心拍検出装置
【課題】被験者の心拍数として検出される値が被験者の実際の心拍数とはかけ離れた値になることを抑制する。
【解決手段】心拍検出装置（15）は、体動検出部（24）と心拍検出部（25）とを備え、心拍検出部（25）は、体動信号の周波数スペクトルを算出するスペクトル算出部（62）と、周波数スペクトルからスペクトル強度が最大となる第１ピーク周波数を抽出する第１のピーク抽出部（63）と、第１ピーク周波数の確度が高いか否かを判断する第１の心拍判断部（65）と、第１ピーク周波数の確度が高いと判断された場合、第１ピーク周波数に近い値を被験者の心拍数の決定値とする一方、確度が低いと判断された場合、所定の基準値に基づいて被験者の心拍数の決定値を決定する心拍決定部（67）とを備えている。
【解決手段】心拍検出装置（15）は、体動検出部（24）と心拍検出部（25）とを備え、心拍検出部（25）は、体動信号の周波数スペクトルを算出するスペクトル算出部（62）と、周波数スペクトルからスペクトル強度が最大となる第１ピーク周波数を抽出する第１のピーク抽出部（63）と、第１ピーク周波数の確度が高いか否かを判断する第１の心拍判断部（65）と、第１ピーク周波数の確度が高いと判断された場合、第１ピーク周波数に近い値を被験者の心拍数の決定値とする一方、確度が低いと判断された場合、所定の基準値に基づいて被験者の心拍数の決定値を決定する心拍決定部（67）とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被験者の心拍数を検出する心拍検出装置に関し、特に、検出する心拍数の精度向上対策に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、被験者の心拍数を検出するための心拍検出装置が知られている。特許文献１には、この種の装置として、生体信号検出装置が記載されている。
【０００３】
特許文献１の生体信号検出装置は、被験者の体重が作用するエアマットと、エアマットの空気室の圧力を検出する微差圧センサと、心拍フィルタ等を有する制御装置とを備えている。この生体信号検出装置では、微差圧センサの出力信号を心拍フィルタに通すことによって心拍信号が取り出される。心拍信号は、心拍数の時間関数として整形される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１３９８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、この種の心拍検出装置では、体動検出手段の体動信号から抽出した心拍数の実測値を被験者の実際の心拍数としていた。
【０００６】
しかしながら、従来の心拍検出装置では、上記体動信号に心拍数の検出中に被験者が動くこと等に起因するノイズが含まれていても、該体動信号から抽出した心拍数の実測値が、そのまま被験者の心拍数として検出されていた。このため、被験者の心拍数として検出した値が、被験者の実際の心拍数と、かけ離れた値になるという問題があった。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、被験者の心拍数として検出される値が被験者の実際の心拍数と、かけ離れた値になることを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、被験者の体動に伴う体動信号を出力する体動検出部（24）と、上記体動信号の時系列データから上記被験者の心拍数を検出する心拍検出部（25）とを備えた心拍検出装置であって、上記心拍検出部（25）は、上記体動信号の時系列データから上記体動信号の周波数スペクトルを算出するスペクトル算出部（62）と、上記スペクトル算出部（62）で算出された周波数スペクトルから少なくともスペクトル強度が最大となる第１ピーク周波数を抽出する第１のピーク抽出部（63）と、上記第１ピーク周波数の確度が所定の第１の確度よりも高いか否かを判断する第１の心拍判断部（65）と、上記第１の心拍判断部（65）で上記第１ピーク周波数の確度が上記第１の確度よりも高いと判断された場合、上記第１ピーク周波数に基づいて上記被験者の心拍数の決定値を決定する一方、上記第１ピーク周波数の確度が上記第１の確度よりも低いと判断された場合、所定の基準値に基づいて上記被験者の心拍数の決定値を決定する心拍決定部（67）とを備えている。
【０００９】
上記第１の発明では、体動検出部（24）は、被験者の体動に伴う体動信号を出力する。心拍検出部（25）は、被験者の心拍数を検出する。具体的には、心拍検出部（25）は、スペクトル算出部（62）と、第１のピーク抽出部（63）と、第１の心拍判断部（65）と、心拍決定部（67）とを備えている。スペクトル算出部（62）は、出力された体動信号の時系列データから上記体動信号の周波数スペクトルを算出する。第１のピーク抽出部（63）は、スペクトル算出部（62）で算出された周波数スペクトルから少なくともスペクトル強度が最大となる第１ピーク周波数を抽出する。第１の心拍判断部（65）は、抽出された第１ピーク周波数の確度が第１の確度よりも高いか否かを判断する。第１の心拍判断部（65）が第１ピーク周波数の確度が高いと判断すると、心拍決定部（67）は、第１のピーク周波数に基づき、第１ピーク周波数、又はこれに近い値を被験者の心拍数の決定値とする。一方、第１ピーク周波数の確度が第１の確度よりも低いと判断すると、心拍決定部（67）は、基準値に基づいて被験者の心拍数の決定値を決める。
【００１０】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記第１のピーク抽出部（63）は、上記第１ピーク周波数の次に大きいスペクトル強度となる第２ピーク周波数を抽出するよう構成され、上記第１の心拍判断部（65）は、上記第１ピーク周波数のスペクトル強度と上記第２ピーク周波数のスペクトル強度との比率が、所定比率よりも大きい場合、上記第１ピーク周波数の確度が上記第１の確度よりも高いと判断するよう構成されている。
【００１１】
上記第２の発明では、第１のピーク抽出部（63）は、スペクトル算出部（62）で算出された周波数スペクトルから第１ピーク周波数の次に大きいスペクトルとなる第２ピーク周波数を抽出する。第１の心拍判断部（65）は、第１ピーク周波数と抽出された第２ピーク周波数とのスペクトル強度の比率が所定比率よりも大きいと第１ピーク周波数の確度が高いと判断する。
【００１２】
第３の発明は、上記第２の発明において、上記第１のピーク抽出部（63）は、上記周波数スペクトルから最大のスペクトル強度となる第１ピーク周波数を有するピーク領域を抽出し、上記第２ピーク周波数は、上記周波数スペクトルから上記ピーク領域を除いた範囲の最大のスペクトル強度となる周波数に構成されている。
【００１３】
上記第３の発明では、第１のピーク抽出部（63）は、スペクトル算出部（62）で算出された周波数スペクトルから最大のスペクトル強度となる第１ピーク周波数を有するピーク領域を抽出する。つまり、ピーク領域は、第１ピーク周波数を含んだ所定の周波数範囲からなる領域である。第１のピーク抽出部（63）は、算出した周波数スペクトルからピーク領域を除いた範囲において、最大スペクトル強度となる第２ピーク周波数を抽出する。
【００１４】
第４の発明は、上記第１〜第３の発明の何れか１つにおいて、上記第１の心拍判断部（65）は、上記第１ピーク周波数の上記基準値からの偏差が所定偏差内である場合、上記第１ピーク周波数の確度が上記第１の確度よりも高いと判断するよう構成されている。
【００１５】
上記第４の発明では、第１の心拍判断部（65）は、上記第１ピーク周波数の基準値からの偏差を求める。そして、第１の心拍判断部（65）は、第１ピーク周波数の偏差が所定の偏差内であれば、第１ピーク周波数の確度が高いと判断する。
【００１６】
第５の発明は、上記第１〜第４の発明の何れか１つにおいて、上記スペクトル算出部（62）で算出された周波数スペクトルのうち、上記基準値を基準とした所定の周波数範囲において、スペクトル強度が最大となる第３ピーク周波数と、該第３ピーク周波数の次に大きいスペクトル強度となる第４ピーク周波数とを抽出する第２のピーク抽出部（64）と、上記第３ピーク周波数の確度が所定の第２の確度よりも高いか否かを判断する第２の心拍判断部（66）とを備え、上記第１の心拍判断部（65）で上記第１ピーク周波数の確度が上記第１の確度よりも低いと判断された場合において、上記心拍決定部（67）は、上記第２の心拍判断部（66）で上記第３ピーク周波数の確度が上記第２の確度よりも高いと判断された場合、上記第３ピーク周波数と上記基準値との間の値を上記被験者の心拍数の決定値とする一方、上記第３ピーク周波数の確度が上記第２の確度よりも低いと判断された場合、上記第４ピーク周波数と上記基準値との間の値を上記被験者の心拍数の決定値とするよう構成されている。
【００１７】
上記第５の発明では、第２のピーク抽出部（64）は、スペクトル算出部（62）で算出された周波数スペクトルのうち、基準値を基準とした所定の周波数範囲において、スペクトル強度が最大となる第３ピーク周波数を抽出する。また、第２のピーク抽出部（64）は、第３ピーク周波数の次に大きいスペクトル強度となる第４ピーク周波数を抽出する。
【００１８】
第２の心拍判断部（66）は、第３ピーク周波数の確度が所定の第２の確度よりも高いか否かを判断する。そして、第１の心拍判断部（65）で第１ピーク周波数の確度が第１の確度よりも低いと判断された場合で、且つ第２の心拍判断部（66）が第３ピーク周波数の確度が第２の確度よりも高いと判断すると、心拍決定部（67）は、第３のピーク周波数と基準値との間にある値を被験者の心拍数の決定値とする。一方、第１の心拍判断部（65）で第１ピーク周波数の確度が第１の確度よりも低いと判断された場合で、且つ第２の心拍判断部（66）が第３ピーク周波数の確度が第２の確度よりも低いと判断すると、心拍決定部（67）は、第４ピーク周波数と基準値との間にある値を被験者の心拍数に決定する。
【００１９】
第６の発明は、上記第１〜第５の発明の何れか１つにおいて、上記基準値は、上記心拍検出部（25）の心拍数の検出対象日の前日の上記被験者の心拍数の決定値の平均値に構成されている。
【００２０】
上記第６の発明では、心拍検出部（25）は、被験者の心拍数の決定値を検出している。そして、基準値は、心拍検出部（25）が検出する対象の日の前日において、心拍検出部（25）が検出した被験者の心拍数の決定値の平均値から構成されている。
【発明の効果】
【００２１】
上記第１の発明では、第１ピーク周波数の確度が高ければ、第１ピーク周波数に基づき、第１ピーク周波数、又は第１ピーク周波数に近い値を被験者の心拍数として検出するようにした。また、第１ピーク周波数の確度が低ければ、基準値に基づいて被験者の心拍数を検出するようにした。つまり、第１ピーク周波数が心拍数の実測値として、被験者の実際の心拍数とはかけ離れた値になっているおそれがある場合には、第１ピーク周波数が、心拍数の実測値、又は心拍数の実測値に近い値とならないようにしている。これにより、被験者の心拍数として検出される決定値が被験者の実際の心拍数と、かけ離れた値になることを抑制することができる。特に、被験者の身体の振動が伝搬し、この振動が反射・共振することで、高調波側に周波数のピークが表れる周波数スペクトルを算出したような場合に、第１ピーク周波数が心拍数の実測値として決定されるのを防止することができる。
【００２２】
上記第２の発明では、第１ピーク周波数と第２ピーク周波数との比率が所定比率よりも高ければ第１ピーク周波数の確度が高いと判断するようにした。
【００２３】
ここで、被験者の身体の振動が伝搬し、この振動が反射・共振することで、体動信号から周波数スペクトルを算出した場合に高調波側に周波数のピークが表れることがある。しかしながら、第１ピーク周波数のスペクトル強度が第２ピーク周波数のスペクトル強度よりも十分に大きいと、第１ピーク周波数の確度が高いと判断するようにしたため、第１ピーク周波数が心拍数の実測値として、被験者の実際の心拍数とはかけ離れた値になっているおそれがある場合には、第１ピーク周波数が、心拍数の実測値、又は心拍数の実測値に近い値とならないようにしている。これにより、被験者の心拍数として検出される決定値が被験者の実際の心拍数と、かけ離れた値になることを抑制することができる。
【００２４】
上記第３の発明によれば、第１ピーク周波数の周辺の周波数範囲をピーク領域としたため、ピーク領域を除いた範囲から第２ピーク周波数を抽出することができる。これにより、第１ピーク周波数のスペクトル強度の次に大きい第２ピーク周波数を確実に抽出することができる。
【００２５】
上記第４の発明では、第１ピーク周波数が基準値から所定偏差内であれば第１ピーク周波数の確度が高いと判断するようにした。つまり、第１ピーク周波数が基準値に近ければ、第１ピーク周波数の確度が高いと判断するようにしたため、第１ピーク周波数が心拍数の実測値として、被験者の実際の心拍数とはかけ離れた値になっているおそれがある場合には、第１ピーク周波数が、心拍数の実測値、又は心拍数の実測値に近い値とならないようにしている。従って、被験者の心拍数として検出される決定値が被験者の実際の心拍数と、かけ離れた値になることを抑制することができる。
【００２６】
上記第５の発明では、第３ピーク周波数の確度が高ければ、第３ピーク周波数と基準値との間の値を心拍数の決定値として検出するようにした。また、第３ピーク周波数の確度が低ければ、第４ピーク周波数と基準値との間の値を心拍数の決定値として検出するようにした。つまり、より確度の高いピーク周波数と基準値との間の値を心拍数の決定値とした。これにより、被験者の心拍数として検出される決定値が被験者の実際の心拍数と、かけ離れた値になることを抑制することができる。
【００２７】
上記第６の発明によれば、基準値に基づいて被験者の心拍数の決定値を決定したため、被験者の心拍数として検出される決定値が被験者の実際の心拍数と、かけ離れた値になることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施形態に係る空調制御システムの斜視図である。
【図２】本実施形態に係る本体ユニットの斜視図である。
【図３】本実施形態に係る回路ユニットの構成を示すブロック図である。
【図４】本実施形態に係る回路ユニットの心拍数の決定手段を示すフローチャートである。
【図５】本実施形態に係る回路ユニットのピーク抽出手段を示すフローチャートである。
【図６】本実施形態の適用例に係る周波数スペクトルの第１例を示すグラフである。
【図７】本実施形態の適用例に係る周波数スペクトルの第２例を示すグラフである。
【図８】本実施形態の適用例に係る周波数スペクトルの第３例を示すグラフである。
【図９】本実施形態の適用例に係る周波数スペクトルの第４例を示すグラフである。
【図１０】本実施形態の適用例に係る周波数スペクトルの第５例を示すグラフである。
【図１１】本実施形態の変形例に係る回路ユニットのピーク確度判断手段を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００３０】
本実施形態は、図１に示すように、本発明に係る心拍検出装置（15）を備えた空調制御システム（1）である。この空調制御システム（1）は、寝室（5）内に設置された空調機（10）の空調能力の制御を行う。空調機（10）は、寝室（5）内の空気を調和する空調手段を構成している。
【００３１】
上記空調機（10）は、例えば壁掛け式のエアコンにより構成されている。空調機（10）は、冷媒が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えており、熱交換器（図示省略）内の冷媒により冷却または加熱した空気を寝室（5）内へ供給する。つまり、空調機（10）は、冷房運転と暖房運転とを切り換えて行うように構成されている。
【００３２】
また、上記空調機（10）は、寝室（5）内の温度を検出する温度センサ（図示省略）を有している。また、空調機（10）は、ユーザー等が希望する寝室（5）内の温度を設定温度として入力する温度設定部（図示省略）を有している。空調機（10）の運転時には、この設定温度が空調機（10）の制御目標の温度となる。つまり、空調機（10）の運転時には、温度センサで検出される室内温度が、設定温度としての制御目標温度に近づくように空調能力が制御される。
【００３３】
図１および図２に示すように、上記空調制御システム（1）は、感圧ユニット（20）と本体ユニット（30）とを備えている。本体ユニット（30）には、図３に示す回路ユニット（40）が設けられている。回路ユニット（40）には、心拍検出部（25）と心拍周期検出部（26）と判定部（45）と空調制御部（49）とが設けられている。本実施形態では、感圧ユニット（20）と後述する受圧部（33）と心拍検出部（25）と心拍周期検出部（26）とにより、心拍検出装置（15）が構成されている。尚、本実施形態の心拍検出装置（15）は、本発明の心拍検出装置（15）の一例である。
【００３４】
上記感圧ユニット（20）は、被験者となる就寝者から生起する体動を本体ユニット（30）へ伝達するためのものである。感圧ユニット（20）は、感圧部（21）と圧力伝達部（22）とを備えている。
【００３５】
上記感圧部（21）は、一端が閉塞して他端に開口部（23）を有する細長で中空状のチューブにより構成されている。感圧部（21）は、寝室（5）のベッド等の寝具（6）内に敷設されている。
【００３６】
上記圧力伝達部（22）は、両端が開口する細長で中空状のチューブにより構成されている。圧力伝達部（22）は、感圧部（21）よりも小径となっている。圧力伝達部（22）は、一端が感圧部（21）の開口部（23）に接続され、他端が本体ユニット（30）に接続されている。
【００３７】
上記本体ユニット（30）は、ケーシング（31）と取付部（32）と受圧部（33）とを有している。
【００３８】
上記ケーシング（31）は、扁平な箱状に形成されており、例えば寝室（5）内の床面に設置される。ケーシング（31）の内部には、上述の回路ユニット（40）が内蔵されている。
【００３９】
上記取付部（32）は、ケーシング（31）の側面に形成されている。取付部（32）は、内方に向かって凹んだ略円環状の凹部（32a）と、該凹部（32a）内から外方へ突出する凸部（32b）とを有している。凸部（32b）には、その軸方向に貫通穴（32c）が形成されている。そして、凸部（32b）には、圧力伝達部（22）の他端部が外嵌する。これにより、感圧部（21）の内部と貫通穴（32c）が、圧力伝達部（22）を介して連通する。
【００４０】
上記受圧部（33）は、貫通穴（32c）に設けられている。受圧部（33）は、マイクロフォンにより構成されている。尚、受圧部（33）は、圧力センサにより構成してもよい。寝具（6）上の就寝者から体動が生起すると、この体動が感圧部（21）に作用する。すなわち、感圧部（21）の内圧は、圧力伝達部（22）および貫通穴（32c）を介して受圧部（33）に作用する。受圧部（33）は、この内圧を電気的な信号（以下、「体動信号」という。）に変換し、図３に示す回路ユニット（40）へ出力する。
【００４１】
本実施形態では、感圧ユニット（20）および受圧部（33）が、就寝者の体動に伴う体動信号を出力する体動検出部（24）を構成している。なお、体動信号には、就寝者の心拍に伴う体動に起因する信号と、就寝者の呼吸に伴う体動に起因する信号と、就寝者の寝返り等の粗体動に起因する信号などが含まれている。したがって、体動信号には、就寝者の心拍数の実測値が含まれていることになる。
【００４２】
図３に示すように、上記心拍検出部（25）は、体動信号の時系列データから就寝者の心拍数を検出するものである。心拍検出部（25）は、信号処理部（61）とスペクトル算出部（62）と第１のピーク抽出部（63）と第２のピーク抽出部（64）と第１の心拍判断部（65）と第２の心拍判断部（66）と心拍決定部（67）とを備えている。
【００４３】
上記信号処理部（61）は、受圧部（33）から出力された体動信号を所定の周波数帯域の体動信号に変調して出力するように構成されている。信号処理部（61）の出力信号は、スペクトル算出部（62）と第１及び第２ピーク抽出部（63,64）と判定部（45）とに入力される。
【００４４】
上記スペクトル算出部（62）は、体動信号の時系列データ上の時間における所定の時間間隔で、体動信号の時系列データから体動信号の周波数スペクトルを算出するものである。つまり、スペクトル算出部（62）は、体動信号の時系列データ上において所定の時間間隔の抽出時刻毎に周波数スペクトルを算出している。
【００４５】
具体的に、上記スペクトル算出部（62）は、信号処理部（61）から出力された体動信号を包絡線検波し、包絡線検波後の体動信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）する。スペクトル算出部（62）では、図６〜図１０に示すように、測定開始から１分間隔の抽出時刻毎に、体動信号の周波数スペクトルが作成される。体動信号の周波数スペクトルは、抽出時刻の直前１分間の体動信号の時系列データにより作成される。尚、本発明及び本実施形態での、「周波数」とは、被験者の１分間あたりの心拍を意味しており、心拍数［毎分］で表される。
【００４６】
上記第１のピーク抽出部（63）は、スペクトル算出部（62）で算出された抽出時刻毎の周波数スペクトルからスペクトル強度（スペクトラム強度）が最大となる第１ピークに対応する第１ピーク周波数と、第１ピークの次にスペクトル強度が大きい第２ピークに対応する第２ピーク周波数を抽出するものである。
【００４７】
具体的に、第１のピーク抽出部（63）は、抽出時刻毎に、該抽出時刻の直前１分間の体動信号により作成された体動信号の周波数スペクトルにおいて、スペクトル強度が最大となる第１ピークに対応する第１ピーク周波数をまず抽出する。
【００４８】
次に、周波数スペクトルから第１ピーク周波数を含んだ所定範囲をピーク領域として抽出する。このピーク領域は、高速フーリエ変換の対象となる時間によって決まるスペクトル分解能と、該対象時間内でのノイズ等の測定誤差で決まるスペクトルピーク幅とで決定されるものであって、第１ピーク周波数の±３（心拍数［毎分］）から±１０（心拍数［毎分］）の間で決定されればよい。本実施形態では、第１ピーク周波数の±３（心拍数［毎分］）の領域をピーク領域としている。そして、第１のピーク抽出部（63）は、周波数スペクトルのうち、ピーク領域を除いた範囲において、スペクトル強度が最大となる第２ピークに対応する第２ピーク周波数を抽出する。第１ピーク周波数と第２ピーク周波数は、心拍数の実測値として第１の心拍判断部（65）と心拍決定部（67）へ入力される。
【００４９】
上記第１の心拍判断部（65）は、第１ピーク周波数の確度（確からしさ）を判断するためのものである。尚、本実施形態における第１ピーク周波数の確度とは、第１ピーク周波数の被験者の心拍数の実測値としての確からしさを表す度合いをいう。
【００５０】
具体的に、第１の心拍判断部（65）は、第１のピーク抽出部（63）で抽出された第１ピーク周波数と第２ピーク周波数とのスペクトル強度を比較し、且つ第１ピーク周波数が所定の基準値から所定の偏差内であるか否かを比較する。そして、第１の心拍判断部（65）は、両ピーク周波数のスペクトル強度の比率が所定の比率よりも大きく、且つ第１ピーク周波数が基準値から所定の偏差内であれば、第１ピーク周波数の確度が、本発明に係る第１の確度よりも大きい、すなわち第１ピーク周波数の確度が高いと判断する。本実施形態では、例示として、上記所定比率を３と設定し、上記所定の基準値を６０（心拍数［毎分］）とし、所定の偏差を基準値から±２０（心拍数［毎分］）としている。すなわち、本実施形態では、第１ピーク周波数のスペクトル強度が第２ピーク周波数のスペクトル強度に対して３倍より大きく、且つ第１ピーク周波数が、４０（心拍数［毎分］）から８０（心拍数［毎分］）の範囲内であれば、第１ピーク周波数の確度が高いと判断される。
【００５１】
上記基準値は、心拍検出部（25）が被験者の心拍数の検出対象日の前日に該心拍検出部（25）が検出した心拍数の決定値の平均値である。尚、この基準値は、例示であって、例えば年代別の一般的な睡眠時の心拍数等を基準値として用いることができる。
【００５２】
上記第２のピーク抽出部（64）は、スペクトル算出部（62）で算出された抽出時刻毎の周波数スペクトルのうち、基準値を基準とした所定の範囲において、スペクトル強度（スペクトラム強度）が最大となる第３のピークに対応する第３ピーク周波数と、該第３ピーク周波数の次にスペクトル強度が大きい第４のピークに対応する第４ピーク周波数を抽出するものである。
【００５３】
具体的に、第２のピーク抽出部（64）は、抽出時刻毎に、該抽出時刻の直前１分間の体動信号により作成された体動信号の周波数スペクトルのうち、基準値である６０（心拍数［毎分］）を基準とし、そこから±２０（心拍数［毎分］）の範囲内（すなわち、４０〜８０（心拍数［毎分］）の間）において、スペクトル強度が最大となる第３ピークに対応する第３ピーク周波数をまず抽出する。
【００５４】
次に、周波数スペクトルから第３ピーク周波数から±３（心拍数［毎分］）の領域をピーク領域として抽出する。そして、第２のピーク抽出部（64）は、周波数スペクトルの４０〜８０（心拍数［毎分］）の間からピーク領域を除いた範囲において、スペクトル強度が最大となる第４ピークに対応する第４ピーク周波数を抽出する。第３ピーク周波数と第４ピーク周波数は、心拍数の実測値として第２の心拍判断部（66）と心拍決定部（67）へ入力される。
【００５５】
上記第２の心拍判断部（66）は、第３ピーク周波数の確度（確からしさ）を判断するためのものである。尚、本実施形態における第３ピーク周波数の確度とは、第３ピーク周波数の被験者の心拍数の実測値としての確からしさを表す度合いをいう。
【００５６】
具体的に、第２の心拍判断部（66）は、第２のピーク抽出部（64）で抽出された第３ピーク周波数と第４ピーク周波数とのスペクトル強度を比較する。そして、第２の心拍判断部（66）は、両ピーク周波数のスペクトル強度の比率が所定の比率よりも大きければ、第３ピーク周波数の確度が、本発明に係る第２の確度より大きい、すなわち第３ピーク周波数の確度が高いと判断する。尚、本実施形態では、例示として、上記所定比率を１．５と設定している。すなわち、第３ピーク周波数のスペクトル強度が第４ピーク周波数のスペクトル強度に対して１．５倍より大きければ、第３ピーク周波数の確度が高いと判断される。
【００５７】
上記心拍決定部（67）は、第１の心拍判断部（65）で第１ピーク周波数の確度が高いと判断された場合に第１ピーク周波数に基づき、第１ピーク周波数、又は第１ピーク周波数に近い値を被験者の心拍数の決定値として決定する一方、第１ピーク周波数の確度が低いと判断された場合に基準値に基づいて被験者の心拍数を決定するものである。
【００５８】
具体的に、心拍決定部（67）は、第１の心拍判断部（65）で第１ピーク周波数の確度が高いと判断された場合、第１ピーク周波数、又は第１ピーク周波数に近い値を被験者の心拍数の決定値として決定する。
【００５９】
また、心拍決定部（67）は、第１の心拍判断部（65）で第１ピーク周波数の確度が低いと判断され、且つ第２の心拍判断部（66）で第３ピーク周波数の確度が高いと判断されれば、第３ピーク周波数と基準値との間の値を被験者の心拍数の決定値として決定する。尚、このとき、第３ピーク周波数の確度に応じた時定数を定めておき、この時定数に基づいて決定値が設定されるようにしてもよい。
【００６０】
一方、心拍決定部（67）は、第１の心拍判断部（65）で第１ピーク周波数の確度が低いと判断され、且つ第３ピーク周波数の確度が低いと判断されれば、第４ピーク周波数と基準値との間の値を被験者の心拍数の決定値として決定する。尚、このとき、第４ピーク周波数が基準値から所定の範囲内にあれば、第４ピーク周波数、又は第４ピーク周波数に近い値を被験者の心拍数の決定値としてもよい。また、第４ピーク周波数の基準値からの偏差に応じた時定数を定めておき、この時定数に基づいて決定値が設定されるようにしてもよい。
【００６１】
そして、心拍決定部（67）は、時系列データ上の抽出時刻毎の決定値を心拍周期検出部（26）へ出力する。
【００６２】
上記心拍周期検出部（26）は、心拍決定部（67）から出力される決定値の時系列データから、就寝者の心拍数の変動周期として、ウルトラディアンリズムに対応した周期成分（以下、「ウルトラディアンリズム周期」という。）を抽出するように構成されている。この心拍周期検出部（26）は、決定値の時系列データから周期的に検出される信号を、ゼロ位相フィルタによってウルトラディアンリズム周期として抽出する。
【００６３】
尚、ウルトラディアンリズムとは、睡眠中のレム期とノンレム期のサイクルに代表される人体の生体リズムである。人体では、心拍数がウルトラディアンリズムに同期して変化する。ウルトラディアンリズムは、一般的に約９０分周期であるが、個人差がある。
【００６４】
上記判定部（45）は、信号処理部（61）で変調された体動信号に基づいて、就寝者が入眠したか否かを判定する。具体的に、判定部（45）は、在床判定部（46）と睡眠判定部（47）とを備えている。
【００６５】
上記在床判定部（46）は、就寝者が寝具（6）に在床しているか、寝具（6）から離床しているかを判定するものである。この在床判定部（46）による判定は、信号処理部（61）で変調した体動信号と、予め設定された判定閾値（在床判定閾値）との大小比較によって行われる。具体的には、在床判定部（46）では、体動信号が在床判定閾値を下回る場合、就寝者から体動が生起していないとみなされるので、この場合には「離床」と判定される。一方、在床判定部（46）では、体動信号が所定時間以上継続して在床判定閾値を上回る場合、就寝者から体動が生起しているとみなされるので、この場合には「在床」と判定される。
【００６６】
上記睡眠判定部（47）は、在床判定部（46）により「在床」と判定された後、就寝者が入眠したか否かを判定するものである。この睡眠判定部（47）による判定は、信号処理部（61）で変調した体動信号と、予め設定された判定閾値（睡眠判定閾値）との大小比較によって行われる。具体的には、睡眠判定部（47）では、初めて体動信号が所定時間以上継続して睡眠判定閾値を下回る場合、在床中の就寝者から体動がさほど生起していないとみなされるので、この場合には「入眠」と判定される。また、睡眠判定部（47）では、「入眠」と判定された後において、体動信号が所定時間以上継続して睡眠判定閾値を上回る場合、就寝者から体動が生起しているとみなされるので、「覚醒」と判定される。
【００６７】
上記空調制御部（49）は、空調機（10）と有線または無線を介して、信号の入出力が可能に構成されている。そして、空調制御部（49）は、睡眠判定部（47）により「入眠」と判定されてから所定時間（本実施形態では、９０分）が経過した後に、心拍周期検出部（26）で検出されたウルトラディアンリズム周期に応じて空調機（10）の設定温度Test（＝ベース温度Tbase＋ΔＴ）を増減制御するものである。この空調制御部（49）は、演算部（50）と温度変更部（51）を備えている。
【００６８】
上記演算部（50）は、心拍周期検出部（26）により検出されたウルトラディアンリズム周期の微分値を導出するように構成されている。つまり、演算部（50）は、ウルトラディアンリズム周期の正方向変化の勾配および負方向変化の勾配を導出する。
【００６９】
上記温度変更部（51）は、演算部（50）により導出されたウルトラディアンリズム周期の微分値が極大となるときに、空調機（10）の設定温度Testを増加させるように構成されている。即ち、温度変更部（51）は、ウルトラディアンリズム周期の正方向変化の勾配が最大となるときに、空調機（10）の設定温度Testを所定量だけ増加させる。具体的には、例えばΔＴ＝１℃とし、設定温度Testを１℃だけ増加させる。つまり、設定温度Testがベース温度Tbaseよりも１℃だけ高くなる。
【００７０】
また、温度変更部（51）は、演算部（50）により導出されたウルトラディアンリズム周期の微分値が極小となるときに、空調機（10）の設定温度Testを減少させるように構成されている。即ち、温度変更部（51）は、ウルトラディアンリズム周期の負方向変化の勾配が最小となるときに、空調機（10）の設定温度Testを所定量だけ減少させる。具体的には、例えばΔＴ＝０℃とし、設定温度Testをベース温度Tbaseそのものにする。つまり、上記の微分値が極大となるときの設定温度Testよりも１℃だけ低くなる。
【００７１】
−空調制御システムの動作−
上記空調制御システム（1）による空調機（10）の制御動作について説明する。
【００７２】
空調機（10）では、コントローラ等によって「冷房運転」と「暖房運転」とが選択可能となっている。また、空調機（10）では、コントローラ等によってユーザーが設定可能な温度（ベース温度Tbase）が入力可能となっている。通常の冷房運転や暖房運転では、ユーザーが設定したベース温度TbaseにΔＴを加えた温度（ベース温度Tbase＋ΔＴ）を設定温度Testとして空調機（10）の空調能力が制御される。
【００７３】
本実施形態の空調制御システム（1）では、就寝者の安眠を促すための空調機（10）の運転モードとして「おやすみ制御」の運転が可能となっている。
【００７４】
先ず、感圧ユニット（20）によって就寝者の体動が測定され、その体動信号が回路ユニット（40）の信号処理部（61）に出力される。信号処理部（61）は、体動信号を所定の周波数帯域に変調してスペクトル算出部（62）と判定部（45）とに出力する。
【００７５】
スペクトル算出部（62）と、第１及び第２のピーク抽出部（64）では、測定開始から１分毎に、信号処理部（61）の出力信号から、就寝者の心拍数の実測値を抽出する。続いて、心拍決定部（67）が、第１及び第２のピーク抽出部（64）で心拍数の実測値が抽出される度に、就寝者の心拍数の決定値を決定する。心拍決定部（67）では、１分間毎に心拍数の決定値が導出される。尚、心拍数の決定方法については後述する。
【００７６】
次に、在床判定部（46）によって就寝者の在床／離床判定が行われ、「在床」と判定されると、睡眠判定部（47）によって就寝者の入眠判定が行われ、「入眠」と判定されると、判定部（45）において中途覚醒フラグが連続して３分間ＯＮしているか否かが判定される。具体的には、睡眠判定部（47）で「覚醒」と判定されると中途覚醒フラグがＯＮされる。そして、中途覚醒フラグが連続して３分間ＯＮされていないと、心拍周期検出部（26）が、心拍決定部（67）から出力された決定値の時系列データを用いて、ゼロ位相フィルタ（本実施形態では、逆フーリエフィルタ）によりフィルタ処理をして、ウルトラディアンリズム周期を抽出する。このウルトラディアンリズム周期は、一般的な周期である９０分周期で抽出されている。なお、ウルトラディアンリズム周期は、個人差があり３０分から１２０分の周期で現れる場合もある。
【００７７】
次に、空調制御部（49）において、睡眠判定部（47）により「入眠」と判定されてから所定時間（９０分）が経過したか否かが判定される。そして所定時間が経過していると、演算部（50）が心拍周期検出部（26）のウルトラディアンリズム周期の微分値を導出していく。つまり、演算部（50）は、制御対象区間のウルトラディアンリズム周期を対象として微分値を導出していく。そして、温度変更部（51）が演算部（50）の導出した微分値が極大であるか極小であるかを検出し、微分値の極大を検出すると、ΔＴを１℃に設定する。これにより、空調機（10）の設定温度Testがベース温度Tbaseよりも１℃高い値に設定される。そうすると、冷房運転の場合は冷房能力が低下し、暖房運転の場合は暖房能力が増大し、寝室（5）の温度が上昇する。
【００７８】
また、温度変更部（51）がウルトラディアンリズム周期の微分値の極小を検出すると、温度変更部（51）はΔＴを０℃に設定する。これにより、空調機（10）の設定温度Testがベース温度Tbaseと同じとなる。この設定温度Testが、空調機（10）へ信号出力されると、冷房運転の場合は冷房能力が増大し、暖房運転の場合は暖房能力が低下し、寝室（5）の温度が低下する。
【００７９】
−心拍数の決定手段−
次に、図４に示すように、被験者の心拍数を決定するための決定手段についてＳＴ１〜ＳＴ１０に基づいて説明する。
【００８０】
先ず、感圧ユニット（20）によって就寝者の体動が測定され、その体動信号が回路ユニット（40）の信号処理部（61）に出力される。信号処理部（61）は、体動信号を所定の周波数帯域に変調してスペクトル算出部（62）に出力する（ＳＴ１）。
【００８１】
スペクトル算出部（62）は、信号処理部（61）から出力された体動信号を包絡線検波し、包絡線検波後の体動信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）し、周波数スペクトルが作成される（ＳＴ２）。
【００８２】
第１のピーク抽出部（63）は、抽出時刻毎に、該抽出時刻の直前１分間の体動信号により作成された体動信号の周波数スペクトルにおいて、スペクトル強度が最大となる第１ピークに対応する第１ピーク周波数を抽出し、続いて、スペクトル強度が第１ピークの次に大きい第２ピークに対応する第２ピーク周波数を抽出する（ＳＴ３）。尚、ピーク抽出方法については後述する。
【００８３】
第１の心拍判断部（65）は、第１のピーク抽出部（63）で抽出された第１ピーク周波数と第２ピーク周波数とのスペクトル強度を比較する（ＳＴ４）。また、第１の心拍判断部（65）は、第１ピーク周波数の基準値（６０（心拍数［毎分］））からの偏差を求める。第１の心拍判断部（65）は、第１ピーク周波数のスペクトル強度が第２ピーク周波数のスペクトル強度の３倍よりも大きく、且つ第１ピーク周波数が基準値（６０（心拍数［毎分］））から±２０（心拍数［毎分］）であると、第１ピーク周波数の確度が高いと判断する（ＳＴ４〜ＳＴ５）。尚、上記確度判断における強度比の条件、及びピーク周波数の基準値からの偏差については例示であり、これに限られない。
【００８４】
第１ピーク周波数の確度が高いと判断されると（ＳＴ４〜ＳＴ５）、心拍決定部（67）は、第１ピーク周波数、又は第１ピーク周波数に近い値を被験者の心拍数の決定値として決定する（ＳＴ５）。一方、第１ピーク周波数の確度が低いと判断されると（ＳＴ４〜ＳＴ５）、第２のピーク抽出部（64）は、抽出時刻毎に、該抽出時刻の直前１分間の体動信号により作成された周波数スペクトルのうち、基準値である６０（心拍数［毎分］）を基準とし、そこから±２０（心拍数［毎分］）の範囲内（すなわち、４０〜８０（心拍数［毎分］）の間）において、スペクトル強度が最大となる第３ピークに対応する第３ピーク周波数を抽出し、同じく４０〜８０（心拍数［毎分］）の間からスペクトル強度が第３ピークの次に大きい第４ピークに対応する第４ピーク周波数を抽出する（ＳＴ６）。第３ピーク周波数と第４ピーク周波数は、心拍数の実測値として第２の心拍判断部（66）と心拍決定部（67）へ入力される（ＳＴ７）。
【００８５】
第２の心拍判断部（66）は、第２のピーク抽出部（64）で抽出された第３ピーク周波数と第４ピーク周波数とのスペクトル強度を比較する（ＳＴ７）。そして、第３ピーク周波数のスペクトル強度が第４ピーク周波数のスペクトル強度に対して１．５倍より大きければ、第２の心拍判断部（66）は、第３ピーク周波数の確度が高いと判断する（ＳＴ７〜ＳＴ８）。
【００８６】
心拍決定部（67）は、第２の心拍判断部（66）で第３ピーク周波数の確度を判断し、第３ピーク周波数の確度が高ければ、第３ピーク周波数と基準値（６０（心拍数［毎分］））との間で被験者の心拍数の決定値を決定する（ＳＴ８）。一方、第３ピーク周波数の確度が低ければ、第４ピーク周波数と基準値（６０心拍数［毎分］）との間で被験者の心拍数の決定値として決定する（ＳＴ９）。
【００８７】
そして、心拍決定部（67）は、時系列データ上の抽出時刻毎の決定値を心拍周期検出部（26）へ出力する（ＳＴ１０）。
【００８８】
−ピーク抽出手段−
次に、図５に示すように、スペクトル算出部（62）が作成した周波数スペクトルから第１及び第２ピーク周波数を抽出する手段について説明する。尚、第３ピーク及び第４ピーク周波数の抽出手段については、同様であるため説明を省略する。
【００８９】
まず、第１のピーク抽出部（63）は、抽出時刻毎に、該抽出時刻の直前１分間の体動信号により作成された周波数スペクトルにおいて、スペクトル強度が最大と思われるピークに対応する周波数を抽出し、抽出した周波数のスペクトル強度が最大であるか否かを判定する（ＳＴ１）。そして、抽出した周波数のスペクトル強度が最大であれば、このピークに対応する周波数（ピーク周波数）を第１ピーク周波数として更新し（ＳＴ２）、第１ピーク周波数の抽出は終了する（ＳＴ３）。一方、抽出した周波数のスペクトル強度が最大でなければ、第１ピーク周波数の抽出を終了せず（ＳＴ３）、もう一度、スペクトル強度が最大と思われるピークに対応する周波数を抽出してスペクトル強度が最大であるか否かを判定する（ＳＴ１）。
【００９０】
次に、周波数スペクトルから第１ピーク周波数を含んだピーク領域（第１ピーク周波数の±３（心拍数［毎分］）の領域）を抽出する。そして、第１のピーク抽出部（63）は、周波数スペクトルからピーク領域を除いた範囲において、スペクトル強度が最大と思われるピークに対応する周波数を抽出し、該周波数がピーク領域内であるか否かを判定する（ＳＴ４）。抽出した周波数が周波数スペクトルのうち、ピーク領域を除いた範囲内である場合、抽出した周波数のスペクトル強度が周波数スペクトルのうち、ピーク領域を除いた範囲において最大であるか否かを判定する（ＳＴ５）。抽出した周波数が周波数スペクトルのうち、ピーク領域内である場合、第２ピーク周波数の抽出を終了せず（ＳＴ７）、再び、周波数スペクトルからピーク領域を除いた範囲において、スペクトル強度が最大と思われるピークに対応する周波数を抽出する（ＳＴ４）。
【００９１】
そして、抽出したピークのスペクトル強度が最大であれば（ＳＴ５）、このピーク周波数を第２ピーク周波数として更新し（ＳＴ６）、第２ピーク周波数の抽出は終了する（ＳＴ７）。一方、抽出したピークのスペクトル強度が最大でなければ、第２ピーク周波数の抽出を終了せず（ＳＴ７）、再び、周波数スペクトルからピーク領域を除いた範囲において、スペクトル強度が最大と思われるピークに対応する周波数を抽出する（ＳＴ４）。
【００９２】
−実施形態の適用例−
次に、本実施形態に係る心拍数の決定手段及びピーク抽出手段を適用した例について説明する。適用例に係る図面（図６〜図１０）は、被験者の様々な状態の体動信号の時系列データ上において１分間の周波数スペクトルを算出したものである。尚、基準値は、すべて６０（心拍数［毎分］）とする。また、周波数スペクトルにおいて、心拍数［毎分］の値が４０より小さければ、測定の対象外としている。
【００９３】
まず、図６に示す第１例は、周波数のピークが顕著に表れている例である。第１のピーク抽出部（63）は、第１ピーク周波数を５６（心拍数［毎分］）でスペクトル強度を７５として抽出し、第２ピーク周波数を１００（心拍［毎分］）でスペクトル強度を２０として抽出する。そして、第１ピーク周波数のスペクトル強度が第２ピーク周波数のスペクトル強度の３倍よりも大きく、且つ第１ピーク周波数が基準値から±２０（心拍数［毎分］）であるため、第１の心拍判断部（65）は、第１ピーク周波数の確度が高いと判断し、心拍決定部（67）は、５６、又はこれに近い値を被験者の心拍数の決定値とする。
【００９４】
次に、図７に示す第２例は、被験者の身体を振動が伝搬することで反射・共振が生じ、これにより、高調波側にピークが検出されている例である。第１のピーク抽出部（63）は、第１ピーク周波数を１０５（心拍数［毎分］）でスペクトル強度を４８として抽出し、第２ピーク周波数を５２（心拍［毎分］）でスペクトル強度を３５として抽出する。
【００９５】
そして、第１ピーク周波数のスペクトル強度が第２ピーク周波数のスペクトル強度の３倍以下なので、第１の心拍判断部（65）は、第１ピーク周波数の確度が低いと判断する。第２のピーク抽出部（64）は、基準値から±２０（心拍数［毎分］）の範囲内（すなわち、４０〜８０（心拍数［毎分］）の間）において、第３ピーク周波数を５２（心拍数［毎分］）でスペクトル強度を３５として抽出し、第４ピーク周波数を６２（心拍数［毎分］）でスペクトル強度を２６として抽出する。そして、第３ピーク周波数のスペクトル強度が第４ピーク周波数のスペクトル強度に対して１．５倍以下であるため、第２の心拍判断部（66）は、第３ピーク周波数の確度が低いと判断する。そして、心拍決定部（67）は、第４ピーク周波数（＝６２（心拍数［毎分］））と基準値（＝６０（心拍数［毎分］））との間である６１を被験者の心拍数の決定値とする。
【００９６】
次に、図８に示す第３例は、被験者の睡眠姿勢の変化によるノイズに起因して低周波側にピークが検出されている例である。第１のピーク抽出部（63）は、第１ピーク周波数を４０（心拍数［毎分］）でスペクトル強度を１０３として抽出し、第２ピーク周波数を５５（心拍［毎分］）でスペクトル強度を８５として抽出する。
【００９７】
そして、第１ピーク周波数のスペクトル強度が第２ピーク周波数のスペクトル強度の３倍以下なので、第１の心拍判断部（65）は、第１ピーク周波数の確度が低いと判断する。第２のピーク抽出部（64）は、基準値から±２０（心拍数［毎分］）の範囲内（すなわち、４０〜８０（心拍数［毎分］）の間）において、第３ピーク周波数を４０（心拍数［毎分］）でスペクトル強度を１０３として抽出し、第４ピーク周波数を５５（心拍数［毎分］）でスペクトル強度を８５として抽出する。そして、第３ピーク周波数のスペクトル強度が第４ピーク周波数のスペクトル強度に対して１．５倍以下であるため、第２の心拍判断部（66）は、第３ピーク周波数の確度が低いと判断する。そして、心拍決定部（67）は、第４ピーク周波数（＝５５（心拍数［毎分］））と基準値（＝６０（心拍数［毎分］））との間である５８を被験者の心拍数の決定値とする。
【００９８】
次に、図９に示す第４例は、明瞭な心拍成分が検出できない場合の例である。第１のピーク抽出部（63）は、第１ピーク周波数を８０（心拍数［毎分］）でスペクトル強度を１９として抽出し、第２ピーク周波数を５３（心拍［毎分］）でスペクトル強度を１８として抽出する。
【００９９】
そして、第１ピーク周波数のスペクトル強度が第２ピーク周波数のスペクトル強度の３倍以下なので、第１の心拍判断部（65）は、第１ピーク周波数の確度が低いと判断する。第２のピーク抽出部（64）は、基準値から±２０（心拍数［毎分］）の範囲内（すなわち、４０〜８０（心拍数［毎分］）の間）において、第３ピーク周波数を５３（心拍数［毎分］）でスペクトル強度を１８として抽出し、第４ピーク周波数を６４（心拍数［毎分］）でスペクトル強度を１７として抽出する。そして、第３ピーク周波数のスペクトル強度が第４ピーク周波数のスペクトル強度に対して１．５倍以下であるため、第２の心拍判断部（66）は、第３ピーク周波数の確度が低いと判断する。そして、心拍決定部（67）は、第４ピーク周波数（＝６４（心拍数［毎分］））と基準値（＝６０（心拍数［毎分］））との間である６２を被験者の心拍数の決定値とする。
【０１００】
次に、図１０に示す第５例は、急激な心拍数の変化と不明瞭な心拍成分を検出した場合の例である。第１のピーク抽出部（63）は、第１ピーク周波数を４２（心拍数［毎分］）でスペクトル強度を３０として抽出し、第２ピーク周波数を６７（心拍［毎分］）でスペクトル強度を２５として抽出する。
【０１０１】
そして、第１ピーク周波数のスペクトル強度が第２ピーク周波数のスペクトル強度の３倍以下なので、第１の心拍判断部（65）は、第１ピーク周波数の確度が低いと判断する。第２のピーク抽出部（64）は、基準値から±２０（心拍数［毎分］）の範囲内（すなわち、４０〜８０（心拍数［毎分］）の間）において、第３ピーク周波数を４２（心拍数［毎分］）でスペクトル強度を３０として抽出し、第４ピーク周波数を６７（心拍数［毎分］）でスペクトル強度を２５として抽出する。そして、第３ピーク周波数のスペクトル強度が第４ピーク周波数のスペクトル強度に対して１．５倍以下であるため、第２の心拍判断部（66）は、第３ピーク周波数の確度が低いと判断する。そして、心拍決定部（67）は、第４ピーク周波数（＝５３（心拍数［毎分］））と基準値（＝６０（心拍数［毎分］）との間である６３を被験者の心拍数の決定値とする。
【０１０２】
−実施形態の効果−
上記実施形態によれば、第１ピーク周波数の確度が高ければ、第１ピーク周波数、又は第１ピーク周波数に近い値を被験者の心拍数として検出するようにした。また、第１ピーク周波数の確度が低ければ、基準値に基づいて被験者の心拍数を検出するようにした。つまり、第１ピーク周波数が心拍数の実測値として、被験者の実際の心拍数とはかけ離れた値になっているおそれがある場合には、第１ピーク周波数が、心拍数の実測値、又は心拍数の実測値に近い値とならないようにしている。これにより、被験者の心拍数として検出される決定値が被験者の実際の心拍数と、かけ離れた値になることを抑制することができる。特に、被験者の身体の振動が伝搬し、この振動が反射・共振することで、高調波側に周波数のピークが表れる周波数スペクトルを算出したような場合に、第１ピーク周波数が心拍数の実測値として決定されるのを防止することができる。
【０１０３】
また、第１ピーク周波数と第２ピーク周波数との比率が３よりも高ければ第１ピーク周波数の確度が高いと判断するようにした。
【０１０４】
ここで、被験者の身体の振動が伝搬し、この振動が反射・共振することで、体動信号から周波数スペクトルを算出した場合に高調波側に周波数のピークが表れることがある。しかしながら、第１ピーク周波数のスペクトル強度が第２ピーク周波数のスペクトル強度よりも十分に大きいと、第１ピーク周波数の確度が高いと判断するようにしたため、第１ピーク周波数が心拍数の実測値として、被験者の実際の心拍数とはかけ離れた値になっているおそれがある場合には、第１ピーク周波数が、心拍数の実測値、又は心拍数の実測値に近い値にならないようにしている。これにより、被験者の心拍数として検出される決定値が被験者の実際の心拍数と、かけ離れた値になることを抑制することができる。
【０１０５】
さらに、第１ピーク周波数の周辺範囲をピーク領域としたため、ピーク領域を除いた範囲から第２ピーク周波数を抽出することができる。これにより、第１ピーク周波数のスペクトル強度の次に大きい第２ピーク周波数を確実に抽出することができる。
【０１０６】
そして、第１ピーク周波数が基準値から±２０（心拍数［毎分］）内であれば第１ピーク周波数の確度が高いと判断するようにした。つまり、第１ピーク周波数が基準値に近ければ、第１ピーク周波数の確度が高いと判断するようにしたため、第１ピーク周波数が心拍数の実測値として、被験者の実際の心拍数と、かけ離れた値になっているおそれがある場合には、第１ピーク周波数が、心拍数の実測値、又は心拍数の実測値に近い値とならないようにしている。従って、被験者の心拍数として検出される決定値が被験者の実際の心拍数と、かけ離れた値になることを抑制することができる。
【０１０７】
続いて、第３ピーク周波数の確度が高ければ、第３ピーク周波数と基準値（＝６０（心拍数［毎分］））との間の値を心拍数の決定値として検出するようにした。また、第３ピーク周波数の確度が低ければ、第４ピーク周波数と基準値との間の値を心拍数の決定値として検出するようにした。つまり、より確度の高いピーク周波数と基準値との間の値を心拍数の決定値とした。これにより、被験者の心拍数として検出される決定値が被験者の実際の心拍数と、かけ離れた値になることを抑制することができる。
【０１０８】
最後に、基準値に基づいて被験者の心拍数の決定値を決定したため、被験者の心拍数として検出される決定値が被験者の実際の心拍数と、かけ離れた値になることを抑制することができる。
【０１０９】
−実施形態の変形例−
次に、本実施形態の変形例について説明する。本変形例は、第１ピーク周波数の確度を判断するピーク確度判断手段が上記実施形態と異なっている。
【０１１０】
具体的には、図１１に示すように、第１の心拍判断部（65）は、第１ピーク周波数の確度を判断する際、第１のピーク抽出部（63）で抽出された第１ピーク周波数と第２ピーク周波数とのスペクトル強度を比較する（ＳＴ１）。
【０１１１】
そして、第１ピーク周波数と第２ピーク周波数のスペクトル強度比が既定値１より大きければ、第１の心拍判断部（65）は、第１ピーク周波数の確度が高いと判断する（ＳＴ２）。尚、本変形例では、例示として既定値１を３としている。したがって、第１ピーク周波数のスペクトル強度が第２ピーク周波数のスペクトル強度に対して３倍以上であれば、第１の心拍判断部（65）は、第１ピーク周波数の確度が高いと判断する（ＳＴ２）。一方、第１ピーク周波数のスペクトル強度が第２ピーク周波数のスペクトル強度に対して３倍より小さければ、第１の心拍判断部（65）は、再度、第１ピーク周波数の確度を判断する（ＳＴ３）。
【０１１２】
ＳＴ１において、第１ピーク周波数の確度が低いと判断されると、第１の心拍判断部（65）は、第１のピーク抽出部（63）で抽出された第１ピーク周波数と第２ピーク周波数とのスペクトル強度を比較する（ＳＴ３）。また、第１の心拍判断部（65）は、第１ピーク周波数の基準値（＝６０（心拍数［毎分］））からの偏差を求める。
【０１１３】
そして、第１ピーク周波数と第２ピーク周波数のスペクトル強度比が既定値２より大きく、且つ第１ピーク周波数が基準値から既定値３の範囲内である場合、第１の心拍判断部（65）は、第１ピーク周波数の確度が高いと判断する（ＳＴ４）。尚、本変形例では、例示として既定値２を１．５とし、既定値３を基準値から±１０（心拍数［毎分］）の範囲としている。一方、上記条件を満たしていなければ、第１の心拍判断部（65）は、再度、第１ピーク周波数の確度を判断する（ＳＴ５）。
【０１１４】
ＳＴ３において、第１ピーク周波数の確度が低いと判断されると、第１の心拍判断部（65）は、第１のピーク抽出部（63）で抽出された第１ピーク周波数と第２ピーク周波数とのスペクトル強度を比較する（ＳＴ５）。また、第１の心拍判断部（65）は、第１ピーク周波数の基準値からの偏差を求める。
【０１１５】
そして、第１ピーク周波数と第２ピーク周波数のスペクトル強度比が既定値４より大きく、且つ第１ピーク周波数が基準値から既定値５の範囲内である場合、第１の心拍判断部（65）は、第１ピーク周波数の確度が高いと判断する（ＳＴ６）。尚、本変形例では、例示として既定値４を１．２５とし、既定値５を基準値から±５（心拍数［毎分］）の範囲としている。一方、上記条件を満たしていなければ、第１の心拍判断部（65）は、第１ピーク周波数の確度が低いと判断する。尚、上記確度判断における強度比の条件、及びピーク周波数の基準値からの偏差については例示であり、これに限られない。また、第３ピーク周波数の確度判断方法についても同様に行うことができる。その他の構成、作用・効果については実施形態と同様である。
【０１１６】
〈その他の実施形態〉
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【０１１７】
上記実施形態では、体動信号の周波数スペクトルは、抽出時刻の直前１分間の体動信号の連続した時系列データにより作成されるようにしたが、本発明はこれに限られず、例えば１分間の中での数点の代表するデータに基づいて周波数スペクトルを作成してもよい。
【０１１８】
尚、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
以上説明したように、本発明は、心拍数の検出装置について有用である。
【符号の説明】
【０１２０】
２４ 体動検出部
２５ 心拍検出部
６２ スペクトル算出部
６３ 第１のピーク抽出部
６４ 第２のピーク抽出部
６５ 第１の心拍判断部
６６ 第２の心拍判断部
６７ 心拍決定部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被験者の心拍数を検出する心拍検出装置に関し、特に、検出する心拍数の精度向上対策に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、被験者の心拍数を検出するための心拍検出装置が知られている。特許文献１には、この種の装置として、生体信号検出装置が記載されている。
【０００３】
特許文献１の生体信号検出装置は、被験者の体重が作用するエアマットと、エアマットの空気室の圧力を検出する微差圧センサと、心拍フィルタ等を有する制御装置とを備えている。この生体信号検出装置では、微差圧センサの出力信号を心拍フィルタに通すことによって心拍信号が取り出される。心拍信号は、心拍数の時間関数として整形される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１３９８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、この種の心拍検出装置では、体動検出手段の体動信号から抽出した心拍数の実測値を被験者の実際の心拍数としていた。
【０００６】
しかしながら、従来の心拍検出装置では、上記体動信号に心拍数の検出中に被験者が動くこと等に起因するノイズが含まれていても、該体動信号から抽出した心拍数の実測値が、そのまま被験者の心拍数として検出されていた。このため、被験者の心拍数として検出した値が、被験者の実際の心拍数と、かけ離れた値になるという問題があった。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、被験者の心拍数として検出される値が被験者の実際の心拍数と、かけ離れた値になることを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、被験者の体動に伴う体動信号を出力する体動検出部（24）と、上記体動信号の時系列データから上記被験者の心拍数を検出する心拍検出部（25）とを備えた心拍検出装置であって、上記心拍検出部（25）は、上記体動信号の時系列データから上記体動信号の周波数スペクトルを算出するスペクトル算出部（62）と、上記スペクトル算出部（62）で算出された周波数スペクトルから少なくともスペクトル強度が最大となる第１ピーク周波数を抽出する第１のピーク抽出部（63）と、上記第１ピーク周波数の確度が所定の第１の確度よりも高いか否かを判断する第１の心拍判断部（65）と、上記第１の心拍判断部（65）で上記第１ピーク周波数の確度が上記第１の確度よりも高いと判断された場合、上記第１ピーク周波数に基づいて上記被験者の心拍数の決定値を決定する一方、上記第１ピーク周波数の確度が上記第１の確度よりも低いと判断された場合、所定の基準値に基づいて上記被験者の心拍数の決定値を決定する心拍決定部（67）とを備えている。
【０００９】
上記第１の発明では、体動検出部（24）は、被験者の体動に伴う体動信号を出力する。心拍検出部（25）は、被験者の心拍数を検出する。具体的には、心拍検出部（25）は、スペクトル算出部（62）と、第１のピーク抽出部（63）と、第１の心拍判断部（65）と、心拍決定部（67）とを備えている。スペクトル算出部（62）は、出力された体動信号の時系列データから上記体動信号の周波数スペクトルを算出する。第１のピーク抽出部（63）は、スペクトル算出部（62）で算出された周波数スペクトルから少なくともスペクトル強度が最大となる第１ピーク周波数を抽出する。第１の心拍判断部（65）は、抽出された第１ピーク周波数の確度が第１の確度よりも高いか否かを判断する。第１の心拍判断部（65）が第１ピーク周波数の確度が高いと判断すると、心拍決定部（67）は、第１のピーク周波数に基づき、第１ピーク周波数、又はこれに近い値を被験者の心拍数の決定値とする。一方、第１ピーク周波数の確度が第１の確度よりも低いと判断すると、心拍決定部（67）は、基準値に基づいて被験者の心拍数の決定値を決める。
【００１０】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記第１のピーク抽出部（63）は、上記第１ピーク周波数の次に大きいスペクトル強度となる第２ピーク周波数を抽出するよう構成され、上記第１の心拍判断部（65）は、上記第１ピーク周波数のスペクトル強度と上記第２ピーク周波数のスペクトル強度との比率が、所定比率よりも大きい場合、上記第１ピーク周波数の確度が上記第１の確度よりも高いと判断するよう構成されている。
【００１１】
上記第２の発明では、第１のピーク抽出部（63）は、スペクトル算出部（62）で算出された周波数スペクトルから第１ピーク周波数の次に大きいスペクトルとなる第２ピーク周波数を抽出する。第１の心拍判断部（65）は、第１ピーク周波数と抽出された第２ピーク周波数とのスペクトル強度の比率が所定比率よりも大きいと第１ピーク周波数の確度が高いと判断する。
【００１２】
第３の発明は、上記第２の発明において、上記第１のピーク抽出部（63）は、上記周波数スペクトルから最大のスペクトル強度となる第１ピーク周波数を有するピーク領域を抽出し、上記第２ピーク周波数は、上記周波数スペクトルから上記ピーク領域を除いた範囲の最大のスペクトル強度となる周波数に構成されている。
【００１３】
上記第３の発明では、第１のピーク抽出部（63）は、スペクトル算出部（62）で算出された周波数スペクトルから最大のスペクトル強度となる第１ピーク周波数を有するピーク領域を抽出する。つまり、ピーク領域は、第１ピーク周波数を含んだ所定の周波数範囲からなる領域である。第１のピーク抽出部（63）は、算出した周波数スペクトルからピーク領域を除いた範囲において、最大スペクトル強度となる第２ピーク周波数を抽出する。
【００１４】
第４の発明は、上記第１〜第３の発明の何れか１つにおいて、上記第１の心拍判断部（65）は、上記第１ピーク周波数の上記基準値からの偏差が所定偏差内である場合、上記第１ピーク周波数の確度が上記第１の確度よりも高いと判断するよう構成されている。
【００１５】
上記第４の発明では、第１の心拍判断部（65）は、上記第１ピーク周波数の基準値からの偏差を求める。そして、第１の心拍判断部（65）は、第１ピーク周波数の偏差が所定の偏差内であれば、第１ピーク周波数の確度が高いと判断する。
【００１６】
第５の発明は、上記第１〜第４の発明の何れか１つにおいて、上記スペクトル算出部（62）で算出された周波数スペクトルのうち、上記基準値を基準とした所定の周波数範囲において、スペクトル強度が最大となる第３ピーク周波数と、該第３ピーク周波数の次に大きいスペクトル強度となる第４ピーク周波数とを抽出する第２のピーク抽出部（64）と、上記第３ピーク周波数の確度が所定の第２の確度よりも高いか否かを判断する第２の心拍判断部（66）とを備え、上記第１の心拍判断部（65）で上記第１ピーク周波数の確度が上記第１の確度よりも低いと判断された場合において、上記心拍決定部（67）は、上記第２の心拍判断部（66）で上記第３ピーク周波数の確度が上記第２の確度よりも高いと判断された場合、上記第３ピーク周波数と上記基準値との間の値を上記被験者の心拍数の決定値とする一方、上記第３ピーク周波数の確度が上記第２の確度よりも低いと判断された場合、上記第４ピーク周波数と上記基準値との間の値を上記被験者の心拍数の決定値とするよう構成されている。
【００１７】
上記第５の発明では、第２のピーク抽出部（64）は、スペクトル算出部（62）で算出された周波数スペクトルのうち、基準値を基準とした所定の周波数範囲において、スペクトル強度が最大となる第３ピーク周波数を抽出する。また、第２のピーク抽出部（64）は、第３ピーク周波数の次に大きいスペクトル強度となる第４ピーク周波数を抽出する。
【００１８】
第２の心拍判断部（66）は、第３ピーク周波数の確度が所定の第２の確度よりも高いか否かを判断する。そして、第１の心拍判断部（65）で第１ピーク周波数の確度が第１の確度よりも低いと判断された場合で、且つ第２の心拍判断部（66）が第３ピーク周波数の確度が第２の確度よりも高いと判断すると、心拍決定部（67）は、第３のピーク周波数と基準値との間にある値を被験者の心拍数の決定値とする。一方、第１の心拍判断部（65）で第１ピーク周波数の確度が第１の確度よりも低いと判断された場合で、且つ第２の心拍判断部（66）が第３ピーク周波数の確度が第２の確度よりも低いと判断すると、心拍決定部（67）は、第４ピーク周波数と基準値との間にある値を被験者の心拍数に決定する。
【００１９】
第６の発明は、上記第１〜第５の発明の何れか１つにおいて、上記基準値は、上記心拍検出部（25）の心拍数の検出対象日の前日の上記被験者の心拍数の決定値の平均値に構成されている。
【００２０】
上記第６の発明では、心拍検出部（25）は、被験者の心拍数の決定値を検出している。そして、基準値は、心拍検出部（25）が検出する対象の日の前日において、心拍検出部（25）が検出した被験者の心拍数の決定値の平均値から構成されている。
【発明の効果】
【００２１】
上記第１の発明では、第１ピーク周波数の確度が高ければ、第１ピーク周波数に基づき、第１ピーク周波数、又は第１ピーク周波数に近い値を被験者の心拍数として検出するようにした。また、第１ピーク周波数の確度が低ければ、基準値に基づいて被験者の心拍数を検出するようにした。つまり、第１ピーク周波数が心拍数の実測値として、被験者の実際の心拍数とはかけ離れた値になっているおそれがある場合には、第１ピーク周波数が、心拍数の実測値、又は心拍数の実測値に近い値とならないようにしている。これにより、被験者の心拍数として検出される決定値が被験者の実際の心拍数と、かけ離れた値になることを抑制することができる。特に、被験者の身体の振動が伝搬し、この振動が反射・共振することで、高調波側に周波数のピークが表れる周波数スペクトルを算出したような場合に、第１ピーク周波数が心拍数の実測値として決定されるのを防止することができる。
【００２２】
上記第２の発明では、第１ピーク周波数と第２ピーク周波数との比率が所定比率よりも高ければ第１ピーク周波数の確度が高いと判断するようにした。
【００２３】
ここで、被験者の身体の振動が伝搬し、この振動が反射・共振することで、体動信号から周波数スペクトルを算出した場合に高調波側に周波数のピークが表れることがある。しかしながら、第１ピーク周波数のスペクトル強度が第２ピーク周波数のスペクトル強度よりも十分に大きいと、第１ピーク周波数の確度が高いと判断するようにしたため、第１ピーク周波数が心拍数の実測値として、被験者の実際の心拍数とはかけ離れた値になっているおそれがある場合には、第１ピーク周波数が、心拍数の実測値、又は心拍数の実測値に近い値とならないようにしている。これにより、被験者の心拍数として検出される決定値が被験者の実際の心拍数と、かけ離れた値になることを抑制することができる。
【００２４】
上記第３の発明によれば、第１ピーク周波数の周辺の周波数範囲をピーク領域としたため、ピーク領域を除いた範囲から第２ピーク周波数を抽出することができる。これにより、第１ピーク周波数のスペクトル強度の次に大きい第２ピーク周波数を確実に抽出することができる。
【００２５】
上記第４の発明では、第１ピーク周波数が基準値から所定偏差内であれば第１ピーク周波数の確度が高いと判断するようにした。つまり、第１ピーク周波数が基準値に近ければ、第１ピーク周波数の確度が高いと判断するようにしたため、第１ピーク周波数が心拍数の実測値として、被験者の実際の心拍数とはかけ離れた値になっているおそれがある場合には、第１ピーク周波数が、心拍数の実測値、又は心拍数の実測値に近い値とならないようにしている。従って、被験者の心拍数として検出される決定値が被験者の実際の心拍数と、かけ離れた値になることを抑制することができる。
【００２６】
上記第５の発明では、第３ピーク周波数の確度が高ければ、第３ピーク周波数と基準値との間の値を心拍数の決定値として検出するようにした。また、第３ピーク周波数の確度が低ければ、第４ピーク周波数と基準値との間の値を心拍数の決定値として検出するようにした。つまり、より確度の高いピーク周波数と基準値との間の値を心拍数の決定値とした。これにより、被験者の心拍数として検出される決定値が被験者の実際の心拍数と、かけ離れた値になることを抑制することができる。
【００２７】
上記第６の発明によれば、基準値に基づいて被験者の心拍数の決定値を決定したため、被験者の心拍数として検出される決定値が被験者の実際の心拍数と、かけ離れた値になることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施形態に係る空調制御システムの斜視図である。
【図２】本実施形態に係る本体ユニットの斜視図である。
【図３】本実施形態に係る回路ユニットの構成を示すブロック図である。
【図４】本実施形態に係る回路ユニットの心拍数の決定手段を示すフローチャートである。
【図５】本実施形態に係る回路ユニットのピーク抽出手段を示すフローチャートである。
【図６】本実施形態の適用例に係る周波数スペクトルの第１例を示すグラフである。
【図７】本実施形態の適用例に係る周波数スペクトルの第２例を示すグラフである。
【図８】本実施形態の適用例に係る周波数スペクトルの第３例を示すグラフである。
【図９】本実施形態の適用例に係る周波数スペクトルの第４例を示すグラフである。
【図１０】本実施形態の適用例に係る周波数スペクトルの第５例を示すグラフである。
【図１１】本実施形態の変形例に係る回路ユニットのピーク確度判断手段を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００３０】
本実施形態は、図１に示すように、本発明に係る心拍検出装置（15）を備えた空調制御システム（1）である。この空調制御システム（1）は、寝室（5）内に設置された空調機（10）の空調能力の制御を行う。空調機（10）は、寝室（5）内の空気を調和する空調手段を構成している。
【００３１】
上記空調機（10）は、例えば壁掛け式のエアコンにより構成されている。空調機（10）は、冷媒が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えており、熱交換器（図示省略）内の冷媒により冷却または加熱した空気を寝室（5）内へ供給する。つまり、空調機（10）は、冷房運転と暖房運転とを切り換えて行うように構成されている。
【００３２】
また、上記空調機（10）は、寝室（5）内の温度を検出する温度センサ（図示省略）を有している。また、空調機（10）は、ユーザー等が希望する寝室（5）内の温度を設定温度として入力する温度設定部（図示省略）を有している。空調機（10）の運転時には、この設定温度が空調機（10）の制御目標の温度となる。つまり、空調機（10）の運転時には、温度センサで検出される室内温度が、設定温度としての制御目標温度に近づくように空調能力が制御される。
【００３３】
図１および図２に示すように、上記空調制御システム（1）は、感圧ユニット（20）と本体ユニット（30）とを備えている。本体ユニット（30）には、図３に示す回路ユニット（40）が設けられている。回路ユニット（40）には、心拍検出部（25）と心拍周期検出部（26）と判定部（45）と空調制御部（49）とが設けられている。本実施形態では、感圧ユニット（20）と後述する受圧部（33）と心拍検出部（25）と心拍周期検出部（26）とにより、心拍検出装置（15）が構成されている。尚、本実施形態の心拍検出装置（15）は、本発明の心拍検出装置（15）の一例である。
【００３４】
上記感圧ユニット（20）は、被験者となる就寝者から生起する体動を本体ユニット（30）へ伝達するためのものである。感圧ユニット（20）は、感圧部（21）と圧力伝達部（22）とを備えている。
【００３５】
上記感圧部（21）は、一端が閉塞して他端に開口部（23）を有する細長で中空状のチューブにより構成されている。感圧部（21）は、寝室（5）のベッド等の寝具（6）内に敷設されている。
【００３６】
上記圧力伝達部（22）は、両端が開口する細長で中空状のチューブにより構成されている。圧力伝達部（22）は、感圧部（21）よりも小径となっている。圧力伝達部（22）は、一端が感圧部（21）の開口部（23）に接続され、他端が本体ユニット（30）に接続されている。
【００３７】
上記本体ユニット（30）は、ケーシング（31）と取付部（32）と受圧部（33）とを有している。
【００３８】
上記ケーシング（31）は、扁平な箱状に形成されており、例えば寝室（5）内の床面に設置される。ケーシング（31）の内部には、上述の回路ユニット（40）が内蔵されている。
【００３９】
上記取付部（32）は、ケーシング（31）の側面に形成されている。取付部（32）は、内方に向かって凹んだ略円環状の凹部（32a）と、該凹部（32a）内から外方へ突出する凸部（32b）とを有している。凸部（32b）には、その軸方向に貫通穴（32c）が形成されている。そして、凸部（32b）には、圧力伝達部（22）の他端部が外嵌する。これにより、感圧部（21）の内部と貫通穴（32c）が、圧力伝達部（22）を介して連通する。
【００４０】
上記受圧部（33）は、貫通穴（32c）に設けられている。受圧部（33）は、マイクロフォンにより構成されている。尚、受圧部（33）は、圧力センサにより構成してもよい。寝具（6）上の就寝者から体動が生起すると、この体動が感圧部（21）に作用する。すなわち、感圧部（21）の内圧は、圧力伝達部（22）および貫通穴（32c）を介して受圧部（33）に作用する。受圧部（33）は、この内圧を電気的な信号（以下、「体動信号」という。）に変換し、図３に示す回路ユニット（40）へ出力する。
【００４１】
本実施形態では、感圧ユニット（20）および受圧部（33）が、就寝者の体動に伴う体動信号を出力する体動検出部（24）を構成している。なお、体動信号には、就寝者の心拍に伴う体動に起因する信号と、就寝者の呼吸に伴う体動に起因する信号と、就寝者の寝返り等の粗体動に起因する信号などが含まれている。したがって、体動信号には、就寝者の心拍数の実測値が含まれていることになる。
【００４２】
図３に示すように、上記心拍検出部（25）は、体動信号の時系列データから就寝者の心拍数を検出するものである。心拍検出部（25）は、信号処理部（61）とスペクトル算出部（62）と第１のピーク抽出部（63）と第２のピーク抽出部（64）と第１の心拍判断部（65）と第２の心拍判断部（66）と心拍決定部（67）とを備えている。
【００４３】
上記信号処理部（61）は、受圧部（33）から出力された体動信号を所定の周波数帯域の体動信号に変調して出力するように構成されている。信号処理部（61）の出力信号は、スペクトル算出部（62）と第１及び第２ピーク抽出部（63,64）と判定部（45）とに入力される。
【００４４】
上記スペクトル算出部（62）は、体動信号の時系列データ上の時間における所定の時間間隔で、体動信号の時系列データから体動信号の周波数スペクトルを算出するものである。つまり、スペクトル算出部（62）は、体動信号の時系列データ上において所定の時間間隔の抽出時刻毎に周波数スペクトルを算出している。
【００４５】
具体的に、上記スペクトル算出部（62）は、信号処理部（61）から出力された体動信号を包絡線検波し、包絡線検波後の体動信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）する。スペクトル算出部（62）では、図６〜図１０に示すように、測定開始から１分間隔の抽出時刻毎に、体動信号の周波数スペクトルが作成される。体動信号の周波数スペクトルは、抽出時刻の直前１分間の体動信号の時系列データにより作成される。尚、本発明及び本実施形態での、「周波数」とは、被験者の１分間あたりの心拍を意味しており、心拍数［毎分］で表される。
【００４６】
上記第１のピーク抽出部（63）は、スペクトル算出部（62）で算出された抽出時刻毎の周波数スペクトルからスペクトル強度（スペクトラム強度）が最大となる第１ピークに対応する第１ピーク周波数と、第１ピークの次にスペクトル強度が大きい第２ピークに対応する第２ピーク周波数を抽出するものである。
【００４７】
具体的に、第１のピーク抽出部（63）は、抽出時刻毎に、該抽出時刻の直前１分間の体動信号により作成された体動信号の周波数スペクトルにおいて、スペクトル強度が最大となる第１ピークに対応する第１ピーク周波数をまず抽出する。
【００４８】
次に、周波数スペクトルから第１ピーク周波数を含んだ所定範囲をピーク領域として抽出する。このピーク領域は、高速フーリエ変換の対象となる時間によって決まるスペクトル分解能と、該対象時間内でのノイズ等の測定誤差で決まるスペクトルピーク幅とで決定されるものであって、第１ピーク周波数の±３（心拍数［毎分］）から±１０（心拍数［毎分］）の間で決定されればよい。本実施形態では、第１ピーク周波数の±３（心拍数［毎分］）の領域をピーク領域としている。そして、第１のピーク抽出部（63）は、周波数スペクトルのうち、ピーク領域を除いた範囲において、スペクトル強度が最大となる第２ピークに対応する第２ピーク周波数を抽出する。第１ピーク周波数と第２ピーク周波数は、心拍数の実測値として第１の心拍判断部（65）と心拍決定部（67）へ入力される。
【００４９】
上記第１の心拍判断部（65）は、第１ピーク周波数の確度（確からしさ）を判断するためのものである。尚、本実施形態における第１ピーク周波数の確度とは、第１ピーク周波数の被験者の心拍数の実測値としての確からしさを表す度合いをいう。
【００５０】
具体的に、第１の心拍判断部（65）は、第１のピーク抽出部（63）で抽出された第１ピーク周波数と第２ピーク周波数とのスペクトル強度を比較し、且つ第１ピーク周波数が所定の基準値から所定の偏差内であるか否かを比較する。そして、第１の心拍判断部（65）は、両ピーク周波数のスペクトル強度の比率が所定の比率よりも大きく、且つ第１ピーク周波数が基準値から所定の偏差内であれば、第１ピーク周波数の確度が、本発明に係る第１の確度よりも大きい、すなわち第１ピーク周波数の確度が高いと判断する。本実施形態では、例示として、上記所定比率を３と設定し、上記所定の基準値を６０（心拍数［毎分］）とし、所定の偏差を基準値から±２０（心拍数［毎分］）としている。すなわち、本実施形態では、第１ピーク周波数のスペクトル強度が第２ピーク周波数のスペクトル強度に対して３倍より大きく、且つ第１ピーク周波数が、４０（心拍数［毎分］）から８０（心拍数［毎分］）の範囲内であれば、第１ピーク周波数の確度が高いと判断される。
【００５１】
上記基準値は、心拍検出部（25）が被験者の心拍数の検出対象日の前日に該心拍検出部（25）が検出した心拍数の決定値の平均値である。尚、この基準値は、例示であって、例えば年代別の一般的な睡眠時の心拍数等を基準値として用いることができる。
【００５２】
上記第２のピーク抽出部（64）は、スペクトル算出部（62）で算出された抽出時刻毎の周波数スペクトルのうち、基準値を基準とした所定の範囲において、スペクトル強度（スペクトラム強度）が最大となる第３のピークに対応する第３ピーク周波数と、該第３ピーク周波数の次にスペクトル強度が大きい第４のピークに対応する第４ピーク周波数を抽出するものである。
【００５３】
具体的に、第２のピーク抽出部（64）は、抽出時刻毎に、該抽出時刻の直前１分間の体動信号により作成された体動信号の周波数スペクトルのうち、基準値である６０（心拍数［毎分］）を基準とし、そこから±２０（心拍数［毎分］）の範囲内（すなわち、４０〜８０（心拍数［毎分］）の間）において、スペクトル強度が最大となる第３ピークに対応する第３ピーク周波数をまず抽出する。
【００５４】
次に、周波数スペクトルから第３ピーク周波数から±３（心拍数［毎分］）の領域をピーク領域として抽出する。そして、第２のピーク抽出部（64）は、周波数スペクトルの４０〜８０（心拍数［毎分］）の間からピーク領域を除いた範囲において、スペクトル強度が最大となる第４ピークに対応する第４ピーク周波数を抽出する。第３ピーク周波数と第４ピーク周波数は、心拍数の実測値として第２の心拍判断部（66）と心拍決定部（67）へ入力される。
【００５５】
上記第２の心拍判断部（66）は、第３ピーク周波数の確度（確からしさ）を判断するためのものである。尚、本実施形態における第３ピーク周波数の確度とは、第３ピーク周波数の被験者の心拍数の実測値としての確からしさを表す度合いをいう。
【００５６】
具体的に、第２の心拍判断部（66）は、第２のピーク抽出部（64）で抽出された第３ピーク周波数と第４ピーク周波数とのスペクトル強度を比較する。そして、第２の心拍判断部（66）は、両ピーク周波数のスペクトル強度の比率が所定の比率よりも大きければ、第３ピーク周波数の確度が、本発明に係る第２の確度より大きい、すなわち第３ピーク周波数の確度が高いと判断する。尚、本実施形態では、例示として、上記所定比率を１．５と設定している。すなわち、第３ピーク周波数のスペクトル強度が第４ピーク周波数のスペクトル強度に対して１．５倍より大きければ、第３ピーク周波数の確度が高いと判断される。
【００５７】
上記心拍決定部（67）は、第１の心拍判断部（65）で第１ピーク周波数の確度が高いと判断された場合に第１ピーク周波数に基づき、第１ピーク周波数、又は第１ピーク周波数に近い値を被験者の心拍数の決定値として決定する一方、第１ピーク周波数の確度が低いと判断された場合に基準値に基づいて被験者の心拍数を決定するものである。
【００５８】
具体的に、心拍決定部（67）は、第１の心拍判断部（65）で第１ピーク周波数の確度が高いと判断された場合、第１ピーク周波数、又は第１ピーク周波数に近い値を被験者の心拍数の決定値として決定する。
【００５９】
また、心拍決定部（67）は、第１の心拍判断部（65）で第１ピーク周波数の確度が低いと判断され、且つ第２の心拍判断部（66）で第３ピーク周波数の確度が高いと判断されれば、第３ピーク周波数と基準値との間の値を被験者の心拍数の決定値として決定する。尚、このとき、第３ピーク周波数の確度に応じた時定数を定めておき、この時定数に基づいて決定値が設定されるようにしてもよい。
【００６０】
一方、心拍決定部（67）は、第１の心拍判断部（65）で第１ピーク周波数の確度が低いと判断され、且つ第３ピーク周波数の確度が低いと判断されれば、第４ピーク周波数と基準値との間の値を被験者の心拍数の決定値として決定する。尚、このとき、第４ピーク周波数が基準値から所定の範囲内にあれば、第４ピーク周波数、又は第４ピーク周波数に近い値を被験者の心拍数の決定値としてもよい。また、第４ピーク周波数の基準値からの偏差に応じた時定数を定めておき、この時定数に基づいて決定値が設定されるようにしてもよい。
【００６１】
そして、心拍決定部（67）は、時系列データ上の抽出時刻毎の決定値を心拍周期検出部（26）へ出力する。
【００６２】
上記心拍周期検出部（26）は、心拍決定部（67）から出力される決定値の時系列データから、就寝者の心拍数の変動周期として、ウルトラディアンリズムに対応した周期成分（以下、「ウルトラディアンリズム周期」という。）を抽出するように構成されている。この心拍周期検出部（26）は、決定値の時系列データから周期的に検出される信号を、ゼロ位相フィルタによってウルトラディアンリズム周期として抽出する。
【００６３】
尚、ウルトラディアンリズムとは、睡眠中のレム期とノンレム期のサイクルに代表される人体の生体リズムである。人体では、心拍数がウルトラディアンリズムに同期して変化する。ウルトラディアンリズムは、一般的に約９０分周期であるが、個人差がある。
【００６４】
上記判定部（45）は、信号処理部（61）で変調された体動信号に基づいて、就寝者が入眠したか否かを判定する。具体的に、判定部（45）は、在床判定部（46）と睡眠判定部（47）とを備えている。
【００６５】
上記在床判定部（46）は、就寝者が寝具（6）に在床しているか、寝具（6）から離床しているかを判定するものである。この在床判定部（46）による判定は、信号処理部（61）で変調した体動信号と、予め設定された判定閾値（在床判定閾値）との大小比較によって行われる。具体的には、在床判定部（46）では、体動信号が在床判定閾値を下回る場合、就寝者から体動が生起していないとみなされるので、この場合には「離床」と判定される。一方、在床判定部（46）では、体動信号が所定時間以上継続して在床判定閾値を上回る場合、就寝者から体動が生起しているとみなされるので、この場合には「在床」と判定される。
【００６６】
上記睡眠判定部（47）は、在床判定部（46）により「在床」と判定された後、就寝者が入眠したか否かを判定するものである。この睡眠判定部（47）による判定は、信号処理部（61）で変調した体動信号と、予め設定された判定閾値（睡眠判定閾値）との大小比較によって行われる。具体的には、睡眠判定部（47）では、初めて体動信号が所定時間以上継続して睡眠判定閾値を下回る場合、在床中の就寝者から体動がさほど生起していないとみなされるので、この場合には「入眠」と判定される。また、睡眠判定部（47）では、「入眠」と判定された後において、体動信号が所定時間以上継続して睡眠判定閾値を上回る場合、就寝者から体動が生起しているとみなされるので、「覚醒」と判定される。
【００６７】
上記空調制御部（49）は、空調機（10）と有線または無線を介して、信号の入出力が可能に構成されている。そして、空調制御部（49）は、睡眠判定部（47）により「入眠」と判定されてから所定時間（本実施形態では、９０分）が経過した後に、心拍周期検出部（26）で検出されたウルトラディアンリズム周期に応じて空調機（10）の設定温度Test（＝ベース温度Tbase＋ΔＴ）を増減制御するものである。この空調制御部（49）は、演算部（50）と温度変更部（51）を備えている。
【００６８】
上記演算部（50）は、心拍周期検出部（26）により検出されたウルトラディアンリズム周期の微分値を導出するように構成されている。つまり、演算部（50）は、ウルトラディアンリズム周期の正方向変化の勾配および負方向変化の勾配を導出する。
【００６９】
上記温度変更部（51）は、演算部（50）により導出されたウルトラディアンリズム周期の微分値が極大となるときに、空調機（10）の設定温度Testを増加させるように構成されている。即ち、温度変更部（51）は、ウルトラディアンリズム周期の正方向変化の勾配が最大となるときに、空調機（10）の設定温度Testを所定量だけ増加させる。具体的には、例えばΔＴ＝１℃とし、設定温度Testを１℃だけ増加させる。つまり、設定温度Testがベース温度Tbaseよりも１℃だけ高くなる。
【００７０】
また、温度変更部（51）は、演算部（50）により導出されたウルトラディアンリズム周期の微分値が極小となるときに、空調機（10）の設定温度Testを減少させるように構成されている。即ち、温度変更部（51）は、ウルトラディアンリズム周期の負方向変化の勾配が最小となるときに、空調機（10）の設定温度Testを所定量だけ減少させる。具体的には、例えばΔＴ＝０℃とし、設定温度Testをベース温度Tbaseそのものにする。つまり、上記の微分値が極大となるときの設定温度Testよりも１℃だけ低くなる。
【００７１】
−空調制御システムの動作−
上記空調制御システム（1）による空調機（10）の制御動作について説明する。
【００７２】
空調機（10）では、コントローラ等によって「冷房運転」と「暖房運転」とが選択可能となっている。また、空調機（10）では、コントローラ等によってユーザーが設定可能な温度（ベース温度Tbase）が入力可能となっている。通常の冷房運転や暖房運転では、ユーザーが設定したベース温度TbaseにΔＴを加えた温度（ベース温度Tbase＋ΔＴ）を設定温度Testとして空調機（10）の空調能力が制御される。
【００７３】
本実施形態の空調制御システム（1）では、就寝者の安眠を促すための空調機（10）の運転モードとして「おやすみ制御」の運転が可能となっている。
【００７４】
先ず、感圧ユニット（20）によって就寝者の体動が測定され、その体動信号が回路ユニット（40）の信号処理部（61）に出力される。信号処理部（61）は、体動信号を所定の周波数帯域に変調してスペクトル算出部（62）と判定部（45）とに出力する。
【００７５】
スペクトル算出部（62）と、第１及び第２のピーク抽出部（64）では、測定開始から１分毎に、信号処理部（61）の出力信号から、就寝者の心拍数の実測値を抽出する。続いて、心拍決定部（67）が、第１及び第２のピーク抽出部（64）で心拍数の実測値が抽出される度に、就寝者の心拍数の決定値を決定する。心拍決定部（67）では、１分間毎に心拍数の決定値が導出される。尚、心拍数の決定方法については後述する。
【００７６】
次に、在床判定部（46）によって就寝者の在床／離床判定が行われ、「在床」と判定されると、睡眠判定部（47）によって就寝者の入眠判定が行われ、「入眠」と判定されると、判定部（45）において中途覚醒フラグが連続して３分間ＯＮしているか否かが判定される。具体的には、睡眠判定部（47）で「覚醒」と判定されると中途覚醒フラグがＯＮされる。そして、中途覚醒フラグが連続して３分間ＯＮされていないと、心拍周期検出部（26）が、心拍決定部（67）から出力された決定値の時系列データを用いて、ゼロ位相フィルタ（本実施形態では、逆フーリエフィルタ）によりフィルタ処理をして、ウルトラディアンリズム周期を抽出する。このウルトラディアンリズム周期は、一般的な周期である９０分周期で抽出されている。なお、ウルトラディアンリズム周期は、個人差があり３０分から１２０分の周期で現れる場合もある。
【００７７】
次に、空調制御部（49）において、睡眠判定部（47）により「入眠」と判定されてから所定時間（９０分）が経過したか否かが判定される。そして所定時間が経過していると、演算部（50）が心拍周期検出部（26）のウルトラディアンリズム周期の微分値を導出していく。つまり、演算部（50）は、制御対象区間のウルトラディアンリズム周期を対象として微分値を導出していく。そして、温度変更部（51）が演算部（50）の導出した微分値が極大であるか極小であるかを検出し、微分値の極大を検出すると、ΔＴを１℃に設定する。これにより、空調機（10）の設定温度Testがベース温度Tbaseよりも１℃高い値に設定される。そうすると、冷房運転の場合は冷房能力が低下し、暖房運転の場合は暖房能力が増大し、寝室（5）の温度が上昇する。
【００７８】
また、温度変更部（51）がウルトラディアンリズム周期の微分値の極小を検出すると、温度変更部（51）はΔＴを０℃に設定する。これにより、空調機（10）の設定温度Testがベース温度Tbaseと同じとなる。この設定温度Testが、空調機（10）へ信号出力されると、冷房運転の場合は冷房能力が増大し、暖房運転の場合は暖房能力が低下し、寝室（5）の温度が低下する。
【００７９】
−心拍数の決定手段−
次に、図４に示すように、被験者の心拍数を決定するための決定手段についてＳＴ１〜ＳＴ１０に基づいて説明する。
【００８０】
先ず、感圧ユニット（20）によって就寝者の体動が測定され、その体動信号が回路ユニット（40）の信号処理部（61）に出力される。信号処理部（61）は、体動信号を所定の周波数帯域に変調してスペクトル算出部（62）に出力する（ＳＴ１）。
【００８１】
スペクトル算出部（62）は、信号処理部（61）から出力された体動信号を包絡線検波し、包絡線検波後の体動信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）し、周波数スペクトルが作成される（ＳＴ２）。
【００８２】
第１のピーク抽出部（63）は、抽出時刻毎に、該抽出時刻の直前１分間の体動信号により作成された体動信号の周波数スペクトルにおいて、スペクトル強度が最大となる第１ピークに対応する第１ピーク周波数を抽出し、続いて、スペクトル強度が第１ピークの次に大きい第２ピークに対応する第２ピーク周波数を抽出する（ＳＴ３）。尚、ピーク抽出方法については後述する。
【００８３】
第１の心拍判断部（65）は、第１のピーク抽出部（63）で抽出された第１ピーク周波数と第２ピーク周波数とのスペクトル強度を比較する（ＳＴ４）。また、第１の心拍判断部（65）は、第１ピーク周波数の基準値（６０（心拍数［毎分］））からの偏差を求める。第１の心拍判断部（65）は、第１ピーク周波数のスペクトル強度が第２ピーク周波数のスペクトル強度の３倍よりも大きく、且つ第１ピーク周波数が基準値（６０（心拍数［毎分］））から±２０（心拍数［毎分］）であると、第１ピーク周波数の確度が高いと判断する（ＳＴ４〜ＳＴ５）。尚、上記確度判断における強度比の条件、及びピーク周波数の基準値からの偏差については例示であり、これに限られない。
【００８４】
第１ピーク周波数の確度が高いと判断されると（ＳＴ４〜ＳＴ５）、心拍決定部（67）は、第１ピーク周波数、又は第１ピーク周波数に近い値を被験者の心拍数の決定値として決定する（ＳＴ５）。一方、第１ピーク周波数の確度が低いと判断されると（ＳＴ４〜ＳＴ５）、第２のピーク抽出部（64）は、抽出時刻毎に、該抽出時刻の直前１分間の体動信号により作成された周波数スペクトルのうち、基準値である６０（心拍数［毎分］）を基準とし、そこから±２０（心拍数［毎分］）の範囲内（すなわち、４０〜８０（心拍数［毎分］）の間）において、スペクトル強度が最大となる第３ピークに対応する第３ピーク周波数を抽出し、同じく４０〜８０（心拍数［毎分］）の間からスペクトル強度が第３ピークの次に大きい第４ピークに対応する第４ピーク周波数を抽出する（ＳＴ６）。第３ピーク周波数と第４ピーク周波数は、心拍数の実測値として第２の心拍判断部（66）と心拍決定部（67）へ入力される（ＳＴ７）。
【００８５】
第２の心拍判断部（66）は、第２のピーク抽出部（64）で抽出された第３ピーク周波数と第４ピーク周波数とのスペクトル強度を比較する（ＳＴ７）。そして、第３ピーク周波数のスペクトル強度が第４ピーク周波数のスペクトル強度に対して１．５倍より大きければ、第２の心拍判断部（66）は、第３ピーク周波数の確度が高いと判断する（ＳＴ７〜ＳＴ８）。
【００８６】
心拍決定部（67）は、第２の心拍判断部（66）で第３ピーク周波数の確度を判断し、第３ピーク周波数の確度が高ければ、第３ピーク周波数と基準値（６０（心拍数［毎分］））との間で被験者の心拍数の決定値を決定する（ＳＴ８）。一方、第３ピーク周波数の確度が低ければ、第４ピーク周波数と基準値（６０心拍数［毎分］）との間で被験者の心拍数の決定値として決定する（ＳＴ９）。
【００８７】
そして、心拍決定部（67）は、時系列データ上の抽出時刻毎の決定値を心拍周期検出部（26）へ出力する（ＳＴ１０）。
【００８８】
−ピーク抽出手段−
次に、図５に示すように、スペクトル算出部（62）が作成した周波数スペクトルから第１及び第２ピーク周波数を抽出する手段について説明する。尚、第３ピーク及び第４ピーク周波数の抽出手段については、同様であるため説明を省略する。
【００８９】
まず、第１のピーク抽出部（63）は、抽出時刻毎に、該抽出時刻の直前１分間の体動信号により作成された周波数スペクトルにおいて、スペクトル強度が最大と思われるピークに対応する周波数を抽出し、抽出した周波数のスペクトル強度が最大であるか否かを判定する（ＳＴ１）。そして、抽出した周波数のスペクトル強度が最大であれば、このピークに対応する周波数（ピーク周波数）を第１ピーク周波数として更新し（ＳＴ２）、第１ピーク周波数の抽出は終了する（ＳＴ３）。一方、抽出した周波数のスペクトル強度が最大でなければ、第１ピーク周波数の抽出を終了せず（ＳＴ３）、もう一度、スペクトル強度が最大と思われるピークに対応する周波数を抽出してスペクトル強度が最大であるか否かを判定する（ＳＴ１）。
【００９０】
次に、周波数スペクトルから第１ピーク周波数を含んだピーク領域（第１ピーク周波数の±３（心拍数［毎分］）の領域）を抽出する。そして、第１のピーク抽出部（63）は、周波数スペクトルからピーク領域を除いた範囲において、スペクトル強度が最大と思われるピークに対応する周波数を抽出し、該周波数がピーク領域内であるか否かを判定する（ＳＴ４）。抽出した周波数が周波数スペクトルのうち、ピーク領域を除いた範囲内である場合、抽出した周波数のスペクトル強度が周波数スペクトルのうち、ピーク領域を除いた範囲において最大であるか否かを判定する（ＳＴ５）。抽出した周波数が周波数スペクトルのうち、ピーク領域内である場合、第２ピーク周波数の抽出を終了せず（ＳＴ７）、再び、周波数スペクトルからピーク領域を除いた範囲において、スペクトル強度が最大と思われるピークに対応する周波数を抽出する（ＳＴ４）。
【００９１】
そして、抽出したピークのスペクトル強度が最大であれば（ＳＴ５）、このピーク周波数を第２ピーク周波数として更新し（ＳＴ６）、第２ピーク周波数の抽出は終了する（ＳＴ７）。一方、抽出したピークのスペクトル強度が最大でなければ、第２ピーク周波数の抽出を終了せず（ＳＴ７）、再び、周波数スペクトルからピーク領域を除いた範囲において、スペクトル強度が最大と思われるピークに対応する周波数を抽出する（ＳＴ４）。
【００９２】
−実施形態の適用例−
次に、本実施形態に係る心拍数の決定手段及びピーク抽出手段を適用した例について説明する。適用例に係る図面（図６〜図１０）は、被験者の様々な状態の体動信号の時系列データ上において１分間の周波数スペクトルを算出したものである。尚、基準値は、すべて６０（心拍数［毎分］）とする。また、周波数スペクトルにおいて、心拍数［毎分］の値が４０より小さければ、測定の対象外としている。
【００９３】
まず、図６に示す第１例は、周波数のピークが顕著に表れている例である。第１のピーク抽出部（63）は、第１ピーク周波数を５６（心拍数［毎分］）でスペクトル強度を７５として抽出し、第２ピーク周波数を１００（心拍［毎分］）でスペクトル強度を２０として抽出する。そして、第１ピーク周波数のスペクトル強度が第２ピーク周波数のスペクトル強度の３倍よりも大きく、且つ第１ピーク周波数が基準値から±２０（心拍数［毎分］）であるため、第１の心拍判断部（65）は、第１ピーク周波数の確度が高いと判断し、心拍決定部（67）は、５６、又はこれに近い値を被験者の心拍数の決定値とする。
【００９４】
次に、図７に示す第２例は、被験者の身体を振動が伝搬することで反射・共振が生じ、これにより、高調波側にピークが検出されている例である。第１のピーク抽出部（63）は、第１ピーク周波数を１０５（心拍数［毎分］）でスペクトル強度を４８として抽出し、第２ピーク周波数を５２（心拍［毎分］）でスペクトル強度を３５として抽出する。
【００９５】
そして、第１ピーク周波数のスペクトル強度が第２ピーク周波数のスペクトル強度の３倍以下なので、第１の心拍判断部（65）は、第１ピーク周波数の確度が低いと判断する。第２のピーク抽出部（64）は、基準値から±２０（心拍数［毎分］）の範囲内（すなわち、４０〜８０（心拍数［毎分］）の間）において、第３ピーク周波数を５２（心拍数［毎分］）でスペクトル強度を３５として抽出し、第４ピーク周波数を６２（心拍数［毎分］）でスペクトル強度を２６として抽出する。そして、第３ピーク周波数のスペクトル強度が第４ピーク周波数のスペクトル強度に対して１．５倍以下であるため、第２の心拍判断部（66）は、第３ピーク周波数の確度が低いと判断する。そして、心拍決定部（67）は、第４ピーク周波数（＝６２（心拍数［毎分］））と基準値（＝６０（心拍数［毎分］））との間である６１を被験者の心拍数の決定値とする。
【００９６】
次に、図８に示す第３例は、被験者の睡眠姿勢の変化によるノイズに起因して低周波側にピークが検出されている例である。第１のピーク抽出部（63）は、第１ピーク周波数を４０（心拍数［毎分］）でスペクトル強度を１０３として抽出し、第２ピーク周波数を５５（心拍［毎分］）でスペクトル強度を８５として抽出する。
【００９７】
そして、第１ピーク周波数のスペクトル強度が第２ピーク周波数のスペクトル強度の３倍以下なので、第１の心拍判断部（65）は、第１ピーク周波数の確度が低いと判断する。第２のピーク抽出部（64）は、基準値から±２０（心拍数［毎分］）の範囲内（すなわち、４０〜８０（心拍数［毎分］）の間）において、第３ピーク周波数を４０（心拍数［毎分］）でスペクトル強度を１０３として抽出し、第４ピーク周波数を５５（心拍数［毎分］）でスペクトル強度を８５として抽出する。そして、第３ピーク周波数のスペクトル強度が第４ピーク周波数のスペクトル強度に対して１．５倍以下であるため、第２の心拍判断部（66）は、第３ピーク周波数の確度が低いと判断する。そして、心拍決定部（67）は、第４ピーク周波数（＝５５（心拍数［毎分］））と基準値（＝６０（心拍数［毎分］））との間である５８を被験者の心拍数の決定値とする。
【００９８】
次に、図９に示す第４例は、明瞭な心拍成分が検出できない場合の例である。第１のピーク抽出部（63）は、第１ピーク周波数を８０（心拍数［毎分］）でスペクトル強度を１９として抽出し、第２ピーク周波数を５３（心拍［毎分］）でスペクトル強度を１８として抽出する。
【００９９】
そして、第１ピーク周波数のスペクトル強度が第２ピーク周波数のスペクトル強度の３倍以下なので、第１の心拍判断部（65）は、第１ピーク周波数の確度が低いと判断する。第２のピーク抽出部（64）は、基準値から±２０（心拍数［毎分］）の範囲内（すなわち、４０〜８０（心拍数［毎分］）の間）において、第３ピーク周波数を５３（心拍数［毎分］）でスペクトル強度を１８として抽出し、第４ピーク周波数を６４（心拍数［毎分］）でスペクトル強度を１７として抽出する。そして、第３ピーク周波数のスペクトル強度が第４ピーク周波数のスペクトル強度に対して１．５倍以下であるため、第２の心拍判断部（66）は、第３ピーク周波数の確度が低いと判断する。そして、心拍決定部（67）は、第４ピーク周波数（＝６４（心拍数［毎分］））と基準値（＝６０（心拍数［毎分］））との間である６２を被験者の心拍数の決定値とする。
【０１００】
次に、図１０に示す第５例は、急激な心拍数の変化と不明瞭な心拍成分を検出した場合の例である。第１のピーク抽出部（63）は、第１ピーク周波数を４２（心拍数［毎分］）でスペクトル強度を３０として抽出し、第２ピーク周波数を６７（心拍［毎分］）でスペクトル強度を２５として抽出する。
【０１０１】
そして、第１ピーク周波数のスペクトル強度が第２ピーク周波数のスペクトル強度の３倍以下なので、第１の心拍判断部（65）は、第１ピーク周波数の確度が低いと判断する。第２のピーク抽出部（64）は、基準値から±２０（心拍数［毎分］）の範囲内（すなわち、４０〜８０（心拍数［毎分］）の間）において、第３ピーク周波数を４２（心拍数［毎分］）でスペクトル強度を３０として抽出し、第４ピーク周波数を６７（心拍数［毎分］）でスペクトル強度を２５として抽出する。そして、第３ピーク周波数のスペクトル強度が第４ピーク周波数のスペクトル強度に対して１．５倍以下であるため、第２の心拍判断部（66）は、第３ピーク周波数の確度が低いと判断する。そして、心拍決定部（67）は、第４ピーク周波数（＝５３（心拍数［毎分］））と基準値（＝６０（心拍数［毎分］）との間である６３を被験者の心拍数の決定値とする。
【０１０２】
−実施形態の効果−
上記実施形態によれば、第１ピーク周波数の確度が高ければ、第１ピーク周波数、又は第１ピーク周波数に近い値を被験者の心拍数として検出するようにした。また、第１ピーク周波数の確度が低ければ、基準値に基づいて被験者の心拍数を検出するようにした。つまり、第１ピーク周波数が心拍数の実測値として、被験者の実際の心拍数とはかけ離れた値になっているおそれがある場合には、第１ピーク周波数が、心拍数の実測値、又は心拍数の実測値に近い値とならないようにしている。これにより、被験者の心拍数として検出される決定値が被験者の実際の心拍数と、かけ離れた値になることを抑制することができる。特に、被験者の身体の振動が伝搬し、この振動が反射・共振することで、高調波側に周波数のピークが表れる周波数スペクトルを算出したような場合に、第１ピーク周波数が心拍数の実測値として決定されるのを防止することができる。
【０１０３】
また、第１ピーク周波数と第２ピーク周波数との比率が３よりも高ければ第１ピーク周波数の確度が高いと判断するようにした。
【０１０４】
ここで、被験者の身体の振動が伝搬し、この振動が反射・共振することで、体動信号から周波数スペクトルを算出した場合に高調波側に周波数のピークが表れることがある。しかしながら、第１ピーク周波数のスペクトル強度が第２ピーク周波数のスペクトル強度よりも十分に大きいと、第１ピーク周波数の確度が高いと判断するようにしたため、第１ピーク周波数が心拍数の実測値として、被験者の実際の心拍数とはかけ離れた値になっているおそれがある場合には、第１ピーク周波数が、心拍数の実測値、又は心拍数の実測値に近い値にならないようにしている。これにより、被験者の心拍数として検出される決定値が被験者の実際の心拍数と、かけ離れた値になることを抑制することができる。
【０１０５】
さらに、第１ピーク周波数の周辺範囲をピーク領域としたため、ピーク領域を除いた範囲から第２ピーク周波数を抽出することができる。これにより、第１ピーク周波数のスペクトル強度の次に大きい第２ピーク周波数を確実に抽出することができる。
【０１０６】
そして、第１ピーク周波数が基準値から±２０（心拍数［毎分］）内であれば第１ピーク周波数の確度が高いと判断するようにした。つまり、第１ピーク周波数が基準値に近ければ、第１ピーク周波数の確度が高いと判断するようにしたため、第１ピーク周波数が心拍数の実測値として、被験者の実際の心拍数と、かけ離れた値になっているおそれがある場合には、第１ピーク周波数が、心拍数の実測値、又は心拍数の実測値に近い値とならないようにしている。従って、被験者の心拍数として検出される決定値が被験者の実際の心拍数と、かけ離れた値になることを抑制することができる。
【０１０７】
続いて、第３ピーク周波数の確度が高ければ、第３ピーク周波数と基準値（＝６０（心拍数［毎分］））との間の値を心拍数の決定値として検出するようにした。また、第３ピーク周波数の確度が低ければ、第４ピーク周波数と基準値との間の値を心拍数の決定値として検出するようにした。つまり、より確度の高いピーク周波数と基準値との間の値を心拍数の決定値とした。これにより、被験者の心拍数として検出される決定値が被験者の実際の心拍数と、かけ離れた値になることを抑制することができる。
【０１０８】
最後に、基準値に基づいて被験者の心拍数の決定値を決定したため、被験者の心拍数として検出される決定値が被験者の実際の心拍数と、かけ離れた値になることを抑制することができる。
【０１０９】
−実施形態の変形例−
次に、本実施形態の変形例について説明する。本変形例は、第１ピーク周波数の確度を判断するピーク確度判断手段が上記実施形態と異なっている。
【０１１０】
具体的には、図１１に示すように、第１の心拍判断部（65）は、第１ピーク周波数の確度を判断する際、第１のピーク抽出部（63）で抽出された第１ピーク周波数と第２ピーク周波数とのスペクトル強度を比較する（ＳＴ１）。
【０１１１】
そして、第１ピーク周波数と第２ピーク周波数のスペクトル強度比が既定値１より大きければ、第１の心拍判断部（65）は、第１ピーク周波数の確度が高いと判断する（ＳＴ２）。尚、本変形例では、例示として既定値１を３としている。したがって、第１ピーク周波数のスペクトル強度が第２ピーク周波数のスペクトル強度に対して３倍以上であれば、第１の心拍判断部（65）は、第１ピーク周波数の確度が高いと判断する（ＳＴ２）。一方、第１ピーク周波数のスペクトル強度が第２ピーク周波数のスペクトル強度に対して３倍より小さければ、第１の心拍判断部（65）は、再度、第１ピーク周波数の確度を判断する（ＳＴ３）。
【０１１２】
ＳＴ１において、第１ピーク周波数の確度が低いと判断されると、第１の心拍判断部（65）は、第１のピーク抽出部（63）で抽出された第１ピーク周波数と第２ピーク周波数とのスペクトル強度を比較する（ＳＴ３）。また、第１の心拍判断部（65）は、第１ピーク周波数の基準値（＝６０（心拍数［毎分］））からの偏差を求める。
【０１１３】
そして、第１ピーク周波数と第２ピーク周波数のスペクトル強度比が既定値２より大きく、且つ第１ピーク周波数が基準値から既定値３の範囲内である場合、第１の心拍判断部（65）は、第１ピーク周波数の確度が高いと判断する（ＳＴ４）。尚、本変形例では、例示として既定値２を１．５とし、既定値３を基準値から±１０（心拍数［毎分］）の範囲としている。一方、上記条件を満たしていなければ、第１の心拍判断部（65）は、再度、第１ピーク周波数の確度を判断する（ＳＴ５）。
【０１１４】
ＳＴ３において、第１ピーク周波数の確度が低いと判断されると、第１の心拍判断部（65）は、第１のピーク抽出部（63）で抽出された第１ピーク周波数と第２ピーク周波数とのスペクトル強度を比較する（ＳＴ５）。また、第１の心拍判断部（65）は、第１ピーク周波数の基準値からの偏差を求める。
【０１１５】
そして、第１ピーク周波数と第２ピーク周波数のスペクトル強度比が既定値４より大きく、且つ第１ピーク周波数が基準値から既定値５の範囲内である場合、第１の心拍判断部（65）は、第１ピーク周波数の確度が高いと判断する（ＳＴ６）。尚、本変形例では、例示として既定値４を１．２５とし、既定値５を基準値から±５（心拍数［毎分］）の範囲としている。一方、上記条件を満たしていなければ、第１の心拍判断部（65）は、第１ピーク周波数の確度が低いと判断する。尚、上記確度判断における強度比の条件、及びピーク周波数の基準値からの偏差については例示であり、これに限られない。また、第３ピーク周波数の確度判断方法についても同様に行うことができる。その他の構成、作用・効果については実施形態と同様である。
【０１１６】
〈その他の実施形態〉
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【０１１７】
上記実施形態では、体動信号の周波数スペクトルは、抽出時刻の直前１分間の体動信号の連続した時系列データにより作成されるようにしたが、本発明はこれに限られず、例えば１分間の中での数点の代表するデータに基づいて周波数スペクトルを作成してもよい。
【０１１８】
尚、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
以上説明したように、本発明は、心拍数の検出装置について有用である。
【符号の説明】
【０１２０】
２４ 体動検出部
２５ 心拍検出部
６２ スペクトル算出部
６３ 第１のピーク抽出部
６４ 第２のピーク抽出部
６５ 第１の心拍判断部
６６ 第２の心拍判断部
６７ 心拍決定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の体動に伴う体動信号を出力する体動検出部（24）と、上記体動信号の時系列データから上記被験者の心拍数を検出する心拍検出部（25）とを備えた心拍検出装置であって、
上記心拍検出部（25）は、上記体動信号の時系列データから上記体動信号の周波数スペクトルを算出するスペクトル算出部（62）と、
上記スペクトル算出部（62）で算出された周波数スペクトルから少なくともスペクトル強度が最大となる第１ピーク周波数を抽出する第１のピーク抽出部（63）と、
上記第１ピーク周波数の確度が所定の第１の確度よりも高いか否かを判断する第１の心拍判断部（65）と、
上記第１の心拍判断部（65）で上記第１ピーク周波数の確度が上記第１の確度よりも高いと判断された場合、上記第１ピーク周波数に基づいて上記被験者の心拍数の決定値を決定する一方、上記第１ピーク周波数の確度が上記第１の確度よりも低いと判断された場合、所定の基準値に基づいて上記被験者の心拍数の決定値を決定する心拍決定部（67）とを備えている
ことを特徴とする心拍検出装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記第１のピーク抽出部（63）は、上記第１ピーク周波数の次に大きいスペクトル強度となる第２ピーク周波数を抽出するよう構成され、
上記第１の心拍判断部（65）は、上記第１ピーク周波数のスペクトル強度と上記第２ピーク周波数のスペクトル強度との比率が、所定比率よりも大きい場合、上記第１ピーク周波数の確度が上記第１の確度よりも高いと判断するよう構成されている
ことを特徴とする心拍検出装置。
【請求項３】
請求項２において、
上記第１のピーク抽出部（63）は、上記周波数スペクトルから最大のスペクトル強度となる第１ピーク周波数を有するピーク領域を抽出し、
上記第２ピーク周波数は、上記周波数スペクトルから上記ピーク領域を除いた範囲の最大のスペクトル強度となる周波数に構成されている
ことを特徴とする心拍検出装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１つにおいて、
上記第１の心拍判断部（65）は、上記第１ピーク周波数の上記基準値からの偏差が所定偏差内である場合、上記第１ピーク周波数の確度が上記第１の確度よりも高いと判断するよう構成されている
ことを特徴とする心拍検出装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１つにおいて、
上記スペクトル算出部（62）で算出された周波数スペクトルのうち、上記基準値を基準とした所定の周波数範囲において、スペクトル強度が最大となる第３ピーク周波数と、該第３ピーク周波数の次に大きいスペクトル強度となる第４ピーク周波数とを抽出する第２のピーク抽出部（64）と、
上記第３ピーク周波数の確度が所定の第２の確度よりも高いか否かを判断する第２の心拍判断部（66）とを備え、
上記第１の心拍判断部（65）で上記第１ピーク周波数の確度が上記第１の確度よりも低いと判断された場合において、
上記心拍決定部（67）は、上記第２の心拍判断部（66）で上記第３ピーク周波数の確度が上記第２の確度よりも高いと判断された場合、上記第３ピーク周波数と上記基準値との間の値を上記被験者の心拍数の決定値とする一方、上記第３ピーク周波数の確度が上記第２の確度よりも低いと判断された場合、上記第４ピーク周波数と上記基準値との間の値を上記被験者の心拍数の決定値とするよう構成されている
ことを特徴とする心拍検出装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１つにおいて、
上記基準値は、上記心拍検出部（25）の心拍数の検出対象日の前日の上記被験者の心拍数の決定値の平均値に構成されている
ことを特徴とする心拍検出装置。
【請求項１】
被験者の体動に伴う体動信号を出力する体動検出部（24）と、上記体動信号の時系列データから上記被験者の心拍数を検出する心拍検出部（25）とを備えた心拍検出装置であって、
上記心拍検出部（25）は、上記体動信号の時系列データから上記体動信号の周波数スペクトルを算出するスペクトル算出部（62）と、
上記スペクトル算出部（62）で算出された周波数スペクトルから少なくともスペクトル強度が最大となる第１ピーク周波数を抽出する第１のピーク抽出部（63）と、
上記第１ピーク周波数の確度が所定の第１の確度よりも高いか否かを判断する第１の心拍判断部（65）と、
上記第１の心拍判断部（65）で上記第１ピーク周波数の確度が上記第１の確度よりも高いと判断された場合、上記第１ピーク周波数に基づいて上記被験者の心拍数の決定値を決定する一方、上記第１ピーク周波数の確度が上記第１の確度よりも低いと判断された場合、所定の基準値に基づいて上記被験者の心拍数の決定値を決定する心拍決定部（67）とを備えている
ことを特徴とする心拍検出装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記第１のピーク抽出部（63）は、上記第１ピーク周波数の次に大きいスペクトル強度となる第２ピーク周波数を抽出するよう構成され、
上記第１の心拍判断部（65）は、上記第１ピーク周波数のスペクトル強度と上記第２ピーク周波数のスペクトル強度との比率が、所定比率よりも大きい場合、上記第１ピーク周波数の確度が上記第１の確度よりも高いと判断するよう構成されている
ことを特徴とする心拍検出装置。
【請求項３】
請求項２において、
上記第１のピーク抽出部（63）は、上記周波数スペクトルから最大のスペクトル強度となる第１ピーク周波数を有するピーク領域を抽出し、
上記第２ピーク周波数は、上記周波数スペクトルから上記ピーク領域を除いた範囲の最大のスペクトル強度となる周波数に構成されている
ことを特徴とする心拍検出装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１つにおいて、
上記第１の心拍判断部（65）は、上記第１ピーク周波数の上記基準値からの偏差が所定偏差内である場合、上記第１ピーク周波数の確度が上記第１の確度よりも高いと判断するよう構成されている
ことを特徴とする心拍検出装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１つにおいて、
上記スペクトル算出部（62）で算出された周波数スペクトルのうち、上記基準値を基準とした所定の周波数範囲において、スペクトル強度が最大となる第３ピーク周波数と、該第３ピーク周波数の次に大きいスペクトル強度となる第４ピーク周波数とを抽出する第２のピーク抽出部（64）と、
上記第３ピーク周波数の確度が所定の第２の確度よりも高いか否かを判断する第２の心拍判断部（66）とを備え、
上記第１の心拍判断部（65）で上記第１ピーク周波数の確度が上記第１の確度よりも低いと判断された場合において、
上記心拍決定部（67）は、上記第２の心拍判断部（66）で上記第３ピーク周波数の確度が上記第２の確度よりも高いと判断された場合、上記第３ピーク周波数と上記基準値との間の値を上記被験者の心拍数の決定値とする一方、上記第３ピーク周波数の確度が上記第２の確度よりも低いと判断された場合、上記第４ピーク周波数と上記基準値との間の値を上記被験者の心拍数の決定値とするよう構成されている
ことを特徴とする心拍検出装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１つにおいて、
上記基準値は、上記心拍検出部（25）の心拍数の検出対象日の前日の上記被験者の心拍数の決定値の平均値に構成されている
ことを特徴とする心拍検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−６１２４３（Ｐ２０１２−６１２４３Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０９６１８（Ｐ２０１０−２０９６１８）
【出願日】平成２２年９月１７日（２０１０．９．１７）
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１７日（２０１０．９．１７）
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]