專利名稱：生物傳感器和利用它的支持系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及生物傳感器和利用它的支持系統(tǒng)，尤其涉及用于從有關心跳的信息、有關身體運動的信息和有關呼吸的信息中檢測生命體的狀況、并在諸如商務支持、護理支持和兒童看護支持之類的日常生活的各種場合支持生命體的系統(tǒng)。
背景技術：
作為支持高速發(fā)展社會的重要方面，人們希望視生命體的狀況而定，創(chuàng)造他們可以舒適地睡覺、可以舒適地消磨時光以及可以有效地工作的環(huán)境。此外，除了健康的成人之外，這也可應用于諸如兒童、老人和病人之類生活在特殊環(huán)境下的人們。如果可以客觀地檢測各種狀況，并且取決于生命體的狀況，支持人們更舒適地生活，那么，可以實現(xiàn)更完善的兒童看護、看護和護理支持，從而進入更幸福的老齡化社會。這里，生命體的狀況(生物狀況)指的是失去意志力的精神和身體狀態(tài)，例如，專注程度、蘇醒程度、疲勞程度、緊張程度和不舒適程度。
通常，一個人可以通過語言之類的信息發(fā)送手段使其它人理解，因此，可以改變他(她)周圍的環(huán)境。但是，在許多情況下，通過客觀地掌握生物信息和不隨人的意志為轉移地或在不緊張的場合改變環(huán)境以創(chuàng)造更好的環(huán)境，可以更舒適地度過。
例如，在辦公室里，人們會感到勞累，在許多情況下，他們本人難以采取對策。因此，往往會越來越疲勞。但是，如果可以通過傳感器客觀地檢測疲勞程度，那么，通過采取適當措施，例如，在與疲勞程度相對應的早期階段供給氧氣，通過芳香治療吸入治療香氣，或進行音樂治療，可以防止因越來越疲勞引起的效率下降和疾病。
此外，在一個人在辦公室里昏昏欲睡的情況下，通過客觀地檢測困感和通過機器對他(她)供氧或吸入氧氣，可以防止打瞌睡和提高工作效率。
在這樣的狀況下，希望引入能夠客觀地掌握生命體狀況的傳感器。
過去，有人也提出了通過振動檢測裝置檢測生命體的振動，從而測量心跳的方法。
例如，在與本申請人有關的在先申請(參照例如專利文件1JP-A-8-282358)中描述了在諸如車輛座椅的聚氨酯之類的彈性構件部分下面安排傳感器測量心跳的方法。
在這種方法中，將振動檢測裝置固定在配備成通過裝飾布或聚氨酯泡沫與座椅和人體的接觸面隔開不變距離或更大距離的構成座椅的座椅彈簧上。這里，振動檢測裝置是這樣構成的，它被配備成與坐在座椅上的人體相隔感覺不到振動檢測裝置的存在的距離，如果覆蓋振動檢測裝置的構件的硬度提高了，振動檢測裝置就縮短。于是，如果聚氨酯泡沫較軟，振動檢測裝置就變得較長。
因此，振動檢測裝置被固定在配備成與由聚氨酯組成的座椅的表面隔開不變距離或更大距離的部分上，對振動檢測裝置的輸出加以處理，以便通過輸出判斷座椅上人體的存在。振動檢測裝置被配備成與與人體的接觸面隔開。因此，即使振動檢測裝置由剛性構件構成，也可以減輕對坐感的影響。
但是，在這樣的傳感器中，不能獲得足夠的輸出，至多可以判斷人體的存在，而不能客觀地檢測生物信息。此外，難以想像可以從振動檢測裝置的輸出中檢測諸如呼吸、心跳和身體運動之類的多種生物信息，也不可能考慮朝這樣的方向發(fā)展，來根據(jù)生物信息給予生命體以舒適生活的生命支持。
本發(fā)明就是在考慮了這些實際情況之后作出的，本發(fā)明的一個目的是提供能夠高靈敏度地檢測生物信息的生物傳感器。
此外，本發(fā)明的另一個目的是提供根據(jù)從生物傳感器獲得的生物信息進行支持以便有效地完成工作的工作支持系統(tǒng)。
并且，本發(fā)明的另一個目的是提供根據(jù)從生物傳感器獲得的生物信息支持生活以便實現(xiàn)更舒適的生活的生命支持系統(tǒng)。
此外，在交通工具的運行過程中，駕駛員的生物狀況影響駕駛穩(wěn)定性。生物狀況指的是失去意志力的精神和身體狀態(tài)，例如，專注程度、蘇醒程度、疲勞程度、緊張程度、不舒適程度和身體狀況。為此，人們已經研究了檢測諸如打瞌睡狀況之類駕駛員的生物狀況的方法，以便支持駕駛員安全地駕駛交通工具。對于這種類型的技術，用于檢測心率以便知道駕駛員的身體狀況的生物信息測量設備是眾所周知的(參見例如專利文件2JP-A-2001-8922)。
傳統(tǒng)生物信息測量設備包括操作固定部分(安全帶)，用于固定待查人員；振動測量部分，用于測量心跳；和振動測量位置調整部分，用于將振動測量部分與被查人員的胸腔位置對準。通過這種結構，當被查人員簡單地系上安全帶將這些部分相互對準時，可以測量心電R波。
但是，在傳統(tǒng)生物信息測量設備中，存在受交通工具搖動的影響，不能精確檢測心跳的非常小的振動的可能性。
本發(fā)明就是在考慮了這些情況之后作出的，本發(fā)明的一個目的是提供能夠高靈敏度地和高精度地檢測生物信息和客觀地判斷待測人員的生物狀況的生物狀況判斷設備。此外，本發(fā)明的另一個目的是提供利用生物狀況判斷設備支持被測人員舒適地度過的系統(tǒng)。
此外，作為傳統(tǒng)生物信息測量設備，人們已經提出了根據(jù)作為生命體的人體的心跳檢測微振動信號，從而檢測生命體有關心跳的信息的設備。這種手段用于通過心臟的心跳活動使人體以共振頻率(大約4到7Hz)進行非常小振動和通過振動傳感器檢測與心跳同步的非常小振動，從而計算和顯示心跳的次數(shù)，并且具有不用將電極附在生命體上，可以沒有約束地進行檢測的優(yōu)點。但是，由于與心跳同步的振動信號很微弱，存在與心跳同步的振動信號受行駛振動影響，而如果像例如車輛正在行駛的情況那樣在外部產生振動噪聲，則不能檢測到心跳的問題。為了解決這個問題，人們提出了包括另一個振動傳感器和用于根據(jù)兩個振動傳感器的輸出信號之差輸出心跳信號的設備(例如，參見專利文獻3JP-A-4-5950)。
圖36(a)和36(b)示出了描述在公布物中的傳統(tǒng)生物信息測量設備。如圖36(a)所示，傳統(tǒng)生物信息測量設備6001由夾子6002、第一加速度傳感器6003、第二加速度傳感器6004和含有中空部分和由樹脂制成的媒介6005構成。媒介6005具有這樣的特性，即衰減掉生命體通過心跳的振動頻率成分。如圖36(b)所示，生物信息測量設備6001通過夾子6002附在車輛的安全帶6006上。在這種情況下，第一加速度傳感器6003位于身體這一側。
通過這種結構，在第一加速度傳感器6003檢測心跳產生的振動和行駛振動的同時，心跳產生的振動經過媒介6005被衰減掉，第二加速度傳感器6004只檢測到行駛振動。因此，求出第一加速度傳感器6003的輸出信號與第二加速度傳感器6004的輸出信號之差，從而只檢測到心跳產生的振動。
但是，對于這種傳統(tǒng)結構，心跳使人體輕微地振動，同時，行駛振動也使人體振動，并且人體以人體的共振頻率(大約4到7Hz)振動。因此，心跳產生的人體的微弱振動埋沒在行駛振動產生的人體的巨大振動之中。
當實際觀察傳感器輸出時，第一加速度傳感器6003檢測到行駛振動和行駛振動產生的人體的振動。媒介6005衰減掉人體的共振頻率(大約4到7Hz)。結果，行駛振動產生的人體的巨大振動被媒介6005衰減掉，從而第二加速度傳感器6004只檢測到行駛振動。因此，存在著即使求出第一加速度傳感器6003的輸出信號與第二加速度傳感器6004的輸出信號之差，也僅僅獲得行駛振動產生的人體的巨大振動信號，因此，心跳產生的振動信號埋沒在人體的巨大振動信號之中和難以檢測的問題。
此外，在行駛振動傳播到第一加速度傳感器6003和經過安全帶6006傳播到第二加速度傳感器6004的過程中振動經過媒介6005的傳遞延遲了。結果，在第一加速度傳感器6003的輸出信號和第二加速度傳感器6004的輸出信號之間形成相差。但是，對于這種結構，在求出輸出信號之差的情況中未考慮相差。由于這個原因，存在行駛振動成分仍然保留在通過相差獲得的信號中的問題。
為了解決這些傳統(tǒng)問題，本發(fā)明的一個目的是提供即使在外部產生振動噪聲，也能夠檢測生命體有關心跳的信息的生物信息檢測設備。

發(fā)明內容
為了達到目的，根據(jù)本發(fā)明的生物傳感器包括加速度檢測裝置，被構造成檢測包括待測人員的身體表面的振動的加速度；和判斷裝置，用于從加速度檢測裝置輸出的信息中提取有關心跳的信息、有關身體運動的信息和有關呼吸的信息中的至少兩個，并判斷作為生命體的被測人員的狀況。
通過這種結構，有關心跳的信息、有關身體運動的信息和有關呼吸的信息中的至少兩個被提取出現(xiàn)，從而判斷生命體的狀況。因此，可以高精度地客觀檢測生命體的狀況，并且可以將這種信息用于各種生物支持系統(tǒng)。
此外，本發(fā)明提供進一步包括存儲裝置的生物傳感器，存儲裝置存儲從加速度檢測裝置輸出的信息，判斷裝置將存儲在存儲裝置中的、從加速度檢測裝置輸出的信息設置成參考信息和在考慮了參考信息之后判斷生物狀況。
通過這種結構，如果加速度檢測裝置獲得的輸出信息預存在存儲裝置中和在考慮了如此存儲的數(shù)據(jù)之后判斷生命體的狀況，也可以省略加速度檢測裝置本身的特征，可以更有效地判斷的生命體的狀況，并且可以防止基于加速度檢測裝置本身的特征的輸出被判斷為由生命體引起的錯誤判斷。
并且，本發(fā)明提供這樣的生物傳感器，其中，存儲裝置用于存儲被測人員處在通常狀況下從加速度檢測裝置輸出的信息，并且判斷裝置用于通過參考存儲裝置的輸出信息判斷被測人員的生物狀況。
結果，可以通過參考被測人員他(她)本人處在通常狀況下的信息作出判斷。因此，可以有效地作出更精確的判斷。
另外，本發(fā)明提供這樣的生物傳感器，其中，加速度檢測裝置包括推斥力低的彈性構件，以及放置在彈性構件上的壓電電纜傳感器。
結果，可以高精度地進行檢測。
此外，本發(fā)明提供這樣的生物傳感器，其中，加速度檢測裝置是附在個人計算機的鍵盤上并放置在掌托(palm rest)上的壓電電纜傳感器，掌托是以這樣的方式配備的被測人員的至少一部分手掌與之接觸。
通過這種結構，壓電電纜傳感器配備在位于鍵盤和用戶之間和用于使用戶的手腕在個人計算機輸入的時候得到休息的所謂掌托上。結果，輸入人員(待測人員)不會有什么不協(xié)調感，可以以與通常輸入相同的方式更可靠地和高精度地進行檢測。此外，在左部和右部配備獨立的傳感器。因此，通過分別檢測有關左手和右手的信息和根據(jù)這兩個信息進行處理，可以更高精度地檢測生物信息。并且，通過將生物傳感器與屏幕保護器的運行判斷結合在一起，可以在例如輸入人員沒有進行鍵盤輸入已有預定時間和運行屏幕保護器時，通過生物傳感器檢測輸入人員在思考，離開座椅還是在打瞌睡。因此，在即使沒有鍵盤輸入已有預定時間，但繼續(xù)在思考的情況下，如果將屏幕保護器的運行控制成放棄運行屏幕保護器，可以防止冒失地進行鍵盤輸入干擾思考，或運行屏幕保護器干擾思考的不良影響的發(fā)生。此外，除了此時控制屏幕保護器的運行之外，還可以通過與氧氣供應系統(tǒng)或芳香治療系統(tǒng)聯(lián)動地供應新鮮香氣，支持輸入人員更流暢地和更有效地繼續(xù)思考。并且，在輸入人員還在或打瞌睡的情況中，也可以使氧氣供應系統(tǒng)或芳香治療系統(tǒng)運行起來。
并且，本發(fā)明提供這樣的生物傳感器，其中，加速度檢測裝置是放置在座椅部分上的壓電電纜傳感器。
通過這種結構，可以利用可以自由彎曲并可以不受安裝位置限制地配備在任何地方和不會有不協(xié)調感地舒適坐在上面的座椅部分可靠地檢測諸如有關心跳的信息之類的生物信息。
另外，本發(fā)明提供這樣的生物傳感器，其中，加速度檢測裝置是放置在掛在被測人員脖子周圍的垂飾上的壓電電纜傳感器。
通過這種結構，可以使被測人員不會有不協(xié)調感地可靠檢測諸如有關心跳的信息之類的生物信息。此外，可以將加速度檢測裝置固定在垂飾的頭部。
并且，本發(fā)明提供這樣的生物傳感器，其中，加速度檢測裝置是放置在被制成可附在被測人員身上的環(huán)狀構件上的壓電電纜傳感器。
通過這種結構，可以可靠地檢測諸如有關心跳的信息之類的生物信息。可以將環(huán)狀構件合并到可附在被測人員手臂上的手鐲或可附在被測人員腰部的腰帶中。在這種情況下，如果從環(huán)狀構件取出的信號可以無線發(fā)送到諸如個人計算機之類的處理設備，被測人員的行動不會受到限制。
另外，本發(fā)明提供這樣的生物傳感器，其中，加速度檢測裝置是放置在床上的壓電電纜傳感器。
通過這種結構，使壓電電纜傳感器得到使用。因此，可以使被測人員不會有不協(xié)調感地可靠檢測心跳振動。
此外，如果床墊由諸如低推斥力聚氨酯之類推斥力低的彈性構件、放置在低推斥力聚氨酯層的下表面和由聚氨酯制成的普通緩沖層、和放置在緩沖層的下表面的壓電電纜傳感器構成，可以更可靠地檢測心跳振動，并且，也可以不會有不協(xié)調感地增加睡覺舒適度。并且，通過用柔性電纜式傳感器構造壓電電纜傳感器，可以更可靠地檢測心跳振動。此外，通過將這樣的床墊安放在表面上存在凹凸部分的剛性板上，可以更可靠地檢測心跳振動。
此外，通過將壓電電纜傳感器安放在可傾斜地附在床架上的可動板上，可以可靠地檢測心跳振動，并且可以獲取睡覺舒適的看護床。
另外，本發(fā)明提供這樣的生物傳感器，其中，加速度檢測裝置是放置在盥洗室中的馬桶座圈上的壓電電纜傳感器。
通過這種結構，可以客觀地從諸如被測人員的心跳、身體運動和呼吸之類的生物信息中檢測作為生命體的被測人員的狀況。因此，在被測人員是老人或病人的情況下，醫(yī)務人員或家庭成員可以可靠地判斷狀況并可以不取決于諸如語言或面部表情之類的表示，作出可靠和客觀的判斷。結果，可以更可靠地實現(xiàn)適當服務。例如，由于羞怯或偏見，老人或病人往往表現(xiàn)出與事實不符的緊張。例如，在許多情況下，即使他們想要小便，但由于諸如羞怯或難為情之類的感覺，對于護理人員(給予服務的人員)的詢問，它們會說“不想小便”。但是，護理人員除了根據(jù)應答之外，還可以根據(jù)客觀的生物信息精確地掌握生命體的狀況，并且可以實現(xiàn)最佳服務。
此外，本發(fā)明提供利用生物傳感器的自主神經訓練系統(tǒng)，其中，判斷裝置用于從心跳、身體運動和呼吸的至少兩個中檢測自主神經狀況，該自主神經訓練系統(tǒng)進一步包括顯示裝置，用于以這樣的方式顯示作為從判斷裝置輸出的信息的自主神經狀況受訓者一邊觀看顯示裝置的顯示，一邊進行自主神經訓練。
通過這種結構，可以根據(jù)客觀的生物信息檢測生命體的自主神經狀況。因此，可以促進受訓者的知覺和實現(xiàn)更有效的訓練。例如，如果進行征服失眠癥訓練的受訓者可以識別他(她)被帶入作為生物信息的接近睡眠狀況，那么，可能給予他(她)安全的感覺，并且可以更有效地將他(她)引向睡眠。在這種情況下，可以將生物傳感器配備在枕頭或床中或附在枕頭或床上，可以在天花板上顯示有關黃昏或燦爛星空的信息，或者，可以像顯示裝置那樣通過光表示改變光的顏色，或者，可以利用聲學裝置根據(jù)有關音樂的信息顯示信息，并且最好使用能夠使受訓者舒適地進行識別的方法。
并且，本發(fā)明提供利用生物傳感器的芳香治療系統(tǒng)，其中，判斷裝置用于檢測作為輸出信息的緊張程度，并且取決于緊張程度，通過參考芳香治療信息選擇香味，從而緩解生物狀況。
通過這種結構，可以客觀地掌握緊張程度，并且芳香治療系統(tǒng)可以自動地工作。因此，可以進行給予更舒適生活的支持。
另外，本發(fā)明提供利用生物傳感器的聲音系統(tǒng)，其中，判斷裝置用于檢測緊張程度，該聲音系統(tǒng)包括音樂供應裝置，用于取決于緊張程度，選擇和供應適當音樂。
通過這種結構，可以客觀地掌握緊張程度，并且聲音系統(tǒng)可以自動地工作。因此，可以進行給予更舒適生活的支持。
此外，本發(fā)明提供利用生物傳感器的瞌睡防止系統(tǒng)，其中，判斷裝置用于檢測蘇醒程度，該瞌睡防止系統(tǒng)包括支持蘇醒的支持裝置；和驅動控制裝置，用于取決于蘇醒程度，控制支持裝置的驅動操作。
通過這種結構，可以使工作人員(被測人員)蘇醒得更早，以便有效地完成辦公室里的工作。結果，可以獲得舒適的工作環(huán)境。并且，管理者可以容易地和更有效地進行各種適當支持例如他(她)在多數(shù)工作人員想要睡覺的時間間隔內更大聲地供應音樂，進行芳香治療或供應氧氣。
另外，本發(fā)明提供利用生物傳感器的護理支持系統(tǒng)，其中，判斷裝置用于檢測小便意愿，該護理支持系統(tǒng)包括顯示裝置，用于為護理人員顯示輸出信息。
如上所述，通過這種結構，通過客觀地掌握作為有關生命體的狀況的信息的小便意愿，可以實現(xiàn)更精確的看護，以便產生好的結果。
此外，本發(fā)明提供利用生物傳感器的輸入支持系統(tǒng)，其中，判斷裝置用于檢測大腦的蘇醒程度，并且根據(jù)蘇醒程度控制屏幕保護器的啟動。
如上所述，通過這種結構，通過客觀地掌握作為有關生命體的狀況的信息的蘇醒程度，可以實現(xiàn)更精確的輸入支持，以便產生好的結果。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的生物傳感器被構造成根據(jù)諸如心跳、身體運動和呼吸之類的生物信息客觀地掌握生命體的狀況。因此，可以實現(xiàn)可靠的和適當?shù)闹С帧?br> 并且，本發(fā)明提供根據(jù)從具有柔性的壓電傳感器輸出的信息判斷待測人員的生物狀況的生物狀況判斷設備，它包括配備在安全帶上的第一壓電傳感器、配備在與被測人員分開的位置中的第二壓電傳感器和根據(jù)從第一和第二壓電傳感器的每一個輸出的信息判斷被測人員的生物狀況的判斷裝置，第一壓電傳感器用于檢測被測人員有關心跳的信息、有關身體運動的信息和有關呼吸的信息中的至少兩個，而第二壓電傳感器用于檢測有關交通工具的振動的信息。
通過這種結構，判斷裝置根據(jù)從第一和第二壓電傳感器的每一個輸出的信息判斷被測人員的生物狀況。因此，可以高靈敏度地和高精度地檢測生物信息并可以客觀地被測人員的生物狀況。
另外，本發(fā)明提供這樣的生物狀況判斷設備，其中，第一壓電傳感器配備在安全帶上與被測人員接觸的位置中，通過這種結構，通過第一壓電傳感器可以精確地檢測被測人員的生物信息。
此外，本發(fā)明提供這樣的生物狀況判斷設備，其中，第一壓電傳感器與安全帶合為一體。通過這種結構，可以不會有不協(xié)調感地系上配有壓電傳感器的安全帶，這樣很實用。
并且，本發(fā)明提供這樣的生物狀況判斷設備，其中，判斷裝置含有處理從第一和第二壓電傳感器的每一個輸出的信息的處理部分，該處理部分用于對輸出信息進行頻率分析。通過這種結構，例如，在正在行駛的過程中在外部產生大量噪聲的情況下，也可以通過頻率分析檢測預定頻帶中的信息。此外，可以不考慮相差地處理輸出信息。
另外，本發(fā)明提供這樣的生物狀況判斷設備，其中，處理部分含有第一計算裝置，用于計算第一和第二壓電傳感器的輸出信號的各自功率譜；第二計算裝置，用于對每個頻率計算在第一計算裝置中計算的兩個功率譜之間的差值；和第三計算裝置，用于根據(jù)第二計算裝置的計算結果獲取預置的心跳基本頻區(qū)中功率譜之間的差值最大的頻率，作為有關心跳的信息。
此外，本發(fā)明提供這樣的生物狀況判斷設備，進一步包括存儲從第一和第二壓電傳感器的每一個輸出的信息的存儲裝置，判斷裝置用于通過參考存儲在存儲裝置中的信息判斷被測人員的生物狀況。通過參考存儲在存儲裝置中的有關被測人員的生物信息，可以準確地檢測生物狀況的變化，從而精確地判斷被測人員的生物狀況。
并且，本發(fā)明提供這樣的生物狀況判斷設備，其中，存儲裝置用于存儲被測人員處在通常狀況下從傳感器輸出的信息，通過參考存儲在存儲裝置中的被測人員處在通常狀況下的生物信息，可以準確地檢測生物狀況與通常狀況相比的變化，從而更精確地判斷被測人員的生物狀況。
另外，本發(fā)明提供這樣的生物狀況判斷設備，其中，以彎曲形式配備第一壓電傳感器。通過這種結構，可以提高檢測生物信息的精度。
此外，本發(fā)明提供利用根據(jù)權利要求17到24的任何一項所述的生物狀況判斷設備的聲音系統(tǒng)，其中，判斷裝置用于判斷被測人員的緊張程度，該聲音系統(tǒng)包括音樂供應裝置，用于取決于緊張程度，選擇和供應適當音樂。借助于這種結構，通過在被測人員他(她)本人意識到緊張狀況之前給予適當音樂，可以緩解被測人員的緊張。
并且，本發(fā)明提供利用根據(jù)權利要求17到24的任何一項所述的生物狀況判斷設備的疲勞減輕支持系統(tǒng)，其中，判斷裝置用于檢測被測人員的疲勞程度，該疲勞減輕支持系統(tǒng)包括支持疲勞減輕的支持裝置和取決于疲勞程度控制支持裝置的驅動操作的驅動控制裝置。通過這種結構，在被測人員他(她)本人意識到疲勞狀況之前驅動支持裝置。因此，可以支持被測人員的疲勞減輕。
另外，本發(fā)明提供利用根據(jù)權利要求17到24的任何一項所述的生物狀況判斷設備的瞌睡防止系統(tǒng)，其中，判斷裝置用于檢測被測人員的蘇醒程度，該瞌睡防止系統(tǒng)包括支持蘇醒的支持裝置和取決于蘇醒程度控制支持裝置的驅動操作的驅動控制裝置。通過這種結構，在被測人員他(她)本人意識到蘇醒程度降低之前驅動支持裝置。因此，可以防止被測人員打瞌睡。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供能夠高靈敏度地和高精度地檢測生物信息和客觀地判斷被測人員的生物狀況的生物狀況判斷設備。此外，可以提供利用生物狀況判斷設備支持被測人員舒適地度過的系統(tǒng)。
此外，本發(fā)明提供這樣的生物信息檢測設備，其中，第一計算裝置計算檢測生命體的振動的第一振動檢測裝置和通過振動衰減裝置分開配備的第二振動檢測裝置的各自輸出信號的功率譜，第二計算裝置對每個頻率計算如此計算的兩個功率譜之間的差值，而第三計算裝置根據(jù)第二計算裝置的計算結果獲取預置的心跳基本頻區(qū)中功率譜之間的差值最大的頻率，作為有關心跳的信息。
結果，例如，在行駛振動作用于作為生命體的人體的情況下，心跳使人體輕微地振動，同時，行駛振動也使人體振動，并且人體以與如上所述相同的方式，以人體的共振頻率(大約4到7Hz)振動。因此，心跳產生的人體的微弱振動埋沒在行駛振動產生的人體的巨大振動之中。但是，此時人體的振動信號包括通常出現(xiàn)在大約1到2Hz的心跳基本頻區(qū)中的振動信號，通過計算第一振動檢測裝置和第二振動檢測裝置的各自輸出信號之間的功率譜差可以提取振動信號成分。更具體地說，在如上所述的心跳基本頻區(qū)中的振動信號被第一振動檢測裝置檢測的同時，它經過振動衰減裝置誤差，傳播到第二振動檢測裝置。因此，可以計算第一振動檢測裝置和第二振動檢測裝置的各自輸出信號之間的功率譜差，并且獲取預置的心跳基本頻區(qū)中功率譜差最大的頻率，作為有關心跳的信息。
取代像傳統(tǒng)技術那樣生命體的共振頻率的頻帶(大約4到7Hz)，通過關注通常出現(xiàn)在大約1到2Hz的心跳基本頻區(qū)來獲取有關心跳的信息。因此，與傳統(tǒng)技術不同，可以防止心跳信號埋沒在行駛振動產生的人體的巨大振動信號之中，導致檢測不到有關心跳的信息。
此外，如果像傳統(tǒng)技術那樣在時基上求出差值，有必要考慮相差。但是，根據(jù)本發(fā)明的生物信息檢測設備在頻率軸上計算功率譜差。因此，無需考慮相差，可以通過消除行駛振動產生的頻率成分來進行必要頻區(qū)中的分析。
根據(jù)本發(fā)明的生物信息檢測設備計算兩個振動檢測裝置的功率譜之間的差值，并且取代生命體的共振頻率的頻帶，通過關注心跳的基本頻區(qū)獲取有關心跳的信息。因此，即使在外部產生振動噪聲，也可以檢測生命體有關心跳的信息。
在根據(jù)本發(fā)明的生物信息檢測設備中，關于第一發(fā)明，第一計算裝置計算檢測生命體的振動的第一振動檢測裝置和通過振動衰減裝置分開配備的第二振動檢測裝置的各自輸出信號的功率譜，第二計算裝置對每個頻率計算如此計算的兩個功率譜之間的差值，而第三計算裝置根據(jù)第二計算裝置的計算結果獲取預置的心跳基本頻區(qū)中功率譜之間的差值最大的頻率，作為有關心跳的信息。
兩個振動檢測裝置的功率譜之間的差值被計算出來，并且取代生命體的共振頻率的頻帶，通過關注心跳的基本頻區(qū)來獲取有關心跳的信息。因此，可以提供即使在外部產生振動噪聲也可以檢測生命體有關心跳的信息的使用廣泛的生物信息檢測設備。
關于第二發(fā)明，具體地說，根據(jù)第一發(fā)明的接觸物品是可以與作為生命體的人體的一部分接觸的生活用品，例如，衣服、手鐲、腰帶、項鏈、椅子、馬桶座圈、浴缸、眼罩、床單、交通工具座椅、地板、蜂窩式電話和PDA(個人數(shù)字助理)的至少一種。
尤其，在第三發(fā)明中，根據(jù)第一發(fā)明的第一振動檢測裝置、振動衰減裝置和第二振動檢測裝置被模壓在一起像薄片一樣和配備在車輛的安全帶和座椅上的生命體之間。它們被模壓成像薄片一樣。因此，可以在安全帶和座椅上的生命體之間檢測范圍寬的基于心跳的振動。結果，可以提高檢測有關心跳的信息的精度。
尤其，在第四發(fā)明中，根據(jù)第一發(fā)明的第一振動檢測裝置、振動衰減裝置和第二振動檢測裝置被模壓在一起像薄片一樣和配備在座椅的背側中，第一振動檢測裝置被布置成與配備在座椅背面中的緩沖部分的座椅背側接觸，而第二振動檢測裝置包括由表面上的彈性構件組成的隔離物。它們被模壓成像薄片一樣。因此，可以檢測從座椅上的生命體傳播到座椅的背面?zhèn)鹊幕谛奶姆秶鷮挼恼駝?。此外，第一振動檢測裝置被布置成與配備在座椅背面中的緩沖部分的座椅背側接觸。因此，靠在座椅的背面?zhèn)茸粫胁粎f(xié)調感。并且，第二振動檢測裝置在表面上配有由彈性構件組成的隔離物，當行駛振動傳播到第二振動檢測裝置時，它被隔離物衰減掉，使得無用振動難以傳播到第二振動檢測裝置或第一振動檢測裝置。結果，可以進一步提高檢測有關心跳的信息的精度。
尤其，在第五發(fā)明中，根據(jù)第三或第四發(fā)明的第一振動檢測裝置和第二振動檢測裝置由以彎曲形式配備在襯底布上的具有柔性的電纜狀壓電傳感器形成，而壓電傳感器的彎曲部分中的筆直部分被配備成幾乎與座椅的垂直方向平行。具有柔性的電纜狀壓電傳感器得到使用。因此，可以提高配備的自由度，例如，可以進行彎曲配備，并且，將壓電傳感器的彎曲部分中的筆直部分配備成幾乎與座椅的垂直方向平行。因此，即使接收到作為行駛振動的主要振動成分的垂直方向的振動，壓電傳感器也難以發(fā)生變形和難以受行駛振動影響。因此，可以提高檢測精度。
在第六發(fā)明中，根據(jù)第一到第五發(fā)明的任何一個的振動衰減裝置具有這樣的特征，至少衰減掉心跳基本頻區(qū)中的振動。當心跳振動從第一振動檢測裝置傳播到第二振動檢測裝置時，振動衰減裝置至少衰減掉心跳基本頻區(qū)中的振動。因此，可以使心跳基本頻區(qū)中第一振動檢測裝置和第二振動檢測裝置的各自輸出信號之間的功率譜差更干凈。因此，可以進一步提高檢測有關心跳的信息的精度。
在第七發(fā)明中，根據(jù)第一到第五發(fā)明的任何一個的第一計算裝置在某個時間范圍內對第一振動檢測裝置和第二振動檢測裝置的輸出信號的每一個依次計算移動平均值，并計算移動平均值的時序數(shù)據(jù)的功率譜。通過計算移動平均值，可以消除行駛振動引起的無用振動成分。因此，可以進一步提高檢測有關心跳的信息的精度。
在第八發(fā)明中，通過具有某種振動衰減特征的振動衰減裝置布置直接配備在生命體上或配備在與生命體接觸的物品上和用于檢測生命體的振動的數(shù)個振動檢測裝置，獲取各自輸出的頻率成分，并獲得心跳基本頻區(qū)中差值最大的頻率，作為有關心跳的信息。獲取振動檢測裝置的各自輸出之間的頻率成分之差，并通過關注心跳的基本頻區(qū)來獲得有關心跳的信息。因此，可以提供即使在外部產生振動噪聲也可以檢測生命體有關心跳的信息的使用廣泛的生物信息檢測設備。
在第九發(fā)明中，提供檢測生命體的振動的第一振動檢測裝置和與第一振動檢測裝置相對并通過具有某種振動衰減特征的振動衰減裝置布置的第二振動檢測裝置，獲取第一振動檢測裝置和第二振動檢測裝置每一個的輸出信號的頻率成分，并獲得心跳基本頻區(qū)中差值最大的頻率，作為有關心跳的信息。因此，可以提供即使在外部產生振動噪聲也可以檢測生命體有關心跳的信息的使用廣泛的生物信息檢測設備。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的辦公室支持系統(tǒng)的視圖；圖2是示出該系統(tǒng)的結構的方框圖；圖3是示出該系統(tǒng)的結構的方框圖；圖4是示出該系統(tǒng)的芳香治療系統(tǒng)的方框圖；圖5是示出該系統(tǒng)的屏幕保護器系統(tǒng)的方框圖；圖6是示出該系統(tǒng)中的掌墊的視圖；圖7是示出壓電電纜傳感器的視圖；圖8是示出傳感器的輸出的說明圖；圖9是說明處理部分的身體運動信息處理操作的曲線圖；圖10是說明判斷部分作出的生物狀況判斷的具體例子的曲線圖(2個元素)；圖11是說明判斷部分作出的生物狀況判斷的具體例子的曲線圖(3個元素)；圖12是示出傳感器的輸出，并且從中獲取的有關心跳的信息和有關呼吸的信息的曲線圖；圖13是示出支持系統(tǒng)的操作的流程圖；圖14是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的生物傳感器的視圖；圖15是示出根據(jù)本發(fā)明第三實施例的手鐲的視圖；圖16是示出根據(jù)本發(fā)明第五實施例的自我訓練系統(tǒng)的視圖；圖17(a)是示出例示根據(jù)本發(fā)明的生物狀況判斷設備的第七實施例的座椅設備的結構的視圖，而圖17(b)是示出安全帶的放大圖；圖18是示出將人體傳感器附在安全帶上的另一種方法的視圖；圖19是示出控制裝置的功能的方框圖；
圖20是說明與處理部分的心跳信息處理操作有關的功能的方框圖；圖21是說明處理部分的身體運動信息處理操作的曲線圖；圖22是說明判斷部分作出的生物狀況判斷的具體例子(2個元素)的曲線圖；圖23是說明判斷部分作出的生物狀況判斷的具體例子(3個元素)的曲線圖；圖24是說明利用信號波形判斷生物狀況的處理的曲線圖；圖25是示出例示根據(jù)本發(fā)明的生物狀況判斷設備的第八實施例的兒童座椅的結構的視圖；圖26是示出附上安全帶襯墊的例子的視圖；圖27是示出根據(jù)本發(fā)明第九實施例的生物信息檢測設備中感測單元6007的結構的視圖；圖28是示出該設備的感測單元6007配備在主要部分已取走的車輛的座椅6013中的情況的視圖；圖29是示出該設備的方框圖；圖30是代表在應用了該設備的車輛處在空轉狀態(tài)下的情況下座椅上的人體的心電圖SS0、第一振動檢測裝置6008的輸出信號SS1、第二振動檢測裝置6010的輸出信號SS2和SS1與SS2之間的差值SS3的瞬變的特征圖；圖31是示出該設備中心率的檢測的流程圖；圖32是示出空轉狀態(tài)下第二計算裝置6018計算的SS1和SS2兩者之間的功率譜差的特征圖；圖33是代表在應用了該設備的車輛處在行駛狀態(tài)下的情況下座椅上的人體的心電圖SS0、第一振動檢測裝置6008的輸出信號SS1、第二振動檢測裝置6010的輸出信號SS2和SS1與SS2之間的差值SS3的瞬變的特征圖；圖34是示出行駛狀態(tài)下第二計算裝置6018計算的SS1和SS2兩者之間的功率譜差的特征圖；圖35是示出該設備的感測單元6007配備在車輛的安全帶6006與座椅上的生命體之間的結構的視圖；和圖36(a)是示出傳統(tǒng)生物信息檢測設備的結構的視圖，而圖36(b)是示出傳統(tǒng)生物信息檢測設備附在安全帶上的結構的視圖。
在附圖中，0表示待測人員，1表示生物傳感器，100表示鍵盤，200表示掌托，210表示主體部分，211表示低推斥力聚氨酯層，212表示普通聚氨酯層，240表示包狀封皮，250表示掌托的支承部分，300表示壓電傳感器，320表示片狀構件，321表示柔性薄膜，322a和322b表示傳感器部分，330表示支承板，331表示凹痕，332表示彈性板，360表示壓電電纜傳感器，400表示存儲裝置，500表示判斷裝置，600表示芳香治療系統(tǒng)，700表示屏幕保護器系統(tǒng)，5010表示安全帶，5011表示人體傳感器，5020表示薄板，5021表示靠背部分，5022表示座位部分，5023表示車輛傳感器，5030表示控制部分，5301表示信號輸入部分，5303表示處理部分，3031表示第一計算部分，3032表示第二計算部分，3033表示第三計算部分，3034表示第四計算部分，3035表示第五計算部分，5305表示判斷部分，5307表示驅動控制部分，5040表示存儲裝置，360表示壓電電纜傳感器，361表示芯線(中心電極)，362表示壓敏基本材料，363表示外電極，364表示PVC(聚氯乙烯)，5110表示兒童安全帶，5120表示兒童座椅主體，5200表示后座的安全帶，5300表示安全帶襯墊，Y表示輸出信號，X表示閾值，50S0、50S1和50S2表示信號，50R1和50R2表示比較信號，6008表示第一振動檢測裝置，6009表示振動衰減裝置，6010表示第二振動檢測裝置，6011表示襯底布，6012表示壓電傳感器，6013表示座椅，6014表示緩沖部分，6015表示隔離物，6017表示第一計算部分，6018表示第二計算部分，6019表示第三計算部分，而6020表示第四計算部分。
具體實施例方式
下面將參照附圖詳細描述本發(fā)明的實施例。
(第一實施例)在本實施例中，將描述辦公室支持系統(tǒng)。如圖1所示，辦公室支持系統(tǒng)作為加速度檢測裝置附在個人計算機的鍵盤100上，用于利用壓電電纜傳感器(未示出但將在以下進行描述)檢測生命體的狀況，壓電電纜傳感器配備在安排成與待測人員的至少一部分手掌接觸的掌托200上。如圖2所示，生物傳感器1包括壓電傳感器300，存儲有關心跳的信息、有關身體運動的信息和有關呼吸的信息的存儲裝置400，以及根據(jù)存儲在存儲裝置400中的判斷生命體的狀況的判斷裝置500。在生物傳感器1中，從壓電傳感器300檢測到的輸出信息中提取有關心跳的信息、有關身體運動的信息和有關呼吸的信息，并且參考預存在存儲裝置400中的被測人員在正常狀況下的生物信息，以便根據(jù)與該信息的差異判斷生命體的狀況。客觀地判斷生物傳感器獲取的生物信息，以便控制芳香治療系統(tǒng)600和屏幕保護器系統(tǒng)700的驅動操作。
此外，如圖3的方框圖所示，壓電傳感器300包括壓電電纜傳感器360，放大壓電電纜傳感器360的輸出信號的第一放大器390，進一步放大第一放大器的輸出的第二放大器391，以及由DSP(數(shù)字信號處理器)形成處理第一放大器和第二放大器的輸出的處理部分392。第一放大器390用于將壓電電纜傳感器的輸出放大大約100倍，而第二放大器391用于將第一放大器390的輸出放大大約10到100倍。
如圖4所示，芳香治療系統(tǒng)600包括根據(jù)從生物傳感器1輸出的信息選擇要供應的任何香味的香味選擇裝置601、和根據(jù)香味選擇裝置601獲取的選擇結果向被測人員0供應香味的香味供應裝置602。通過這種結構，在本實施例中，通過與芳香治療系統(tǒng)聯(lián)動地供應新鮮香氣，使生物傳感器支持輸入人員更流暢地和更有效地繼續(xù)思考。
如圖5所示，屏幕保護器系統(tǒng)700包括根據(jù)從生物傳感器1輸出的信息確定是否驅動屏幕保護器的驅動判斷裝置701、和根據(jù)驅動判斷裝置701獲取的判斷結果控制屏幕保護器的驅動操作的驅動控制裝置702。借助于這種結構，通過將生物傳感器與屏幕保護器系統(tǒng)700的運行判斷結合在一起，可以在輸入人員沒有進行鍵盤輸入已有預定時間和運行屏幕保護器時，通過生物傳感器檢測輸入人員在思考，離開座椅還是在打瞌睡。因此，在即使沒有鍵盤輸入已有預定時間，但繼續(xù)在思考的情況下，也可以將屏幕保護器的運行控制成放棄運行屏幕保護器，并且防止冒失地進行鍵盤輸入干擾思考，或運行屏幕保護器干擾思考的不良影響的發(fā)生。
此外，此時，除了控制屏幕保護器的運動之外，還可以應用供應氧氣的系統(tǒng)或供給音樂的系統(tǒng)，并且可以一起使用它們創(chuàng)造更舒適的辦公環(huán)境。
接著，描述包括作為生物傳感器用在這里的壓電電纜傳感器的掌托和利用因此使用的壓電電纜傳感器的壓電傳感器。
如圖6所示，包括生物傳感器的掌托200的主體部分210由低推斥力聚氨酯層211和配備在它下面的普通聚氨酯層212構成。低推斥力聚氨酯層211的厚度小于等于整個掌托主體部分210的厚度的一半。
雖然如圖2所示，生物傳感器1由壓電傳感器300、存儲裝置400和判斷裝置500等構成，但存儲裝置400可以配備在掌托200中并可以通過USB(通用串行總線)接線端與個人計算機連接，而判斷裝置500可以在個人計算機中實現(xiàn)。壓電傳感器300由柔性片狀構件320、柔性薄膜321和使壓電電纜傳感器360像波一樣在上面彎曲配備的傳感器部分322a和322b構成。這里，壓電電纜傳感器被劃分成左右兩個部分并可以檢測各自的數(shù)據(jù)。
支承板330配有在用于支承的彈性板332的表面上的大量凹痕331，以便形成凹凸表面。這些功能和優(yōu)點將在下面描述。
240表示將布料241折疊起來并使三邊可通過扣件242打開而形成的包狀封皮。當打開扣件242，在包狀封皮240中從上往下依次容納掌托主體部分210、壓電傳感器300和用于支承的彈性板332使它們處在重疊狀態(tài)下，并且扣上扣件242時，形成掌托200。
250表示附在鍵盤100上的用于掌托支承的架子，并且用掌托兩側之間的插入物將掌托固定在鍵盤上。
接著，描述構成掌托主體部分210的“低推斥力聚氨酯”和“普通聚氨酯”。
“低推斥力聚氨酯”是這樣構成的選擇聚氨酯泡沫的成分，即，聚亞安酯的類型、官能團的個數(shù)和多羥基化合物的羥基值；配制它們，以便在使用聚氨酯泡沫的溫度(通常，室溫)上引起玻璃轉化；以及通過玻璃轉化現(xiàn)象造成低推斥力。
另一方面，以這樣的方式配制“普通聚氨酯”，即，在使用聚氨酯泡沫的溫度(室溫)上不引起玻璃轉化，因此，具有高推斥力。
兩者的物理特性值如下。
取決于硬度，普通聚氨酯泡沫劃分成三種類型。它們是軟類型、中等類型和硬類型。
1)軟類型的聚氨酯泡沫具有20±2kg/m3的密度、6+1.5的硬度、0.2kg/cm或更大的抗扯強度、0.6kg/cm2或更大的抗拉強度、150％或更大的伸長率、35％或更大的推斥彈性和6％或更小的殘余應變(strain)。
2)中等類型的聚氨酯泡沫具有20+2kg/m3的密度、11±1.5的硬度、0.2kg/cm或更大的抗扯強度、0.7kg/cm2或更大的抗拉強度、120％或更大的伸長率、35％或更大的推斥彈性和6％或更小的殘余應變。
3)硬類型的聚氨酯泡沫具有21±2kg/m3的密度、15±2.0的硬度、0.2kg/cm或更大的抗扯強度、0.7kg/cm2或更大的抗拉強度、120％或更大的伸長率、35％或更大的推斥彈性和6％或更小的殘余應變。
此外，推斥力低的聚氨酯泡沫具有65±10kg/m3的密度、5.5±2.0的硬度、0.2kg/cm或更大的抗扯強度、0.5kg/cm2或更大的抗拉強度、150％或更大的伸長率、5％或更小的推斥彈性和3％或更小的殘余應變。
密度和硬度是根據(jù)JIS-K6401測量的，抗扯強度、抗拉強度和伸長率是根據(jù)JIS-K6301測量的，并且推斥彈性和殘余應變是根據(jù)JIS-K6401測量的。
此外，雖然掌托主體部分210可以只由低推斥力聚氨酯層構成，但它具有包括低推斥力聚氨酯層211和普通聚氨酯層212的雙層結構的理由是，如果只通過低推斥力聚氨酯層獲得足夠厚度，它會變得昂貴和過分下沉，這是不可取的。
在這種情況下，顯然，略小于整個厚度的一半的部分應該由低推斥力聚氨酯層構成和作為普通緩沖材料的聚氨酯泡沫應該粘在低推斥力聚氨酯層的下部更可取。
用在這里的壓電電纜傳感器是如圖7所示利用壓敏基本材料的電纜狀傳感器。壓電電纜傳感器360包括沿著軸向在中心上的芯線(中心電極)361、配備成覆蓋中心電極361的外圍的壓敏基本材料362和配備在壓敏基本材料362周圍的外電極363，并且用諸如PVC(聚氯乙烯)364之類的柔性樹脂覆蓋在最外層構成。
對于壓敏基本材料362，壓電電纜傳感器360使用最大容許溫度為120℃的和最初由本申請人開發(fā)的具有耐熱性的樹脂類材料，并且可以用在比傳統(tǒng)典型聚合體壓敏基本材料(同軸向伸長聚偏二氟乙烯)或壓敏基本材料(氯丁二烯和壓電陶瓷粉末的壓敏基本材料)的最大容許溫度90℃高的溫度區(qū)(120℃或更低)中。壓敏基本材料362由具有柔性的樹脂和壓電陶瓷構成，并且，利用包括線圈狀金屬中心電極和薄膜狀外電極的柔性電極形成和具有與普通乙烯繩索的柔性相當?shù)娜嵝浴?br> 另外，壓電電纜傳感器360具有幾乎等于聚合體壓敏基本材料的靈敏度的高靈敏度，并且在可以檢測人體的插入物的低頻區(qū)(10Hz或更低)中具有與聚合體壓敏基本材料的靈敏度相當?shù)母哽`敏度。理由是壓敏基本材料362的相對介電常數(shù)(大約55)大于聚合體壓敏基本材料的相對介電常數(shù)(大約10)，因此，在低頻區(qū)(10Hz或更低)中靈敏度下降也小。尤其，最近，顯然在幾Hz上也可以獲得高靈敏度。除了共振頻帶之外，在基本頻帶中也可以進行檢測，并且可以容易地進行測量。
壓敏基本材料362由樹脂類材料和顆粒大小為10μm或更小的壓電陶瓷粉末的合成物構成，振動檢測特征通過成分和陶瓷粉末的顆粒大小來實現(xiàn)，柔性通過樹脂材料的選擇來實現(xiàn)。壓敏基本材料362使用作為樹脂類材料的氯類聚乙烯來實現(xiàn)高耐熱性(120℃)和致使容易成形的柔性，因此，可以在不要求交聯(lián)的簡單制造過程中形成。
通過形成壓敏基本材料362，然后，將幾kV/mm的高DC(直流)電壓施加在壓敏基本材料362上，從而對壓敏基本材料362進行極化，如此獲得的壓電電纜傳感器360可以具有壓電性能。在在壓敏基本材料362中存在諸如裂紋之類的微小缺陷的情況下，缺陷部分容易放電，致使兩個電極易于短路。由于這個原因，不能施加足夠高的極化電壓。但是，在本發(fā)明中，通過利用長度不變的構造成粘在壓敏基本材料362上的輔助電極建立獨創(chuàng)極化過程，可以檢測和避免缺陷和使極化穩(wěn)定化，從而將長度增加到幾十米或更長。
此外，在壓電電纜傳感器中，線圈狀金屬中心電極用于中心電極361，并且薄膜狀電極(包括鋁-聚對酞酸乙二酯-鋁的三層疊片)用于外電極363。結果，可以使電極一直粘在壓敏基本材料362上，并且，可以容易地進行外部引線的連接，并且可以獲得柔性電纜狀裝配結構。中心電極361是銅-銀合金線圈，外電極363是包括鋁-聚對酞酸乙二酯-鋁的三層疊膜，壓敏基本材料362是聚乙烯類樹脂+壓電陶瓷粉末，并且封皮是熱塑性塑料。結果，相對介電常數(shù)是55，電荷產生額是10到13C(庫侖)/gf，并且最大容許溫度是120℃。
圖8是示出施加在壓電電纜傳感器360上的負載和傳感器輸出特征的曲線圖。本申請人對壓電電纜傳感器360的負載與傳感器輸出之間的關系進行了實驗。結果是，當將(a)中的彎曲負載施加在壓電電纜傳感器360上時，傳感器輸出呈現(xiàn)(b)中的現(xiàn)象。
(1)更具體地說，當在時間t0，沒有將負載施加在壓電電纜傳感器360上時，傳感器輸出指示2(V)。
(2)當在時間t1，沿著不變方向將彎曲負載施加在壓電電纜傳感器360上時，傳感器輸出在施加彎曲負載的時刻增加到4(V)，此后馬上反向到達0(V)，隨后再次返回到2(V)。
(3)然后，傳感器輸出隨著彎曲一直指示2(V)。
(4)當在時間t3，壓電電纜傳感器360恢復到原來狀態(tài)時，傳感器輸出在那個時刻減小到0.8(V)，馬上反向到達2.2(V)，此后再次返回到2(V)。
因此，壓電電纜傳感器對加速度作出反應，產生輸出。只有在施加力的那一時刻，才輸出信號。即使以后繼續(xù)施加力，輸出也是零，直到引起振動，也就是說，在加速度是零的情況下。存在只有在將力撤消的那一時刻，才給出輸出的特征。于是，在像一樣將壓電電纜傳感器彎曲地放置在掌托的下部的情況下，只有當將力施加在一部分壓電電纜傳感器上，即，引起壓力變化時，才產生輸出。
這里，壓電電纜傳感器配備在凹凸板上，以便提高壓電電纜傳感器的檢測靈敏度。當從上面壓住壓電電纜傳感器中面向凹部的部分時，沿著向下方向有選擇地進行加壓。因此，只有變化表現(xiàn)為信號，從而可以獲得強的信號。
此外，可以將壓電傳感器放置在夾層狀床墊的下表面，在夾層狀床墊中，由聚氨酯制成的普通緩沖層作為掌墊配備在低推斥力聚氨酯層的上部和下部。
下面將描述利用生物傳感器的(個人計算機)輸入支持系統(tǒng)的操作。
下面將描述如圖1所示，輸入人員(待測人員)利用掌托進行輸入操作的情況。
首先，使壓電電纜傳感器360彎曲形成的傳感器部分322a和322b檢測通過緊鄰手掌的掌托主體部分210傳送的加速度。這里，可以取出左手和右手的數(shù)據(jù)。
與左手側和右手側對應的傳感器部分322a和322b的輸出信號被設置成壓電電纜傳感器360的輸出信號。在處理部分392中，從中輸出的每個振動信號被模擬-數(shù)字轉換成數(shù)字值，然后，在某個時間范圍內依次計算移動平均值，并計算移動平均值的時序數(shù)據(jù)的功率譜。
此后，對每個頻率計算兩個功率譜之和。隨后，根據(jù)計算結果，在預置的心跳基本頻區(qū)中獲取功率譜最大的頻率，作為有關心跳的信息。將如此獲取的頻率乘以60以獲得心率。因此，處理部分392可以獲取駕駛員的心率(有關心跳的信息)。在本實施例中，心跳的基本頻區(qū)被設置成大約1到2Hz。在這個過程中，按秒或按10秒計算心率。
此外，利用在如上所述的方法中獲取的心率，獲取每秒至每10秒心率的變化。首先，從有關每秒至每10秒心率的時序數(shù)據(jù)中計算心率的平均值或標準偏差，將心率的標準偏差除以心率的平均值以獲取心率的變化。對于有關心率的信息，可以使用心率和心率的變化兩者。
這里，處理部分配備在專用IC(集成電路)(未示出)中。
雖然已經描述了處理部分392對從左右兩個傳感器部分進行頻率分析，從而獲取有關心跳的信息的方法，但有關心跳的信息也可以通過利用例如CVRR、LF/HF或混沌指標的方法獲得。
此外，雖然在上面的描述中處理部分392通過關注大約1到2Hz的頻帶獲取有關心跳的信息，但也可以以相同的方式通過關注1Hz或更低的頻帶獲取有關呼吸的信息。
圖9是說明身體運動信息處理操作的曲線圖。在處理部分392中，獲取單位時間通過第一放大器390將與左右手側相對應的傳感器部分322a和322b的輸出信號放大大約100倍獲得的信號(輸出信號B)超過預定閾值T的次數(shù)。除了被測人員的生物活動(心跳或呼吸)引起的振動信號之外，輸出信號B還包括外部原因產生的振動引起的振動信號。但是，由于身體運動具有比這些振動大的幅度，可以只根據(jù)壓電電纜傳感器360的輸出信號獲取有關身體運動的信息。
如圖2所示的判斷裝置500根據(jù)壓電傳感器300中處理部分392的處理結果，通過參考存儲在存儲裝置400中的被測人員處在通常狀況下的生物信息(有關心跳的信息、有關呼吸的信息和有關身體運動的信息)判斷被測人員的生物狀況。
圖10是說明判斷部分500作出的生物狀況判斷的具體例子的曲線圖。圖10(a)示出了單位時間身體運動的次數(shù)與心率之間的相關性。判斷裝置500根據(jù)該相關性判斷緊張程度。圖10(b)示出了呼吸次數(shù)與心率之間的相關性。判斷裝置500根據(jù)該相關性判斷蘇醒程度。圖10(c)示出了單位時間身體運動的次數(shù)與心率的變化之間的相關性。判斷裝置500根據(jù)該相關性判斷疲勞程度。如圖10所示的相關性基于以前對被測人員進行實驗獲取的測量結果，并且假設這些數(shù)據(jù)存儲在存儲裝置400中。例如，通過實驗從腦電波中測量精確的蘇醒程度，同時，收集有關心跳、呼吸和身體運動的數(shù)據(jù)，以獲取蘇醒程度與心率、呼吸次數(shù)和身體運動模式之間的關系。此時，最好，根據(jù)大量數(shù)據(jù)允許待查人員一些自由度來獲取與所有體驗的適當關系。
在緊張程度的判斷中，如圖10(a)所示，取決于較接近的以前獲取的任何一條緊張程度曲線，分高中低三個級判斷緊張程度。判斷裝置500將處理部分392的處理結果(有關心跳的信息和有關身體運動的信息)與這個圖中的曲線相比較，并且判斷緊張程度。例如，在心率高的情況下，可以判斷，如果身體運動的次數(shù)少，緊張程度高，而如果身體運動的次數(shù)多，緊張程度中等。
在蘇醒程度的判斷中，如圖10(b)所示，取決于較接近的以前獲取的任何一條蘇醒程度曲線，分高中低三個級判斷蘇醒程度。例如，在心率高的情況下，可以判斷，如果呼吸次數(shù)少，蘇醒程度中等，而如果呼吸次數(shù)多，蘇醒程度高。判斷裝置500將處理部分392的處理結果(有關心跳的信息和有關呼吸的信息)與這個圖中的曲線相比較，并且判斷蘇醒程度。
在疲勞程度的判斷中，如圖10(c)所示，取決于較接近的以前獲取的任何一條疲勞程度曲線，分高中低三個級判斷疲勞程度。參照圖10(c)，例如，在心率的變化差不多中等的情況下，可以判斷，如果身體運動的次數(shù)少，疲勞程度高，而如果身體運動的次數(shù)多，疲勞程度低。判斷裝置500將處理部分392的處理結果(心率的變化和身體運動的次數(shù))與這個圖中的曲線相比較，并且判斷疲勞程度。
盡管在上面的描述中判斷裝置500分三個級判斷緊張程度、蘇醒程度和疲勞程度，但如果以前通過實驗獲得了相關性，也可以分更多級，譬如，五個級或十個級作出判斷。除了兩個元素(心率和身體運動的次數(shù))之間的相關性之外，還可以依賴于心率和呼吸次數(shù)之間的相關性判斷生物狀況。
此外，如圖11的例子所示，除了兩個元素之外，也可以獲取包括呼吸次數(shù)的心率、身體運動的次數(shù)和呼吸次數(shù)三個元素之間的相關性，并且判斷蘇醒程度。結果，可以更準確地作出判斷。
并且，通過將有關體溫的信息加入兩個元素或三個元素的相關性中，可以作出精度更高的判斷。通過以相同方式將體溫傳感器配備在掌托與手腕接觸的部分中，可以容易地測量體溫。此外，根據(jù)體溫節(jié)奏(生理節(jié)奏)，還可以校正蘇醒度曲線。
雖然已經描述了在處理部分392中通過頻率分析獲取有關心跳的信息、有關呼吸的信息和有關身體運動的信息的處理，但也可以根據(jù)信號波形作出判斷。
左右傳感器部分322a和322b的輸出信號數(shù)據(jù)的相加值代表如圖12所示的輸出信號S0。
輸出信號數(shù)據(jù)將掌托劃分成兩個部分和分別配備壓力傳感器，并且，通過左右兩個部分的相加獲取輸出信號。因此，可以減小誤差。
然后，通過0.1到1Hz的帶通濾波器取出輸出信號，并且將如此獲取的結果表示成S1(處理1)(與對呼吸的使用相對應)。
另一方面，通過4到7Hz的帶通濾波器取出輸出信號，并且將如此獲取的結果表示成S2(處理2)(與對心跳的使用相對應)。
分別將它們與以前測量的和存儲在存儲裝置中的用于比較的信號值相比較(例如，有關呼吸的信號被表示成R1和有關脈沖的信號被表示成R2)。根據(jù)比較結果，判斷裝置500在考慮了有關心跳的信息和有關呼吸的信息之后確定每項的狀況。首先，例如，判斷是否處在蘇醒狀況。在考慮了正常狀況、專注狀況和疲勞狀況之后存儲用于在各種情況下進行比較的信號數(shù)據(jù)，并且將它們相互比較。
根據(jù)比較結果，判斷是否與生命體的狀況相對應地進行了每個對策操作，并且采取相應對策。
下面將參照圖13的流程圖描述利用芳香治療系統(tǒng)和屏幕保護器系統(tǒng)的對策操作。
首先，判斷裝置從生物傳感器的輸出信息中判斷專注狀況(是否達到專注)(步驟1001)。
如果判斷達到專注，發(fā)送屏幕保護器的驅動禁止信號(步驟1002)。
因此，禁止屏幕保護器的驅動操作。因此，即使沒有鍵盤輸入已達屏幕保護器的設置時間，也不干擾專注狀況，使思考繼續(xù)下去。
接著，判斷裝置判斷疲勞狀況(步驟1003)。如果判斷處在疲勞狀況，開始康復步驟。作為康復措施，例如，判斷是否供應冷風(步驟1004)。如果判斷供應冷風，從放在待測人員附近的冷風供應部分供應冷風(步驟1005)。
作為下一步康復措施，例如，判斷是否供應氧氣(步驟1006)。如果判斷供應氧氣，從放在被測人員附近的氧氣供應部分供應氧氣(步驟1007)，并且結束處理步驟(步驟1008)。
如果在判斷步驟1001中判斷沒有達到專注，隨后，運行屏幕保護器(步驟1009)。
接著，判斷裝置判斷蘇醒程度(步驟1010)。如果判斷處在蘇醒狀況，判斷是否進行芳香治療，作為康復措施(步驟1011)。
如果判斷進行芳香治療，通過圖4中的香味選擇裝置選擇香味(步驟1012)，并且從放在被測人員附近的香味供應部分供應所需香氣(步驟1013)。然后，結束處理步驟(步驟1008)。
另一方面，如果在蘇醒程度判斷步驟1010中判斷未處在專注狀況，但處在打瞌睡狀況，處理轉到判斷是否供應冷風的步驟1004。
因此，根據(jù)生物傳感器的輸出控制屏幕保護器和芳香治療的操作。因此，可以提高操作者的工作效率。此外，檢測疲勞程度以便采取防止操作者越來越疲勞的對策。結果，可以改善辦公環(huán)境，并且可以為人們創(chuàng)造舒適的工作環(huán)境。
雖然在本實施例中將芳香治療用作康復措施，但也可以使用聲音系統(tǒng)。此外，關于生物信息，也可以檢測緊張程度和依賴于緊張程度選擇和供應適當音樂。
并且，管理者可以從生物傳感器的輸出中了解每個操作者的狀況，并且可以采取改善工作環(huán)境的措施，例如，可以在總結數(shù)據(jù)以便檢測許多人感到勞累或易于打瞌睡的時間間隔或休息一下的時間間隔內預先引入芳香治療或供應音樂。
雖然在本實施例中通過將輸出信號與被測人員他(她)本人處在通常狀況下的數(shù)據(jù)相比較和進行分析判斷生物狀況(精神狀態(tài))，但本發(fā)明不局限于此，也可以使用計數(shù)獲取預定閾值或更大的次數(shù)，從而計數(shù)心率和呼吸次數(shù)的方法，或其它眾所周知的方法，例如，通過微型計算機將生物傳感器的輸出信號模擬-數(shù)字轉換成數(shù)字數(shù)據(jù)，并且從數(shù)字數(shù)據(jù)的時序數(shù)據(jù)中計算自相關性系數(shù)，從而計算心率和呼吸次數(shù)的方法。
此外，雖然壓電電纜傳感器用作生物傳感器，但也可以使用能夠檢測振動的其它傳感器，例如，同軸靜電電容傳感器或壓力敏感電阻型的電纜狀傳感器。如果傳感器可以配備在床墊的下表面，以便通過人體的心跳或呼吸檢測振動，除了電纜狀傳感器之外，還可以使用帶狀或片狀壓力敏感傳感器。
并且，通過獲取心跳基本頻區(qū)中功率譜之間的差值最大的頻率，作為有關心跳的信息，例如，在振動作用于人體的情況下，也可以提取出現(xiàn)在大約1到2Hz的心跳基本頻區(qū)的振動信號成分，而不會使心跳產生的作為生命體的人體的微弱振動埋沒在外部原因產生的振動引起的人體的巨大振動之中。
與傳統(tǒng)技術不同，取代生命體的共振頻率的頻帶(大約4到7Hz)，通過關注通常出現(xiàn)在大約1到2Hz的心跳基本頻區(qū)獲取來有關心跳的信息。因此，與傳統(tǒng)技術不同，可以防止心跳信號埋沒在外部原因產生的人體的巨大振動信號之中，導致檢測不到有關心跳的信息。
此外，盡管如果像傳統(tǒng)技術那樣在時基上求出差值，要考慮相差，但是，如果在頻率軸上計算功率譜之間的差值，可以不考慮相差地消除外部原因引起的振動的頻率成分，從而在必要頻區(qū)中進行分析。
(第二實施例)雖然在上述的實施例中已經描述了并入掌托作為生物傳感器的例子，但也可以使用附在具有預定長度的壓電電纜傳感器360兩端的檢測單元370，作為單個傳感器單元。如圖14所示，檢測單元可以制成可通過USB接線端380與像個人計算機的顯示器那樣的顯示部分連接。由于壓電電纜傳感器本身以與圖7中的那個相似的方式制成，所以省略對它的描述。
根據(jù)這種結構，可以保證不會有不協(xié)調感地為待測人員檢測諸如有關心跳的信息之類有關生命體的信息，并且，可以容易地進行搬運，重量輕，并且可以容易地進行管理。例如，也可以將該檢測單元掛在被測人員的脖子周圍，以便用作垂飾。此外，也可以無線地從個人計算機取出配備在垂飾頭上的壓電電纜傳感器的輸出。并且，壓電電纜傳感器可以附在垂飾的頭部。
(第三實施例)此外，如圖15所示，也可以將壓電電纜傳感器埋藏在手鐲中，并通過配備在包括電線的檢測單元380中的天線無線地實現(xiàn)與個人計算機的數(shù)據(jù)交換。
結果，無需管制待測人員的行動就可以實現(xiàn)高度可靠的控制。另外，可以可靠地檢測諸如有關呼吸的信息之類有關生命體的信息。除了帶在被測人員手臂上的手鐲之外，也可以將環(huán)狀構件合并到可帶在被測人員腰部的腰帶中。
(第四實施例)此外，在生物傳感器中，可以將壓電電纜傳感器配備在盥洗室中的馬桶座圈上，并且可以將判斷裝置的輸出顯示在顯示設備上，以便從諸如作為被測人員的老人或病人的心跳、身體運動和呼吸之類有關生命體的信息中客觀地作為生命體的被測人員的狀況。
結果，醫(yī)務人員或家庭成員可以可靠地判斷狀況并可以不取決于諸如語言或面部表情之類的表示，作出可靠和客觀的判斷。結果，可以更可靠地實現(xiàn)適當服務。例如，由于羞怯或偏見，老人或病人往往表現(xiàn)出與事實不符的緊張。例如，在即使他們想要小便，但由于諸如羞怯或難為情之類的感覺，對于護理人員(給予服務的人員)的詢問，它們會說“不想小便”的情況下，護理人員可以從顯示設備上根據(jù)客觀的生物信息精確地掌握生命體的狀況，并且可以實現(xiàn)最佳的和充分的服務。
(第五實施例)接著描述自主神經訓練支持系統(tǒng)。這里，如圖16所示，壓電電纜傳感器360埋藏在由低推斥力聚氨酯制成的枕頭400中，并且心跳、身體運動和呼吸的至少兩個被取作輸出，以便檢測自主神經狀況。與第三實施例中的方式相同，將壓電電纜傳感器360的輸出發(fā)送到檢測單元380，并且作為字符信息382通過投影型顯示設備381顯示在天花板上。
結果，受訓者一邊觀看顯示在天花板上的信息，一邊進行自主神經訓練。
通過這種結構，可以根據(jù)客觀的生物信息檢測生命體的自主神經狀況。因此，可以促進受訓者的知覺和實現(xiàn)更有效的訓練。例如，如果進行征服失眠癥訓練的受訓者可以識別他(她)處在作為生物信息的接近睡眠狀況下，那么，可能給予他(她)安全的感覺，并且可以獲得更有效的訓練結果。
生物傳感器不局限于附在枕頭上，也可以附在床墊上或覆蓋身體上部的蒲團人體側(內側)的表面上。
此外，顯示裝置不局限于顯示字符信息，也可以根據(jù)有關黃昏或燦爛星空的簡單圖像信息在天花板上顯示信息，可以通過光表示改變光的顏色，或者，可以利用聲學裝置根據(jù)有關音樂的信息顯示信息，并且最好使用能夠使受訓者舒適地進行識別和使他(她)昏昏欲睡的方法。
(第六實施例)雖然在上述的實施例中附在生命體上的加速度檢測裝置直接或通過固態(tài)媒介檢測生物信息，但在這本實施例中將描述通過液體檢測生物信息的方法。
更具體地說，在本實施例中，加速度傳感器以漂浮狀態(tài)配備在浴缸中，以便通過水(液體)檢測振動，從而檢測生物信息。
結果，通過在洗澡的時候客觀地檢測生物信息，可以進行與聲音系統(tǒng)的連接供應有關音樂的信息，或與芳香治療系統(tǒng)聯(lián)動地進行芳香治療，從而支持舒適的洗澡。
另外，也可以應用在洗澡時客觀地檢測生物信息，從而將疾病通知護理人員或家庭成員以防在洗澡期間發(fā)生意外的使用方法。
(第七實施例)圖17是示出例示根據(jù)本發(fā)明的生物狀況判斷設備的第七實施例的座椅設備的結構的視圖。在本實施例中，將描述檢測有關車輛駕駛員的生物信息(有關心跳的信息、有關呼吸的信息和有關身體運動的信息)以判斷生物狀況的情況。
如圖17(a)所示，根據(jù)本實施例的座椅設備包括包括靠背部分5021和座位部分5022和含有配備在靠背部分5021的背面的車輛傳感器5023的座椅5020和與人體傳感器5011合在一起的安全帶5010，它們與控制裝置5030和存儲從人體傳感器5011和車輛傳感器5023輸出的信息的存儲裝置5040連接。人體傳感器5011用于檢測駕駛員有關心跳的信息、有關呼吸的信息和有關身體運動的信息中的至少兩個，而車輛傳感器5023用于檢測交通工具有關振動的信息。
利用實際上由本申請人開發(fā)有壓敏基本材料的電纜狀傳感器(壓電電纜傳感器)用于人體傳感器5011和車輛傳感器5023。
如圖17(b)所示，人體傳感器5011以彎曲(彎曲)狀態(tài)縫制在安全帶5010與人體接觸的那一面上。結果，可以在寬的范圍內接收到振動信號，并且，應力可以容易地施加在彎曲部分上。因此，伸長或收縮量隨位移量而增加。換句話說，以彎曲狀態(tài)將人體傳感器5011與安全帶5010整合在一起，以便提高人體傳感器5011的靈敏度。
如圖18所示，通過將壓電電纜傳感器縫制在寬度幾乎是成品安全帶寬度兩倍的帶狀布一側的半面上，使傳感器處在里面地將布折疊起來，然后，縫制并最后加工布的末端(外緣部分)，可以將人體傳感器5011與安全帶5010整合在一起，通過將人體傳感器5011縫制在安全帶的內部，可以不協(xié)調感較小地系上安全帶。
此外，車輛傳感器5023以彎曲狀態(tài)縫制在靠背部分5021的背面?zhèn)?。車輛傳感器5023可以配備在與駕駛員分開的任何位置，例如，座位部分5022的下部、座位部分5022或靠背部分5021的內部或交通工具主體(交通工具內有天花板或方向盤)中。最好，在除了安全帶上部之外的其它部分中的位置與駕駛員分開。
圖19是示出控制裝置5030的功能的方框圖。如圖19所示，控制裝置5030包括分別將人體傳感器5011和車輛傳感器5023輸出的振動信號(生物信息)的強度放大大約100倍的第一放大器5301和5311、分別將第一放大器5301和5311的輸出信號放大大約10到100倍的第二放大器5302和5312、處理第二放大器5302和5312和第一放大器5301的處理部分5303、根據(jù)車輛傳感器5023和人體傳感器5011輸出的振動信號判斷駕駛員的生物狀況的判斷部分5305、和以音樂供應設備的每個部分根據(jù)判斷部分5305獲取的判斷結果進行預定操作的方式控制驅動操作的驅動控制部分5307。
圖20是說明與處理部分5303的心跳信息處理操作有關的功能的方框圖。如圖20所示，處理部分5303含有第一計算裝置3031、第二計算裝置3032、第三計算裝置3033、第四計算裝置3034和第五計算裝置3035。
第一計算裝置3031將人體傳感器5011輸出的振動信號和車輛傳感器5023輸出的振動信號的每一個模擬-數(shù)字轉換成數(shù)字值，然后，在某個時間范圍內依次計算移動平均值和計算移動平均值的時序數(shù)據(jù)的功率譜。
第二計算裝置3032對每個頻率計算第一計算裝置3031計算的兩個功率譜之間的差值。第三計算裝置3033獲取預置的心跳基本頻區(qū)中功率譜的差值最大的頻率，作為有關心跳的信息。第四計算裝置3034將第三計算裝置3033獲取的頻率乘以60和將如此計算的值設置成心率。因此，處理裝置5303可以獲取駕駛員的心率(有關心跳的信息)。在本實施例中，心跳的基本頻區(qū)被設置成大約1到2Hz。在這個過程中，按秒或按10秒計算心率。
第五計算裝置3035利用通過第四計算裝置3034計算的心率，獲取每秒至每10秒心率的變化。第五計算裝置3035從有關每秒至每10秒心率的時序數(shù)據(jù)中計算心率的平均值或標準偏差，并且將心率的標準偏差除以心率的平均值以獲取心率的變化。對于有關心率的信息，也可以使用第四計算裝置3034獲取的心率和第五計算裝置3035獲取的心率的變化兩者。
第一到第五計算裝置配備在專用IC(未示出)中。對于專用IC，最好使用例如DSP(數(shù)字信號處理器)。
此外，雖然在上面的描述中處理部分5303通過關注大約1到2Hz的頻帶獲取有關心跳的信息，但也可以以相同的方式通過關注1Hz或更低的頻帶獲取有關呼吸的信息。
圖21是說明處理部分5303的身體運動信息處理操作的曲線圖。在處理部分5303中，獲取單位時間通過第一放大器5301將人體傳感器5011的輸出信號放大大約100倍獲得的信號(輸出信號Y)超過預定閾值X的次數(shù)。除了駕駛員的生物活動(心跳或呼吸)引起的振動信號之外，輸出信號Y還包括交通工具本身的振動引起的振動信號。但是，由于身體運動具有比車輛主體的振動大的幅度，可以只根據(jù)人體傳感器5011的輸出信號獲取有關身體運動的信息。
判斷裝置5305根據(jù)處理部分5303的處理結果，通過參考存儲在存儲裝置5040中的駕駛員處在通常狀況下的生物信息(有關心跳的信息、有關呼吸的信息和有關身體運動的信息)判斷駕駛員的生物狀況。
圖22是說明判斷部分5305作出的生物狀況判斷的具體例子的曲線圖。圖22(a)示出了單位時間身體運動的次數(shù)與心率之間的相關性。判斷裝置5305根據(jù)該相關性判斷緊張程度。圖22(b)示出了呼吸次數(shù)與心率之間的相關性。判斷裝置5305根據(jù)該相關性判斷蘇醒程度。圖22(c)示出了單位時間身體運動的次數(shù)與心率的變化之間的相關性。判斷裝置5305根據(jù)該相關性判斷疲勞程度。如圖22所示的相關性基于以前對被測人員進行實驗獲取的測量結果，并且假設這些數(shù)據(jù)存儲在存儲裝置5040中。例如，根據(jù)實驗從腦電波中測量精確的蘇醒程度，同時，收集有關心跳、呼吸和身體運動的數(shù)據(jù)，以獲取蘇醒程度與心率、呼吸次數(shù)和身體運動模式之間的關系。此時，最好，根據(jù)大量數(shù)據(jù)允許待查人員一些自由度來獲取與所有體驗的適當關系。
在緊張程度的判斷中，如圖22(a)所示，取決于較接近的以前獲取的任何一條緊張程度曲線，分高中低三個級判斷緊張程度。判斷部分5305將處理部分5303的處理結果(有關心跳的信息和有關身體運動的信息)與這個圖中的曲線相比較，并且判斷緊張程度。例如，在心率高的情況下，可以判斷，如果身體運動的次數(shù)少，緊張程度高，而如果身體運動的次數(shù)多，緊張程度中等。
在蘇醒程度的判斷中，如圖22(b)所示，取決于較接近的以前獲取的任何一條蘇醒程度曲線，分高中低三個級判斷蘇醒程度。判斷部分5305將處理部分5303的處理結果(有關心跳的信息和有關呼吸的信息)與這個圖中的曲線相比較，并且判斷蘇醒程度。例如，在心率高的情況下，可以判斷，如果呼吸次數(shù)少，蘇醒程度中等，而如果呼吸次數(shù)多，蘇醒程度高。
在疲勞程度的判斷中，如圖22(c)所示，取決于較接近的以前獲取的任何一條疲勞程度曲線，分高中低三個級判斷疲勞程度。判斷部分5305將處理部分5303的處理結果(心率的變化和身體運動的次數(shù))與這個圖中的曲線相比較，并且判斷疲勞程度。例如，在心率的變化差不多中等的情況下，可以判斷，如果身體運動的次數(shù)少，疲勞程度高，而如果身體運動的次數(shù)多，疲勞程度低。
盡管在上面的描述中判斷部分5305分三個級判斷緊張程度、蘇醒程度和疲勞程度，但如果以前通過實驗獲得了相關性，也可以分更多級，譬如，五個級或十個級作出判斷。此外，除了兩個元素(心率和身體運動的次數(shù))之間的相關性之外，還可以依賴于心率和呼吸次數(shù)之間的相關性判斷生物狀況。并且，如圖23的例子所示，也可以獲取心率、呼吸次數(shù)和身體運動的次數(shù)三個元素之間的相關性，并且判斷蘇醒程度。結果，可以更準確地作出判斷。并且，通過將有關體溫的信息加入兩個元素或三個元素的相關性中，可以作出精度更高的判斷。通過將體溫傳感器配備在例如方向盤與手掌或手指接觸的部分中，可以容易地測量體溫。此外，根據(jù)體溫節(jié)奏(生理節(jié)奏)，還可以校正蘇醒度曲線。
雖然已經描述了通過頻率分析獲取有關心跳的信息、有關呼吸的信息和有關身體運動的信息的處理，但也可以利用信號波形判斷生物狀況。
圖24是說明利用信號波形判斷生物狀況的處理和曲線圖。首先，人體傳感器5011的輸出信號和車輛傳感器5023的輸出信號的相位相互一致，可以求出差值。結果是，獲得信號XS0。更具體地說，信號XS0代表不包括交通工具本身的振動引起信號成分和由人體的生物活動引起的振動信號。接著，通過帶通濾波器提取信號XS0的0.1到1Hz的頻率成分(處理1)。作為提取結果，獲得信號XS1和信號XS1對應于有關呼吸的信息。此外，通過帶通濾波器提取信號XS0的4到8Hz(人體和交通工具的共振頻率)的頻率成分(處理2)。作為提取結果，獲得信號XS2和信號XS2對應于有關心跳的信息。這個處理可以由與處理部分5303相同的處理部分進行。
將如上所述獲取的信號值(有關心跳的信息和有關呼吸的信息)與以前測量的和存儲在存儲裝置5040中的用于比較的信號值相比較(例如，有關呼吸的信號被表示成XR1和有關脈沖的信號被表示成XR2)。根據(jù)比較結果，在考慮了有關心跳的信息和有關呼吸的信息之后確定生物狀況。因此，生物狀況可以由與判斷部分5305相同的判斷部分判斷。
在生物狀況的判斷中，也可以使用根據(jù)CVRR指標確定緊張程度或根據(jù)混沌指標確定疲勞程度的其它方法。
驅動控制部分5307根據(jù)判斷部分5305獲得的判斷結果，控制配備在交通工具中的音樂供應裝置、香氣供應裝置、氧氣供應裝置、空調裝置、按摩裝置和警告裝置(未示出)每個部分的驅動操作。
下面將描述驅動控制部分5307的具體控制例子。當判斷部分5305判斷駕駛員的緊張程度增加時，驅動控制部分5307以這樣的方式控制每個部分的驅動操作，即，音樂供應裝置選擇和給出緩和緊張的音樂，香氣供應裝置選擇和供應具有緩解效果的香氣(香味)，氧氣供應裝置供應氧氣，并且按摩裝置按摩駕駛員的腰部或肩部。驅動控制部分5307依賴于例如緊張程度，調節(jié)音量、香氣的強度、氧氣的濃度和分級按摩的強度和速度。
此外，當判斷部分5305判斷駕駛員的疲勞程度增加時，驅動控制部分5307以這樣的方式控制每個部分的驅動操作，即，音樂供應裝置選擇和給出具有醫(yī)治疲勞效果的音樂，香氣供應裝置選擇和供應具有醫(yī)治疲勞效果的香氣，氧氣供應裝置供應氧氣，并且按摩裝置按摩駕駛員的腰部或肩部。驅動控制部分5307依賴于例如疲勞程度，調節(jié)音量、香氣的強度、氧氣的濃度和分級按摩的強度和速度。
并且，當判斷部分5305判斷駕駛員的蘇醒程度降低時，驅動控制部分5307以這樣的方式控制每個部分的驅動操作，即，音樂供應裝置選擇和給出擺脫想睡的音樂(快節(jié)奏音樂)，香氣供應裝置選擇和供應具有醫(yī)治疲勞效果的香氣，氧氣供應裝置供應氧氣，按摩裝置按摩駕駛員的腰部或肩部，警告裝置發(fā)出警告聲音，并且空調裝置供應冷氣。驅動控制部分5307依賴于例如蘇醒程度，調節(jié)音量、香氣的強度、氧氣的濃度、按摩的強度和速度、警告聲音的音量和空調分級設置溫度。在駕駛員的蘇醒程度降低的情況下，除了生成警告聲音之外，警告裝置還可以使諸如車輛中的速度計之類的顯示部分打開和關閉或可以通知外部監(jiān)視中心。
驅動控制部分5307的控制集中顯示在表1中。
(表1)緊張程度疲勞程度蘇醒程度音樂香氣氧氣振動警告空調如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的座椅設備中，利用由壓電電纜傳感器形成的人體傳感器5011和車輛傳感器5023檢測生物信息，并且根據(jù)生物信息判斷駕駛員的生物狀況。通過這種結構，可以高靈敏度地檢測生物信息和客觀地判斷駕駛員的生物狀況。
通常，在車輛正在行駛的情況下，座椅上的人體被行駛振動激發(fā)起來(4到7Hz的頻率)，使得難以檢測有關駕駛員的生物信息。但是，在本實施例中，處理部分5303對兩個傳感器(人體傳感器5011和車輛傳感器5023)的輸出信息進行頻率分析以便計算功率譜之間的差值，并通過關注心跳的基本頻區(qū)獲取有關心跳的信息。因此，即使在外部產生振動噪聲，也可以檢測生命體有關心跳的信息。此外，通過這種結構，無需考慮兩個傳感器的輸出信息的相移就可以容易地獲取有關心跳的信息。
控制裝置或存儲裝置可以配備在交通工具主體中或可以配備在與交通工具分開放置的控制中心中。在控制裝置和交通工具相互分開配備的情況下，人體傳感器5011和車輛傳感器5023的輸出信息無線發(fā)送。
此外，雖然在本實施例中判斷駕駛員的生物狀況，但也可以以相同的方式對除了駕駛員之外的乘坐在乘客席或后座的人員實現(xiàn)判斷。
(第八實施例)在兒童乘坐在交通工具上的情況下，務必將他(她)放在兒童座椅上。一尤其，可以假設最好讓小于一歲的嬰兒乘坐在為了安全起見放在后座上的嬰兒專用兒童座椅上。但是，當將兒童座椅放在后座上時，難以從駕駛員席或乘客席掌握嬰兒的狀況。因此，在本實施例中，將描述在讓嬰兒乘坐在放在后座上的兒童座椅上的情況下，能夠將嬰兒的生物狀況通知駕駛員和使嬰兒舒適地度過的兒童座椅。
圖25是示出例示根據(jù)本發(fā)明的生物狀況判斷設備的第八實施例的兒童座椅的結構的視圖。在本實施例中，將描述檢測乘坐在兒童座椅上的嬰兒的生物信息(有關心跳的信息、有關呼吸的信息和有關身體運動的信息)以判斷生物狀況的情況。在圖25中，與在第七實施例中所述的圖17中的那些相同的部分具有相同的標號。
如圖25所示的兒童座椅包括含有埋藏在外表面中的車輛傳感器5023的兒童座椅主體5120和與人體傳感器5011合在一起的兒童安全帶5110，并且與控制裝置5030和存儲裝置5040連接。兒童安全帶5110從嬰兒的兩個肩部的背側經過身體的前面延伸到兩條腿之間的部分，從而將嬰兒的身體固定在兒童座椅主體5120上。
雖然在本實施例中，人體傳感器5011與兒童安全帶5110合在一起，但身體傳感器5011也可以埋藏在兒童座椅主體5120內部與嬰兒的狀況接觸的位置中，或者，可以讓人體傳感器5011埋藏其中的頭墊在內部與兒童座椅主體5120接觸。如果配備了頭墊，可以更可靠地固定嬰兒的頭部，并且，將人體傳感器貼在嬰兒的頭部。因此，可以更準確地感測嬰兒的生物信息(有關心跳的信息、有關呼吸的信息和有關身體運動的信息)。
本實施例在驅動控制部分5307的控制內容方面不同于第七實施例。下面將描述這個方面。
驅動控制部分5307根據(jù)判斷部分5305獲取的判斷結果，控制配備在兒童座椅中的AV(視聽)供應裝置、香氣供應裝置、氧氣供應裝置、空調裝置、振動裝置和通知裝置(未示出)每個部分的驅動操作。
當判斷部分5305判斷嬰兒處在緊張狀況下或身體運動變得劇烈和嬰兒焦躁不安時，驅動控制部分5307以這樣的方式控制每個部分的驅動操作，即，振動裝置使兒童座椅主體5120振動以便給予嬰兒以舒適的振動，香氣供應裝置選擇和供應具有緩解效果的香氣，氧氣供應裝置供應氧氣，AV供應裝置供應具有緩解效果的音樂或與人心臟聲音相似的聲音和在后座的靠背上顯示諸如母親的視頻或動畫之類的動態(tài)圖像，并且空調裝置供應適當溫度的氣體。驅動控制部分5307依賴于例如嬰兒的緊張程度，調節(jié)音量、香氣的強度、氧氣的濃度、使兒童座椅主體5120振動的模式(如何搖擺)和分級速度。
一般說來，在許多情況下，由于兒童座椅溫度升高，嬰兒會焦躁不安。因此，最好，空調裝置供應溫度比室溫低的氣體。香氣供應裝置、氧氣供應裝置和空調裝置從配備在兒童座椅主體5120外緣的供應端口供應香氣、氧氣或氣體，以便不擊中嬰兒的身體。
此外，可以預置嬰兒喜歡的音樂、視頻和香味或可以預定氣體溫度或濕度，以便加以供應。通過顯示母親臉部的視頻，可以獲得使嬰兒緩解和使他(她)感到安逸的好處。此外，在嬰兒太小無法識別母親臉部的情況下，即使相距大約10cm顯示兩個黑點，也可以獲得與顯示人臉相同的好處。
在驅動控制部分5307通過判斷部分5305檢測生物狀況，例如，嬰兒想要小便的狀態(tài)的變化的情況下，通知裝置控制驅動操作生成預定聲音或音樂。結果，可以將嬰兒的生物狀況通知其它乘客。
取代兒童座椅，AV供應裝置、香氣供應裝置、氧氣供應裝置、空調裝置和通知裝置可以配備在交通工具中。
如上所述，根據(jù)按照本實施例的兒童座椅，通過判斷嬰兒的生物狀況來驅動每個支持裝置。因此，在交通工具中嬰兒可以舒適地度過。根據(jù)按照本實施例的兒童座椅，嬰兒幾乎不會因溫度升高而感到不舒適的焦躁不安。即使將兒童座椅放在后座上，駕駛員也可以容易地把注意力集中在駕駛上，而不會使他(她)自己全神貫注嬰兒的狀況。結果是，駕駛員可以更安全地進行駕駛。
雖然已經描述了安全帶和壓電電纜傳感器(人體傳感器5011)整合在一起的情況，但也可以應用將壓電電纜傳感器插在擋塊中或貼在擋塊上，因此，當拉動帶扣時，與釘在安全帶上的帶扣一起拖動和擴展壓電電纜傳感器，以便與駕駛員的胸部接觸的結構。此外，如圖26所示，即使為了減輕安全帶與肩部、頸背或腰部直接接觸引起的不舒適感，將壓電電纜傳感器配備在安全帶襯墊5300中，也可以檢測人體的微小信號，因此，可以獲得相同的好處。
雖然在第七和第八實施例中人體傳感器和車輛傳感器由壓電電纜傳感器構成，但即使它們由片狀或帶狀壓電傳感器構成，本發(fā)明也可以以相同的方式得以實現(xiàn)。
(第九實施例)圖27是示出根據(jù)本發(fā)明第九實施例的生物信息檢測設備中感測單元6007的結構的視圖。在本實施例中，將描述利用根據(jù)本發(fā)明的生物信息檢測設備檢測車輛座椅上的人體的心跳的例子。
在圖27中，感測單元6007包括第一振動檢測裝置6008、振動衰減裝置6009和第二振動檢測裝置6010。第一振動檢測裝置6008用于檢測人體的振動，并且具有柔性的電纜狀壓電傳感器6012以彎曲的形式配備在由非紡織纖維或海綿片制成的襯底布6011上。
振動衰減裝置6009由具有至少衰減掉心跳基本頻區(qū)中的振動的特征的彈性構件制成。對于這樣的彈性構件，最好使用例如厚度比襯底布6011厚得多的海綿片。
第二振動檢測裝置6010具有與第一振動檢測裝置6008相同的結構。第一振動檢測裝置6008與振動衰減裝置6009相互結合在一起，而第二振動檢測裝置6010與振動衰減裝置6009相互結合在一起。
圖28是示出感測單元6007配備在主要部分已取走的車輛中的座椅6013上的情況的視圖。在本實施例中，感測單元6007配備在座椅6013的背側中。第一振動檢測裝置6008被布置成與配備在座椅背面中的緩沖部分6014的座椅背面?zhèn)冉佑|，而第二振動檢測裝置6010在它的表面上包括由彈性構件組成的隔離物6015，并且總是配備在通過座椅6014的座椅彈簧6016和它的協(xié)同構件承受擠壓的位置中。更具體地說，通過隔離物6015將感測單元6007置于配備在座椅的背面中的緩沖部分6014與座椅彈簧6016之間。
最好，感測單元6007具有在座椅的背面覆蓋整個緩沖部分6014的形狀。但是，考慮到在坐著狀況下人體貼著座椅背面的部分較好，感測單元6007配備在座椅背面上的緩沖部分6014中，在坐著期間從與人體的腰部相對應的位置到與肩胛的至少最低部相對應的位置的范圍內是人們所希望的。
此外，感測單元6007以這樣的方式配備在座椅的背面上，即，使壓電傳感器6012的彎曲部分中的筆直部分幾乎與座椅6013的垂直方向平行。
圖29是示出根據(jù)本實施例的生物信息檢測設備的方框圖。第一計算裝置6017將第一振動檢測裝置6008和第二振動檢測裝置6010的輸出信號的每一個模擬-數(shù)字轉換成數(shù)字值，然后，在某個時間范圍內依次計算移動平均值和計算移動平均值的時序數(shù)據(jù)的功率譜。
第二計算裝置6018對每個頻率計算第一計算裝置6017計算的兩個功率譜之間的差值。第三計算裝置6019根據(jù)第二計算裝置6018的計算結果，獲取預置的心跳基本頻區(qū)中功率譜的差值最大的頻率，作為有關心跳的信息。第四計算裝置6020將第三計算裝置6019獲取的頻率乘以60和將如此計算的值設置成心率。
第一到第四計算裝置配備在專用IC 6021中。對于專用IC 6021，最好使用例如DSP(數(shù)字信號處理器)。
此外，如有必要，也可以通過控制裝置6022進行控制，以便在顯示部分6023上顯示第四計算裝置6020獲取的心率。顯示部分6023可以具有例如配備車輛中的前面板專用顯示部分或在導航設備的顯示器上進行顯示的結構。
下面將描述具有上述結構的生物信息檢測設備的操作和功能。
首先，涉及車輛處在空轉狀態(tài)下的情況，圖30是代表座椅上的人體的心電圖SS0、第一振動檢測裝置6008的輸出信號SS1、第二振動檢測裝置6010的輸出信號SS2和SS1與SS2之間的差值SS3的瞬變的特征圖。
如圖30所示，即使取代座椅背面的人體側的表面，將感測單元6007配備在緩沖部分6014的座椅背側上，也可以在SS1和SS2的一些地方看到與在SS0上清楚識別的心跳同步的信號。于是，通過依賴于例如車輛的振動特征或老化，計算空轉狀況下SS1數(shù)據(jù)的自相關性以獲取心率的眾所周知方法，可以檢測心率。
輸出的主要振動成分是作為生命體的共振頻率的大約4到7Hz。
此外，像在專利文件3中公開的那樣獲取SS3。在這種情況下，在有些模糊的一些地方也能識別與心率同步的信號。
接著，參照圖31描述通過上面的結構檢測心率的方法。圖31是示出根據(jù)本實施例的生物信息檢測設備中心率的檢測的流程圖。
首先，在步驟ST1中，第一計算裝置6017將第一振動檢測裝置6008和第二振動檢測裝置6010的輸出信號SS1和SS2的每一個模擬-數(shù)字轉換成數(shù)字值，然后，在某個時間范圍內依次計算移動平均值A1和A2。
接著，在步驟ST2中，第一計算裝置6017計算A1和A2的時序數(shù)據(jù)的功率譜。
然后，在步驟ST3中，第二計算裝置6018對每個頻率計算第一計算裝置6017計算的SS1和SS2兩者的功率譜之間的差值。
此后，在步驟ST4中，第三計算裝置6019根據(jù)第二計算裝置6018的計算結果，獲取預置的心跳基本頻區(qū)中功率譜的差值最大的頻率，作為有關心跳的信息。
此時的過程將參照圖32加以描述。圖32是示出在步驟ST3中第二計算裝置6018計算的SS1和SS2兩者的功率譜之間的差值的特征圖。在圖32中，在作為心跳基本頻區(qū)的大約1到2Hz的頻區(qū)f0中可以識別出清楚的峰，并且此峰的頻率與從SS0中計算的心跳的頻率一致。于是，可以根據(jù)如圖32所示的特征，獲取作為心跳基本頻區(qū)的大約1到2Hz的頻區(qū)f0中成為P1的功率譜之間的差值最大的頻率f1，作為有關心跳的信息，即，心跳的頻率。
當獲得f1時，在步驟ST5中，第四計算裝置6020將第三計算裝置6019獲取的頻率乘以60和將如此計算的值設置成心率。然后，在步驟ST6中，將在步驟ST5中獲得的心率顯示在顯示部分6023上。
按預定單元時間重復步驟ST1到ST6的處理，并按單位時間檢測心率。
接著，涉及車輛處在行駛狀態(tài)下的情況，圖33是代表座椅上的人體的心電圖SS0、第一振動檢測裝置6008的輸出信號SS1、第二振動檢測裝置6010的輸出信號SS2和SS1與SS2之間的差值SS3的瞬變的關系圖。
如圖33所示，座椅上的人體被行駛振動激發(fā)起來，從第一振動檢測裝置6008和第二振動檢測裝置6010中生成大得使信號SS1和SS2兩者飽和的輸出。輸出的主要振動成分是作為生命體的共振頻率的大約4到7Hz。
于是，如圖30所示的在空轉狀態(tài)下與心跳同步的信號埋沒在通過行駛振動激發(fā)人體生成的信號成分中，從而無法確認SS1和SS2。
此外，在作為SS1與SS2之差的SS3上，在圖33中一點也識別不出在空轉狀態(tài)下與心跳同步的信號。
因此，當根據(jù)如圖31所示的處理過程進行步驟ST1到ST3的處理時，獲取如圖34所示的SS1和SS2兩者的功率譜之間的差值。更具體地說，從圖34中，在這種情況下也在作為心跳基本頻區(qū)的大約1到2Hz的頻區(qū)f0中識別出清楚的峰，并且此峰的頻率與從SS0中計算的心跳的頻率一致。于是，根據(jù)如圖34所示的特征，可以獲取作為心跳基本頻區(qū)的大約1到2Hz的頻區(qū)f0中成為P2的功率譜之間的差值最大的頻率f2，作為有關心跳的信息，即，心跳的頻率。
當獲得f2時，在步驟ST5中，第四計算裝置6020將第三計算裝置6019獲取的頻率乘以60和將如此計算的值設置成心率。然后，在步驟ST6中，將在步驟ST5中獲得的心率顯示在顯示部分6023上。
按預定單元時間重復步驟ST1到ST6的處理，并且接單位時間檢測心率。
如上所述，在本實施例中，兩個振動檢測裝置的功率譜之間的差值被計算出來，并且取代生命體的共振頻率的頻帶，通過關注心跳的基本頻區(qū)來獲取有關心跳的信息。因此，可以提供即使在外部產生振動噪聲也可以檢測生命體有關心跳的信息的使用廣泛的生物信息檢測設備。
此外，感測單元6007被模壓成像薄片一樣，可以檢測從座椅上的生命體傳播到座椅的背面?zhèn)鹊幕谛奶姆秶鷮挼恼駝?。結果，可以提高檢測有關心跳的信息的精度。此外，第一振動檢測裝置6008被布置成與配備在座椅背面中的緩沖部分6014的座椅背面?zhèn)冉佑|。因此，靠在座椅的背面?zhèn)茸粫胁粎f(xié)調感。并且，第二振動檢測裝置6010在表面上配有由彈性構件組成的隔離物6015，當行駛振動傳播到第二振動檢測裝置時，它被隔離物衰減掉，使得無用振動難以傳播到第二振動檢測裝置6010或第一振動檢測裝置6008。結果，可以進一步提高檢測有關心跳的信息的精度。
另外，使用了具有柔性的電纜狀壓電傳感器6012。因此，可以提高配備的自由度，例如，可以進行彎曲配備，并且，將壓電傳感器6012的彎曲部分中的筆直部分配備成幾乎與座椅6007的垂直方向平行。因此，即使接收到作為行駛振動的主要振動成分的垂直方向的振動，壓電傳感器6012也難以發(fā)生變形和難以受行駛振動影響。因此，可以提高檢測精度。
并且，振動衰減裝置6009具有這樣的特征，至少衰減掉心跳基本頻區(qū)中的振動。當心跳振動從第一振動檢測裝置6008傳播到第二振動檢測裝置6010時，振動衰減裝置6009至少衰減掉心跳基本頻區(qū)中的振動。因此，可以使心跳基本頻區(qū)中第一振動檢測裝置6008和第二振動檢測裝置6010的各自輸出信號之間的功率譜差更干凈。因此，可以進一步提高檢測有關心跳的信息的精度。
此外，第一計算裝置6017用于在某個時間范圍內對第一振動檢測裝置6008和第二振動檢測裝置6010的輸出信號的每一個依次計算移動平均值，并計算移動平均值的時序數(shù)據(jù)的功率譜。通過計算移動平均值，可以消除行駛振動引起的無用振動成分。因此，可以進一步提高檢測有關心跳的信息的精度。
雖然在第九實施例中感測單元6007配備在車輛中座椅的背面上，但感測單元6007可以具有第一振動檢測裝置6008、振動衰減裝置6009和第二振動檢測裝置6010被模壓在一起像薄片一樣，并且如圖35所示，配備在車輛的安全帶6006和座椅上的生命體之間的結構。由于被模壓成像薄片一樣，可以在安全帶和座椅上的生命體之間檢測范圍寬的基于心跳的振動。結果，可以提高檢測有關心跳的信息的精度。
此外，也可以應用與第一振動檢測裝置6008接觸的物品是可以與作為生命體的人體的一部分接觸的生活用品，例如，衣服、手鐲、腰帶、項鏈、椅子、馬桶座圈、浴缸、眼罩、床單、交通工具座椅、地板、蜂窩式電話和PDA的至少一種，并且第一振動檢測裝置6008配備在用在日常生活中的各種物品中的結構。因此，可以隨時隨地獲取有關心跳的信息，從而可以提高便利性。
并且，第一振動檢測裝置和第二振動檢測裝置不局限于壓電傳感器，也可以使用諸如靜電電容型傳感器或應變儀或光纖型振動傳感器之類的其它振動傳感器。
雖然通過參照特定實施例已經對本發(fā)明作了詳細描述，但對于本領域的普通技術人員來說，顯而易見，可以作出各種改變和修正，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
本申請基于2003年9月2日提出的日本專利申請第2003-309797號、2003年9月24日提出的日本專利申請第2003-331639號和2003年9月25日提出的日本專利申請第2003-333857號，特此全文引用，以供參考。
工業(yè)可應用性根據(jù)本發(fā)明的生物傳感器作為單個元件附在或安放在可以與作為生命體的人體的一部分接觸的生活用品，例如，衣服、手鐲、腰帶、項鏈、椅子、馬桶座圈、浴缸、眼罩、床單、交通工具座椅、地板、蜂窩式電話和PDA的至少一種上，結果，可以容易地配備在用在日常生活中的各種物品中。因此，可以隨時隨地獲取諸如有關心跳的信息、有關身體運動的信息或有關呼吸的信息之類的生物信息，并且可以采取相應對策，以便實現(xiàn)有效的生活支持。
權利要求
1.一種生物傳感器，包括加速度檢測裝置，被構造成檢測包括待測人員的身體表面的振動的加速度；和判斷裝置，用于從加速度檢測裝置輸出的信息中提取有關心跳的信息、有關身體運動的信息和有關呼吸的信息中的至少兩個，并判斷被測人員的生物狀況。
2.根據(jù)權利要求1所述的生物傳感器，進一步包括存儲裝置，用于存儲從加速度檢測裝置輸出的信息，判斷裝置將存儲在存儲裝置中的、從加速度檢測裝置輸出的信息設置成參考信息和在考慮了參考信息之后判斷生物狀況。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的生物傳感器，其中，存儲裝置用于存儲被測人員處在通常狀況下從加速度檢測裝置輸出的信息，和判斷裝置用于通過參考存儲裝置的輸出信息判斷被測人員的生物狀況。
4.根據(jù)權利要求1到3的任何一項所述的生物傳感器，其中，加速度檢測裝置包括推斥力低的彈性構件，以及放置在彈性構件上的壓電電纜傳感器。
5.根據(jù)權利要求1到4的任何一項所述的生物傳感器，其中，加速度檢測裝置是附在個人計算機的鍵盤上和放置在掌托上的壓電電纜傳感器，掌托是以這樣的方式配備的被測人員的至少一部分手掌與之接觸。
6.根據(jù)權利要求1到4的任何一項所述的生物傳感器，其中，加速度檢測裝置是放置在座椅部分上的壓電電纜傳感器。
7.根據(jù)權利要求1到4的任何一項所述的生物傳感器，其中，加速度檢測裝置是放置在掛在被測人員脖子周圍的垂飾上的壓電電纜傳感器。
8.根據(jù)權利要求1到4的任何一項所述的生物傳感器，其中，加速度檢測裝置是放置在被制成可附在被測人員身上的環(huán)狀構件上的壓電電纜傳感器。
9.根據(jù)權利要求1到4的任何一項所述的生物傳感器，其中，加速度檢測裝置是放置在床上的壓電電纜傳感器。
10.根據(jù)權利要求1到4的任何一項所述的生物傳感器，其中，加速度檢測裝置是放置在盥洗室中的馬桶座圈上的壓電電纜傳感器。
11.一種利用根據(jù)權利要求1到10的任何一項所述的生物傳感器的自主神經訓練系統(tǒng)，其中，判斷裝置用于從心跳、身體運動和呼吸的至少兩個中檢測自主神經狀況，該自主神經訓練系統(tǒng)進一步包括顯示裝置，用于以這樣的方式顯示作為從判斷裝置輸出的信息的自主神經狀況受訓者一邊觀看顯示裝置的顯示，一邊進行自主神經訓練。
12.一種利用根據(jù)權利要求1到10的任何一項所述的芳香治療系統(tǒng)，其中，判斷裝置用于檢測作為輸出信息的緊張程度，和取決于緊張程度，通過參考芳香治療信息選擇香味，從而緩解生物狀況。
13.一種利用根據(jù)權利要求1到10的任何一項所述的聲音系統(tǒng)，其中，判斷裝置用于檢測緊張程度，該聲音系統(tǒng)包括音樂供應裝置，用于取決于緊張程度，選擇和供應適當音樂。
14.一種利用根據(jù)權利要求1到10的任何一項所述的瞌睡防止系統(tǒng)，其中，判斷裝置用于檢測蘇醒程度，該瞌睡防止系統(tǒng)包括支持蘇醒的支持裝置；和驅動控制裝置，用于取決于蘇醒程度，控制支持裝置的驅動操作。
15.一種利用根據(jù)權利要求1到10的任何一項所述的護理支持系統(tǒng)，其中，判斷裝置用于檢測小便意愿，該護理支持系統(tǒng)包括顯示裝置，用于為護理人員顯示輸出信息。
16.一種利用根據(jù)權利要求1到10的任何一項所述的輸入支持系統(tǒng)，其中，判斷裝置用于檢測大腦的蘇醒程度，和根據(jù)蘇醒程度控制屏幕保護器的啟動。
17.一種根據(jù)從具有柔性的壓電傳感器輸出的信息判斷待測人員的生物狀況的生物狀況判斷設備，包括配備在安全帶上的第一壓電傳感器；配備在與被測人員分開的位置中的第二壓電傳感器；和根據(jù)從第一和第二壓電傳感器的每一個輸出的信息判斷被測人員的生物狀況的判斷裝置，第一壓電傳感器用于檢測被測人員有關心跳的信息、有關身體運動的信息和有關呼吸的信息中的至少兩個，而第二壓電傳感器用于檢測有關交通工具的振動的信息。
18.根據(jù)權利要求17所述的生物狀況判斷設備，其中，第一壓電傳感器配備在安全帶上與被測人員接觸的位置中。
19.根據(jù)權利要求17或18所述的生物狀況判斷設備，其中，第一壓電傳感器與安全帶合為一體。
20.根據(jù)權利要求17到19的任何一項所述的生物狀況判斷設備，其中，判斷裝置含有處理從第一和第二壓電傳感器的每一個輸出的信息的處理部分，該處理部分用于對輸出信息進行頻率分析。
21.根據(jù)權利要求20所述的生物狀況判斷設備，其中，處理部分含有第一計算裝置，用于計算第一和第二壓電傳感器的各自輸出信號的功率譜；第二計算裝置，用于對每個頻率計算在第一計算裝置中計算的兩個功率譜之間的差值；和第三計算裝置，用于根據(jù)第二計算裝置的計算結果獲取預置的心跳基本頻區(qū)中功率譜之間的差值最大的頻率，作為有關心跳的信息。
22.根據(jù)權利要求17到21的任何一項所述的生物狀況判斷設備，進一步包括存儲從第一和第二壓電傳感器的每一個輸出的信息的存儲裝置，判斷裝置用于通過參考存儲在存儲裝置中的信息判斷被測人員的生物狀況。
23.根據(jù)權利要求22所述的生物狀況判斷設備，其中，存儲裝置用于存儲被測人員處在通常狀況下從傳感器輸出的信息。
24.根據(jù)權利要求17到23的任何一項所述的生物狀況判斷設備，其中，以彎曲形式配備第一壓電傳感器。
25.一種利用根據(jù)權利要求17到24的任何一項所述的生物狀況判斷設備的聲音系統(tǒng)，其中，判斷裝置用于判斷被測人員的緊張程度，該聲音系統(tǒng)包括音樂供應裝置，用于取決于緊張程度，選擇和供應適當音樂。
26.一種利用根據(jù)權利要求17到24的任何一項所述的生物狀況判斷設備的疲勞減輕支持系統(tǒng)，其中，判斷裝置用于檢測被測人員的疲勞程度，該疲勞減輕支持系統(tǒng)包括支持疲勞減輕的支持裝置；和取決于疲勞程度控制支持裝置的驅動操作的驅動控制裝置。
27.一種利用根據(jù)權利要求17到24的任何一項所述的生物狀況判斷設備的瞌睡防止系統(tǒng)，其中，判斷裝置用于檢測被測人員的蘇醒程度，該瞌睡防止系統(tǒng)包括支持蘇醒的支持裝置；和取決于蘇醒程度控制支持裝置的驅動操作的驅動控制裝置。
28.一種生物信息檢測設備，包括第一振動檢測裝置，直接配備在生命體上或配備在與生命體接觸的物品上和用于檢測生命體的振動；第二振動檢測裝置，與第一振動檢測裝置相對和通過具有預置振動衰減特征的振動衰減裝置配備；第一計算裝置，用于計算第一振動檢測裝置和第二振動檢測裝置的各自輸出信號的功率譜；第二計算裝置，用于對每個頻率計算第一計算裝置計算的兩個功率譜之間的差值；和第三計算裝置，用于根據(jù)第二計算裝置的計算結果獲取預置的心跳基本頻區(qū)中功率譜之間的差值最大的頻率，作為有關心跳的信息。
29.根據(jù)權利要求28所述的生物信息檢測設備，其中，接觸物品是可以與作為生命體的人體的一部分接觸的生活用品，例如，衣服、手鐲、腰帶、項鏈、椅子、馬桶座圈、浴缸、眼罩、床單、交通工具座椅、地板、蜂窩式電話和PDA的至少一種。
30.根據(jù)權利要求28所述的生物信息檢測設備，其中，第一振動檢測裝置、振動衰減裝置和第二振動檢測裝置被模壓在一起像薄片一樣和配備在車輛的安全帶和座椅上的生命體之間。
31.根據(jù)權利要求28所述的生物信息檢測設備，其中，第一振動檢測裝置、振動衰減裝置和第二振動檢測裝置被模壓在一起像薄片一樣和配備在座椅的背側中，第一振動檢測裝置被布置成與配備在座椅背面中的緩沖部分的座椅背側接觸，而第二振動檢測裝置在表面上包括由彈性構件組成的隔離物。
32.根據(jù)權利要求30或31所述的生物信息檢測設備，其中，第一振動檢測裝置和第二振動檢測裝置由以彎曲形式配備在襯底布上具有柔性的電纜狀壓電傳感器形成，而壓電傳感器的彎曲部分中的筆直部分被配備成幾乎與座椅的垂直方向平行。
33.根據(jù)權利要求28到32的任何一項所述的生物信息檢測設備，其中，振動衰減裝置具有這樣的特征，至少衰減掉心跳基本頻區(qū)中的振動。
34.根據(jù)權利要求28到33的任何一項所述的生物信息檢測設備，其中，第一計算裝置在某個時間范圍內對第一振動檢測裝置和第二振動檢測裝置的輸出信號的每一個依次計算移動平均值，并計算移動平均值的時序數(shù)據(jù)的功率譜。
35.一種生物信息檢測設備，其中，通過具有某種振動衰減特征的振動衰減裝置布置直接配備在生命體上或配備在與生命體接觸的物品上和用于檢測生命體的振動的數(shù)個振動檢測裝置，獲取各自輸出的頻率成分，并獲得心跳基本頻區(qū)中差值最大的頻率，作為有關心跳的信息。
36.一種生物信息檢測設備，包括檢測生命體的振動的第一振動檢測裝置和與第一振動檢測裝置相對并通過具有振動衰減特征的振動衰減裝置布置的第二振動檢測裝置，獲取第一振動檢測裝置和第二振動檢測裝置每一個的輸出信號的頻率成分，并獲得心跳基本頻區(qū)中差值最大的頻率，作為有關心跳的信息。
全文摘要
本發(fā)明提供能夠高靈敏度地檢測生物信息的生物傳感器。還提供根據(jù)生物傳感器獲得的生物信息使工作更有效的支持系統(tǒng)。生物傳感器包括加速度檢測裝置(300)，被配置成檢測包括待測人員的身體表面的振動的加速度；處理裝置，用于從加速度檢測裝置(300)的輸出信息中提取心跳信息、身體運動信息和呼吸信息中的至少兩個；和判斷裝置(500)，用于根據(jù)處理裝置的輸出判斷作為生命體的被測人員的狀況。
文檔編號A61B5/08GK1798521SQ20048001511
公開日2006年7月5日 申請日期2004年9月1日 優(yōu)先權日2003年9月2日
發(fā)明者荻野弘之, 植田茂樹, 梅景康裕 申請人:松下電器產業(yè)株式會社