JP2018117800A - Heart rate acquisition system and heart rate acquisition method - Google Patents
Heart rate acquisition system and heart rate acquisition method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018117800A JP2018117800A JP2017010743A JP2017010743A JP2018117800A JP 2018117800 A JP2018117800 A JP 2018117800A JP 2017010743 A JP2017010743 A JP 2017010743A JP 2017010743 A JP2017010743 A JP 2017010743A JP 2018117800 A JP2018117800 A JP 2018117800A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heartbeat
- vehicle
- signal
- user
- unit
- 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.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本開示は、心拍取得システム及び心拍取得方法に関する。 The present disclosure relates to a heartbeat acquisition system and a heartbeat acquisition method.
特許文献1には、車両の運転席の背もたれ内部に配置されたマイクロ波送受信機で心拍を測定する装置が開示されている。
しかしながら、特許文献1の装置では、マイクロ波送受信機が運転席の背もたれ内部から被験者にマイクロ波を照射して反射波を受波(受信)するが、車両の進行中においては、車両の前後方向の加減速によって生じる車両内でのクラッター及びドップラー信号の混入により、その反射波から微弱な信号である心拍信号を精度良く検出できない場合がある。
However, in the apparatus of
本開示は、車両において精度良く心拍を取得し得る心拍取得システムを示す。また、本開示は、車両において精度良く心拍を取得し得る心拍取得方法を示す。 The present disclosure shows a heartbeat acquisition system that can accurately acquire a heartbeat in a vehicle. Moreover, this indication shows the heartbeat acquisition method which can acquire a heartbeat accurately in a vehicle.
本開示の一態様に係る心拍取得システムは、車両のユーザの心拍を取得する心拍取得システムであって、前記車両に位置し、前記ユーザに対して、電磁波を送信する送信部と、前記車両に位置し、前記ユーザで反射した電磁波を受信する複数の受信部と、前記複数の受信部により受信された複数の電磁波の信号を用いて、前記ユーザの心拍を取得する処理部とを備え、前記処理部は、(a)前記複数の電磁波の信号を、前記複数の電磁波の信号それぞれの位相を用いて、複数の変換信号に変換し、(b)前記複数の変換信号間の相関値を算出し、(c)前記相関値を用いて、前記ユーザの心拍を取得し、(d)前記ユーザの心拍に応じた出力を行う。 A heartbeat acquisition system according to an aspect of the present disclosure is a heartbeat acquisition system that acquires a heartbeat of a user of a vehicle, the transmitter being located in the vehicle and transmitting electromagnetic waves to the user, and the vehicle A plurality of receiving units that are positioned and receive electromagnetic waves reflected by the user; and a processing unit that acquires a heartbeat of the user using signals of the plurality of electromagnetic waves received by the plurality of receiving units, The processing unit (a) converts the signals of the plurality of electromagnetic waves into a plurality of converted signals by using phases of the signals of the plurality of electromagnetic waves, and (b) calculates a correlation value between the plurality of converted signals. And (c) using the correlation value, obtains the heartbeat of the user, and (d) performs output according to the heartbeat of the user.
また、本開示の一態様に係る心拍取得方法は、車両のユーザの心拍を取得する心拍取得方法であって、(a)前記車両においてユーザに対して電磁波を送信し、(b)前記ユーザで反射した電磁波を複数の受信装置を用いて受信し、(c)前記複数の受信装置により受信された複数の電磁波の信号を、当該複数の電磁波の信号それぞれの位相を用いて、複数の変換信号に変換し、(d)前記複数の変換信号間の相関値を算出し、(e)前記相関値を用いて、前記ユーザの心拍を取得する。 A heartbeat acquisition method according to an aspect of the present disclosure is a heartbeat acquisition method for acquiring a heartbeat of a user of a vehicle, wherein (a) an electromagnetic wave is transmitted to the user in the vehicle, and (b) the user The reflected electromagnetic waves are received using a plurality of receiving devices, and (c) a plurality of converted signals using the phases of the signals of the plurality of electromagnetic waves received by the plurality of receiving devices. (D) calculating a correlation value between the plurality of converted signals, and (e) acquiring the heartbeat of the user using the correlation value.
本開示の心拍取得システム及び心拍取得方法は、精度良く心拍を取得し得る。 The heartbeat acquisition system and the heartbeat acquisition method of the present disclosure can acquire a heartbeat with high accuracy.
昨今、車両運転時における運転者の体調の急変による事故の防止等のために、運転時における運転者のバイタルデータの測定技術に対するニーズが高まっている。運転時において運転者を過度に拘束することなく、バイタルデータを取得する技術として、特許文献1に開示された装置は、マイクロ波送受信機が運転席の背もたれ内部から被験者にマイクロ波を照射して反射波を受波(受信)することで心拍を測定する。しかし、車両の進行中においては、車両の前後方向の加減速によって生じる車両内でのクラッター及びドップラー信号の混入により、その反射波から微弱な信号である心拍信号を精度良く検出できない場合がある。
Recently, in order to prevent accidents caused by sudden changes in the physical condition of the driver when driving the vehicle, there is an increasing need for a technique for measuring the vital data of the driver during driving. As a technique for acquiring vital data without excessively restraining the driver during driving, the apparatus disclosed in
従来、反射波から得られる信号の位相の調整を行わずに信号の強度に基づいて心拍信号を取得していたが、本願発明者は、反射波から得られる受信信号の位相を調整することで、受信信号に現れる、心拍による人体の動きの成分を、より強調できる場合(つまり高精度に取得できる場合)があることを見出した。 Conventionally, the heartbeat signal is acquired based on the intensity of the signal without adjusting the phase of the signal obtained from the reflected wave, but the inventor of the present application adjusts the phase of the received signal obtained from the reflected wave. The present inventors have found that there are cases where the component of the human body movement caused by the heartbeat that appears in the received signal can be more emphasized (that is, it can be obtained with high accuracy).
そこで、本開示は、精度良く心拍信号を取得すべく、車両のユーザ(例えば運転者)に照射した電磁波の反射波から得られる受信信号に対して、位相の変換を施すこと等により、微弱な信号である心拍信号を強調する心拍取得システム及び心拍取得方法を示す。受信信号に対する位相の変換は、受信信号が略一様な位相を示す場合に有用となる。その位相の変換による心拍信号の強調に適した、ユーザからの反射波を受信する受信部(例えば受信機)の配置として、本開示は、ユーザが車両において着座する座面の下方に受信部を配置する技術等を示す。 Therefore, in order to obtain a heartbeat signal with high accuracy, the present disclosure is weak by performing phase conversion on a reception signal obtained from a reflected wave of an electromagnetic wave irradiated to a vehicle user (for example, a driver). The heartbeat acquisition system and heartbeat acquisition method which emphasize the heartbeat signal which is a signal are shown. The phase conversion for the received signal is useful when the received signal exhibits a substantially uniform phase. As an arrangement of a receiving unit (for example, a receiver) that receives a reflected wave from a user, which is suitable for enhancement of a heartbeat signal by phase conversion, the present disclosure provides a receiving unit below a seating surface on which a user is seated in a vehicle Shows the technology to be placed.
本開示の一態様に係る心拍取得システムは、車両のユーザの心拍を取得する心拍取得システムであって、前記車両に位置し、前記ユーザに対して、電磁波を送信する送信部と、前記車両に位置し、前記ユーザで反射した電磁波を受信する複数の受信部と、前記複数の受信部により受信された複数の電磁波の信号を用いて、前記ユーザの心拍を取得する処理部とを備え、前記処理部は、(a)前記複数の電磁波の信号を、前記複数の電磁波の信号それぞれの位相を用いて、複数の変換信号に変換し、(b)前記複数の変換信号間の相関値を算出し、(c)前記相関値を用いて、前記ユーザの心拍を取得し、(d)前記ユーザの心拍に応じた出力を行う。ここで、車両は、車輪を有し人間(つまり車両のユーザ)を乗せる移動体であり、例えば自動車、電車、車椅子、車輪を有するロボット、車輪を有する機械等を含む。送信部及び受信部は、車両に位置する物、つまり、車両の内外を問わず車両近辺(例えば車両から1mの範囲内等)に所在して使用される物である。 A heartbeat acquisition system according to an aspect of the present disclosure is a heartbeat acquisition system that acquires a heartbeat of a user of a vehicle, the transmitter being located in the vehicle and transmitting electromagnetic waves to the user, and the vehicle A plurality of receiving units that are positioned and receive electromagnetic waves reflected by the user; and a processing unit that acquires a heartbeat of the user using signals of the plurality of electromagnetic waves received by the plurality of receiving units, The processing unit (a) converts the signals of the plurality of electromagnetic waves into a plurality of converted signals by using phases of the signals of the plurality of electromagnetic waves, and (b) calculates a correlation value between the plurality of converted signals. And (c) using the correlation value, obtains the heartbeat of the user, and (d) performs output according to the heartbeat of the user. Here, the vehicle has a wheel and is a moving body on which a human (that is, a vehicle user) is placed, and includes, for example, an automobile, a train, a wheelchair, a robot having wheels, a machine having wheels, and the like. The transmission unit and the reception unit are objects that are located in the vehicle, that is, those that are used in the vicinity of the vehicle (for example, within a range of 1 m from the vehicle) regardless of the inside or outside of the vehicle.
これによれば、複数の受信部により受信された各信号が位相に応じて変換された各変換信号の相関値に、心拍が強調された信号が現れ得るので、精度良い心拍の取得が可能となり得る。 According to this, since the signal in which the heartbeat is emphasized can appear in the correlation value of each converted signal obtained by converting each signal received by the plurality of receiving units according to the phase, it is possible to obtain the heartbeat with high accuracy. obtain.
また、例えば、前記処理部は、前記(a)において、前記電磁波の信号それぞれの位相角をゼロにするように演算することで、前記変換を行うこととしてもよい。 For example, the processing unit may perform the conversion in (a) by calculating so that the phase angle of each of the electromagnetic wave signals is zero.
これにより、受信部により受信される信号に現れる心拍による人体の動きの成分が強調されるので、精度良い心拍の取得が可能となり得る。 Thereby, since the component of the human body movement due to the heartbeat appearing in the signal received by the receiving unit is emphasized, it is possible to acquire the heartbeat with high accuracy.
また、例えば、前記送信部及び前記複数の受信部は、前記車両においてユーザが着座する座面の下方に位置することとしてもよい。 Further, for example, the transmission unit and the plurality of reception units may be located below a seating surface on which a user is seated in the vehicle.
これにより、着座したユーザの下方から送信部が電磁波をユーザに照射することとなる。この場合に、受信部が受信するユーザからの反射波の受信方向は概ね鉛直方向に沿うものとなり、概ね水平方向である車両の進行方向とは揃わず、進行方向と概ね直交する。このため、車両の加減速によって生じる主としてユーザの水平方向の体動等の影響がある程度低減され、受信部により受信された信号(つまり時系列信号)は各瞬時の位相がある程度揃ったものとなるので、処理部による位相変換が適切に作用し、精度良く心拍が取得され得る。また、着座したユーザにおいては、比較的動き(体動及び呼吸に伴う振動等)の多い上体に対して、座面に近い臀部、大腿部等の動きは比較的小さいことから、座面の下方に受信部が位置することで、継続的に精度良く心拍が取得され得る。 Thereby, a transmission part will irradiate a user with electromagnetic waves from the downward direction of the seated user. In this case, the reception direction of the reflected wave from the user received by the reception unit is substantially along the vertical direction, and is not aligned with the traveling direction of the vehicle that is generally horizontal, but is substantially orthogonal to the traveling direction. For this reason, the influence of the body movement in the horizontal direction of the user mainly caused by the acceleration / deceleration of the vehicle is reduced to some extent, and the signals received by the receiving unit (that is, time-series signals) have the phases of the respective moments aligned to some extent. Therefore, the phase conversion by the processing unit acts appropriately, and the heartbeat can be acquired with high accuracy. In addition, for seated users, since the movement of the buttocks, thighs, etc. close to the seating surface is relatively small with respect to the upper body with relatively much movement (vibration accompanying body movement and breathing), the seating surface Since the receiving unit is located below the heart rate, the heartbeat can be continuously and accurately acquired.
また、例えば、前記複数の受信部は、相互に離間して、前記車両において着座するユーザの大腿部の下方に配置され、前記処理部は、前記(b)において、前記相関値を、前記複数の受信部の配置に関連する時間差に基づいて算出することとしてもよい。複数の受信部の配置に関連する時間差は、例えば、心拍に伴う人体の各部位での脈波の伝播の時間差に対応し得る。なお、人体の各部位での脈波は、各部位の表面(人体表面)の振動等となり反射波に反映される。 Further, for example, the plurality of receiving units are spaced apart from each other and are disposed below the thighs of a user seated in the vehicle, and the processing unit obtains the correlation value in the (b) It is good also as calculating based on the time difference relevant to arrangement | positioning of a some receiving part. The time difference related to the arrangement of the plurality of receiving units may correspond to, for example, the time difference of the propagation of the pulse wave at each part of the human body associated with the heartbeat. Note that the pulse wave at each part of the human body becomes a vibration of the surface (human body surface) of each part and is reflected in the reflected wave.
これにより、各受信部で受信された信号における心拍に係るタイミングを揃えるための調整が可能となる。調整した各信号の相関をとった相関値は、心拍信号を強調したものとなるので、精度良い心拍の取得が可能となり得る。また、ユーザの大腿部では、心拍に伴う脈波が、臀部より比較的強く人体体表の振動に現れるので、大腿部の下方に受信部が配置されることで、比較的精度良く心拍が取得され得る。 Thereby, the adjustment for aligning the timing related to the heartbeat in the signal received by each receiving unit becomes possible. Since the correlation value obtained by correlating the adjusted signals is an enhancement of the heartbeat signal, it is possible to obtain a heartbeat with high accuracy. Further, in the user's thigh, the pulse wave accompanying the heartbeat appears relatively strongly in the vibration of the human body surface than the buttocks. Can be obtained.
また、例えば、前記複数の受信部は、前記車両において着座する前記ユーザの一方の脚の大腿部の第1部分の下方に配置される第1受信部と、当該大腿部の前記第1部分より膝に近い第2部分の下方に配置される第2受信部と、当該大腿部の前記第1部分と前記第2部分との間の部分の下方に配置される第3受信部とを含み、前記第1受信部と前記第2受信部との間の第1距離は、前記第1受信部と前記第3受信部との間の第2距離より大きく、前記処理部は、前記(b)において、前記第1受信部により受信された信号を変換した第1変換信号と前記第2受信部により受信された信号を変換した第2変換信号との間の相関値である第1相関値を、当該第1変換信号と、当該第2変換信号と、前記第1距離に対応する第1の時間差とに基づいて算出し、前記第1変換信号と前記第3受信部により受信された信号を変換した第3変換信号との間の相関値である第2相関値を、当該第1変換信号と、当該第3変換信号と、前記第1の時間差より短く前記第2距離に対応する第2の時間差とに基づいて算出し、前記(c)において、前記ユーザの心拍を、前記第1相関値及び前記第2相関値を用いて取得することとしてもよい。 In addition, for example, the plurality of reception units include a first reception unit disposed below a first part of a thigh of one leg of the user seated in the vehicle, and the first of the thigh. A second receiver disposed below a second portion closer to the knee than the portion; a third receiver disposed below a portion of the thigh between the first portion and the second portion; A first distance between the first receiver and the second receiver is greater than a second distance between the first receiver and the third receiver, and the processor In (b), the first correlation value between the first converted signal obtained by converting the signal received by the first receiver and the second converted signal obtained by converting the signal received by the second receiver. The correlation value is based on the first converted signal, the second converted signal, and a first time difference corresponding to the first distance. A second correlation value that is a correlation value between the first converted signal and the third converted signal obtained by converting the first received signal and the signal received by the third receiving unit is calculated as the first converted signal and the third converted signal. Based on the converted signal and a second time difference that is shorter than the first time difference and corresponding to the second distance, in (c), the user's heart rate is calculated as the first correlation value and the second time difference. It is good also as acquiring using a correlation value.
これにより、心拍に伴う脈波の伝播の時間が相違する第1部分と第2部分との距離、及び、第1部分から第1部分と第2部分との間までの距離のそれぞれに対応して、距離が短いほど時間差を短く定めたところの各時間差に基づいて、各受信部で受信された信号における心拍に係るタイミングを揃えるための調整が可能となり、精度良い心拍の取得が可能となり得る。 This corresponds to each of the distance between the first part and the second part and the distance from the first part to the first part and the second part where the propagation time of the pulse wave accompanying the heartbeat is different. Thus, based on each time difference where the time difference is set shorter as the distance is shorter, it is possible to adjust for aligning the timing related to the heartbeat in the signal received by each receiving unit, and it is possible to obtain a heartbeat with high accuracy. .
また、例えば、前記複数の受信部は、第1受信部と、当該第1受信部より前記車両の前方に位置する第2受信部とを含み、前記処理部は、前記(b)において、前記第1受信部により受信された信号を変換した第1変換信号と前記第2受信部により受信された信号を変換した第2変換信号との間の相関値を、当該第1変換信号と当該第2変換信号と前記第1受信部と前記第2受信部との間の距離に関連する時間差に基づいて算出し、前記ユーザの心拍を当該相関値を用いて取得することとしてもよい。 In addition, for example, the plurality of receiving units include a first receiving unit and a second receiving unit positioned in front of the vehicle with respect to the first receiving unit, and the processing unit in the (b), The correlation value between the first converted signal obtained by converting the signal received by the first receiving unit and the second converted signal obtained by converting the signal received by the second receiving unit is expressed as the first converted signal and the first converted signal. It is good also as calculating based on the time difference relevant to the distance between 2 conversion signals and the said 1st receiving part and the said 2nd receiving part, and acquiring the said user's heartbeat using the said correlation value.
これにより、受信部間の距離に関連する時間差に基づいて、各受信部で受信された信号における心拍に係るタイミングを揃えるための調整が可能となり、精度良い心拍の取得が可能となり得る。 Thereby, based on the time difference related to the distance between the receiving units, adjustment for aligning the timing related to the heart rate in the signals received by each receiving unit can be performed, and it is possible to obtain a heart rate with high accuracy.
また、例えば、前記処理部は、前記(b)において、前記車両の停止中に前記複数の受信部により受信された複数の信号を用いて前記時間差を算出することとしてもよい。 In addition, for example, in (b), the processing unit may calculate the time difference using a plurality of signals received by the plurality of receiving units while the vehicle is stopped.
これにより、車両の停止中では車両の走行中に対してユーザの体動、振動等が比較的小さいので、各受信部で受信された信号における心拍に係るタイミングの差を比較的精度良く取得でき、時間差を適切に算出可能となる。そして、この算出された時間差が、車両の停止中或いは走行中において、各受信部で受信された信号に係る相関値の算出に利用されることで、精度良い心拍の取得が可能となり得る。 As a result, when the vehicle is stopped, the user's body movement, vibration, etc. are relatively small compared to when the vehicle is running, so the timing difference related to the heartbeat in the signals received by each receiving unit can be acquired with relatively high accuracy. The time difference can be calculated appropriately. Then, the calculated time difference is used for calculating the correlation value related to the signal received by each receiving unit while the vehicle is stopped or traveling, so that it is possible to obtain a heartbeat with high accuracy.
また、例えば、前記処理部は、前記(b)において、前記車両の加速度の変化が閾値を超えた場合に前記複数の受信部により受信された複数の信号を用いて前記時間差を算出することとしてもよい。 In addition, for example, in (b), the processing unit calculates the time difference using a plurality of signals received by the plurality of receiving units when a change in acceleration of the vehicle exceeds a threshold value. Also good.
これにより、例えばアクセルペダル或いはブレーキペダル等を踏み込んで車両を大きく加速或いは減速させた状態において車両のユーザの体動が比較的小さくなることから、各受信部で受信された信号における心拍に係るタイミングの差を比較的精度良く取得でき、時間差を適切に算出可能となる。そして、この算出された時間差を用いて各受信部で受信された信号に係る相関値の算出を行うことで、精度良い心拍の取得が可能となり得る。 Thus, for example, when the accelerator pedal or the brake pedal is depressed and the vehicle is greatly accelerated or decelerated, the body movement of the user of the vehicle becomes relatively small. Therefore, the timing related to the heartbeat in the signal received by each receiving unit Difference can be obtained with relatively high accuracy, and the time difference can be calculated appropriately. Then, by calculating the correlation value related to the signal received by each receiving unit using the calculated time difference, it is possible to obtain a heartbeat with high accuracy.
また、例えば、前記処理部は、前記(b)において、前記車両の停止中に前記複数の受信部それぞれにより受信された信号に対応して心拍テンプレート信号を算出し、前記心拍テンプレート信号と、前記車両の走行中に前記複数の受信部により受信された複数の信号を用いて算出した複数の前記変換信号と、前記時間差とに基づいて、当該複数の変換信号間の前記相関値を算出することとしてもよい。 In addition, for example, in (b), the processing unit calculates a heart rate template signal corresponding to signals received by each of the plurality of receiving units while the vehicle is stopped, and the heart rate template signal, Calculating the correlation value between the plurality of converted signals based on the plurality of converted signals calculated using the plurality of signals received by the plurality of receiving units during traveling of the vehicle and the time difference. It is good.
これにより、車両の停止中では車両の走行中に対してユーザの体動、振動等が比較的小さいので、各受信部で受信された信号から、そのユーザの心拍を示す特徴が比較的十分現れた心拍テンプレート信号を算出することが可能となる。そして、この算出された心拍テンプレート信号が、車両の走行中において、例えば、各受信部で受信された信号に係る変換信号における心拍の成分の強調等のために用いられ得るので、精度良い心拍の取得が可能となり得る。 As a result, when the vehicle is stopped, the user's body movement, vibration, etc. are relatively small compared to when the vehicle is running, so that the characteristics indicating the user's heartbeat appear relatively sufficiently from the signals received by each receiving unit. It is possible to calculate a heartbeat template signal. The calculated heart rate template signal can be used, for example, for emphasizing the heart rate component in the converted signal related to the signal received by each receiving unit while the vehicle is running. Acquisition may be possible.
また、例えば、前記処理部は、前記(b)において、前記車両の加速度の変化が閾値を超えた場合に前記複数の受信部それぞれに受信された信号に対応して心拍テンプレート信号を算出し、前記心拍テンプレート信号と前記複数の変換信号と前記時間差とに基づいて、前記複数の変換信号間の前記相関値を算出することとしてもよい。 In addition, for example, in (b), the processing unit calculates a heartbeat template signal corresponding to a signal received by each of the plurality of receiving units when a change in acceleration of the vehicle exceeds a threshold value, The correlation value between the plurality of conversion signals may be calculated based on the heartbeat template signal, the plurality of conversion signals, and the time difference.
これにより、車両を大きく加速或いは減速させた状態において車両のユーザの体動が比較的小さくなることから、各受信部で受信された信号から、そのユーザの心拍を示す特徴が比較的十分現れた心拍テンプレート信号を算出することが可能となる。そして、この算出された心拍テンプレート信号が、適時、例えば、各受信部で受信された信号に係る変換信号における心拍の成分の強調等のために用いられ得るので、精度良い心拍の取得が可能となり得る。 As a result, the body movement of the user of the vehicle becomes relatively small when the vehicle is greatly accelerated or decelerated, and the characteristics indicating the user's heartbeat appear relatively sufficiently from the signals received by each receiving unit. The heartbeat template signal can be calculated. The calculated heart rate template signal can be used in a timely manner, for example, for emphasizing the heart rate component in the converted signal related to the signal received by each receiving unit, so that it is possible to acquire a heart rate with high accuracy. obtain.
また、例えば、前記複数の受信部は、前記車両において着座するユーザの脚のうち、前記車両に備えられるアクセルペダルから遠い方の脚の大腿部の下方に配置されることとしてもよい。 Further, for example, the plurality of receiving units may be disposed below the thighs of the legs farther from the accelerator pedal provided in the vehicle among the legs of the user seated in the vehicle.
これにより、着座したユーザにおいては、上体、車両のユーザのアクセルペダルを踏む脚(足)等に対して、アクセルペダルから遠い方の脚の大腿部の体動は比較的小さいことから、アクセルペダルから遠い方の脚の大腿部の下方に受信部が位置することで、継続的に精度良く心拍が取得され得る。 As a result, in the seated user, the body movement of the thigh of the leg farther from the accelerator pedal is relatively small with respect to the upper body, the leg (foot) of stepping on the accelerator pedal of the user of the vehicle, etc. Since the receiving unit is positioned below the thigh of the leg far from the accelerator pedal, the heartbeat can be continuously and accurately acquired.
また、例えば、前記処理部による前記(d)における前記出力は、前記ユーザの心拍に応じて生成した制御信号を前記車両に伝達することを含むこととしてもよい。 Further, for example, the output in (d) by the processing unit may include transmitting a control signal generated according to the heartbeat of the user to the vehicle.
これにより、例えば、ユーザの心拍が異常な場合等において制御信号を車両の装置が受信し車両を制御(例えば道路を走行中の車両を路肩に停車させる等の走行制御)を行うこと等が可能となり得る。 Thereby, for example, when the user's heartbeat is abnormal, the vehicle device can receive the control signal and control the vehicle (for example, running control such as stopping the vehicle running on the road on the shoulder). Can be.
また、例えば、前記処理部による前記(d)における前記出力は、前記ユーザの心拍に応じて生成した情報を前記ユーザに提示することを含むこととしてもよい。心拍に応じて生成された情報は、例えば、心拍数、心拍波形、心拍間隔、心拍から推定した体調、心拍に基づくアドバイス等である。 Further, for example, the output in (d) by the processing unit may include presenting information generated according to the user's heartbeat to the user. The information generated according to the heartbeat is, for example, a heart rate, a heartbeat waveform, a heartbeat interval, a physical condition estimated from the heartbeat, advice based on the heartbeat, and the like.
これにより、ユーザは、心拍に応じて生成された情報を知ることができるようになる。また、例えば、ユーザはその情報の提示を確認することで心拍の測定に適した姿勢等を習得し得るので、結果的に心拍の測定がより適切に行われ得る。 Thereby, the user can know the information generated according to the heartbeat. Further, for example, the user can learn a posture suitable for heart rate measurement by confirming the presentation of the information, and as a result, the heart rate can be measured more appropriately.
また、例えば、前記送信部は、マイクロ波を送信し、前記複数の受信部は、マイクロ波を受信することとしてもよい。 For example, the transmission unit may transmit microwaves, and the plurality of reception units may receive microwaves.
これにより、ミリ波等のマイクロ波において、受信部が受信する信号に心拍を反映した成分が比較的多く現れるので、精度良い心拍の測定が可能となり得る。また、電磁波のうちマイクロ波は比較的波長が短いことから、送信及び受信に用いるアンテナを比較的小さく形成可能となる。 As a result, in microwaves such as millimeter waves, a relatively large number of components reflecting the heartbeat appear in the signal received by the receiving unit, so that it is possible to accurately measure the heartbeat. Further, since the microwave of the electromagnetic wave has a relatively short wavelength, an antenna used for transmission and reception can be formed relatively small.
また、例えば、前記処理部は、前記(c)において、前記相関値の時系列データからピークを抽出することにより前記心拍を取得することとしてもよい。 For example, the processing unit may acquire the heartbeat by extracting a peak from the time-series data of the correlation value in (c).
これにより、各瞬時の信号間の相関値を複数連ねた時系列データのピークを抽出することで、適切に心拍(例えば心拍タイミング等)が取得され得る。 Thereby, the heartbeat (for example, heartbeat timing etc.) can be acquired appropriately by extracting the peak of the time series data in which a plurality of correlation values between the instantaneous signals are connected.
また、本開示の一態様に係る心拍取得方法は、車両のユーザの心拍を取得する心拍取得方法であって、(a)前記車両においてユーザに対して電磁波を送信し、(b)前記ユーザで反射した電磁波を複数の受信装置を用いて受信し、(c)前記複数の受信装置により受信された複数の電磁波の信号を、当該複数の電磁波の信号それぞれの位相を用いて、複数の変換信号に変換し、(d)前記複数の変換信号間の相関値を算出し、(e)前記相関値を用いて、前記ユーザの心拍を取得する。ユーザの心拍の取得は、例えば、ある装置において、ユーザの心拍を示す情報をメモリ等の記憶媒体へ記憶させることとして実装され得る。その記憶媒体をその装置から取り出して活用してもよいし、その装置が記憶媒体の内容となるユーザの心拍を示す情報に基づいて、情報等の出力(提示、送信等)を行ってもよい。 A heartbeat acquisition method according to an aspect of the present disclosure is a heartbeat acquisition method for acquiring a heartbeat of a user of a vehicle, wherein (a) an electromagnetic wave is transmitted to the user in the vehicle, and (b) the user The reflected electromagnetic waves are received using a plurality of receiving devices, and (c) a plurality of converted signals using the phases of the signals of the plurality of electromagnetic waves received by the plurality of receiving devices. (D) calculating a correlation value between the plurality of converted signals, and (e) acquiring the heartbeat of the user using the correlation value. Acquisition of the user's heartbeat can be implemented, for example, by storing information indicating the user's heartbeat in a storage medium such as a memory in a certain device. The storage medium may be taken out from the device and utilized, or the device may output (presentation, transmission, etc.) information based on information indicating the user's heartbeat that is the content of the storage medium. .
これにより、複数の受信装置により受信された各信号が位相に応じて変換された各変換信号の相関値に、心拍が強調された信号が現れ得るので、精度良い心拍の取得が可能となり得る。 Thereby, since a signal in which the heartbeat is emphasized can appear in the correlation value of each converted signal obtained by converting each signal received by the plurality of receiving apparatuses according to the phase, it is possible to obtain a heartbeat with high accuracy.
なお、これらの包括的又は具体的な各種態様には、装置、システム、方法、集積回路、プログラム(コンピュータプログラム)、コンピュータで読み取り可能な記録媒体等の1つ又は複数の組み合わせが含まれる。 Note that these comprehensive or specific various aspects include one or more combinations of an apparatus, a system, a method, an integrated circuit, a program (computer program), a computer-readable recording medium, and the like.
以下、図面を参照しながら、本開示における心拍取得システムの実施の形態について説明する。ここで示す実施の形態は、いずれも一例に過ぎない。従って、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、並びに、ステップ及びステップの順序等は、一例であって、限定的なものではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意に付加可能な構成要素である。また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。 Hereinafter, embodiments of a heartbeat acquisition system according to the present disclosure will be described with reference to the drawings. Any of the embodiments shown here is merely an example. Therefore, numerical values, shapes, materials, components, arrangement and connection forms of components, and steps and order of steps shown in the following embodiments are merely examples, and are not limited. Among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims can be arbitrarily added. Each figure is a mimetic diagram and is not necessarily illustrated strictly.
(実施の形態1)
本実施の形態に係る心拍取得システム100について説明する。図1は、本実施の形態に係る心拍取得システム100の構成を示すブロック図である。
(Embodiment 1)
A
心拍取得システム100は、車両のユーザの心拍を取得するためのシステムであって、同図に示すように、送信部101と、複数の受信部(受信部102A及び受信部102B)と、処理部110とを備える。処理部110は、位相変換部111、時間差設定部112、相関演算部113、心拍推定部114、及び、情報提示部115を有する。
A
心拍取得システム100では、送信部101でユーザに対して電磁波(マイクロ波)を送信し、電磁波を反射したユーザからの反射波を複数の受信部102A、102Bで受信し、受信した各信号から処理部110において、その各信号の位相に応じた位相変換で各変換信号を算出し、変換信号間の相関値を算出して相関値を用いてユーザの心拍を取得し、ユーザの心拍に応じた出力を行う。
In the
以下、心拍取得システム100の各構成要素について詳細に説明する。
Hereinafter, each component of the heart
(送信部101)
送信部101は、車両に位置して使用され、ユーザに電磁波を照射(つまり送信)する。送信部101の具体的なハードウェアは、マイクロストリップアンテナ(パッチアンテナ)、アナログ回路等で構成される送信回路である。以下、送信部101は、一例としてマイクロ波(例えばミリ波)をユーザに照射することとして説明する。
(Transmitter 101)
The
(受信部102A、102B)
複数の受信部の一例としての受信部102A、102Bは、車両に位置して使用され、送信部101から照射された電磁波(例えば、ミリ波等のマイクロ波)がユーザで反射された反射波を受波(つまり反射波に応じた信号を受信)する。受信部102A、102Bの具体的なハードウェアは、マイクロストリップアンテナ、アナログ回路等で構成される受信回路である。
(
The receiving
図2に、送信部101及び受信部102A、102Bの一例を示す。図2の(a)は、送信部101及び受信部102Aの外観を示す。受信部102Bは受信部102Aと同様である。図2の(b)は、送信部101及び受信部102A、102Bの配置の一例を示す。この例では、送信部101及び受信部102A、102Bが例えば自動車の運転席等といった車両の座席(シート)10における座部12の内部に配置されている。従って、座席10に着座したユーザの下方から送信部101が電磁波をユーザに照射することとなり、電磁波を反射するユーザからの反射波がユーザの下方に位置する受信部102A、102Bで受信されることとなる。この場合に、受信部102A(或いは受信部102B)が受信するユーザからの反射波の受信方向が、車両の進行方向とは揃わず、車両の加減速によって生じる主としてユーザの水平方向の体動等の影響を受けにくく、受信部102A(或いは受信部102B)により受信された信号(つまり時系列信号)は各瞬時の位相がある程度揃ったものとなるので、後述する処理部110による位相変換が適切に作用し得る。なお、送信部101及び受信部102A、102Bは、車両の座席10の座部12の内部に配置される例を示したが、ユーザが着座する座面の下方に位置することが有用である。座面は、車両においてユーザが着座する箇所の部材の上面であり、例えば座席10の座部12、座席10に載置したクッション等といった、着座可能な構造物の上面である。この着座可能な構造物は送信部101及び受信部102A、102B自体と一体化していてもよい。座面には、例えばユーザの臀部、大腿部等が載置され得る。このため、送信部101及び受信部102A、102Bは、座席10の座部12の内部、座席10の座部12の表面、座席10に載置するクッションの内部、座席10のカバーの表面、裏面等に配置されることが有用である。
FIG. 2 shows an example of the
図2の(c)は、図2の(b)の座席10における送信部101及び受信部102A、102Bの配置を、車両の上方から見た平面図で表したものである。図2の(c)において、自動車等の車両の座席10の他に、アクセルペダル21、ブレーキペダル22、ハンドル(ステアリングホイール)23を付記している。図2の(c)の例では、車両の座席10の座部12において座席10の背もたれ部11から離れた部分(つまり座面における車両の前方側の部分)であって、図2の(c)の左右方向においてアクセルペダル21から離れた左側の部分に、送信部101及び受信部102A、102Bが配置されている。なお、車両の前方は、例えば車両が車輪で主として進む1つの方向であり、例えば自動車を運転するユーザは前方に向いて着座する。受信部102A、102Bは、座席10に着座したユーザの2つの脚のうち、アクセルペダル21から遠い方の脚の大腿部が載置される部分に互いに離間して配置されており、受信部102Bは、受信部102Aより車両の前方に位置する。即ち、受信部102Aは、車両において着座するユーザの一方の脚の大腿部の第1部分の下方に配置され、受信部102Bは、その大腿部の第1部分よりユーザの膝に近い第2部分の下方に配置されることになる。
FIG. 2C illustrates the arrangement of the
心拍に伴う人体体表の微振動は、膝裏を含む大腿部の後ろ側の方が臀部より大きく検知し易い。そのため、心拍取得システム100では、受信部102A、102Bを、大腿部からの反射波の受信に適するように、臀部の下方よりも大腿部の下方に配置することが有用となる。
The slight vibration of the human body surface accompanying the heartbeat is easier to detect on the back side of the thigh including the back of the knee than the buttocks. Therefore, in the
また、図2の(c)のような配置のアクセルペダル21及び座席10を有する車両において座席10に着座して車両を運転するユーザは、右脚でアクセルペダルの操作を行うため、車両の走行中において右脚と比較して左脚の動きが少ない。そのため心拍取得システム100では、受信部102A、102Bを、左脚の大腿部からの反射波の受信に適するように座部12の左半分に配置されることが有用となる。
Further, in a vehicle having the
なお、受信部102A、102Bは、上述した例以外の配置であってもよく、例えば、座席10等に着座したユーザにおける左脚の大腿部の下方と右脚の大腿部の下方とに各受信部が分散して位置するように、配置されてもよい。また、図2の(b)及び(c)では1つの送信部101が送信した電磁波がユーザで反射されたものである反射波を受信部102A及び受信102Bの両方が受信するための構成例を示したが、受信部毎に送信部を設けることとしてもよい。
The receiving
送信部101から発されたマイクロ波が座席10に着座したユーザの人体の表面で反射して、受信部102A(或いは受信部102B)が受信する反射波は、次の式で表される。
The reflected wave received by the receiving
ここで、i、qは、同相(in-phase)、直交(quadrature)成分である。Vは、直接波、周辺からのクラッター、静止した人体の表面からの直流成分等である。ユーザの人体表面に心拍に伴う振動が生じると、振幅A、ドップラー信号fd、及び、位相φが変化し、式1の第2項の交流成分として現れる。連続波(CW)タイプのマイクロ波の場合、直流成分が大きいため、アナログ回路、或いは、デジタル処理により直流成分を抑制し、交流成分から心拍の成分を抽出することが有用となる。
Here, i and q are in-phase and quadrature components. V is a direct wave, clutter from the periphery, a direct current component from the surface of a stationary human body, or the like. When the vibration associated with the heartbeat occurs on the surface of the user's human body, the amplitude A, the Doppler signal fd, and the phase φ change and appear as the AC component of the second term of
受信部102A、102Bの受信回路は、例えば、24.1GHzの連続波(CW:Continuous Wave)タイプのマイクロ波センサを含む。また、反射波の直流成分を抑制しつつ、心拍変化を抽出するために、受信部102A、102Bの受信回路は、ハイパスフィルタをアナログ回路におけるACカップリングモジュールとして利用する。ハイパスフィルタにおけるACカップリングのカットオフ周波数は、例えば6Hzである。ハイパスフィルタにより、式1の第1項の影響は抑えられ、心拍に伴う変化は主に振幅A(t)として生じる。このため、受信部102A、102Bは、式1の第2項部分に相当する信号を反射波から得られる受信信号として抽出し、心拍取得システム100ではこの受信信号から処理部110において心拍を抽出(取得)する。なお、心拍は、受信信号を示すデータに基づいて例えばデジタル処理により取得され得る。
The receiving circuits of the receiving
(処理部110)
処理部110は、受信部102A及び受信部102Bそれぞれの信号の位相に応じた位相変換で各変換信号を算出し、変換信号間の相関値を算出して相関値を用いてユーザの心拍を取得し、ユーザの心拍に応じた出力を行う。処理部110は、例えば、プロセッサ(マイクロプロセッサ)、メモリ等で構成され得る。処理部110におけるユーザの心拍の取得は、例えば、ユーザの心拍を示す情報をメモリ等の記憶媒体に記憶することで行われ得る。処理部110における位相変換部111、時間差設定部112、相関演算部113及び心拍推定部114は、例えば、メモリに格納されたプログラムを実行するプロセッサにより実現される。また、情報提示部115は、例えば、メモリに格納されたプログラムを実行するプロセッサで実現される。
(Processing unit 110)
The
(位相変換部111)
位相変換部111は、受信部102A及び受信部102Bそれぞれにおいて反射波から得られた受信信号から、心拍に応じた人体表面の振動が現れる信号の位相角を算出し、補正することで変換信号を生成する。図3を用いて位相角の補正について説明する。
(Phase converter 111)
The
図3の(a)は、心拍に応じて人体表面13が受信部(受信部102A等)に対して前後の振動(図中A方向及びB方向の振動)を生じる様子を示す。図3の(b)は、振幅の大きさの時間的変化を表したグラフを示す。横軸を時間軸、縦軸を振幅(絶対値)としたこのグラフの一部分14には、図3の(a)における表面13のA方向への動きに続いてB方向の動きが生じた様子が現れている。一般的に、マイクロ波を用いたドップラーセンサは、この振幅の大きさの変化から物体の移動を検知する。
FIG. 3A shows a state in which the
しかしながら、実際の心拍による振動によって得られた受信信号を、複素空間で表すと、ある位相角を持って振幅が生じている。図3の(c)は、心拍に応じた人体表面の振動が現れた受信信号をI軸及びQ軸からなる複素空間(複素数平面)で表した図である。図3の(c)に示すように、I(in-phase)成分及びQ(quadrature)成分を有するベクトルとしての受信信号は、I軸に対して位相角θを有し、振幅がA方向及びB方向に生じている。そこで位相角θと直交する角度の方向Cからこの現象を見ると、A方向の動きとB方向の動きとは反対の信号と見ることができる。一方、心拍以外の信号、例えばノイズ等は、ランダムな信号であるため、位相角θと直交する角度の方向Cからこの現象を見た場合への影響は少なく、方向Cから見ると心拍信号のみが強調される。そこで、位相変換部111は、時間軸上の所定の窓長の窓(単位期間)毎に位相角を算出し、反射波から得られた受信信号に基づいて、その受信信号の位相角をゼロにするように回転演算を行って補正することで、受信信号を変換(つまり位相変換)した変換信号を算出する。図3の(c)のグラフの一部分15は、上述の図3の(b)のグラフの一部分14に対して、心拍信号が強調された変換信号のイメージを示している。
However, when a received signal obtained by vibration due to an actual heartbeat is represented in a complex space, an amplitude is generated with a certain phase angle. FIG. 3C is a diagram showing a reception signal in which vibration of the human body surface corresponding to the heartbeat appears in a complex space (complex number plane) including the I axis and the Q axis. As shown in FIG. 3C, the received signal as a vector having an I (in-phase) component and a Q (quadrature) component has a phase angle θ with respect to the I axis, and the amplitude is in the A direction. It occurs in the B direction. Therefore, when this phenomenon is viewed from the direction C of the angle orthogonal to the phase angle θ, it can be seen that the movement in the A direction is opposite to the movement in the B direction. On the other hand, since signals other than the heartbeat, such as noise, are random signals, there is little influence on this phenomenon when viewed from the direction C of the angle orthogonal to the phase angle θ. Is emphasized. Therefore, the
一般的なドップラーセンサの場合、物体と送受信部(送信部及び受信部)との距離は大きく変化するため、位相角は物体の動きに伴って大きく変化してしまう。しかし、本実施の形態に係る心拍取得システム100では、座席の座部12等に設置された送受信部(送信部101及び受信部102A、102B)から、ユーザの人体における大腿部、臀部、膝等に生じる心拍に伴う振動を検知する構成を備えており、ユーザの着座時に大腿部、臀部、膝等は比較的動かず固定されている(つまり静止している)ので、大腿部等と送受信部との距離は、略一定に保たれる。このため、位相角は、一般的なドップラーセンサと異なり、比較的一定の値を保つため、所定の窓長毎に調整を行う程度で、位相角の算出が可能となる。
In the case of a general Doppler sensor, since the distance between the object and the transmission / reception unit (transmission unit and reception unit) varies greatly, the phase angle varies greatly with the movement of the object. However, in the
以下、位相変換部111における、位相変換のための回転演算での受信信号の補正について、図4を用いて説明する。
Hereinafter, correction of the received signal in the rotation calculation for phase conversion in the
図4の(a)は、図3の(b)と同様に、時系列信号である受信信号の振幅の大きさの時間的変化を表している。位相変換部111は、例えば、一般に人間の心拍の1拍以上が含まれる1200msを窓長とし、窓をシフト(例えば600msずつシフト)させながら、位相角を算出する。位相角は、例えば線形近似法により算出する。図4の(a)の時系列信号である受信信号について、それぞれ一部重複して、位相角の算出のための窓W1、W2、W3が設けられる。
FIG. 4A shows a temporal change in the magnitude of the amplitude of the received signal, which is a time-series signal, as in FIG. 3B. For example, the
窓W1の期間において、位相角として角度θ1が算出される。そこで、受信信号に対して、角度θ1の逆回転の行列(マイナスθ1の回転行列)を掛けることで、I軸と略平行に、心拍に応じた振動の方向が現れる信号が得られることとなる。同様に、窓W2の期間において、位相角として角度θ2が算出され、窓W3の期間において位相角として角度θ3が算出される。それぞれ算出された位相角に応じた回転行列を掛けることで、受信信号は、I成分において心拍が強調された信号となる。そこで、位相変換部111は、窓毎において、算出した位相角に応じた回転行列を受信信号に掛けた結果のI成分を変換信号として算定する。
In the period of the window W1, the angle θ1 is calculated as the phase angle. Therefore, by multiplying the received signal by a reverse rotation matrix of angle θ1 (rotation matrix of minus θ1), a signal in which the direction of vibration corresponding to the heartbeat appears can be obtained substantially parallel to the I axis. . Similarly, in the period of the window W2, the angle θ2 is calculated as the phase angle, and in the period of the window W3, the angle θ3 is calculated as the phase angle. By multiplying the rotation matrix corresponding to each calculated phase angle, the received signal becomes a signal in which the heart rate is emphasized in the I component. Therefore, the
なお、位相角は、人体表面と受信部102A(或いは受信部102B)との位置関係(距離及び角度)によって変化するため、所定のタイミングで繰り返し算出し、逐次新たに算出された位相角に応じて、受信信号の補正により変換信号を算定することが有用となる。ここでは、窓を600ms毎にシフトする例を用いて説明した。一方で、車両に着座したユーザの姿勢が変化しない場合には、位相角は略一定の値を保つため、位相角の算出の頻度を抑制することとしてもよい。例えば、車両の走行中は、着座したユーザの座面における脚の位置はあまり変化しないことに鑑みて、走行開始から停止するまでは同じ位相角を用いて、変換信号の算定のための回転演算を行うこととし、走行する車両が、信号機(交通信号機)による信号等で停止する都度、位相角を新たに計算することとしてもよい。これにより、位相変換部111における変換信号の算定のための演算量を削減することができる。
Since the phase angle changes depending on the positional relationship (distance and angle) between the human body surface and the receiving
(相関演算部113)
相関演算部113は、複数の受信部(受信部102A及び受信部102B)から得られた信号についての相関演算を行う。相関演算部113が用いる受信部102A及び受信部102Bのそれぞれからの受信信号は、位相変換部111によって受信信号が位相変換されてなる変換信号である。相関演算部113は、各受信部の受信信号に対応する時系列信号である変換信号間の、所定時間長(例えば1000ms)の区間における相関を示す相関値を下記式2により算出し、その算出した相関値をその区間の時刻における相関値とする。そして相関演算部113は、区間をシフト(例えば10msずつシフト)させながら、各時刻の相関値を算出していく。相関値は、例えば以下の式により算出する。
(Correlation calculation unit 113)
この式2では、相関値Z(n)を、2つの時系列信号Xn及びYnの内積により算出して、Xn及びYnの大きさで除算することで正規化しているが、必ずしもXn及びYnの大きさによる除算をしなくてもよい。
In this
以下、相関値の算出の例について、図5を用いて説明する。図5の(a)は、受信部102Aからの受信信号を位相変換部111で変換した変換信号(第1変換信号)の時間的変化を示す。図5の(b)は、受信部102Bからの受信信号を位相変換部111で変換した変換信号(第2変換信号)の時間的変化を示す。第1変換信号をXnとし、第2変換信号をYnとすると、式2により相関値の算出が可能となる。例えば、時刻をtnを挟んで所定の区間(例えばtn−2、tn−1、tn、tn+1、tn+2)における第1変換信号と第2変換信号の内積を、時刻tnの相関値とする。そして各時刻について相関値を算出する。例えば時刻tn+1については、区間(例えばtn−1、tn、tn+1、tn+2、tn+3)における第1変換信号と第2変換信号の内積を、時刻tn+1の相関値として算出する。このように算出した相関値の時系列データを、図5の(c)に示している。
Hereinafter, an example of calculating the correlation value will be described with reference to FIG. (A) of FIG. 5 shows the time change of the converted signal (first converted signal) obtained by converting the received signal from the receiving
受信部102A及び受信部102Bのそれぞれに対応する変換信号には、同じ周期で心拍信号が入っている。一方で、それぞれランダムにノイズも混入している。従って、相関演算部113が、両変換信号間の相関を取る相関演算を行うことで、ランダムなノイズが抑制され、心拍信号が強調された信号(つまり相関値の時系列データ)の取得が可能となる。なお、心拍取得システム100で3つ以上の受信部を用いる場合には、3つ以上の変換信号間の相関を取って相関値を算出してもよいし、2つの受信部の組毎に変換信号間の相関を取ってその結果を統計処理(例えば平均を取る処理等)することで相関値を算出してもよい。
The converted signal corresponding to each of the receiving
更に、相関演算部113は、次に説明する時間差設定部112で設定された、人体の各部位への心拍による脈動の伝播の時間差を、調整した上で相関を取る。
Further, the
(時間差設定部112)
時間差設定部112は、相関演算部113で相関を取る際の、各変換信号をずらす時間差を設定する。心拍の伝播によって人体の各部位の表面(人体表面)に生じる振動には、部位の相違によって時間差がある。例えば、図2の(c)の座席10の座部12に着座したユーザの臀部に近い大腿部の第1部分には、膝に近い大腿部の第2部分より先に、心拍に伴う振動が生じる。このため、ユーザの大腿部における臀部に近い第1部分の下方に配置される受信部102Aが取得する受信信号には、ユーザの膝に近い第2部分の下方に配置される受信部102Bが取得する受信信号よりも、少し早いタイミングで心拍に伴う振動が現れることになる。そこで、時間差設定部112では、受信部102A及び受信部102Bの配置に関連して時間差(例えば5ms等)を予め設定してもよい。相関演算部113では、時間差設定部112により設定された時間差に基づいて、時系列信号である第1変換信号と第2変換信号とをその時間差分ずらして内積を取ること(例えば時刻tnの第1変換信号と時刻tn+5msの第2変換信号とを対応させて内積を取ること)で、相関値を算出する。このように時間差を設定して相関を取ることで、元々同相のノイズが抑制され、心拍信号はより強調されることとなる。なお、時間差設定部112による時間差の設定は、例えばメモリ等の記憶媒体に時間差を記憶することで実現され、相関演算部113は、その記憶媒体から時間差を読み出すことで相関を取る際にその時間差を利用する。
(Time difference setting unit 112)
The time
1つの脚の大腿部における臀部側部位及び膝側部位等といった局所的な部位間では、部位間の距離と心拍による脈動の伝播の時間差には一定の関係があるので、時間差設定部112では、受信部102Aと受信部102Bとの間の距離(例えば受信部間の間隔)に関連して時間差を予め設定してもよい。
Since there is a certain relationship between the distance between the parts and the time difference in propagation of pulsation due to heartbeats between local parts such as the hip part and knee part in the thigh of one leg, the time
車両の座席の座部に配置された複数の受信部間の距離に関連して時間差を設定する例について図6を用いて説明する。例えば、図6の(a)は、座部12に配置された受信部102Aと受信部102Bとの距離が20cmの例を示す。この例では、その下のグラフに示すように5msという時間差で心拍に応じた振動が現れた信号が得られる。また、図6の(b)は、座部12aに配置された受信部102Aと受信部102Bとの距離が40cmの例を示す。この例では、その下のグラフに示すように10msという時間差で心拍に応じた振動が現れた信号が得られる。また、図6の(c)は、座部12aに配置された受信部102Aと受信部102Bとの距離が40cmで、受信部102Aと受信部102Cとの距離が20cmの例を示す。このように、受信部間が20cmの場合と40cmの場合とでは、心拍に伴う振動の信号のタイミングのずれ量が異なる。図6の(a)及び(b)に示すように、受信部間の距離が大きいほど、心拍に伴う振動のタイミングのずれが大きくなっている。そこで、時間差設定部112は、受信部間の距離が20cmの場合は例えば5ms、40cmの場合は10ms等と、受信部間の距離に関連して時間差を予め設定してもよい。また、図6の(c)に示すように、受信部が3個あるような場合においては、各受信部の配置関係を考慮して時間差を予め設定してもよい。例えば、図6の(c)のように受信部102Aと受信部102Bとの距離が40cmであり、この距離に対応して、10msの時間差で心拍に応じた振動が現れた信号が得られたとする。この場合に、受信部102Aと受信部102Bとの中間に配置された受信部102Cについては、10msより短い時間、例えば、受信部間の距離が20cmであればこの距離に対応して、5msの時間差を設定して相関を取るようにすることが有用となる。また、時間差設定部112は、時間差を、車両に着座したユーザの左右方向における各受信部の配置に対応して予め設定することとしてもよい。
An example in which the time difference is set in relation to the distance between a plurality of receiving units arranged on the seat of the vehicle seat will be described with reference to FIG. For example, FIG. 6A illustrates an example in which the distance between the receiving
一般に車両の座席における座部の前後方向の長さは多様である。多様な長さの座部の構造の事情に応じて、複数の受信部の配置態様(受信部間の間隔等)も多様となり得る。しかし、時間差設定部112により、複数の受信部の距離に応じて適切に時間差を設定すると、相関演算部113がその時間差分ずらした信号同士で相関を取るようになるので、心拍に伴う振動の信号のタイミングがより一致してその心拍に伴う振動の信号が強調される。これにより、高精度に心拍タイミングを検出することが可能となり得る。
In general, the length of a seat portion in a vehicle seat varies in the front-rear direction. Depending on the circumstances of the structure of the seats having various lengths, the arrangement modes of the plurality of receiving units (intervals between the receiving units, etc.) can be varied. However, when the time
(心拍推定部114)
心拍推定部114は、相関演算部113で算出された相関値に基づいて心拍を推定(取得)する。図7を用いて、心拍の推定を説明する。図7の(a)は、受信部102Aが受信した受信信号に位相変換部111で位相変換を施した結果の第1変換信号の時間的変化を示す。図7の(b)は、受信部102Bが受信した受信信号に位相変換部111で位相変換を施した結果の第2変換信号の時間的変化を示す。図7の(c)は、時間差設定部112による設定に基づいて第2変換信号を5msの時間差だけずらした信号を示す。図7の(d)は、相関演算部113で、図7の(a)及び(c)に示す信号間の相関を取った結果としての時系列データである相関値を示す。図7の(d)に示す相関値から例えばピーク(図中で白丸)を抽出することで、心拍タイミングが得られる。このように、心拍推定部114では、相関値のピークの抽出等によって心拍(心拍間隔、心拍数等)を推定(取得)する。例えば、心拍間隔は、心拍タイミングの間隔であり、心拍数は、所定時間内のピークの数(或いは心拍間隔の逆数)である。なお、心拍推定部114は、相関値の時系列データについて周波数解析を行うことで心拍数を算出してもよい。また、心拍推定部114は、予め定められた心拍と体調、健康状態、ストレス状態等との対応関係に係る情報を参照することで、取得したユーザの心拍に基づいて、ユーザの体調、健康状態、ストレス状態等を推定することとしてもよい。
(Heart rate estimation unit 114)
The
(情報提示部115)
情報提示部115は、心拍に関する情報を、例えば心拍取得システム100におけるディスプレイ等に表示することで、ユーザに提示する。心拍取得システム100は、ディスプレイ、スピーカ等といったユーザに情報を提示するためのユーザインタフェース装置を備え、情報提示部115は、そのユーザインタフェース装置を制御することで、ユーザインタフェースを介してユーザに心拍に関する情報を提示する。情報提示部115が提示する心拍に関する情報は、心拍推定部114により取得された心拍に応じて生成された情報であり、例えば、心拍数、心拍波形、心拍間隔、心拍から推定した体調、健康状態、心理状態(ストレス状態等)、心拍に基づくユーザへのアドバイス等である。情報提示部115は、例えば車両を運転するユーザから視認可能な位置に設置された、心拍取得システム100が備えるディスプレイ等を介して、心拍に関する情報を提示し得る。図8は、情報提示部115による表示例としての、心拍推定部114で推定された心拍数を示すディスプレイ画面115aを示す。なお、情報提示部115による心拍に関する情報のユーザへの提示は、ディスプレイへの表示に限られず、いかなる方法(例えばスピーカによるその情報の音声出力等)で行われてもよい。
(Information presentation unit 115)
The
(心拍取得方法)
以下、心拍取得方法を行う心拍取得システム100の動作について、図9のフローチャートに即して説明する。
(Heart rate acquisition method)
Hereinafter, the operation of the
送信部101は、マイクロ波を送信する(ステップS101)。その送信されたマイクロ波が車両に着座したユーザの人体表面で反射されて来たものである反射波(マイクロ波)を、複数の受信部(受信部102A及び受信部102B)が受信する(ステップS102)。
The
位相変換部111は、複数の受信部のそれぞれが受信した受信信号について、受信信号の位相角を算出し(ステップS103)、位相角に応じて受信信号の位相を補正することで変換信号を算定する(ステップS104)。
The
時間差設定部112は、ステップS104で算定された変換信号間の相関を取るための時間差を設定する(ステップS105)。相関演算部113は、時間差設定部112に設定された時間差分ずらして変換信号間の相関を示す相関値を算出する(ステップS106)。
The time
心拍推定部114は、相関演算部113により算出された時系列データである相関値から、ピークを抽出し、心拍(例えば心拍数等の情報)を取得する(ステップS107)。そして、情報提示部115は、心拍推定部114により取得された心拍に応じて生成した情報(例えば心拍数等の情報)を提示する(ステップS108)。
The
(心拍取得に係るデータ例)
以下、心拍取得システム100での心拍取得について、心拍取得システム100を使用して得られたデータを用いて説明する。
(Example of data related to heart rate acquisition)
Hereinafter, heartbeat acquisition in the
図10は、車両の座席の座部に設置した受信部102Aが受信した、座部に着座したユーザの大腿部からの反射波に係る各瞬時の受信信号を複素数平面にプロットした図である。同図から、受信信号は、位相角θを有していることが分かる。
FIG. 10 is a diagram in which each instantaneous received signal related to the reflected wave from the thigh of the user seated on the seat received by the receiving
図11は、図10に示す受信信号の位相角θをゼロにするように回転させた図である。そして、図12は、図11に示す回転後の受信信号のI成分を時系列に表したグラフである。 FIG. 11 is a diagram in which the phase angle θ of the received signal shown in FIG. 10 is rotated so as to be zero. FIG. 12 is a graph showing the I component of the received signal after rotation shown in FIG. 11 in time series.
図13は、上述の受信部102Aから得られた信号と、別途受信部102Bから得られた信号との相関を算出して表したグラフである。相関を取ることにより、心拍によって生じる大腿部(膝裏)の振動が、より強調されて抽出されていることが分かる。
FIG. 13 is a graph obtained by calculating the correlation between the signal obtained from the above-described
図14は、同期させて取得した心電計の心拍間隔(白四角)と、心拍取得システム100でマイクロ波の送受により取得した心拍間隔(黒丸)との比較のグラフである。同図から、心拍取得システム100で取得した心拍間隔が心電計で取得した心拍間隔と略一致していることが分かる。
FIG. 14 is a graph comparing the heartbeat interval (white square) of the electrocardiograph acquired in synchronization with the heartbeat interval (black circle) acquired by the
(実施の形態2)
上述した実施の形態1に係る心拍取得システム100では、時間差設定部112が、複数の受信部それぞれに対応する信号間の相関を取る際に用いる時間差を予め設定する例を示した。本実施の形態では、その心拍取得システム100を一部変形し、受信部102A及び受信部102Bで得られた受信信号に基づいて相関を取るために用いられるべき時間差を算出して、時間差の設定を行うようにした心拍取得システム100Aについて説明する。
(Embodiment 2)
In the
図15は、本実施の形態に係る心拍取得システム100Aの構成を示すブロック図である。心拍取得システム100Aは、同図に示すように、送信部101と、受信部102A、102Bと、処理部110Aとを備える。処理部110Aは、位相変換部111、特徴点算出部116、時間差設定部112A、相関演算部113、心拍推定部114、及び、情報提示部115を有する。なお、実施の形態1(図1参照)と同様の構成については、図15において図1と同一の符号を付しており、説明を省略する。
FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of a
心拍取得システム100Aでは、電磁波を反射したユーザからの反射波を複数の受信部102A、102Bで受信した各受信信号から処理部110Aにおいて、その各信号の位相に応じた位相変換で各変換信号を算出し、変換信号間の時間差を算出して利用することで変換信号間の相関値を算出して相関値を用いてユーザの心拍を取得し、ユーザの心拍に応じた出力を行う。処理部110Aは、ここで特に説明しない点については実施の形態1で示した処理部110と同様である。
In the
(特徴点算出部116)
特徴点算出部116は、各受信部が受信した受信信号が位相変換部111によって変換されてなる変換信号から、各受信部毎に特徴点を算出し、例えばその特徴点としてのピークに基づいて心拍のタイミングを算出する。
(Feature point calculation unit 116)
The feature
図16を用いて、特徴点算出部116による心拍タイミングの算出について説明する。図16は、受信部102Aで受信された受信信号を変換した変換信号において抽出された各種の特徴点を示す。
The calculation of the heartbeat timing by the feature
心拍による信号は特有の波形をしている。このため、特徴点算出部116では、変換信号から、予め定められた複数の波形の特徴のそれぞれを抽出することで、特徴点の系列を算出する。特徴点算出部116は、例えば、変換信号から、微分値が0となるピーク(白丸)、ボトム(黒丸)、及び、二次微分値が0となる変曲点(黒三角、白三角)という各特徴点を算出し、「ボトム(黒丸)、変曲点(黒三角)、ピーク(白丸)、変曲点(白三角)、ボトム(黒丸)」という順序で並ぶ特徴点の系列を1つの心拍とし、ピーク(白丸)を1拍分の心拍タイミングとして算出する。なお、ピークの算出の方法は、これに限られない。例えば、ピーク、ボトム等の特徴点の値に閾値を設けて閾値との比較によりノイズと心拍とを判別してもよいし、各特徴点間に閾値を設けることとしてもよい。また、二次微分による特徴点を用いれば、より高精度で心拍タイミングを算出することが可能となる。
The heartbeat signal has a unique waveform. For this reason, the feature
図17は、心拍取得システム100Aを使用して得られたデータとしての変換信号のI成分を時系列に表したグラフであり、ここでは閾値を用いて抽出した特徴点として、ピーク(白丸)、ボトム(黒丸)、及び、変曲点(黒三角、白三角)を示している。ピーク(白丸)が心拍タイミングを示す。
FIG. 17 is a graph showing the I component of the converted signal as data obtained using the
(時間差設定部112A)
時間差設定部112Aは、各受信部で受信された信号に基づいて算出された心拍タイミングの差から、相関演算部113で相関を取るための時間差(つまり各変換信号をずらす時間差)を設定する。時間差設定部112Aによる時間差の設定は、例えばメモリ等の記憶媒体に時間差を記憶することで実現され、相関演算部113は、その記憶媒体から時間差を読み出すことで相関を取る際にその時間差を利用する。
(Time
The time
時間差設定部112Aは、例えば所定区間(例えば3000ms)における各受信部で受信された信号に基づいて算出された心拍タイミングの差の平均から、設定すべき時間差を算出する。ここで、図18の例を用いて説明する。図18の(a)は、受信部102Aが受信した受信信号に位相変換部111で位相変換を施した結果の第1変換信号の時間的変化を示す。図18の(b)は、受信部102Bが受信した受信信号に位相変換部111で位相変換を施した結果の第2変換信号の時間的変化を示す。この図18の例の場合では、心拍タイミングの差が順に7ms、5ms、6msであるため、これらの平均である6msを時間差として算出して設定する。
The time
時間差設定部112Aにより設定された時間差に基づいて、相関演算部113では、受信部102A、102Bで受信した受信信号から得られた時系列信号である第1変換信号と第2変換信号とをその時間差分ずらして内積を取ることで、相関値を算出する。図18の(c)は、時間差設定部112により算出された平均値6msの時間差の設定に基づいて第2変換信号を6msの時間差だけずらした信号を示す。また、図18の(d)は、相関演算部113で、図18の(a)及び(c)に示す信号間の相関を取った結果としての時系列データである相関値を示す。図18の(d)の白丸で示すピークを抽出することで、心拍推定部114では、心拍(心拍間隔、心拍数等)を取得する。
Based on the time difference set by the time
各受信部が反射波の受信により振動を捕捉する対象となるユーザの人体表面の各部位への心拍の伝播の時間差は、個人によって或いは姿勢によって異なる。上述したように本実施の形態に係る心拍取得システム100Aでは、その時間差を適宜算出するので、個人に適応して高精度に心拍を取得し得る。
The time difference of the propagation of the heartbeat to each part of the surface of the human body of the user, to which each receiving unit captures vibration by receiving the reflected wave, varies depending on the individual or the posture. As described above,
(実施の形態3)
以下、実施の形態2に係る心拍取得システム100Aの一部を変形し、より個人に適応して精度良く心拍を取得すべく、特定期間での学習により個人の心拍の特徴を示す情報としてのテンプレート(つまり心拍の特徴を示す心拍テンプレート信号)を収集して利用するようにした心拍取得システム100Bについて説明する。特定期間は、例えば、車両の停止時(例えば自動車でのエンジン停止状態、アイドリング状態等を含む非走行時)等のような、心拍に伴う人体表面の振動を測定する上で比較的ノイズが少ない時間である。
(Embodiment 3)
Hereinafter, a template as information indicating characteristics of an individual's heartbeat by learning in a specific period in order to deform a part of the
図19は、本実施の形態に係る心拍取得システム100Bの構成を示すブロック図である。心拍取得システム100Bは、同図に示すように、送信部101と、受信部102A、102Bと、処理部110Bとを備える。処理部110Bは、位相変換部111、特徴点算出部116、時間差設定部112A、相関演算部113A、心拍推定部114、情報提示部115、車両状態検知部117、及び、心拍テンプレート蓄積部118を有する。なお、実施の形態1、2(図1、図15参照)と同様の構成については、図19において図1又は図15と同一の符号を付しており、説明を省略する。
FIG. 19 is a block diagram showing a configuration of a
心拍取得システム100Bでは、車両状態が停止状態か否(つまり走行状態)かを検知することで停止時において、実施の形態2で示したような方法でユーザの心拍の情報を示す心拍テンプレート信号を取得する。心拍テンプレート信号は受信部毎に取得する。そして、非停止時(つまり走行時)においては、取得済みの心拍テンプレート信号を用いて、受信部102A、102Bでの受信により得られた各信号についてテンプレートマッチングを行うことで、心拍テンプレート信号に類似する信号(つまり相関性の高い信号)を強調し、類似しない信号(つまり相関性の低い信号)を抑制する。これにより、各受信部から心拍テンプレート信号と類似した信号が強調された信号が得られて、処理部110Bでは、その得られた各信号間の相関値を算出して相関値を用いてユーザの心拍を取得し、ユーザの心拍に応じた出力を行う。処理部110Bは、ここで特に説明しない点については実施の形態2で示した処理部110Aと同様である。
In the
(車両状態検知部117)
車両状態検知部117は、車両の走行状態を検知する。車両状態検知部117は、例えば、アクセル、ブレーキ、ハンドル等の車両制御に関わるセンサによるセンシングの結果を取得することで車両が停止しているか走行しているかを検知する。また、車両状態検知部117は、加速度センサ等のセンサを含む或いはそのセンサからセンシングの結果を取得することで、振動等を示す加速度の変化を測定してその測定結果に基づいて、車両の停止時、走行時等を検知することとしてもよい。車両状態検知部117は、検知した車両の停止時において、特徴点算出部116で算出された、各受信部毎の信号の特徴点に基づいて、受信部毎について心拍テンプレート信号に係る情報を生成して、その心拍テンプレート信号に係る情報を心拍テンプレート蓄積部118に蓄積する。心拍テンプレート蓄積部118は、例えばメモリ等の記憶媒体の一領域で実現される。心拍テンプレート蓄積部118に蓄積された心拍テンプレート信号に係る情報は、相関演算部113Aで用いられて各受信部からの信号に対して心拍テンプレート信号によってテンプレートマッチングがなされて心拍の強調が行われる。なお、相関演算部113Aは、実施の形態1等で示した相関演算部113にテンプレートマッチングの機能が追加されたものである。
(Vehicle state detection unit 117)
The vehicle
ここで、図20を参照して心拍テンプレート信号の生成及びテンプレートマッチングについて説明する。図20の(a)は、車両の停止時と走行時とにおける受信部102Aからの受信信号を示す。停止時は、車両の振動や車両に着座したユーザの身体の動きが少ないため、信号においてノイズに対して心拍が強く現れており、比較的精度良く心拍信号が検出可能となる。一方、走行時は、車両の振動や身体の動きが大きくなるため、ノイズが混入し、心拍信号が埋もれている。そこで、車両状態検知部117は、車両が停止しているか否かを検知することで停止時を特定する。この車両が停止している時間が心拍テンプレート信号の生成及び蓄積のための特定期間となる。車両状態検知部117は、車両の停止時において、特徴点算出部116で算出された各受信部毎の信号の特徴点から、図20の(a)で白丸で示すピークを検出し、ピークの前後の所定区間(例えば心拍の1拍分が入る1000ms)を複数抽出する。車両状態検知部117は、その複数抽出した信号の平均を取ることで、心拍テンプレート信号を生成し、心拍テンプレート蓄積部118へ蓄積する。
Here, generation of a heartbeat template signal and template matching will be described with reference to FIG. FIG. 20A shows a reception signal from the receiving
車両の走行時には、相関演算部113Aにおいて、心拍テンプレート蓄積部118に既に蓄積されている心拍テンプレート信号を基底として相関を取ることで、各受信部毎に受信部からの信号についてテンプレートマッチング後の信号を算出する。車両の走行に伴うノイズは、心拍信号とは無相関であるため、テンプレートマッチングにより抑制される。一方、心拍信号は、各拍動が類似した波形をしているため、テンプレートマッチングにより強調されることとなる。図20の(b)は、テンプレートマッチング後の信号を示している。相関演算部113Aでは、受信部102Aからの信号に基づくテンプレートマッチング後の信号と、受信部102Bからの信号に基づくテンプレートマッチング後の信号との間の相関を取って相関値を算出する。そして、心拍推定部114は、相関演算部113Aで算出された相関値に基づいて心拍を取得する。
When the vehicle is traveling, the
車両の走行により、車両に着座したユーザの姿勢が変化したり身体の位置が変化したりして、各受信部からの信号に含まれる心拍信号の波形が変化する場合がある。そこで、心拍取得システム100Bにおいて、走行する車両が停止する毎に心拍テンプレート信号に係る学習(つまり心拍テンプレート信号の生成及び蓄積)を行うこととしてもよい。この場合に、処理部110Bは、車両状態検知部117で、車両の停止中に複数の受信部(受信部102A、102B)のそれぞれにより受信された信号に対応して、心拍テンプレート信号を算出し、相関演算部113Aで、心拍テンプレート信号と、車両の走行中に複数の受信部(受信部102A、102B)により受信された複数の信号を用いて算出した複数の変換信号と、時間差設定部112Aで設定された時間差とに基づいて、複数の変換信号間の相関値を算出する。これにより、より精度良く心拍を検出(取得)することが可能となる。
As the vehicle travels, the posture of the user seated on the vehicle or the body position may change, and the waveform of the heartbeat signal included in the signal from each receiving unit may change. Therefore, the
(実施の形態4)
以下、実施の形態1で示した心拍取得システム100を変形して、車両を運転するユーザの体調、健康状態、心理状態等に応じ、心拍をより精度良く検出するために車両の走行経路の変更、停止等の制御を行うようにした心拍取得システム100Cについて説明する。
(Embodiment 4)
Hereinafter, the
図21は、本実施の形態に係る心拍取得システム100Cの構成を示すブロック図である。心拍取得システム100Cは、同図に示すように、送信部101と、受信部102A、102Bと、処理部110Cとを備える。処理部110Cは、位相変換部111、時間差設定部112、相関演算部113、心拍推定部114、情報提示部115、体調状態推定部119、及び、経路制御部120を有する。なお、実施の形態1(図1参照)と同様の構成については、図21において図1と同一の符号を付しており、説明を省略する。
FIG. 21 is a block diagram showing a configuration of a
心拍取得システム100Cでは処理部110Cにおいて、心拍推定部114で車両を運転するユーザの心拍を取得して、その心拍に基づいてユーザの体調、健康状態等を推定し、その推定結果に応じて車両の走行経路の変更等といった車両の制御を行う。処理部110Cは、ここで特に説明しない点については実施の形態1で示した処理部110と同様である。
In the
(体調状態推定部119)
体調状態推定部119は、心拍推定部114で推定(取得)された心拍から、車両を運転するユーザの状態(体調、健康状態、心理状態等)を推定する。例えば、緊張、ストレス等により、心拍数が上昇したり、心拍間隔が変化したりすることが知られている。そこで、体調状態推定部119は、予め定められた、体調、健康状態、心理状態等と心拍との関係に基づいて、心拍推定部114で取得された心拍に係る情報(例えば心拍の有無、心拍数の変化、心拍間隔の変化等)から、ユーザの状態を推定する。体調状態推定部119は、推定したユーザの状態を経路制御部120に伝える。
(Physical condition estimation unit 119)
The physical
(経路制御部120)
経路制御部120は、体調状態推定部119から伝えられたユーザの状態に応じて車両の走行経路の変更等の制御を行う。経路制御部120は、例えば、体調状態推定部119で推定されて伝えられたユーザの状態が、体調等に異変があることを示す場合には、車両を停止させる制御、或いは、車両の走行経路を変更して路肩に移動させて停止する制御等を行う。経路制御部120は、例えば、ユーザの心拍に基づくユーザの状態の推定結果に応じて生成した制御信号を車両に伝達することで、車両を制御する。この制御信号は、車両が、車両の備える装置により、その制御信号を受信して、所定の制御(例えば走行経路を路肩に移動するように変更すること、停車させること等)を行うように予め定められている信号である。図22は、ユーザの心拍に応じて、体調等が異常と推定された場合における車両の走行制御の一例を示す図である。例えば、カーナビゲーション機能等を有する車両においては、走行経路表示用のディスプレイ画面の表示内容が、図22の(a)に示す状態から、ユーザの体調等が異常と推定されて経路制御部120が発する制御信号に応じて、図22の(b)に示す状態へと変化し、例えば「心拍が上昇しているようです。経路を変更し、路肩に停止します」という音声メッセージ等が出力されて、車両を路肩へ停車させる制御がなされる。
(Route control unit 120)
The
また、車両の走行時はロードノイズやユーザの身体の動きによって、心拍の信号が埋もれ、心拍の適切な計測が困難となる場合がある。そこで、体調状態推定部119で、ユーザの体調等に異常がある可能性がある程度高いと推定された場合に、より精度良く、心拍を継続して計測するために、経路制御部120が、ノイズを抑制すべく車両を停止させたり、車両の走行速度を低下させたりする制御を行うこととしてもよい。また、この場合に精度良く心拍を継続して計測するために経路制御部120は、既知の経路情報等に基づいてノイズの少ない経路へと車両の走行経路を変更する制御を行うこととしてもよい。
Further, when the vehicle is running, a heartbeat signal may be buried due to road noise or a user's body movement, making it difficult to appropriately measure the heartbeat. Therefore, when the physical
(実施の形態5)
以下、車両の走行時の振動等に伴うノイズが多く、ノイズによって心拍の抽出が困難となる場合がある。この場合に対処すべく、実施の形態1で示した心拍取得システム100を部分的に変形して、近接して配置される受信部102A及び受信部102Bそれぞれで得た受信信号を用いてノイズ成分を相殺することで、心拍信号を適切に抽出するようにした心拍取得システム100Dについて説明する。
(Embodiment 5)
In the following, there are many noises associated with vibrations or the like when the vehicle is running, and it may be difficult to extract the heartbeat due to the noises. In order to cope with this case, the
図23は、本実施の形態に係る心拍取得システム100Dの構成を示すブロック図である。心拍取得システム100Dは、同図に示すように、送信部101と、受信部102A、102Bと、処理部110Dとを備える。処理部110Dは、位相変換部111、時間差設定部112、信号相殺部121、心拍推定部114、及び、情報提示部115を有する。なお、実施の形態1(図1参照)と同様の構成については、図23において図1と同一の符号を付しており、説明を省略する。処理部110Dは、ここで特に説明しない点については実施の形態1で示した処理部110と同様である。
FIG. 23 is a block diagram showing a configuration of a
(信号相殺部121)
処理部110Dにおける信号相殺部121は、図2の(c)等に示すように相互に近接して配置された受信部102Aと受信部102Bとから得られた各受信信号を、位相変換部111で変換したものである各変換信号を用いて、ノイズ成分の相殺処理を行う。この各変換信号については、上述の実施の形態で示したように、時間差設定部112Aで設定された時間差に基づいて、人体の各部位間における心拍タイミングの差が調整された上で、ノイズ成分の相殺処理がなされる。相殺処理について図24を用いて説明する。
(Signal canceling unit 121)
The
図24の(a)及び(b)はそれぞれ、受信部102A、受信部102Bで受信された信号(詳細には受信されて位相変換部111での位相変換及び時間差設定部112でタイミング調整がなされた信号)の時間的変化を示す。図24の(a)及び(b)の例において前半の期間は、例えば車両の停止時(例えば自動車でのエンジン停止状態、アイドリング状態等を含む非走行時)等の走行ノイズが比較的小さい状況に対応している。この前半の期間においては、各受信部からの信号それぞれに、心拍信号が十分に現れている。なお、心拍信号は受信部102Aからの信号に対し、受信部102Bからの信号の方に、より大きく現れている。図24の(a)及び(b)の例において後半の期間は、例えば車両の走行時等のノイズが比較的大きく混入する状況に対応している。受信部102Aと受信部102Bとは、互いに近接して配置されているので、ノイズとして、ほぼ同等の周期、強度及び位相の信号が、両受信部に加算されることとなる。そこで、相殺処理では、その両受信部からの両信号を減算する(つまり両信号の差を算出する)。この相殺処理により、走行ノイズは抑制される。なお、図24の(a)及び(b)に示すように、両信号に現れる心拍信号の強度には差があることから、図24の(c)に示すように相殺処理後の信号においては心拍信号が一部残ることとなる。
24 (a) and 24 (b) respectively show signals received by the receiving
また、心拍取得システム100Dの各受信部毎に、センサの感度、或いは、AD変換の際のダイナミックレンジを変えることとしてもよい。例えば、受信部102Bは、受信部102Aと比較してダイナミックレンジが広く、高解像であるとする。この場合、微弱な心拍信号は、受信部102Bでは感度よく検知され、受信部102Aでは、ダイナミックレンジが小さいため、入りにくい、或いは検知されないこととなる。一方、走行ノイズは大きいため、受信部102Aのダイナミックレンジにおいても検知され、受信部102Bと、ほぼ同等の周期及び位相の信号が検知されることとなる。そこで、各受信部からの信号の減算等による相殺処理により、受信部102Bで検知されていた心拍信号が残差として残り、検出されることとなる。
Further, the sensitivity of the sensor or the dynamic range at the time of AD conversion may be changed for each receiving unit of the
(他の実施の形態)
以上のように、本開示に係る技術の例示として実施の形態1〜4を説明した。しかしながら、本開示に係る技術は、これらの実施の形態に限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略等を行った実施の形態にも適用可能である。即ち、本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を上記実施の形態に施した形態、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態等は、本開示に係る技術の一実施態様に含まれる。例えば、以下のような変形例も本開示に係る技術の一実施態様に含まれる。
(Other embodiments)
As described above,
上記実施の形態では、心拍取得システムが主に受信部102A、102Bを備える例について説明したが、心拍取得システムは、受信部を3つ或いはそれ以上備えてもよい。また、複数の受信部の配置は、図2に示したような配置が有用であるが、必ずしもこの配置に限られることはない。例えば送信部及び複数の受信部は、車両の内外を問わず車両近辺に所在すればよい。
In the above-described embodiment, the example in which the heartbeat acquisition system mainly includes the
また、上記実施の形態では、処理部における時間差設定部112Aが複数の受信部により受信された複数の信号を用いて時間差を算出する例を示した。処理部(時間差設定部等)では、この時間差の算出を、車両の停止中に行うこととしてもよい。この場合に、車両が停止しているか否かは、例えば車両状態検知部117により判別し得る。このように、車両の停止中に算出した時間差を設定すれば、走行中(或いはその後の停止中)において相関演算部113Aではその時間差を利用して精度良く各受信部で受信された信号間の相関値を算出することが可能となる。また同様に、処理部では、上述の時間差の算出を、車両の加速度の変化が閾値を超えた場合に行うこととしてもよい。これは、一般に車両の加減速中において車両を運転する人の身体の動きが静止する傾向があることに基づく。この場合に、車両の加速度の変化が閾値を超えたか否かの識別は、車両から加速度のセンシング結果を示す情報を取得すること等により、行い得る。
Moreover, in the said embodiment, the time
また、上記実施の形態4では車両の停止中に心拍のテンプレート信号を生成して蓄積する例を示したが、処理部において、車両の加速度の変化が閾値を超えた場合に、複数の受信部それぞれに受信された信号に対応して心拍テンプレート信号を算出して蓄積することとしてもよい。相関演算部では、過去の加減速時において算出されて蓄積された心拍テンプレート信号と、複数の受信部から得られる変換信号と、時間差設定部に設定された時間差とに基づいて、複数の変換信号間の相関値を算出することとしてもよい。 In the fourth embodiment, an example in which a heartbeat template signal is generated and accumulated while the vehicle is stopped is shown. However, in the processing unit, when a change in the acceleration of the vehicle exceeds a threshold, a plurality of receiving units A heartbeat template signal may be calculated and stored corresponding to each received signal. In the correlation calculation unit, based on the heartbeat template signal calculated and accumulated during past acceleration / deceleration, the conversion signal obtained from the plurality of reception units, and the time difference set in the time difference setting unit, a plurality of conversion signals It is good also as calculating the correlation value between.
また、上記実施の形態4では、経路制御部120は、体調状態推定部119から伝えられたユーザの状態に応じて車両の走行経路の変更等の制御を行うこととしたが、心拍に応じて車両の制御を行うこととしてもよい。例えば、処理部110C(例えば経路制御部120等)が、心拍推定部114により取得された心拍(例えば心拍数、心拍間隔等)に応じて、予め定められたアルゴリズム等に従って、車両を制御するための信号を出力することとしてもよい。即ち、心拍取得システムにおける処理部(例えば処理部110C)は、受信部102A及び受信部102Bからの信号の相関値に基づいて心拍を取得した後において、その心拍に応じて心拍に関連する内容の情報(心拍数、心拍間隔等)を出力することとしてもよいし、心拍に応じて車両を制御するための信号等を出力することとしてもよい。
In the fourth embodiment, the
また、上記実施の形態における各装置を構成する構成要素の一部又は全部は、1個の又は複数個の集積回路から構成されているとしてもよい。 In addition, some or all of the constituent elements constituting each device in the above embodiment may be constituted by one or a plurality of integrated circuits.
以上説明したように本開示に係る心拍取得システムは、車両のユーザの心拍を取得する心拍取得システム(例えば心拍取得システム100、100A、100B、100C)であって、車両に位置し、ユーザに対して、電磁波を送信する送信部101と、車両に位置し、ユーザで反射した電磁波を受信する複数の受信部(例えば受信部102A、102B)と、複数の受信部により受信された複数の電磁波の信号を用いて、ユーザの心拍を取得する処理部(例えば処理部110、110A、110B、110C)とを備え、処理部は、複数の電磁波の信号それぞれについて、その信号の位相に応じてその信号を変換信号に変換し、変換結果としての複数の変換信号間の相関値を算出し、その相関値を用いて、ユーザの心拍を取得し、ユーザの心拍に応じた出力を行う。これにより、精度良く心拍を取得することが可能となり得る。
As described above, the heartbeat acquisition system according to the present disclosure is a heartbeat acquisition system (for example,
また、例えば、処理部(例えば処理部110、110A、110B、110C)は、電磁波の信号の位相角をゼロにするように変換することで、変換信号の算出を行うこととしてもよい。
Further, for example, the processing unit (for example, the
また、送信部101及び複数の受信部(例えば受信部102A、102B)は、車両においてユーザが着座する座面の下方に位置することとしてもよい。
Moreover, the
また、複数の受信部は、相互に離間して、車両において着座するユーザの大腿部の下方に配置され、処理部における相関演算部113、113Aは、相関値を、複数の受信部の配置に関連する時間差(例えば時間差設定部112、112Aに設定された時間差)に基づいて算出することとしてもよい。
The plurality of receiving units are spaced apart from each other and arranged below the thighs of the user seated in the vehicle, and the
また、複数の受信部は、車両において着座するユーザの一方の脚の大腿部の第1部分の下方に配置される受信部102A(第1受信部)と、その大腿部の第1部分より膝に近い第2部分の下方に配置される受信部102B(第2受信部)と、その大腿部の第1部分と第2部分との間の部分の下方に配置される受信部102C(第3受信部)とを含み、ここで第1受信部と第2受信部との間の第1距離は、第1受信部と第3受信部との間の第2距離より大きく、処理部110は、第1受信部により受信された信号を変換した第1変換信号と第2受信部により受信された信号を変換した第2変換信号との間の相関値である第1相関値を、第1変換信号と、第2変換信号と、第1距離に対応して時間差設定部112により設定された時間差(第1の時間差)とに基づいて算出し、第1変換信号と第3受信部により受信された信号を変換した第3変換信号との間の相関値である第2相関値を、第1変換信号と、第3変換信号と、第1の時間差より短く第2距離に対応して時間差設定部112により設定された時間差(第2の時間差)とに基づいて算出し、ユーザの心拍を、相関値(第1相関値及び第2相関値)を用いて取得することとしてもよい。
The plurality of receiving units include a receiving
また、複数の受信部は、受信部102A(第1受信部)と、第1受信部より車両の前方に位置する受信部102B(第2受信部)とを含み、処理部110は、第1受信部により受信された信号を変換した第1変換信号と第2受信部により受信された信号を変換した第2変換信号との間の相関値を、第1変換信号と第2変換信号と、第1受信部と第2受信部との間の距離に関連して時間差設定部112により設定された時間差に基づいて算出し、ユーザの心拍を相関値を用いて取得することとしてもよい。
The plurality of receiving units include a receiving
また、処理部(例えば処理部110A、110B)は、車両の停止中に複数の受信部により受信された複数の信号を用いて時間差設定部112Aで時間差を算出することとしてもよい。
Further, the processing unit (for example, the
また、処理部(例えば処理部110A、110B)は、車両の加速度の変化が閾値を超えた場合に複数の受信部により受信された複数の信号を用いて時間差を算出することとしてもよい。
Moreover, a process part (for example,
また、処理部110Bは、車両の停止中に複数の受信部それぞれにより受信された信号に対応して心拍テンプレート信号を算出し、心拍テンプレート信号と、車両の走行中に複数の受信部により受信された複数の信号を用いて算出した複数の変換信号と、時間差設定部112A等に設定された時間差とに基づいて、複数の変換信号間の相関値を算出することとしてもよい。
In addition, the processing unit 110B calculates a heartbeat template signal corresponding to signals received by each of the plurality of receiving units while the vehicle is stopped, and is received by the plurality of receiving units while the vehicle is traveling. The correlation values between the plurality of converted signals may be calculated based on the plurality of converted signals calculated using the plurality of signals and the time difference set in the time
また、処理部(例えば処理部110A、110B)は、車両の加速度の変化が閾値を超えた場合に複数の受信部それぞれに受信された信号に対応して心拍テンプレート信号を算出し、心拍テンプレート信号と、複数の変換信号と時間差設定部112A等に設定された時間差とに基づいて、複数の変換信号間の相関値を算出することとしてもよい。
In addition, the processing unit (for example, the
また、複数の受信部(例えば受信部102A、102B)は、車両において着座するユーザの脚のうち、車両に備えられるアクセルペダルから遠い方の脚の大腿部の下方に配置されることとしてもよい。
The plurality of receiving units (for example, the receiving
また、処理部110Cによる出力は、ユーザの心拍に応じて生成した制御信号を車両に伝達することを含むこととしてもよい。
The output from the
また、処理部(例えば処理部110、110A、110B等)による出力は、ユーザの心拍に応じて生成した情報をユーザに提示することを含むこととしてもよい。
Further, the output by the processing unit (for example, the
また、送信部101は、マイクロ波を送信し、複数の受信部(例えば受信部102A、102B)は、マイクロ波を受信することとしてもよい。
The
また、本開示の一態様として、例えば図9に示す処理手順の全部又は一部を含む心拍取得方法であるとしてもよい。例えば、心拍取得方法は、車両のユーザの心拍を取得する心拍取得方法であって、(a)車両においてユーザに対して電磁波を送信し、(b)ユーザで反射した電磁波を複数の受信装置(例えば受信部102A、102B)を用いて受信し、(c)複数の受信装置により受信された電磁波の信号それぞれについて、その信号の位相に応じてその信号を変換した変換信号を算出し、(d)算出した複数の変換信号間の相関値を算出し、(e)その相関値を用いて、ユーザの心拍を取得する。また、本開示に係る一態様としては、この心拍取得方法に係る処理をコンピュータにより実現するプログラム(コンピュータプログラム)であるとしてもよいし、前記プログラムからなるデジタル信号であるとしてもよい。また、本開示に係る一態様としては、前記プログラム又は前記デジタル信号をコンピュータで読み取り可能な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、CD−ROM、MO、DVD、DVD−ROM、DVD−RAM、BD(Blu-ray(登録商標) Disc)、半導体メモリ等に記録したものとしてもよい。また、これらの記録媒体に記録されている前記デジタル信号であるとしてもよい。また、本開示に係る一態様としては、前記プログラム又は前記デジタル信号を、電気通信回線、無線又は有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送するものとしてもよい。また、本開示に係る一態様としては、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、前記メモリは、前記プログラムを記録しており、前記マイクロプロセッサは、前記プログラムに従って動作するとしてもよい。また、前記プログラム若しくは前記デジタル信号を前記記録媒体に記録して移送することにより、又は、前記プログラム若しくは前記デジタル信号を前記ネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい。
Further, as one aspect of the present disclosure, for example, a heartbeat acquisition method including all or part of the processing procedure illustrated in FIG. 9 may be used. For example, the heartbeat acquisition method is a heartbeat acquisition method for acquiring the heartbeat of the user of the vehicle, and (a) transmits electromagnetic waves to the user in the vehicle, and (b) transmits the electromagnetic waves reflected by the user to a plurality of receiving devices ( For example, for each of the electromagnetic wave signals received by the receiving
上記実施の形態及び上記変形例で示した各構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示の範囲に含まれる。 Forms realized by arbitrarily combining the constituent elements and functions shown in the embodiment and the modified examples are also included in the scope of the present disclosure.
本開示における実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示に係る技術の範囲は上記実施の形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 The embodiments in the present disclosure should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the technology according to the present disclosure is shown not by the above embodiment but by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
本開示に係る心拍取得システム等は、車両を使用するユーザの心拍の測定等のために利用可能である。 The heartbeat acquisition system and the like according to the present disclosure can be used for measuring the heartbeat of a user who uses the vehicle.
10 座席
11 背もたれ部
12、12a 座部
13 人体表面
21 アクセルペダル
22 ブレーキペダル
23 ハンドル(ステアリングホイール)
100、100A、100B、100C、100D 心拍取得システム
101 送信部
102A、102B、102C 受信部
110、110A、110B、110C、110D 処理部
111 位相変換部
112、112A 時間差設定部
113、113A 相関演算部
114 心拍推定部
115 情報提示部
116 特徴点算出部
117 車両状態検知部
118 心拍テンプレート蓄積部
119 体調状態推定部
120 経路制御部
121 信号相殺部
DESCRIPTION OF
100, 100A, 100B, 100C, 100D
Claims (16)
前記車両に位置し、前記ユーザに対して、電磁波を送信する送信部と、
前記車両に位置し、前記ユーザで反射した電磁波を受信する複数の受信部と、
前記複数の受信部により受信された複数の電磁波の信号を用いて、前記ユーザの心拍を取得する処理部とを備え、
前記処理部は、
(a)前記複数の電磁波の信号を、前記複数の電磁波の信号それぞれの位相を用いて、複数の変換信号に変換し、
(b)前記複数の変換信号間の相関値を算出し、
(c)前記相関値を用いて、前記ユーザの心拍を取得し、
(d)前記ユーザの心拍に応じた出力を行う
心拍取得システム。 A heart rate acquisition system for acquiring a heart rate of a user of a vehicle,
A transmitter located in the vehicle and transmitting electromagnetic waves to the user;
A plurality of receiving units located in the vehicle and receiving electromagnetic waves reflected by the user;
Using a plurality of electromagnetic wave signals received by the plurality of receiving units, a processing unit for acquiring the user's heartbeat,
The processor is
(A) converting the signals of the plurality of electromagnetic waves into a plurality of converted signals using phases of the signals of the plurality of electromagnetic waves,
(B) calculating a correlation value between the plurality of converted signals;
(C) using the correlation value to obtain a heartbeat of the user;
(D) A heartbeat acquisition system that performs output according to the heartbeat of the user.
請求項1記載の心拍取得システム。 The heartbeat acquisition system according to claim 1, wherein the processing unit performs the conversion by calculating so that a phase angle of each signal of the electromagnetic wave is zero in (a).
請求項1又は2記載の心拍取得システム。 The heart rate acquisition system according to claim 1, wherein the transmission unit and the plurality of reception units are positioned below a seating surface on which a user is seated in the vehicle.
前記処理部は、前記(b)において、前記相関値を、前記複数の受信部の配置に関連する時間差に基づいて算出する
請求項1〜3のいずれか一項に記載の心拍取得システム。 The plurality of receiving units are spaced apart from each other and arranged below the thighs of a user seated in the vehicle,
The heart rate acquisition system according to any one of claims 1 to 3, wherein the processing unit calculates the correlation value based on a time difference related to the arrangement of the plurality of receiving units in (b).
前記第1受信部と前記第2受信部との間の第1距離は、前記第1受信部と前記第3受信部との間の第2距離より大きく、
前記処理部は、前記(b)において、前記第1受信部により受信された信号を変換した第1変換信号と前記第2受信部により受信された信号を変換した第2変換信号との間の相関値である第1相関値を、当該第1変換信号と、当該第2変換信号と、前記第1距離に対応する第1の時間差とに基づいて算出し、前記第1変換信号と前記第3受信部により受信された信号を変換した第3変換信号との間の相関値である第2相関値を、当該第1変換信号と、当該第3変換信号と、前記第1の時間差より短く前記第2距離に対応する第2の時間差とに基づいて算出し、前記(c)において、前記ユーザの心拍を、前記第1相関値及び前記第2相関値を用いて取得する
請求項4記載の心拍取得システム。 The plurality of receiving units are arranged below the first part of the thigh of one leg of the user who sits in the vehicle, and the knee from the first part of the thigh. A second receiver disposed below a second portion close to the second portion, and a third receiver disposed below a portion between the first portion and the second portion of the thigh,
A first distance between the first receiver and the second receiver is greater than a second distance between the first receiver and the third receiver;
In (b), the processing unit is between the first converted signal obtained by converting the signal received by the first receiving unit and the second converted signal obtained by converting the signal received by the second receiving unit. A first correlation value that is a correlation value is calculated based on the first converted signal, the second converted signal, and a first time difference corresponding to the first distance, and the first converted signal and the first The second correlation value, which is a correlation value between the third converted signal obtained by converting the signal received by the three receiving units, is shorter than the first converted signal, the third converted signal, and the first time difference. 5. The calculation is performed based on a second time difference corresponding to the second distance, and the heart rate of the user is acquired using the first correlation value and the second correlation value in (c). Heart rate acquisition system.
前記処理部は、前記(b)において、前記第1受信部により受信された信号を変換した第1変換信号と前記第2受信部により受信された信号を変換した第2変換信号との間の相関値を、当該第1変換信号と当該第2変換信号と前記第1受信部と前記第2受信部との間の距離に関連する時間差に基づいて算出し、前記ユーザの心拍を当該相関値を用いて取得する
請求項3記載の心拍取得システム。 The plurality of receiving units include a first receiving unit and a second receiving unit located in front of the vehicle from the first receiving unit,
In (b), the processing unit is between the first converted signal obtained by converting the signal received by the first receiving unit and the second converted signal obtained by converting the signal received by the second receiving unit. A correlation value is calculated based on a time difference related to the distance between the first converted signal, the second converted signal, and the first receiving unit and the second receiving unit, and the heart rate of the user is calculated as the correlation value The heartbeat acquisition system according to claim 3, wherein the heartbeat acquisition system is acquired by using.
前記車両の停止中に前記複数の受信部により受信された複数の信号を用いて前記時間差を算出する
請求項4〜6のいずれか一項に記載の心拍取得システム。 In the processing unit (b),
The heart rate acquisition system according to any one of claims 4 to 6, wherein the time difference is calculated using a plurality of signals received by the plurality of receiving units while the vehicle is stopped.
前記車両の加速度の変化が閾値を超えた場合に前記複数の受信部により受信された複数の信号を用いて前記時間差を算出する
請求項4〜6のいずれか一項に記載の心拍取得システム。 In the processing unit (b),
The heart rate acquisition system according to any one of claims 4 to 6, wherein when the change in acceleration of the vehicle exceeds a threshold, the time difference is calculated using a plurality of signals received by the plurality of receiving units.
前記車両の停止中に前記複数の受信部それぞれにより受信された信号に対応して心拍テンプレート信号を算出し、
前記心拍テンプレート信号と、前記車両の走行中に前記複数の受信部により受信された複数の信号を用いて算出した複数の前記変換信号と、前記時間差とに基づいて、当該複数の変換信号間の前記相関値を算出する
請求項4〜6のいずれか一項に記載の心拍取得システム。 In the processing unit (b),
Calculating a heartbeat template signal corresponding to the signal received by each of the plurality of receiving units while the vehicle is stopped;
Based on the heartbeat template signal, the plurality of conversion signals calculated using the plurality of signals received by the plurality of reception units during the traveling of the vehicle, and the plurality of conversion signals, The heart rate acquisition system according to any one of claims 4 to 6, wherein the correlation value is calculated.
前記車両の加速度の変化が閾値を超えた場合に前記複数の受信部それぞれに受信された信号に対応して心拍テンプレート信号を算出し、
前記心拍テンプレート信号と前記複数の変換信号と前記時間差とに基づいて、前記複数の変換信号間の前記相関値を算出する
請求項4〜6のいずれか一項に記載の心拍取得システム。 In the processing unit (b),
When a change in acceleration of the vehicle exceeds a threshold value, a heart rate template signal is calculated corresponding to the signal received by each of the plurality of receiving units,
The heartbeat acquisition system according to any one of claims 4 to 6, wherein the correlation value between the plurality of converted signals is calculated based on the heartbeat template signal, the plurality of converted signals, and the time difference.
請求項1〜10のいずれか一項に記載の心拍取得システム。 The plurality of receiving units are arranged below a thigh of a leg farther from an accelerator pedal included in the vehicle among the legs of a user seated in the vehicle. Heart rate acquisition system as described in.
請求項1〜11のいずれか一項に記載の心拍取得システム。 The heartbeat acquisition system according to any one of claims 1 to 11, wherein the output in (d) by the processing unit includes transmitting a control signal generated according to a heartbeat of the user to the vehicle.
請求項1〜12のいずれか一項に記載の心拍取得システム。 The heartbeat acquisition system according to any one of claims 1 to 12, wherein the output in (d) by the processing unit includes presenting information generated according to a heartbeat of the user to the user.
前記複数の受信部は、マイクロ波を受信する
請求項1〜13のいずれか一項に記載の心拍取得システム。 The transmitter transmits a microwave;
The heart rate acquisition system according to any one of claims 1 to 13, wherein the plurality of reception units receive microwaves.
前記相関値の時系列データからピークを抽出することにより前記心拍を取得する
請求項1〜14のいずれか一項に記載の心拍取得システム。 In the processing unit (c),
The heartbeat acquisition system according to any one of claims 1 to 14, wherein the heartbeat is acquired by extracting a peak from time-series data of the correlation value.
(a)前記車両においてユーザに対して電磁波を送信し、
(b)前記ユーザで反射した電磁波を複数の受信装置を用いて受信し、
(c)前記複数の受信装置により受信された複数の電磁波の信号を、当該複数の電磁波の信号それぞれの位相を用いて、複数の変換信号に変換し、
(d)前記複数の変換信号間の相関値を算出し、
(e)前記相関値を用いて、前記ユーザの心拍を取得する
心拍取得方法。 A heart rate acquisition method for acquiring a heart rate of a user of a vehicle,
(A) transmitting electromagnetic waves to the user in the vehicle;
(B) receiving electromagnetic waves reflected by the user using a plurality of receiving devices;
(C) converting a plurality of electromagnetic wave signals received by the plurality of receiving devices into a plurality of converted signals using phases of the respective electromagnetic wave signals;
(D) calculating a correlation value between the plurality of converted signals;
(E) A heartbeat acquisition method for acquiring a heartbeat of the user using the correlation value.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017010743A JP2018117800A (en) | 2017-01-24 | 2017-01-24 | Heart rate acquisition system and heart rate acquisition method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017010743A JP2018117800A (en) | 2017-01-24 | 2017-01-24 | Heart rate acquisition system and heart rate acquisition method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018117800A true JP2018117800A (en) | 2018-08-02 |
Family
ID=63044252
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017010743A Pending JP2018117800A (en) | 2017-01-24 | 2017-01-24 | Heart rate acquisition system and heart rate acquisition method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2018117800A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7396929B2 (en) | 2020-02-28 | 2023-12-12 | 株式会社Subaru | Vehicle control devices, information processing devices, and vehicle control systems |
JP7431057B2 (en) | 2020-02-28 | 2024-02-14 | 株式会社Subaru | Vehicle control devices, information processing devices, and vehicle control systems |
-
2017
- 2017-01-24 JP JP2017010743A patent/JP2018117800A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7396929B2 (en) | 2020-02-28 | 2023-12-12 | 株式会社Subaru | Vehicle control devices, information processing devices, and vehicle control systems |
JP7431057B2 (en) | 2020-02-28 | 2024-02-14 | 株式会社Subaru | Vehicle control devices, information processing devices, and vehicle control systems |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11045145B2 (en) | Buckle and on-vehicle system | |
EP3424418B1 (en) | A method and a system for detecting a vital sign of a subject | |
JP5848469B1 (en) | Biological condition detection device | |
WO2018073939A1 (en) | Measuring program, measuring method and measuring device | |
JP2010120493A (en) | Biological signal detection device | |
JP6558328B2 (en) | Biological information output device and chair provided with biological information output device | |
JP2013172899A (en) | Awaking degree estimation device | |
JP6561852B2 (en) | Heart rate detector | |
JP2018117800A (en) | Heart rate acquisition system and heart rate acquisition method | |
US10429227B2 (en) | Electric wave type biosensor | |
JP4452145B2 (en) | Heart rate detector | |
KR20200081703A (en) | System and method for detecting passenger in vehicle using UWB | |
JP2016220816A (en) | Biological information detection method for vehicle and device thereof | |
RU2612856C2 (en) | Measuring distance of railway vehicle to side of rail vehicles of details | |
WO2020202159A1 (en) | System for determining object status and method thereof | |
JP2019201698A (en) | Living body detection device | |
JP2020034511A (en) | Occupant detection device | |
Bounyong et al. | Monitoring of a driver's heart rate using a microwave sensor and template-matching algorithm | |
JP2016135233A (en) | Organism status detector | |
JP6597491B2 (en) | Radio wave type biosensor | |
WO2018167897A1 (en) | Biometric information detection device and biometric information detection program | |
KR20220104444A (en) | Apparatus for recognizing passenger based on radar and method thereof | |
Horimoto et al. | Heartbeat Harmonics Detectability During Driving Simulation Using NHA and CW Doppler Radar | |
KR20170079508A (en) | Apparatus and method for acquiring biometric information of driver or passenger | |
JP2018029762A (en) | Biological information detection device |