CN111050639A - 心拍测定装置 - Google Patents

心拍测定装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111050639A
CN111050639A CN201880055510.5A CN201880055510A CN111050639A CN 111050639 A CN111050639 A CN 111050639A CN 201880055510 A CN201880055510 A CN 201880055510A CN 111050639 A CN111050639 A CN 111050639A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
heartbeat
transmission
unit
measurement device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201880055510.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111050639B (zh
Inventor
泷泽晃一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Publication of CN111050639A publication Critical patent/CN111050639A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111050639B publication Critical patent/CN111050639B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/024—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
    • A61B5/0245—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate by using sensing means generating electric signals, i.e. ECG signals
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/024—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
    • A61B5/02444—Details of sensor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/0507—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves  using microwaves or terahertz waves
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1116—Determining posture transitions
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6887—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient mounted on external non-worn devices, e.g. non-medical devices
    • A61B5/6893—Cars
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7235—Details of waveform analysis
    • A61B5/7253—Details of waveform analysis characterised by using transforms
    • A61B5/7257—Details of waveform analysis characterised by using transforms using Fourier transforms
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7235—Details of waveform analysis
    • A61B5/7253—Details of waveform analysis characterised by using transforms
    • A61B5/726—Details of waveform analysis characterised by using transforms using Wavelet transforms
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2503/00—Evaluating a particular growth phase or type of persons or animals
    • A61B2503/20—Workers
    • A61B2503/22—Motor vehicles operators, e.g. drivers, pilots, captains
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/16—Devices for psychotechnics; Testing reaction times ; Devices for evaluating the psychological state
    • A61B5/18—Devices for psychotechnics; Testing reaction times ; Devices for evaluating the psychological state for vehicle drivers or machine operators
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

本发明的心拍测定装置(1)具备从发送天线(4)对被测定者(O)发送发送信号(St)的发送机(3)、通过接收天线(6)将从被测定者(O)反射来的信号作为接收信号(Sr)接收的接收机(5)、以及生成发送信号(St)与接收信号(Sr)的同相成分亦即I信号与正交成分亦即Q信号的正交检波电路(7)。除此以外，心拍测定装置(1)具备：傅立叶变换部(8)，其从I信号与Q信号计算正与负的频率区域的频谱(Ss)；以及信号处理部(9)，其比较频谱(Ss)的正与负的频率成分来提取心拍成分。

Description

心拍测定装置
技术领域
本发明涉及例如适用于人体的心拍的测定的心拍测定装置。
背景技术
作为心拍测定装置，公知有利用多普勒效应的多普勒传感器(例如参照专利文献1～3)。这样的多普勒传感器具备：对被测定者从发送天线发送发送信号的发送单元、通过接收天线接收从上述被测定者反射来的信号作为接收信号的接收单元、以及生成上述发送信号与上述接收信号的同相成分亦即I信号与正交成分亦即Q信号的信号生成单元。
在专利文献1中，公开了将从多普勒传感器输出的中频信号(IF信号)傅立叶变换，而通过对傅立叶变换后的信号执行滤波处理来计算心拍与呼吸的结构。
在专利文献2中，记载有IQ检波(正交检波)反射波，从IQ平面上的取得信号的位置向量的规范的时间序列数据提取心拍信号，而根据提取出的心拍信号的波形的周期性的变动来检测与1次心拍对应的心拍信号。
在专利文献3中，记载有从基于血流的反射率的变化检测心拍的多普勒传感器。另外，在专利文献3中，公开了基于多普勒传感器检测到的振幅成分与相位成分的2个信号，进行从振幅成分分离由人体的身体运动引起的成分的处理，而只提取心拍的结构。
专利文献1：日本特开2016-13239号公报
专利文献2：日本特开2014-39838号公报
专利文献3：日本特开2006-55504号公报
然而，专利文献1中记载的心肺功能监视装置通过对傅立叶变换后的信号执行滤波处理来计算心拍与呼吸。因此，在基于心拍的频率成分与基于身体运动的频率成分重叠的情况下，存在不能够探测这一问题。
专利文献2中记载的多普勒传感器观察IQ平面上的时间序列的运动。因此，在有噪声的情况下不能够进行信号的探测。
专利文献3中记载的多普勒传感器从基于血流的反射率的变化检测心拍。然而，基于血流的反射率的变化非常地小，而对噪声敏感。因此，存在若不是极度小的身体运动，则不能够与心拍分离这一问题。
发明内容
本发明是鉴于上述的以往技术的问题而完成的，本发明的目的在于提供能够精度较好地提取心拍成分的心拍测定装置。
为了解决上述的课题，本发明的特征在于，在具备对被测定者从发送天线发送发送信号的发送单元、通过接收天线接收从上述被测定者反射来的信号作为接收信号的接收单元、以及生成上述发送信号与上述接收信号的同相成分亦即I信号与正交成分亦即Q信号的信号生成单元的心拍测定装置中，具备：频谱计算部，其从上述I信号与上述Q信号计算正与负的频率区域的频谱；以及信号处理部，其比较上述频谱的正与负的频率成分来提取心拍成分。
根据本发明，能够精度较好地提取心拍成分。
附图说明
图1是示出基于本发明的第1实施方式的心拍测定装置的结构的框图。
图2是示出IQ平面上的接收信号的运动的说明图。
图3是示出被测定者的运动与频谱的关系的说明图。
图4是示出接收信号、傅立叶变换区间以及频谱的关系的说明图。
图5是示出基于本发明的第2实施方式的心拍测定装置的结构的框图。
图6是示出基于本发明的第3实施方式的心拍测定装置的结构的框图。
图7是示出将本发明的心拍测定装置搭载于车辆的状态的说明图。
具体实施方式
以下，一边参照附图，一遍对基于本发明的实施方式的心拍测定装置详细地进行说明。
在图1中示出基于第1实施方式的心拍测定装置1。心拍测定装置1具备发送机3、接收机5、正交检波电路7、傅立叶变换部8、信号处理部9等。发送机3以及正交检波电路7连接于局部振荡器2。心拍测定装置1是利用多普勒效应的多普勒传感器与被测定者O非接触地测定被测定者O(人体)的心拍。
局部振荡器2生成单个频率f0的RF信号(高频信号)。此时，RF信号的频率f0设定于10GHz乃至100GHz的范围内。
发送机3构成从发送天线4对被测定者O发送发送信号St的发送单元。发送机3具备电力增幅器3A(PA)。电力增幅器3A的输入侧连接于局部振荡器2。电力增幅器3A的输出侧连接于发送天线4。发送机3将基于局部振荡器2的RF信号通过电力增幅器3A电力增幅，而作为发送信号St从发送天线4朝着被测定者O发送。
发送天线4由能够发射发送信号St的各种天线构成。发送天线4的输入侧连接于发送机3(电力增幅器3A)。发送天线4例如配置于被测定者O的前方，将从发送机3输入的发送信号St朝着被测定者O的胸部照射。
接收机5构成通过接收天线6将从被测定者O反射来的信号作为接收信号Sr接收的接收单元。接收机5具备低噪声增幅器5A(LNA)。低噪声增幅器5A的输入侧连接于接收天线6。低噪声增幅器5A的输出侧连接于正交检波电路7。接收机5在被测定者O反射发送信号St时，通过接收天线6将此时的反射波作为接收信号Sr接收。接收机5通过低噪声增幅器5A增幅接收信号Sr，而向正交检波电路7输出。
接收天线6与发送天线4相同地构成。接收天线6例如与发送天线4相同地配置于被测定者O的前方，而将被测定者O反射发送信号St时的反射波作为接收信号Sr接收。接收天线6由能够接收接收信号Sr的各种天线构成。
此外，发送天线4以及接收天线6并不限于被测定者O的前方，若是在接收信号Sr中产生被测定者O的基于心拍的多普勒效应的位置，则也可以配置于任意的位置(例如被测定者O的后方)。
正交检波电路7构成输出发送信号St与接收信号Sr的同相成分亦即I信号与正交成分亦即Q信号的信号生成单元。正交检波电路7对接收信号Sr进行正交检波。正交检波电路7由混频器7A、7B与移相器7C构成。混频器7A连接于局部振荡器2。混频器7A将接收信号Sr与基于局部振荡器2的RF信号混合而输出I信号(同相信号)。混频器7B经由使RF信号的相位偏移90°的移相器7C连接于局部振荡器2。混频器7B将接收信号Sr与通过移相器7C后的RF信号混合而输出Q信号(正交信号)。正交检波电路7将I信号与Q信号向傅立叶变换部8输出。
傅立叶变换部8以及信号处理部9例如由微型计算机等那样的计算装置10构成。计算装置10具有将I信号以及Q信号通过AD变换器变换为数字信号的AD变换器(未图示)。除此以外，计算装置10具有储存了各种程序的存储部(未图示)。计算装置10通过执行各种程序来作为傅立叶变换部8以及信号处理部9工作。
傅立叶变换部8构成从I信号与Q信号计算正与负的频率区域的频谱Ss的频谱计算部。傅立叶变换部8将时间幅度Tw设定地比心拍的间隔Thb短，而将I信号与Q信号傅立叶变换。因此，I信号以及Q信号向傅立叶变换部8输入，而被划分为预先决定的时间幅度Tw而被傅立叶变换。如图4所示，傅立叶变换部8将划分出的时间幅度Tw一点点地错开，并且在各个区间进行傅立叶变换，而计算频谱Ss的随时间的变化。错开时间幅度Tw的值是比时间幅度Tw小的值(例如时间幅度Tw的一半)。
在这里，心拍的正常值例如为60～100次/分钟左右。此时，心拍的间隔Thb例如为0.6～1秒左右。因此，傅立叶变换部8作为比心拍的间隔Thb短的值，例如设定0.3～0.5秒左右的时间幅度Tw，而将I信号与Q信号以时间幅度Tw划分而傅立叶变换。
傅立叶变换后的数据具有正与负的频率区域。傅立叶变换部8计算包含于某一定时间(时间幅度Tw)的信号的频率成分，而将该频率成分的随时间的变化连续地输出。傅立叶变换部8将频谱Ss向信号处理部9输出。
信号处理部9比较频谱Ss的正与负的频率成分来提取心拍成分。信号处理部9解析频谱Ss的随时间的变化，而比较正与负的频率成分。具体而言，信号处理部9对频谱Ss以同一频率比较正与负的信号强度。信号处理部9例如在两者的差异在20％以内时，即在一方(例如正侧)的信号强度在另一方(例如负侧)的信号强度的±20％的范围内时，判定为是信号强度相同的范围。另一方面，信号处理部9例如在两者的差异超过20％时，判定为是信号强度不同的范围。信号处理部9作为心拍信号，以正与负的频率成分提取信号强度相同的范围的信号。
此外，信号强度相同的范围并不限于例示的内容，而根据实际的测定结果等来适当地设定适当的值。另外，傅立叶变换部8以及信号处理部9设为通过计算装置10的计算处理来实现，但也可以分别由硬件的处理电路构成。
接下来，，一边参照图1乃至图4，一边对由基于本实施方式的心拍测定装置1进行的心拍测定的工作进行说明。
心拍测定装置1例如设置于离被测定者O数米远的位置。心拍测定装置1从发送天线4对被测定者O输出发送信号St(RF信号)，而通过接收天线6将由被测定者O反射而返回的反射波(RF信号)作为接收信号Sr接收。此时，在反射波中，伴随着被测定者O的运动而产生多普勒效应，而产生与被测定者O的运动对应的相位变动。接收信号Sr被正交检波电路7的混频器7A、7B降频转换，而生成I信号与Q信号。若将振幅设为A(t)，将发送信号的频率设为f0，将心拍测定装置1与被测定者O的距离设为d(t)，将光速设为c，将由噪声等导致的相位变动设为φ(t)，则I信号与Q信号表示为以下的数1以及数2的式子那样。
[数1]
Figure BDA0002392558480000051
[数2]
Figure BDA0002392558480000052
在图2中示出心拍测定装置1(正交检波电路7)的输出信号(I信号以及Q信号)的一个例子。随着目标(例如被测定者O的胸部表面)移动，接收信号Sr的相位旋转，而在IQ平面上在圆周上运动。若心拍测定装置1与被测定者O的距离变化发送信号St的半波长的量，则在IQ平面上转1周。在心拍测定装置1与被测定者O接近时，在IQ平面上逆时针旋转。在心拍测定装置1与被测定者O远离时，在IQ平面上顺时针旋转。心拍在测定装置1与被测定者O的距离的变动相对于发送信号St的半波长充分得小时，图2中的轨迹只在圆周上的一部分运动，而是几乎呈直线的运动。
在图3中例示将IQ信号傅立叶变换后的频谱的频率成分。在被测定者O的运动较大的情况下，如图2所示，在IQ平面上在圆周上运动。如图3的(A)所示，在心拍测定装置1与被测定者O接近，而在IQ平面上逆时针旋转时，频谱Ss的频率成分表示为正的频率成分。如图3的(B)所示，在心拍测定装置1与被测定者O远离，而在IQ平面上顺时针旋转时，频谱Ss的频率成分表示为负的频率成分。如图3的(C)所示，相反地在被测定者O的运动较小的情况下，频率成分在正侧与负侧具有几乎相同的成分。
在图4中示出基于心拍的接收信号Sr(I信号与Q信号)的频谱Ss的一个例子。在这里，发送信号St的频率f0在10GHz乃至100GHz的范围内。因此，发送信号St的波长为3mm乃至30mm，其半波长为1.5mm乃至15mm。此时，伴随着心拍的胸部表面的运动大致为0.5mm乃至1.0mm，比发送信号St的半波长小。因此，图2中的轨迹只在圆周上的一部分的运动，而是几乎呈直线的运动。其结果是，如图4所示，心拍的频谱Ss的频率成分在正侧与负侧具有几乎相同的成分。
在这里，I信号以及Q信号被划分为时间幅度Tw而被傅立叶变换。此时，I信号以及Q信号中被以时间幅度Tw划分的部分缓缓地偏移。因此，频谱Ss的信号强度根据I信号以及Q信号中被傅立叶变换的部分的偏离而随时间变化。关于心拍的频谱Ss的频率成分在正侧与负侧具有几乎相同的成分的这一点，两者的振幅为几乎相同的大小。因此，信号处理部9能够通过在正与负的频率成分提取信号强度相同的范围的成分，从而提取心拍信号。
于是，频谱计算部8从来自被测定者O的反射波(接收信号Sr)的I信号与Q信号计算正与负的频率区域的频谱Ss，信号处理部9比较频谱Ss的正与负的频率成分来提取心拍成分。此时，对像心拍这样较小的运动的信号的频率成分在正与负的频率区域同样地出现。与此相对的，对像身体运动这样较大的运动的信号的频率成分在正与负具有不同的成分。因此，信号处理部9能够通过比较频谱Ss的正与负的频率成分而取出在正与负的频率区域相同的成分，从而提取基于心拍的信号。其结果是，能够分离基于心拍的信号与基于身体运动的信号，而即使存在基于身体运动的影响，也能够精度较好地提取心拍成分。
另外，由于发送信号St的频率在10GHz乃至100GHz的范围内，因此发送信号St的波长为3mm乃至30mm，其半波长为1.5mm乃至15mm。此时，伴随心拍的胸部表面的运动为大致0.5mm乃至1.0mm，比发送信号St的半波长小。另一方面，伴随呼吸的胸部表面的运动为大致10mm，为与发送信号St的半波长同等程度的大小。因此，能够通过发送信号St的频率设定于10GHz乃至100GHz的范围内，从而心拍作为较小的运动被捕捉，而呼吸作为较大的运动被捕捉，而能够将心拍与呼吸精度较好地分离。
并且，频谱计算部由将I信号与Q信号傅立叶变换的傅立叶变换部8构成。此时，基于心拍的胸部表面的运动在1次心拍期间存在瞬时振动的时间段。与几乎不运动的时间段。与此相对的，傅立叶变换部8由于傅立叶变换的时间幅度Tw设定得比心拍的间隔Thb短，因此能够精度较好地观测频率成分的随时间的变化，而能够随时间观测个别的鼓动。因此，心拍的探测精度提高。
接下来，在图5中，示出基于本发明的第2实施方式的心拍测定装置11。第2实施方式的特征在于频谱计算部由将I信号与Q信号小波变换的小波变换部构成。此外，在心拍测定装置11的说明时，与基于第1实施方式的心拍测定装置1相同的结构标记同一附图标记，而省略其说明。
心拍测定装置11具备发送机3、接收机5、正交检波电路7、小波变换部12、信号处理部9等。
小波变换部12以及信号处理部9例如由微型计算机等这样的计算装置10构成。计算装置10通过执行各种程序从而作为小波变换部12以及信号处理部9工作。
小波变换部12构成从I信号与Q信号计算正与负的频率区域的频谱Ss的频谱计算部。小波变换部12在傅立叶变换时通过解析的频带而改变时间幅度。具体而言，对小波变换部12而言，较低的频带则增宽时间幅度，较高的频带则缩窄时间幅度。由此，能够同时进行广带域的信号解析。
傅立叶变换后的数据具有正与负的频率区域。小波变换部12计算包含于可变的时间幅度的信号的频率成分，而将该频率成分的随时间的变化连续地输出。小波变换部12将频谱Ss向信号处理部9。
于是，在第2实施方式中也能够得到与第1实施方式相同的作用效果。另外，频谱计算部由将I信号与Q信号小波变换的小波变换部12构成。这种情况下，小波变换部12在傅立叶变换时根据解析的频带来改变时间幅度。因此，小波变换部12通过较低的频带则增宽时间幅度，较高的频带则缩窄时间幅度，从而能够同时进行广带域的信号解析。
接下来，在图6中，示出基于本发明的第3实施方式的心拍测定装置21。第3实施方式的特征在于，发送天线与接收天线由兼用于它们的单个收发天线构成。此外，在心拍测定装置11的说明时，与基于第1实施方式的心拍测定装置1相同的结构标记同一附图标记，而省略其说明。
心拍测定装置21具备发送机3、接收机5、正交检波电路7、傅立叶变换部8、信号处理部9等。发送机3以及接收机5经由环行器22连接于收发天线23。
收发天线23用于发送信号St的发送、与接收信号Sr的接收的两方。因此，收发天线23由能够发射发送信号St，并且能够接收由其反射波构成的接收信号Sr的各种天线构成。环行器22将从发送机3输出的发送信号St向收发天线23供给，并且将从收发天线23接收到的接收信号Sr向接收机5传送。
于是，在第3实施方式中也能够得到与第1实施方式相同的作用效果。另外，发送天线与接收天线由单个收发天线23构成。因此，和分别设置发送天线与接收天线的情况相比，能够将装置整体小型化。
此外，基于第3实施方式的心拍测定装置21设为具备基于第1实施方式的傅立叶变换部8，但也可以设为具备基于第2实施方式的小波变换部12。
另外，如图7所示，也可以心拍测定装置1搭载于车辆V。这种情况下，发送机3以及接收机5搭载于车辆V。具体而言，发送机3以及接收机5作为与驾驶员D对置的位置而例如设置于车辆V的转向车轮S的周围。发送机3作为被测定者向车辆V的驾驶员D发送发送信号St。接收机5将从驾驶员D反射来的信号作为接收信号Sr接收。由此，能够检测车辆V的驾驶员D的心拍。在车辆V中，并不限于基于第1实施方式的心拍测定装置1，也可以搭载第2、基于第3实施方式的心拍测定装置11，21。
另外，上述各实施方式为例示，不言而喻，能够进行在不同的实施方式中示出的结构的部分的置换或者组合。
接下来，对包含于上述的实施方式的发明进行记载。本发明的特征在于，在具备对被测定者从发送天线发送发送信号的发送单元、通过接收天线接收从上述被测定者反射来的信号作为接收信号的接收单元、以及生成上述发送信号与上述接收信号的同相成分亦即I信号与正交成分亦即Q信号的信号生成单元的心拍测定装置中，具备：频谱计算部，其从上述I信号与上述Q信号计算正与负的频率区域的频谱；以及信号处理部，其比较上述频谱的正与负的频率成分来提取心拍成分。
根据本发明，频谱计算部从来自被测定者的反射波的I信号与Q信号计算正与负的频率区域的频谱，信号处理部比较频谱的正与负的频率成分来提取心拍成分。此时，对像心拍这样较小的运动的信号的频率成分在正与负的频率区域同样地出现。与此相对的，对像身体运动这样较大的运动的信号的频率成分在正与负具有不同的成分。因此，信号处理部能够通过比较频谱的正与负的频率成分而取出在正与负的频率区域相同的成分，从而提取基于心拍的信号。其结果是，能够分离基于心拍的信号与基于身体运动的信号，而即使存在基于身体运动的影响，也能够精度较好地提取心拍成分。
在本发明中，特征在于，上述发送信号的频率在10GHz乃至100GHz的范围内。
根据本发明，由于发送信号的频率在10GHz乃至100GHz的范围内，因此发送信号的波长为3mm乃至30mm，其半波长为1.5mm乃至15mm。此时，伴随心拍的胸部表面的运动为大致0.5mm乃至1.0mm，比发送信号的半波长小。另一方面，伴随呼吸的胸部表面的运动为大致10mm，为与发送信号的半波长同等程度的大小。因此，能够通过发送信号的频率设定于10GHz乃至100GHz的范围内，从而心拍作为较小的运动被捕捉，而呼吸作为较大的运动被捕捉，而能够将心拍与呼吸精度较好地分离。
在本发明中，特征在于，上述频谱计算部是将时间幅度比心拍的间隔短地设定来将上述I信号与上述Q信号傅立叶变换的傅立叶变换部。
此时，基于心拍的胸部表面的运动在1次心拍期间存在瞬时振动的时间段。与几乎不运动的时间段。与此相对的，傅立叶变换部由于傅立叶变换的时间幅度设定得比心拍的间隔短，因此能够精度较好地观测频率成分的随时间的变化，而能够随时间观测个别的鼓动。因此，心拍的探测精度提高。
在本发明中，特征在于，上述频谱计算部是将上述I信号与上述Q信号小波变换的小波变换部。
小波变换部在傅立叶变换时根据解析的频带来改变时间幅度。因此，小波变换部通过较低的频带则增宽时间幅度，较高的频带则缩窄时间幅度，从而能够同时进行广带域的信号解析。
在本发明中，特征在于，上述发送天线与上述接收天线由兼用于它们的单个收发天线构成。
因此，和分别设置发送天线与接收天线的情况相比，能够将装置整体小型化。
在本发明中，上述发送单元以及上述接收单元搭载于车辆，上述发送单元向作为上述被测定者的上述车辆的驾驶员发送上述发送信号，上述接收单元接收从上述驾驶员反射来的信号作为上述接收信号。由此，能够检测车辆的驾驶员的心拍。
附图标记说明：
1、11、21...心拍测定装置；3...发送机(发送单元)；4...发送天线；5...接收机(接收单元)；6...接收天线；7...正交检波电路(信号生成单元)；8...傅立叶变换部(频谱计算部)；9...信号处理部；12...小波变换部(频谱计算部)；23...收发天线。

Claims (6)

1.一种心拍测定装置，具备：
发送单元，其对被测定者从发送天线发送发送信号；
接收单元，其通过接收天线接收从上述被测定者反射来的信号作为接收信号；以及
信号生成单元，其生成与I信号的正交成分亦即Q信号，该I信号是上述发送信号与上述接收信号的同相成分，
该心拍测定装置的特征在于，具备：
频谱计算部，其根据上述I信号与上述Q信号计算正与负的频率区域的频谱；
信号处理部，其比较上述频谱的正与负的频率成分来提取心拍成分。
2.根据权利要求1所述的心拍测定装置，其特征在于，
上述发送信号的频率在10GHz乃至100GHz的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的心拍测定装置，其特征在于，
上述频谱计算部是将时间幅度比心拍的间隔短地设定来将上述I信号与上述Q信号傅立叶变换的傅立叶变换部。
4.根据权利要求1或2所述的心拍测定装置，其特征在于，
上述频谱计算部是将上述I信号与上述Q信号小波变换的小波变换部。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的心拍测定装置，其特征在于，
上述发送天线与上述接收天线由兼用于它们的单个收发天线构成。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的心拍测定装置，其特征在于，
上述发送单元以及上述接收单元搭载于车辆，
上述发送单元向作为上述被测定者的上述车辆的驾驶员发送上述发送信号，
上述接收单元接收从上述驾驶员反射来的信号作为上述接收信号。
CN201880055510.5A 2017-08-31 2018-07-11 心拍测定装置 Active CN111050639B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-167060 2017-08-31
JP2017167060 2017-08-31
PCT/JP2018/026205 WO2019044195A1 (ja) 2017-08-31 2018-07-11 心拍測定装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111050639A true CN111050639A (zh) 2020-04-21
CN111050639B CN111050639B (zh) 2021-06-11

Family

ID=65525395

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880055510.5A Active CN111050639B (zh) 2017-08-31 2018-07-11 心拍测定装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11219382B2 (zh)
JP (1) JP6747600B2 (zh)
CN (1) CN111050639B (zh)
DE (1) DE112018004882T5 (zh)
WO (1) WO2019044195A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023054458A (ja) * 2021-10-04 2023-04-14 ニッシンボウ シンガポール ピーティーイー リミテッド 心拍呼吸検出装置及び心拍呼吸検出プログラム

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1698333A (zh) * 2003-07-11 2005-11-16 松下电器产业株式会社 时刻抽出装置及方法与包括该时刻抽出装置的解调装置
CN101553163A (zh) * 2006-09-21 2009-10-07 奈鹰唯医学科技公司 用于非侵入式胸部射频探询的装置和方法
CN104644143A (zh) * 2015-03-09 2015-05-27 耿希华 一种非接触式生命体征监护系统
US20150327774A1 (en) * 2014-05-13 2015-11-19 Industry-Academic Cooperation Foundation, Yonsei University Bio signal measuring apparatus and user monitoring system including the same
US20160338652A1 (en) * 2015-05-22 2016-11-24 Panasonic Corporation Heartbeat measuring apparatus, heartbeat measuring method, and recording medium
CN106572815A (zh) * 2014-09-19 2017-04-19 松下知识产权经营株式会社 生物信息检测装置以及床

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4405343B2 (ja) 2004-08-23 2010-01-27 株式会社デンソー 心拍計測装置
US7483800B2 (en) * 2006-06-01 2009-01-27 Radatec, Inc. Peak detection and clutter reduction for a microwave sensor
WO2008036396A2 (en) 2006-09-21 2008-03-27 Noninvasive Medical Technologies, Inc. Apparatus and method for non-invasive thoracic radio interrogation
US8142361B2 (en) * 2007-08-28 2012-03-27 Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for automatic optimization of doppler imaging parameters
JP5377689B2 (ja) 2011-09-21 2013-12-25 斎藤 光正 定在波レーダー内蔵型ｌｅｄ照明器具
JP2014042722A (ja) * 2012-08-28 2014-03-13 Nec Corp 心的影響推測システム、心的影響推測方法、心的影響推測プログラムおよび記録媒体
JP5583257B2 (ja) 2013-09-20 2014-09-03 三菱電機株式会社 生体状態取得装置、生体状態取得プログラム、生体状態取得装置を備えた機器及び空気調和機
FR3015692B1 (fr) * 2013-12-24 2017-03-03 Univ D'aix-Marseille Procede d'analyse par resonance magnetique nucleaire
JP2016013239A (ja) 2014-07-01 2016-01-28 国立大学法人 筑波大学 心肺機能監視装置
WO2016002759A1 (ja) 2014-07-01 2016-01-07 Cyberdyne株式会社 生体情報検出装置、背もたれ付シート及び心肺機能監視装置
WO2016006468A1 (ja) * 2014-07-10 2016-01-14 アルプス電気株式会社 無線センサ装置
US9491029B2 (en) * 2014-12-15 2016-11-08 Apple Inc. Devices and methods for reducing signal distortion in I/Q modulation transceivers
JP6445354B2 (ja) 2015-03-05 2018-12-26 国立大学法人九州工業大学 生体信号検出装置及び血圧測定システム

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1698333A (zh) * 2003-07-11 2005-11-16 松下电器产业株式会社 时刻抽出装置及方法与包括该时刻抽出装置的解调装置
CN101553163A (zh) * 2006-09-21 2009-10-07 奈鹰唯医学科技公司 用于非侵入式胸部射频探询的装置和方法
US20150327774A1 (en) * 2014-05-13 2015-11-19 Industry-Academic Cooperation Foundation, Yonsei University Bio signal measuring apparatus and user monitoring system including the same
CN106572815A (zh) * 2014-09-19 2017-04-19 松下知识产权经营株式会社 生物信息检测装置以及床
CN104644143A (zh) * 2015-03-09 2015-05-27 耿希华 一种非接触式生命体征监护系统
US20160338652A1 (en) * 2015-05-22 2016-11-24 Panasonic Corporation Heartbeat measuring apparatus, heartbeat measuring method, and recording medium

Also Published As

Publication number Publication date
JP6747600B2 (ja) 2020-08-26
WO2019044195A1 (ja) 2019-03-07
JPWO2019044195A1 (ja) 2020-04-09
DE112018004882T5 (de) 2020-06-10
US20200260974A1 (en) 2020-08-20
US11219382B2 (en) 2022-01-11
CN111050639B (zh) 2021-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210030282A1 (en) Methods for training a model for use in radio wave based blood pressure monitoring
EP2093588B1 (en) Pulsed ultra-wideband sensor and the method thereof
US11051703B2 (en) Method and device for detecting a vital sign carrying signal using a phase-locked loop
US11045145B2 (en) Buckle and on-vehicle system
US20080074307A1 (en) Determining presence and/or physiological motion of one or more subjects within a doppler radar system
KR101145646B1 (ko) 비접촉식 생체 신호 측정 장치 및 그 장치에서의 비접촉식 생체 신호 측정 방법
US20210353156A1 (en) Direct rf signal processing for heart-rate monitoring using uwb impulse radar
WO2016057781A1 (en) Method and apparatus for non-contact fast vital sign acquisition based on radar signal
Wang et al. Chest-worn health monitor based on a bistatic self-injection-locked radar
Seflek et al. Small motion detection and non-contact vital signs monitoring with continuous wave doppler radars
Will et al. Instantaneous heartbeat detection using a cross-correlation based template matching for continuous wave radar systems
CN111050639B (zh) 心拍测定装置
EP3399334A1 (en) Object detecting device and sensor device
Mogi et al. Heartbeat detection with Doppler sensor using adaptive scale factor selection on learning
Rong et al. Novel Respiration-Free Heartbeat Detection Algorithm Using Millimeter-Wave Radar
KR20170019785A (ko) 원형편파 헬릭스 안테나를 이용한 고감도 비침습 생체신호 검출 장치 및 방법
Fang et al. A Ku-band FMCW radar on chip for wireless micro physiological signal monitoring by interferometry phase analysis
Yamamoto et al. Non-contact heartbeat detection by MUSIC with discrete cosine transform-based parameter adjustment
Kontou et al. Heartbeat and respiration detection using a low complexity cw radar system
Chen et al. Noncontact heart rate detection method based on Kalman filter
KR102181745B1 (ko) 차동위상 레이더 생체신호 검출 장치 및 방법
Kontou et al. CW radar based system with automated DC offset reduction for heartbeat detection
Malafaia et al. Improving performance of bio-radars for remote heartbeat and breathing detection by using cyclostationary features
KR20180010713A (ko) 다중 캐리어 도플러 레이더
US20200155011A1 (en) Method for measuring high-accuracy realtime heart rate based on continuous-wave doppler radar and radar system therefor

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant