JP2017074332A - マイクロ波ドップラセンサによる生体の行動監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】 警察や刑事施設における自殺や暴行事案の防止、畜産業における出産事故の防止、エアコンの省エネ運転のコントロールを可能としたマイクロ波ドップラセンサによる生体の行動監視システムを提供する。【解決手段】 マイクロ波ドップラセンサを用いて人間あるいは動物などの生体を検出して生体情報をモニタする装置において、ドップラモジュールで検知した生体の体動、呼吸、心拍の検知信号の動作スピードに対応したドップラ周波数を検出することで生体の運動量を判定し、運動量が急激に増えるなど急激な変化を検出したときにアラームを発して刑事施設の独居房での自殺、刑務所内における暴行事案、畜産業における出産直後の子牛、子豚の踏み潰しなどを効果的に防止する。【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロ波ドップラセンサによって人間や動物の行動を監視するシステムに関する。

近年、マイクロ波ドップラセンサを用いた生体情報をモニタするシステムが種々開発されている。マイクロ波ドップラセンサは、測定する生体である人間に向けてマイクロ波を照射し人間からの反射波を受信して測定することで、人間が動いているときはドップラー効果により照射した送信波と受信した反射波との周波数に差が生じこの差を比較することにより人間の存在の有無はもとより動きのスピードや呼吸や心拍を検出することが可能なものである。

このようなマイクロ波ドップラセンサを用いた生体情報をモニタするシステムは、人間の存在の有無、体動、呼吸、心拍などの生体情報を検知して、主に防犯、照明器具の自動点灯、独居高齢者の安否確認、入院患者の健康管理、乗り物の運転者の健康管理など様々な分野に用いられている。

例えば、特開２００２−７１８２５号公報（特許文献１）のマイクロ波利用人体検知装置は、システムキッチン、洗面台、トイレ、風呂、シャワーなどの住設機器にマイクロ波センサを設置して人体の存在と呼吸や心臓の鼓動などの生体情報を検出するものである。

また、特開２０１２−７５８６１号公報（特許文献２）の安否監視装置は、一人住まいの高齢者など単独で生活を営む人の日々の生活状態や健康状態の異常などを検出し、総合的な身体状態を監視する安否監視装置で、マイクロ波ドップラセンサが出力するマイクロ波ドップラシフト信号を用いて体動数と呼吸数とを算出し、これら２つの上方の組み合わせである安否パターンから被検者の安否を監視することで、大きな体動を伴わない状況下での安否判別が可能になると共に被験者の状態も検出することができるものである。また、当該文献の請求項６によれば、前記マイクロ波ドップラセンサと前記体動呼吸検出手段とがセンサユニットとして形成され、前記安否パターン判定部と前記安否報知手段とが、前記センサユニットとは別体のサーバに備えられ、前記センサユニットと前記サーバとは、有線または無線の通信回線で結ばれて安否確認のメッセージや通話を行うことができるものである。

また、特開２０１１−３４９３８号公報（特許文献３）のドップラーセンサ内蔵電球型ＬＥＤ照明器具は、アウターケースの上部に透光性素材からなるドームカバー、下部に電球のソケットに装着可能な口金を備えた電球型の照明器具で、内部にＬＥＤとマイクロ波を送受信するドップラーモジュールを備え、多様な白熱灯照明器具の電球と交換するだけで、確実に人体の検知を行うことのできる、省エネでスペース上の制約が生じることのない電球型ＬＥＤ照明器具である。

また、特開２０１３−９２５１２号公報（特許文献４）のマイクロ波センサによる生体情報検知システム内蔵型ランプは、照明器具への装着手段を備えたランプ（１）に、マイクロ波センサ（２）と、アラームを発する報知手段（３）とを一体に備え、マイクロ波センサ（２）で人体の存在を検知するとともに、体動、呼吸、心拍を検知モニタし、呼吸及び心拍の何れか、あるいはその両方が所定の時間検知されなかったとき、報知手段（３）によってアラームを発して早期に救命処置を施すもので、既存の照明器具の白熱灯電球と交換するだけで、マイクロ波センサによって人体の存在と生体情報を検知して、所定の生体情報を検知したときに音や光によってアラームを発するランプである。

また、特開２０１５−１４４７９６号公報（特許文献５）のマイクロ波ドップラセンサによる人体検出及び生体モニタ方法は、マイクロ波ドップラセンサを用いて居住空間の人体を検出し、人体の体動や呼吸を検知して生体情報をモニタする装置において、該装置が電源オンで人体の有無を検出するための待機時は、該マイクロ波ドップラセンサからマイクロ波をパルス変調として間隔をおいて送出して人体の有無を低消費電流でモニタし、人体の検出後の一定時間内に再び人体を検出しなかったときは、該マイクロ波ドップラセンサから送出されるマイクロ波をパルス変調から無変調連続波に切り換えて連続して送出してさらに詳細に人体の体動と呼吸をモニタすることで、マイクロ波ドップラセンサの動作のための消費電流を最小限とするとともに、確実に人体と呼吸を検出してモニタすることができるものである。

ところで昨今、警察の留置場、拘置所や刑務所の独居房で収監者が自殺する事案が多発している。定期的な巡回や監視カメラなど注意を払っているが、完全に防止する手立てがない。収監者死亡により事件が未解決となるなど何れにしても不幸な結末となることだけは避けなければならない。また、雑居房においては、収監者への暴行、収監者同士の争い事が頻繁に発生している。発生頻度の高い時間帯は、やはり監視の手薄になる深夜帯や巡回の合間であったりする。暴行を受けた側は報復などを恐れ職員に知らせることをせず何事もなかったかのように振る舞うこともある。これも定期的に巡回したり監視カメラを付けるなど監視を強めているが完全に防止する手立てがない。

また、牛や豚などの畜産業においては計画的に子牛や子豚を出産させるために日常的に出産が繰り返されている。特に妊娠している牛や豚に対しては日々健康管理が欠かさず行われており、出産時期が近づくとその兆候を見逃さないように２４時間体制で監視をするなど細心の注意を払っているが、気付かない内に分娩が始まり、気付いたときには子牛や子豚が母牛や母豚に踏み潰されているといった事故が後を絶たない。子牛や子豚を出産させるには多大な労力とコストが掛かっており、このような事故によってすべてが徒労に終わると同時に経済的及び精神的な負担も計り知れない。

さらに、家庭、事務所、作業所、工場などに設置されるエアコンは、そのときの気温に応じた快適な温度に設定して運転するのが通常である。しかしながら、その中にいる人間の運動状態、例えば汗をかくような作業で運動量の多い状態であるか、テレビを見たりパソコンを操作するといったじっとした運動量の少ない状態であるかで快適な温度は大きく異なる。例えば、エアコンの設定温度が２５℃に設定されている場合、汗をかくような作業で運動量の多い状態であれば２５℃の設定温度では暑く感じ、じっとした運動量の少ない状態であれば２５℃の設定温度は快適であるか人によっては寒く感じることがあるかもしれない。また、前述のようにエアコンの設定温度が２５℃に設定されている場合、汗をかくような作業で運動量の多い状態であれば２５℃の設定温度では暑く感じてエアコンの設定温度を下げてしまうことが多い。そして作業が終了すれば運動量は少なくなるのでエアコンの温度設定をもとの２５℃に戻せばよいが、往々にして一旦設定温度を下げてしまうとそれに慣れてしまいあらためて温度設定をしないことが多い。しかしながらこれではエアコンを消費電力が大きいまま無駄に運転させることとなり、省エネや健康上の観点からは望ましいものではない。

特開２００２−７１８２５号公報 特開２０１２−７５８６１号公報 特開２０１１−３４９３８号公報 特開２０１３−９２５１２号 特開２０１５−１４４７９６号公報

特許文献１乃至５は、何れもマイクロ波ドップラセンサによって体動、呼吸、心拍の有無を単に検知するにとどまる技術で、生体の動きの運動量を判定することがでず、前述の警察や刑事施設における自死や暴行事案、畜産農家における出産事故を防止することはできない。また、マイクロ波ドップラセンサによってこれらを解決する技術は特に存在しない。

そこで本発明は、前記課題を解決し、警察や刑事施設における自殺や暴行事案の防止、畜産業における分娩事故の防止、エアコンの省エネ運転のコントロールを可能としたマイクロ波ドップラセンサによる生体の行動監視システムを提供することを目的とするものである。

上記課題は本発明の請求項１によれば、マイクロ波ドップラセンサを用いて人間あるいは動物などの生体を検出して生体情報をモニタする装置において、本体は、ドップラモジュール、制御回路、報知手段とから構成され、ドップラモジュールで生体の体動、呼吸、心拍を検知し、ドップラモジュールで検知した生体の体動、呼吸、心拍の検知信号の動作スピードに対応したドップラ周波数を検出するとともに、ドップラ周波数の検出をモニタし、所定の周波数が検出されたときに報知手段でアラームを発することで解決される。

上記課題は本発明の請求項２によれば、マイクロ波ドップラセンサを用いて人間あるいは動物などの生体を検出して生体情報をモニタする装置において、本体は、ドップラモジュール、制御回路、報知手段、通信手段とから構成され、ドップラモジュールで生体の体動、呼吸、心拍を検知し、ドップラモジュールで検知した生体の体動、呼吸、心拍の検知信号の動作スピードに対応したドップラ周波数を検出するとともに、ドップラ周波数の検出をモニタし、所定の周波数が検出されたときに報知手段でアラームを発するとともに、通信手段によって離れた場所でアラームを受け取ることで解決される。

上記課題は本発明の請求項３によれば、マイクロ波ドップラセンサを用いて人間あるいは動物などの生体を検出して生体情報をモニタする装置において、本体は、ドップラモジュール、制御回路、報知手段とから構成され、ドップラモジュールで生体の体動、呼吸、心拍を検知し、ドップラモジュールで検知した生体の体動、呼吸、心拍の検知信号の動作スピードに対応したドップラ周波数を検出するとともに、ドップラ周波数の検出をモニタし、検出されモニタしているドップラ周波数に急激な変化が検出されたときに報知手段でアラームを発することで解決される。

上記課題は本発明の請求項４によれば、マイクロ波ドップラセンサを用いて人間あるいは動物などの生体を検出して生体情報をモニタする装置において、本体は、ドップラモジュール、制御回路、報知手段、通信手段とから構成され、ドップラモジュールで生体の体動、呼吸、心拍を検知し、ドップラモジュールで検知した生体の体動、呼吸、心拍の検知信号の動作スピードに対応したドップラ周波数を検出するとともに、ドップラ周波数の検出をモニタし、検出されモニタしているドップラ周波数に急激な変化が検出されたときに報知手段でアラームを発するとともに、通信手段によって離れた場所でアラームを受け取ることで解決される。

上記課題は本発明の請求項５によれば、検出されたドップラ周波数は、生体の体動、呼吸、心拍のスピードを周波数に変換したものであって、ドップラ周波数の帯域によって運動量を判定することで解決される。

上記課題は本発明の請求項６によれば、本体は、警察の留置場、拘置所や刑務所の独居房での収監者の自殺防止のために用いられることで解決される。

上記課題は本発明の請求項７によれば、本体は、刑務所の雑居房での収監者への暴行、あるいは収監者同士の暴行事案の防止のために用いられることで解決される。

上記課題は本発明の請求項８によれば、本体は、畜産業（牛や豚など）の畜舎における出産直後の子牛、子豚の踏み潰し防止のために用いられることで解決される。

上記課題は本発明の請求項９によれば、本体は、運動量を判定することでエアコンの省エネ運転コントロールのために用いられることで解決される。

マイクロ波ドップラセンサを用いて人間あるいは動物などの生体を検出して生体情報をモニタする装置において、本体は、ドップラモジュール、制御回路、報知手段とから構成され、ドップラモジュールで生体の体動、呼吸、心拍を検知し、ドップラモジュールで検知した生体の体動、呼吸、心拍の検知信号の動作スピードに対応したドップラ周波数を検出するとともに、ドップラ周波数の検出をモニタし、所定の周波数が検出されたときに報知手段でアラームを発するように構成したので、人間や動物など生体の動作を運動量として監視することができ、運動量が急激に増えるなど急激な変化を検出したときにアラームを発して異常事態を知ることができ、事故を未然に防止することが可能となった。特に、警察の留置場、拘置所や刑務所の独居房での収監者の自殺防止、刑務所の雑居房での収監者への暴行、あるいは収監者同士の暴行事案の防止、畜産業（牛や豚など）の畜舎における分娩直後の子牛、子豚の踏み潰し防止といった用途に優れた効果をもたらすものである。

また、人間や動物など生体の動作を運動量として監視することができるので、運動量によってエアコンの省エネ運転の度合いを無断階にコントロールすることができ、無駄なく省エネに優れたエアコン用の温度コントローラーとして使用することができる。

第１実施例のマイクロ波ドップラセンサによる生体の行動監視システムのブロック図である。 第２実施例のマイクロ波ドップラセンサによる生体の行動監視システムのブロック図である。 体動、呼吸、心拍の波形図である。 体動、呼吸、心拍のドップラ周波数を示す帯域図である。

発明を実施させるための形態

以下、本発明の第１の実施例を、図面を参照して説明する。図１は、マイクロ波ドップラセンサによる生体の行動監視システムのブロック図である。本体（１）は、ドップラモジュール（２）と制御回路（３）、報知手段（４）から構成される。ドップラモジュール（２）は、マイクロ波の送受信回路と伝送路とからなるマイクロ波回路を基板に配設して構成され、人間や動物の体動、呼吸、心拍を検知し、制御回路（３）に検知信号を出力する。

制御回路（３）は、増幅回路（３ａ）、デジタルシグナルプロセッサ（３ｂ）、バンドパスフィルタ（３ｃ）から構成され、ドップラモジュール（２）で検知した人間や動物の体動、呼吸、心拍の検知信号の動作スピードに対応したドップラ周波数を検出するとともに、ドップラ周波数の検出をモニタし、所定の周波数が検出されたときに報知手段（４）にアラーム信号を出力してアラームを発する。

報知手段（４）は、本体（１）と一体、別体、一体と別体の両方の何れかにして備えられる。報知手段（４）は、周囲にアラーム（警告）を発するための手段であり、ブザーやサイレンなどの電子音、合成音声、光などで、本体（１）と一体に備えたときは、巡回や監視をする職員が常に本体（１）の設置場所近くにいる場合に有効であり、電子音、合成音声、光などが単独や複数の組み合わせてアラームとして発するように構成される。また、本体（１）と報知手段（４）を別体に備えたときは、巡回や監視をする職員が本体（１）の設置場所から離れた別室にいる場合に有効であり、本体（１）と報知手段（４）とをケーブルで接続して備えられる。さらに、本体（１）と報知手段（４）とを一体に備えつつ別体としても備えたときは、巡回や監視をする職員が１名しかおらず、報知手段（４）が設置された別室を離れて本体（１）の設置場所の巡回中であってもアラームを察知することができる。

なお、図１のブロック図中の制御回路（３）は、ドップラモジュール（２）で検知した人間や動物の体動、呼吸、心拍の動きのスピードに対応したドップラ周波数を検出するとともに、ドップラ周波数の検出状況をモニタし所定のドップラ周波数が検出されたときに報知手段（４）にアラーム信号を出力してアラームを発するための回路としての一例を表したものであり、回路構成を特に限定するものではなく他の回路構成であっても良い。

図３は、ドップラモジュール（２）で検知した体動、呼吸、心拍の波形図である。本体（１）が設置された場所において、ドップラモジュール（２）が人間や動物の体動、呼吸、心拍を検知した場合、図３のように体動、呼吸、心拍それぞれの波形が現れる。例えば図３上段の体動を示すグラフは、Ｘ軸を時間、Ｙ軸を動きのレベル（多い少ない）を示す。上下の振幅が大きいほど活発に動いていることが示され、小さいほど穏やかで動きが少ないことが示される。また、波形の振幅が途中で消滅（上下の振れがないということ）した場合は、体動が無くなったことを示し、別に呼吸と心拍が検知されているのであれば一般的には睡眠状態であることが示される。

図３中段の呼吸を示すグラフは、Ｘ軸を時間、Ｙ軸を呼吸のレベル（深い浅い）を示す。Ｙ軸において上下の振幅が大きいほど深い呼吸であることが示され、小さいほど浅い呼吸であることがわかる。また、Ｘ軸において波形の振幅周期が長いほどゆっくりした呼吸であること、短いほど早い呼吸であることが示される。さらに、波形の振幅が途中で消滅（上下の振れがないということ）した場合は、呼吸が無くなったことを示し、体動も検知されず心拍だけが検知されているのであれば一般的には睡眠時無呼吸であることが示される。

図３下段の心拍を示すグラフは、Ｘ軸を時間、Ｙ軸を心拍のレベルを示す。Ｘ軸において波形の振幅周期が長いほど心拍がゆっくりであることが示され、短いほど心拍が早いことがわかる。また、波形の振幅が途中で消滅（上下の振れがないということ）した場合は、心停止したことを示し、別に体動も呼吸も検知されなければ死亡したか、人間や動物が存在しなくなったかの何れかであることがわかる。ただし、人間や動物が存在しなくなった場合は、体動、呼吸、心拍の波形の振幅がほぼ同時に消滅するため、死亡したか否かの判断をすることは容易である。

図４は、ドップラモジュール（２）で検知し、制御回路（３）で体動、呼吸、心拍の検知信号の動作スピードに対応したドップラ周波数を検出したときの体動、呼吸、心拍のドップラ周波数を示す帯域図である。前述のように、ドップラモジュール（２）は、照射した送信波と受信した反射波との周波数の差を比較することで、人間や動物の存在の有無や体動、呼吸、心拍のスピードを検出することができる。そしてそのスピードは、ドップラ周波数に置き換えて体動、呼吸、心拍を検出することができる。このドップラ周波数は、下記の数式１によって求めることができる。

数式１は、２４．１５０ＧＨｚでのドップラ周波数を求めるもので、Ｃは光速（光や電波の速度）、２は送信波と受信波の往復、ＶＯは物体（人間や動物）のスピードで秒速、ｃｏｓθはターゲット（人間や動物）への照射角、ｆＯは２４．１５０ＧＨｚである。
例えば１００ｋｍ／ｈで動く物体に正面からマイクロ波を照射したときのドップラ周波数は、次の数式２で表される。

数式２によって、１００ｋｍ／ｈで動く物体に正面からマイクロ波を照射したときのドップラ周波数は４．４７２Ｈｚとなる。同様に数式２にあてはめて２００ｋｍ／ｈのときのドップラ周波数は８，９４４Ｈｚ、１０ｋｍ／ｈのときのドップラ周波数は４４７Ｈｚ、１ｋｍ／ｈのときのドップラ周波数は４４Ｈｚ、０．５ｋｍ／ｈのときのドップラ周波数は２２Ｈｚとなり、スピードとドップラ周波数は比例して変化することがわかる。

このようにして、体動、呼吸、心拍のドップラ周波数を求めると、図４に示されるように、呼吸は０．２Ｈｚから０．３Ｈｚ、心拍は１Ｈｚから２Ｈｚ、睡眠時（最大）または穩やかな動きは５０Ｈｚ前後、活発に動いているときは１００Ｈｚから１０００Ｈｚ程度の帯域といったように、人間や動物の動きのスピードに対応したドップラ周波数が検出されることになる。このドップラ周波数帯域は、数ＫＨｚのオーディオ帯域となり信号処理は必要な周波数のみアクティブフィルタ、あるいはデジタルで処理を行うことにより余分な周波数を除くことができ、人間や動物の体動、呼吸、心拍のスピードに対応したドップラ周波数を検出することができる。

体動、呼吸、心拍のスピードに対応して検出されたドップラ周波数からわかることを下記に示す。
（１）運動量によってドップラ周波数の帯域が異なること
（２）運動量が少ない（小さい）ときは低いドップラ周波数帯域であること
（３）運動量が多い（大きい）ときは高いドップラ周波数帯域であること

そこで、本体（１）によって検出されたドップラ周波数帯域を判定し所定の周波数が検出されたときにアラームを発することによって、下記に示すように従来にない新たな用途を見出すことができたのである。その用途を下記に示す。
（１）警察の留置場、拘置所や刑務所の独居房での収監者の自殺防止
（２）刑務所の雑居房での収監者への暴行、あるいは収監者同士の暴行事案の防止
（３）畜産業（牛や豚など）の畜舎における出産直後の子牛、子豚の踏み潰し防止
（４）運動量を判定することでエアコンの省エネ運転コントロール

まず（１）の警察の留置場、拘置所や刑務所の独居房での収監者の自殺防止の用途について説明する。収監者が自殺を図るときは、特に夜間の監視の手薄なときであったり巡回の合間であったりするため、これを補い未然に自殺を防止したり、早期に発見して生命を取り留めることが重要である。

独居房での収監者の監視において、本体（１）によって検出されたドップラ周波数帯域が、前記した運動量が少ない状態である低いドップラ周波数帯域（例えば呼吸の０．２Ｈｚから０．３Ｈｚ、少ない運動量である５０Ｈｚあたり）を検出し続けているなか、突然運動量が多い状態である高いドップラ周波数帯域（１００Ｈｚから１０００Ｈｚ程度の帯域）が検出されたとき、収監者が何らかの行動を起こしたことがわかる。これが収監者の自殺を図ろうとしての行動であるか、はたまた単に独居房内を歩き回っているだけなのかはこれだけで判定することはできない。しかしながら、所定の周波数の帯域である高いドップラ周波数帯域が検出された段階でアラームを発することによって収監者の状態をすぐに確認することができるので、万が一の場合でもすぐに対応することができることには間違いない。本体（１）だけであれば、すぐに収監者の様子を確認しに行けば事足り、本体（１）に加えて監視カメラも装着されていれば、監視カメラ映像と合わせて状況を確認することもできるのである。

また、運動量が少ない状態である低いドップラ周波数帯域が検出され続けているなか、特に運動量が多い状態である高いドップラ周波数帯域も検出されずして、低いドップラ周波数帯域の検出がなくなった場合は、呼吸と心拍が停止したと判定することができるので、このときにもアラームを発することで、速やかに職員が駆け付けることができ、１１９番通報とＡＥＤの手配、胸骨圧迫、気道確保、人工呼吸など一次救命処置を行うことによって一命を取り留める可能性が高くなる。

次に（２）の刑務所の雑居房での収監者への暴行、あるいは収監者同士の暴行事案の防止の用途について説明する。刑務所の雑居房では、収監者への暴行、収監者同士の暴行事案が頻繁に発生している。発生頻度の高い時間帯は、やはり監視の手薄になる深夜帯や巡回の合間であったりする、暴行を振るわれた側も報復などを恐れ、職員に知らせることを躊躇し泣き寝入りをするケースも多いと思われる。このような暴行事案をなくすため、従来の巡回などの監視を補い未然に防止することが重要である。

雑居房での暴行事案の場合、就寝前は複数の収監者それぞれに動きがあるのでこの段階で暴力事案を判定することはできない。特に監視するべきは消灯・就寝後である２１時から起床の翌日６時半である。この時間帯においては、収監者全員就寝しているので本体（１）によって検出されるドップラ周波数帯域は、運動量が少ない状態である低いドップラ周波数帯域（例えば呼吸の０．２Ｈｚから０．３Ｈｚ、寝返りなどでも５０Ｈｚあたり）を検出し続けているなか、突然運動量が多い状態である高いドップラ周波数帯域（１００Ｈｚから１０００Ｈｚ程度の帯域）が検出されたとき、収監者が何らかの行動を起こしたことがわかる。これが暴行事案であるか、はたまた単にトイレに行こうとしたのかはこれだけで判定することはできない。しかしながら、所定の周波数の帯域である高いドップラ周波数帯域が検出された段階でアラームを発することで、速やかに職員が駆け付けることによって暴力事案を早期に発見して阻止することができ、同時に収監者に対して調査聴き取りを行うことができるので、暴力を振るった収監者、暴力を振るわれた収監者を特定することができる。これによってどちらかの収監者を独居房に移動させたりなどの対策をとることができるので、暴行事案の発生を防止することができる。また本体（１）だけでなく監視カメラも装着されていれば、アラームが発っせられたときに監視カメラ映像と合わせて状況を確認することもできるのである。

次に（３）の畜産業（牛や豚など）の畜舎における出産直後の子牛、子豚の踏み潰し防止の用途について説明する。畜舎での出産直後に子牛や子豚が母牛や母豚に踏み潰されているといった事故が多発している。分娩時期が間近になった牛や豚などは、その兆候を見逃さないように２４時間体制で監視をするなど細心の注意を払っているが、特に夜間の監視の手薄なときに事故の発生率が高くなる。このような事故をなくすため、従来の巡回などの監視を補い未然に防止することが重要である。

妊娠中の牛や豚は、普段は落ち着いた動きをしているが、分娩が近づくと極めて落ち着きがなくなることが畜産業に携わる者にとってよく知られている。本体（１）によって検出される通常のドップラ周波数帯域は、運動量が少ない状態である低いドップラ周波数帯域（例えば呼吸の０．２Ｈｚから０．３Ｈｚ、寝返りなどでも５０Ｈｚあたり）を検出し続けているなか、所定の周波数の帯域である突然運動量が多い状態の高いドップラ周波数帯域（１００Ｈｚからから１０００Ｈｚ程度の帯域）が検出されたとき分娩が近いことがわかる。この時点でアラームを発することで、速やかに職員が駆け付けることによって分娩が始まる前の段階から立ち会うことができるようになり、産み落とされた子牛や子豚を親牛や親豚が踏み潰してしまうといった事故を未然に防止することができる。また、分娩が始まる前の段階から立ち会うことで親牛や親豚の健康状態も同時に確認することができるといった利点もある。さらに、本体（１）だけでなく監視カメラも装着されていれば、アラームが発っせられたときに監視カメラ映像と合わせて状況を確認することもできるのである。

次に（４）の運動量を判定することでエアコンの省エネ運転コントロールの用途について説明する。さらに、家庭、事務所、作業所、工場などに設置されるエアコンは、そのときの気温に応じた快適な温度に設定して運転するのが通常である。しかしながら、その中にいる人間の運動状態、例えば汗をかくような作業で運動量の多い状態であるか、テレビを見たりパソコンを操作するといったじっとした運動量の少ない状態であるかで快適な温度は大きく異なる。例えば、エアコンの設定温度が２５℃に設定されている場合、汗をかくような作業で運動量の多い状態であれば２５℃の設定温度では暑く感じ、じっとした運動量の少ない状態であれば２５℃の設定温度は快適であるか人によっては寒く感じることがあるかもしれない。また、前述のようにエアコンの設定温度が２５℃に設定されている場合、汗をかくような作業で運動量の多い状態であれば２５℃の設定温度では暑く感じてエアコンの設定温度を下げてしまうことが多い。そして作業が終了すれば運動量は少なくなるのでエアコンの温度設定をもとの２５℃に戻せばよいが、往々にして一旦設定温度を下げてしまうとそれに慣れてしまいあらためて温度設定をしないことが多い。しかしながらこれではエアコンを消費電力が大きいまま無駄に運転させることとなり、省エネや健康上の観点からは望ましいものではない。

そこで、エアコンの室内機に本体（１）を組み込みドップラモジュール（２）がエアコン室内機の下方にいる人間の体動を検知し、検出されたドップラ周波数に応じてエアコンの温度コントロールを行うようにした。検出されたドップラ周波数が低いときは、「運動量が少ない」＝「人間はそれほど暑く感じていない」と判定し、エアコンを省エネ運転させる。他方、「運動量が多い」＝「人間は暑く感じている」と判定し、エアコンの設定温度を下げたり風量を強にしたりして運転させる。そして検出されたドップラ周波数に応じてエアコンの省エネ運転の度合いを無断階にコントロールするようにすれば、無駄なく省エネに優れたエアコン用の温度コントローラーとして使用することができる。

以下、本発明の第２の実施例を、図面を参照して説明する。なお、実施例２においては、実施例１で述べたマイクロ波ドップラセンサによる生体の行動監視システムの本体（１）に通信手段を備えたことを特徴としているので実施例１の説明と重複する部分については省略して説明する。

図２は、マイクロ波ドップラセンサによる生体の行動監視システムのブロック図である。本体（１）は、ドップラモジュール（２）と制御回路（３）、報知手段（４）、通信手段（５）から構成される。通信手段（５）以外は実施例１と共通であるので主に通信手段（５）の説明をする。

通信手段（５）は、報知手段（４）によって発せられるアラームを外部に送信する通信手段であって、電力線搬送通信（ＰＬＣ）、無線通信の何れかである。通信手段が電力線搬送通信（ＰＬＣ）とした場合は、独居房、雑居房、畜舎など施設のＡＣ１００Ｖコンセントに対応する受信機器を接続することで、施設内の離れた場所にいる職員にアラームを発して異常を知らせることができる。また、通信手段が無線通信の場合、例えば、微弱電波のＦＭトランスミッタとすれば、敢えて専用の受信機を用意せずともＦＭラジオを所定の周波数にセットすることでアラームを受信すれば、施設内の離れた場所にいる職員に異常を知らせることができる。

電力線搬送通信（ＰＬＣ）は、電力線を通信回線として利用する技術で、通信手段（５）として通信用ＰＬＣモデムを備えた本体（１）を独居房、雑居房、畜舎など施設のＡＣ１００Ｖコンセントに接続することで、施設内のＡＣ１００Ｖの電気配線網に接続され、なおかつ同じ電気配線網の例えば施設であれば事務所などにアラームを受信するパーソナルコンピュータや受信装置を設置することで、容易かつ低コストでアラームの通信網を構築することが可能となる。特に、刑務所においては複数の独居房や雑居房、畜舎であれば複数のブースがあり、新たにアラーム報知用のシステムを構築する場合は、各部屋やブースにセンサの取付工事、ケーブルの敷設工事など多大な部品や工事費用などのコストを要するが、本実施例によれば極めて低コストで収監者や動物の監視を行うことができるようになる。

また、無線通信は、通信手段（５）に無線通信の送信回路を備えた本体（１）を、別途適宜場所に設置した受信装置でアラームを受信することができる。無線通信の方式は、施設内で無線通信ができれば良いので、本体（１）に微弱電波無線、特定小電力無線を用いればよい。総務省における微弱無線局の規定では、無線設備から３メートルの距離での電界強度が、所定のレベルより低いものであれば、無線局の免許を受ける必要はなく、また、無線設備から５００メートルの距離での電界強度が、２００μＶ／ｍ以下のもので、周波数などが総務省告示で定められている無線遠隔操縦を行うラジコンやワイヤレスマイク用などのものは、無線局の免許を受ける必要はないので手軽に用いることができる。また、携帯情報機器などで数ｍ程度の機器間接続に使われる短距離無線通信技術の一つであるブルートゥース（登録商標）を用いてもよく、無線通信の種類は、設置場所やコストなどに応じて適宜選択して用いればよい。

１ 本体
２ ドップラーモジュール
３ 制御回路
３ａ 増幅回路
３ｂ デジタルシグナルプロセッサ
３ｃ バンドパスフィルタ
４ 報知手段
５ 通信手段

Claims (9)

1. マイクロ波ドップラセンサを用いて人間あるいは動物などの生体を検出して生体情報をモニタする装置において、本体は、ドップラモジュール、制御回路、報知手段とから構成され、ドップラモジュールで生体の体動、呼吸、心拍を検知し、ドップラモジュールで検知した生体の体動、呼吸、心拍の検知信号の動作スピードに対応したドップラ周波数を検出するとともに、ドップラ周波数の検出をモニタし、所定の周波数が検出されたときに報知手段でアラームを発することを特徴とするマイクロ波ドップラセンサによる生体の行動監視システム。
2. マイクロ波ドップラセンサを用いて人間あるいは動物などの生体を検出して生体情報をモニタする装置において、本体は、ドップラモジュール、制御回路、報知手段、通信手段とから構成され、ドップラモジュールで生体の体動、呼吸、心拍を検知し、ドップラモジュールで検知した生体の体動、呼吸、心拍の検知信号の動作スピードに対応したドップラ周波数を検出するとともに、ドップラ周波数の検出をモニタし、所定の周波数が検出されたときに報知手段でアラームを発するとともに、通信手段によって離れた場所でアラームを受け取ることを特徴とするマイクロ波ドップラセンサによる生体の行動監視システム。
3. マイクロ波ドップラセンサを用いて人間あるいは動物などの生体を検出して生体情報をモニタする装置において、本体は、ドップラモジュール、制御回路、報知手段とから構成され、ドップラモジュールで生体の体動、呼吸、心拍を検知し、ドップラモジュールで検知した生体の体動、呼吸、心拍の検知信号の動作スピードに対応したドップラ周波数を検出するとともに、ドップラ周波数の検出をモニタし、検出されモニタしているドップラ周波数に急激な変化が検出されたときに報知手段でアラームを発することを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波ドップラセンサによる生体の行動監視システム。
4. マイクロ波ドップラセンサを用いて人間あるいは動物などの生体を検出して生体情報をモニタする装置において、本体は、ドップラモジュール、制御回路、報知手段、通信手段とから構成され、ドップラモジュールで生体の体動、呼吸、心拍を検知し、ドップラモジュールで検知した生体の体動、呼吸、心拍の検知信号の動作スピードに対応したドップラ周波数を検出するとともに、ドップラ周波数の検出をモニタし、検出されモニタしているドップラ周波数に急激な変化が検出されたときに報知手段でアラームを発するとともに、通信手段によって離れた場所でアラームを受け取ることを特徴とする請求項２に記載のマイクロ波ドップラセンサによる生体の行動監視システム。
5. 検出されたドップラ周波数は、生体の体動、呼吸、心拍のスピードを周波数に変換したものであって、ドップラ周波数の帯域によって運動量を判定することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載のマイクロ波ドップラセンサによる生体の行動監視システム。
6. 本体は、警察の留置場、拘置所や刑務所の独居房での収監者の自殺防止のために用いられることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載のマイクロ波ドップラセンサによる生体の行動監視システム。
7. 本体は、刑務所の雑居房での収監者への暴行、あるいは収監者同士の暴行事案の防止のために用いられることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載のマイクロ波ドップラセンサによる生体の行動監視システム。
8. 本体は、畜産業（牛や豚など）の畜舎における出産直後の子牛、子豚の踏み潰し防止のために用いられることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載のマイクロ波ドップラセンサによる生体の行動監視システム。
9. 本体は、運動量を判定することでエアコンの省エネ運転コントロールのために用いられることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載のマイクロ波ドップラセンサによる生体の行動監視システム。

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