专利名称：生物传感器和利用它的支持系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及生物传感器和利用它的支持系统，尤其涉及用于从有关心跳的信息、有关身体运动的信息和有关呼吸的信息中检测生命体的状况、并在诸如商务支持、护理支持和儿童看护支持之类的日常生活的各种场合支持生命体的系统。
背景技术：
作为支持高速发展社会的重要方面，人们希望视生命体的状况而定，创造他们可以舒适地睡觉、可以舒适地消磨时光以及可以有效地工作的环境。此外，除了健康的成人之外，这也可应用于诸如儿童、老人和病人之类生活在特殊环境下的人们。如果可以客观地检测各种状况，并且取决于生命体的状况，支持人们更舒适地生活，那么，可以实现更完善的儿童看护、看护和护理支持，从而进入更幸福的老龄化社会。这里，生命体的状况(生物状况)指的是失去意志力的精神和身体状态，例如，专注程度、苏醒程度、疲劳程度、紧张程度和不舒适程度。
通常，一个人可以通过语言之类的信息发送手段使其它人理解，因此，可以改变他(她)周围的环境。但是，在许多情况下，通过客观地掌握生物信息和不随人的意志为转移地或在不紧张的场合改变环境以创造更好的环境，可以更舒适地度过。
例如，在办公室里，人们会感到劳累，在许多情况下，他们本人难以采取对策。因此，往往会越来越疲劳。但是，如果可以通过传感器客观地检测疲劳程度，那么，通过采取适当措施，例如，在与疲劳程度相对应的早期阶段供给氧气，通过芳香治疗吸入治疗香气，或进行音乐治疗，可以防止因越来越疲劳引起的效率下降和疾病。
此外，在一个人在办公室里昏昏欲睡的情况下，通过客观地检测困感和通过机器对他(她)供氧或吸入氧气，可以防止打瞌睡和提高工作效率。
在这样的状况下，希望引入能够客观地掌握生命体状况的传感器。
过去，有人也提出了通过振动检测装置检测生命体的振动，从而测量心跳的方法。
例如，在与本申请人有关的在先申请(参照例如专利文件1JP-A-8-282358)中描述了在诸如车辆座椅的聚氨酯之类的弹性构件部分下面安排传感器测量心跳的方法。
在这种方法中，将振动检测装置固定在配备成通过装饰布或聚氨酯泡沫与座椅和人体的接触面隔开不变距离或更大距离的构成座椅的座椅弹簧上。这里，振动检测装置是这样构成的，它被配备成与坐在座椅上的人体相隔感觉不到振动检测装置的存在的距离，如果覆盖振动检测装置的构件的硬度提高了，振动检测装置就缩短。于是，如果聚氨酯泡沫较软，振动检测装置就变得较长。
因此，振动检测装置被固定在配备成与由聚氨酯组成的座椅的表面隔开不变距离或更大距离的部分上，对振动检测装置的输出加以处理，以便通过输出判断座椅上人体的存在。振动检测装置被配备成与与人体的接触面隔开。因此，即使振动检测装置由刚性构件构成，也可以减轻对坐感的影响。
但是，在这样的传感器中，不能获得足够的输出，至多可以判断人体的存在，而不能客观地检测生物信息。此外，难以想像可以从振动检测装置的输出中检测诸如呼吸、心跳和身体运动之类的多种生物信息，也不可能考虑朝这样的方向发展，来根据生物信息给予生命体以舒适生活的生命支持。
本发明就是在考虑了这些实际情况之后作出的，本发明的一个目的是提供能够高灵敏度地检测生物信息的生物传感器。
此外，本发明的另一个目的是提供根据从生物传感器获得的生物信息进行支持以便有效地完成工作的工作支持系统。
并且，本发明的另一个目的是提供根据从生物传感器获得的生物信息支持生活以便实现更舒适的生活的生命支持系统。
此外，在交通工具的运行过程中，驾驶员的生物状况影响驾驶稳定性。生物状况指的是失去意志力的精神和身体状态，例如，专注程度、苏醒程度、疲劳程度、紧张程度、不舒适程度和身体状况。为此，人们已经研究了检测诸如打瞌睡状况之类驾驶员的生物状况的方法，以便支持驾驶员安全地驾驶交通工具。对于这种类型的技术，用于检测心率以便知道驾驶员的身体状况的生物信息测量设备是众所周知的(参见例如专利文件2JP-A-2001-8922)。
传统生物信息测量设备包括操作固定部分(安全带)，用于固定待查人员；振动测量部分，用于测量心跳；和振动测量位置调整部分，用于将振动测量部分与被查人员的胸腔位置对准。通过这种结构，当被查人员简单地系上安全带将这些部分相互对准时，可以测量心电R波。
但是，在传统生物信息测量设备中，存在受交通工具摇动的影响，不能精确检测心跳的非常小的振动的可能性。
本发明就是在考虑了这些情况之后作出的，本发明的一个目的是提供能够高灵敏度地和高精度地检测生物信息和客观地判断待测人员的生物状况的生物状况判断设备。此外，本发明的另一个目的是提供利用生物状况判断设备支持被测人员舒适地度过的系统。
此外，作为传统生物信息测量设备，人们已经提出了根据作为生命体的人体的心跳检测微振动信号，从而检测生命体有关心跳的信息的设备。这种手段用于通过心脏的心跳活动使人体以共振频率(大约4到7Hz)进行非常小振动和通过振动传感器检测与心跳同步的非常小振动，从而计算和显示心跳的次数，并且具有不用将电极附在生命体上，可以没有约束地进行检测的优点。但是，由于与心跳同步的振动信号很微弱，存在与心跳同步的振动信号受行驶振动影响，而如果像例如车辆正在行驶的情况那样在外部产生振动噪声，则不能检测到心跳的问题。为了解决这个问题，人们提出了包括另一个振动传感器和用于根据两个振动传感器的输出信号之差输出心跳信号的设备(例如，参见专利文献3JP-A-4-5950)。
图36(a)和36(b)示出了描述在公布物中的传统生物信息测量设备。如图36(a)所示，传统生物信息测量设备6001由夹子6002、第一加速度传感器6003、第二加速度传感器6004和含有中空部分和由树脂制成的媒介6005构成。媒介6005具有这样的特性，即衰减掉生命体通过心跳的振动频率成分。如图36(b)所示，生物信息测量设备6001通过夹子6002附在车辆的安全带6006上。在这种情况下，第一加速度传感器6003位于身体这一侧。
通过这种结构，在第一加速度传感器6003检测心跳产生的振动和行驶振动的同时，心跳产生的振动经过媒介6005被衰减掉，第二加速度传感器6004只检测到行驶振动。因此，求出第一加速度传感器6003的输出信号与第二加速度传感器6004的输出信号之差，从而只检测到心跳产生的振动。
但是，对于这种传统结构，心跳使人体轻微地振动，同时，行驶振动也使人体振动，并且人体以人体的共振频率(大约4到7Hz)振动。因此，心跳产生的人体的微弱振动埋没在行驶振动产生的人体的巨大振动之中。
当实际观察传感器输出时，第一加速度传感器6003检测到行驶振动和行驶振动产生的人体的振动。媒介6005衰减掉人体的共振频率(大约4到7Hz)。结果，行驶振动产生的人体的巨大振动被媒介6005衰减掉，从而第二加速度传感器6004只检测到行驶振动。因此，存在着即使求出第一加速度传感器6003的输出信号与第二加速度传感器6004的输出信号之差，也仅仅获得行驶振动产生的人体的巨大振动信号，因此，心跳产生的振动信号埋没在人体的巨大振动信号之中和难以检测的问题。
此外，在行驶振动传播到第一加速度传感器6003和经过安全带6006传播到第二加速度传感器6004的过程中振动经过媒介6005的传递延迟了。结果，在第一加速度传感器6003的输出信号和第二加速度传感器6004的输出信号之间形成相差。但是，对于这种结构，在求出输出信号之差的情况中未考虑相差。由于这个原因，存在行驶振动成分仍然保留在通过相差获得的信号中的问题。
为了解决这些传统问题，本发明的一个目的是提供即使在外部产生振动噪声，也能够检测生命体有关心跳的信息的生物信息检测设备。
发明内容
为了达到目的，根据本发明的生物传感器包括加速度检测装置，被构造成检测包括待测人员的身体表面的振动的加速度；和判断装置，用于从加速度检测装置输出的信息中提取有关心跳的信息、有关身体运动的信息和有关呼吸的信息中的至少两个，并判断作为生命体的被测人员的状况。
通过这种结构，有关心跳的信息、有关身体运动的信息和有关呼吸的信息中的至少两个被提取出现，从而判断生命体的状况。因此，可以高精度地客观检测生命体的状况，并且可以将这种信息用于各种生物支持系统。
此外，本发明提供进一步包括存储装置的生物传感器，存储装置存储从加速度检测装置输出的信息，判断装置将存储在存储装置中的、从加速度检测装置输出的信息设置成参考信息和在考虑了参考信息之后判断生物状况。
通过这种结构，如果加速度检测装置获得的输出信息预存在存储装置中和在考虑了如此存储的数据之后判断生命体的状况，也可以省略加速度检测装置本身的特征，可以更有效地判断的生命体的状况，并且可以防止基于加速度检测装置本身的特征的输出被判断为由生命体引起的错误判断。
并且，本发明提供这样的生物传感器，其中，存储装置用于存储被测人员处在通常状况下从加速度检测装置输出的信息，并且判断装置用于通过参考存储装置的输出信息判断被测人员的生物状况。
结果，可以通过参考被测人员他(她)本人处在通常状况下的信息作出判断。因此，可以有效地作出更精确的判断。
另外，本发明提供这样的生物传感器，其中，加速度检测装置包括推斥力低的弹性构件，以及放置在弹性构件上的压电电缆传感器。
结果，可以高精度地进行检测。
此外，本发明提供这样的生物传感器，其中，加速度检测装置是附在个人计算机的键盘上并放置在掌托(palm rest)上的压电电缆传感器，掌托是以这样的方式配备的被测人员的至少一部分手掌与之接触。
通过这种结构，压电电缆传感器配备在位于键盘和用户之间和用于使用户的手腕在个人计算机输入的时候得到休息的所谓掌托上。结果，输入人员(待测人员)不会有什么不协调感，可以以与通常输入相同的方式更可靠地和高精度地进行检测。此外，在左部和右部配备独立的传感器。因此，通过分别检测有关左手和右手的信息和根据这两个信息进行处理，可以更高精度地检测生物信息。并且，通过将生物传感器与屏幕保护器的运行判断结合在一起，可以在例如输入人员没有进行键盘输入已有预定时间和运行屏幕保护器时，通过生物传感器检测输入人员在思考，离开座椅还是在打瞌睡。因此，在即使没有键盘输入已有预定时间，但继续在思考的情况下，如果将屏幕保护器的运行控制成放弃运行屏幕保护器，可以防止冒失地进行键盘输入干扰思考，或运行屏幕保护器干扰思考的不良影响的发生。此外，除了此时控制屏幕保护器的运行之外，还可以通过与氧气供应系统或芳香治疗系统联动地供应新鲜香气，支持输入人员更流畅地和更有效地继续思考。并且，在输入人员还在或打瞌睡的情况中，也可以使氧气供应系统或芳香治疗系统运行起来。
并且，本发明提供这样的生物传感器，其中，加速度检测装置是放置在座椅部分上的压电电缆传感器。
通过这种结构，可以利用可以自由弯曲并可以不受安装位置限制地配备在任何地方和不会有不协调感地舒适坐在上面的座椅部分可靠地检测诸如有关心跳的信息之类的生物信息。
另外，本发明提供这样的生物传感器，其中，加速度检测装置是放置在挂在被测人员脖子周围的垂饰上的压电电缆传感器。
通过这种结构，可以使被测人员不会有不协调感地可靠检测诸如有关心跳的信息之类的生物信息。此外，可以将加速度检测装置固定在垂饰的头部。
并且，本发明提供这样的生物传感器，其中，加速度检测装置是放置在被制成可附在被测人员身上的环状构件上的压电电缆传感器。
通过这种结构，可以可靠地检测诸如有关心跳的信息之类的生物信息。可以将环状构件合并到可附在被测人员手臂上的手镯或可附在被测人员腰部的腰带中。在这种情况下，如果从环状构件取出的信号可以无线发送到诸如个人计算机之类的处理设备，被测人员的行动不会受到限制。
另外，本发明提供这样的生物传感器，其中，加速度检测装置是放置在床上的压电电缆传感器。
通过这种结构，使压电电缆传感器得到使用。因此，可以使被测人员不会有不协调感地可靠检测心跳振动。
此外，如果床垫由诸如低推斥力聚氨酯之类推斥力低的弹性构件、放置在低推斥力聚氨酯层的下表面和由聚氨酯制成的普通缓冲层、和放置在缓冲层的下表面的压电电缆传感器构成，可以更可靠地检测心跳振动，并且，也可以不会有不协调感地增加睡觉舒适度。并且，通过用柔性电缆式传感器构造压电电缆传感器，可以更可靠地检测心跳振动。此外，通过将这样的床垫安放在表面上存在凹凸部分的刚性板上，可以更可靠地检测心跳振动。
此外，通过将压电电缆传感器安放在可倾斜地附在床架上的可动板上，可以可靠地检测心跳振动，并且可以获取睡觉舒适的看护床。
另外，本发明提供这样的生物传感器，其中，加速度检测装置是放置在盥洗室中的马桶座圈上的压电电缆传感器。
通过这种结构，可以客观地从诸如被测人员的心跳、身体运动和呼吸之类的生物信息中检测作为生命体的被测人员的状况。因此，在被测人员是老人或病人的情况下，医务人员或家庭成员可以可靠地判断状况并可以不取决于诸如语言或面部表情之类的表示，作出可靠和客观的判断。结果，可以更可靠地实现适当服务。例如，由于羞怯或偏见，老人或病人往往表现出与事实不符的紧张。例如，在许多情况下，即使他们想要小便，但由于诸如羞怯或难为情之类的感觉，对于护理人员(给予服务的人员)的询问，它们会说“不想小便”。但是，护理人员除了根据应答之外，还可以根据客观的生物信息精确地掌握生命体的状况，并且可以实现最佳服务。
此外，本发明提供利用生物传感器的自主神经训练系统，其中，判断装置用于从心跳、身体运动和呼吸的至少两个中检测自主神经状况，该自主神经训练系统进一步包括显示装置，用于以这样的方式显示作为从判断装置输出的信息的自主神经状况受训者一边观看显示装置的显示，一边进行自主神经训练。
通过这种结构，可以根据客观的生物信息检测生命体的自主神经状况。因此，可以促进受训者的知觉和实现更有效的训练。例如，如果进行征服失眠症训练的受训者可以识别他(她)被带入作为生物信息的接近睡眠状况，那么，可能给予他(她)安全的感觉，并且可以更有效地将他(她)引向睡眠。在这种情况下，可以将生物传感器配备在枕头或床中或附在枕头或床上，可以在天花板上显示有关黄昏或灿烂星空的信息，或者，可以像显示装置那样通过光表示改变光的颜色，或者，可以利用声学装置根据有关音乐的信息显示信息，并且最好使用能够使受训者舒适地进行识别的方法。
并且，本发明提供利用生物传感器的芳香治疗系统，其中，判断装置用于检测作为输出信息的紧张程度，并且取决于紧张程度，通过参考芳香治疗信息选择香味，从而缓解生物状况。
通过这种结构，可以客观地掌握紧张程度，并且芳香治疗系统可以自动地工作。因此，可以进行给予更舒适生活的支持。
另外，本发明提供利用生物传感器的声音系统，其中，判断装置用于检测紧张程度，该声音系统包括音乐供应装置，用于取决于紧张程度，选择和供应适当音乐。
通过这种结构，可以客观地掌握紧张程度，并且声音系统可以自动地工作。因此，可以进行给予更舒适生活的支持。
此外，本发明提供利用生物传感器的瞌睡防止系统，其中，判断装置用于检测苏醒程度，该瞌睡防止系统包括支持苏醒的支持装置；和驱动控制装置，用于取决于苏醒程度，控制支持装置的驱动操作。
通过这种结构，可以使工作人员(被测人员)苏醒得更早，以便有效地完成办公室里的工作。结果，可以获得舒适的工作环境。并且，管理者可以容易地和更有效地进行各种适当支持例如他(她)在多数工作人员想要睡觉的时间间隔内更大声地供应音乐，进行芳香治疗或供应氧气。
另外，本发明提供利用生物传感器的护理支持系统，其中，判断装置用于检测小便意愿，该护理支持系统包括显示装置，用于为护理人员显示输出信息。
如上所述，通过这种结构，通过客观地掌握作为有关生命体的状况的信息的小便意愿，可以实现更精确的看护，以便产生好的结果。
此外，本发明提供利用生物传感器的输入支持系统，其中，判断装置用于检测大脑的苏醒程度，并且根据苏醒程度控制屏幕保护器的启动。
如上所述，通过这种结构，通过客观地掌握作为有关生命体的状况的信息的苏醒程度，可以实现更精确的输入支持，以便产生好的结果。
如上所述，根据本发明的生物传感器被构造成根据诸如心跳、身体运动和呼吸之类的生物信息客观地掌握生命体的状况。因此，可以实现可靠的和适当的支持。
并且，本发明提供根据从具有柔性的压电传感器输出的信息判断待测人员的生物状况的生物状况判断设备，它包括配备在安全带上的第一压电传感器、配备在与被测人员分开的位置中的第二压电传感器和根据从第一和第二压电传感器的每一个输出的信息判断被测人员的生物状况的判断装置，第一压电传感器用于检测被测人员有关心跳的信息、有关身体运动的信息和有关呼吸的信息中的至少两个，而第二压电传感器用于检测有关交通工具的振动的信息。
通过这种结构，判断装置根据从第一和第二压电传感器的每一个输出的信息判断被测人员的生物状况。因此，可以高灵敏度地和高精度地检测生物信息并可以客观地被测人员的生物状况。
另外，本发明提供这样的生物状况判断设备，其中，第一压电传感器配备在安全带上与被测人员接触的位置中，通过这种结构，通过第一压电传感器可以精确地检测被测人员的生物信息。
此外，本发明提供这样的生物状况判断设备，其中，第一压电传感器与安全带合为一体。通过这种结构，可以不会有不协调感地系上配有压电传感器的安全带，这样很实用。
并且，本发明提供这样的生物状况判断设备，其中，判断装置含有处理从第一和第二压电传感器的每一个输出的信息的处理部分，该处理部分用于对输出信息进行频率分析。通过这种结构，例如，在正在行驶的过程中在外部产生大量噪声的情况下，也可以通过频率分析检测预定频带中的信息。此外，可以不考虑相差地处理输出信息。
另外，本发明提供这样的生物状况判断设备，其中，处理部分含有第一计算装置，用于计算第一和第二压电传感器的输出信号的各自功率谱；第二计算装置，用于对每个频率计算在第一计算装置中计算的两个功率谱之间的差值；和第三计算装置，用于根据第二计算装置的计算结果获取预置的心跳基本频区中功率谱之间的差值最大的频率，作为有关心跳的信息。
此外，本发明提供这样的生物状况判断设备，进一步包括存储从第一和第二压电传感器的每一个输出的信息的存储装置，判断装置用于通过参考存储在存储装置中的信息判断被测人员的生物状况。通过参考存储在存储装置中的有关被测人员的生物信息，可以准确地检测生物状况的变化，从而精确地判断被测人员的生物状况。
并且，本发明提供这样的生物状况判断设备，其中，存储装置用于存储被测人员处在通常状况下从传感器输出的信息，通过参考存储在存储装置中的被测人员处在通常状况下的生物信息，可以准确地检测生物状况与通常状况相比的变化，从而更精确地判断被测人员的生物状况。
另外，本发明提供这样的生物状况判断设备，其中，以弯曲形式配备第一压电传感器。通过这种结构，可以提高检测生物信息的精度。
此外，本发明提供利用根据权利要求17到24的任何一项所述的生物状况判断设备的声音系统，其中，判断装置用于判断被测人员的紧张程度，该声音系统包括音乐供应装置，用于取决于紧张程度，选择和供应适当音乐。借助于这种结构，通过在被测人员他(她)本人意识到紧张状况之前给予适当音乐，可以缓解被测人员的紧张。
并且，本发明提供利用根据权利要求17到24的任何一项所述的生物状况判断设备的疲劳减轻支持系统，其中，判断装置用于检测被测人员的疲劳程度，该疲劳减轻支持系统包括支持疲劳减轻的支持装置和取决于疲劳程度控制支持装置的驱动操作的驱动控制装置。通过这种结构，在被测人员他(她)本人意识到疲劳状况之前驱动支持装置。因此，可以支持被测人员的疲劳减轻。
另外，本发明提供利用根据权利要求17到24的任何一项所述的生物状况判断设备的瞌睡防止系统，其中，判断装置用于检测被测人员的苏醒程度，该瞌睡防止系统包括支持苏醒的支持装置和取决于苏醒程度控制支持装置的驱动操作的驱动控制装置。通过这种结构，在被测人员他(她)本人意识到苏醒程度降低之前驱动支持装置。因此，可以防止被测人员打瞌睡。
根据本发明，可以提供能够高灵敏度地和高精度地检测生物信息和客观地判断被测人员的生物状况的生物状况判断设备。此外，可以提供利用生物状况判断设备支持被测人员舒适地度过的系统。
此外，本发明提供这样的生物信息检测设备，其中，第一计算装置计算检测生命体的振动的第一振动检测装置和通过振动衰减装置分开配备的第二振动检测装置的各自输出信号的功率谱，第二计算装置对每个频率计算如此计算的两个功率谱之间的差值，而第三计算装置根据第二计算装置的计算结果获取预置的心跳基本频区中功率谱之间的差值最大的频率，作为有关心跳的信息。
结果，例如，在行驶振动作用于作为生命体的人体的情况下，心跳使人体轻微地振动，同时，行驶振动也使人体振动，并且人体以与如上所述相同的方式，以人体的共振频率(大约4到7Hz)振动。因此，心跳产生的人体的微弱振动埋没在行驶振动产生的人体的巨大振动之中。但是，此时人体的振动信号包括通常出现在大约1到2Hz的心跳基本频区中的振动信号，通过计算第一振动检测装置和第二振动检测装置的各自输出信号之间的功率谱差可以提取振动信号成分。更具体地说，在如上所述的心跳基本频区中的振动信号被第一振动检测装置检测的同时，它经过振动衰减装置误差，传播到第二振动检测装置。因此，可以计算第一振动检测装置和第二振动检测装置的各自输出信号之间的功率谱差，并且获取预置的心跳基本频区中功率谱差最大的频率，作为有关心跳的信息。
取代像传统技术那样生命体的共振频率的频带(大约4到7Hz)，通过关注通常出现在大约1到2Hz的心跳基本频区来获取有关心跳的信息。因此，与传统技术不同，可以防止心跳信号埋没在行驶振动产生的人体的巨大振动信号之中，导致检测不到有关心跳的信息。
此外，如果像传统技术那样在时基上求出差值，有必要考虑相差。但是，根据本发明的生物信息检测设备在频率轴上计算功率谱差。因此，无需考虑相差，可以通过消除行驶振动产生的频率成分来进行必要频区中的分析。
根据本发明的生物信息检测设备计算两个振动检测装置的功率谱之间的差值，并且取代生命体的共振频率的频带，通过关注心跳的基本频区获取有关心跳的信息。因此，即使在外部产生振动噪声，也可以检测生命体有关心跳的信息。
在根据本发明的生物信息检测设备中，关于第一发明，第一计算装置计算检测生命体的振动的第一振动检测装置和通过振动衰减装置分开配备的第二振动检测装置的各自输出信号的功率谱，第二计算装置对每个频率计算如此计算的两个功率谱之间的差值，而第三计算装置根据第二计算装置的计算结果获取预置的心跳基本频区中功率谱之间的差值最大的频率，作为有关心跳的信息。
两个振动检测装置的功率谱之间的差值被计算出来，并且取代生命体的共振频率的频带，通过关注心跳的基本频区来获取有关心跳的信息。因此，可以提供即使在外部产生振动噪声也可以检测生命体有关心跳的信息的使用广泛的生物信息检测设备。
关于第二发明，具体地说，根据第一发明的接触物品是可以与作为生命体的人体的一部分接触的生活用品，例如，衣服、手镯、腰带、项链、椅子、马桶座圈、浴缸、眼罩、床单、交通工具座椅、地板、蜂窝式电话和PDA(个人数字助理)的至少一种。
尤其，在第三发明中，根据第一发明的第一振动检测装置、振动衰减装置和第二振动检测装置被模压在一起像薄片一样和配备在车辆的安全带和座椅上的生命体之间。它们被模压成像薄片一样。因此，可以在安全带和座椅上的生命体之间检测范围宽的基于心跳的振动。结果，可以提高检测有关心跳的信息的精度。
尤其，在第四发明中，根据第一发明的第一振动检测装置、振动衰减装置和第二振动检测装置被模压在一起像薄片一样和配备在座椅的背侧中，第一振动检测装置被布置成与配备在座椅背面中的缓冲部分的座椅背侧接触，而第二振动检测装置包括由表面上的弹性构件组成的隔离物。它们被模压成像薄片一样。因此，可以检测从座椅上的生命体传播到座椅的背面侧的基于心跳的范围宽的振动。此外，第一振动检测装置被布置成与配备在座椅背面中的缓冲部分的座椅背侧接触。因此，靠在座椅的背面侧坐着不会有不协调感。并且，第二振动检测装置在表面上配有由弹性构件组成的隔离物，当行驶振动传播到第二振动检测装置时，它被隔离物衰减掉，使得无用振动难以传播到第二振动检测装置或第一振动检测装置。结果，可以进一步提高检测有关心跳的信息的精度。
尤其，在第五发明中，根据第三或第四发明的第一振动检测装置和第二振动检测装置由以弯曲形式配备在衬底布上的具有柔性的电缆状压电传感器形成，而压电传感器的弯曲部分中的笔直部分被配备成几乎与座椅的垂直方向平行。具有柔性的电缆状压电传感器得到使用。因此，可以提高配备的自由度，例如，可以进行弯曲配备，并且，将压电传感器的弯曲部分中的笔直部分配备成几乎与座椅的垂直方向平行。因此，即使接收到作为行驶振动的主要振动成分的垂直方向的振动，压电传感器也难以发生变形和难以受行驶振动影响。因此，可以提高检测精度。
在第六发明中，根据第一到第五发明的任何一个的振动衰减装置具有这样的特征，至少衰减掉心跳基本频区中的振动。当心跳振动从第一振动检测装置传播到第二振动检测装置时，振动衰减装置至少衰减掉心跳基本频区中的振动。因此，可以使心跳基本频区中第一振动检测装置和第二振动检测装置的各自输出信号之间的功率谱差更干净。因此，可以进一步提高检测有关心跳的信息的精度。
在第七发明中，根据第一到第五发明的任何一个的第一计算装置在某个时间范围内对第一振动检测装置和第二振动检测装置的输出信号的每一个依次计算移动平均值，并计算移动平均值的时序数据的功率谱。通过计算移动平均值，可以消除行驶振动引起的无用振动成分。因此，可以进一步提高检测有关心跳的信息的精度。
在第八发明中，通过具有某种振动衰减特征的振动衰减装置布置直接配备在生命体上或配备在与生命体接触的物品上和用于检测生命体的振动的数个振动检测装置，获取各自输出的频率成分，并获得心跳基本频区中差值最大的频率，作为有关心跳的信息。获取振动检测装置的各自输出之间的频率成分之差，并通过关注心跳的基本频区来获得有关心跳的信息。因此，可以提供即使在外部产生振动噪声也可以检测生命体有关心跳的信息的使用广泛的生物信息检测设备。
在第九发明中，提供检测生命体的振动的第一振动检测装置和与第一振动检测装置相对并通过具有某种振动衰减特征的振动衰减装置布置的第二振动检测装置，获取第一振动检测装置和第二振动检测装置每一个的输出信号的频率成分，并获得心跳基本频区中差值最大的频率，作为有关心跳的信息。因此，可以提供即使在外部产生振动噪声也可以检测生命体有关心跳的信息的使用广泛的生物信息检测设备。
图1是示出根据本发明第一实施例的办公室支持系统的视图；图2是示出该系统的结构的方框图；图3是示出该系统的结构的方框图；图4是示出该系统的芳香治疗系统的方框图；图5是示出该系统的屏幕保护器系统的方框图；图6是示出该系统中的掌垫的视图；图7是示出压电电缆传感器的视图；图8是示出传感器的输出的说明图；图9是说明处理部分的身体运动信息处理操作的曲线图；图10是说明判断部分作出的生物状况判断的具体例子的曲线图(2个元素)；图11是说明判断部分作出的生物状况判断的具体例子的曲线图(3个元素)；图12是示出传感器的输出，并且从中获取的有关心跳的信息和有关呼吸的信息的曲线图；图13是示出支持系统的操作的流程图；图14是示出根据本发明第二实施例的生物传感器的视图；图15是示出根据本发明第三实施例的手镯的视图；图16是示出根据本发明第五实施例的自我训练系统的视图；图17(a)是示出例示根据本发明的生物状况判断设备的第七实施例的座椅设备的结构的视图，而图17(b)是示出安全带的放大图；图18是示出将人体传感器附在安全带上的另一种方法的视图；图19是示出控制装置的功能的方框图；
图20是说明与处理部分的心跳信息处理操作有关的功能的方框图；图21是说明处理部分的身体运动信息处理操作的曲线图；图22是说明判断部分作出的生物状况判断的具体例子(2个元素)的曲线图；图23是说明判断部分作出的生物状况判断的具体例子(3个元素)的曲线图；图24是说明利用信号波形判断生物状况的处理的曲线图；图25是示出例示根据本发明的生物状况判断设备的第八实施例的儿童座椅的结构的视图；图26是示出附上安全带衬垫的例子的视图；图27是示出根据本发明第九实施例的生物信息检测设备中感测单元6007的结构的视图；图28是示出该设备的感测单元6007配备在主要部分已取走的车辆的座椅6013中的情况的视图；图29是示出该设备的方框图；图30是代表在应用了该设备的车辆处在空转状态下的情况下座椅上的人体的心电图SS0、第一振动检测装置6008的输出信号SS1、第二振动检测装置6010的输出信号SS2和SS1与SS2之间的差值SS3的瞬变的特征图；图31是示出该设备中心率的检测的流程图；图32是示出空转状态下第二计算装置6018计算的SS1和SS2两者之间的功率谱差的特征图；图33是代表在应用了该设备的车辆处在行驶状态下的情况下座椅上的人体的心电图SS0、第一振动检测装置6008的输出信号SS1、第二振动检测装置6010的输出信号SS2和SS1与SS2之间的差值SS3的瞬变的特征图；图34是示出行驶状态下第二计算装置6018计算的SS1和SS2两者之间的功率谱差的特征图；图35是示出该设备的感测单元6007配备在车辆的安全带6006与座椅上的生命体之间的结构的视图；和图36(a)是示出传统生物信息检测设备的结构的视图，而图36(b)是示出传统生物信息检测设备附在安全带上的结构的视图。
在附图中，0表示待测人员，1表示生物传感器，100表示键盘，200表示掌托，210表示主体部分，211表示低推斥力聚氨酯层，212表示普通聚氨酯层，240表示包状封皮，250表示掌托的支承部分，300表示压电传感器，320表示片状构件，321表示柔性薄膜，322a和322b表示传感器部分，330表示支承板，331表示凹痕，332表示弹性板，360表示压电电缆传感器，400表示存储装置，500表示判断装置，600表示芳香治疗系统，700表示屏幕保护器系统，5010表示安全带，5011表示人体传感器，5020表示薄板，5021表示靠背部分，5022表示座位部分，5023表示车辆传感器，5030表示控制部分，5301表示信号输入部分，5303表示处理部分，3031表示第一计算部分，3032表示第二计算部分，3033表示第三计算部分，3034表示第四计算部分，3035表示第五计算部分，5305表示判断部分，5307表示驱动控制部分，5040表示存储装置，360表示压电电缆传感器，361表示芯线(中心电极)，362表示压敏基本材料，363表示外电极，364表示PVC(聚氯乙烯)，5110表示儿童安全带，5120表示儿童座椅主体，5200表示后座的安全带，5300表示安全带衬垫，Y表示输出信号，X表示阈值，50S0、50S1和50S2表示信号，50R1和50R2表示比较信号，6008表示第一振动检测装置，6009表示振动衰减装置，6010表示第二振动检测装置，6011表示衬底布，6012表示压电传感器，6013表示座椅，6014表示缓冲部分，6015表示隔离物，6017表示第一计算部分，6018表示第二计算部分，6019表示第三计算部分，而6020表示第四计算部分。
具体实施例方式
下面将参照附图详细描述本发明的实施例。
(第一实施例)在本实施例中，将描述办公室支持系统。如图1所示，办公室支持系统作为加速度检测装置附在个人计算机的键盘100上，用于利用压电电缆传感器(未示出但将在以下进行描述)检测生命体的状况，压电电缆传感器配备在安排成与待测人员的至少一部分手掌接触的掌托200上。如图2所示，生物传感器1包括压电传感器300，存储有关心跳的信息、有关身体运动的信息和有关呼吸的信息的存储装置400，以及根据存储在存储装置400中的判断生命体的状况的判断装置500。在生物传感器1中，从压电传感器300检测到的输出信息中提取有关心跳的信息、有关身体运动的信息和有关呼吸的信息，并且参考预存在存储装置400中的被测人员在正常状况下的生物信息，以便根据与该信息的差异判断生命体的状况。客观地判断生物传感器获取的生物信息，以便控制芳香治疗系统600和屏幕保护器系统700的驱动操作。
此外，如图3的方框图所示，压电传感器300包括压电电缆传感器360，放大压电电缆传感器360的输出信号的第一放大器390，进一步放大第一放大器的输出的第二放大器391，以及由DSP(数字信号处理器)形成处理第一放大器和第二放大器的输出的处理部分392。第一放大器390用于将压电电缆传感器的输出放大大约100倍，而第二放大器391用于将第一放大器390的输出放大大约10到100倍。
如图4所示，芳香治疗系统600包括根据从生物传感器1输出的信息选择要供应的任何香味的香味选择装置601、和根据香味选择装置601获取的选择结果向被测人员0供应香味的香味供应装置602。通过这种结构，在本实施例中，通过与芳香治疗系统联动地供应新鲜香气，使生物传感器支持输入人员更流畅地和更有效地继续思考。
如图5所示，屏幕保护器系统700包括根据从生物传感器1输出的信息确定是否驱动屏幕保护器的驱动判断装置701、和根据驱动判断装置701获取的判断结果控制屏幕保护器的驱动操作的驱动控制装置702。借助于这种结构，通过将生物传感器与屏幕保护器系统700的运行判断结合在一起，可以在输入人员没有进行键盘输入已有预定时间和运行屏幕保护器时，通过生物传感器检测输入人员在思考，离开座椅还是在打瞌睡。因此，在即使没有键盘输入已有预定时间，但继续在思考的情况下，也可以将屏幕保护器的运行控制成放弃运行屏幕保护器，并且防止冒失地进行键盘输入干扰思考，或运行屏幕保护器干扰思考的不良影响的发生。
此外，此时，除了控制屏幕保护器的运动之外，还可以应用供应氧气的系统或供给音乐的系统，并且可以一起使用它们创造更舒适的办公环境。
接着，描述包括作为生物传感器用在这里的压电电缆传感器的掌托和利用因此使用的压电电缆传感器的压电传感器。
如图6所示，包括生物传感器的掌托200的主体部分210由低推斥力聚氨酯层211和配备在它下面的普通聚氨酯层212构成。低推斥力聚氨酯层211的厚度小于等于整个掌托主体部分210的厚度的一半。
虽然如图2所示，生物传感器1由压电传感器300、存储装置400和判断装置500等构成，但存储装置400可以配备在掌托200中并可以通过USB(通用串行总线)接线端与个人计算机连接，而判断装置500可以在个人计算机中实现。压电传感器300由柔性片状构件320、柔性薄膜321和使压电电缆传感器360像波一样在上面弯曲配备的传感器部分322a和322b构成。这里，压电电缆传感器被划分成左右两个部分并可以检测各自的数据。
支承板330配有在用于支承的弹性板332的表面上的大量凹痕331，以便形成凹凸表面。这些功能和优点将在下面描述。
240表示将布料241折叠起来并使三边可通过扣件242打开而形成的包状封皮。当打开扣件242，在包状封皮240中从上往下依次容纳掌托主体部分210、压电传感器300和用于支承的弹性板332使它们处在重叠状态下，并且扣上扣件242时，形成掌托200。
250表示附在键盘100上的用于掌托支承的架子，并且用掌托两侧之间的插入物将掌托固定在键盘上。
接着，描述构成掌托主体部分210的“低推斥力聚氨酯”和“普通聚氨酯”。
“低推斥力聚氨酯”是这样构成的选择聚氨酯泡沫的成分，即，聚亚安酯的类型、官能团的个数和多羟基化合物的羟基值；配制它们，以便在使用聚氨酯泡沫的温度(通常，室温)上引起玻璃转化；以及通过玻璃转化现象造成低推斥力。
另一方面，以这样的方式配制“普通聚氨酯”，即，在使用聚氨酯泡沫的温度(室温)上不引起玻璃转化，因此，具有高推斥力。
两者的物理特性值如下。
取决于硬度，普通聚氨酯泡沫划分成三种类型。它们是软类型、中等类型和硬类型。
1)软类型的聚氨酯泡沫具有20±2kg/m3的密度、6+1.5的硬度、0.2kg/cm或更大的抗扯强度、0.6kg/cm2或更大的抗拉强度、150％或更大的伸长率、35％或更大的推斥弹性和6％或更小的残余应变(strain)。
2)中等类型的聚氨酯泡沫具有20+2kg/m3的密度、11±1.5的硬度、0.2kg/cm或更大的抗扯强度、0.7kg/cm2或更大的抗拉强度、120％或更大的伸长率、35％或更大的推斥弹性和6％或更小的残余应变。
3)硬类型的聚氨酯泡沫具有21±2kg/m3的密度、15±2.0的硬度、0.2kg/cm或更大的抗扯强度、0.7kg/cm2或更大的抗拉强度、120％或更大的伸长率、35％或更大的推斥弹性和6％或更小的残余应变。
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或更大的抗扯强度、0.5kg/cm2或更大的抗拉强度、150％或更大的伸长率、5％或更小的推斥弹性和3％或更小的残余应变。
密度和硬度是根据JIS-K6401测量的，抗扯强度、抗拉强度和伸长率是根据JIS-K6301测量的，并且推斥弹性和残余应变是根据JIS-K6401测量的。
此外，虽然掌托主体部分210可以只由低推斥力聚氨酯层构成，但它具有包括低推斥力聚氨酯层211和普通聚氨酯层212的双层结构的理由是，如果只通过低推斥力聚氨酯层获得足够厚度，它会变得昂贵和过分下沉，这是不可取的。
在这种情况下，显然，略小于整个厚度的一半的部分应该由低推斥力聚氨酯层构成和作为普通缓冲材料的聚氨酯泡沫应该粘在低推斥力聚氨酯层的下部更可取。
用在这里的压电电缆传感器是如图7所示利用压敏基本材料的电缆状传感器。压电电缆传感器360包括沿着轴向在中心上的芯线(中心电极)361、配备成覆盖中心电极361的外围的压敏基本材料362和配备在压敏基本材料362周围的外电极363，并且用诸如PVC(聚氯乙烯)364之类的柔性树脂覆盖在最外层构成。
对于压敏基本材料362，压电电缆传感器360使用最大容许温度为120℃的和最初由本申请人开发的具有耐热性的树脂类材料，并且可以用在比传统典型聚合体压敏基本材料(同轴向伸长聚偏二氟乙烯)或压敏基本材料(氯丁二烯和压电陶瓷粉末的压敏基本材料)的最大容许温度90℃高的温度区(120℃或更低)中。压敏基本材料362由具有柔性的树脂和压电陶瓷构成，并且，利用包括线圈状金属中心电极和薄膜状外电极的柔性电极形成和具有与普通乙烯绳索的柔性相当的柔性。
另外，压电电缆传感器360具有几乎等于聚合体压敏基本材料的灵敏度的高灵敏度，并且在可以检测人体的插入物的低频区(10Hz或更低)中具有与聚合体压敏基本材料的灵敏度相当的高灵敏度。理由是压敏基本材料362的相对介电常数(大约55)大于聚合体压敏基本材料的相对介电常数(大约10)，因此，在低频区(10Hz或更低)中灵敏度下降也小。尤其，最近，显然在几Hz上也可以获得高灵敏度。除了共振频带之外，在基本频带中也可以进行检测，并且可以容易地进行测量。
压敏基本材料362由树脂类材料和颗粒大小为10μm或更小的压电陶瓷粉末的合成物构成，振动检测特征通过成分和陶瓷粉末的颗粒大小来实现，柔性通过树脂材料的选择来实现。压敏基本材料362使用作为树脂类材料的氯类聚乙烯来实现高耐热性(120℃)和致使容易成形的柔性，因此，可以在不要求交联的简单制造过程中形成。
通过形成压敏基本材料362，然后，将几kV/mm的高DC(直流)电压施加在压敏基本材料362上，从而对压敏基本材料362进行极化，如此获得的压电电缆传感器360可以具有压电性能。在在压敏基本材料362中存在诸如裂纹之类的微小缺陷的情况下，缺陷部分容易放电，致使两个电极易于短路。由于这个原因，不能施加足够高的极化电压。但是，在本发明中，通过利用长度不变的构造成粘在压敏基本材料362上的辅助电极建立独创极化过程，可以检测和避免缺陷和使极化稳定化，从而将长度增加到几十米或更长。
此外，在压电电缆传感器中，线圈状金属中心电极用于中心电极361，并且薄膜状电极(包括铝-聚对酞酸乙二酯-铝的三层叠片)用于外电极363。结果，可以使电极一直粘在压敏基本材料362上，并且，可以容易地进行外部引线的连接，并且可以获得柔性电缆状装配结构。中心电极361是铜-银合金线圈，外电极363是包括铝-聚对酞酸乙二酯-铝的三层叠膜，压敏基本材料362是聚乙烯类树脂+压电陶瓷粉末，并且封皮是热塑性塑料。结果，相对介电常数是55，电荷产生额是10到13C(库仑)/gf，并且最大容许温度是120℃。
图8是示出施加在压电电缆传感器360上的负载和传感器输出特征的曲线图。本申请人对压电电缆传感器360的负载与传感器输出之间的关系进行了实验。结果是，当将(a)中的弯曲负载施加在压电电缆传感器360上时，传感器输出呈现(b)中的现象。
(1)更具体地说，当在时间t0，没有将负载施加在压电电缆传感器360上时，传感器输出指示2(V)。
(2)当在时间t1，沿着不变方向将弯曲负载施加在压电电缆传感器360上时，传感器输出在施加弯曲负载的时刻增加到4(V)，此后马上反向到达0(V)，随后再次返回到2(V)。
(3)然后，传感器输出随着弯曲一直指示2(V)。
(4)当在时间t3，压电电缆传感器360恢复到原来状态时，传感器输出在那个时刻减小到0.8(V)，马上反向到达2.2(V)，此后再次返回到2(V)。
因此，压电电缆传感器对加速度作出反应，产生输出。只有在施加力的那一时刻，才输出信号。即使以后继续施加力，输出也是零，直到引起振动，也就是说，在加速度是零的情况下。存在只有在将力撤消的那一时刻，才给出输出的特征。于是，在像一样将压电电缆传感器弯曲地放置在掌托的下部的情况下，只有当将力施加在一部分压电电缆传感器上，即，引起压力变化时，才产生输出。
这里，压电电缆传感器配备在凹凸板上，以便提高压电电缆传感器的检测灵敏度。当从上面压住压电电缆传感器中面向凹部的部分时，沿着向下方向有选择地进行加压。因此，只有变化表现为信号，从而可以获得强的信号。
此外，可以将压电传感器放置在夹层状床垫的下表面，在夹层状床垫中，由聚氨酯制成的普通缓冲层作为掌垫配备在低推斥力聚氨酯层的上部和下部。
下面将描述利用生物传感器的(个人计算机)输入支持系统的操作。
下面将描述如图1所示，输入人员(待测人员)利用掌托进行输入操作的情况。
首先，使压电电缆传感器360弯曲形成的传感器部分322a和322b检测通过紧邻手掌的掌托主体部分210传送的加速度。这里，可以取出左手和右手的数据。
与左手侧和右手侧对应的传感器部分322a和322b的输出信号被设置成压电电缆传感器360的输出信号。在处理部分392中，从中输出的每个振动信号被模拟-数字转换成数字值，然后，在某个时间范围内依次计算移动平均值，并计算移动平均值的时序数据的功率谱。
此后，对每个频率计算两个功率谱之和。随后，根据计算结果，在预置的心跳基本频区中获取功率谱最大的频率，作为有关心跳的信息。将如此获取的频率乘以60以获得心率。因此，处理部分392可以获取驾驶员的心率(有关心跳的信息)。在本实施例中，心跳的基本频区被设置成大约1到2Hz。在这个过程中，按秒或按10秒计算心率。
此外，利用在如上所述的方法中获取的心率，获取每秒至每10秒心率的变化。首先，从有关每秒至每10秒心率的时序数据中计算心率的平均值或标准偏差，将心率的标准偏差除以心率的平均值以获取心率的变化。对于有关心率的信息，可以使用心率和心率的变化两者。
这里，处理部分配备在专用IC(集成电路)(未示出)中。
虽然已经描述了处理部分392对从左右两个传感器部分进行频率分析，从而获取有关心跳的信息的方法，但有关心跳的信息也可以通过利用例如CVRR、LF/HF或混沌指标的方法获得。
此外，虽然在上面的描述中处理部分392通过关注大约1到2Hz的频带获取有关心跳的信息，但也可以以相同的方式通过关注1Hz或更低的频带获取有关呼吸的信息。
图9是说明身体运动信息处理操作的曲线图。在处理部分392中，获取单位时间通过第一放大器390将与左右手侧相对应的传感器部分322a和322b的输出信号放大大约100倍获得的信号(输出信号B)超过预定阈值T的次数。除了被测人员的生物活动(心跳或呼吸)引起的振动信号之外，输出信号B还包括外部原因产生的振动引起的振动信号。但是，由于身体运动具有比这些振动大的幅度，可以只根据压电电缆传感器360的输出信号获取有关身体运动的信息。
如图2所示的判断装置500根据压电传感器300中处理部分392的处理结果，通过参考存储在存储装置400中的被测人员处在通常状况下的生物信息(有关心跳的信息、有关呼吸的信息和有关身体运动的信息)判断被测人员的生物状况。
图10是说明判断部分500作出的生物状况判断的具体例子的曲线图。图10(a)示出了单位时间身体运动的次数与心率之间的相关性。判断装置500根据该相关性判断紧张程度。图10(b)示出了呼吸次数与心率之间的相关性。判断装置500根据该相关性判断苏醒程度。图10(c)示出了单位时间身体运动的次数与心率的变化之间的相关性。判断装置500根据该相关性判断疲劳程度。如图10所示的相关性基于以前对被测人员进行实验获取的测量结果，并且假设这些数据存储在存储装置400中。例如，通过实验从脑电波中测量精确的苏醒程度，同时，收集有关心跳、呼吸和身体运动的数据，以获取苏醒程度与心率、呼吸次数和身体运动模式之间的关系。此时，最好，根据大量数据允许待查人员一些自由度来获取与所有体验的适当关系。
在紧张程度的判断中，如图10(a)所示，取决于较接近的以前获取的任何一条紧张程度曲线，分高中低三个级判断紧张程度。判断装置500将处理部分392的处理结果(有关心跳的信息和有关身体运动的信息)与这个图中的曲线相比较，并且判断紧张程度。例如，在心率高的情况下，可以判断，如果身体运动的次数少，紧张程度高，而如果身体运动的次数多，紧张程度中等。
在苏醒程度的判断中，如图10(b)所示，取决于较接近的以前获取的任何一条苏醒程度曲线，分高中低三个级判断苏醒程度。例如，在心率高的情况下，可以判断，如果呼吸次数少，苏醒程度中等，而如果呼吸次数多，苏醒程度高。判断装置500将处理部分392的处理结果(有关心跳的信息和有关呼吸的信息)与这个图中的曲线相比较，并且判断苏醒程度。
在疲劳程度的判断中，如图10(c)所示，取决于较接近的以前获取的任何一条疲劳程度曲线，分高中低三个级判断疲劳程度。参照图10(c)，例如，在心率的变化差不多中等的情况下，可以判断，如果身体运动的次数少，疲劳程度高，而如果身体运动的次数多，疲劳程度低。判断装置500将处理部分392的处理结果(心率的变化和身体运动的次数)与这个图中的曲线相比较，并且判断疲劳程度。
尽管在上面的描述中判断装置500分三个级判断紧张程度、苏醒程度和疲劳程度，但如果以前通过实验获得了相关性，也可以分更多级，譬如，五个级或十个级作出判断。除了两个元素(心率和身体运动的次数)之间的相关性之外，还可以依赖于心率和呼吸次数之间的相关性判断生物状况。
此外，如图11的例子所示，除了两个元素之外，也可以获取包括呼吸次数的心率、身体运动的次数和呼吸次数三个元素之间的相关性，并且判断苏醒程度。结果，可以更准确地作出判断。
并且，通过将有关体温的信息加入两个元素或三个元素的相关性中，可以作出精度更高的判断。通过以相同方式将体温传感器配备在掌托与手腕接触的部分中，可以容易地测量体温。此外，根据体温节奏(生理节奏)，还可以校正苏醒度曲线。
虽然已经描述了在处理部分392中通过频率分析获取有关心跳的信息、有关呼吸的信息和有关身体运动的信息的处理，但也可以根据信号波形作出判断。
左右传感器部分322a和322b的输出信号数据的相加值代表如图12所示的输出信号S0。
输出信号数据将掌托划分成两个部分和分别配备压力传感器，并且，通过左右两个部分的相加获取输出信号。因此，可以减小误差。
然后，通过0.1到1Hz的带通滤波器取出输出信号，并且将如此获取的结果表示成S1(处理1)(与对呼吸的使用相对应)。
另一方面，通过4到7Hz的带通滤波器取出输出信号，并且将如此获取的结果表示成S2(处理2)(与对心跳的使用相对应)。
分别将它们与以前测量的和存储在存储装置中的用于比较的信号值相比较(例如，有关呼吸的信号被表示成R1和有关脉冲的信号被表示成R2)。根据比较结果，判断装置500在考虑了有关心跳的信息和有关呼吸的信息之后确定每项的状况。首先，例如，判断是否处在苏醒状况。在考虑了正常状况、专注状况和疲劳状况之后存储用于在各种情况下进行比较的信号数据，并且将它们相互比较。
根据比较结果，判断是否与生命体的状况相对应地进行了每个对策操作，并且采取相应对策。
下面将参照图13的流程图描述利用芳香治疗系统和屏幕保护器系统的对策操作。
首先，判断装置从生物传感器的输出信息中判断专注状况(是否达到专注)(步骤1001)。
如果判断达到专注，发送屏幕保护器的驱动禁止信号(步骤1002)。
因此，禁止屏幕保护器的驱动操作。因此，即使没有键盘输入已达屏幕保护器的设置时间，也不干扰专注状况，使思考继续下去。
接着，判断装置判断疲劳状况(步骤1003)。如果判断处在疲劳状况，开始康复步骤。作为康复措施，例如，判断是否供应冷风(步骤1004)。如果判断供应冷风，从放在待测人员附近的冷风供应部分供应冷风(步骤1005)。
作为下一步康复措施，例如，判断是否供应氧气(步骤1006)。如果判断供应氧气，从放在被测人员附近的氧气供应部分供应氧气(步骤1007)，并且结束处理步骤(步骤1008)。
如果在判断步骤1001中判断没有达到专注，随后，运行屏幕保护器(步骤1009)。
接着，判断装置判断苏醒程度(步骤1010)。如果判断处在苏醒状况，判断是否进行芳香治疗，作为康复措施(步骤1011)。
如果判断进行芳香治疗，通过图4中的香味选择装置选择香味(步骤1012)，并且从放在被测人员附近的香味供应部分供应所需香气(步骤1013)。然后，结束处理步骤(步骤1008)。
另一方面，如果在苏醒程度判断步骤1010中判断未处在专注状况，但处在打瞌睡状况，处理转到判断是否供应冷风的步骤1004。
因此，根据生物传感器的输出控制屏幕保护器和芳香治疗的操作。因此，可以提高操作者的工作效率。此外，检测疲劳程度以便采取防止操作者越来越疲劳的对策。结果，可以改善办公环境，并且可以为人们创造舒适的工作环境。
虽然在本实施例中将芳香治疗用作康复措施，但也可以使用声音系统。此外，关于生物信息，也可以检测紧张程度和依赖于紧张程度选择和供应适当音乐。
并且，管理者可以从生物传感器的输出中了解每个操作者的状况，并且可以采取改善工作环境的措施，例如，可以在总结数据以便检测许多人感到劳累或易于打瞌睡的时间间隔或休息一下的时间间隔内预先引入芳香治疗或供应音乐。
虽然在本实施例中通过将输出信号与被测人员他(她)本人处在通常状况下的数据相比较和进行分析判断生物状况(精神状态)，但本发明不局限于此，也可以使用计数获取预定阈值或更大的次数，从而计数心率和呼吸次数的方法，或其它众所周知的方法，例如，通过微型计算机将生物传感器的输出信号模拟-数字转换成数字数据，并且从数字数据的时序数据中计算自相关性系数，从而计算心率和呼吸次数的方法。
此外，虽然压电电缆传感器用作生物传感器，但也可以使用能够检测振动的其它传感器，例如，同轴静电电容传感器或压力敏感电阻型的电缆状传感器。如果传感器可以配备在床垫的下表面，以便通过人体的心跳或呼吸检测振动，除了电缆状传感器之外，还可以使用带状或片状压力敏感传感器。
并且，通过获取心跳基本频区中功率谱之间的差值最大的频率，作为有关心跳的信息，例如，在振动作用于人体的情况下，也可以提取出现在大约1到2Hz的心跳基本频区的振动信号成分，而不会使心跳产生的作为生命体的人体的微弱振动埋没在外部原因产生的振动引起的人体的巨大振动之中。
与传统技术不同，取代生命体的共振频率的频带(大约4到7Hz)，通过关注通常出现在大约1到2Hz的心跳基本频区获取来有关心跳的信息。因此，与传统技术不同，可以防止心跳信号埋没在外部原因产生的人体的巨大振动信号之中，导致检测不到有关心跳的信息。
此外，尽管如果像传统技术那样在时基上求出差值，要考虑相差，但是，如果在频率轴上计算功率谱之间的差值，可以不考虑相差地消除外部原因引起的振动的频率成分，从而在必要频区中进行分析。
(第二实施例)虽然在上述的实施例中已经描述了并入掌托作为生物传感器的例子，但也可以使用附在具有预定长度的压电电缆传感器360两端的检测单元370，作为单个传感器单元。如图14所示，检测单元可以制成可通过USB接线端380与像个人计算机的显示器那样的显示部分连接。由于压电电缆传感器本身以与图7中的那个相似的方式制成，所以省略对它的描述。
根据这种结构，可以保证不会有不协调感地为待测人员检测诸如有关心跳的信息之类有关生命体的信息，并且，可以容易地进行搬运，重量轻，并且可以容易地进行管理。例如，也可以将该检测单元挂在被测人员的脖子周围，以便用作垂饰。此外，也可以无线地从个人计算机取出配备在垂饰头上的压电电缆传感器的输出。并且，压电电缆传感器可以附在垂饰的头部。
(第三实施例)此外，如图15所示，也可以将压电电缆传感器埋藏在手镯中，并通过配备在包括电线的检测单元380中的天线无线地实现与个人计算机的数据交换。
结果，无需管制待测人员的行动就可以实现高度可靠的控制。另外，可以可靠地检测诸如有关呼吸的信息之类有关生命体的信息。除了带在被测人员手臂上的手镯之外，也可以将环状构件合并到可带在被测人员腰部的腰带中。
(第四实施例)此外，在生物传感器中，可以将压电电缆传感器配备在盥洗室中的马桶座圈上，并且可以将判断装置的输出显示在显示设备上，以便从诸如作为被测人员的老人或病人的心跳、身体运动和呼吸之类有关生命体的信息中客观地作为生命体的被测人员的状况。
结果，医务人员或家庭成员可以可靠地判断状况并可以不取决于诸如语言或面部表情之类的表示，作出可靠和客观的判断。结果，可以更可靠地实现适当服务。例如，由于羞怯或偏见，老人或病人往往表现出与事实不符的紧张。例如，在即使他们想要小便，但由于诸如羞怯或难为情之类的感觉，对于护理人员(给予服务的人员)的询问，它们会说“不想小便”的情况下，护理人员可以从显示设备上根据客观的生物信息精确地掌握生命体的状况，并且可以实现最佳的和充分的服务。
(第五实施例)接着描述自主神经训练支持系统。这里，如图16所示，压电电缆传感器360埋藏在由低推斥力聚氨酯制成的枕头400中，并且心跳、身体运动和呼吸的至少两个被取作输出，以便检测自主神经状况。与第三实施例中的方式相同，将压电电缆传感器360的输出发送到检测单元380，并且作为字符信息382通过投影型显示设备381显示在天花板上。
结果，受训者一边观看显示在天花板上的信息，一边进行自主神经训练。
通过这种结构，可以根据客观的生物信息检测生命体的自主神经状况。因此，可以促进受训者的知觉和实现更有效的训练。例如，如果进行征服失眠症训练的受训者可以识别他(她)处在作为生物信息的接近睡眠状况下，那么，可能给予他(她)安全的感觉，并且可以获得更有效的训练结果。
生物传感器不局限于附在枕头上，也可以附在床垫上或覆盖身体上部的蒲团人体侧(内侧)的表面上。
此外，显示装置不局限于显示字符信息，也可以根据有关黄昏或灿烂星空的简单图像信息在天花板上显示信息，可以通过光表示改变光的颜色，或者，可以利用声学装置根据有关音乐的信息显示信息，并且最好使用能够使受训者舒适地进行识别和使他(她)昏昏欲睡的方法。
(第六实施例)虽然在上述的实施例中附在生命体上的加速度检测装置直接或通过固态媒介检测生物信息，但在这本实施例中将描述通过液体检测生物信息的方法。
更具体地说，在本实施例中，加速度传感器以漂浮状态配备在浴缸中，以便通过水(液体)检测振动，从而检测生物信息。
结果，通过在洗澡的时候客观地检测生物信息，可以进行与声音系统的连接供应有关音乐的信息，或与芳香治疗系统联动地进行芳香治疗，从而支持舒适的洗澡。
另外，也可以应用在洗澡时客观地检测生物信息，从而将疾病通知护理人员或家庭成员以防在洗澡期间发生意外的使用方法。
(第七实施例)图17是示出例示根据本发明的生物状况判断设备的第七实施例的座椅设备的结构的视图。在本实施例中，将描述检测有关车辆驾驶员的生物信息(有关心跳的信息、有关呼吸的信息和有关身体运动的信息)以判断生物状况的情况。
如图17(a)所示，根据本实施例的座椅设备包括包括靠背部分5021和座位部分5022和含有配备在靠背部分5021的背面的车辆传感器5023的座椅5020和与人体传感器5011合在一起的安全带5010，它们与控制装置5030和存储从人体传感器5011和车辆传感器5023输出的信息的存储装置5040连接。人体传感器5011用于检测驾驶员有关心跳的信息、有关呼吸的信息和有关身体运动的信息中的至少两个，而车辆传感器5023用于检测交通工具有关振动的信息。
利用实际上由本申请人开发有压敏基本材料的电缆状传感器(压电电缆传感器)用于人体传感器5011和车辆传感器5023。
如图17(b)所示，人体传感器5011以弯曲(弯曲)状态缝制在安全带5010与人体接触的那一面上。结果，可以在宽的范围内接收到振动信号，并且，应力可以容易地施加在弯曲部分上。因此，伸长或收缩量随位移量而增加。换句话说，以弯曲状态将人体传感器5011与安全带5010整合在一起，以便提高人体传感器5011的灵敏度。
如图18所示，通过将压电电缆传感器缝制在宽度几乎是成品安全带宽度两倍的带状布一侧的半面上，使传感器处在里面地将布折叠起来，然后，缝制并最后加工布的末端(外缘部分)，可以将人体传感器5011与安全带5010整合在一起，通过将人体传感器5011缝制在安全带的内部，可以不协调感较小地系上安全带。
此外，车辆传感器5023以弯曲状态缝制在靠背部分5021的背面侧。车辆传感器5023可以配备在与驾驶员分开的任何位置，例如，座位部分5022的下部、座位部分5022或靠背部分5021的内部或交通工具主体(交通工具内有天花板或方向盘)中。最好，在除了安全带上部之外的其它部分中的位置与驾驶员分开。
图19是示出控制装置5030的功能的方框图。如图19所示，控制装置5030包括分别将人体传感器5011和车辆传感器5023输出的振动信号(生物信息)的强度放大大约100倍的第一放大器5301和5311、分别将第一放大器5301和5311的输出信号放大大约10到100倍的第二放大器5302和5312、处理第二放大器5302和5312和第一放大器5301的处理部分5303、根据车辆传感器5023和人体传感器5011输出的振动信号判断驾驶员的生物状况的判断部分5305、和以音乐供应设备的每个部分根据判断部分5305获取的判断结果进行预定操作的方式控制驱动操作的驱动控制部分5307。
图20是说明与处理部分5303的心跳信息处理操作有关的功能的方框图。如图20所示，处理部分5303含有第一计算装置3031、第二计算装置3032、第三计算装置3033、第四计算装置3034和第五计算装置3035。
第一计算装置3031将人体传感器5011输出的振动信号和车辆传感器5023输出的振动信号的每一个模拟-数字转换成数字值，然后，在某个时间范围内依次计算移动平均值和计算移动平均值的时序数据的功率谱。
第二计算装置3032对每个频率计算第一计算装置3031计算的两个功率谱之间的差值。第三计算装置3033获取预置的心跳基本频区中功率谱的差值最大的频率，作为有关心跳的信息。第四计算装置3034将第三计算装置3033获取的频率乘以60和将如此计算的值设置成心率。因此，处理装置5303可以获取驾驶员的心率(有关心跳的信息)。在本实施例中，心跳的基本频区被设置成大约1到2Hz。在这个过程中，按秒或按10秒计算心率。
第五计算装置3035利用通过第四计算装置3034计算的心率，获取每秒至每10秒心率的变化。第五计算装置3035从有关每秒至每10秒心率的时序数据中计算心率的平均值或标准偏差，并且将心率的标准偏差除以心率的平均值以获取心率的变化。对于有关心率的信息，也可以使用第四计算装置3034获取的心率和第五计算装置3035获取的心率的变化两者。
第一到第五计算装置配备在专用IC(未示出)中。对于专用IC，最好使用例如DSP(数字信号处理器)。
此外，虽然在上面的描述中处理部分5303通过关注大约1到2Hz的频带获取有关心跳的信息，但也可以以相同的方式通过关注1Hz或更低的频带获取有关呼吸的信息。
图21是说明处理部分5303的身体运动信息处理操作的曲线图。在处理部分5303中，获取单位时间通过第一放大器5301将人体传感器5011的输出信号放大大约100倍获得的信号(输出信号Y)超过预定阈值X的次数。除了驾驶员的生物活动(心跳或呼吸)引起的振动信号之外，输出信号Y还包括交通工具本身的振动引起的振动信号。但是，由于身体运动具有比车辆主体的振动大的幅度，可以只根据人体传感器5011的输出信号获取有关身体运动的信息。
判断装置5305根据处理部分5303的处理结果，通过参考存储在存储装置5040中的驾驶员处在通常状况下的生物信息(有关心跳的信息、有关呼吸的信息和有关身体运动的信息)判断驾驶员的生物状况。
图22是说明判断部分5305作出的生物状况判断的具体例子的曲线图。图22(a)示出了单位时间身体运动的次数与心率之间的相关性。判断装置5305根据该相关性判断紧张程度。图22(b)示出了呼吸次数与心率之间的相关性。判断装置5305根据该相关性判断苏醒程度。图22(c)示出了单位时间身体运动的次数与心率的变化之间的相关性。判断装置5305根据该相关性判断疲劳程度。如图22所示的相关性基于以前对被测人员进行实验获取的测量结果，并且假设这些数据存储在存储装置5040中。例如，根据实验从脑电波中测量精确的苏醒程度，同时，收集有关心跳、呼吸和身体运动的数据，以获取苏醒程度与心率、呼吸次数和身体运动模式之间的关系。此时，最好，根据大量数据允许待查人员一些自由度来获取与所有体验的适当关系。
在紧张程度的判断中，如图22(a)所示，取决于较接近的以前获取的任何一条紧张程度曲线，分高中低三个级判断紧张程度。判断部分5305将处理部分5303的处理结果(有关心跳的信息和有关身体运动的信息)与这个图中的曲线相比较，并且判断紧张程度。例如，在心率高的情况下，可以判断，如果身体运动的次数少，紧张程度高，而如果身体运动的次数多，紧张程度中等。
在苏醒程度的判断中，如图22(b)所示，取决于较接近的以前获取的任何一条苏醒程度曲线，分高中低三个级判断苏醒程度。判断部分5305将处理部分5303的处理结果(有关心跳的信息和有关呼吸的信息)与这个图中的曲线相比较，并且判断苏醒程度。例如，在心率高的情况下，可以判断，如果呼吸次数少，苏醒程度中等，而如果呼吸次数多，苏醒程度高。
在疲劳程度的判断中，如图22(c)所示，取决于较接近的以前获取的任何一条疲劳程度曲线，分高中低三个级判断疲劳程度。判断部分5305将处理部分5303的处理结果(心率的变化和身体运动的次数)与这个图中的曲线相比较，并且判断疲劳程度。例如，在心率的变化差不多中等的情况下，可以判断，如果身体运动的次数少，疲劳程度高，而如果身体运动的次数多，疲劳程度低。
尽管在上面的描述中判断部分5305分三个级判断紧张程度、苏醒程度和疲劳程度，但如果以前通过实验获得了相关性，也可以分更多级，譬如，五个级或十个级作出判断。此外，除了两个元素(心率和身体运动的次数)之间的相关性之外，还可以依赖于心率和呼吸次数之间的相关性判断生物状况。并且，如图23的例子所示，也可以获取心率、呼吸次数和身体运动的次数三个元素之间的相关性，并且判断苏醒程度。结果，可以更准确地作出判断。并且，通过将有关体温的信息加入两个元素或三个元素的相关性中，可以作出精度更高的判断。通过将体温传感器配备在例如方向盘与手掌或手指接触的部分中，可以容易地测量体温。此外，根据体温节奏(生理节奏)，还可以校正苏醒度曲线。
虽然已经描述了通过频率分析获取有关心跳的信息、有关呼吸的信息和有关身体运动的信息的处理，但也可以利用信号波形判断生物状况。
图24是说明利用信号波形判断生物状况的处理和曲线图。首先，人体传感器5011的输出信号和车辆传感器5023的输出信号的相位相互一致，可以求出差值。结果是，获得信号XS0。更具体地说，信号XS0代表不包括交通工具本身的振动引起信号成分和由人体的生物活动引起的振动信号。接着，通过带通滤波器提取信号XS0的0.1到1Hz的频率成分(处理1)。作为提取结果，获得信号XS1和信号XS1对应于有关呼吸的信息。此外，通过带通滤波器提取信号XS0的4到8Hz(人体和交通工具的共振频率)的频率成分(处理2)。作为提取结果，获得信号XS2和信号XS2对应于有关心跳的信息。这个处理可以由与处理部分5303相同的处理部分进行。
将如上所述获取的信号值(有关心跳的信息和有关呼吸的信息)与以前测量的和存储在存储装置5040中的用于比较的信号值相比较(例如，有关呼吸的信号被表示成XR1和有关脉冲的信号被表示成XR2)。根据比较结果，在考虑了有关心跳的信息和有关呼吸的信息之后确定生物状况。因此，生物状况可以由与判断部分5305相同的判断部分判断。
在生物状况的判断中，也可以使用根据CVRR指标确定紧张程度或根据混沌指标确定疲劳程度的其它方法。
驱动控制部分5307根据判断部分5305获得的判断结果，控制配备在交通工具中的音乐供应装置、香气供应装置、氧气供应装置、空调装置、按摩装置和警告装置(未示出)每个部分的驱动操作。
下面将描述驱动控制部分5307的具体控制例子。当判断部分5305判断驾驶员的紧张程度增加时，驱动控制部分5307以这样的方式控制每个部分的驱动操作，即，音乐供应装置选择和给出缓和紧张的音乐，香气供应装置选择和供应具有缓解效果的香气(香味)，氧气供应装置供应氧气，并且按摩装置按摩驾驶员的腰部或肩部。驱动控制部分5307依赖于例如紧张程度，调节音量、香气的强度、氧气的浓度和分级按摩的强度和速度。
此外，当判断部分5305判断驾驶员的疲劳程度增加时，驱动控制部分5307以这样的方式控制每个部分的驱动操作，即，音乐供应装置选择和给出具有医治疲劳效果的音乐，香气供应装置选择和供应具有医治疲劳效果的香气，氧气供应装置供应氧气，并且按摩装置按摩驾驶员的腰部或肩部。驱动控制部分5307依赖于例如疲劳程度，调节音量、香气的强度、氧气的浓度和分级按摩的强度和速度。
并且，当判断部分5305判断驾驶员的苏醒程度降低时，驱动控制部分5307以这样的方式控制每个部分的驱动操作，即，音乐供应装置选择和给出摆脱想睡的音乐(快节奏音乐)，香气供应装置选择和供应具有医治疲劳效果的香气，氧气供应装置供应氧气，按摩装置按摩驾驶员的腰部或肩部，警告装置发出警告声音，并且空调装置供应冷气。驱动控制部分5307依赖于例如苏醒程度，调节音量、香气的强度、氧气的浓度、按摩的强度和速度、警告声音的音量和空调分级设置温度。在驾驶员的苏醒程度降低的情况下，除了生成警告声音之外，警告装置还可以使诸如车辆中的速度计之类的显示部分打开和关闭或可以通知外部监视中心。
驱动控制部分5307的控制集中显示在表1中。
(表1)紧张程度疲劳程度苏醒程度音乐香气氧气振动警告空调如上所述，在根据本发明的座椅设备中，利用由压电电缆传感器形成的人体传感器5011和车辆传感器5023检测生物信息，并且根据生物信息判断驾驶员的生物状况。通过这种结构，可以高灵敏度地检测生物信息和客观地判断驾驶员的生物状况。
通常，在车辆正在行驶的情况下，座椅上的人体被行驶振动激发起来(4到7Hz的频率)，使得难以检测有关驾驶员的生物信息。但是，在本实施例中，处理部分5303对两个传感器(人体传感器5011和车辆传感器5023)的输出信息进行频率分析以便计算功率谱之间的差值，并通过关注心跳的基本频区获取有关心跳的信息。因此，即使在外部产生振动噪声，也可以检测生命体有关心跳的信息。此外，通过这种结构，无需考虑两个传感器的输出信息的相移就可以容易地获取有关心跳的信息。
控制装置或存储装置可以配备在交通工具主体中或可以配备在与交通工具分开放置的控制中心中。在控制装置和交通工具相互分开配备的情况下，人体传感器5011和车辆传感器5023的输出信息无线发送。
此外，虽然在本实施例中判断驾驶员的生物状况，但也可以以相同的方式对除了驾驶员之外的乘坐在乘客席或后座的人员实现判断。
(第八实施例)在儿童乘坐在交通工具上的情况下，务必将他(她)放在儿童座椅上。一尤其，可以假设最好让小于一岁的婴儿乘坐在为了安全起见放在后座上的婴儿专用儿童座椅上。但是，当将儿童座椅放在后座上时，难以从驾驶员席或乘客席掌握婴儿的状况。因此，在本实施例中，将描述在让婴儿乘坐在放在后座上的儿童座椅上的情况下，能够将婴儿的生物状况通知驾驶员和使婴儿舒适地度过的儿童座椅。
图25是示出例示根据本发明的生物状况判断设备的第八实施例的儿童座椅的结构的视图。在本实施例中，将描述检测乘坐在儿童座椅上的婴儿的生物信息(有关心跳的信息、有关呼吸的信息和有关身体运动的信息)以判断生物状况的情况。在图25中，与在第七实施例中所述的图17中的那些相同的部分具有相同的标号。
如图25所示的儿童座椅包括含有埋藏在外表面中的车辆传感器5023的儿童座椅主体5120和与人体传感器5011合在一起的儿童安全带5110，并且与控制装置5030和存储装置5040连接。儿童安全带5110从婴儿的两个肩部的背侧经过身体的前面延伸到两条腿之间的部分，从而将婴儿的身体固定在儿童座椅主体5120上。
虽然在本实施例中，人体传感器5011与儿童安全带5110合在一起，但身体传感器5011也可以埋藏在儿童座椅主体5120内部与婴儿的状况接触的位置中，或者，可以让人体传感器5011埋藏其中的头垫在内部与儿童座椅主体5120接触。如果配备了头垫，可以更可靠地固定婴儿的头部，并且，将人体传感器贴在婴儿的头部。因此，可以更准确地感测婴儿的生物信息(有关心跳的信息、有关呼吸的信息和有关身体运动的信息)。
本实施例在驱动控制部分5307的控制内容方面不同于第七实施例。下面将描述这个方面。
驱动控制部分5307根据判断部分5305获取的判断结果，控制配备在儿童座椅中的AV(视听)供应装置、香气供应装置、氧气供应装置、空调装置、振动装置和通知装置(未示出)每个部分的驱动操作。
当判断部分5305判断婴儿处在紧张状况下或身体运动变得剧烈和婴儿焦躁不安时，驱动控制部分5307以这样的方式控制每个部分的驱动操作，即，振动装置使儿童座椅主体5120振动以便给予婴儿以舒适的振动，香气供应装置选择和供应具有缓解效果的香气，氧气供应装置供应氧气，AV供应装置供应具有缓解效果的音乐或与人心脏声音相似的声音和在后座的靠背上显示诸如母亲的视频或动画之类的动态图像，并且空调装置供应适当温度的气体。驱动控制部分5307依赖于例如婴儿的紧张程度，调节音量、香气的强度、氧气的浓度、使儿童座椅主体5120振动的模式(如何摇摆)和分级速度。
一般说来，在许多情况下，由于儿童座椅温度升高，婴儿会焦躁不安。因此，最好，空调装置供应温度比室温低的气体。香气供应装置、氧气供应装置和空调装置从配备在儿童座椅主体5120外缘的供应端口供应香气、氧气或气体，以便不击中婴儿的身体。
此外，可以预置婴儿喜欢的音乐、视频和香味或可以预定气体温度或湿度，以便加以供应。通过显示母亲脸部的视频，可以获得使婴儿缓解和使他(她)感到安逸的好处。此外，在婴儿太小无法识别母亲脸部的情况下，即使相距大约10cm显示两个黑点，也可以获得与显示人脸相同的好处。
在驱动控制部分5307通过判断部分5305检测生物状况，例如，婴儿想要小便的状态的变化的情况下，通知装置控制驱动操作生成预定声音或音乐。结果，可以将婴儿的生物状况通知其它乘客。
取代儿童座椅，AV供应装置、香气供应装置、氧气供应装置、空调装置和通知装置可以配备在交通工具中。
如上所述，根据按照本实施例的儿童座椅，通过判断婴儿的生物状况来驱动每个支持装置。因此，在交通工具中婴儿可以舒适地度过。根据按照本实施例的儿童座椅，婴儿几乎不会因温度升高而感到不舒适的焦躁不安。即使将儿童座椅放在后座上，驾驶员也可以容易地把注意力集中在驾驶上，而不会使他(她)自己全神贯注婴儿的状况。结果是，驾驶员可以更安全地进行驾驶。
虽然已经描述了安全带和压电电缆传感器(人体传感器5011)整合在一起的情况，但也可以应用将压电电缆传感器插在挡块中或贴在挡块上，因此，当拉动带扣时，与钉在安全带上的带扣一起拖动和扩展压电电缆传感器，以便与驾驶员的胸部接触的结构。此外，如图26所示，即使为了减轻安全带与肩部、颈背或腰部直接接触引起的不舒适感，将压电电缆传感器配备在安全带衬垫5300中，也可以检测人体的微小信号，因此，可以获得相同的好处。
虽然在第七和第八实施例中人体传感器和车辆传感器由压电电缆传感器构成，但即使它们由片状或带状压电传感器构成，本发明也可以以相同的方式得以实现。
(第九实施例)图27是示出根据本发明第九实施例的生物信息检测设备中感测单元6007的结构的视图。在本实施例中，将描述利用根据本发明的生物信息检测设备检测车辆座椅上的人体的心跳的例子。
在图27中，感测单元6007包括第一振动检测装置6008、振动衰减装置6009和第二振动检测装置6010。第一振动检测装置6008用于检测人体的振动，并且具有柔性的电缆状压电传感器6012以弯曲的形式配备在由非纺织纤维或海绵片制成的衬底布6011上。
振动衰减装置6009由具有至少衰减掉心跳基本频区中的振动的特征的弹性构件制成。对于这样的弹性构件，最好使用例如厚度比衬底布6011厚得多的海绵片。
第二振动检测装置6010具有与第一振动检测装置6008相同的结构。第一振动检测装置6008与振动衰减装置6009相互结合在一起，而第二振动检测装置6010与振动衰减装置6009相互结合在一起。
图28是示出感测单元6007配备在主要部分已取走的车辆中的座椅6013上的情况的视图。在本实施例中，感测单元6007配备在座椅6013的背侧中。第一振动检测装置6008被布置成与配备在座椅背面中的缓冲部分6014的座椅背面侧接触，而第二振动检测装置6010在它的表面上包括由弹性构件组成的隔离物6015，并且总是配备在通过座椅6014的座椅弹簧6016和它的协同构件承受挤压的位置中。更具体地说，通过隔离物6015将感测单元6007置于配备在座椅的背面中的缓冲部分6014与座椅弹簧6016之间。
最好，感测单元6007具有在座椅的背面覆盖整个缓冲部分6014的形状。但是，考虑到在坐着状况下人体贴着座椅背面的部分较好，感测单元6007配备在座椅背面上的缓冲部分6014中，在坐着期间从与人体的腰部相对应的位置到与肩胛的至少最低部相对应的位置的范围内是人们所希望的。
此外，感测单元6007以这样的方式配备在座椅的背面上，即，使压电传感器6012的弯曲部分中的笔直部分几乎与座椅6013的垂直方向平行。
图29是示出根据本实施例的生物信息检测设备的方框图。第一计算装置6017将第一振动检测装置6008和第二振动检测装置6010的输出信号的每一个模拟-数字转换成数字值，然后，在某个时间范围内依次计算移动平均值和计算移动平均值的时序数据的功率谱。
第二计算装置6018对每个频率计算第一计算装置6017计算的两个功率谱之间的差值。第三计算装置6019根据第二计算装置6018的计算结果，获取预置的心跳基本频区中功率谱的差值最大的频率，作为有关心跳的信息。第四计算装置6020将第三计算装置6019获取的频率乘以60和将如此计算的值设置成心率。
第一到第四计算装置配备在专用IC 6021中。对于专用IC 6021，最好使用例如DSP(数字信号处理器)。
此外，如有必要，也可以通过控制装置6022进行控制，以便在显示部分6023上显示第四计算装置6020获取的心率。显示部分6023可以具有例如配备车辆中的前面板专用显示部分或在导航设备的显示器上进行显示的结构。
下面将描述具有上述结构的生物信息检测设备的操作和功能。
首先，涉及车辆处在空转状态下的情况，图30是代表座椅上的人体的心电图SS0、第一振动检测装置6008的输出信号SS1、第二振动检测装置6010的输出信号SS2和SS1与SS2之间的差值SS3的瞬变的特征图。
如图30所示，即使取代座椅背面的人体侧的表面，将感测单元6007配备在缓冲部分6014的座椅背侧上，也可以在SS1和SS2的一些地方看到与在SS0上清楚识别的心跳同步的信号。于是，通过依赖于例如车辆的振动特征或老化，计算空转状况下SS1数据的自相关性以获取心率的众所周知方法，可以检测心率。
输出的主要振动成分是作为生命体的共振频率的大约4到7Hz。
此外，像在专利文件3中公开的那样获取SS3。在这种情况下，在有些模糊的一些地方也能识别与心率同步的信号。
接着，参照图31描述通过上面的结构检测心率的方法。图31是示出根据本实施例的生物信息检测设备中心率的检测的流程图。
首先，在步骤ST1中，第一计算装置6017将第一振动检测装置6008和第二振动检测装置6010的输出信号SS1和SS2的每一个模拟-数字转换成数字值，然后，在某个时间范围内依次计算移动平均值A1和A2。
接着，在步骤ST2中，第一计算装置6017计算A1和A2的时序数据的功率谱。
然后，在步骤ST3中，第二计算装置6018对每个频率计算第一计算装置6017计算的SS1和SS2两者的功率谱之间的差值。
此后，在步骤ST4中，第三计算装置6019根据第二计算装置6018的计算结果，获取预置的心跳基本频区中功率谱的差值最大的频率，作为有关心跳的信息。
此时的过程将参照图32加以描述。图32是示出在步骤ST3中第二计算装置6018计算的SS1和SS2两者的功率谱之间的差值的特征图。在图32中，在作为心跳基本频区的大约1到2Hz的频区f0中可以识别出清楚的峰，并且此峰的频率与从SS0中计算的心跳的频率一致。于是，可以根据如图32所示的特征，获取作为心跳基本频区的大约1到2Hz的频区f0中成为P1的功率谱之间的差值最大的频率f1，作为有关心跳的信息，即，心跳的频率。
当获得f1时，在步骤ST5中，第四计算装置6020将第三计算装置6019获取的频率乘以60和将如此计算的值设置成心率。然后，在步骤ST6中，将在步骤ST5中获得的心率显示在显示部分6023上。
按预定单元时间重复步骤ST1到ST6的处理，并按单位时间检测心率。
接着，涉及车辆处在行驶状态下的情况，图33是代表座椅上的人体的心电图SS0、第一振动检测装置6008的输出信号SS1、第二振动检测装置6010的输出信号SS2和SS1与SS2之间的差值SS3的瞬变的关系图。
如图33所示，座椅上的人体被行驶振动激发起来，从第一振动检测装置6008和第二振动检测装置6010中生成大得使信号SS1和SS2两者饱和的输出。输出的主要振动成分是作为生命体的共振频率的大约4到7Hz。
于是，如图30所示的在空转状态下与心跳同步的信号埋没在通过行驶振动激发人体生成的信号成分中，从而无法确认SS1和SS2。
此外，在作为SS1与SS2之差的SS3上，在图33中一点也识别不出在空转状态下与心跳同步的信号。
因此，当根据如图31所示的处理过程进行步骤ST1到ST3的处理时，获取如图34所示的SS1和SS2两者的功率谱之间的差值。更具体地说，从图34中，在这种情况下也在作为心跳基本频区的大约1到2Hz的频区f0中识别出清楚的峰，并且此峰的频率与从SS0中计算的心跳的频率一致。于是，根据如图34所示的特征，可以获取作为心跳基本频区的大约1到2Hz的频区f0中成为P2的功率谱之间的差值最大的频率f2，作为有关心跳的信息，即，心跳的频率。
当获得f2时，在步骤ST5中，第四计算装置6020将第三计算装置6019获取的频率乘以60和将如此计算的值设置成心率。然后，在步骤ST6中，将在步骤ST5中获得的心率显示在显示部分6023上。
按预定单元时间重复步骤ST1到ST6的处理，并且接单位时间检测心率。
如上所述，在本实施例中，两个振动检测装置的功率谱之间的差值被计算出来，并且取代生命体的共振频率的频带，通过关注心跳的基本频区来获取有关心跳的信息。因此，可以提供即使在外部产生振动噪声也可以检测生命体有关心跳的信息的使用广泛的生物信息检测设备。
此外，感测单元6007被模压成像薄片一样，可以检测从座椅上的生命体传播到座椅的背面侧的基于心跳的范围宽的振动。结果，可以提高检测有关心跳的信息的精度。此外，第一振动检测装置6008被布置成与配备在座椅背面中的缓冲部分6014的座椅背面侧接触。因此，靠在座椅的背面侧坐着不会有不协调感。并且，第二振动检测装置6010在表面上配有由弹性构件组成的隔离物6015，当行驶振动传播到第二振动检测装置时，它被隔离物衰减掉，使得无用振动难以传播到第二振动检测装置6010或第一振动检测装置6008。结果，可以进一步提高检测有关心跳的信息的精度。
另外，使用了具有柔性的电缆状压电传感器6012。因此，可以提高配备的自由度，例如，可以进行弯曲配备，并且，将压电传感器6012的弯曲部分中的笔直部分配备成几乎与座椅6007的垂直方向平行。因此，即使接收到作为行驶振动的主要振动成分的垂直方向的振动，压电传感器6012也难以发生变形和难以受行驶振动影响。因此，可以提高检测精度。
并且，振动衰减装置6009具有这样的特征，至少衰减掉心跳基本频区中的振动。当心跳振动从第一振动检测装置6008传播到第二振动检测装置6010时，振动衰减装置6009至少衰减掉心跳基本频区中的振动。因此，可以使心跳基本频区中第一振动检测装置6008和第二振动检测装置6010的各自输出信号之间的功率谱差更干净。因此，可以进一步提高检测有关心跳的信息的精度。
此外，第一计算装置6017用于在某个时间范围内对第一振动检测装置6008和第二振动检测装置6010的输出信号的每一个依次计算移动平均值，并计算移动平均值的时序数据的功率谱。通过计算移动平均值，可以消除行驶振动引起的无用振动成分。因此，可以进一步提高检测有关心跳的信息的精度。
虽然在第九实施例中感测单元6007配备在车辆中座椅的背面上，但感测单元6007可以具有第一振动检测装置6008、振动衰减装置6009和第二振动检测装置6010被模压在一起像薄片一样，并且如图35所示，配备在车辆的安全带6006和座椅上的生命体之间的结构。由于被模压成像薄片一样，可以在安全带和座椅上的生命体之间检测范围宽的基于心跳的振动。结果，可以提高检测有关心跳的信息的精度。
此外，也可以应用与第一振动检测装置6008接触的物品是可以与作为生命体的人体的一部分接触的生活用品，例如，衣服、手镯、腰带、项链、椅子、马桶座圈、浴缸、眼罩、床单、交通工具座椅、地板、蜂窝式电话和PDA的至少一种，并且第一振动检测装置6008配备在用在日常生活中的各种物品中的结构。因此，可以随时随地获取有关心跳的信息，从而可以提高便利性。
并且，第一振动检测装置和第二振动检测装置不局限于压电传感器，也可以使用诸如静电电容型传感器或应变仪或光纤型振动传感器之类的其它振动传感器。
虽然通过参照特定实施例已经对本发明作了详细描述，但对于本领域的普通技术人员来说，显而易见，可以作出各种改变和修正，而不偏离本发明的精神和范围。
本申请基于2003年9月2日提出的日本专利申请第2003-309797号、2003年9月24日提出的日本专利申请第2003-331639号和2003年9月25日提出的日本专利申请第2003-333857号，特此全文引用，以供参考。
工业可应用性根据本发明的生物传感器作为单个元件附在或安放在可以与作为生命体的人体的一部分接触的生活用品，例如，衣服、手镯、腰带、项链、椅子、马桶座圈、浴缸、眼罩、床单、交通工具座椅、地板、蜂窝式电话和PDA的至少一种上，结果，可以容易地配备在用在日常生活中的各种物品中。因此，可以随时随地获取诸如有关心跳的信息、有关身体运动的信息或有关呼吸的信息之类的生物信息，并且可以采取相应对策，以便实现有效的生活支持。
权利要求
1.一种生物传感器，包括加速度检测装置，被构造成检测包括待测人员的身体表面的振动的加速度；和判断装置，用于从加速度检测装置输出的信息中提取有关心跳的信息、有关身体运动的信息和有关呼吸的信息中的至少两个，并判断被测人员的生物状况。
2.根据权利要求1所述的生物传感器，进一步包括存储装置，用于存储从加速度检测装置输出的信息，判断装置将存储在存储装置中的、从加速度检测装置输出的信息设置成参考信息和在考虑了参考信息之后判断生物状况。
3.根据权利要求1或2所述的生物传感器，其中，存储装置用于存储被测人员处在通常状况下从加速度检测装置输出的信息，和判断装置用于通过参考存储装置的输出信息判断被测人员的生物状况。
4.根据权利要求1到3的任何一项所述的生物传感器，其中，加速度检测装置包括推斥力低的弹性构件，以及放置在弹性构件上的压电电缆传感器。
5.根据权利要求1到4的任何一项所述的生物传感器，其中，加速度检测装置是附在个人计算机的键盘上和放置在掌托上的压电电缆传感器，掌托是以这样的方式配备的被测人员的至少一部分手掌与之接触。
6.根据权利要求1到4的任何一项所述的生物传感器，其中，加速度检测装置是放置在座椅部分上的压电电缆传感器。
7.根据权利要求1到4的任何一项所述的生物传感器，其中，加速度检测装置是放置在挂在被测人员脖子周围的垂饰上的压电电缆传感器。
8.根据权利要求1到4的任何一项所述的生物传感器，其中，加速度检测装置是放置在被制成可附在被测人员身上的环状构件上的压电电缆传感器。
9.根据权利要求1到4的任何一项所述的生物传感器，其中，加速度检测装置是放置在床上的压电电缆传感器。
10.根据权利要求1到4的任何一项所述的生物传感器，其中，加速度检测装置是放置在盥洗室中的马桶座圈上的压电电缆传感器。
11.一种利用根据权利要求1到10的任何一项所述的生物传感器的自主神经训练系统，其中，判断装置用于从心跳、身体运动和呼吸的至少两个中检测自主神经状况，该自主神经训练系统进一步包括显示装置，用于以这样的方式显示作为从判断装置输出的信息的自主神经状况受训者一边观看显示装置的显示，一边进行自主神经训练。
12.一种利用根据权利要求1到10的任何一项所述的芳香治疗系统，其中，判断装置用于检测作为输出信息的紧张程度，和取决于紧张程度，通过参考芳香治疗信息选择香味，从而缓解生物状况。
13.一种利用根据权利要求1到10的任何一项所述的声音系统，其中，判断装置用于检测紧张程度，该声音系统包括音乐供应装置，用于取决于紧张程度，选择和供应适当音乐。
14.一种利用根据权利要求1到10的任何一项所述的瞌睡防止系统，其中，判断装置用于检测苏醒程度，该瞌睡防止系统包括支持苏醒的支持装置；和驱动控制装置，用于取决于苏醒程度，控制支持装置的驱动操作。
15.一种利用根据权利要求1到10的任何一项所述的护理支持系统，其中，判断装置用于检测小便意愿，该护理支持系统包括显示装置，用于为护理人员显示输出信息。
16.一种利用根据权利要求1到10的任何一项所述的输入支持系统，其中，判断装置用于检测大脑的苏醒程度，和根据苏醒程度控制屏幕保护器的启动。
17.一种根据从具有柔性的压电传感器输出的信息判断待测人员的生物状况的生物状况判断设备，包括配备在安全带上的第一压电传感器；配备在与被测人员分开的位置中的第二压电传感器；和根据从第一和第二压电传感器的每一个输出的信息判断被测人员的生物状况的判断装置，第一压电传感器用于检测被测人员有关心跳的信息、有关身体运动的信息和有关呼吸的信息中的至少两个，而第二压电传感器用于检测有关交通工具的振动的信息。
18.根据权利要求17所述的生物状况判断设备，其中，第一压电传感器配备在安全带上与被测人员接触的位置中。
19.根据权利要求17或18所述的生物状况判断设备，其中，第一压电传感器与安全带合为一体。
20.根据权利要求17到19的任何一项所述的生物状况判断设备，其中，判断装置含有处理从第一和第二压电传感器的每一个输出的信息的处理部分，该处理部分用于对输出信息进行频率分析。
21.根据权利要求20所述的生物状况判断设备，其中，处理部分含有第一计算装置，用于计算第一和第二压电传感器的各自输出信号的功率谱；第二计算装置，用于对每个频率计算在第一计算装置中计算的两个功率谱之间的差值；和第三计算装置，用于根据第二计算装置的计算结果获取预置的心跳基本频区中功率谱之间的差值最大的频率，作为有关心跳的信息。
22.根据权利要求17到21的任何一项所述的生物状况判断设备，进一步包括存储从第一和第二压电传感器的每一个输出的信息的存储装置，判断装置用于通过参考存储在存储装置中的信息判断被测人员的生物状况。
23.根据权利要求22所述的生物状况判断设备，其中，存储装置用于存储被测人员处在通常状况下从传感器输出的信息。
24.根据权利要求17到23的任何一项所述的生物状况判断设备，其中，以弯曲形式配备第一压电传感器。
25.一种利用根据权利要求17到24的任何一项所述的生物状况判断设备的声音系统，其中，判断装置用于判断被测人员的紧张程度，该声音系统包括音乐供应装置，用于取决于紧张程度，选择和供应适当音乐。
26.一种利用根据权利要求17到24的任何一项所述的生物状况判断设备的疲劳减轻支持系统，其中，判断装置用于检测被测人员的疲劳程度，该疲劳减轻支持系统包括支持疲劳减轻的支持装置；和取决于疲劳程度控制支持装置的驱动操作的驱动控制装置。
27.一种利用根据权利要求17到24的任何一项所述的生物状况判断设备的瞌睡防止系统，其中，判断装置用于检测被测人员的苏醒程度，该瞌睡防止系统包括支持苏醒的支持装置；和取决于苏醒程度控制支持装置的驱动操作的驱动控制装置。
28.一种生物信息检测设备，包括第一振动检测装置，直接配备在生命体上或配备在与生命体接触的物品上和用于检测生命体的振动；第二振动检测装置，与第一振动检测装置相对和通过具有预置振动衰减特征的振动衰减装置配备；第一计算装置，用于计算第一振动检测装置和第二振动检测装置的各自输出信号的功率谱；第二计算装置，用于对每个频率计算第一计算装置计算的两个功率谱之间的差值；和第三计算装置，用于根据第二计算装置的计算结果获取预置的心跳基本频区中功率谱之间的差值最大的频率，作为有关心跳的信息。
29.根据权利要求28所述的生物信息检测设备，其中，接触物品是可以与作为生命体的人体的一部分接触的生活用品，例如，衣服、手镯、腰带、项链、椅子、马桶座圈、浴缸、眼罩、床单、交通工具座椅、地板、蜂窝式电话和PDA的至少一种。
30.根据权利要求28所述的生物信息检测设备，其中，第一振动检测装置、振动衰减装置和第二振动检测装置被模压在一起像薄片一样和配备在车辆的安全带和座椅上的生命体之间。
31.根据权利要求28所述的生物信息检测设备，其中，第一振动检测装置、振动衰减装置和第二振动检测装置被模压在一起像薄片一样和配备在座椅的背侧中，第一振动检测装置被布置成与配备在座椅背面中的缓冲部分的座椅背侧接触，而第二振动检测装置在表面上包括由弹性构件组成的隔离物。
32.根据权利要求30或31所述的生物信息检测设备，其中，第一振动检测装置和第二振动检测装置由以弯曲形式配备在衬底布上具有柔性的电缆状压电传感器形成，而压电传感器的弯曲部分中的笔直部分被配备成几乎与座椅的垂直方向平行。
33.根据权利要求28到32的任何一项所述的生物信息检测设备，其中，振动衰减装置具有这样的特征，至少衰减掉心跳基本频区中的振动。
34.根据权利要求28到33的任何一项所述的生物信息检测设备，其中，第一计算装置在某个时间范围内对第一振动检测装置和第二振动检测装置的输出信号的每一个依次计算移动平均值，并计算移动平均值的时序数据的功率谱。
35.一种生物信息检测设备，其中，通过具有某种振动衰减特征的振动衰减装置布置直接配备在生命体上或配备在与生命体接触的物品上和用于检测生命体的振动的数个振动检测装置，获取各自输出的频率成分，并获得心跳基本频区中差值最大的频率，作为有关心跳的信息。
36.一种生物信息检测设备，包括检测生命体的振动的第一振动检测装置和与第一振动检测装置相对并通过具有振动衰减特征的振动衰减装置布置的第二振动检测装置，获取第一振动检测装置和第二振动检测装置每一个的输出信号的频率成分，并获得心跳基本频区中差值最大的频率，作为有关心跳的信息。
全文摘要
本发明提供能够高灵敏度地检测生物信息的生物传感器。还提供根据生物传感器获得的生物信息使工作更有效的支持系统。生物传感器包括加速度检测装置(300)，被配置成检测包括待测人员的身体表面的振动的加速度；处理装置，用于从加速度检测装置(300)的输出信息中提取心跳信息、身体运动信息和呼吸信息中的至少两个；和判断装置(500)，用于根据处理装置的输出判断作为生命体的被测人员的状况。
文档编号A61B5/08GK1798521SQ20048001511
公开日2006年7月5日 申请日期2004年9月1日 优先权日2003年9月2日
发明者荻野弘之, 植田茂树, 梅景康裕 申请人:松下电器产业株式会社