JP4678309B2 - Bed detection device - Google Patents
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Description
本発明は、寝具上における生体の存否を検出する在床検出装置に関するものである。 The present invention relates to an in-bed detection device that detects the presence or absence of a living body on a bedding.
従来から、この種の在床検出装置として、寝具の表面に固定した圧電素子を用いて人体の体動を検出することにより、寝具上の人体が入眠したか否かを判定するものが提案されている(たとえば、特許文献1参照)。 Conventionally, as this kind of bed detection device, a device that determines whether a human body on the bedding has fallen asleep by detecting body movement using a piezoelectric element fixed on the surface of the bedding has been proposed. (For example, refer to Patent Document 1).
特許文献1に記載された技術では、圧電素子の出力から特定の周波数成分を抽出するとともに平滑化し、心臓の活動や呼吸活動による微小な体動である細体動と、入床・起床・寝返りのような大きな体動である粗体動とを区別するために、平滑化後の信号レベルを第1の設定値および第2の設定値と比較している。第1の設定値は寝具上の人体の存否を判断するために設定されており、信号レベルが第1の設定値未満であるときには不在と判定する。また、第2の設定値は細体動と粗体動とを区別するために第1の設定値よりも大きく設定されており、信号レベルが第1の設定値以上で第2の設定値未満であるときは安静状態、信号レベルが第2の設定値以上である場合には粗体動が生起された状態と判定している。 In the technique described in Patent Document 1, a specific frequency component is extracted and smoothed from the output of the piezoelectric element, and fine body movements that are minute body movements caused by heart activity and respiratory activity, and entering, waking up, and turning over. In order to distinguish the coarse body motion that is a large body motion as described above, the signal level after smoothing is compared with the first set value and the second set value. The first set value is set to determine the presence or absence of a human body on the bedding. When the signal level is less than the first set value, it is determined that the user is absent. Further, the second set value is set larger than the first set value in order to distinguish between the fine body motion and the rough body motion, and the signal level is equal to or higher than the first set value and less than the second set value. Is determined to be a resting state, and if the signal level is equal to or higher than the second set value, it is determined that a rough body motion has occurred.
さらに、信号レベルが第2の設定値以上であるときには継続時間を計測し、寝具上の人体自身による体動であるのか、それ以外のノイズであるのかを区別している。特許文献1には従来技術として、人体の脳波や眼球運動、あるいは脈波を検出することにより入眠を判定する技術も記載されている。
ところで、特許文献1に記載された発明は、圧電素子の出力を用いて細体動および粗体動を検出しているものであるから、寝具の周辺を歩くときやドアを開閉するときの床の振動も圧電素子によって検出される。第1の設定値は細体動を検出するように設定されているから、寝具の周辺を歩くときやドアを開閉する程度の振動が圧電素子により検出されたときの信号レベルは、第1の設定値を超える可能性が高く、寝具上に人体が存在する状態(以下では、「在床」と呼ぶ)と誤判定するおそれがある。つまり、寝具上に人体が存在しないにもかかわらず、圧電素子の出力から得た信号の信号レベルが第1の設定値を超えることによって在床と誤検知する可能性がある。 By the way, since the invention described in Patent Document 1 detects the fine body movement and the rough body movement using the output of the piezoelectric element, the floor when walking around the bedding or when opening and closing the door. This vibration is also detected by the piezoelectric element. Since the first set value is set so as to detect thin body movement, the signal level when walking around the bedding or when the vibration that opens and closes the door is detected by the piezoelectric element is There is a high possibility of exceeding the set value, and there is a risk of erroneous determination as a state in which a human body is present on the bedding (hereinafter referred to as “bed-in”). That is, there is a possibility that the presence of the person in the bed is erroneously detected when the signal level of the signal obtained from the output of the piezoelectric element exceeds the first set value even though no human body is present on the bedding.
すなわち、特許文献1に記載の技術では、圧電素子から得た信号レベルが第2の設定値を超える場合については、他人の行為や電気的ノイズと寝具上の使用者の体動とを区別しているが、信号レベルが第1の設定値と第2の設定値との間であるときには、いつでも在床と判断することになり、寝具上に人体が存在しないにもかかわらず、寝具の周辺を歩いたりドアを開閉したりしたときの信号を在床と誤判定する可能性がある。 That is, in the technique described in Patent Document 1, when the signal level obtained from the piezoelectric element exceeds the second set value, the actions of other people and electrical noise are distinguished from the body movement of the user on the bedding. However, when the signal level is between the first setting value and the second setting value, it is always determined that the person is in the floor, and the surrounding area of the bedding is determined even though there is no human body on the bedding. There is a possibility that a signal when walking or opening / closing a door is erroneously determined as being in bed.
しかも、圧電素子は電源の入切に伴って発生するノイズのような電気的ノイズの影響を受けやすいことが知られており、電気的ノイズは設置環境に応じて種類が異なるから、特許文献1に記載の技術ではノイズの影響を十分に抑制することが困難であって、このことによっても、寝具上に不在であるときに在床と誤判定する可能性が高くなる。 Moreover, it is known that piezoelectric elements are easily affected by electrical noise such as noise generated when the power is turned on and off, and the types of electrical noise differ depending on the installation environment. In the technique described in (1), it is difficult to sufficiently suppress the influence of noise, and this also increases the possibility of being erroneously determined to be present when the user is absent on the bedding.
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、寝具上に不在であるときに在床と誤判定する可能性を低減した在床検出装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above reasons, and an object of the present invention is to provide an in-bed detection device that reduces the possibility of being erroneously determined to be in bed when the user is absent from the bedding.
請求項1の発明は、寝具の振動を検出する振動センサと、寝具上における生体の存否を検出する生体センサと、振動センサの出力信号と生体センサの出力とから寝具上に生体が存在する在床と寝具上に生体が存在しない不在とを判別する在床判定部とを備え、在床判定部は、振動センサの出力信号の振幅が規定した体動閾値を超えると寝具上の生体の動きによる体動状態と判定し、振動センサの出力信号の振幅が体動閾値以下であって生体センサにより生体が検出されると在床状態と判定し、振動センサの出力信号の振幅が体動閾値以下であって生体センサにより生体が検出されていないと不在状態と判定し、さらに、不在状態と判定している状態から体動状態と判定した後に在床状態が検出されると在床状態に遷移し、不在状態と判定している状態から体動状態が検出されなければ在床状態に遷移しないことを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, a living body is present on the bedding from the vibration sensor for detecting the vibration of the bedding, the living body sensor for detecting the presence or absence of the living body on the bedding, the output signal of the vibration sensor and the output of the living body sensor. A presence determination unit that determines whether there is no living body on the floor and the bedding, and the presence determination unit moves the living body on the bedding when the amplitude of the output signal of the vibration sensor exceeds a prescribed body motion threshold. If the biological sensor detects a living body when the amplitude of the output signal of the vibration sensor is equal to or less than the body movement threshold and the amplitude of the output signal of the vibration sensor is the body movement threshold less was to determine the biological is not detected by the biometric sensor and the absence state, further, the the bed the bed state is detected from a state of being determined missed state after it is determined that the body movement state Transition to the state, determine the absence state Wherein the state body movement state from that does not transition to the bed state is not detected.
この構成によれば、振動の振幅レベルだけで体動状態と在床状態と不在状態とを判別するのではなく、生体センサで検出される生体の存否の情報も各状態の判別に併せて用いているから、寝具上に生体が不在であるときに他の振動や電気的ノイズなどによって生体の存在と誤検知する可能性が低減される。しかも、不在状態から在床状態への遷移は体動状態を経由したときにのみ行われるから、振動センサの出力信号が不在状態から体動状態に向かう遷移の条件を満たした後に、生体センサの出力が体動状態から在床状態に向かう遷移の条件を満たさなければ、不在状態から在床状態へ遷移することがなく、生体が寝具に乗らない状態で在床状態と判断されることを防止できる。言い換えると、生体が寝具に乗る際の寝具の振動を体動状態として検出しなければ、不在状態から在床状態に遷移することがなく、寝具の周辺を歩いたりドアを開閉したりすることで生じる振動や電気的ノイズにより在床状態と誤判定されるのを防止できる。 According to this configuration, instead of discriminating the body movement state, the in-bed state, and the absence state based only on the amplitude level of the vibration, information on the presence / absence of the living body detected by the biological sensor is also used for the determination of each state. Therefore, the possibility of erroneously detecting the presence of a living body due to other vibrations or electrical noise when the living body is absent on the bedding is reduced. In addition, since the transition from the absent state to the floor state is performed only through the body motion state, the vibration sensor output signal satisfies the transition condition from the absence state to the body motion state. If the output does not satisfy the transition condition from the body movement state to the bed state, the transition from the absence state to the bed state will not occur, preventing the living body from being judged to be in the bed state without riding on the bedding. it can. In other words, if the vibration of the bedding when the living body rides on the bedding is not detected as a body movement state, it is possible to walk around the bedding and open / close the door without transitioning from the absence state to the floor state. It is possible to prevent erroneous determination of being in the floor due to vibration or electrical noise that occurs.
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記振動センサが前記生体センサと兼用され、寝具上における生体から心拍を検知することを特徴とする。
The invention of
この構成によれば、体動を検知する振動センサが生体の存否を検出する生体センサと兼用されているから、振動センサと生体センサとを個別に設ける場合よりもセンサの個数が少なくなり、構成が簡単になる上にセンサの小型化が可能になる。 According to this configuration, since the vibration sensor that detects body movement is also used as a biological sensor that detects the presence or absence of a living body, the number of sensors is reduced compared to the case where the vibration sensor and the biological sensor are provided separately. In addition to simplifying the sensor, the sensor can be miniaturized.
請求項3の発明は、請求項1または請求項2の発明において、前記在床判定部が、在床状態では、前記振動センサによる振動が検出されずかつ前記生体センサの出力により生体の存在が検出されない状態が規定した離床検出時間に達すると、不在状態に遷移することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, in the presence of a floor, the presence determination unit does not detect vibration by the vibration sensor and the presence of a living body by the output of the biological sensor. When the undetected state reaches the defined bed leaving detection time, the state transits to the absence state.
この構成によれば、仮に誤判定によって在床状態に遷移した場合であっても、不在状態に自動的に復帰させることができるから、寝具上に生体が存在しないにもかかわらず在床状態が継続してしまう不都合を防止することができる。 According to this configuration, even if there is a transition to the occupancy state due to an erroneous determination, the occupancy state can be automatically restored to the absence state. The inconvenience of continuing can be prevented.
請求項4の発明は、請求項1ないし請求項3の発明において、前記在床検出部により検出される体動状態と在床状態と不在状態との3状態の遷移の履歴を用いて睡眠環境を形成する負荷機器を制御する負荷制御装置が付加されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first to third aspects of the present invention, a sleep environment is recorded using a history of transition of three states of a body movement state, a bed state, and an absence state detected by the bed detection unit. The load control apparatus which controls the load apparatus which forms is added, It is characterized by the above-mentioned.
この構成によれば、体動状態と在床状態と不在状態との遷移の履歴を用いることによって、睡眠の状態を推定することができるから、睡眠環境を形成する照明器具やAV機器のような負荷機器を、睡眠の状態に応じて制御することが可能になり、寝具上の生体の睡眠の状態に応じた快適な睡眠環境を自動的に形成することが可能になる。 According to this configuration, since the sleep state can be estimated by using the transition history of the body movement state, the bed state, and the absence state, such as a lighting device or an AV device that forms a sleep environment. The load device can be controlled in accordance with the sleep state, and a comfortable sleep environment according to the sleep state of the living body on the bedding can be automatically formed.
請求項5の発明は、請求項4の発明において、前記在床検出部から前記負荷制御装置に対してデータ伝送用の伝送路を介して前記3状態を通知させる通信部が付加されていることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the present invention, a communication unit is added that causes the occupancy detection unit to notify the load control device of the three states via a data transmission path. It is characterized by.
この構成によれば、在床検出部と負荷制御装置とを異なる場所に配置することができるから、在床検出部を寝具の近傍に配置し、負荷制御装置を負荷の近傍に配置することができる。 According to this configuration, since the occupancy detection unit and the load control device can be arranged in different places, the occupancy detection unit can be arranged in the vicinity of the bedding and the load control device can be arranged in the vicinity of the load. it can.
本発明の構成によれば、体動状態からは在床状態と不在状態とへの遷移が許容されているが、不在状態からは体動状態への遷移のみが許容されているので、不在状態から在床状態への遷移には体動状態を経由しなければならず、生体が寝具に乗る際の寝具の振動が体動状態として検出されなければ、不在状態から在床状態に遷移することがなく、寝具の周辺を歩いたりドアを開閉したりすることで生じる振動や電気的ノイズにより在床状態と誤判定されるのを防止することができるという利点を有する。 According to the configuration of the present invention, the transition from the body movement state to the floor movement state and the absence state is permitted, but only the transition from the absence state to the body movement state is permitted. The transition from the unattended state to the stagnation state must pass through the body movement state, and if the vibration of the bedding when the living body gets on the bedding is not detected as the body movement state, the transition from the absence state to the stagnation state In addition, there is an advantage that it can be prevented from being erroneously determined to be in the floor due to vibration or electrical noise generated by walking around the bedding or opening / closing the door.
以下の説明において「生体」という用語は、人体を含む動物意味し、人以外に犬や猫であっても同様の構成を採用することができる。また、寝具上に生体が存在している状態を「在床」と呼び、寝具上に生体が存在していない状態は「不在」と言う。さらに、寝具の上に乗る行為を「入床」、寝具の上から降りる行為を「離床」と呼ぶ。また、生体としては人体の場合を例示する。以下に説明する実施形態においても、検出すべき状態は従来技術と同様であり、寝具上に人体が存在する状態(在床)、寝具上に人体が存在しない状態(不在)、寝具上で人体が寝返りなどの行為をする場合(体動)の3状態である。ただし、本発明における体動には寝具への乗り降りも含む。また、体動状態から在床状態または不在状態に向かう遷移の間、あるいは不在状態から体動状態に向かう遷移の間に、他の状態を含むことも可能である。 In the following description, the term “living body” means an animal including a human body, and a similar configuration can be adopted even for a dog or a cat other than a human. In addition, a state where a living body is present on the bedding is referred to as “present bed”, and a state where no living body is present on the bedding is referred to as “absence”. Furthermore, the act of getting on the bedding is called “entry”, and the act of getting off the bedding is called “getting out of bed”. Moreover, the case of a human body is illustrated as a living body. Also in the embodiments described below, the state to be detected is the same as in the prior art, the state where the human body exists on the bedding (bed), the state where there is no human body on the bedding (absence), and the human body on the bedding There are three states when the person performs an action such as turning over (body movement). However, the body movement in the present invention includes getting on and off the bedding. It is also possible to include other states during the transition from the body motion state to the bed state or the absence state, or during the transition from the absence state to the body motion state.
(実施形態1)
本実施形態は、図1に示すように、寝具としてベッド本体11とマットレス12とからなるベッド1を例示する。マットレス12の下でベッド本体11とマットレス12との間には後述する振動センサ2を配置してあり、振動センサ2の出力に基づいて上述した3状態を判別する。振動センサ2は、ベッド1の上に存在する使用者の寝返りなどによる体動のほか、心拍も検出することができるものを用いる。つまり、振動センサ2の出力信号は、ベッド1への使用者の出入りなどに伴う振動に対応する在不在情報と、心拍のような生体の存否に対応する生体情報とを含んでいる。
(Embodiment 1)
This embodiment illustrates the bed 1 which consists of the bed main body 11 and the
この種の振動センサ2としては、振動を電気信号に変換するものであって使用者の心拍を検出することが可能なものであればとくに制限はなく、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)を圧電材料に用いた圧電素子、振動を静電容量の変化に変換する静電容量型振動センサ、振動が伝達される空気袋を有し空気袋内の空気圧の変動を圧力検出素子で検出する振動センサ、振動検出用に構成したマイクロホン(振動ピックアップ)などを用いることができる。
This type of
振動センサ2の出力信号は在床検出部21に入力され、在床検出部21では、後述する手順で、在床状態、不在状態、体動状態の3状態を判別する。振動センサ21と在床検出部21との間の接続線には周囲ノイズの影響を抑制するためにシールド線を用いるのが望ましい。在床検出部21では振動センサ2からの出力信号のAD変換を行い、以下に説明する条件判定はマイクロコンピュータを用いて行う。本実施形態では、在床検出部21の判別結果を用いて睡眠環境を制御する例を示しており、睡眠環境を形成するための負荷機器(図示例では、照明器具31とAV機器32)を制御する睡眠環境制御部23を設けている。
The output signal of the
睡眠環境制御部23には、在床検出部21による判別結果がシリアル通信によるデータ伝送を行う通信部22を通して転送され、判別結果を用いて照明器具31とAV機器32とをそれぞれ制御する。照明器具31は睡眠環境制御部23との間に照明制御部24を備え、照明制御部24では睡眠環境制御部23からの指示に応じた照明制御信号を照明器具31に出力する。また、AV機器32は睡眠環境制御部23との間にAV機器制御部25を備え、AV機器制御部25では睡眠環境制御部23からの指示に応じたAV制御信号をAV機器32に出力する。通信部22と睡眠環境制御部23との間のデータ伝送用の伝送路は有線と無線とのどちらを用いてもよいが、在床検出部21をベッド1の近傍に配置し、睡眠環境制御部23を負荷機器の近傍に配置する場合には、赤外線などを伝送媒体とする無線伝送路を用いると、配置の自由度が高くなる。
The determination result by the
照明器具31は、点灯・消灯だけではなく照明制御信号が与えられることにより光出力を任意に調節することができるものを用いる。また、AV機器32は主として音響機器を用いるが、ビデオテーププレイヤーやDVDプレイヤーとディスプレイとからなる映像提示用の機器を用いる場合もある。また、AV機器32としては、AV制御信号が与えられることにより、音響や映像の内容の切換と音響機器の音量の調節とが可能であるものを用いる。図示していないが、この種の負荷機器としては、複数種類の芳香成分を蓄えたタンクを備え、調香信号を与えることにより、芳香成分を指定した量で混合するとともに気化させて、種々の芳香を発生させることが可能な芳香発生器を用いる場合もある。
As the
また、睡眠環境を形成する負荷機器としては、マッサージ装置、エアコン装置、電動カーテンなどを設けることも可能である。 In addition, as a load device that forms a sleep environment, a massage device, an air conditioner device, an electric curtain, or the like can be provided.
図示例では、在床検出部21および通信部22からなる在床判定装置20と、睡眠環境制御部23と照明制御部24とAV機器制御部25とからなる負荷制御装置30とを分離して設けているが、負荷制御装置30を在床判定装置20と一体に設けるようにしてもよい。この場合、通信部22は不要であり、在床検出部21の判定結果を睡眠環境制御部23に直接与える。
In the illustrated example, the
以下では、在床検出部21の動作について説明する。在床検出部21は、在床状態、不在状態、体動状態の3状態を振動センサ2の出力信号から判別する。在床検出部21の動作を説明するために、まず、使用者の入床時と離床時との行為と、振動センサ2が検出する振動の振幅との関係について考察する。両者の関係はおおむね次のように考えることができる。
Below, operation | movement of the
入床時には、一般に以下の順で行動する。(1−1)ベッド1に近付く:振幅小、(1−2)掛け布団をめくる:振幅大、(1−3)入床(ベッド1に乗る):振幅大、(1−4)ベッド1上で横になり掛け布団をかける:振幅大、(1−5)安静状態になる:振幅小。また、離床時には、一般に以下の順で行動する。(2−1)安静状態である:振幅小、(2−2)掛け布団をめくる:振幅大、(2−3)上体を起こすか横になったままベッド1上で移動する:振幅大、(2−4)離床(ベッド1から降りる):振幅小。 When entering the floor, generally act in the following order. (1-1) Approaching the bed 1: Small amplitude, (1-2) Turning over the comforter: High amplitude, (1-3) Entering the floor (getting on the bed 1): Large amplitude, (1-4) On the bed 1 Lie down and lay a comforter: large amplitude, (1-5) resting: small amplitude. In addition, when getting out of bed, the general behavior is as follows. (2-1) Resting state: small amplitude, (2-2) flipping comforter: large amplitude, (2-3) moving on bed 1 while raising or lying down: large amplitude, (2-4) Getting out of bed (getting off bed 1): Small amplitude.
上述の考察から、入床時や離床時の過程において振動の振幅が大きくなる状態が生じることがわかる。入床と離床との間が在床状態であるから、振動の振幅が大きい状態を検出した後に在床状態に遷移すれば、在床状態と不在状態との判別の信頼性を高めることができると言える。つまり、不在状態から在床状態への遷移時(入床時)には振動センサ2により検出される振動の振幅が大きい状態が生じるから、状態遷移の履歴を考慮すれば在床状態と判別する際の信頼性を向上させることができる。また、使用者の入床から離床までの期間である在床状態の期間であって、(1−5)(2−1)の安静状態では、心拍や呼吸によって生じる使用者の生体情報の検出が可能になるから、在床状態とみなせるときに生体情報を併せて検出すれば在床状態と判別する際の信頼性が高くなる。
From the above considerations, it can be seen that a state occurs in which the amplitude of vibration increases in the process of entering or leaving the floor. Since the floor is between the entrance and the leaving floor, if the transition to the floor state is detected after detecting the state of large vibration amplitude, the reliability of the determination of the floor state and the absence state can be improved. It can be said. That is, a state in which the amplitude of vibration detected by the
上述した考察を踏まえて、本実施形態の在床検出部21では、振動センサ2の出力信号に基づいて在床状態、不在状態、体動状態の3状態を検出するにあたって、3種類の条件判断を行う。すなわち、体動状態に関しては振動センサ2の出力信号の振幅の移動平均値を規定した体動閾値と比較する。移動平均値が体動閾値を越える場合には体動状態と判別し、体動閾値以下であるときには在床状態または不在状態であると判別する。
Based on the above-described considerations, the
振動センサ2の出力信号の振幅の移動平均が体動閾値以下であるときには、振動センサ2の出力信号に基づいて使用者の心拍による振動が検出されるか否かを判定する。本実施形態の振動センサ2の出力信号は、心拍による振動も含んでおり、心拍の周波数は0.5〜1.5Hzであるから、振動センサ2の出力信号からこの周波数の成分を抽出し、この周波数の成分が一定時間(たとえば、10秒間)にわたって検出されると、心拍による振動が検出されたと判断する。つまり、使用者がベッド1の上に存在する可能性が高いと言える。
When the moving average of the amplitude of the output signal of the
ところで、ベッド1の上に使用者が存在している状態であっても、寝返りなどの比較的大きな体動によって離床前と同様に振動の振幅が大きくなることがある。この状態は離床ではないから在床状態を維持しなければならないが、振動の振幅が大きくなったのであるから離床の可能性もある。そこで、在床状態では、振動センサ2による振動が検出されずかつ心拍が検出されない状態の継続時間を計時し、規定した離床検出時間内に次の振動が検出されなければ不在と判断する。離床検出時間を設定したことにより、離床検出時間内に心拍が検出されると在床状態を維持することができ、仮に誤判定によって在床状態に遷移したとしても、自動的に不在状態に復帰するから、ベッド1の上に使用者が存在しないにもかかわらず在床状態が継続するのを防止することができる。なお、離床検出時間は在床検出部21に内蔵したタイマ(図示せず)によって計時する。
By the way, even in the state where the user is present on the bed 1, the amplitude of vibration may be increased in the same manner as before leaving the bed due to relatively large body movement such as turning over. Since this state is not a bed leaving state, it is necessary to maintain a bed state. However, since the amplitude of vibration is increased, there is a possibility of a bed leaving. Therefore, in the presence of the floor, the duration of the state in which no vibration is detected by the
振動センサ2の出力信号の振幅の移動平均値を体動閾値と比較する判定、心拍振動の判定、離床検出時間の判定の3種類の判定は、在床検出部21が判別した状態に応じて適宜に用いられる。上述した3種類の判定を状態間の遷移に用いる手順について以下に説明する。
Three types of determinations, the determination of comparing the moving average value of the amplitude of the output signal of the
電源投入直後(動作開始直後)には、在床状態、不在状態、体動状態の3状態が決まっていないから、電源投入直後の一定期間は不定状態としておき、不定状態から始めて他の3状態に遷移する。すなわち、図2に状態遷移図として示すように、電源投入直後の一定期間(たとえば、128ms)は不定状態ST0として動作し(振動センサ2の出力を無効にする)、その後、振動センサ2の出力信号に基づいて、在床状態ST1、不在状態ST2、体動状態ST3の3状態のいずれかに遷移する。
Immediately after the power is turned on (immediately after the start of operation), the three states of being in the floor, absent, and body movement are not determined. Transition to. That is, as shown in FIG. 2 as a state transition diagram, it operates as an indefinite state ST0 (for example, invalidates the output of the vibration sensor 2) for a certain period (for example, 128 ms) immediately after the power is turned on, and then the output of the
不定状態ST0から他の状態ST1〜ST3への遷移の条件を図3に示す。不定状態ST0においては、離床検出時間による判定は用いず、体動閾値と心拍振動との判定を行う。すなわち、不定状態ST0では、振動センサ2の出力信号の振幅の移動平均値を求め、この移動平均値を体動閾値と比較する(S11)。移動平均値が体動閾値を超えていれば(S11:Y)、体動状態ST3に遷移する(S12)。また、移動平均値が体動閾値以下であって(S11:N)心拍が検出されていれば(S13:Y)、在床状態ST1に遷移し(S14)、心拍が検出されなければ(S13:N)、不在状態ST2に遷移する(S15)。したがって、不定状態ST0からは、在床状態ST1、不在状態ST2、体動状態ST3の3種類の状態への遷移が可能になる。
FIG. 3 shows the conditions for transition from the undefined state ST0 to the other states ST1 to ST3. In the indefinite state ST0, the determination based on the bed leaving detection time is not used, and the determination of the body motion threshold value and the heartbeat vibration is performed. That is, in the undefined state ST0, the moving average value of the amplitude of the output signal of the
体動状態ST3においても不定状態ST0と同様に、体動閾値と心拍振動との判定を行う。つまり、図4に示すように、振動センサ2の出力信号の振幅の移動平均値を求め、この移動平均値を体動閾値と比較する(S21)。移動平均値が体動閾値を超えていれば(S21:Y)、体動状態ST3を継続する(S22)。また、移動平均値が体動閾値以下になり(S21:N)かつ心拍が検出されていれば(S23:Y)、在床状態ST1に遷移し(S24)、心拍が検出されなければ(S23:N)、不在状態ST2に遷移する(S25)。したがって、体動状態ST3では、体動状態ST3を維持するか、在床状態ST1と不在状態ST2との一方の状態への遷移が可能になる。
Also in the body movement state ST3, the body movement threshold value and the heartbeat vibration are determined as in the undefined state ST0. That is, as shown in FIG. 4, the moving average value of the amplitude of the output signal of the
在床状態ST1では、上述した3種類の判定をすべて用いる。図5に示すように、振動センサ2の出力信号の振幅の移動平均値を求め、この移動平均値を体動閾値と比較する(S31)。移動平均値が体動閾値を超えていれば(S31:Y)、体動状態ST3に遷移する(S32)。また、移動平均値が体動閾値以下になり(S31:N)かつ心拍が検出されていれば(S33:Y)、在床状態ST1を維持し(S34)、心拍が検出されなければ(S33:N)、規定した離床検出時間による判定を行い(S35)、体動閾値以上の振幅の振動が振動センサ2によって検出されず、かつ心拍も検出されない状態が離床検出時間の間に終了すれば(S35:Y)、在床状態ST1を維持する(S34)。体動閾値以上の振幅の振動が振動センサ2によって検出されず、かつ心拍も検出されない状態が離床検出時間を超えて継続するときは(S35:N)、不在状態ST2に遷移する(S36)。したがって、在床状態ST1では、在床状態ST1を維持するか、不在状態ST2と体動状態ST3との一方の状態への遷移が可能になる。
In the presence state ST1, all the above-described three types of determination are used. As shown in FIG. 5, the moving average value of the amplitude of the output signal of the
不在状態ST2では、体動閾値による判定のみを用いる。つまり、図6に示すように、振動センサ2の出力信号の振幅の移動平均値を求め、この移動平均値を体動閾値と比較する(S41)。移動平均値が体動閾値を超えているときは(S41:Y)、体動状態ST3に遷移し(S42)、移動平均値が体動閾値以下であるときには(S41:N)、不在状態ST2を維持する(S43)。不在状態ST2では、不在状態ST2の維持と、体動状態ST3への遷移のみが可能であり、在床状態ST1への遷移は体動状態ST3を経なければ不可能になっている。
In the absence state ST2, only the determination based on the body movement threshold is used. That is, as shown in FIG. 6, the moving average value of the amplitude of the output signal of the
本実施形態における在床検出部21の動作を簡単にまとめる。まず、電源投入直後には履歴がないから、振動センサ2の出力信号では在床状態ST1と不在状態ST2と体動状態ST3とを区別することができない。そこで、電源投入直後の一定時間は不定状態ST0になる。不定状態ST0からは在床状態ST1と不在状態ST2と体動状態ST3とのいずれにも遷移することができる。ただし、体動閾値による体動状態ST3への遷移の可能性を最初に検証し、体動状態ST3でなければ在床状態ST1か不在状態ST2かを判別する。
The operation of the
在床状態ST1と体動状態ST3とは他の2状態に遷移することができるが、不在状態ST2は体動状態ST3への遷移のみが可能になっている。体動状態ST3から在床状態ST1への遷移は、振動センサ2の出力信号の振幅が体動閾値以下であり、かつ心拍振動が検出される場合であり、在床状態ST1では振動センサ2により振動が検出されない状態が離床検出時間を超えて継続するときには不在状態ST2に遷移する。
The staying state ST1 and the body motion state ST3 can transition to the other two states, but the absent state ST2 can only transition to the body motion state ST3. The transition from the body movement state ST3 to the bed state ST1 is a case where the amplitude of the output signal of the
上述の手順で在床状態ST1、不在状態ST2、体動状態ST3の判定がなされると、判定結果は通信部22を通して睡眠環境制御部23に通知される。睡眠環境制御部23では、睡眠環境に関して複数のシナリオが設定されている。ここでは、入眠誘導シナリオ、熟眠シナリオ、起床シナリオの3種類のシナリオが用意されている場合について説明する。
When the presence state ST1, the absence state ST2, and the body movement state ST3 are determined by the above-described procedure, the determination result is notified to the sleep
睡眠環境制御部23では、在床検出部21の判定結果が、不在状態から体動状態に遷移しさらに在床状態に遷移すると入床であると判断し、入床後に在床状態が継続している間に入眠誘導シナリオを起動する。入眠誘導シナリオでは、ベッド1の上の使用者をリラックスさせるように負荷機器を制御する。たとえば、照明器具31については照度を低下させ、AV機器32についてはリラックスさせる映像や音楽を流す。入眠誘導シナリオは、在床状態が継続している期間にのみ起動されるのであって、ベッド1から一旦離床してトイレなどに行くと入眠誘導シナリオは解除される。したがって、離床したにもかかわらず入眠誘導シナリオが継続して実行されることがなく、次の入床によってあらためて入眠誘導シナリオが起動される。
In the sleep
睡眠環境制御部23は、時計機能を内蔵しており、在床検出部21において在床状態と判定されてから所定の時間が経過すると、入眠誘導シナリオから熟眠シナリオに移行させる。熟眠シナリオでは、負荷機器が使用者を覚醒させる刺激を与えるものであれば動作を停止させ、使用者の睡眠を深くするものであれば動作させる。たとえば、照明器具31やAV機器32は動作を停止させ、エアコン装置などでは温度を適温になるように制御する。ところで、熟眠シナリオを実行している期間では、在床検出部21において不在状態と判定されたときには、使用者がトイレや洗面所に行った場合が多いから、照明器具31を低光量で点灯させる。照明器具21が足元灯を含む場合であれば、在床状態から不在状態に移行したときに足元灯を点灯させ、不在状態から体動状態を経て在床状態に遷移したときに足元灯を消灯させるようにすればよい。
The sleep
入眠誘導シナリオから熟眠シナリオへの移行期には、負荷機器の動作を徐々に変化させ、急激な変化が生じないようにする。たとえば、照明器具31については時間経過に伴って照度を低下させ、AV機器32については輝度や音量を徐々に低下させる。
In the transition period from the sleep-inducing scenario to the deep-sleep scenario, the operation of the load device is gradually changed to prevent a sudden change. For example, the illuminance of the
睡眠環境制御部23に内蔵した時計機能により計時されている現在時刻が、あらかじめ設定した起床時間になったときに、在床検出部21において在床状態と判定されていると、起床シナリオが起動される。起床シナリオでは、徐々に覚醒させるように負荷機器を動作させる。たとえば、照明器具31については点灯させ、AV機器32については覚醒のための視覚刺激や聴覚刺激を与えるように制御する。また、カーテンの開閉を制御することができる場合にはカーテンを開けるようにすればよい。
When the current time measured by the clock function built in the sleep
上述のように、睡眠環境制御部23を備えていることにより、使用者の在床状態と不在状態と体動状態との3状態に基づいて、使用者の入眠、熟眠、覚醒に適合した負荷機器の制御が可能であるから、使用者の満足度の向上が期待できる。
As described above, by providing the sleep
上述した構成例では、振動センサ2によって体動だけではなく心拍振動も検出しているが、体動を検出する振動センサ2とは別に心拍振動のような生体情報を検出するための生体センサを別途に設けてもよい。生体センサは、心拍を検出する場合には振動センサ2と同様の構成のものを用いることができる。また、心拍以外の生体情報として、体温や体重を検出するようにしてもよい。
In the configuration example described above, not only the body movement but also the heartbeat vibration is detected by the
ところで、心拍振動を検出するにあたっては、設置環境や使用者の個人差によって振幅にばらつきが生じる。したがって、心拍振動の振幅のばらつきを吸収するために、振動センサ2ないしは生体センサの出力を増幅する際の利得を自動的に調節する機能を在床検出部21に設けておくのが望ましい。たとえば、使用者がベッド1上で睡眠する際の姿勢をとった状態で電源を投入するように取り決めておき、電源投入直後の不定状態において心拍振動を検出するようにすれば、この状態で検出した心拍振動の振幅を基準値として増幅後の出力レベルが規定値になるように利得を調節する構成を採用することにより、利得を自動的に調節することが可能になる。
By the way, when detecting heartbeat vibrations, the amplitude varies depending on the installation environment and individual differences of users. Therefore, it is desirable to provide the
また、上述した構成例では、在床状態から不在状態に直接遷移することを可能にしているが、在床状態から不在状態への遷移を行わせず、不在状態と同様に、在床状態からは体動状態にのみ遷移させる構成としてもよい。つまり、図5のステップS35を省略した構成を採用してもよい。この場合、在床状態と不在状態との間では、必ず体動状態を通過することになる。また、上述の例では睡眠環境制御部23を設けることにより睡眠環境を形成する負荷機器を制御する構成を採用しているが、この構成は必須というわけではなく、使用者のベッド1上の在床状態と不在状態とを検出する必要がある用途であれば、睡眠環境制御部23を用いることなく在床検出部21の出力を利用することができる。つまり、負荷機器を制御するのではなく在床状態と不在状態とを判定する機能のみを利用することもできる。また、寝具としてはベッド1を例示したが、マットレスの上に布団を敷く場合にはベッド1と同様に扱うことができる。
In addition, in the configuration example described above, it is possible to make a transition directly from the occupancy state to the absence state, but the transition from the occupancy state to the absence state is not performed. May be configured to transit only to the body movement state. That is, a configuration in which step S35 in FIG. 5 is omitted may be employed. In this case, the body movement state is always passed between the presence state and the absence state. Further, in the above-described example, a configuration for controlling a load device that forms a sleep environment by providing the sleep
1 ベッド
2 振動センサ(生体センサと兼用)
20 在床判定装置
21 在床判定部
22 通信部
30 負荷制御装置
31 照明器具
32 AV機器
ST1 在床状態
ST2 不在状態
ST3 体動状態
1
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