるサンプルとして扱い、全サンプル数から正確性に欠けるサンプルを減算したサンプル数を全サンプル数で除算した割合を示す。信号可用率が高いほどダイナミックレンジ３７を超える回数が少ないことを示す。
図１３（Ｂ）～（Ｄ）は、それぞれ、脳波信号例と、オフセット制御閾値が５０％、２０％、２０％に設定されて信号処理された場合のダイナミックレンジ３７を超えたサンプルの回数、信号可用率、オフセット制御回数を示す。
図１３（Ａ）～（Ｃ）では、脳波を２５６Ｈｚでサンプリングした結果を示し、図１３（Ｄ）は５１２Ｈｚでサンプリングした結果を示す。
図１３（Ｂ）～（Ｄ）は、それぞれ、脳波信号例と、オフセット制御閾値が５０％、２０％、２０％に設定されて信号処理された場合のダイナミックレンジ３７を超えたサンプルの回数、信号可用率、オフセット制御回数を示す。
図１３（Ａ）～（Ｃ）では、脳波を２５６Ｈｚでサンプリングした結果を示し、図１３（Ｄ）は５１２Ｈｚでサンプリングした結果を示す。
【0088】
図１３（Ａ）～（Ｄ）に示すように、オフセット制御閾値が実線３３で示すダイナミックレンジの中心に近づくほど、すなわち、オフセット制御閾値を示す破線３２、３２の範囲が狭まるほど、ダイナミックレンジ超え回数が減少し、信号可用率が高くなっていくことが読み取れる。すなわち、取得した生体データの正確性を高めることができる。
また、図１３（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、サンプリング周波数を２倍に増やすことで、ダイナミックレンジ超え回数が減少し、信号可用率が高くなっていることが読み取れる。これは、体動による脳波信号の急変動を細かくサンプリングすることで急変動幅を小さく刻むことができ、その都度オフセット制御をかけることができるためであり、ダイナミックレンジ超えをより抑制することができる。
このように、体動ノイズが付加することを事前に予測してオフセット制御閾値をダイナミックレンジの中心に近づけてオフセット制御閾値の範囲を狭めるように設定することにより、ダイナミックレンジ超えの発生を抑制することができる。
尚、上述の実施形態においては、サンプリング周波数を２５６Ｈｚとし、オフセット制御閾値を通常状態では８５％、オフセット・ゲイン制御状態では２０％とする例をあげたが、これに限定されない。
また、図１３（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、サンプリング周波数を２倍に増やすことで、ダイナミックレンジ超え回数が減少し、信号可用率が高くなっていることが読み取れる。これは、体動による脳波信号の急変動を細かくサンプリングすることで急変動幅を小さく刻むことができ、その都度オフセット制御をかけることができるためであり、ダイナミックレンジ超えをより抑制することができる。
このように、体動ノイズが付加することを事前に予測してオフセット制御閾値をダイナミックレンジの中心に近づけてオフセット制御閾値の範囲を狭めるように設定することにより、ダイナミックレンジ超えの発生を抑制することができる。
尚、上述の実施形態においては、サンプリング周波数を２５６Ｈｚとし、オフセット制御閾値を通常状態では８５％、オフセット・ゲイン制御状態では２０％とする例をあげたが、これに限定されない。
【0089】
ここで、オフセット制御回数は、設定するオフセット制御閾値がダイナミックレンジの中心に近づくほど増大する。オフセット制御回数が増えることにより消費電力が増大する。
これに対し、本実施形態では、上記したように、タイマを用いて所定の時間経過後にオフセット・ゲイン制御状態を通常状態に復旧するように構成している。これにより、検出生体信号に体動ノイズが付加される状況下でのみオフセット制御閾値の変更が行なわれ、体動がない期間においてはオフセット制御閾値の変更が行われない。したがって、体動がない期間においてのオフセット制御回数が抑制され、消費電力の増加が抑制される。
これに対し、本実施形態では、上記したように、タイマを用いて所定の時間経過後にオフセット・ゲイン制御状態を通常状態に復旧するように構成している。これにより、検出生体信号に体動ノイズが付加される状況下でのみオフセット制御閾値の変更が行なわれ、体動がない期間においてはオフセット制御閾値の変更が行われない。したがって、体動がない期間においてのオフセット制御回数が抑制され、消費電力の増加が抑制される。
【0090】
（他の構成例）
本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【0091】
例えば、上述の実施形態では、生体センサとして脳波信号を検出する脳波センサを例にあげたが、これに限定されない。例えば、生体センサとしての脈波センサ、血流センサ、発汗センサに、本技術を適用することができる。これらの生体センサにおいても、上述の実施形態と同様に、参照信号センサで観測される計測対象者の体動が発生した時から遅れて、生体センサで検出される信号に当該体動による体動ノイズが現れる。従って、参照信号センサの検出結果に基づいて、検出生体信号に体動ノイズが付加されることを予測することができ、事前に検出生体信号の信号処理に係るオフセット制御閾値やゲインを制御することができる。これにより、体動ノイズが含まれる検出生体信号が、ＡＤＣのダイナミックレンジ外となることが抑制され、取得する生体データの正確性を高めることが可能となる。
【0092】
脈波センサは、ＬＥＤ（Light-Emitting Diode）などの光源から検出対象である生体に対して光を照射し、フォトダイオード等の受光素子により検出対象の生体から反射される光の強度を示す信号を得ることによって、検出対象の生体の脈波を検出する。検出対象の生体の血管内を流れる血液中のヘモグロビンは、光を吸収する特性を有するので、フォトダイオードにより反射する光を観測することによって、検出対象の脈波が検出される。
【0093】
血流センサは、血流量を計測する光学式のセンサである。血流センサは、光（例えばレーザ光や赤外光）を計測対象者の身体部位に照射し、その反射光から血流量を計測する。例えば、光を額に照射し、その反射光から大脳の血流量を計測することができる。血流センサは、発光素子（例えばレーザーダイオード）と受光素子（例えばフォトダイオード）とを有する。血流センサは複数の受光素子を有しても良い。血流センサは複数の発光素子を有しても良い。
【0094】
発汗センサは、皮膚の汗腺（例えば、エクリン腺）から分泌される汗を検知するセンサである。発汗によって、皮膚は、電気が通りやすい状態となる。したがって、皮膚の電気活動状態（Electro Dermal Activity ：ＥＤＡ）を取得することにより、発汗を検知することができる。発汗センサでは、皮膚に微弱な電流を流して電気抵抗値を計測し、当該電気抵抗値の逆数として皮膚コンダクタンス（Skin Conductance Activity ：ＳＣＡ）を算出し得る。ＳＣＡが発汗データとなる。尚、発汗センサは、ＳＣＡを算出するものに限られず、皮膚電位を算出するものであってもよい。
【0095】
また、例えば、上述の実施形態の生体データ計測システムでは、脳波を検出する１種類の生体センサを用いて生体データを取得する例をあげたが、種類の異なる生体センサを複数用いてもよい。この場合、種類の異なる生体センサ毎に、体動ノイズレベル判定に用いる閾値は適宜設定される。
【0096】
また、例えば、上述の実施形態においては、参照信号センサとして３軸加速度センサを用いる例をあげたが、３軸ジャイロセンサ、又は、生体電極５に付属して設けられる圧力センサ（以下、生体接触部圧力センサと称する。）を用いてもよい。
３軸ジャイロセンサは、角速度（回転速度）を検出する。３軸ジャイロセンサを用いる場合においても、参照信号変動値の算出に上記の各式を用いることができる。この場合、式において、Ｎ＝３、ｒ１はＸ軸角速度、ｒ２はＹ軸角速度、ｒ３はＺ軸角速度を示す。
生体接触部圧力センサは、計測対象者の皮膚にかかる応力を検出する。生体接触部圧力センサとしては、例えば、ピエゾセンサ等の力センサ、ひずみゲージ等の歪みセンサ、圧電フィルムの変形を検出するセンサ等を用いることができる。生体接触部圧力センサを用いる場合においても、参照信号変動値の算出に上記の各式を用いることができる。この場合、式において、Ｎは生体接触部圧力センサの数を示す。
３軸ジャイロセンサは、角速度（回転速度）を検出する。３軸ジャイロセンサを用いる場合においても、参照信号変動値の算出に上記の各式を用いることができる。この場合、式において、Ｎ＝３、ｒ１はＸ軸角速度、ｒ２はＹ軸角速度、ｒ３はＺ軸角速度を示す。
生体接触部圧力センサは、計測対象者の皮膚にかかる応力を検出する。生体接触部圧力センサとしては、例えば、ピエゾセンサ等の力センサ、ひずみゲージ等の歪みセンサ、圧電フィルムの変形を検出するセンサ等を用いることができる。生体接触部圧力センサを用いる場合においても、参照信号変動値の算出に上記の各式を用いることができる。この場合、式において、Ｎは生体接触部圧力センサの数を示す。
【0097】
また、複数の種類の異なる参照信号センサを用いて体動情報を得るように構成してもよい。例えば、３軸加速度センサ、３軸ジャイロセンサ、生体接触部圧力センサから選んだ２つ又は３つ全てを、参照信号センサとして用いてもよい。複数の種類の異なる参照信号センサを用いる場合、種類の異なるセンサ毎に参照信号変動を求めて、その結果に基づいて、体動ノイズレベル等の体動情報を得ることができる。
【0098】
また、複数の種類の異なる生体センサ毎に、種類の異なる参照信号センサを用いてもよい。例えば、１つの生体データ計測システムにおいて、生体センサとして脈波センサと脳波センサを用い、脳波センサに対しては参照信号センサとして３軸加速度センサを用い、脈波センサに対しては生体接触部圧力センサを用いてもよい。
【0099】
参照信号センサとして生体接触部圧力センサを用いる場合、当該生体接触部圧力センサを、計測対象者の異なる複数の身体部位に接触して各身体部位の検出生体信号を取得する複数の検出部（上記実施形態においては生体電極に相当する。）それぞれに設けることができる。これにより、体動ノイズの発生予測を生体センサ単位で判別することができ、生体センサ単位でオフセット制御閾値又はゲインの変更指示を行うことができる。
尚、複数の検出部は、同一種類の生体センサに対応していてもよいし、種類の異なる複数の生体センサに対応していてもよい。例えば、１つの生体データ計測システムにおいて、生体センサとして脈波センサと脳波センサを用い、脈波センサに対応する検出部は手首に接触するように設け、脳波センサに対応する検出部は頭部に接触するように設け、各検出部に参照信号センサとしての生体接触部圧力センサを設けることができる。
尚、複数の検出部は、同一種類の生体センサに対応していてもよいし、種類の異なる複数の生体センサに対応していてもよい。例えば、１つの生体データ計測システムにおいて、生体センサとして脈波センサと脳波センサを用い、脈波センサに対応する検出部は手首に接触するように設け、脳波センサに対応する検出部は頭部に接触するように設け、各検出部に参照信号センサとしての生体接触部圧力センサを設けることができる。
【0100】
また、例えば、上述の実施形態においては、オフセット・ゲイン制御状態では、体動ノイズレベルに応じて、オフセット制御閾値変更及びゲイン変更の一方を実行する例をあげたが、オフセット制御閾値変更とゲイン変更の双方を行ってもよい。
また、例えば、オフセット・ゲイン制御状態において、体動ノイズレベルに応じて、オフセット制御閾値変更のみ、ゲイン変更のみ、オフセット制御閾値及びゲインの双方を変更、の３段階にわけて信号制御するようにしてもよい。
また、例えば、制御状態では、ゲインを下げる変更を行うように構成してもよい。この場合、タイマを設けることにより制御状態の期間を調整することができるので、信号分解能が粗くなる期間を短く調整することが可能である。
また、例えば、制御状態では、オフセット制御閾値を狭める変更を行うように構成してもよい。この場合、タイマを設けることにより制御状態の期間を調整することができるので、オフセット制御回数の増加に伴う消費電力の増加の期間を短く調整することが可能である。
また、例えば、オフセット・ゲイン制御状態において、体動ノイズレベルに応じて、オフセット制御閾値変更のみ、ゲイン変更のみ、オフセット制御閾値及びゲインの双方を変更、の３段階にわけて信号制御するようにしてもよい。
また、例えば、制御状態では、ゲインを下げる変更を行うように構成してもよい。この場合、タイマを設けることにより制御状態の期間を調整することができるので、信号分解能が粗くなる期間を短く調整することが可能である。
また、例えば、制御状態では、オフセット制御閾値を狭める変更を行うように構成してもよい。この場合、タイマを設けることにより制御状態の期間を調整することができるので、オフセット制御回数の増加に伴う消費電力の増加の期間を短く調整することが可能である。
【0101】
また、上述の実施形態においては、システム制御部２０と体動ノイズ予測部２２を有するシステム部マイコン２が頭部固定用支持体１４に搭載する例をあげたが、これに限定されない。例えば、システム制御部２０と体動ノイズ予測部２２をクラウドサーバ等の頭部固定用支持体１４とは別体の情報処理装置に設けても良い。また、例えば、生体センサ４のセンサ制御部４１及びＡＦＥ回路４８をクラウドサーバ等の頭部固定用支持体１４とは別体の情報処理装置やシステム部マイコンに設けても良い。また、センサ制御部４１、ＡＦＥ回路４８、システム制御部２０及び体動ノイズ予測部２２を、クラウドサーバ等の頭部固定用支持体１４とは別体の情報処理装置に設けても良い。
【0102】
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）
参照信号センサにより検出される計測対象者の体動情報である参照信号に基づいて、生体センサによって上記計測対象者から検出される検出生体信号に上記計測対象者の体動に起因する体動ノイズが付加されることを予測する体動ノイズ予測部と、
上記体動ノイズ予測部での予測結果に基づいて上記検出生体信号の信号処理を制御する制御部
を具備する情報処理装置。
（２）
上記（１）に記載の情報処理装置であって、
上記制御部は、上記予測結果に基づいて、上記検出生体信号のオフセットを制御する際に用いるオフセット制御閾値及びゲインの少なくとも一方を変更して、上記検出生体信号を信号処理する
情報処理装置。
（３）
上記（１）又は（２）に記載の情報処理装置であって、
上記体動ノイズ予測部は、上記参照信号の変動値と予め用意されている閾値とを比較して、上記検出生体信号に体動ノイズが付加されることを予測する
情報処理装置。
（４）
上記（３）に記載の情報処理装置であって、
上記体動ノイズ予測部は、上記参照信号の変動値と予め用意されている閾値との比較結果から体動ノイズレベルを判定し、
上記制御部は、上記体動レベルに基づいて、上記オフセット制御閾値及び上記ゲインのうち少なくとも一方を変更する
情報処理装置。
（５）
上記（３）又は（４）に記載の情報処理装置であって、
上記制御部は、上記参照信号の変動値が上記閾値以下である場合、通常状態をとり、上記参照信号の変動値が上記閾値より大きい場合、上記オフセット制御閾値及び上記ゲインのうち少なくとも一方を上記通常状態とは異なるように変更する制御状態をとる
情報処理装置。
（６）
上記（５）に記載の情報処理装置であって、
上記制御部は、上記通常状態から上記制御状態に変更してから所定時間経過後に、変更していた上記オフセット制御閾値又は上記ゲインを上記通常状態に戻す
情報処理装置。
（７）
上記（５）又は（６）に記載の情報処理装置であって、
上記制御部は、上記制御状態では、上記オフセット制御閾値の範囲を上記通常状態よりも狭める
情報処理装置。
（８）
上記（５）から（７）のうちいずれか一つに記載の情報処理装置であって、
上記制御部は、上記制御状態では、上記ゲインを上記通常状態よりも下げる
情報処理装置。
（９）
上記（３）から（８）のうちいずれか一つに記載の情報処理装置であって、
上記閾値は、第１閾値と上記第１閾値より大きい第２閾値を含み、
上記制御部は、上記参照信号の変動値が上記第１閾値以上であって上記第２閾値より小さい場合、上記オフセット制御閾値の範囲を通常状態から狭め、上記参照信号の変動値が第２の閾値以上の場合、上記ゲインをさげる
情報処理装置。
（１０）
上記（３）から（９）のうちいずれか一つに記載の情報処理装置であって、
上記参照信号の変動値は、上記参照信号の時間領域における２点差分を用いて計算する
情報処理装置。
（１１）
上記（１）から（１０）のうちいずれか一つに記載の情報処理装置であって、
上記参照信号センサは、３軸加速度センサ、３軸ジャイロセンサ、圧力センサのうち少なくとも１つを含む
情報処理装置。
（１２）
上記（１１）に記載の情報処理装置であって、
上記圧力センサは、上記計測対象者の異なる複数の身体部位に接触して上記検出生体信号を取得する複数の検出部毎に設けられ、
上記体動ノイズ予測部は、上記圧力センサ毎に検出される上記参照信号に基づいて、上記身体部位毎に上記検出生体信号に上記体動ノイズが付加されることを予測し、
上記制御部は、上記予測結果に基づいて、上記身体部位毎に、上記検出生体信号のオフセットを制御する際に用いるオフセット制御閾値及びゲインの少なくとも一方を変更して、上記検出生体信号を信号処理する
情報処理装置。
（１３）
上記（１）から（１２）のうちいずれか一つに記載の情報処理装置であって、
上記生体センサは、脳波センサ、脈波センサ、血流センサ、発汗センサのうち少なくとも１つを含む
情報処理装置。
（１４）
計測対象者の体動情報である参照信号を検出する参照信号センサと、
上記計測対象者の検出生体信号を検出する生体センサと、
上記参照信号に基づいて、上記検出生体信号に体動ノイズが付加されることを予測する体動ノイズ予測部と、
上記体動ノイズ予測部での予測結果に基づいて上記検出生体信号の信号処理を制御する制御部
を具備する生体データ計測システム。
（１５）
参照信号センサにより検出される計測対象者の体動情報である参照信号に基づいて、生体センサによって上記計測対象者から検出される検出生体信号に体動ノイズが付加されることを予測し、
予測した結果に基づいて、上記検出生体信号の信号処理を制御する
情報処理方法。
（１６）
参照信号センサにより検出される計測対象者の体動情報である参照信号に基づいて、生体センサによって上記計測対象者から検出される検出生体信号に体動ノイズが付加されることを予測するステップと、
予測した結果に基づいて、上記検出生体信号の信号処理を制御するステップと
を含む処理を情報処理装置に実行させるためのプログラム。
（１）
参照信号センサにより検出される計測対象者の体動情報である参照信号に基づいて、生体センサによって上記計測対象者から検出される検出生体信号に上記計測対象者の体動に起因する体動ノイズが付加されることを予測する体動ノイズ予測部と、
上記体動ノイズ予測部での予測結果に基づいて上記検出生体信号の信号処理を制御する制御部
を具備する情報処理装置。
（２）
上記（１）に記載の情報処理装置であって、
上記制御部は、上記予測結果に基づいて、上記検出生体信号のオフセットを制御する際に用いるオフセット制御閾値及びゲインの少なくとも一方を変更して、上記検出生体信号を信号処理する
情報処理装置。
（３）
上記（１）又は（２）に記載の情報処理装置であって、
上記体動ノイズ予測部は、上記参照信号の変動値と予め用意されている閾値とを比較して、上記検出生体信号に体動ノイズが付加されることを予測する
情報処理装置。
（４）
上記（３）に記載の情報処理装置であって、
上記体動ノイズ予測部は、上記参照信号の変動値と予め用意されている閾値との比較結果から体動ノイズレベルを判定し、
上記制御部は、上記体動レベルに基づいて、上記オフセット制御閾値及び上記ゲインのうち少なくとも一方を変更する
情報処理装置。
（５）
上記（３）又は（４）に記載の情報処理装置であって、
上記制御部は、上記参照信号の変動値が上記閾値以下である場合、通常状態をとり、上記参照信号の変動値が上記閾値より大きい場合、上記オフセット制御閾値及び上記ゲインのうち少なくとも一方を上記通常状態とは異なるように変更する制御状態をとる
情報処理装置。
（６）
上記（５）に記載の情報処理装置であって、
上記制御部は、上記通常状態から上記制御状態に変更してから所定時間経過後に、変更していた上記オフセット制御閾値又は上記ゲインを上記通常状態に戻す
情報処理装置。
（７）
上記（５）又は（６）に記載の情報処理装置であって、
上記制御部は、上記制御状態では、上記オフセット制御閾値の範囲を上記通常状態よりも狭める
情報処理装置。
（８）
上記（５）から（７）のうちいずれか一つに記載の情報処理装置であって、
上記制御部は、上記制御状態では、上記ゲインを上記通常状態よりも下げる
情報処理装置。
（９）
上記（３）から（８）のうちいずれか一つに記載の情報処理装置であって、
上記閾値は、第１閾値と上記第１閾値より大きい第２閾値を含み、
上記制御部は、上記参照信号の変動値が上記第１閾値以上であって上記第２閾値より小さい場合、上記オフセット制御閾値の範囲を通常状態から狭め、上記参照信号の変動値が第２の閾値以上の場合、上記ゲインをさげる
情報処理装置。
（１０）
上記（３）から（９）のうちいずれか一つに記載の情報処理装置であって、
上記参照信号の変動値は、上記参照信号の時間領域における２点差分を用いて計算する
情報処理装置。
（１１）
上記（１）から（１０）のうちいずれか一つに記載の情報処理装置であって、
上記参照信号センサは、３軸加速度センサ、３軸ジャイロセンサ、圧力センサのうち少なくとも１つを含む
情報処理装置。
（１２）
上記（１１）に記載の情報処理装置であって、
上記圧力センサは、上記計測対象者の異なる複数の身体部位に接触して上記検出生体信号を取得する複数の検出部毎に設けられ、
上記体動ノイズ予測部は、上記圧力センサ毎に検出される上記参照信号に基づいて、上記身体部位毎に上記検出生体信号に上記体動ノイズが付加されることを予測し、
上記制御部は、上記予測結果に基づいて、上記身体部位毎に、上記検出生体信号のオフセットを制御する際に用いるオフセット制御閾値及びゲインの少なくとも一方を変更して、上記検出生体信号を信号処理する
情報処理装置。
（１３）
上記（１）から（１２）のうちいずれか一つに記載の情報処理装置であって、
上記生体センサは、脳波センサ、脈波センサ、血流センサ、発汗センサのうち少なくとも１つを含む
情報処理装置。
（１４）
計測対象者の体動情報である参照信号を検出する参照信号センサと、
上記計測対象者の検出生体信号を検出する生体センサと、
上記参照信号に基づいて、上記検出生体信号に体動ノイズが付加されることを予測する体動ノイズ予測部と、
上記体動ノイズ予測部での予測結果に基づいて上記検出生体信号の信号処理を制御する制御部
を具備する生体データ計測システム。
（１５）
参照信号センサにより検出される計測対象者の体動情報である参照信号に基づいて、生体センサによって上記計測対象者から検出される検出生体信号に体動ノイズが付加されることを予測し、
予測した結果に基づいて、上記検出生体信号の信号処理を制御する
情報処理方法。
（１６）
参照信号センサにより検出される計測対象者の体動情報である参照信号に基づいて、生体センサによって上記計測対象者から検出される検出生体信号に体動ノイズが付加されることを予測するステップと、
予測した結果に基づいて、上記検出生体信号の信号処理を制御するステップと
を含む処理を情報処理装置に実行させるためのプログラム。
【符号の説明】
【0103】
１…生体データ計測システム
２…システム部マイコン（情報処理装置）
３…３軸加速度センサ（参照信号センサ）
４…センサ（生体センサ）
５…生体電極（検出部）
７…脳波センサ（生体センサ）
２０…システム制御部（制御部）
２２…体動ノイズ予測部
２…システム部マイコン（情報処理装置）
３…３軸加速度センサ（参照信号センサ）
４…センサ（生体センサ）
５…生体電極（検出部）
７…脳波センサ（生体センサ）
２０…システム制御部（制御部）
２２…体動ノイズ予測部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】