JP2018117800A - Heart rate acquisition system and heart rate acquisition method - Google Patents

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元貴 吉岡
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heart rate acquisition system for acquiring a heart rate accurately.SOLUTION: A heart rate acquisition system 100 for acquiring a heart rate of a user of a vehicle, includes a transmission part 101 located in the vehicle for transmitting an electromagnetic wave to the user, a plurality of reception parts 102A, 102B located in the vehicle for receiving the electromagnetic wave reflected by the user, and a processing part 110 for acquiring the heart rate of the user, using signals of a plurality of the electromagnetic waves received by the plurality of reception parts. The processing part 110 converts the signals of the plurality of electromagnetic waves to a plurality of conversion signals, using the phase of each signal, calculates a correlation value between the plurality of conversion signals, acquires the heart rate of the user, using the correlation value, and performs output according to the heart rate of the user.SELECTED DRAWING: Figure 1

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。   Patent Document 1 discloses an apparatus for measuring a heart rate with a microwave transceiver disposed inside a backrest of a driver's seat of a vehicle.

特許第5131744号公報Japanese Patent No. 5131744

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 Patent Document 1, the microwave transceiver receives a reflected wave by irradiating the subject with the microwave from the backrest of the driver's seat, and receives (receives) the reflected wave. Due to mixing of clutter and Doppler signals in the vehicle caused by acceleration / deceleration of the heartbeat, a heartbeat signal, which is a weak signal, may not be accurately detected from the reflected wave.

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.

図1は、実施の形態1に係る心拍取得システムの構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a heartbeat acquisition system according to the first embodiment. 図2は、心拍取得システムの送信部及び複数の受信部の例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a transmission unit and a plurality of reception units of the heartbeat acquisition system. 図3は、心拍取得システムにおける受信信号の位相角の補正を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the correction of the phase angle of the received signal in the heartbeat acquisition system. 図4は、心拍取得システムの位相変換部における位相変換を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining phase conversion in the phase conversion unit of the heartbeat acquisition system. 図5は、心拍取得システムの相関演算部における相関値の算出を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the calculation of the correlation value in the correlation calculation unit of the heartbeat acquisition system. 図6は、心拍取得システムの時間差設定部における複数の受信部間の距離に関連した時間差の設定を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the setting of the time difference related to the distance between the plurality of receiving units in the time difference setting unit of the heartbeat acquisition system. 図7は、実施の形態1における複数の受信部からの信号の相関に基づく心拍の推定を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining heart rate estimation based on correlation of signals from a plurality of receiving units in the first embodiment. 図8は、心拍取得システムの提示部による表示例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a display example by the presentation unit of the heartbeat acquisition system. 図9は、心拍取得システムの動作を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the heartbeat acquisition system. 図10は、受信部が受信した人体からの反射波に係る各瞬時の受信信号のデータ例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a data example of each instantaneous received signal related to a reflected wave from the human body received by the receiving unit. 図11は、図10に示す受信信号の位相角の回転後のデータ例を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an example of data after rotation of the phase angle of the reception signal illustrated in FIG. 10. 図12は、図11に示す位相角の回転後の受信信号のI成分についてのグラフである。FIG. 12 is a graph for the I component of the received signal after the rotation of the phase angle shown in FIG. 図13は、心拍取得システムの複数の受信部からの信号間の相関値のデータ例を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a data example of correlation values between signals from a plurality of receiving units of the heartbeat acquisition system. 図14は、実施の形態1に係る心拍取得システムで取得した心拍間隔と心電計で取得した心拍間隔との比較用のグラフである。FIG. 14 is a graph for comparison between a heartbeat interval acquired by the heartbeat acquisition system according to Embodiment 1 and a heartbeat interval acquired by an electrocardiograph. 図15は、実施の形態2に係る心拍取得システムの構成を示すブロック図である。FIG. 15 is a block diagram illustrating a configuration of the heartbeat acquisition system according to the second embodiment. 図16は、心拍取得システムの特徴点算出部における特徴点の算出を説明するための図である。FIG. 16 is a diagram for explaining calculation of feature points in a feature point calculation unit of the heartbeat acquisition system. 図17は、実施の形態2における位相変換した受信信号のI成分から抽出された特徴点のデータ例を示す図である。FIG. 17 is a diagram illustrating an example of feature point data extracted from the I component of the phase-converted received signal in the second embodiment. 図18は、実施の形態2における複数の受信部からの信号の時間差を調整した相関に基づく心拍の推定を説明するための図である。FIG. 18 is a diagram for explaining heart rate estimation based on correlation in which time differences between signals from a plurality of reception units in Embodiment 2 are adjusted. 図19は、実施の形態3に係る心拍取得システムの構成を示すブロック図である。FIG. 19 is a block diagram illustrating a configuration of the heartbeat acquisition system according to the third embodiment. 図20は、実施の形態3に係る心拍取得システムにおけるテンプレートマッチングを説明するための図である。FIG. 20 is a diagram for explaining template matching in the heartbeat acquisition system according to the third embodiment. 図21は、実施の形態4に係る心拍取得システムの構成を示すブロック図である。FIG. 21 is a block diagram showing a configuration of a heartbeat acquisition system according to the fourth embodiment. 図22は、実施の形態4に係る心拍取得システムによる車両の走行制御の一例を示す図である。FIG. 22 is a diagram illustrating an example of vehicle travel control by the heartbeat acquisition system according to the fourth embodiment. 図23は、実施の形態5に係る心拍取得システムの構成を示すブロック図である。FIG. 23 is a block diagram showing a configuration of the heartbeat acquisition system according to the fifth embodiment. 図24は、実施の形態5における複数の受信部からの信号に基づくノイズ成分の相殺処理を説明するための図である。FIG. 24 is a diagram for explaining noise component cancellation processing based on signals from a plurality of reception units in the fifth embodiment.

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 Patent Document 1 is such that the microwave transceiver irradiates the subject with microwaves from the backrest of the driver's seat. The heartbeat is measured by receiving (receiving) the reflected wave. However, when the vehicle is traveling, the heartbeat signal, which is a weak signal, may not be accurately detected from the reflected wave due to mixing of clutter and Doppler signals in the vehicle caused by acceleration / deceleration in the longitudinal direction of the vehicle.

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 heartbeat acquisition system 100 according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a heartbeat acquisition system 100 according to the present embodiment.

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 heartbeat acquisition system 100 is a system for acquiring a heartbeat of a user of a vehicle, and as shown in the figure, a transmission unit 101, a plurality of reception units (reception unit 102A and reception unit 102B), and a processing unit 110. The processing unit 110 includes a phase conversion unit 111, a time difference setting unit 112, a correlation calculation unit 113, a heart rate estimation unit 114, and an information presentation unit 115.

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 heartbeat acquisition system 100, the transmission unit 101 transmits electromagnetic waves (microwaves) to the user, the reflected waves from the user that reflected the electromagnetic waves are received by the plurality of reception units 102A and 102B, and the received signals are processed. In unit 110, each converted signal is calculated by phase conversion corresponding to the phase of each signal, a correlation value between the converted signals is calculated, the user's heartbeat is acquired using the correlation value, and the user's heartbeat is determined Output.

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 rate acquisition system 100 will be described in detail.

(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 transmission unit 101 is used while being positioned in a vehicle, and irradiates (that is, transmits) electromagnetic waves to a user. Specific hardware of the transmission unit 101 is a transmission circuit including a microstrip antenna (patch antenna), an analog circuit, and the like. Hereinafter, the transmission part 101 demonstrates as an example irradiating a user with a microwave (for example, millimeter wave).

(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。
(Receiver 102A, 102B)
The receiving units 102A and 102B as an example of a plurality of receiving units are used in a position on the vehicle, and the reflected waves from the electromagnetic waves (for example, microwaves such as millimeter waves) emitted from the transmitting unit 101 are reflected by the user. Receives a wave (that is, receives a signal corresponding to a reflected wave). Specific hardware of the receiving units 102A and 102B is a receiving circuit including a microstrip antenna, an analog circuit, and the like.

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 transmission unit 101 and the reception units 102A and 102B. FIG. 2A shows the appearance of the transmission unit 101 and the reception unit 102A. The receiving unit 102B is the same as the receiving unit 102A. FIG. 2B shows an example of the arrangement of the transmission unit 101 and the reception units 102A and 102B. In this example, the transmitting unit 101 and the receiving units 102A and 102B are arranged inside a seat 12 in a vehicle seat (seat) 10 such as a driver's seat of an automobile, for example. Therefore, the transmission unit 101 irradiates the user with electromagnetic waves from below the user seated on the seat 10, and the reflected waves from the user reflecting the electromagnetic waves are received by the receiving units 102A and 102B located below the user. It becomes. In this case, the receiving direction of the reflected wave from the user received by the receiving unit 102A (or the receiving unit 102B) is not aligned with the traveling direction of the vehicle, and mainly the body movement of the user in the horizontal direction caused by the acceleration / deceleration of the vehicle. The signal received by the receiving unit 102A (or the receiving unit 102B) (that is, the time series signal) has a certain phase in each phase. Therefore, the phase conversion by the processing unit 110 described later is appropriate. Can act on. In addition, although the transmission part 101 and the receiving parts 102A and 102B showed the example arrange | positioned inside the seat part 12 of the seat 10 of a vehicle, it is useful to be located under the seat surface on which a user sits. The seating surface is an upper surface of a member where a user is seated in the vehicle, and is an upper surface of a seatable structure such as a seat 12 of the seat 10 or a cushion placed on the seat 10. This seatable structure may be integrated with the transmitter 101 and the receivers 102A and 102B themselves. For example, the user's buttocks, thighs, and the like can be placed on the seating surface. For this reason, the transmitting unit 101 and the receiving units 102A and 102B are provided inside the seat 12 of the seat 10, the surface of the seat 12 of the seat 10, the interior of the cushion placed on the seat 10, the surface of the cover of the seat 10, and the back surface. It is useful to be arranged in the same manner.

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 transmission unit 101 and the reception units 102A and 102B in the seat 10 of FIG. 2B in a plan view as viewed from above the vehicle. In FIG. 2C, an accelerator pedal 21, a brake pedal 22, and a handle (steering wheel) 23 are additionally shown in addition to the seat 10 of a vehicle such as an automobile. In the example of FIG. 2 (c), a portion of the seat 12 of the vehicle seat 10 away from the backrest 11 of the seat 10 (that is, a portion of the seat on the front side of the vehicle), ) In the left-right direction away from the accelerator pedal 21, the transmitter 101 and the receivers 102A and 102B are arranged. Note that the front of the vehicle is, for example, one direction in which the vehicle travels mainly by wheels, and a user who drives an automobile, for example, sits forward. The receiving units 102A and 102B are arranged away from each other on the portion of the two legs of the user seated on the seat 10 where the thigh of the leg far from the accelerator pedal 21 is placed. 102B is located in front of the vehicle from the receiving unit 102A. That is, the receiving unit 102A is disposed below the first part of the thigh of one leg of the user seated in the vehicle, and the receiving unit 102B is closer to the user's knee than the first part of the thigh. It will be placed below the two parts.

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 heartbeat acquisition system 100, it is useful to arrange the receiving units 102A and 102B below the thighs rather than below the buttocks so as to be suitable for receiving reflected waves from the thighs.

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 accelerator pedal 21 and the seat 10 arranged as shown in FIG. 2C, the user who operates the vehicle while sitting on the seat 10 operates the accelerator pedal with the right leg. There is less movement of the left leg compared to the right leg. Therefore, in the heartbeat acquisition system 100, it is useful to arrange the receiving units 102A and 102B on the left half of the seat 12 so as to be suitable for receiving a reflected wave from the thigh of the left leg.

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 units 102A and 102B may be arranged other than the example described above. For example, the receiving units 102A and 102B may be disposed below the left leg thigh and the right leg thigh for a user seated on the seat 10 or the like. You may arrange | position so that each receiving part may be located in a distributed manner. Further, in FIGS. 2B and 2C, configuration examples for both the receiving unit 102 </ b> A and the receiving 102 </ b> B to receive a reflected wave that is an electromagnetic wave transmitted by one transmitting unit 101 reflected by a user. Although shown, it is good also as providing a transmission part for every receiving part.

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 unit 102A (or the receiving unit 102B) when the microwave emitted from the transmitting unit 101 is reflected by the surface of the user's human body seated on the seat 10 is expressed by the following equation.

Figure 2018117800
・・・(式1)
Figure 2018117800
... (Formula 1)

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 Equation 1. In the case of a continuous wave (CW) type microwave, since the direct current component is large, it is useful to suppress the direct current component by an analog circuit or digital processing and extract the heartbeat component from the alternating current component.

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 units 102A and 102B include, for example, a 24.1 GHz continuous wave (CW) type microwave sensor. Further, in order to extract the heartbeat change while suppressing the direct current component of the reflected wave, the receiving circuits of the receiving units 102A and 102B use the high-pass filter as an AC coupling module in the analog circuit. The cutoff frequency of AC coupling in the high pass filter is, for example, 6 Hz. The influence of the first term of Equation 1 is suppressed by the high-pass filter, and the change accompanying the heartbeat mainly occurs as the amplitude A (t). For this reason, the receiving units 102A and 102B extract a signal corresponding to the second term part of Equation 1 as a received signal obtained from the reflected wave, and the heartbeat acquisition system 100 extracts a heartbeat from the received signal in the processing unit 110 ( get. The heartbeat can be acquired by digital processing, for example, based on data indicating the received signal.

(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 processing unit 110 calculates each converted signal by phase conversion corresponding to the phase of each signal of the receiving unit 102A and the receiving unit 102B, calculates a correlation value between the converted signals, and acquires a user's heartbeat using the correlation value Then, an output corresponding to the heartbeat of the user is performed. The processing unit 110 can be configured by, for example, a processor (microprocessor), a memory, and the like. Acquisition of the user's heartbeat in the processing unit 110 can be performed, for example, by storing information indicating the user's heartbeat in a storage medium such as a memory. The phase conversion unit 111, the time difference setting unit 112, the correlation calculation unit 113, and the heart rate estimation unit 114 in the processing unit 110 are realized by, for example, a processor that executes a program stored in a memory. The information presentation unit 115 is realized by a processor that executes a program stored in a memory, for example.

(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 phase conversion unit 111 calculates and corrects the phase angle of the signal in which the vibration of the human body surface corresponding to the heartbeat appears from the received signal obtained from the reflected wave in each of the receiving unit 102A and the receiving unit 102B, and corrects the converted signal. Generate. The phase angle correction will be described with reference to FIG.

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 human body surface 13 generates vibrations in the front and rear (vibrations in the A direction and the B direction in the drawing) with respect to the receiving unit (receiving unit 102A and the like) according to the heartbeat. FIG. 3B shows a graph showing the temporal change of the amplitude. In the portion 14 of this graph with the horizontal axis representing the time axis and the vertical axis representing the amplitude (absolute value), the movement in the B direction occurred following the movement of the surface 13 in the A direction in FIG. Appears. In general, a Doppler sensor using a microwave detects the movement of an object from the change in amplitude.

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 phase conversion unit 111 calculates a phase angle for each window (unit period) having a predetermined window length on the time axis, and sets the phase angle of the received signal to zero based on the received signal obtained from the reflected wave. By performing a rotation calculation so as to make correction, a converted signal obtained by converting (that is, phase converting) the received signal is calculated. A portion 15 of the graph of FIG. 3C shows an image of the converted signal in which the heartbeat signal is emphasized with respect to the portion 14 of the graph of FIG.

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 heartbeat acquisition system 100 according to the present embodiment, the thigh, buttocks, and knees of the user's human body from the transmission / reception units (the transmission unit 101 and the reception units 102A and 102B) installed in the seat 12 of the seat. The thighs, buttocks, knees, etc. are relatively stationary and stationary (ie, stationary) when the user is seated. The distance between the transmitter and the transmitter / receiver is kept substantially constant. For this reason, unlike a general Doppler sensor, the phase angle is kept at a relatively constant value, and therefore, the phase angle can be calculated to the extent that adjustment is performed for each predetermined window length.

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 phase conversion unit 111 will be described with reference to FIG.

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 phase conversion unit 111 calculates the phase angle while shifting the window (for example, shifting by 600 ms) by setting the window length to 1200 ms that generally includes one or more beats of a human heartbeat. The phase angle is calculated by, for example, a linear approximation method. The received signals that are time-series signals in FIG. 4A are provided with windows W1, W2, and W3 for partially calculating the phase angle.

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 phase conversion unit 111 calculates, as a conversion signal, an I component as a result of multiplying the received signal by a rotation matrix corresponding to the calculated phase angle for each window.

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 unit 102A (or receiving unit 102B), the phase angle is repeatedly calculated at a predetermined timing, and sequentially according to the newly calculated phase angle. Thus, it is useful to calculate the converted signal by correcting the received signal. Here, an example in which the window is shifted every 600 ms has been described. On the other hand, when the posture of the user seated on the vehicle does not change, the phase angle may be maintained at a substantially constant value, so that the frequency of calculating the phase angle may be suppressed. For example, in consideration of the fact that the position of the leg on the seating surface of the seated user does not change much while the vehicle is running, the rotation calculation for calculating the conversion signal is performed using the same phase angle from the start to the stop of the run. The phase angle may be newly calculated each time the traveling vehicle stops with a signal from a traffic light (traffic signal) or the like. Thereby, the amount of calculation for calculation of the conversion signal in the phase converter 111 can be reduced.

(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)
Correlation calculation section 113 performs correlation calculation for signals obtained from a plurality of reception sections (reception sections 102A and 102B). The reception signal from each of the reception unit 102A and the reception unit 102B used by the correlation calculation unit 113 is a converted signal obtained by phase-converting the reception signal by the phase conversion unit 111. The correlation calculation unit 113 calculates a correlation value indicating a correlation in a section of a predetermined time length (for example, 1000 ms) between the converted signals, which are time-series signals corresponding to the reception signals of the respective reception units, by the following equation 2, and the calculation The correlation value obtained is set as the correlation value at the time of the section. Then, the correlation calculation unit 113 calculates the correlation value at each time while shifting the interval (for example, by 10 ms). The correlation value is calculated by the following formula, for example.

Figure 2018117800
・・・(式2)
Figure 2018117800
... (Formula 2)

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 equation 2, the correlation value Z (n) is calculated by calculating the inner product of two time series signals Xn and Yn, and is normalized by dividing by the magnitude of Xn and Yn. There is no need to divide by size.

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 unit 102A by the phase converting unit 111. FIG. 5B shows a temporal change of the converted signal (second converted signal) obtained by converting the received signal from the receiving unit 102B by the phase converting unit 111. When the first conversion signal is Xn and the second conversion signal is Yn, the correlation value can be calculated by Equation 2. For example, the inner product of the first converted signal and the second converted signal in a predetermined section (for example, tn−2, tn−1, tn, tn + 1, tn + 2) with the time tn interposed therebetween is set as the correlation value of the time tn. Then, a correlation value is calculated for each time. For example, for time tn + 1, the inner product of the first converted signal and the second converted signal in the section (for example, tn−1, tn, tn + 1, tn + 2, tn + 3) is calculated as the correlation value at time tn + 1. The time series data of the correlation value calculated in this way is shown in FIG.

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 unit 102A and the receiving unit 102B includes a heartbeat signal in the same cycle. On the other hand, noise is also mixed at random. Therefore, the correlation calculation unit 113 performs a correlation calculation to obtain a correlation between the two converted signals, thereby enabling acquisition of a signal in which random noise is suppressed and the heartbeat signal is emphasized (that is, time-series data of correlation values). It becomes. When three or more receiving units are used in the heart rate acquisition system 100, a correlation value may be calculated by taking a correlation between three or more converted signals, or converted for each set of two receiving units. The correlation value may be calculated by taking the correlation between the signals and statistically processing the result (for example, averaging).

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 correlation calculation unit 113 adjusts the time difference of propagation of pulsation due to the heartbeat to each part of the human body, which is set by the time difference setting unit 112 described below, and obtains a correlation.

(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 difference setting unit 112 sets a time difference for shifting each conversion signal when the correlation calculation unit 113 obtains a correlation. The vibration generated on the surface of each part of the human body (the human body surface) due to the propagation of the heartbeat has a time difference depending on the part. For example, the first part of the thigh close to the user's buttocks seated on the seat 12 of the seat 10 in FIG. 2C is accompanied by a heartbeat prior to the second part of the thigh close to the knee. Vibration occurs. For this reason, the receiving unit 102B disposed below the second part close to the user's knee receives a receiving signal 102B disposed below the first part close to the buttocks in the user's thigh. The vibration associated with the heartbeat appears at a slightly earlier timing than the received signal to be acquired. Therefore, the time difference setting unit 112 may set a time difference (for example, 5 ms) in advance in relation to the arrangement of the receiving unit 102A and the receiving unit 102B. In the correlation calculation unit 113, based on the time difference set by the time difference setting unit 112, the first conversion signal and the second conversion signal, which are time series signals, are shifted by the time difference to obtain an inner product (for example, at the time tn The correlation value is calculated by taking the inner product by associating one converted signal with the second converted signal at time tn + 5 ms). By setting the time difference and taking the correlation in this way, noise in the same phase is originally suppressed, and the heartbeat signal is further emphasized. The setting of the time difference by the time difference setting unit 112 is realized by storing the time difference in a storage medium such as a memory, for example, and the correlation calculation unit 113 reads the time difference from the storage medium to obtain the time difference when taking the correlation. Is used.

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 difference setting unit 112 The time difference may be set in advance in relation to the distance between the receiving unit 102A and the receiving unit 102B (for example, the interval between the receiving units).

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 unit 102A and the receiving unit 102B disposed on the seat 12 is 20 cm. In this example, as shown in the graph below, a signal in which vibration corresponding to the heartbeat appears with a time difference of 5 ms is obtained. FIG. 6B illustrates an example in which the distance between the receiving unit 102A and the receiving unit 102B disposed on the seat 12a is 40 cm. In this example, as shown in the graph below, a signal in which vibration corresponding to the heartbeat appears with a time difference of 10 ms is obtained. FIG. 6C illustrates an example in which the distance between the receiving unit 102A and the receiving unit 102B disposed on the seat 12a is 40 cm, and the distance between the receiving unit 102A and the receiving unit 102C is 20 cm. As described above, the amount of deviation in the timing of the vibration signal associated with the heartbeat differs between the case where the distance between the receiving parts is 20 cm and the case where the distance between the reception parts is 40 cm. As shown in (a) and (b) of FIG. 6, the greater the distance between the receiving units, the greater the difference in vibration timing associated with the heartbeat. Therefore, the time difference setting unit 112 may set the time difference in advance in relation to the distance between the receiving units, for example, 5 ms when the distance between the receiving units is 20 cm, 10 ms when the distance is 40 cm, or the like. Further, as shown in FIG. 6C, when there are three receiving units, the time difference may be set in advance in consideration of the arrangement relationship of the receiving units. For example, as shown in FIG. 6C, the distance between the receiving unit 102A and the receiving unit 102B is 40 cm, and a signal in which vibration corresponding to the heartbeat appears with a time difference of 10 ms corresponding to this distance is obtained. To do. In this case, for the receiving unit 102C arranged between the receiving unit 102A and the receiving unit 102B, a time shorter than 10 ms, for example, if the distance between the receiving units is 20 cm, 5 ms corresponding to this distance. It is useful to set the time difference to obtain the correlation. In addition, the time difference setting unit 112 may set the time difference in advance corresponding to the arrangement of the receiving units in the left-right direction of the user seated on the vehicle.

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 difference setting unit 112 appropriately sets the time difference according to the distances of the plurality of receiving units, the correlation calculation unit 113 obtains a correlation between the signals shifted by the time difference. The timing of the signals is more consistent and the vibration signal associated with the heartbeat is enhanced. Thereby, it may be possible to detect heartbeat timing with high accuracy.

(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 heartbeat estimation unit 114 estimates (acquires) a heartbeat based on the correlation value calculated by the correlation calculation unit 113. The heart rate estimation will be described with reference to FIG. (A) of FIG. 7 shows the time change of the 1st conversion signal as a result of having performed phase conversion in the phase conversion part 111 with respect to the received signal which 102A of receiving parts received. FIG. 7B shows a temporal change of the second converted signal as a result of performing phase conversion by the phase converting unit 111 on the received signal received by the receiving unit 102B. FIG. 7C shows a signal obtained by shifting the second converted signal by a time difference of 5 ms based on the setting by the time difference setting unit 112. (D) of FIG. 7 shows the correlation value which is time series data as a result of having obtained the correlation between the signals shown in (a) and (c) of FIG. By extracting, for example, a peak (white circle in the figure) from the correlation value shown in (d) of FIG. 7, the heartbeat timing is obtained. As described above, the heart rate estimation unit 114 estimates (acquires) a heart rate (heart rate interval, heart rate, etc.) by extracting a correlation value peak or the like. For example, the heartbeat interval is a heartbeat timing interval, and the heart rate is the number of peaks within a predetermined time (or the reciprocal of the heartbeat interval). The heart rate estimation unit 114 may calculate the heart rate by performing frequency analysis on the time-series data of the correlation value. In addition, the heart rate estimation unit 114 refers to information related to a correspondence relationship between a predetermined heart rate and physical condition, health condition, stress condition, and the like, and based on the acquired user heart rate, the user's physical condition and health condition The stress state or the like may be estimated.

(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 information presentation unit 115 presents information related to the heartbeat to the user by displaying the information on the heartbeat acquisition system 100, for example. The heartbeat acquisition system 100 includes a user interface device for presenting information to the user, such as a display and a speaker, and the information presentation unit 115 controls the user interface device to thereby provide the user with a heartbeat via the user interface. Present information. The information related to the heartbeat presented by the information presenting unit 115 is information generated according to the heartbeat acquired by the heartbeat estimating unit 114. For example, the heart rate, the heartbeat waveform, the heartbeat interval, the physical condition estimated from the heartbeat, and the health condition , Psychological state (stress state, etc.), advice to the user based on heart rate, and the like. The information presenting unit 115 can present information related to heartbeats, for example, via a display or the like provided in the heartbeat acquisition system 100 installed at a position that can be viewed by a user who drives the vehicle. FIG. 8 shows a display screen 115 a showing the heart rate estimated by the heart rate estimating unit 114 as a display example by the information presenting unit 115. Note that the information presentation unit 115 presents information about the heartbeat to the user is not limited to display on the display, and may be performed by any method (for example, voice output of the information by a speaker).

(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 heartbeat acquisition system 100 that performs the heartbeat acquisition method will be described with reference to the flowchart of FIG. 9.

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 transmission unit 101 transmits a microwave (step S101). A plurality of reception units (reception unit 102A and reception unit 102B) receive reflected waves (microwaves) that are reflected on the surface of the human body of the user seated on the vehicle (step 102A and reception unit 102B). S102).

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 phase conversion unit 111 calculates the phase angle of the reception signal for each reception signal received by each of the plurality of reception units (step S103), and calculates the conversion signal by correcting the phase of the reception signal according to the phase angle. (Step S104).

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 difference setting unit 112 sets a time difference for obtaining a correlation between the converted signals calculated in step S104 (step S105). The correlation calculation unit 113 shifts the time difference set in the time difference setting unit 112 and calculates a correlation value indicating the correlation between the converted signals (step S106).

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 heartbeat estimation unit 114 extracts a peak from the correlation value, which is time series data calculated by the correlation calculation unit 113, and acquires a heartbeat (for example, information such as a heart rate) (step S107). And the information presentation part 115 presents the information (for example, information, such as a heart rate) produced | generated according to the heartbeat acquired by the heartbeat estimation part 114 (step S108).

(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 heartbeat acquisition system 100 will be described using data obtained by using the heartbeat acquisition system 100.

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 unit 102A installed on the seat of the vehicle seat is plotted on a complex plane. . From the figure, it can be seen that the received signal has a phase angle θ.

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 receiving unit 102A and the signal obtained separately from the receiving unit 102B. By taking the correlation, it can be seen that the vibration of the thigh (back of the knee) caused by the heartbeat is extracted with more emphasis.

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 heartbeat acquisition system 100 by transmitting and receiving microwaves. From the same figure, it can be seen that the heartbeat interval acquired by the heartbeat acquisition system 100 substantially matches the heartbeat interval acquired by the electrocardiograph.

(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 heartbeat acquisition system 100 according to Embodiment 1 described above, an example is shown in which the time difference setting unit 112 sets in advance the time difference used when obtaining correlation between signals corresponding to each of a plurality of receiving units. In the present embodiment, the heart rate acquisition system 100 is partially modified, and the time difference to be used for correlation is calculated based on the reception signals obtained by the receiving unit 102A and the receiving unit 102B, and the time difference is set. A heartbeat acquisition system 100A configured to perform the above will be described.

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 heartbeat acquisition system 100A according to the present embodiment. As shown in the figure, the heartbeat acquisition system 100A includes a transmission unit 101, reception units 102A and 102B, and a processing unit 110A. The processing unit 110A includes a phase conversion unit 111, a feature point calculation unit 116, a time difference setting unit 112A, a correlation calculation unit 113, a heartbeat estimation unit 114, and an information presentation unit 115. In addition, about the structure similar to Embodiment 1 (refer FIG. 1), the code | symbol same as FIG. 1 is attached | subjected in FIG. 15, and description is abbreviate | omitted.

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 heartbeat acquisition system 100A, each conversion signal is converted into a phase conversion in accordance with the phase of each signal in the processing unit 110A from each reception signal received by the plurality of reception units 102A and 102B of the reflected wave from the user who reflected the electromagnetic wave. By calculating and using the time difference between the converted signals, the correlation value between the converted signals is calculated, the user's heartbeat is acquired using the correlation value, and an output corresponding to the user's heartbeat is performed. The processing unit 110A is the same as the processing unit 110 shown in the first embodiment, unless otherwise described here.

(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 point calculation unit 116 calculates a feature point for each reception unit from the converted signal obtained by converting the reception signal received by each reception unit by the phase conversion unit 111. For example, based on the peak as the feature point Calculate heartbeat timing.

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 point calculation unit 116 will be described with reference to FIG. FIG. 16 shows various feature points extracted from the converted signal obtained by converting the received signal received by the receiving unit 102A.

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 point calculation unit 116 calculates a series of feature points by extracting each of a plurality of predetermined waveform features from the converted signal. The feature point calculation unit 116 refers to, for example, a peak (white circle), a bottom (black circle) where the differential value is 0, and an inflection point (black triangle, white triangle) where the secondary differential value is 0 from the converted signal. Each feature point is calculated and one series of feature points arranged in the order of “bottom (black circle), inflection point (black triangle), peak (white circle), inflection point (white triangle), bottom (black circle)” ” The heartbeat is calculated, and the peak (white circle) is calculated as the heartbeat timing for one beat. Note that the peak calculation method is not limited to this. For example, threshold values may be provided for the values of feature points such as peaks and bottoms, and noise and heartbeats may be determined by comparison with the threshold values, or threshold values may be provided between the feature points. In addition, if the feature point by the second derivative is used, the heartbeat timing can be calculated with higher accuracy.

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 heartbeat acquisition system 100A in time series. Here, as feature points extracted using a threshold, peaks (white circles), A bottom (black circle) and an inflection point (black triangle, white triangle) are shown. The peak (white circle) indicates the heartbeat timing.

(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 difference setting unit 112A)
The time difference setting unit 112A sets a time difference (that is, a time difference by which each converted signal is shifted) to be correlated by the correlation calculation unit 113 from the difference in heartbeat timing calculated based on the signal received by each receiving unit. Setting of the time difference by the time difference setting unit 112A is realized by storing the time difference in a storage medium such as a memory, for example, and the correlation calculation unit 113 uses the time difference when taking the correlation by reading the time difference from the storage medium. To do.

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 difference setting unit 112A calculates a time difference to be set, for example, from an average of heartbeat timing differences calculated based on signals received by each receiving unit in a predetermined section (eg, 3000 ms). Here, a description will be given using the example of FIG. (A) of FIG. 18 shows a temporal change of the first converted signal as a result of performing phase conversion by the phase conversion unit 111 on the reception signal received by the reception unit 102A. FIG. 18B shows a temporal change of the second converted signal as a result of performing phase conversion by the phase converting unit 111 on the received signal received by the receiving unit 102B. In the case of the example in FIG. 18, the difference in heartbeat timing is 7 ms, 5 ms, and 6 ms in order, so that the average of 6 ms is calculated and set as the time difference.

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 difference setting unit 112A, the correlation calculation unit 113 converts the first conversion signal and the second conversion signal, which are time series signals obtained from the reception signals received by the reception units 102A and 102B, into The correlation value is calculated by taking the inner product by shifting the time difference. FIG. 18C shows a signal obtained by shifting the second conversion signal by the time difference of 6 ms based on the time difference setting of the average value 6 ms calculated by the time difference setting unit 112. Moreover, (d) of FIG. 18 shows the correlation value which is time series data as a result of having obtained the correlation between the signals shown in (a) and (c) of FIG. By extracting a peak indicated by a white circle in (d) of FIG. 18, the heart rate estimating unit 114 acquires a heart rate (heart rate interval, heart rate, etc.).

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, heartbeat acquisition system 100A according to the present embodiment calculates the time difference as appropriate, so that it is possible to acquire a heartbeat with high accuracy adapted to an individual.

(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 heartbeat acquisition system 100A according to the second embodiment and acquire the heartbeat more accurately by adapting to the individual. A heartbeat acquisition system 100B that collects and uses (that is, a heartbeat template signal indicating the characteristics of a heartbeat) will be described. The specific period is relatively low in noise when measuring vibration of the human body surface associated with a heartbeat, such as when the vehicle is stopped (for example, when the vehicle is not running, including when the engine is stopped, idling, etc.) It's time.

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 heartbeat acquisition system 100B according to the present embodiment. As shown in the figure, the heartbeat acquisition system 100B includes a transmission unit 101, reception units 102A and 102B, and a processing unit 110B. The processing unit 110B includes a phase conversion unit 111, a feature point calculation unit 116, a time difference setting unit 112A, a correlation calculation unit 113A, a heart rate estimation unit 114, an information presentation unit 115, a vehicle state detection unit 117, and a heart rate template storage unit 118. Have. In addition, about the structure similar to Embodiment 1, 2 (refer FIG. 1, FIG. 15), the code | symbol same as FIG. 1 or FIG. 15 is attached | subjected in FIG. 19, and description is abbreviate | omitted.

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 heartbeat acquisition system 100B, when detecting whether the vehicle state is the stop state (that is, the running state), at the time of stoppage, the heartbeat template signal indicating the user's heartbeat information by the method shown in the second embodiment is generated. get. The heartbeat template signal is acquired for each receiving unit. When not stopped (that is, during running), template matching is performed on each signal obtained by reception by the receiving units 102A and 102B using the acquired heart rate template signal, which is similar to the heart rate template signal. Signal (that is, a signal having high correlation) is emphasized, and a signal that is not similar (that is, a signal having low correlation) is suppressed. Thereby, a signal in which a signal similar to the heartbeat template signal is emphasized is obtained from each receiving unit, and the processing unit 110B calculates a correlation value between the obtained signals and uses the correlation value to obtain the user's The heart rate is acquired, and output corresponding to the user's heart rate is performed. The processing unit 110B is the same as the processing unit 110A shown in the second embodiment except for points that are not particularly described here.

(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 state detection unit 117 detects the traveling state of the vehicle. The vehicle state detection unit 117 detects whether the vehicle is stopped or running by acquiring a result of sensing by a sensor related to vehicle control such as an accelerator, a brake, and a handle. Further, the vehicle state detection unit 117 includes a sensor such as an acceleration sensor or acquires a sensing result from the sensor, thereby measuring a change in acceleration indicating vibration or the like, and stopping the vehicle based on the measurement result. It is good also as detecting the time, the time of driving | running | working, etc. The vehicle state detection unit 117 generates information related to the heartbeat template signal for each reception unit based on the feature point of the signal for each reception unit calculated by the feature point calculation unit 116 when the detected vehicle is stopped. Then, information related to the heartbeat template signal is stored in the heartbeat template storage unit 118. The heartbeat template storage unit 118 is realized in one area of a storage medium such as a memory, for example. The information related to the heartbeat template signal accumulated in the heartbeat template accumulation unit 118 is used in the correlation calculation unit 113A, and template matching is performed on the signal from each reception unit by the heartbeat template signal to emphasize the heartbeat. The correlation calculation unit 113A is obtained by adding a template matching function to the correlation calculation unit 113 described in the first embodiment.

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 unit 102A when the vehicle is stopped and when the vehicle is running. When the vehicle is stopped, since the vibration of the vehicle and the movement of the body of the user seated on the vehicle are small, the heartbeat appears strongly against noise in the signal, and the heartbeat signal can be detected with relatively high accuracy. On the other hand, during running, the vibration of the vehicle and the movement of the body increase, so noise is mixed in and the heartbeat signal is buried. Therefore, the vehicle state detection unit 117 identifies when the vehicle is stopped by detecting whether or not the vehicle is stopped. The time when the vehicle is stopped is a specific period for generating and accumulating the heartbeat template signal. When the vehicle stops, the vehicle state detection unit 117 detects a peak indicated by a white circle in FIG. 20A from the feature point of the signal for each reception unit calculated by the feature point calculation unit 116, and the peak A plurality of predetermined intervals before and after (for example, 1000 ms in which one beat of a heartbeat enters) are extracted. The vehicle state detection unit 117 generates a heartbeat template signal by taking an average of the plurality of extracted signals, and accumulates it in the heartbeat template storage unit 118.

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 correlation calculation unit 113A obtains a correlation based on the heart rate template signal already accumulated in the heart rate template accumulation unit 118, thereby obtaining a signal after template matching for the signal from the reception unit for each reception unit. Is calculated. Since noise associated with the running of the vehicle is uncorrelated with the heartbeat signal, it is suppressed by template matching. On the other hand, the heartbeat signal is emphasized by template matching because each beat has a similar waveform. FIG. 20B shows a signal after template matching. Correlation calculation section 113A calculates the correlation value by taking the correlation between the signal after template matching based on the signal from receiving section 102A and the signal after template matching based on the signal from receiving section 102B. Then, the heart rate estimation unit 114 acquires a heart rate based on the correlation value calculated by the correlation calculation unit 113A.

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 heartbeat acquisition system 100B may perform learning related to the heartbeat template signal (that is, generation and accumulation of the heartbeat template signal) every time the traveling vehicle stops. In this case, the processing unit 110B calculates a heart rate template signal corresponding to the signals received by each of the plurality of receiving units (receiving units 102A and 102B) while the vehicle is stopped by the vehicle state detecting unit 117. The correlation calculation unit 113A uses the heartbeat template signal, the plurality of conversion signals calculated by using the plurality of signals received by the plurality of reception units (reception units 102A and 102B) while the vehicle is traveling, and the time difference setting unit 112A. The correlation value between the plurality of converted signals is calculated based on the time difference set in. This makes it possible to detect (acquire) a heartbeat with higher accuracy.

(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 heartbeat acquisition system 100 shown in the first embodiment is modified to change the travel route of the vehicle in order to detect the heartbeat more accurately according to the physical condition, health state, psychological state, etc. of the user driving the vehicle. A heartbeat acquisition system 100C that performs control such as stopping will be described.

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 heartbeat acquisition system 100C according to the present embodiment. As shown in the figure, the heartbeat acquisition system 100C includes a transmission unit 101, reception units 102A and 102B, and a processing unit 110C. The processing unit 110C includes a phase conversion unit 111, a time difference setting unit 112, a correlation calculation unit 113, a heart rate estimation unit 114, an information presentation unit 115, a physical condition state estimation unit 119, and a path control unit 120. In addition, about the structure similar to Embodiment 1 (refer FIG. 1), the code | symbol same as FIG. 1 is attached | subjected in FIG. 21, and description is abbreviate | omitted.

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 heartbeat acquisition system 100C, the processing unit 110C acquires the heartbeat of the user who drives the vehicle with the heartbeat estimation unit 114, estimates the user's physical condition, health condition, and the like based on the heartbeat, and the vehicle according to the estimation result The vehicle is controlled such as changing the travel route. The processing unit 110 </ b> C is the same as the processing unit 110 described in the first embodiment except for points that are not particularly described here.

(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 condition estimation unit 119 estimates the state (physical condition, health condition, psychological condition, etc.) of the user driving the vehicle from the heart rate estimated (acquired) by the heart rate estimation unit 114. For example, it is known that the heart rate increases or the heart rate interval changes due to tension, stress, or the like. Therefore, the physical condition estimation unit 119 determines information related to the heart rate acquired by the heart rate estimation unit 114 (for example, the presence or absence of a heart rate, the heart rate) based on a predetermined relationship between the physical condition, health condition, psychological state, and the like The state of the user is estimated from the change in the number, the change in the heartbeat interval, and the like. The physical condition estimation unit 119 transmits the estimated user status to the path control unit 120.

(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 route control unit 120 performs control such as changing the travel route of the vehicle according to the state of the user transmitted from the physical condition estimation unit 119. For example, when the state of the user estimated and transmitted by the physical condition estimation unit 119 indicates that there is an abnormality in the physical condition or the like, the route control unit 120 controls the vehicle to stop or the travel route of the vehicle Control is made to change the position to move to the shoulder and stop. The route control unit 120 controls the vehicle by, for example, transmitting a control signal generated according to the estimation result of the user state based on the user's heartbeat to the vehicle. This control signal is received in advance so that the vehicle receives the control signal from a device provided in the vehicle and performs predetermined control (for example, changing the travel route to move to the road shoulder, stopping the vehicle, etc.). It is a predetermined signal. FIG. 22 is a diagram illustrating an example of vehicle travel control when the physical condition or the like is estimated to be abnormal according to the user's heartbeat. For example, in a vehicle having a car navigation function or the like, the display content of the display screen for displaying the travel route is estimated from the state shown in FIG. Depending on the control signal to be issued, the state changes to the state shown in FIG. 22 (b). For example, a voice message such as “It seems that the heartbeat is rising. Thus, the vehicle is controlled to stop on the road shoulder.

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 condition estimation unit 119 estimates that the possibility that there is an abnormality in the user's physical condition or the like is high to some extent, in order to continuously measure the heartbeat with higher accuracy, the path control unit 120 Control for stopping the vehicle or reducing the traveling speed of the vehicle may be performed in order to suppress this. In this case, in order to continuously measure the heartbeat with high accuracy, the route control unit 120 may perform control to change the travel route of the vehicle to a route with less noise based on known route information or the like. .

(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 heartbeat acquisition system 100 shown in the first embodiment is partially deformed, and noise components are obtained by using reception signals obtained by the receiving unit 102A and the receiving unit 102B that are arranged close to each other. A heartbeat acquisition system 100D that appropriately extracts a heartbeat signal by offsetting the above will be described.

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 heartbeat acquisition system 100D according to the present embodiment. As shown in the figure, the heartbeat acquisition system 100D includes a transmission unit 101, reception units 102A and 102B, and a processing unit 110D. The processing unit 110D includes a phase conversion unit 111, a time difference setting unit 112, a signal cancellation unit 121, a heart rate estimation unit 114, and an information presentation unit 115. In addition, about the structure similar to Embodiment 1 (refer FIG. 1), the code | symbol same as FIG. 1 is attached | subjected in FIG. 23, and description is abbreviate | omitted. The processing unit 110D is the same as the processing unit 110 described in the first embodiment, unless otherwise described here.

(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 signal canceling unit 121 in the processing unit 110D converts each received signal obtained from the receiving unit 102A and the receiving unit 102B arranged close to each other as illustrated in FIG. Using each converted signal converted in step (1), noise component cancellation processing is performed. For each of the converted signals, as shown in the above-described embodiment, the noise component is adjusted after the difference in heartbeat timing between each part of the human body is adjusted based on the time difference set by the time difference setting unit 112A. Is canceled out. The canceling process will be described with reference to FIG.

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 unit 102A and the receiving unit 102B (specifically, the phase is converted by the phase converting unit 111 and the timing is adjusted by the time difference setting unit 112). Signal) over time. In the example of FIGS. 24A and 24B, the first half period is a situation in which the traveling noise is relatively small, for example, when the vehicle is stopped (for example, when the vehicle is not running, including when the engine is stopped or idling). It corresponds to. In the first half period, the heartbeat signal sufficiently appears in each signal from each receiving unit. Note that the heartbeat signal appears larger in the signal from the receiving unit 102B than the signal from the receiving unit 102A. In the example of FIGS. 24A and 24B, the latter half of the period corresponds to a situation in which a relatively large amount of noise is mixed, for example, when the vehicle is traveling. Since the receiving unit 102A and the receiving unit 102B are arranged close to each other, signals having substantially the same period, intensity, and phase are added to both the receiving units as noise. Therefore, in the cancellation process, both signals from the two receiving units are subtracted (that is, the difference between the two signals is calculated). This canceling process suppresses running noise. Note that, as shown in FIGS. 24 (a) and 24 (b), there is a difference in the strength of the heartbeat signal appearing in both signals, so in the signal after cancellation processing as shown in FIG. 24 (c). A part of the heartbeat signal remains.

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 heartbeat acquisition system 100D. For example, it is assumed that the receiving unit 102B has a wider dynamic range and higher resolution than the receiving unit 102A. In this case, a weak heartbeat signal is detected with high sensitivity by the receiving unit 102B, and the receiving unit 102A has a small dynamic range, so it is difficult to enter or is not detected. On the other hand, since the running noise is large, it is detected even in the dynamic range of the receiving unit 102A, and a signal having a period and phase substantially the same as those of the receiving unit 102B is detected. Therefore, the heartbeat signal detected by the receiving unit 102B remains as a residual and is detected by canceling processing such as subtraction of signals from each receiving unit.

(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, Embodiments 1 to 4 have been described as examples of the technology according to the present disclosure. However, the technology according to the present disclosure is not limited to these embodiments, and can also be applied to embodiments in which changes, replacements, additions, omissions, and the like have been made as appropriate. That is, unless departing from the gist of the present disclosure, various forms conceived by those skilled in the art have been applied to the above-described embodiments, forms constructed by combining components in different embodiments, and the like. Included in one embodiment. For example, the following modifications are also included in one embodiment of the technology according to the present disclosure.

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 reception units 102A and 102B has been described. However, the heartbeat acquisition system may include three or more reception units. Further, the arrangement of the plurality of receiving units is useful as shown in FIG. 2, but is not necessarily limited to this arrangement. For example, the transmission unit and the plurality of reception units may be located in the vicinity of the vehicle regardless of the inside or outside of the vehicle.

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 difference setting part 112A in a process part showed the example which calculates a time difference using the several signal received by the several receiving part. The processing unit (time difference setting unit or the like) may calculate the time difference while the vehicle is stopped. In this case, whether or not the vehicle is stopped can be determined by, for example, the vehicle state detection unit 117. In this way, if the time difference calculated while the vehicle is stopped is set, the correlation calculation unit 113A uses the time difference between the signals received at each receiving unit with high accuracy during traveling (or during the subsequent stop). The correlation value can be calculated. Similarly, the processing unit may calculate the above-described time difference when the change in vehicle acceleration exceeds a threshold value. This is based on the fact that the movement of the body of the person who drives the vehicle tends to be stationary during the acceleration / deceleration of the vehicle. In this case, the identification of whether or not the change in the acceleration of the vehicle has exceeded the threshold value can be performed by acquiring information indicating the sensing result of the acceleration from the vehicle.

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 route control unit 120 performs control such as changing the travel route of the vehicle according to the state of the user transmitted from the physical condition estimation unit 119, but according to the heart rate. The vehicle may be controlled. For example, the processing unit 110C (for example, the route control unit 120) controls the vehicle according to a predetermined algorithm or the like according to the heart rate (for example, heart rate, heart rate interval, etc.) acquired by the heart rate estimation unit 114. The signal may be output. That is, the processing unit (for example, the processing unit 110C) in the heartbeat acquisition system acquires the heartbeat based on the correlation value of the signals from the reception unit 102A and the reception unit 102B, and then, the content related to the heartbeat according to the heartbeat. Information (heart rate, heartbeat interval, etc.) may be output, or a signal for controlling the vehicle according to the heartbeat may be output.

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, heartbeat acquisition systems 100, 100A, 100B, and 100C) that acquires the heartbeat of the user of the vehicle, and is located on the vehicle and A transmission unit 101 that transmits electromagnetic waves, a plurality of reception units (for example, reception units 102A and 102B) that are located in a vehicle and receive electromagnetic waves reflected by a user, and a plurality of electromagnetic waves received by the plurality of reception units. And a processing unit (for example, processing units 110, 110A, 110B, and 110C) that acquires a user's heartbeat using the signal, and the processing unit outputs each of the plurality of electromagnetic wave signals according to the phase of the signal. Is converted into a converted signal, a correlation value between a plurality of converted signals as a conversion result is calculated, and the user's heartbeat is obtained using the correlation value, Carry out an output corresponding to the beat. Thereby, it may be possible to acquire a heartbeat with high accuracy.

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 processing units 110, 110A, 110B, and 110C) may perform conversion signal calculation by performing conversion so that the phase angle of the electromagnetic wave signal is zero.

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 transmission part 101 and several receiving part (for example, receiving part 102A, 102B) are good also as being located under the seat surface on which a user sits in a vehicle.

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 correlation calculation units 113 and 113A in the processing unit set the correlation values to the arrangement of the plurality of receiving units. It is good also as calculating based on the time difference (For example, the time difference set to the time difference setting parts 112 and 112A) relevant to.

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 unit 102A (first receiving unit) disposed below the first part of the thigh of one leg of the user seated in the vehicle, and the first part of the thigh. The receiving unit 102B (second receiving unit) disposed below the second part closer to the knee, and the receiving unit 102C disposed below the part between the first part and the second part of the thigh. Where the first distance between the first receiver and the second receiver is greater than the second distance between the first receiver and the third receiver, and the process The unit 110 obtains a first correlation value that is a correlation value between a first converted signal obtained by converting the signal received by the first receiving unit and a second converted signal obtained by converting the signal received by the second receiving unit. , The first converted signal, the second converted signal, and the time difference set by the time difference setting unit 112 corresponding to the first distance (first A second correlation value, which is a correlation value between the first converted signal and the third converted signal obtained by converting the signal received by the third receiving unit, with the first converted signal , Calculated based on the third converted signal and the time difference (second time difference) set by the time difference setting unit 112 corresponding to the second distance shorter than the first time difference, and the heart rate of the user is calculated using the correlation value ( It is good also as acquiring using a 1st correlation value and a 2nd correlation value.

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 unit 102A (first receiving unit) and a receiving unit 102B (second receiving unit) located in front of the vehicle from the first receiving unit. A correlation value between the first converted signal obtained by converting the signal received by the receiving unit and the second converted signal obtained by converting the signal received by the second receiving unit is represented by the first converted signal and the second converted signal, It is good also as calculating based on the time difference set by the time difference setting part 112 regarding the distance between a 1st receiving part and a 2nd receiving part, and acquiring a user's heartbeat using a correlation value.

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 processing units 110A and 110B) may calculate the time difference by the time difference setting unit 112A using a plurality of signals received by the plurality of receiving units while the vehicle is stopped.

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, process part 110A, 110B) is good also as calculating a time difference using the several signal received by the several receiving part, when the change of the acceleration of a vehicle exceeds a threshold value.

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 difference setting unit 112A or the like.

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 processing units 110A and 110B) calculates a heartbeat template signal corresponding to the signals received by each of the plurality of receiving units when the change in the acceleration of the vehicle exceeds the threshold, and the heartbeat template signal Based on the plurality of converted signals and the time difference set in the time difference setting unit 112A or the like, a correlation value between the plurality of converted signals may be calculated.

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 units 102A and 102B) may be disposed below the thighs of the legs far from the accelerator pedal provided in the vehicle among the legs of the user seated in the vehicle. Good.

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 processing unit 110C may include transmitting a control signal generated according to the user's heartbeat to the vehicle.

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 processing units 110, 110A, 110B, etc.) may include presenting information generated according to the user's heartbeat to the user.

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 transmission unit 101 may transmit microwaves, and a plurality of reception units (for example, the reception units 102A and 102B) may receive microwaves.

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 units 102A and 102B) and received by a plurality of receiving devices, a converted signal obtained by converting the signal according to the phase of the signal is calculated, and (d ) Calculate a correlation value between the plurality of calculated conversion signals, and (e) obtain the user's heartbeat using the correlation value. Further, as one aspect according to the present disclosure, a program (computer program) that realizes the processing according to the heartbeat acquisition method by a computer may be used, or a digital signal that includes the program may be used. Further, as one aspect according to the present disclosure, a recording medium that can read the program or the digital signal by a computer, for example, a flexible disk, a hard disk, a CD-ROM, an MO, a DVD, a DVD-ROM, a DVD-RAM, a BD (Blu-ray (registered trademark) Disc), recorded on a semiconductor memory, or the like. The digital signal may be recorded on these recording media. Further, as one aspect according to the present disclosure, the program or the digital signal may be transmitted via an electric communication line, a wireless or wired communication line, a network represented by the Internet, a data broadcast, or the like. Further, as one aspect according to the present disclosure, a computer system including a microprocessor and a memory may be used, the memory storing the program, and the microprocessor operating according to the program. In addition, the program or the digital signal is recorded on the recording medium and transferred, or the program or the digital signal is transferred via the network or the like and executed by another independent computer system. You may do that.

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 SYMBOLS 10 Seat 11 Backrest part 12, 12a Seat part 13 Human body surface 21 Accelerator pedal 22 Brake pedal 23 Handle (steering wheel)
100, 100A, 100B, 100C, 100D Heartbeat acquisition system 101 Transmission unit 102A, 102B, 102C Reception unit 110, 110A, 110B, 110C, 110D Processing unit 111 Phase conversion unit 112, 112A Time difference setting unit 113, 113A Correlation calculation unit 114 Heartbeat estimation section 115 Information presentation section 116 Feature point calculation section 117 Vehicle state detection section 118 Heartbeat template storage section 119 Physical condition estimation section 120 Path control section 121 Signal cancellation section

Claims (16)

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
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.
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
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).
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
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
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
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
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
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
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
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
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.
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
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.
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
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.
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
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
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
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.
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
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.
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