出现在床上的确定装置和睡眠测量装置的制作方法

专利名称：出现在床上的确定装置和睡眠测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及确定人类主体是否出现在床上的出现在床上的确定装置和睡眠测量
>J-U ρ α装直。
背景技术：
在近几年中，已经提出了出现在床上的确定装置确定人类主体是否出现在诸如用于床的床垫或日式床垫(蒲团)的底面寝具(bottom bedding)上。例如，出现在床上的确定装置可以被应用于睡眠测量装置，该睡眠测量装置用于测量人类主体的睡眠情况。睡眠测量装置需要由人类主体给出指令以便开始睡眠情况的测量。然而，由于睡眠对于他或她来说是寻常行为，所以存在一个问题是人类主体易于忘记给出指令(如，操作按钮)。出现在床上的确定装置能够确定人类主体是否出现在床上并无需人类主体于此给出任何特定操作而执行睡眠测量。例如，专利文件I公开了用于通过测量人类主体的身体运动(床垫振动)来确定人类主体是否出现在床上(已经上床睡觉)，从而测量睡眠情况的技术。专利文件1:日本专利申请公开出版N0.2008-206596。根据专利文件的技术，从依赖于床垫振动的传感器产生输出信号，并且如果输出信号的电平超出预设阈值则确定人类主体出现在床上。在该技术中，即使没有人出现在床上，如果床垫受到碰撞，则有可能确定人类主体出现在床上
发明内容
因此，本发明的目的是通过合适的方式能够确定人类主体出现在床上。根据本发明的一个方面，出现在床上的确定装置包括:传感器单元，可以与底面寝具一起使用并被配置成测量在底面寝具上人类主体的生物位移以便输出显示测量结果的测量信号；第一信号处理单元，被配置成利用第一增益来放大测量信号以便输出第一输出信号；第一A/D转换单元，被配置成输出通过第一输出信号的A/D转换所获得的多个第一电平值；以及确定单元，被配置成根据表示多个第一电平值的分散度的分散指标确定人类主体是否出现在底面寝具上。在本说明书中，“生物位移(biological displacement)”是指由诸如人类主体的呼吸、心跳或身体运动的生物活性而产生的物理移位(如，身体体积的增加或减小)。根据本发明的另一个出现在床上的确定装置包括:传感器单元，与底面寝具一起使用并被配置成测量在底面寝具上人类主体的生物位移以便输出显示测量结果的测量信号；第一 A/D转换单元，被配置成输出通过测量信号的A/D转换所获得的多个第一采样值；第一信号处理单元，被配置成利用第一增益数字地放大多个第一采样值，以便输出多个第一电平值；以及确定单兀，被配置成根据表不多个第一电平值的分散度的分散指标确定人类主体是否出现在底面寝具上。按照这些配置，根据反映人类主体的生物位移的第一电平值的分散度确定人类主体是否出现在底面寝具上。因此，与仅根据第一电平值大小确定人类主体是否出现在床上的配置相比，这些配置提供更加准确的出现在床上的确定。优选地，第一增益被配置成第一电平值的可能的最大值和可能的最小值被包括在多个第一电平值中，该多个第一电平值在包含在出现在底面寝具上的人类主体的生物位移中的周期分量的一个周期期间被获得。在本说明书中，“包含在生物位移中的周期分量”意思是通过诸如人类主体的呼吸或心跳的周期的生物活性(biological activity)产生的周期的物理移位。在此情况下，人类主体出现在床上时的第一电平值明显地不同于人类主体未出现在床上时的第一电平值并且可以容易地与其区分。因此，在睡眠测量装置被应用至各种寝具(如，床或日式床垫)和各种类型的人类主体(如，重体重的人或轻体重的人)的情况中能够维持出现在床上确定的准确性。优选地，如果在预设周期期间所获得的多个第一电平值分散指标超过第一阈值或等于0，则确定单元确定满足初始条件。如果在η (η是等于或大于2的自然数)个连续的预设周期中满足初始条件的情况的数量等于或大于第二阈值，确定单元还可以确定人类主体出现在底面寝具上。在此情况下，如果初始条件被高频率地满足，则确定人类主体已经出现在(或正进入)床上。因此，能够避免根据由于噪音等引起的第一电平值的标准偏差的暂时增加而确定人类主体出现在床上的错误确定。优选地，在确定人类主体出现在底面寝具上后，如果在m (m是等于或大于2的自然数)个连续的预设周期中满足初始条件的情况的数量等于或小于第三阈值，则确定单元确定人类主体为出现在底面寝具上。

在此情况下，在人类主体出现在床上的情形中，如果初始条件被低频率的满足，则确定人类主体还未出现在床上(或离开床)。因此，能够避免基于由于噪音等引起的第一电平值的标准偏差的暂时减小而确定的人类主体未出现在床上的错误确定。优选地，每个预设周期的时间长度被配置成比周期分量的一个周期所需要的时间长度更长。在此情况下，单个预设周期可以包含周期分量的一个周期。如果是这样，可以增加在预设周期期间所获得的多个第一电平值的分散度。因此，人类主体的出现在床上的确定可以被更加准确的提供。优选地,分散指标(dispersion indicator)是预设周期期间所获得的多个第一电平值的标准偏差、方差或变异系数(variation coefficient)。根据本发明的另一个出现在床上的确定装置包括:传感器单元，与底面寝具一起使用并被配置成测量在底面寝具上人类主体的生物位移，以便输出显示测量结果的测量信号；第一信号处理单元，被配置成利用第一增益放大测量信号以便输出第一输出信号;第一 A/D转换单元，被配置成输出通过第一输出信号的A/D转换所获得的多个第一电平值；以及确定单元，被配置成对在分析周期期间输出的多个第一电平值执行频率分析以获得不是来源于人类主体的生物位移的第一分量和来源于人类主体的生物位移的第二分量，并被配置成根据第一分量和第二分量之间的比率确定人类主体是否出现在底面寝具上。根据本发明的另一出现在床上的确定装置包括:传感器单元，与底面寝具一起使用并被配置成测量在底面寝具上的人类主体的生物位移，以便输出显示测量结果的测量信号；第一 A/D转换单元，被配置成输出通过测量信号的A/D转换获得的多个第一采样值；第一信号处理单元，被配置成利用第一增益数字地放大多个第一采样值以便输出多个第一电平值；以及确定单元，被配置成对在分析周期期间输出的多个第一电平值执行频率分析以获得不是来源于人类主体的生物位移的第一分量和来源于人类主体的生物位移的第二分量，并被配置成根据第一分量和第二分量之间的比率确定人类主体是否出现在底面寝具上。
按照这些配置，根据通过对反映人类主体的生物位移的第一电平值的频率分析所获得的分量确定人类主体是否出现在底面寝具上。因此，与仅根据第一电平值大小确定人类主体是否在床上的配置相比，这些配置提供更加准确的出现在床上的确定。
优选地，确定单元获得小于第一频率的一分量和大于第二频率(超过第一频率)的一分量的任何一个或两个分量作为第一分量，并获得大于第一频率且小于第二频率的分量以作为第二分量。
优选地，配置第一增益以使第一电平值的可能的最大值和可能的最小值被包括在多个第一电平值中，该多个第一电平值在包含在出现在底面寝具上的人类主体的生物位移中的周期分量的一个周期中被获得。
在此情况下，这种利用第一增益的第一电平值的放大使确定单元能够更为确定地获得包括在生物位移中的周期分量。
优选地，所述比率代表第一分量与第二分量的比，并且如果分析周期期间所获得的比率小于第四阈值，则确定单元确定人类 主体出现在底面寝具上。更优选地，在确定人类主体出现在底面寝具上后，如果分析周期期间所获得的比率大于第五阈值，则确定单元确定人类主体未出现在底面寝具上。
在此情况下，如果第一分量与第二分量的比率小于第四阈值，也就是说来自生物位移的第二分量较大，则确定人类主体出现在底面寝具上。如果所述比率超过第五阈值，也就是说，如果第二分量较小，则确定人类主体未出现在底面寝具上。这种基于所述比率的出现在床上的确定能够在第一电平值的输出值(波动范围)减小时避免错误确定。
根据本发明的另一优选方面，所述比率代表第二分量与第一分量的比，并且如果在分析周期期间所获得的比率大于第四阈值，则确定单元确定人类主体出现在底面寝具上。更优选地，在确定人类主体出现在底面寝具上后，如果在分析周期期间所获得的比率小于第五阈值，则确定单元确定人类主体未出现在底面寝具上。
在此情况下，如果第二分量与第一分量的比率超出第四阈值，也就是说，如果来源于生物位移的第二分量较大，则确定人类主体出现在底面寝具上。如果比率小于第五阈值，也就是说，如果第二分量较小，则确定人类主体未出现在底面寝具上。这种基于所述比率的出现在床上的确定能够在第一电平值的输出值(波动范围)被减小时避免错误确定。
根据本发明的另一出现在床上的确定装置包括:传感器单元，与底面寝具一起使用并被配置成测量在底面寝具上的人类主体的生物位移，以便输出显示测量结果的测量信号；第一信号处理单元，被配置成利用第一增益放大测量信号以便输出第一输出信号;第一 A/D转换单元，被配置成输出通过第一输出信号的A/D转换所获得的多个第一电平值；第一确定单元，被配置成根据确定表示多个第一电平值的分散度的分散指标确定人类主体是否出现在底面寝具上；以及第二确定单元，被配置成对在分析周期期间输出的多个第一电平值执行频率分析以获得不是来源于人类主体的生物位移的第一分量和来源于人类主体的第二分量，并被配置成根据第一分量和第二分量之间的比率确定人类主体是否出现在底面寝具上。根据本发明的另一出现在床上的确定装置包括:传感器单元，与底面寝具一起使用并被配置成测量在底面寝具上的人类主体的生物位移以便输出显示测量结果的测量信号；第一 A/D转换单元，被配置成输出通过测量信号的A/D转换所获得的多个第一采样值；第一信号处理单元，被配置成利用第一增益数字地放大多个第一采样值以便输出多个第一电平值；第一确定单元，被配置成根据表示多个第一电平值的分散度的分散指标确定人类主体是否出现在底面寝具上；以及第二确定单元，被配置成对在分析周期期间输出的多个第一电平值执行频率分析以获得来不是源于人类主体的生物位移的第一分量和来源于人类主体的生物位移的第二分量，并被配置成根据第一分量和第二分量之间的比率确定人类主体是否出现在底面寝具上。按照这些配置，根据反映人类主体的生物位移的第一电平值的分散度和通过对第一电平值的频率分析所获得的分量确定人类主体是否出现在底面寝具上。因此，与仅根据第一电平值的分散度或通过对第一电平值的频率分析所获得的分量中的任何一个确定人类主体是否出现在床上的配置相比，这种配置提供更加准确的出现在床上的确定。优选地，第二确定单元获得小于第一频率的分量和大于第二频率(超过第一频率)的分量中的任何一个或两个分量·作为第一分量，并获得大于第一频率且小于第二频率的分量作为第二分量。优选地，配置第一增益以使第一电平值的可能的最大值和可能的最小值被包括在多个第一电平值中，该多个第一电平值在包含在出现在床上的人类主体的生物位移中的周期分量的一个周期期间被获得。优选地，出现在床上的确定装置包括信号发生器。如果在预设周期期间所获得的多个第一电平值的分散指标超过第一阈值或等于0，则第一确定单元可以确定满足初始条件，并且如果在η (η是等于或大于2的自然数)个连续的预设周期中满足初始条件的情况的数量等于或大于第二阈值，则可以确定人类主体出现在底面寝具上。所述比率可以代表第一分量与第二分量的比。如果在分析周期期间所获得的比率小于第四阈值，则第二确定单元可以确定人类主体出现在底面寝具上。在第一确定单元和第二确定单元都确定人类主体出现在底面寝具上的情况下，信号发生器可以生成显示人类主体出现在底面寝具上的信号。在此情况下，当由第一确定单元基于分散指标得出的出现在床上的确定结果与由第二确定单元基于频率分析得出的出现在床上的确定结果彼此匹配时，生成显示人类主体出现在底面寝具上的信号。更优选地，在第二确定单元确定人类主体出现在底面寝具上后，如果在m (m是等于或大于2的自然数)个连续的预设周期中满足初始条件的情况的数量等于或小于第三阈值，则第一确定单元确定人类主体未出现在底面寝具上，如果在分析周期期间所获得的比率大于第五阈值，则第二确定单元确定人类主体未出现在底面寝具上，并且在第一确定单元和第二确定单元都确定人类主体未出现在底面寝具上的情况下，信号发生器生成显示人类主体未出现在底面寝具上的信号。
在此情况下，当由第一确定单元基于分散指标所得出的出现在床上的确定结果与第二确定单元基于频率分析所得出的出现在床上的确定结果彼此匹配时，生成显示人类主体未出现在底面寝具上的信号。
根据本发明的另一优选方面，出现在床上的确定装置包括信号发生器。如果在预设周期期间所获得的多个第一电平值的分散指标超过第一阈值或等于0，则第一确定单元可以确定满足初始条件，以及如果在η (η是等于或大于2的自然数)个连续的预设周期中满足初始条件的情况的数量等于或大于第二阈值，则第一确定单元可以确定人类主体出现在底面寝具上。所述比率代表第二分量与第一分量的比。如果分析周期期间所获得的比率大于第四阈值，则第二确定单元可以确定人类主体出现在底面寝具上。在第一确定单元和第二确定单元二者都确定人类主体出现在底面寝具上的情况下，信号发生器可以产生显示人类主体出现在底面寝具上的信号。
更优选地，在第二确定单元确定人类主体出现在底面寝具上后，如果以m (m是等于或大于2的自然数)个连续的预设周期中满足初始条件的情况的数量等于或小于第三阈值，则第一确定单元确定人类主体未出现在底面寝具上，如果分析周期期间所获得的比率小于第五阈值，则第二确定单元确定人类主体未出现在底面寝具上，并且在第一确定单元和第二确定单元二者都确定人类主体未出现在底面寝具的情况下，信号发生器产生显示人类主体未出现在底面寝具上的信号。
优选地，每个预设周期的时间长度被配置成比周期分量的一个周期所需要的时间长度更长。
优选地，分散指标是预设周期期间所获得的多个第一电平值的标准偏差、方差或变异系数。
根据本发明的一个方面，睡眠测量装置包括:任何一个上述出现在床上的确定装置；第二信号处理单元，被配置成在确定人类主体出现在底面寝具上的情况下，利用小于第一增益的第二增益放大测量信号以便输出第二输出信号；第二 A/D转换单元，被配置成输出通过第二输出信号的A/D转换所获得的多 个第二电平值；生物信息获取单元，被配置成基于第二电平值获得人类主体的生物信息以输出生物信息；以及测量单元，被配置成基于生物信息测量人类主体的睡眠情况。
根据本发明的另一睡眠测量装置包括:任何一个上述出现在床上的确定装置中；第二 A/D转换单元，被配置成在确定人类主体出现在底面寝具上的情况下，输出通过测量信号的A/D转换所获得的多个第二采样值；第二信号处理单元，被配置成利用小于第一增益的第二增益数字地放大多个第二采样值以便输出多个第二电平值；生物信息获取单元，被配置成基于第二电平值获得人类主体的生物信息以输出生物信息；以及测量单元，被配置成基于生物信息测量人类主体的睡眠情况。
在这些配置中，提供了根据本发明的具有出现在床上的确定装置的睡眠测量装置。由于对于人类主体来说睡觉是寻常行为，所以人类主体易于忘记给出开始和结束睡眠测量过程的指令。根据这些配置，自动确定人类主体是否出现在床上，从而开始或结束睡眠测量过程，这可为人类主体提供更大的方便。


图1示出根据本发明的实施方式使用的睡眠测量装置的外观；图2是示出睡眠测量装置的配置的框图；图3示出第一电平值的变换的示例；图4示出第一电平值的变换的示例；图5示出第一电平值的变换的示例；图6示出第一电平值的变换的示例；图7示出用于出现在床上的确定的参考范围的确定周期D与被包括在确定周期D中的多个单元(unit)周期U之间的关系；图8是示出在睡眠测量装置中执行的整个操作的流程图；图9是示出根据人类主体未出现在床上的第一实施方式出现在床上的确定操作的流程图；图10是示出根据人类主体出现在床上的第一实施方式的出现在床上的确定操作的流程图；图11示出根据本发明的第一实施方式的出现在床上的确定过程的确定结果的示例；图12示出根 据本发明的第一实施方式的出现在床上的确定过程的确定结果的示例；图13示出第一电平值的变换的示例；图14示出通过对第一电平值的时间波形的频率分析所获得的频率波形的示例；图15示出通过对第一电平值的时间波形的频率分析所获得的频率波形的另一示例；图16示出第一电平值的变换的示例；图17示出通过对第一电平值的时间波形的频率分析所获得的频率波形的另一示例；图18是示出根据人类主体未出现在床上的第二实施方式的出现在床上的确定操作的流程图；图19是示出根据人类主体出现在床上的第二实施方式的出现在床上的确定操作的流程图；图20示出根据第三实施方式的睡眠测量装置中确定单元的详细配置；图21是示出根据人类主体未出现在床上的第三实施方式的出现在床上的确定操作的流程图；图22是示出根据人类主体出现在床上的第三实施方式的出现在床上的确定操作的流程图；图23示出根据各个出现在床上的确定的确定结果之间的比较的示例；图24是示出根据本发明的修改的睡眠测量装置的配置的框图；图25示出根据修改的睡眠测量装置中的确定单元的详细配置；图26示出根据修改的睡眠测量装置中的确定单元的详细配置。
具体实施方式
第一实施方式1.睡眠测量装置的配置图1示出根据本发明的实施方式使用的睡眠测量装置的外观。睡眠测量装置是测量正躺卧在底面寝具(如，用于床的床垫或日式床垫)M上的人类主体的睡眠情况的装置。如图1所示，睡眠测量装置I包括传感器单元2和主单元3。传感器单元2是可以与底面寝具M—起使用并可以例如如图1所示被安装在底面寝具M下面的元件。传感器单元2在填充在传感器单元2中的不可压缩液体的压力改变时使用麦克风(如，电容麦克风)测量(检测)在底面寝具上人类主体的生物位移(如，呼吸、心跳或身体运动)，并输出显示生物位移的测量结果的测量信号。主单元3与传感器单元2连接并基于从传感器单元2输出的测量信号执行出现在床上的确定操作和睡眠情况的测量操作。主单元3包括显示单元4和操作单元5。显示单元4显示所测量的睡眠情况等。操作单元5用于人类主体的操作并包括电源开关。图2是示出睡眠测量装置I的配置的框图。主单元3包括显示单元4、操作单元
5、外部输出单元6、第一信号处理单元7、第二信号处理单元8、CPU (中央处理单元)9以及存储器10。主单元3与电源11连接。外部输出单元6是用于外部输出出现在床上的确定和睡眠情况的确定的结果的接口。例如，外部输出单元可以内存卡槽或USB接口。存储器10是能够存储用于执行出现在床上的确定和睡眠情况的确定的程序和数据。例如，存储器10是ROM、RAM或他们的组合。第一信号处理单元7包括第一放大器70。第一放大器70利用第一增益Gl放大从传感器单兀2输出的测量信号以便向CPU 9输出第一输出信号。第二信号处理单兀8包括滤波器80和第二放大器82。滤波器80传输从传感器单元2输出的测量信号中相应于人类主体的呼吸的分量。例 如，滤波器可以是低通滤波器。第二放大器利用第二增益G2放大已经通过滤波器80传输的测量信号以便向CPU 9输出第二输出信号。第二增益G2比第一增益 Gl 小(即，G2〈G1)。CPU 9包括第一 A/D转换单元90、第二 A/D转换单元92、确定单元94、生物信息获取单元96以及测量单元98。第一 A/D转换单元90输出通过第一输出信号的A/D转换所获得的从第一信号处理单元7 (第一放大器70)提供至确定单元94的多个第一电平值。确定单元94根据表示多个第一电平值的分散度的标准偏差σ确定人类主体是否出现在床上(即，底面寝具M上)(稍后将给出进一步的详细描述)。第二 A/D转换单元92输出通过第二输出信号的A/D转换所获得的从第二信号处理单元8 (第二放大器82)提供至生物信息获取单元96的多个第二电平值。生物信息获取单元96基于多个第二电平值计算人类主体的生物信号并将其输出至测量单元98。测量单元98基于人类主体的生物信息测量人类主体的睡眠情况。确定单元94、生物信息获取单元96和测量单元98是功能块。CPU 9执行存储在存储器10上的计算机程序并根据这些计算机程序进行操作以提供那些功能块。2.第一电平值将详细描述被用于人类主体的出现在床上的确定的第一电平值。第一电平值是依赖于通过利用第一增益Gl放大测量信号所获得的第一输出信号的大小(模拟值)的数字量。在图3和图4中,第一电平值按时间序列被标绘。在该实施方式中，由于第一 A/D转换单兀90的量化比特率是12比特，在每幅图中第一电平值的最大值等于4095 (=212-1)，且第一电平值的最小值等于O。然而，本发明不限制于上述配置。例如，8比特或16比特可以适用于第一 A/D转换单元90的量化比特率。
图3示出当人类主体未出现在底面寝具M上时第一电平值的变换。当人类主体未出现在床上时，由于传感器单元2检测不到压力变化，所以测量信号的大小几乎保持不变。因此，第一电平值也几乎保持不变并且保持接近中间值2048 (=2n)。图3中第一电平值的狭窄波动是由于热噪音等而形成的(即，不是来源于人类主体的生物位移)。
图4示出当人类主体出现在底面寝具M上时第一电平值的变换。当人类主体出现在床上时，传感器单元2随着压力变化检测人类主体的生物位移。除了诸如不连续发生的翻身的大的身体运动(粗糙的身体运动)，作为在床上的人类主体的生物位移主要是呼吸(肺的扩张和收缩)。因此，第一电平值的变换示意性地示出相应于人类主体的呼吸的波形，并且第一电平值的一个周期相应于人类主体的一个呼吸周期。呼吸是一种生物位移的周期分量。
在该实施方式中，第一增益Gl实验性地或统计性地被配置以使第一电平值的可能的最大值和可能的最小值被包括在人类主体的一个呼吸周期期间获得的多个第一电平值。因此，如图4所示，在其中第一电平值的最大值被维持的周期和在其中第一电平值的最小值被维持的周期P.、被周期性地重复。由于第一增益Gl如上文所述被配置，人类主体出现在底面寝具M上时的第一电平值显著的不同于人类主体未出现在底面寝具M上时的第一电平值并与其容易地区分。因此，在睡眠测量装置I被应用至多种寝具(如，床或日式床垫)和各种人类主体上的情况时，出现在床上的确定的准确性可以被保持。
如参考图3和图4所描述的，当人类主体未出现在底面寝具M上时，第一电平值几乎保持不变。另一方面，当人类主体出现在底面寝具M上时，第一电平值随着他或她的呼吸以直线周期性的变化。因此，通常，当表示第一电平值的分散度的标准偏差σ小时能够确定人类主体未出现在床上。类似地，当标准偏差σ大时能够确定人类主体出现在床上。
然而，当人类主体变成出现在(或进入到)底面寝具M上时或当由不是人类主体在床上的出现而引起的某些压力被应用到传感器单元2上时，第一电平值显示的形式不同于图3和图4。
在图5和图6中，类似于图3和图4第一电平值按时间序列被标绘。图5示出当人类主体在大约60秒处变成出现在(或进入到)底面寝具M上时第一电平值的变换。与图4中人类主体已经出现在床上的情况相比,人类主体的身体运动较大,使得传感器单元2感知的(检测的)压力变化变得更大。当基于呼吸的压力周期性地变化时，基于当人类主体进入到床上时的身体运动(如，躺下的运动或调整他的或她的位置的运动)的压力不是周期性地变化。如图5所示，当人类主体进入到床上时，第一电平值非周期性地变化并比在人类主体出现在床上的情况中更大。因此，第一电平值被显著地分散并且第一电平值的标准偏差σ较大。
由于当人类主体变成出现在床上时，人类主体的身体运动是大而非周期的，存在第一电平值的最大值或最小值被保持(即第一电平值是饱和的)较长时间，如图5中的周期P P O在Pwn中，尽管实际压力变化(传感器单元2输出的测量信号)大，但是第一电平值是饱和的且被保持为恒定值(最大值或最小值)，使得标准偏差σ变为O。因此不仅仅当标准偏差σ大时，而且当标准偏差σ为O时也能够确定人类主体出现在底面寝具M上。注意不仅仅当人类主体正进入到床上时，而且当身体运动大时(当人类主体翻身时)也存在第一电平值较长时间饱和且第一电平值的标准偏差σ变为O的情况。如上文所描述的，由于热噪音等引起测量信号轻微地波动，第一电平值的标准偏差σ不为O。因此，在这种情况下不确定人类主体出现在床上。图6示出当某些行李(B卩，无生命的物体)在大约60秒处被放置到底面寝具M上时第一电平值的变换。当行李被放置到底面寝具M上时，传感器单元2检测压力变化以输出测量信号。因此，第一电平值在大约60秒处被改变并且被分散，因此标准偏差σ呈现大的值。由于行李是无生命的且不能主动移动(B卩，不能给出诸如呼吸的生物的且周期的移位)，在被放置到底面寝具M上后不再显示任何压力变化并变得稳定。因此，第一电平值以类似于在其中人类主体未出现在床上的图3中示出的变换方式几乎保持不变且第一电平值的标准偏差σ保持不为O的低的值。图6示出第一电平值的临时的高的标准偏差σ未必意味着人类主体出现在底面寝具M上。因此，应该理解基于第一电平值的标准偏差σ的出现在床上的确定需要考虑经过较长时间周期的标准偏差σ。3.出现在床上的确定操作根据如上 文所述的第一电平值变换的特征，将说明在该实施方式中的出现在床上的确定操作。图7的部分(A)示出用于出现在床上的参考范围的确定周期D与被包括在确定周期D中的多个单元周期U之间的关系。图7的部分(B)示出包括在图7的部分(A)中的放大的一些单元周期U。每个单元周期U的时间长度被预先设定(如，在该实施方式中为5秒)。具体地，单元周期U的时间长度实验性地或统计性地被配置使得时间周期超过人类主体的一个呼吸周期所需要的时间长度。在图7的部分(B)中，包括在每个周期U中的多根垂直线表示每个单元周期U期间获得的多个第一电平值。基于单元周期U中获得的第一电平值计算标准偏差σ。也就是说，根据每一个单元周期U计算第一电平值的标准偏差。如上文参考附图6所说明的，第一电平值的临时波动(B卩，标准偏差σ的临时增力口)未必意味着人类主体出现在底面寝具M上。因此，如图7的部分(A)中所示，使用在包括在确定周期D中的每个单元周期U中计算的多个标准偏差σ执行出现在床上的确定。将参考图8至10中的流程图及图11和图12对出现在床上的确定操作进行详细的描述。图8是示出在睡眠测量装置I中执行的整个操作的流程图。图9是示出在人类主体未出现在床上时的出现在床上的确定操作的流程图。图10是示出在人类主体出现在床上时的出现在床上的确定操作的流程图。如果操作单元5的电源开关被操作成打开睡眠测量装置1，则CPU 9中的计时器(未示出)开始计算从打开睡眠测量装置I开始消逝的时间，并且CPU 9 (确定单元94)执行出现在床上的确定过程(S10)。如果在出现在床上的确定过程中确定人类主体出现在底面寝具M上(B卩，满足出现在床上的确定条件)(S20:是)，则CPU 9 (第二 A/D转换单元92、生物信息获取单元96以及测量单元98)开始执行睡眠测量过程(S30)。另一方面，如果确定人类主体未出现在底面寝具M上(B卩，未满足出现在床上的确定条件)(S20:否)，则CPU 9重复出现在床上的确定步骤(S10)。
将参考图9对步骤SlO中的出现在床上的确定过程进行详细的描述。在下文中，在多个单元周期U必须被彼此区分的情况下，表示单元周期U被完成的时间点(即，从电源激活开始消逝的事件)的下标被添加到参考标记“U”上(例如，如果单元周期U在时间t=5秒时被完成，则将被表示为％)。相同的操作被应用到其他的参考标记(例如，如果确定周期D在时间t=30秒时被完成，其将被表示成D3(i)。时间t=p代表现在(当前)时间。
当出现在床上的确定过程开始时，确定单元94计算包括在当前单元周期Up中多个第一电平值的标准偏差op(S110)。具体地，第一 A/D转换单元90以预设频率(如，16Hz)在当前单元周期Up中对第一输出信号执行A/D转换以获得多个(如，80)提供至确定单元94的第一电平值。确定单元94计算当前单元周期Up期间获得的多个第一电平值的标准偏差σρ，并将其写入存储器10中的确定表格T中。
随后，确定单元94确定计算的标准偏差σρ是否超过第一阈值Thl (如，500)或是否等于O (S120)。在下文中，上述确定条件可以被称为“初始条件”并且上述确定本身可以被称为“初始确定”。如上文所述，初始确定是为了确定人类主体是否出现在底面寝具M上，并且多个确定结果将被用于出现在床上的确定。
如果满足初始条件，也就是说，如果标准偏差σ ρ超过第一阈值Thl或等于O(S120:是)，则确定单元94在确定表格T中将相应于单元周期Up的初始确定标志PFp设置为I (S130)。另一方面,如果不满足初始条件,也就是说,如果标准偏差σ ρ未超出第一阈值Thl并且不等于O (S120:否)，则确定单元94将初始确定标志PFp设置为O (S140)。
在设置初始确定标志PFp后，确定单元94确定在当前单元周期Up中人类主体是否出现在底面寝具M上(S150)。具体地，如果在确定周期D (B卩，包括当前单元周期Up的最后η (如，6)个连续的单元周期U)中满足初始条件的情况的数量(即，被设置为I的初始确定标志PF的数量)等于或大于第二阈值Th2 (如，5)，则确定单元94确定在当前单元周期Up中人类主体出现在床上，以及否则它确定人类主体未出现在床上。
如果最后连续的单元周 期U的数量小于n，则可以跳过步骤S150后的过程，或者可以将关于缺少单元周期U的初始确定标志PF的值假设为O而执行步骤150的过程。
如果确定人类主体出现在底面寝具M上(S150:是)，则确定单元94将相应于当前单元周期Up的出现在床上确定标志LFp设置为I (S 160)。相反地，如果确定人类主体未出现在底面寝具M上(S150:否)，则确定单元94将出现在床上的确定标志LFp设置为O (S160)。在设置出现在床上的确定标志LF后，单个出现在床上的确定过程(SlO)结束。
如上文所述，如果满足步骤S150中的出现在床上的确定条件(即，出现在床上的确定标志LFp被设置为1)，则睡眠测量过程被开始(S30)。如果睡眠测量过程开始，当测量单元98执行睡眠测量过程时，确定单元94执行出现在床上的确定过程(S40)。只要满足出现在床上的确定条件(S50:是)，则CPU 9持续执行睡眠测试过程和出现在床上的确定过程。另一方面，确定未满足出现在床上的确定条件时(S50:否)，CPU 9 (测量单元98)结束睡眠测量过程并返回至步骤SlO (即，等待人类主体变为出现在床上)。
将参考图10对步骤S40中的出现在床上的确定过程进行详细的描述。尽管步骤(图9和图10)中的过程几乎相同，但是出现在床上的确定过程的条件(步骤S150和S250中的条件)彼此不同。用于计算当前单元周期Up中的标准偏差σρ (S210)的过程至用于设置初始确定标志PFp的过程(S230或S240)与步骤SlO (步骤SllO至S140)中的过程相同，所以将省略说明。步骤S120中的初始条件的第一阈值Thl可以不同于步骤S220中的第一阈值Thl。在设置初始确定标志PFp后(5230，5240)，确定单元94确定在当前单元周期Up中人类主体是否出现在底面寝具M上(S250)。具体地，如果在确定周期D (即，包括当前单元周期Up最后m (如，6)个连续的单元周期U)中满足初始条件的情况的数量(S卩，被设置为I的初始确定标志PF的数量)等于或小于第三阈值Th3 (如I )，则确定单元94确定在当前单元周期Up中人类主体未出现在床上，否则它确定人类主体出现在床上。包括在步骤S150中的一个确定周期D中的单元周期U的数量可以不同于步骤S250中的数量。如果确定人类主体未出现在底面寝具M上(S250:是)，则确定单元94将相应于当前单元周期Up的出现在床上的确定标志LFp设置为O (S260)。当如果确定人类主体出现在底面寝具M上(S250:否)，则确定单元94将出现在床上的确定标志LFp设置为1(S270)。在设置出现在床上的确定标志LF后，单个出现在床上的确定过程(S40)结束。此后的操作(即，步骤S50和S60)是之前描述过。将参考图11和图12描述根据上文所述的出现在床上的确定过程的确定结果(SP，确定表格T)的示例。图11示出在人类主体在大约时间t=60秒处变为出现在底面寝具M上的情况时的确定结果。初始确定标志PF在时间t=55秒之前被设置为0，因为人类主体未出现在床上且第一电平值的标准偏差是小的。在时间t=60秒时或在时间t=60秒后，因为人类主体出现在床上并且第一电平值的标准偏差σ是大的,所以初始确定标志PF被设置为I。然而,直到时间t=75秒，因为在各个确定周期D中被设置为I的初始确定标志PF数量小于5，所以出现床上的确定标志LF被设置为O。另一方面，在时间t=80秒时或在时间t=80秒后，因为在各个确定周期D中被设置为I的初始确定 1图12示出在大约时间t=270秒处人类主体变为未出现在(B卩，离开)底面寝具M上时的确定结果。因为人类主体出现在床上并且第一电平值的标准偏差σ是大的或等于0，所以在时间t=270秒之前初始预设标志PF被设置为I。在时间t=275秒时候在时间t=275秒后，因为人类主体未出现在床上并且第一电平值的标准偏差σ是小的，所以初始确定标志PF被设成O。然而，在时间t=290秒之前，因为在各个确定周期D中被设置为I的初始确定标志PF的数量大于1，所以出现在床上的确定标志LF被设置为I。另一方面，在时间t=295秒时或在时间t=295秒后，因为在各个确定周期D中被设置为I的初始确定标志PF的数量等于或小于1，所以出现在床上的确定标志LF被设置为O。大约在时间t=300秒时，由于噪音标准偏差σ临时增加。然而，考虑了包括在确定周期D中的一个的多个单元周期U中的标准偏差σ的出现在床上的确定过程不提供人类主体出现在床上的错误确定。根据该实施方式的上述配置，在人类主体未出现在床上的情况下，如果初始条件被高频率的满足，则确定人类主体变为出现在(或进入到)床上。相反地，在人类主体出现在床上的情况下，如果初始条件被低频率地满足，则确定人类主体变为未出现在床上(或离开)。因此，可以避免基于由如图6所描述的噪音引起的标准偏差σ的临时增加而做出的人类主体出现在床上的错误确定。类似地，可以避免在人类主体出现在床上时基于标准偏差σ的临时减小而做出的人类主体未出现在床上的错误确定。
由于睡觉对于人类主体来说是寻常行为，所以他或她易于忘记给出开始和结束睡眠测量过程的指令。根据该实施方式的配置，自动确定人类主体是否出现在床上，从而开始或结束睡眠测量过程，这给人类主体提供了更大的方便。
第二种实施方式
将描述本发明的第二种实施方式。注意在下文各个模式中的描述的与第一种实施方式中的那些元件的动作和功能相等效的元件采用与上文所述相同的参考数字标识，并且其详细描述被适当的省略。
在第 一种实施方式中，获得基于生物位移的第一电平值的变化以作为第一电平值的标准偏差σ，从而执行人类主体出现在床上的确定。在第二种实施方式中，获得基于生物位移的第一电平值的变化以作为对于第一电平值的频率分析的结果，从而执行人类主体出现在床上的确定。
1.睡眠测量装置的配置
根据第二种实施方式的睡眠测量装置I以与第一种实施方式的类似的方式(图2等)被配置。然而，在第二种实施方式中，CPU 9的确定单元94对多个第一电平值执行频率分析以获得不是来源于人类主体的生物位移的噪音分量(即，第一分量)和来源于生物位移的生物信号分量(即，第二分量)，并根据噪音分量和生物信号分量之间的比率确定人类主体是否出现在床上。下文将给出进一步的详细描述。
2.第一电平值
如在第一种实施方式中所说明的，第一电平值是取决于通过利用第一增益Gl放大测量信号所获得的第一输出信号的大小(模拟值)的数字量。图13例证了当人类主体出现在底面寝具M上时第一电平值的变换。在图13中，类似于图3，第一电平值在时间序列中被标绘。
如第一种实施方式中所说明的，第一电平值根据人类主体的生物位移变化。因为是人类主体的生物位移的呼吸和心跳周期性地发生，第一电平值的序列包括相应于生物位移(呼吸和心跳)的频率分量。因此，使用如傅里叶分析的方法对第一电平值的时间波形进行的频率分析提供了来源于生物位移的频率分量(频谱)。
图14示出通过对图13所示的时间波形的频率分析所获得的频率波形。由确定单元94执行频率分析。在如图14所示的波形中，主要来源于人类主体的生物位移的分量分布在从大约0.15Hz至大约2.0Hz的范围中。在大约0.3Hz和大约0.6Hz存在来源于人类主体的生物位移的分量的两个振幅值峰值。将时间波形转换成频率波形的任何分析方法可以适用于由确定单元94执行的频率分析。例如，快速傅里叶变换(FFT)和由此派生的其他方法可以被使用。
图15示出在人类主体未出现在底面寝具M上的情况下通过对第一电平值的时间波形的频率分析所获得的频率波形(频谱)。由确定单元94执行频率分析。与图14所示的波形相比，在图15所示的波形中，来源于人类主体的生物位移的分量(B卩，范围在从大约0.15Hz至大约2.0Hz分量)的振幅值接近于0，并且不存在振幅值峰值。在图15中，低频(小于约0.15Hz)分量(低频噪音分量)的振幅值大于其他频率范围中的那些振幅值。引起这种低频噪音的可能的但非限制性的原因是睡眠测量装置I位于的建筑的低频振动。低频振动的示例是由例如建筑导致的风产生的振动。进一步地，尽管图15中未示出，但是当睡眠测量装置I位于的建筑物周围存在建筑物结构或汽车交通时，不是来源于生物位移的高频范围(大于约2.0Hz)中的高频噪音分量可以在第一电平值的频率波形中观察到。引起高频噪音的原因不局限于上述可能的原因(即，结构或汽车交通)。如参考图14和15的说明，当人类主体出现在底面寝具M上时，对第一电平值的频率分析的结果包括来源于生物位移的分量。相反地，当人类主体未出现在底面寝具M上时，对第一电平值的频率分析的结果不包括来源于生物位移的分量。因此，可以基于来源于生物位移的分量是否包括在对第一电平值的频率分析结果中来确定人类主体是否出现在底面寝具M上。将参考图16和17说明第一电平值的进一步的特征。图16示出在比图13中的时间长的时间范围内的第一电平值的时间序列中的变换。在图16中，在底面寝具M上的人类主体从约350秒处至约380秒处翻身。因此，第一电平值发生大且非周期的变化，并且然后第一电平值在周期Pwn期间饱和。在翻身后(B卩，在大约380秒后)，第一电平值的输出值(波动范围)与翻身前(即，在大约350秒前)的那些值相比被减小了。上述输出值(波动范围)的减小是来源于基于生物位移(如，肺的扩张和收缩)的传感器单元2的压力变化的减小。压力变化的减小是由底面寝具M上的人类主体的翻身相关联的姿势的变化(如，从面朝下的姿势到侧向的姿势的变化)引起的。图17示出对包括在图16所示的时间波形中的翻身后的部分时间波形的频率分析所获得的频率波形(频谱)。 由确定单元94执行频率分析。在图17中所示的波形中，类似于图14，主要来源于人类主体的生物位移的分量分布在小于大约2.0Hz的范围中，并且在大约0.3Hz和大约0.6Hz处存在来源于人类主体的生物位移的分量的两个振幅值峰值。然而，如上文所述，在翻身后输出值(波动范围)被减小。因此，来源于生物位移的分量的振幅值与图14相比较被减小。根据上述图14和图17之间的比较，将理解，即使人类主体出现在底面寝具M上，来源于生物位移的分量的大小根据例如人类的姿势变化。因此，如果基于如“来源于生物位移的分量值大于预设阈值”的确定标准确定人类主体是否出现在底面寝具M上，则在图16中翻身后第一电平值的输出值(波动范围)被减小的情况下，可能确定人类主体未出现在床上，尽管人类主体实际出现在底面寝具M上。在该实施方式中，在预设分析周期A期间对第一电平值输出执行频率分析以获得不是来源于生物位移的噪音分量(即，第一分量)和来源于生物位移的生物信号分量(即，第二分量)，从而根据噪音分量和生物信号分量之间的比率(频谱比率)执行出现在床上的确定。分析周期A包含相应于人类主体的多个呼吸周期的时间周期。例如，分析周期A是具有30秒的周期。3.出现在床上的确定的操作将参考图8、18和19说明第二种实施方式中出现在床上的确定的操作。在睡眠测量装置I中执行的整个操作类似于参考图8说明的第一实施方式的整个操作。图18是示出在人类主体未出现在床上的条件下出现在床上的确定的操作的流程图。图19是示出在人类主体出现在床上的条件下出现在床上的确定的操作的流程图。
类似于第一种实施方式，当睡眠测量装置上电时，CPU 9 (确定单元94)执行出现在床上的确定过程(SlO)
将参考图18详细地描述步骤SlO中出现在床上的确定过程(S310至S340)。当出现在床上的确定过程开始时，确定单元94对第一电平值执行频率分析以获得噪音分量(第一分量)和生物信号分量(第二分量)。具体地，第一 A/D转换单元90在包括当前时间点的当前分析周期Ap中以预设频率(如，16Hz)对第一输出信号执行A/D转换以获得多个第一电平值，并向确定单元94输出多个第一电平值。确定单元94对从第一 A/D转换单元90提供的第一电平值执行频率分析以获得低频范围(如，小于0.15Hz)的分量值LCp、中频范围(如，大于0.15Hz且小于2Hz)的分量值MCp以及高频范围(如，大于2Hz)的分量值HCp (S310)。所述分量值的每一分量值可以作为每个频率范围的振幅值的累计值(integrated value)被计算或作为在预设频率的振幅值被计算。低频范围的分量值LCp和高频范围的分量值HCp的总和(即，LCP+HCP)相当于噪音分量。中频范围的分量值MC1^H当于生物信号分量。上述标记分量之间的边界的频率(0.15Hz, 2Hz)不限制于示例，所以可以使用任何频率。
随后，确定单元94计算所获得的噪音分量(LCp+HCp)和所获得的生物信号分量(MCp)之间的比率((LCP+HCP)/MCP)，并确定所述比率是否小于第四阈值Th4 (如，I) (S320)。因为比率的分子是噪音分量而比率的分母是生物信号分量，所以当生物信号分量相对于噪音分量变得较大时，该比率变得较小。如果比率小于第四阈值Th4 (S320:是)，则确定单元94确定人类主体出现在床上，并将出现在床上的确定标志LFp设置为1(S330)。另一方面，如果所述比率等于或大于第四阈值Th4 (S320:否)，则确定单元94确定人类主体未出现在床上，并将出现在床上的确定标志LFp设置为O (S340)。在设置出现在床上的确定标志LF后，单个出现在床上的确定过程(SlO)结束。
如图8所示，如果满足出现在床上的条件(即，出现在床上的标志LFp被设置为I)(S20:是)，则CPU 9开始睡眠测量过程(S30)。另一方面，如果不满足出现在床上的确定条件(即，出现在床上的确定标志LFp被设置为0)(S20:否)，则CPU 9重复出现在床上的确定过程(SlO)。
如果睡眠测量过程开始，当测量单元98执行睡眠测量过程时，确定单元94执行出现在床上的确定过程(S40)。将参考图19详细描述步骤40中的出现在床上的确定过程(S410至S440)。尽管图18和图19中的出现在床上的确定过程几乎相同，但是出现在床上的确定过程的条件(步骤S320和S420中的条件)彼此不同。因为步骤S410的操作(获得每个分量值)类似于步骤S310中的操作，所以将省略进一步地说明。
确定单元94以类似于步骤S320的方式计算比率((LCp+HCp)/MCp)，并确定该比率是否超过第五阈值Th5 (如，I) (S420)。第五阈值可以等于或不同于第四阈值Th4。如果该比率超过第五阈值Th5，则确定单元94确定人类主体未出现在底面寝具M上(S420:是)，并将出现在床上的确定标 志LFp设置为O (S430)。另一方面，如果所述比率等于或小于第五阈值Th5，则确定单元94确定人类主体出现在床上(S420:否)，并将出现在床上的确定标志LFp设置为I (S440)。在设置出现在床上的确定标志LF后，单个出现在床上的确定过程(S40)结束。
如图8所示，如果满足出现在床上的确定条件(B卩，出现在床上的确定标志LFp被设置为1)(S50:是)，则CPU 9继续执行睡眠测量过程和出现在床上的确定过程(S40)。另一方面，如果不满足出现在床上的确定条件(即，出现在床上的确定标志LFp被设置为0)(S50:否)，则CPU 9 (测量单元98)结束睡眠测量过程并返回至步骤SlO (即，等待人类主体变为出现在床上)。根据上述实施方式，在人类主体未出现在床上的情况下，如果所述比率小于阈值(第四阈值Th4)，则确定人类主体(已经变为)出现在床上。相反地，在人类主体出现在床上的情况下，如果所述比率大于阈值(第五阈值Th5)，则确定人类主体未出现在床上(离开)。如上文所述，所述比率被用于执行确定。因此，能够生物信号分量与噪音分量相比较大时(即，所述比率小)确定人类主体出现在床上，即使生物信号分量的绝对值发生变化。因此，如先前关于图14和图17比较所说明的，可以避免基于由姿势变化引起的第一电平值的波动(减小)确定人类主体未出现在床上(离开)的错误确定。还可以避免基于不是来源于生物位移的连续的噪音分量确定人类主体(已经变为)出现在床上的错误确定。而且，类似于第一种实施方式，自动确定人类主体是否出现在床上，这为人类主体提供更大的方便。第三种实施方式上述第一种实施方式和第二种实施方式中的出现在床上的确定操作可以被结合。这种结合的出现在床上的确定的操作提供更准确的出现在床上的确定。在第三种实施方式中，结合的出现在床上的确定的示例将被说明。1.睡眠测量装置的配置

根据第三种实施方式的睡眠测量装置I以类似于第一种实施方式(特别是图2)中的方式被配置。图20示出确定单元94的详细的配置。根据第三种实施方式的确定单元94包括用于执行第一种实施方式中由确定单兀94执行的确定的第一确定单兀942和用于执行第二种实施方式中由确定单元94执行的确定的第二确定单元944。上述包括在确定单元94中的元件是功能块。CPU 9执行存储在存储器10中的程序并根据这些计算机程序进行操作以提供那些功能块。单个功能块可以处理第一确定单元942和第二确定单元944的功倉泛。2.出现在床上的确定操作将参考图8、图21和图22说明第三种实施方式中出现在床上的确定操作。在睡眠测量装置I中执行的整个操作类似于参考图8所说明的第一种实施方式的操作。图21是示出在人类主体未出现在床上的情况下出现在床上的确定操作的流程图，该流程图是图9和图18的流程图的示意性地结合。图22是示出在人类主体出现在床上的情况下出现在床上的确定操作的流程图，该流程图是图10和图19的示意性地结合。将参考图21说明步骤SlO中的出现在床上的确定过程(S110至S340)。第一确定单元924基于标准偏差σ ρ执行出现在床上的确定过程(S110至S170)，这类似于第一种实施方式。如果确定人类主体未出现在底面寝具M上(S150:否)，则第一确定单元942将出现在床上的确定标志LFp设置为O (S170)并且单个出现在床上的确定过程(SlO)结束。另一方面，如果确定人类主体出现在底面寝具M上(S150:是)，则第一确定单元942产生显示人类主体出现在床上的信号(信息)以提供至随后的第二确定单元944。如果第一确定单元942已经确定人类主体出现在床上，则第二确定单元944基于频率分析执行出现在床上的确定过程(S310至S340)，这类似于第二种实施方式。如果确定人类主体出现在底面寝具M上(S320:是)，则第二确定单元944将出现在床上的确定标志LFp设置为I (S330)。也就是说，在第一确定单元942和第二确定单元944都确定人类主体出现在底面寝具M上的情况下，第二确定单元944可以用作生成显示人类主体出现在底面寝具M上的信号(信息)的信号发生器。另一方面，如果确定人类主体未出现在底面寝具M上(S320:否)，则第二确定单元944将出现在床上的确定标志LFp设置为O (S340)。在设置出现在床上的确定标志LF后，单个出现在床上的确定过程(SlO)结束。
如图8所示，如果满足出现在床上的确定条件，也就是说，如果出现在床上的确定标志被设置为I (S20:是)，则CPU 9开始睡眠测量过程(S30)。另一方面，如果不满足出现在床上的确定的条件，也就是说，如果出现在床上的确定标志LFp被设置为O (S20:否)，则CPU 9重复出现在床上的确定过程(S10)。如果睡眠测量过程开始，当确定单元98执行睡眠测量过程时，确定单元94执行出现在床上的确定过程(S40)。
将参考图22说明步骤S40中的出现在床上的确定过程(S210至S440)。第一确定单元942基于标准偏差σ ρ执行出现在床上的确定过程(S210至S270)，这类似于第一种实施方式。如果确定人类主体出现在底面寝具M上(S250:否)，则第一确定单元942将出现在床上的确定标志LFp设置为I (S270)并且单个出现在床上的确定过程(S40)结束。另一方面，如果确定人类主体未出现在底面寝具M上(S250:是)，则第一确定单元942生成显示人类主体未出现在床上的信号(信息)以提供至随后的第二确定单元944。
如果第一确定单元942已经确定人类主体未出现在床上，则第二确定单元944基于频率分析执行出现在床上的确定过程(S410至S440)，这类似于第二种实施方式。如果确定人类主体未出现在底面寝具 M上(S420:是)，则第二确定单元944将出现在床上的确定标志LFp设置为O (S430)。也就是说，在第一确定单元942和第二确定单元944都确定人类主体未出现在底面寝具M上的情况下，第二确定单元944可以用作生成显示人类主体未出现在底面寝具M上的信号(信息)的信号发生器。另一方面，如果确定人类主体出现在底面寝具M上(S420:否)，则第二确定单元944将出现在床上的确定标志LFp设置成I (S440)。在设置出现在床上的确定标志LF后，单个出现在床上的确定过程(S40)结束。
参考图23，将例证以下结果:(a)基于标准偏差σ的出现在床上的确定(仅通过第一确定单元942执行)，(b)基于比率的出现在床上的确定(仅通过第二确定单元944执行)，以及(c)根据该实施方式的基于标准偏差σ和比率的结合的出现在床上的确定。在图23中，通过对显示相同变换的第一电平值分别执行出现在床上的确定所获得的结果在每幅曲线图中使用共同的时间轴进行说明。确定人类主体未出现在床上(不在床上)的时间段在每幅曲线图上部中被显示为实线，而确定人类主体出现在床上(在床上)的时间段在每幅图的底部被显示为实线。
在图23中，根据(a)基于标准偏差σ的出现在床上的确定，尽管人类主体实际上出现在床上的时间段与确定人类主体出现在床上的时间段有很大的重叠，但是存在尽管人类主体实际出现在床上而确定人类主体未出现在床上的一些时间段。根据(b)基于比率的出现在床上的确定，尽管人类主体实际出现在床上的时间段与确定人类主体出现在床上的时间段有很大的重叠，但是存在尽管人类主体实际未出现在床上而确定人类主体出现在床上的一些时间段。相比较起来，根据(C)基于标准偏差σ和比率的结合的出现在床上的确定，人类主体实际上出现在床上的时间段一致于确定人类主体出现在床上的时间段。如上文所述，出现在床上的确定(C)可以解决在出现在床上的确定(a)和(b)中人类主体实际上出现在床上的时间段和确定人类主体出现在床上的时间段之间可能的不符。根据上述实施方式,根据第一种实施方式中描述的基于第一电平值的标准偏差的出现在床上的确定结果与第二种实施方式中描述的基于对第一电平值的频率分析的出现在床上的确定结的结合确定人类主体是否出现在床上。因此，可以提供更加准确的出现在床上的确定结果。而且，类似于第一种和第二种实施方式，能够自动地确定人类主体是否出现在床上，这为人类主体提供更大的方便。其他变形和修改上述实施方式可以进行各种变形。一些特殊修改将在下文中进行例证。在不发生冲突的情况下，从以下示例选择的两个或多个修改可以被适当的结合。(I)修改 I在上述实施方式中，作为出现在床上的确定装置的睡眠测量装置被例证。但是，每个睡眠测量装置不仅限于根据本发明的出现在床上的确定装置的应用实例。例如出现在床上的确定装置可以在医院或护理-保健机构中与床一起使用以便确定病人或被照料者是否出现在床上。而且，出现在床上的确定装置可以被施加如闹钟的其他装置。在那些情况下，出现在床上的确定装置不必包括用于睡眠测量过程的元件(如，第二 A/D转换单元92、第二信号处理单元8、生物信息获取单元96、测量单元98等)。(2)修改 2在上述实施方式中，第一 A/D转换单元90和第二 A/D转换单元92被安装在CPU9中。但是，每个A/D转换单元可以被安装在任何位置。例如，如图24所示，A/D转换单元(90a、92a)可以被安装在CPU 9的外面。也就是说，放大和随后的A/D转换被应用至上述实施方式中的测量信号， 而A/D转换和随后的放大可以被应用至该修改中的测量信号。在这种情况下，第一 A/D转换单元90a输出通过测量信号的A/D转换所获得的多个第一采样值以提供至随后的第一信号处理单元7a。CPU 9中的第一信号处理单元7a利用第一增益Gl数字地(numerically)放大多个第一采样值以便向确定单元94输出多个第一电平值。类似地，第二 A/D转换单元92a输出通过测量信号的A/D转换所获得的多个第二采样值以提供至随后的第二信号处理单元8a。CPU 9中的第二信号处理单元8a利用第二增益G2数字地放大多个第二采样值以便向生物信息获取单元96输出多个第二电平值。而且，在该修改中，第一信号处理单元7与第一 A/D转换单元90的结合或第二信号处理单元8与第二 A/D转换单元92的结合中的仅任何一者可以被安装。(3)修改 3第一 A/D转换单元90和第二 A/D转换单元92可以被配置成一个单元。在这种情况下，具有多个输入端口和多个输出端口的A/D转换器可以被适当地使用。(4)修改 4在上述实施方式中，标准偏差σ被用作表示每个单元周期U期间获得的第一电平值的分散度的指标。但是，可以使用任何分散指标。例如，第一电平值的方差或第一电平值的变异系数(即，标准偏差除以平均值所获得的值)可以被用作分散指标。(5)修改 5在上述实施方式中，呼吸被用作包括在人类主体的生物位移中的周期分量。但是，周期性变化的任何生物位移(如，心跳)可以被用作周期分量。周期分量的组合(如，呼吸和心跳)可以被采用。在那些实施方式中，影响出现在床上的确定的要素(如，睡眠测量装置I中的滤波器的频率特性、单元周期U的长度等)可以根据一个或多个所采用的周期分量被设置。具体地，被配置成提取相应于一个或多个采用的周期分量的频率分量的具有频率特性的滤波器可以被安装在传感器单元2和第一放大器70之间。
(6)修改 6
上述实施方式可以被修改以便CPU 9与实时时钟(RTC)合作计算消逝的时间。在该修改中，当电源11不能提供电力时，备用电源可以将电力提供至实时时钟。因此，甚至当电源11不能提供电力时，将可以继续计算消逝的时间。上述实施方式中的CPU 9和存储器10可以被单个微计算机代替。传感器单元2中的电容麦克风可以使用诸如压电电缆、电容传感器、光电探测器、薄膜传感器、应变计等的压电式元件。
(7)修改 7
在第三实施方式中，第一确定单元942基于标准偏差σ执行出现在床上的确定。随后，第二确定单元944基于频率分析执行出现在床上的确定。但是，如图25所示，第二确定单元944可以先基于频率分析执行出现在床上的确定，而第一确定单元942可以随后基于标准偏差σ执行出现在床上的确定。
在那种情况下，在图21中所述的确定操作的替代中，第二确定单元944相应于第二种实施方式的基于频率分析执行出现在床上的确定过程(S310至S340)。如果确定人类主体出现在床上，则第一确定单元942相应于第一种实施方式的基于标准偏差σ ρ执行出现在床上的确定过程(S110至S170)。如果确定人类主体出现在床上，则第一确定单元942将出现在床上的确定标志设置为I。也就是说，在该修改中，在第一确定单元942和第二确定单元944都确定人类主体出现在床上的情况下，第一确定单元942可以用作生成显示人类主体出现在床上的信号(信息)的信号发生器。
类似地，在图22所示的确定操作的替代中，第二确定单元944基于频率分析执行出现在床上的确定过程(S410至S440)。如果确定人类主体未出现在床上，则第一确定单元942基于标准偏差σρ执行出现在床 上的确定过程(S210至S270)。也就是说，在该修改中，在第一确定单元942和第二确定单元944都确定人类主体未出现在床上的情况下，第一确定单元942可以用作生成显示人类主体未出现在床上的信号(信息)的信号发生器。
可替代地，如图26所示，第一确定单元942和第二确定单元944可以彼此平行安装，并且二者的出现在床上的确定可以被并行(单独)执行。在那种情况下，最终确定单元946可以在第一确定单元942和第二确定单元944之后安装。最终确定单元946可以基于第一确定单元942和第二确定单元944的确定结果执行最终确定。
在步骤SlO的出现在床上的确定过程，其中之前已经预先确定人类主体出现在床上，在第一确定单元942和第二确定单元944都确定人类主体出现在底面寝具M上的情况下，最终确定单元946确定人类主体出现在底面寝具M上(B卩，将出现在床上的确定标志FLp设置为I)。
另一方面，在步骤S40的出现在床上的确定过程中，其中之前已经确定人类主体未出现在床上，在第一确定单元942和第二确定单元944都确定人类主体未出现在底面寝具M上的情况下，最终确定单元946确定人类主体未出现在底面寝具M上(B卩，将出现在床上的确定标志FLp设置为O)。也就是说，最终确定单元946可以用作第三种实施方式中描述的信号发生器。总之，基于标准偏差σ的出现在床上的确定和基于频率分析的出现在床上的确定可以以任何顺序被执行。(8)修改 8在第二种和第三种实施方式中，噪首分量(第一分量)与生物信号分量(第二分量)的比率(即，MCp/(LCp+HCp))可以被用于出现在床上的确定。但是，生物信号分量与噪音分量的比率(即，MCP/(LCP+HCP))可以被用于出现在床上的确定。当生物信号分量相对于噪音分量变得更大时，该修改的比率变得更大，因为该比率的分子是生物信号分量，而该比率的分母是噪音分量。当该修改的比率被用于出现在床上的确定时，在每个确定步骤(S320、S420)中，使用相反的不同的符号(即，在步骤320中确定比率是否超过第四阈值Th4，而在步骤420中确定比率是否小于第五阈值Th5)的确定可以被执行。因此，可以提供相当于根据第二种或第三种实施方式的出现·在床上的确定的出现在床上的确定。(9)修改 9在第二种和第三种实施方式中，噪音分量(第一分量)是低频范围的分量值LCp和高频范围的分量值HCp的和(S卩，LCP+HCP)。但是，这些噪音分量(第一分量)可以是低频范围的分量值LCp或高频范围的分量值HCp的任何一个分量值。
权利要求
1.一种出现在床上的确定装置，该确定装置包括: 传感器单元，能够与底面寝具一起使用并被配置成测量在所述底面寝具上人类主体的生物位移以输出显示测量结果的测量信号； 第一信号处理单元，被配置成利用第一增益放大所述测量信号以输出第一输出信号； 第一 A/D转换单元，被配置成输出通过所述第一输出信号的A/D转换所获得的多个第一电平值；以及 确定单元，被配置成根据表示所述多个第一电平值的分散度的分散指标确定所述人类主体是否出现在所述底面寝具上。
2.一种出现在床上的确定装置，该确定装置包括: 传感器单元，能够与底面寝具一起使用并被配置成测量所述底面寝具上人类主体的生物位移以输出显示测量结果的测量信号； 第一 A/D转换单元，被配置成输出通过所述测量信号的A/D转换所获得的多个第一采样值； 第一信号处理单元，被配置成利用第一增益数字地放大所述多个第一采样值以输出多个第一电平值；以及 确定单元，被配置成根据表示所述多个第一电平值的分散度的分散指标确定所述人类主体是否出现在所述底面寝具上。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的出现在床上的确定装置，其中所述第一增益被配置以使所述第一电平值的可能的最大值和可能的最小值被包括在周期分量的一个周期期间所获得的所述多个第一电平值中，所述周期分量包含在所述底面寝具上所述人类主体的所述生物位移中。
4.根据权利要求3所述的出现在床上的确定装置，其中所述确定单元: 当在预设周期期间所获得的所述多个第一电平值的所述分散指标超过第一阈值或等于O时确定满足初始条件，以及 当在η个连续的预设周期中满足所述初始条件的情况的数量等于或大于第二阈值时确定所述人类主体出现在所述底面寝具上，所述η为等于或大于2的自然数。
5.根据权利要求4所述的出现在床上的确定装置，其中，在确定所述人类主体出现在所述底面寝具上后，如果在m个连续的预设周期中满足所述初始条件的情况的数量等于或小于第三阈值，则所述确定单元确定所述人类主体未出现在所述底面寝具上，所述m为等于或大于2的自然数。
6.根据权利要求4所述的出现在床上的确定装置，其中每个所述预设周期的时间长度被配置成比所述周期分量的所述一个周期需要的时间长度更长。
7.根据权利要求4所述的出现在床上的确定装置，其中所述分散指标是在所述预设周期期间所获得的所述多个第一电平值的标准偏差、方差或变异系数。
8.一种出现在床上的确定装置，该确定装置包括: 传感器单元，能够与底面寝具一起使用并被配置成测量在所述底面寝具上人类主体的生物位移以输出显示测量结果的测量信号； 第一信号处理单元，被配置成利用第一增益放大所述测量信号以输出第一输出信号； 第一 A/D转换单元，被配置成输出通过所述第一输出信号的A/D转换所获得的多个第一电平值；以及 确定单元，被配置成对在分析周期期间输出的所述多个第一电平值执行频率分析以获得不是来源于人类主体的所述生物位移的第一分量和来源于所述人类主体的所述生物位移的第二分量，并被配置成根据所述第一分量与所述第二分量之间的比率确定所述人类主体是否出现在所述底面寝具上。
9.一种出现在床上的确定装置，该确定装置包括: 传感器单元，能够与底面寝具一起使用并被配置成测量所述底面寝具上人类主体的生物位移以输出显示测量结果的测量信号； 第一 A/D转换单元，被配置成输出通过所述测量信号的A/D转换所获得的多个第一采样值； 第一信号处理单元，被配置成利用第一增益数字地放大所述多个第一采样值以输出多个第一电平值；以及 确定单元，被配置成对在分析周期期间输出的所述多个第一电平值执行频率分析以获得不是来源于所述人类主体的所述生物位移的第一分量和来源于所述人类主体的所述生物位移的第二分量，并被配置成根据所述第一分量与所述第二分量之间的比率确定所述人类主体是否出现在所述底面寝具上。
10.根据权利要求8或权利要求9所述的出现在床上的确定装置，其中所述确定单元获得小于第一频率的分量和大于第二频率的分量中的任何一个分量或这两个分量以作为所述第一分量，其中所述第二频率超过所述第一频率，并获得大于所述第一频率且小于所述第二频率的分量以作为所述第二分量。
11.根据权利要求10所述的出现在床上的确定装置，其中所述第一增益被配置以使所述第一电平值的可能的最大值和可能的最小值被包括在周期分量的一个周期期间获得的所述多个第一电平值中，所述周`期分量包含在所述底面寝具上所述人类主体的所述生物位移中。
12.根据权利要求10所述的出现在床上的确定装置，其中所述比率代表所述第一分量与所述第二分量的比，以及 其中如果在所述分析周期期间所获得的比率小于第四阈值，则所述确定单元确定所述人类主体出现在底面寝具上。
13.根据权利要求12所述的出现在床上的确定装置，其中，在确定所述人类主体出现在所述底面寝具上后，如果在分析周期期间所获得的比率大于第五阈值，则所述确定单元确定所述人类主体未出现在所述底面寝具上。
14.根据权利要求10所述的出现在床上的确定装置，其中所述比率代表所述第二分量与所述第一分量的比，以及 其中如果在所述分析周期期间所获得的比率大于第四阈值，则所述确定单元确定所述人类主体出现在所述底面寝具上。
15.根据权利要求14所述的出现在床上的确定装置，其中，在确定所述人类主体出现在所述底面寝具上后，如果在分析周期期间所获得的比率小于第五阈值，则所述确定单元确定所述人类主体未出现在所述底面寝具上。
16.一种出现在床上的确定装置，该确定装置包括:传感器单元，能够与底面寝具一起使用并被配置成测量所述底面寝具上人类主体的生物位移以输出显示测量结果的测量信号； 第一信号处理单元，被配置成利用第一增益放大所述测量信号以输出第一输出信号；第一 A/D转换单元，被配置成输出通过所述第一输出信号的A/D转换获得的多个第一电平值； 第一确定单兀，被配置成根据表不所述多个第一电平值的分散度的分散指标确定所述人类主体是否出现在所述底面寝具上；以及 第二确定单元，被配置成对在分析周期期间输出的所述多个第一电平值执行频率分析以获得不是来源于所述人类主体的所述生物位移的第一分量和来源于所述人类主体的所述生物位移的第二分量，并被配置成根据所述第一分量与所述第二分量之间的比率确定所述人类主体是否出现在所述底面寝具上。
17.—种出现在床上的确定装置，该确定装置包括: 传感器单元，能够与底面寝具一起使用并被配置成测量所述底面寝具上人类主体的生物位移以输出显示测量结果的测量信号； 第一 A/D转换单元，被配置成输出通过所述测量信号的A/D转换获得的多个第一采样值； 第一信号处理单元，被配置成利用第一增益数字地放大所述多个第一采样值以输出多个第一电平值； 第一确定单兀，被配置成根 据表不所述多个第一电平值的分散度的分散指标确定所述人类主体是否出现在所述底面寝具上；以及 第二确定单元，被配置成对在分析周期期间输出的所述多个第一电平值执行频率分析以获得不是来源于所述人类主体的所述生物位移的第一分量和来源于所述人类主体的所述生物位移的第二分量，并被配置成根据所述第一分量与所述第二分量之间的比率确定所述人类主体是否出现在所述底面寝具上。
18.根据权利要求16或权利要求17所述的出现在床上的确定装置，其中所述第二确定单元获得小于第一频率的分量和大于第二频率的分量中的任何一个分量或这两个分量以作为所述第一分量，其中所述第二频率超过所述第一频率，并获得大于所述第一频率且小于所述第二频率的分量以作为所述第二分量。
19.根据权利要求18所述的出现在床上的确定装置，其中所述第一增益被配置以使所述第一电平值的可能的最大值和可能的最小值被包括在周期分量的一个周期期间获得的所述多个第一电平值中，所述周期分量包含在所述底面寝具上所述人类主体的所述生物位移中。
20.根据权利要求19所述的出现在床上的确定装置，该确定装置还包括信号发生器， 其中所述第一确定单元: 当在预设周期期间获得的所述多个第一电平值的所述分散指标超过第一阈值或等于O时确定满足初始条件，以及 当在η个连续的预设周期中满足所述初始条件的情况的数量等于或大于第二阈值时确定所述人类主体出现在所述底面寝具上，所述η是等于或大于2的自然数， 其中所述比率代表所述第一分量与所述第二分量的比，其中如果在所述分析周期期间所获得的比率小于第四阈值，则所述第二确定单元确定所述人类主体出现在所述底面寝具上，以及 其中在所述第一确定单元和所述第二确定单元都确定所述人类主体出现在所述底面寝具上的情况下，所述信号发生器生成显示所述人类主体出现在所述底面寝具上的信号。
21.根据权利要求20所述的出现在床上的确定装置，其中，在所述第二确定单元确定所述人类主体出现在底面寝具上后，如果在m个连续的预设周期中满足所述初始条件的情况的数量等于或小于第三阈值，则所述第一确定单元确定所述人类主体未出现在所述底面寝具上，所述m是等于或大于2的自然数， 其中如果在分析周期期间所获得的比率大于第五阈值，则所述第二确定单元确定所述人类主体未出现在所述底面寝具上，以及 其中在所述第一确定单元和所述第二确定单元都确定所述人类主体未出现在所述底面寝具上的情况下，所述信号发生器生成显示所述人类主体未出现在所述底面寝具上的信号。
22.根据权利要求19所述的出现在床上的确定装置，该确定装置还包括信号生成器， 其中所述第一确定单元: 当在预设周期期间获得的所述多个第一电平值的所述分散指标超过第一阈值或等于O时确定满足初始条件，以及 当在η个连续预设周期中满足所述初始条件的情况的数量等于或大于第二阈值时确定所述人类主体出现在所述底面寝具上，所述η是等于或大于2的自然数， 其中所述比率代表所述第二分量和所述第一分量的比， 其中如果在所述分析周期期间所获得的比率大于第四阈值，则所述第二确定单元确定所述人类主体出现在所述底面寝具上，并且 其中在所述第一确定单元和所述第二确定单元都确定所述人类主体出现在所述底面寝具上的情况下，所述信号发生器生成显示所述人类主体出现在所述底面寝具上的信号。
23.根据权利要求22所述的出现在床上的确定装置，其中，在所述第二确定单元确定所述人类主体出现在所述底面寝具上后，如果在m个连续的预设周期期间满足所述初始条件的情况的数量等于或小于第三阈值，则所述第一确定单元确定所述人类主体未出现在所述底面寝具上，m是等于或大于2的自然数， 其中如果在分析周期期间所获得的比率小于第五阈值，则所述第二确定单元确定所述人类主体未出现在所述底面寝具上，以及 其中在所述第一确定单元和所述第二确定单元都确定所述人类主体未出现在所述底面寝具上的情况下，所述信号发生器生成显示所述人类主体未出现在所述底面寝具上的信号。
24.根据权利要求20所述的出现在床上的确定装置，其中每个所述预设周期的时间长度被配置成比所述周期分量的所述一个周期需要的时间长度更长。
25.根据权利要求22所述的出现在床上的确定装置，其中每个所述预设周期的时间长度被配置成比所述周期分量的所述一个周期需要的时间长度更长。
26.根据权利要求20所述的出现在床上的确定装置，其中所述分散指标是在所述预设周期期间获得的所述多个第一电平值的标准偏差、方差或变异系数。
27.根据权利要求22所述的出现在床上的确定装置，其中所述分散指标是在所述预设周期期间获得的所述多个第一电平值的标准偏差、方差或变异系数。
28.—种睡眠测量装置，该睡眠测量装置包括: 根据权利要求1、2、8、9、16和17中的任一权利要求所述的出现在床上的确定装置，其中在确定所述人 类主体出现在所述底面寝具上的情况下，所述确定装置还包括:第二信号处理单元，被配置成利用小于所述第一增益的第二增益放大所述测量信号以输出第二输出信号； 第二 A/D转换单元，被配置成输出通过所述第二输出信号的A/D转换获得的多个第二电平值； 生物信息获取单元，被配置成基于所述第二电平值获得所述人类主体的生物信息以输出所述生物信息；以及 测量单元，被配置成基于所述生物信息测量所述人类主体的睡眠情况。
29.—种睡眠测量装置，该睡眠测量装置包括: 根据权利要求1、2、8、9、16和17中的任一权利要求所述的出现在床上的确定装置， 其中在确定所述人类主体出现在所述底面寝具上的情况下，所述确定装置还包括: 第二 A/D转换单元，被配置成输出通过所述测量信号的A/D转换获得的多个第二采样值； 第二信号处理单元，被配置成利用小于所述第一增益的第二增益数字地放大所述多个第二采样值以输出多个第二电平值； 生物信息获取单元，被配置成基于所述第二电平值获得所述人类主体的生物信息以输出所述生物信息；以及 测量单元，被配置成基于所述生物信息测量所述人类主体的睡眠情况。
全文摘要
出现在床上的确定装置，包括传感器单元，能够与底面寝具一起使用并被配置成测量在所述底面寝具上人类主体的生物位移以输出显示测量结果的测量信号；第一信号处理单元，被配置成利用第一增益放大所述测量信号以输出第一输出信号；第一A/D转换单元，被配置成输出通过所述第一输出信号的A/D转换所获得的多个第一电平值；以及确定单元，被配置成根据表示所述多个第一电平值的分散度的分散指标确定所述人类主体是否出现在床上。
文档编号A61B5/0245GK103169475SQ20121051817
公开日2013年6月26日 申请日期2012年12月5日 优先权日2011年12月20日
发明者酒井良雄, 塩田贵之, 山谷千秋 申请人:株式会社百利达