JP2019115465A - Control device, vital detection method, program, and vital detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、制御装置、バイタル検出方法、プログラム、およびバイタル検出装置に関する。 The present invention relates to a control device, a vital detection method, a program, and a vital detection device.
近年、種々のセンサを用いて被験者のバイタルサインを検出する装置が開発されている。また、マイクロ波などの電磁波を利用してバイタルサインを非接触式で検出する技術も存在する。例えば、特許文献１には、バイタルサインをなす略定常的な微動に応じて生じる信号の略周期的なピーク成分について、その信号強度が最大である位置を、電磁波の照射位置として決定する技術が開示されている。
In recent years, devices that detect vital signs of a subject using various sensors have been developed. There is also a technology for non-contact detection of vital signs using electromagnetic waves such as microwaves. For example,
しかし、特許文献１に記載の技術では、一度、電磁波の照射位置を決定した後は、当該照射位置は固定される。このため、特許文献１に記載の技術では、被験者の体動などにより、バイタルサインの検出に適した位置が変動した場合、バイタルサインの検出精度が低下する可能性がある。
However, in the technique described in
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、被験者の状態変化に対応した精度の高いバイタルサイン検出を実現することが可能な、新規かつ改良された制御装置、バイタル検出方法、プログラム、およびバイタル検出装置を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and a novel and improved control device capable of realizing highly accurate vital sign detection corresponding to a change in the state of a subject, and a vital detection method. A program and a vital detection device are provided.
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、被験者に対し照射された電磁波の反射波に係る信号強度に基づいて、上記被験者のバイタルサインが強く表れる特定部位を特定する特定部と、上記特定部により特定された上記特定部位に向けて上記電磁波が照射されるように上記電磁波の照射領域の走査を制御する制御部と、を備え、上記制御部は、上記反射波の信号強度が規定された閾値を超えた場合、上記特定部に上記特定部位の特定を再度実行させる、制御装置が提供される。 In order to solve the above-mentioned subject, according to one viewpoint of the present invention, a specific part which specifies a specific part where the vital sign of the above-mentioned subject appears strongly based on signal intensity concerning a reflected wave of electromagnetic waves irradiated to a subject And a control unit configured to control scanning of the irradiation area of the electromagnetic wave so that the electromagnetic wave is irradiated toward the specific site specified by the specific unit, the control unit including a signal of the reflected wave. A control device is provided that causes the identification unit to identify the specific site again if the intensity exceeds a defined threshold.
また、上記制御部は、バイタルサインの検出開始が行われた後、上記反射波の信号強度が規定された閾値を超えた場合、上記電磁波の照射領域の走査と、上記特定部による特定部位の特定と、を再度実行させてもよい。 Further, after the start of detection of vital signs is performed, the control unit scans the irradiation area of the electromagnetic wave and the specific portion by the specifying unit when the signal intensity of the reflected wave exceeds a defined threshold. The identification may be performed again.
また、上記特定部は、複数の測定部位のうち、信号強度に係るＳＮ比が最大となる反射波が受信された測定部位を、上記特定部位として特定してもよい。 In addition, the specifying unit may specify, as the specific part, the measurement part where the reflected wave having the largest SN ratio among the plurality of measurement parts is received.
また、上記特定部は、上記反射波に含まれる上記バイタルサインを示す周波数成分の強度と他の周波数成分の強度との関係を測定部位ごとに算出し、上記バイタルサインを示す周波数成分の強度が最大となる測定部位を、上記特定部位として特定してもよい。 In addition, the specifying unit calculates the relationship between the intensity of the frequency component indicating the vital sign and the intensity of the other frequency component included in the reflected wave for each measurement site, and the intensity of the frequency component indicating the vital sign is The largest measurement site may be specified as the specific site.
また、上記制御部は、少なくとも４つの上記測定部位を含む照射領域へと前記電磁波が照射されるように、前記電磁波の照射領域の走査を制御し、少なくとも４つの上記測定部位は、面を形成するよう設定されてもよい。 Further, the control unit controls scanning of the irradiation area of the electromagnetic wave so that the electromagnetic wave is irradiated to the irradiation area including the at least four measurement parts, and at least four of the measurement parts form a surface. It may be set to
また、上記課題を解決するために、被験者に対して電磁波を照射することと、上記電磁波の反射波を受信することと、上記反射波の解析結果に基づいて、上記被験者のバイタルサインを検出することと、上記電磁波の照射領域を走査することと、上記反射波の信号強度に基づいて、上記被験者のバイタルサインが強く表れる特定部位を特定することと、上記特定部位に向けて上記電磁波が照射されるように上記走査を制御することと、を含み、上記制御することは、上記反射波の信号強度が規定された閾値を超えた場合、上記特定部位の特定を再度実行させること、をさらに含む、バイタル検出方法が提供される。 Further, in order to solve the above problems, irradiating the subject with an electromagnetic wave, receiving a reflected wave of the electromagnetic wave, and detecting a vital sign of the subject based on an analysis result of the reflected wave. Identifying the specific region where the vital sign of the subject appears strongly based on scanning the irradiation region of the electromagnetic wave and the signal intensity of the reflected wave, and irradiating the electromagnetic wave toward the specific region. Controlling the scanning to be performed, wherein the controlling causes the identification of the specific site to be performed again when the signal strength of the reflected wave exceeds a defined threshold. A vital detection method is provided, including:
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、コンピュータを、被験者に対し照射された電磁波の反射波に係る信号強度に基づいて、上記被験者のバイタルサインが強く表れる特定部位を特定する特定部と、上記特定部により特定された上記特定部位に向けて上記電磁波が照射されるように上記電磁波の照射領域の走査を制御する制御部と、を備え、上記制御部は、上記反射波の信号強度が規定された閾値を超えた場合、上記特定部に上記特定部位の特定を再度実行させる、制御装置、として機能させるためのプログラムが提供される。 Further, in order to solve the above-mentioned problems, according to another aspect of the present invention, it is specified that the vital sign of the subject appears strongly based on the signal intensity of the reflected wave of the electromagnetic wave irradiated to the computer. And a control unit configured to control scanning of the irradiation area of the electromagnetic wave so that the electromagnetic wave is irradiated toward the specific site specified by the specific part. The program for functioning as a control device that causes the specifying unit to specify the specific part again is provided when the signal strength of the reflected wave exceeds a defined threshold.
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、被験者に対して電磁波を照射する照射部と、上記電磁波の反射波を受信する受信部と、上記反射波の解析結果に基づいて、上記被験者のバイタルサインを検出する検出部と、上記電磁波の照射領域を走査する走査部と、上記反射波の信号強度に基づいて、上記被験者のバイタルサインが強く表れる特定部位を特定する特定部と、上記特定部により特定された上記特定部位に向けて上記電磁波が照射されるように上記走査部を制御する制御部と、を備え、上記制御部は、上記反射波の信号強度が規定された閾値を超えた場合、上記特定部に上記特定部位の特定を再度実行させる、バイタル検出装置が提供される。 In order to solve the above-mentioned subject, according to another viewpoint of the present invention, an irradiation part which irradiates an electromagnetic wave to a subject, a receiving part which receives a reflected wave of the above-mentioned electromagnetic wave, and an analysis result of the above-mentioned reflected wave Based on the detection unit for detecting the vital sign of the subject, the scanning unit for scanning the irradiation area of the electromagnetic wave, and the specific region where the vital sign of the subject appears strongly based on the signal intensity of the reflected wave. A control unit configured to control the scanning unit such that the electromagnetic wave is emitted toward the specific site specified by the specific unit; and the control unit controls the signal intensity of the reflected wave. A vital detection device is provided, which causes the identification unit to identify the specific site again when the value of T exceeds the defined threshold.
以上説明したように本発明によれば、被験者の状態変化に対応した精度の高いバイタルサイン検出を実現することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to realize highly accurate vital sign detection corresponding to a change in the state of a subject.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 The present invention will now be described more fully with reference to the accompanying drawings, in which exemplary embodiments of the invention are shown. In the present specification and the drawings, components having substantially the same functional configuration will be assigned the same reference numerals and redundant description will be omitted.
＜１．実施形態＞
＜＜１．１．実施形態の概要＞＞
上述したように、近年では、電磁波などを用いて被験者のバイタルサインを非接触式で検出する装置が開発されている。上記のような装置には、例えば、車両の運転を行う被験者の心拍などを検出する装置や、医療施設などにおいて、睡眠する被験者の心拍、呼吸などを検出する装置などが挙げられる。
<1. Embodiment>
<< 1.1. Outline of embodiment >>
As described above, in recent years, an apparatus has been developed which detects a subject's vital sign in a non-contact manner using an electromagnetic wave or the like. Examples of the above-described device include a device that detects a heartbeat of a subject who drives a vehicle, a device that detects a heartbeat of a subject who sleeps in a medical facility, and the like, and the like.
上記のような非接触式の装置によれば、被験者の体にセンサを装着することなく、種々のバイタルサインを検出することができ、センサ装着に係る被験者の煩わしさを低減することが可能である。 According to the above non-contact type device, various vital signs can be detected without attaching the sensor to the subject's body, and it is possible to reduce the troublesomeness of the subject related to the sensor attachment. is there.
また、例えば、特許文献１に開示されるように、バイタルサインの検出に適した位置を探索し、バイタルサインの検出位置を決定する技術も報告されている。当該技術によれば、被験者の身体的特徴などの差を吸収し、被験者や状況に適した位置においてバイタルサインを精度高く検出する効果が期待される。
Also, as disclosed in, for example,
一方、電磁波を用いた非接触式によるバイタルサインの検出では、被験者の体動などにより、電磁波の反射波にノイズが重畳しやすい傾向がある。しかし、特許文献１に記載の技術では、バイタルサインを示す周波数成分と、他の周波数成分、すなわちノイズとの分離が十分とは言い難く、ノイズの影響により、本来検出には適さない位置においてバイタルサインの検出が開始されてしまう可能性がある。
On the other hand, in detection of vital signs by non-contact type using electromagnetic waves, noise tends to be easily superimposed on reflected waves of electromagnetic waves due to body movement of a subject or the like. However, in the technique described in
また、バイタルサインの検出開始後に被験者の座り直しや寝返りなどの姿勢変動を伴う体動が行われる場合もある。この場合、バイタルサインの検出に適した測定部位も変動することが想定されるが、特許文献１に記載の技術では、一度決定した測定部位は固定される。このため、体動などによりバイタルサインの検出に適した測定部位が変動した場合、特許文献１に記載の技術では、バイタルサインの検出精度が著しく低下してしまう可能性がある。
In addition, after the start of detection of vital signs, there may be a case where body movement accompanied by posture change such as sit back or turn over of the subject is performed. In this case, although it is assumed that the measurement site suitable for the detection of vital signs also fluctuates, in the technique described in
本発明に係る技術思想は上記の点に着目して発想されたものであり、被験者の状態変化に対応した精度の高いバイタルサイン検出を可能とする。このために、本発明の一実施形態に係るバイタル検出装置、バイタル検出方法、プログラム、および制御装置は、バイタルサインの検出開始後に被験者の体動などを検知した場合、当該バイタルサインの測定部位を動的に再決定すること、を特徴の一つとする。 The technical concept according to the present invention is conceived focusing on the above points, and enables highly accurate vital sign detection corresponding to a change in the state of a subject. To this end, the vital detection device, vital detection method, program, and control device according to an embodiment of the present invention detects the body part of the vital sign when it detects body movement or the like of the subject after detection of the vital sign starts. Dynamic redetermination is one of the features.
図１は、本発明の一実施形態に係るバイタルサインの測定部位について説明するための概念図である。図１には、本実施形態に係るバイタル検出装置１０が、車両を運転する被験者Ｕの心拍を検出する場合の一例が示されている。
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a measurement site of vital signs according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows an example of the case where the
図１の左側に示すように、本実施形態に係るバイタル検出装置１０は、例えば、運転席のシート内部に配置され、ドップラー波などの電磁波を用いて被験者Ｕの心拍を非接触式で検出する装置であってもよい。
As shown on the left side of FIG. 1, the
この際、本実施形態に係るバイタル検出装置１０は、図１の右側に示すように、複数の測定部位ＤＰにおいて、ドップラー波などの電磁波を照射し、当該電磁波の反射波を受信する。また、本実施形態に係るバイタル検出装置１０は、それぞれの測定部位ＤＰにおいて受信した反射波の周波数解析結果に基づいて、バイタルサインの検出に適した特定部位を特定する。すなわち、本実施形態に係るバイタル検出装置１０は、複数の測定部位ＤＰを含む電磁波の照射領域を走査し、バイタルサインの検出に最も適した特定部位を探索することが可能である。
At this time, as shown on the right side of FIG. 1, the
また、この際、本実施形態に係るバイタル検出装置１０は、被験者のバイタルサインが強く表れる身体状況における周波数特性を示す規定特性を満たす測定部位を、上記の特定部位として特定してよい。上記の規定特性には、例えば、バイタルサインを示す周波数成分の強度が、周囲の測定部位にかけて緩やかに減衰する周波数特性が含まれる。なお、上記の緩やかな減衰とは、周波数成分の強度が単調に変化することであり、例えば、その減衰比が予め規定された規定割合以下で単調に変化することを含む。
At this time, the
より具体的には、バイタル検出装置１０は、心拍などのバイタルサインを示す周波数成分と、他の周波数成分、すなわちノイズとの比を示すＳＮ比（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）に基づいて、特定部位の特定を行ってもよい。本実施形態に係るバイタル検出装置１０が有する上記の機能によれば、ノイズの重畳を考慮した特定部位の特定を実現することができ、より精度の高いバイタルサイン検出が可能となる。
More specifically, the
さらには、本実施形態に係るバイタル検出装置１０は、ノイズの重畳などの影響により、バイタルサインの検出に適した特定部位が定まらない場合、複数の測定部位ＤＰを含む照射領域を再度走査することにより、より適切な特定部位を探索することができる。
Furthermore, the
本実施形態に係るバイタル検出装置１０が有する上記の機能によれば、被験者の体動や車両の振動などによるノイズ重畳が生じやすい環境においても、より適切な部位で精度高くバイタルサインを検出することが可能となる。
According to the above-described function of the
また、上述したように、本実施形態に係るバイタル検出装置１０は、バイタルサインの検出開始後に、被験者の体動などを検知した場合、上記の特定部位の再特定を行うことを特徴の一つとする。この際、本実施形態に係るバイタル検出装置１０は、特定部位において受信した反射波の信号強度が規定された閾値を超えた場合、体動などが生じたと判定し、特定部位の再特定を実行することができる。
In addition, as described above, the
本実施形態に係るバイタル検出装置１０が有する上記の機能によれば、座り直しや寝返りなど、頻繁に起こり得る被験者の体動に対応し、動的に特定部位を決定することで、精度の高いバイタルサイン検出を維持し続けることが可能となる。
According to the above-described function of the
以上、本実施形態の概要について説明した。なお、以下の説明においては、本実施形態に係るバイタル検出装置１０が、車両を運転する被験者の心拍を検出する場合を一例に述べるが、本発明の適用範囲は係る例に限定されない。本実施形態に係るバイタル検出装置１０は、例えば、心拍のほか、呼吸、眠気などを検出してもよいし、医療施設や家庭における要介護者などバイタルサインを検出してもよい。本発明に係る技術思想は、体動などによるノイズ重畳が生じ得る環境において、被験者のバイタルサインを検出する種々の装置に広く適用可能である。
The outline of the present embodiment has been described above. In addition, in the following description, although the case where the
＜＜１．２．機能構成例＞＞
次に、本開示の一実施形態に係るバイタル検出装置１０の機能構成例について説明する。図２は、本実施形態に係るバイタル検出装置１０の一機能構成例を示すブロック図である。図２を参照すると、本実施形態に係るバイタル検出装置１０は、照射部１１０、受信部１２０、走査部１３０、特定部１４０、制御部１５０、および検出部１６０を備える。
<< 1.2. Functional configuration example >>
Next, a functional configuration example of the
（照射部１１０）
本実施形態に係る照射部１１０は、被験者に対して電磁波を照射する。本実施形態に係る電磁波には、測距技術に用いられる電波、音波、光波が広く含まれる。照射部１１０は、制御部１５０および走査部１３０による制御に基づいて、例えば、ドップラー波の照射を行ってもよい。
(Irradiator 110)
The
（受信部１２０）
本実施形態に係る受信部１２０は、照射部１１０により照射された電磁波の反射波を受信する。
(Receiver 120)
The receiving
（走査部１３０）
本実施形態に係る走査部１３０は、制御部１５０による制御に基づいて、照射部１１０が照射する電磁波の照射領域を走査する。上述したように、本実施形態に係る照射領域には、複数の測定部位が含まれる。走査部１３０は、照射部１１０および受信部１２０のうちの少なくとも一方の指向性を変化させることで、複数の測定部位を含む照射領域の走査を実現してもよい。
(Scan unit 130)
The
この際、走査部１３０は、照射部１１０および受信部１２０のうちの少なくとも一方の物理的方向を変化させるアクチュエータとして動作してもよい。また、走査部１３０は、照射部１１０および受信部１２０のうちの少なくとも一方の指向性変化をデジタルビームフォーミングなどの技術により実現してもよい。
At this time, the
また、走査部１３０は、複数の測定部位に対応する複数の照射部１１０および受信部１２０のうちの少なくとも一方を順次動作させることで照射領域の走査を実現してもよい。
The
（特定部１４０）
本実施形態に係る特定部１４０は、複数の測定部位で受信された反射波の周波数解析結果に基づいて、バイタルサインの検出に適した特定部位を特定する。この際、本実施形態に係る特定部１４０は、被験者のバイタルサインが強く表れる身体状況における周波数特性を示す規定特性を満たす測定部位を、上記の特定部位として特定してよい。特定部１４０は、例えば、複数の測定部位のうち、信号強度に係るＳＮ比が最大となる反射波が受信された測定部位を、特定部位として特定してもよい。また、特定部１４０は、反射波に含まれるバイタルサインを示す周波数成分の強度と他の周波数成分の強度との関係を測定部位ごとに算出し、バイタルサインを示す周波数成分の強度が最大となる測定部位を、特定部位として特定してもよい。本実施形態に係る特定部１４０が有する機能の詳細については、別途後述する。
(Specification unit 140)
The identifying
（制御部１５０）
本実施形態に係る制御部１５０は、バイタル検出装置１０が備える各構成を全体的に制御する。本実施形態に係る制御部１５０は、例えば、特定部１４０により特定された特定部位に向けて電磁波が照射されるように、走査部１３０を制御してよい。また、本実施形態に係る制御部１５０は、バイタルサインの検出開始後に被験者の体動が検知された場合、走査部１３０による照射領域の走査、および特定部１４０による特定部位の特定を再度実行させること、を特徴の一つとする。本実施形態に係る制御部１５０が有する上記の機能については別途詳細に説明する。
(Control unit 150)
The
（検出部１６０）
本実施形態に係る検出部１６０は、特定部１４０により特定された特定部位において受信された反射波の解析結果に基づいて、被験者のバイタルサインを検出する。上述したように、本実施形態に係るバイタルサインには、心拍のほか、呼吸、眠気などの種々の生体情報が含まれてよい。また、本実施形態に係る検出部１６０は、バイタルサインの検出後に反射波の信号強度に基づいて、被験者の体動有無を判定する機能を有する。
(Detector 160)
The
以上、本開示の一実施形態に係るバイタル検出装置１０の機能構成例について説明した。なお、図２を用いて説明した上記の機能構成はあくまで一例であり、本実施形態に係るバイタル検出装置１０の機能構成は係る例に限定されない。本実施形態に係るバイタル検出装置１０は、例えば、検出したバイタルサインに基づく情報提示を行うための表示部や音声出力部などをさらに備えてもよい。また、本実施形態に係るバイタル検出装置１０が有する機能は、例えば、照射部１１０や受信部１２０、走査部１３０などに対応する構成を備えるセンサ装置と、当該センサ装置を制御する制御装置に分離して実現されてもよい。本実施形態に係るシステム構成は、仕様や運用に応じて柔軟に変形可能である。
Heretofore, the functional configuration example of the
＜＜１．３．特定部位の特定＞＞
次に、本実施形態に係る特定部１４０によるバイタルサインの検出に適した特定部位の特定について具体例を挙げて説明する。上述したように、本実施形態に係る特定部１４０は、複数の測定部位において受信された反射波の周波数解析結果に基づいて、上記の特定部位を特定することが可能である。
<< 1.3. Identification of specific sites >>
Next, identification of a specific portion suitable for detection of a vital sign by the
この際、本実施形態に係る特定部１４０は、例えば、バイタルサインを示す周波数成分とノイズとのＳＮ比に基づいて、特定部位を特定してもよい。通常、バイタルサインの検出に適した部位では上記のＳＮ比が高く、また当該部位から離れるにつれ、ＳＮ比が緩やかに減衰することが予測される。
At this time, the specifying
図３および図４は、バイタルサインの検出に適したＳＮ比について説明するための図である。図３および図４では、横軸に周波数が、縦軸にパワースペクトル密度がそれぞれ示されている。なお、図３には、心拍の検出に適した特定部位において受信された反射波の周波数が、図４には、特定部位から離れた測定部位において受信された反射波の周波数がそれぞれ示されている。 FIG. 3 and FIG. 4 are diagrams for explaining the SN ratio suitable for detection of vital signs. In FIG. 3 and FIG. 4, frequency is shown on the horizontal axis and power spectral density is shown on the vertical axis. Note that FIG. 3 shows the frequency of the reflected wave received at a specific site suitable for detection of a heartbeat, and FIG. 4 shows the frequency of the reflected wave received at a measurement site far from the specific site. There is.
ここで、図３に着目すると、心拍の検出に適した特定部位では、およそ０．８〜１．２Ｈｚの帯域において、心拍に対応する周波数成分のパワースペクトル密度が高く、また、体動などによるノイズの重畳がない場合は、その他の帯域におけるパワースペクトル密度が低いことがわかる。すなわち、心拍の検出に適した特定部位では、ＳＮ比が高い傾向があるといえる。 Here, focusing on FIG. 3, the power spectral density of the frequency component corresponding to the heart beat is high in the band of about 0.8 to 1.2 Hz at a specific site suitable for detection of the heart beat, and due to body movement etc. If noise is not superimposed, it can be seen that the power spectral density in the other bands is low. That is, it can be said that the SN ratio tends to be high at a specific site suitable for detection of a heartbeat.
一方、図４を参照すると、特定部位から離れた測定部位、すなわち心拍の検出に適さない測定部位では、およそ０．８〜１．２Ｈｚの帯域におけるパワースペクトル密度と、他の帯域におけるパワースペクトル密度とに十分な差異が見られず、ＳＮ比が低い傾向があるといえる。 On the other hand, referring to FIG. 4, the power spectral density in the band of about 0.8 to 1.2 Hz and the power spectral density in the other bands at the measurement site distant from the specific site, that is, the measurement site not suitable for detecting the heartbeat. It can be said that the SN ratio tends to be low because a sufficient difference is not seen.
このため、本実施形態に係る特定部１４０は、上記の傾向を考慮して特定部位の特定を行う。本実施形態に係る特定部１４０は、例えば、複数の測定部位において受信された反射波の周波数解析およびＳＮ比算出を実行し、当該ＳＮ比と測定部位の位置関係とを対応付けたＳＮ比マップを生成してもよい。この際、特定部１４０は、上記のＳＮ比マップが示すＳＮ比の分布傾向に基づいて特定部位の特定を実現することが可能である。
For this reason, the specifying
図５〜図７は、本実施形態に係るＳＮ比マップの一例である。図５〜図７には、Ｘ軸およびＹ軸に沿ってそれぞれ５つ設定された合計２５の測定部位に係るＳＮ比が３次元的に示されている。このように、本実施形態に係る測定部位は、２次元平面において面を形成するように設定されてもよい。測定部位は、例えば、図１の一例に示すように、Ｘ軸およびＹ軸において、それぞれ等間隔となるように複数設定され、当該間隔は、例えば、想定される被験者の対格や体動に応じて適宜設定され得る。 5 to 7 show an example of the SN ratio map according to the present embodiment. In FIG. 5 to FIG. 7, SN ratios relating to a total of 25 measurement sites set five each along the X-axis and Y-axis are three-dimensionally shown. Thus, the measurement site according to the present embodiment may be set to form a plane in a two-dimensional plane. For example, as shown in an example in FIG. 1, a plurality of measurement sites are set at equal intervals on the X axis and Y axis, respectively, and the intervals are, for example, according to expected subject's case and body movement Can be set appropriately.
なお、本実施形態に係る測定部位の配置は、図１に示すような５×５に限定されず、例えば、３×３や７×７であってもよい。本実施形態に係る特定部１４０は、２次元平面において面を形成する少なくとも４つの測定部位に係るＳＮ比を比較することで、ＳＮ比の分布傾向を判定し、バイタルサインの検出に適した特定部位を特定することが可能である。更に言えば、測定部位の配置は、例えば、１×３や１×７などのように、１次元の配列であってもよい。
In addition, arrangement | positioning of the measurement site | part which concerns on this embodiment is not limited to 5x5 as shown in FIG. 1, For example, 3x3 and 7x7 may be sufficient. The identifying
ここで、図５は、体動などによるノイズの重畳が少ない場合、すなわちバイタルサインの検出に適した状況において生成されたＳＮ比マップの一例を示す図である。体動などによるノイズの重畳が少ない場合、図５に示すように、ＳＮ比は、バイタルサインの検出に適した特定部位（ここでは、Ｘ軸＝３、Ｙ軸＝３）においてピークとなり、特定部位から離れるにつれ緩やかに減衰する。このため、本実施形態に係る特定部１４０は、例えば、ピークとなる測定部位から隣接する測定部位にかけての勾配が、全ベクトルにおいて略均一となる場合には、ノイズの重畳が少ないと判定し、また上記ピークとなる測定部位を、特定部位として特定してもよい。
Here, FIG. 5 is a diagram showing an example of the SN ratio map generated in the case where there is little noise superposition due to body movement or the like, that is, in a situation suitable for detection of vital signs. When noise superposition due to body movement or the like is small, as shown in FIG. 5, the SN ratio peaks at a specific site (here, X-axis = 3, Y-axis = 3) suitable for detection of vital signs, It decays gently as you move away from the site. For this reason, the identifying
一方、図６Ａおよび図６Ｂは、ノイズの重畳が多い場合のＳＮ比マップの一例を示す図である。この場合、ピークとなる測定部位から隣接する測定部位にかけてのＳＮ比勾配は急激となり、また各ベクトルにおけるＳＮ比勾配は不均一となる。このような場合、本実施形態に係る特定部１４０は、体動などによるノイズの重畳が多いと判定し、特定部位を決定しないでよい。この際、本実施形態に係る制御部１５０は、特定部１４０により特定部位が特定されなかったことに基づいて、走査部１３０に照射領域の走査を再度実行させることで、より精度の高いバイタルサイン検出を実現することが可能である。
6A and 6B are diagrams showing an example of the SN ratio map in the case where there is a lot of noise superposition. In this case, the SN ratio gradient from the peak measurement site to the adjacent measurement site becomes sharp, and the SN ratio gradient in each vector becomes nonuniform. In such a case, the specifying
また、本実施形態に係る特定部１４０は、ＳＮ比マップにおけるピークの数に基づいて、ノイズの重畳判定や特定部位の特定を行ってもよい。特定部１４０は、例えば、図５に示すように、単一のピークが現れる場合には、ノイズの重畳が少ないと判定し、当該ピークに該当する測定部位を特定部位として特定してよい。一方、図７に示すように、２つ以上のピークが認められる場合、本実施形態に係る特定部１４０は、体動などによるノイズの重畳が多いと判定してよい。
In addition, the identifying
このように、本実施形態に係る特定部１４０は、生成したＳＮ比マップに基づいて、ノイズの重畳を判定し、バイタルサインの検出に適した特定部位を特定することが可能である。なお、上記で説明した特定部位の特定手法はあくまで一例であり、本実施形態に特定部位の特定手法は係る例に限定されない。本実施形態に係る特定部１４０は、例えば、ディープラーニングなどの機械学習アルゴリズムを用いて特定部位の特定を行ってもよい。この場合、特定部１４０は、例えば、各測定部位におけるＳＮ比を入力とし、特定部位の推定を行うことができる。この際、特定部１４０は、推定結果に係る信頼度が閾値を下回る場合には、ノイズの重畳が多いと判定を行ってもよい。
As described above, the identifying
以上説明したように、本実施形態に係るバイタル検出装置１０は、複数の測定部位を含む照射領域を走査することで、バイタルサインの検出に適した特定部位を特定し、精度の高いバイタルサイン検出を実現することが可能である。本実施形態に係るバイタル検出装置１０が有する上記の機能によれば、被験者の体動などによるノイズ重畳が生じやすい環境においても、当該被験者のバイタルサインを非接触式で精度高く検出することが可能となる。
As described above, the
＜＜１．４．特定部位の再探索＞＞ << 1.4. Search for a specific part >>
次に、本実施形態に係る特定部位の再探索について詳細に説明する。上述したように、非接触式によるバイタルサインの検出では、被験者の座り直しや寝返りなどの体動によりバイタルサインの検出に適した特定部位が、頻繁に変動することが想定される。このため、本実施形態に係るバイタル検出装置１０は、バイタルサインの検出開始後に被験者の体動などを検知した場合、バイタルサインの検出に適した特定部位を動的に再特定することで、精度の高いバイタルサイン検出を維持し続けることが可能である。
Next, re-searching of a specific part according to the present embodiment will be described in detail. As described above, in the detection of vital signs in a non-contact manner, it is assumed that the specific site suitable for the detection of vital signs fluctuates frequently due to body movements such as sit back and turn over of the subject. Therefore, when the
この際、本実施形態に係る検出部１６０は、特定部位において受信された反射波の信号強度に基づいて、被験者の体動を検知してもよい。図８は、本実施形態に係る体動の検出について説明するための図である。図８には、特定部位において受信された反射波の信号強度の変動が時系列に示されている。図８に示すように、被験者の体動が生じない間においては、反射波の信号強度は、大きな変動を見せずに推移することがわかる。
Under the present circumstances, the
一方、座り直しなどの体動が行われた場合、反射波の信号強度は、バイタルサインに対応する信号強度と比較して著しく高い値となる。この際、本実施形態に係る検出部１６０は、反射波の信号強度が規定された閾値を超えたことに基づいて、被験者の体動が生じたと判定してよい。
On the other hand, when body movement such as sit back is performed, the signal strength of the reflected wave becomes a significantly high value compared to the signal strength corresponding to the vital sign. Under the present circumstances, the
また、検出部１６０により被験者の体動が検知された場合、本実施形態に係る制御部１５０は、特定部位の再探索が実行されるよう制御を行う。具体的には、制御部１５０は、上述した走査部１３０による照射領域の走査と、特定部１４０による特定部位の特定と、を再度実行させてよい。
In addition, when the body movement of the subject is detected by the
本実施形態に係る制御部１５０が有する上記の機能によれば、被験者の体動によりバイタルサインの検出に適した特定部位が変動した場合であっても、当該体動を検知し特定部位を再探索することで、被験者の体動が生じやすい環境であっても、精度の高いバイタルサイン検出を維持し続けることが可能となる。
According to the above-described function of the
なお、上記では、本実施形態に係る検出部１６０が、反射波の信号強度に基づいて被験者の体動を検知する場合を例に述べたが、本実施形態に係る体動検知は係る例に限定されない。例えば、本実施形態に係る検出部１６０は、反射波のＳＮ比が低下したことに基づいて、被験者の体動を検知してもよい。また、例えば、検出部１６０は、撮像された被験者の画像など別途のセンサ情報に基づいて、被験者の体動を検出してもよい。
In addition, although the case where the
＜＜１．５．動作の流れ＞＞
次に、本実施形態に係るバイタル検出装置１０の動作の流れについて詳細に説明する。図９は、本実施形態に係るバイタル検出装置１０の動作の流れを示すフローチャートである。
<< 1.5. Flow of operation >>
Next, the flow of the operation of the
図９を参照すると、まず、走査部１３０が制御部１５０による制御に基づいて、複数の測定部位を含む照射領域を走査する（Ｓ１１０１）。この際、走査部１３０は、制御部１５０による制御に基づいて、照射部１１０および受信部１２０のうちの少なくとも一方の指向性を変動させ、測定部位ごとに反射波が受信される。
Referring to FIG. 9, first, the
次に、特定部１４０は、ステップＳ１１０１において各測定部位で受信された反射波の周波数解析およびＳＮ比の算出を行う（Ｓ１１０２）。具体的には、特定部１４０は、各反射波に対し高速フーリエ変換（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を実行した後、ＳＮ比を算出し、上述したＳＮ比マップを生成する。
Next, the identifying
続いて、特定部１４０が、ステップＳ１１０２において生成したＳＮ比マップなどに基特定部位の特定し、検出部１６０が、決定された特定部位において被験者のバイタルサイン検出を開始する（Ｓ１１０３）。
Subsequently, the specifying
ステップＳ１１０３においてバイタルサインの検出を開始した後、検出部１６０は、被験者の体動に係る検知処理を継続的に実行する（Ｓ１１０４）。検出部１６０は、例えば、反射波の信号強度が規定された閾値を超えた場合に、被験者の体動が生じたと判定してよい。
After the detection of vital signs is started in step S1103, the
ここで、検出部１６０が被験者の体動を検知した場合（Ｓ１１０４：ＹＥＳ）、制御部１５０は、ステップＳ１１０１に復帰し、走査部１３０による照射領域の走査と、特定部１４０による特定部位の特定が再度実行されるように制御を行う。
Here, if the
一方、被験者の体動が検知されない場合（Ｓ１１０４：ＮＯ）、検出部１６０は、同一の特定部位におけるバイタルサインの検出を継続して実行する（Ｓ１１０５）。
On the other hand, when the body movement of the subject is not detected (S1104: NO), the
＜２．ハードウェア構成例＞
次に、本発明の一実施形態に係るバイタル検出装置１０のハードウェア構成例について説明する。図１０は、本発明に係るバイタル検出装置１０のハードウェア構成例を示すブロック図である。図１０を参照すると、バイタル検出装置１０は、例えば、ＣＰＵ８７１と、ＲＯＭ８７２と、ＲＡＭ８７３と、ホストバス８７４と、ブリッジ８７５と、外部バス８７６と、インターフェース８７７と、入力部８７８と、出力部８７９と、記憶部８８０と、ドライブ８８１と、接続ポート８８２と、通信部８８３と、を有する。なお、ここで示すハードウェア構成は一例であり、構成要素の一部が省略されてもよい。また、ここで示される構成要素以外の構成要素をさらに含んでもよい。
<2. Hardware configuration example>
Next, a hardware configuration example of the
（ＣＰＵ８７１）
ＣＰＵ８７１は、例えば、演算処理装置又は制御装置として機能し、ＲＯＭ８７２、ＲＡＭ８７３、記憶部８８０、又はリムーバブル記録媒体９０１に記録された各種プログラムに基づいて各構成要素の動作全般又はその一部を制御する。
(CPU 871)
The
（ＲＯＭ８７２、ＲＡＭ８７３）
ＲＯＭ８７２は、ＣＰＵ８７１に読み込まれるプログラムや演算に用いるデータ等を格納する手段である。ＲＡＭ８７３には、例えば、ＣＰＵ８７１に読み込まれるプログラムや、そのプログラムを実行する際に適宜変化する各種パラメータ等が一時的又は永続的に格納される。
(
The
（ホストバス８７４、ブリッジ８７５、外部バス８７６、インターフェース８７７）
ＣＰＵ８７１、ＲＯＭ８７２、ＲＡＭ８７３は、例えば、高速なデータ伝送が可能なホストバス８７４を介して相互に接続される。一方、ホストバス８７４は、例えば、ブリッジ８７５を介して比較的データ伝送速度が低速な外部バス８７６に接続される。また、外部バス８７６は、インターフェース８７７を介して種々の構成要素と接続される。
(
The
（入力部８７８）
入力部８７８には、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、スイッチ、マイク、及びレバー等が用いられる。さらに、入力部８７８としては、赤外線やその他の電波を利用して制御信号を送信することが可能なリモートコントローラ（以下、リモコン）が用いられることもある。また、入力部８７８は、撮像素子や、レーダーやＬＩＤＡＲに係る受信素子を含む。
(Input unit 878)
For the
（出力部８７９）
出力部８７９には、例えば、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）、ＬＣＤ、又は有機ＥＬ等のディスプレイ装置（表示装置）、スピーカ、ヘッドホン等のオーディオ出力装置、プリンタ、携帯電話、又はファクシミリ等、取得した情報を利用者に対して視覚的又は聴覚的に通知することが可能な装置である。また、出力部８７９は、上述したような各種のレーダー、ＬＩＤＡＲなどを含んでよい。
(Output unit 879)
The
（記憶部８８０）
記憶部８８０は、各種のデータを格納するための装置である。記憶部８８０としては、例えば、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等の磁気記憶デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、又は光磁気記憶デバイス等が用いられる。
(Storage unit 880)
The
（ドライブ８８１）
ドライブ８８１は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９０１に記録された情報を読み出し、又はリムーバブル記録媒体９０１に情報を書き込む装置である。
(Drive 881)
The
（リムーバブル記録媒体９０１）
リムーバブル記録媒体９０１は、例えば、ＤＶＤメディア、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）メディア、ＨＤ ＤＶＤメディア、各種の半導体記憶メディア等である。もちろん、リムーバブル記録媒体９０１は、例えば、非接触型ＩＣチップを搭載したＩＣカード、又は電子機器等であってもよい。
(Removable recording medium 901)
The
（接続ポート８８２）
接続ポート８８２は、例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）ポート、ＩＥＥＥ１３９４ポート、ＳＣＳＩ（Ｓｍａｌｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、ＲＳ−２３２Ｃポート、又は光オーディオ端子等のような外部接続機器９０２を接続するためのポートである。
(Connection port 882)
The
（外部接続機器９０２）
外部接続機器９０２は、例えば、プリンタ、携帯音楽プレーヤ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、又はＩＣレコーダ等である。
(Externally connected device 902)
The
（通信部８８３）
通信部８８３は、ネットワーク９０３に接続するための通信デバイスであり、例えば、有線又は無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、又はＷＵＳＢ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＵＳＢ）用の通信カード、光通信用のルータ、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｉｎｅ）用のルータ、又は各種通信用のモデム等である。また、内線電話網や携帯電話事業者網等の電話網に接続してもよい。
(Communication unit 883)
The
＜３．まとめ＞
以上説明したように、本開示の一実施形態に係るバイタル検出装置１０は、複数の測定部位を含む照射領域を走査し、反射波の信号強度に基づいて被験者のバイタルサインが強く表れる特定部位を特定すること、を特徴の一つとする。また、本開示の一実施形態に係るバイタル検出装置１０は、上記の特定部位において受信した反射波の信号強度が規定された閾値を超えた場合、特定部位の特定を再度実行すること、を特徴の一つとする。また、バイタル検出装置１０が備える、特定部１４０および制御部１５０は、電磁波の照射領域の走査を制御する制御装置として実現されてもよい。係る構成によれば、被験者の状態変化に対応した精度の高いバイタルサイン検出を実現することが可能となる。
<3. Summary>
As described above, the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to such examples. It is obvious that those skilled in the art to which the present invention belongs can conceive of various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also fall within the technical scope of the present invention.
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。 In addition, the effects described in the present specification are merely illustrative or exemplary, and not limiting. That is, the technology according to the present disclosure can exhibit other effects apparent to those skilled in the art from the description of the present specification, in addition to or instead of the effects described above.
また、本明細書のバイタル検出装置１０の処理に係る各ステップは、必ずしもフローチャートに記載された順序に沿って時系列に処理される必要はない。例えば、バイタル検出装置１０の処理に係る各ステップは、フローチャートに記載された順序と異なる順序で処理されても、並列的に処理されてもよい。
Moreover, each step concerning processing of
また、コンピュータに内蔵されるＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどのハードウェアに、バイタル検出装置１０が有する構成と同等の機能を発揮させるためのプログラムも作成可能であり、当該プログラムを記録した、コンピュータに読み取り可能な記録媒体も提供され得る。
In addition, it is possible to create a program for exerting the same function as the configuration of the
１０ バイタル検出装置
１１０ 照射部
１２０ 受信部
１３０ 走査部
１４０ 特定部
１５０ 制御部
１６０ 検出部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記特定部により特定された前記特定部位に向けて前記電磁波が照射されるように前記電磁波の照射領域の走査を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記反射波の信号強度が規定された閾値を超えた場合、前記特定部に前記特定部位の特定を再度実行させる、
制御装置。 An identifying unit for identifying a specific site where the vital sign of the subject strongly appears based on the signal intensity of the reflected wave of the electromagnetic wave emitted to the subject;
A control unit configured to control scanning of an irradiation area of the electromagnetic wave so that the electromagnetic wave is irradiated toward the specific site specified by the specific unit;
Equipped with
When the signal strength of the reflected wave exceeds a defined threshold, the control unit causes the specifying unit to specify the specified part again.
Control device.
請求項１に記載の制御装置。 After the start of detection of vital signs is performed, the control unit scans the radiation area of the electromagnetic wave and specifies the specific portion by the specifying unit when the signal intensity of the reflected wave exceeds a defined threshold. , To run again,
The control device according to claim 1.
請求項１または２に記載の制御装置。 The identification unit identifies, as the identification site, a measurement site at which a reflected wave having a maximum SN ratio related to the signal intensity is received among the plurality of measurement sites.
The control device according to claim 1.
請求項１〜３のいずれかに記載の制御装置。 The specifying unit calculates the relationship between the intensity of the frequency component indicating the vital sign included in the reflected wave and the intensity of the other frequency component for each measurement site, and the intensity of the frequency component indicating the vital sign is maximum Identifying the measurement site to be as the specific site,
The control device according to any one of claims 1 to 3.
少なくとも４つの前記測定部位は、面を形成するように設定される、
請求項１〜４のいずれかに記載の制御装置。 The control unit controls scanning of the irradiation area of the electromagnetic wave so that the electromagnetic wave is irradiated to an irradiation area including at least four measurement sites;
At least four of the measurement sites are set to form a surface,
The control device according to any one of claims 1 to 4.
前記電磁波の反射波を受信することと、
前記反射波の解析結果に基づいて、前記被験者のバイタルサインを検出することと、
前記電磁波の照射領域を走査することと、
前記反射波の信号強度に基づいて、前記被験者のバイタルサインが強く表れる特定部位を特定することと、
前記特定部位に向けて前記電磁波が照射されるように前記走査を制御することと、
を含み、
前記制御することは、前記反射波の信号強度が規定された閾値を超えた場合、前記特定部位の特定を再度実行させること、
をさらに含む、
バイタル検出方法。 Irradiating the subject with an electromagnetic wave;
Receiving the reflected wave of the electromagnetic wave;
Detecting a vital sign of the subject based on an analysis result of the reflected wave;
Scanning the radiation area of the electromagnetic wave;
Identifying a specific site where the vital sign of the subject strongly appears based on the signal strength of the reflected wave;
Controlling the scanning such that the electromagnetic wave is irradiated toward the specific site;
Including
The controlling may cause the identification of the specific site to be performed again when the signal strength of the reflected wave exceeds a defined threshold.
Further include,
Vital detection method.
被験者に対し照射された電磁波の反射波に係る信号強度に基づいて、前記被験者のバイタルサインが強く表れる特定部位を特定する特定部と、
前記特定部により特定された前記特定部位に向けて前記電磁波が照射されるように前記電磁波の照射領域の走査を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記反射波の信号強度が規定された閾値を超えた場合、前記特定部に前記特定部位の特定を再度実行させる、
制御装置、
として機能させるためのプログラム。 Computer,
An identifying unit for identifying a specific site where the vital sign of the subject strongly appears based on the signal intensity of the reflected wave of the electromagnetic wave emitted to the subject;
A control unit configured to control scanning of an irradiation area of the electromagnetic wave so that the electromagnetic wave is irradiated toward the specific site specified by the specific unit;
Equipped with
When the signal strength of the reflected wave exceeds a defined threshold, the control unit causes the specifying unit to specify the specified part again.
Control device,
Program to function as.
前記電磁波の反射波を受信する受信部と、
前記反射波の解析結果に基づいて、前記被験者のバイタルサインを検出する検出部と、
前記電磁波の照射領域を走査する走査部と、
前記反射波の信号強度に基づいて、前記被験者のバイタルサインが強く表れる特定部位を特定する特定部と、
前記特定部により特定された前記特定部位に向けて前記電磁波が照射されるように前記走査部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記反射波の信号強度が規定された閾値を超えた場合、前記特定部に前記特定部位の特定を再度実行させる、
バイタル検出装置。
An irradiation unit for irradiating the subject with an electromagnetic wave;
A receiving unit that receives the reflected wave of the electromagnetic wave;
A detection unit that detects a vital sign of the subject based on an analysis result of the reflected wave;
A scanning unit configured to scan the irradiation area of the electromagnetic wave;
An identifying unit for identifying a specific site where the vital sign of the subject strongly appears based on the signal strength of the reflected wave;
A control unit configured to control the scanning unit such that the electromagnetic wave is emitted toward the specific site specified by the specific unit;
Equipped with
When the signal strength of the reflected wave exceeds a defined threshold, the control unit causes the specifying unit to specify the specified part again.
Vital detection device.
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