JP2023533883A - 生体情報取得装置及び生体情報取得方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2020年2月27日に出願された米国仮出願第62/982,064号、2021年1月31日に出願された米国仮出願第63/143,905号、及び2021年2月21日に出願された米国仮出願第63/151,774号に基づいており、これらの優先権の利益を主張する。上記出願の内容全体が、参照により本明細書に組み込まれている。
PL 1 Katsuya Nakagawa, et. al. Vital information measuring device, managing device, and vital information communication system, EP1887488A1.
PL 2 Milan Savic, et. al., MM-wave radar vital signs detection apparatus and method of operation, WO2015/174879A1.
NPL 1 Sandy Rolfe, The importance of respiratory rate monitoring, British Journal of Nursing, 2019.
NPL 2 Zhicheng Yang, et. al., Monitoring vital signs using millimeter wave, MobiHoc’ 16, 2016.
NPL 3 Takuya Sakamoto, Recent progress in millimeter-wave radar signal processing, 12th Global Symposium on Millimeter Waves, 2019.
複素レーダ画像データの位相情報へのバンドパスフィルタを適用によって取得される呼吸画像データτr(t,r,θ)の例は、以下の式によって与えられる。
図9は、異なる超広帯域ミリ波レーダの座標系を位置合わせしてバイオメトリック情報を計算する生体情報取得装置の概略図を示している。生体情報取得装置は、少なくとも2つの超広帯域ミリ波レーダ706、708を備える。超広帯域ミリ波レーダは、少なくとも1つの送信アンテナ104と少なくとも1つの受信アンテナ106とを含む。超広帯域ミリ波202は、送信アンテナ104から送信される。送信超広帯域ミリ波202は、パルス圧縮技術の1つ、例えばm系列を使用して変調することができる。送信超広帯域ミリ波は、複数の被験者700、702、704の体表で反射される。反射超広帯域ミリ波は、受信アンテナ106によって受信される。回路を備えるシステムコントローラ110は、複数の受信超広帯域ミリ波202を複数のレーダ信号に変換し、レーダ信号を記憶し112、複数の送信アンテナ及び複数の受信アンテナを有する各超広帯域ミリ波レーダから仮想アレイレーダを合成し900、ビームフォーミング技術のうちの1つを使用して複素又は実レーダ画像データを構築し902、レーダ画像データの電力を計算し904、呼吸間隔情報を計算し800、クラスタリング技術のうちの1つを呼吸間隔レーダ画像データに適用し906、異なるレーダによって取得された同一被験者位置を検出し606、異なる超広帯域ミリ波レーダの測定座標系を位置合わせし802、すべての被験者のバイオメトリック情報を計算する908ように構成されている。式(5)におけるTCのパラメータは30秒であり、式(6)におけるTPのパラメータは20秒である。
図10は、異なる超広帯域ミリ波レーダの測定範囲が部分的に重複する生体情報取得装置の概略図を示す。生体情報取得装置は、少なくとも2つの超広帯域ミリ波レーダ706、708を含んでいる。超広帯域ミリ波レーダは、1本の送信アンテナ104と1本の受信アンテナ106を含んでる。超広帯域ミリ波202は、送信アンテナ104から送信される。送信超広帯域ミリ波202は、パルス圧縮技術の1つ、例えばm系列を使用して変調することができる。送信超広帯域ミリ波は、複数の被験者700、702、704の体表で反射される。反射超広帯域ミリ波は、受信アンテナ106によって受信される。回路を備えるシステムコントローラ110は、複数の受信超広帯域ミリ波202を複数のレーダ信号に変換し、レーダ信号を記憶し112、異なるレーダによって取得されたレーダ信号の相関を計算し604、異なるレーダによって取得された同一の被験者を検出し1000、被験者位置を推定し1008、バイオメトリック情報を計算する908ように構成されている。被験者位置は、被験者位置に関するすべてのレーダ間の電力比テーブル1006の採用によって推定される。図10の場合、被験者A700の信号電力は、レーダA及びレーダBの両方によって受信される。レーダA706によって受信される被験者B702の信号電力は、レーダB708によって受信されるものよりもはるかに大きく、レーダA706によって受信される被験者C704の信号電力は、レーダB708によって受信されるものよりもはるかに小さい。本発明の実施形態の装置は、異なるレーダによって取得された同一の被験者を検出し606、被験者位置に関する全レーダ間の電力比テーブル1006を使用してそれらの位置を推定する。
図11は、複数の被験者に超広帯域のミリ波を送信し、複数の被験者の生体情報を推定する生体情報取得装置の概略図を示す。生体情報取得装置は、少なくとも2つの超広帯域ミリ波レーダ706、708を含む。超広帯域ミリ波レーダは、少なくとも1つの送信アンテナ104と少なくとも1つの受信アンテナ106とを含む。超広帯域ミリ波202は、送信アンテナ104から送信される。送信超広帯域ミリ波202は、パルス圧縮技術のうちの1つ、例えばm系列を使用して変調することができる。送信超広帯域ミリ波は、複数の被験者700、702、704の体表で反射される。反射超広帯域ミリ波は、受信アンテナ106によって受信される。回路を備えるシステムコントローラ110は、複数の受信超広帯域ミリ波202を複数のレーダ信号に変換し、レーダ信号を記憶し112、異なるレーダによって取得されたレーダ信号の相関を計算し604、異なるレーダによって取得された同一の被験者を検出し1000、被験者位置を推定し1008、バイオメトリック情報を計算する908ように構成されている。被験者位置推定の一例は、被験者位置に対するレーダの全て又は一部の間の電力比テーブル1006の採用である。被験者位置推定の他の例は、レーダの全て又は一部の距離情報を使用する三角測量の採用である。距離情報は、各被験者と各レーダとの間の飛行時間情報から計算することができる。図11の場合、被験者A700の信号電力は、レーダA及びレーダBの両方によって受信される。レーダA706によって受信される被験者B702の信号電力は、レーダB708によって受信されるものよりもはるかに大きく、レーダA706によって受信される被験者C704の信号電力は、レーダB708によって受信されるものよりもはるかに小さい。本発明の実施形態の装置は、異なるレーダによって取得された同一の被験者を検出し1000、被験者位置に関する全レーダ間の電力比テーブル1006を使用してそれらの位置を推定する。また、少なくとも2つのレーダからの距離情報を使用する三角測量の採用により、被験者の位置を計算してもよい。例えば、被験者Bの2次元位置は、レーダAと被験者Bとの間の距離1100、及びレーダBと被験者Bとの間の距離1102を使用する三角測量の採用によって位置付けることができる。各被験者の3次元位置は、三角測量の採用によって少なくとも3つのレーダを必要とする。各被験者と各レーダとの間の距離は、飛行時間情報によって計算されてもよい。3D TOF(time-of-flight)と呼ばれることもある三角測量は、レーダ間の距離が各被験者と各レーダとの間の距離の測定精度よりも十分に長いときに有用である。
超広帯域ミリ波を少なくとも1人の被験者に送信し、少なくとも1人の被験者の生体情報を推定する、本発明の実施形態の生体情報取得装置は、少なくとも1つの送信アンテナ及び少なくとも1つの受信アンテナを含み、複数の超広帯域ミリ波を複数の被験者に送信し、被験者によって反射された複数の超広帯域ミリ波を受信するように構成された少なくとも1つの超広帯域ミリ波レーダと、複数の受信超広帯域ミリ波を複数のレーダ信号に変換し、レーダ信号を記憶し、散乱を検出し、散乱を散乱クラスタに分類し、少なくとも1つの散乱クラスタを選択し、被験者位置を推定し、バイオメトリック情報を計算するように構成された回路を備えるコントローラとを備え、散乱検出は、信号強度に関する閾値選択を用いてもよく、散乱分類は、ノイズを有するアプリケーションの密度ベースの空間クラスタリングを含むクラスタリングアルゴリズムのうちの1つを用いてもよく、クラスタ選択は、散乱密度及び/又は散乱クラスタとレーダとの間の距離を使用してもよい。
本生体情報取得装置の回路を備えるコントローラは、少なくとも1人被験者の体表の変位を計算し、ローパスフィルタ又はバンドパスフィルタのうちの1つを変位に適用し、平滑化フィルタのうちの1つを使用してフィルタリングされた変位のベースラインを計算し、フィルタリングされた変位とベースラインとの交点を使用して呼吸間隔を検出し、呼吸数及び/又は心拍数を計算するようにさらに構成されてもよく、平滑化フィルタは、移動平均、ローパスフィルタ、カルマンフィルタ、指数平滑化、バターワースフィルタ、スライディングウインドウを使用する最大及び最小の平均を含む。フィルタリングされた変位のベースラインを計算するために使用される平滑化フィルタのスライディングウインドウ幅は、推定された呼吸間隔から推定された呼吸間隔の2倍までの範囲である。最大電力での変位の周波数から推定される呼吸間隔は、最大電力での変位の周波数の逆数である。
1. 生体情報取得装置であって、
少なくとも1つの送信アンテナと少なくとも1つの受信アンテナとを含み、複数のマイクロ波を被験者に送信し、前記被験者によって反射された複数のマイクロ波を受信するマイクロ波レーダシステムと、
複数の受信マイクロ波を複数のレーダ信号に変換し、前記レーダ信号を記憶し、前記レーダ信号間の差分信号を計算し、前記差分信号の強度を計算および評価し、前記被験者の呼吸間隔、心拍間隔及び/又は位置を推定するように構成された回路を備えるコントローラとを備える、生体情報取得装置。
2. 生体情報取得装置であって、
少なくとも1つの送信アンテナと少なくとも1つの受信アンテナとを含み、複数の超広帯域ミリ波を被験者に送信し、前記被験者によって反射された複数の超広帯域ミリ波を受信するように構成された超広帯域ミリ波レーダシステムと、
複数の受信超広帯域ミリ波をレーダ信号に変換し、前記レーダ信号を記憶し、各位置における前記レーダ信号間の差分信号を計算し、各位置における前記差分信号の強度を計算および評価し、前記被験者の呼吸間隔、心拍間隔、及び/又は位置を推定するように構成された回路を備えるコントローラとを備える、生体情報取得装置。
3. 前記回路を備えるコントローラは、各位置における前記差分信号の強度を最小にする時間差により、前記被験者の呼吸間隔、心拍間隔及び/又は位置を推定するように構成されている、2に記載の生体情報取得装置。
4. 前記回路を備えるコントローラは、0.2から10秒の前記時間差内で、各位置における前記差分信号の強度を最小にする前記時間差により、前記被験者の呼吸間隔を推定するように構成されている、3に記載の生体情報取得装置。
5. 前記回路を備えるコントローラは、0.1から2秒の前記時間差内で、各位置における前記差分信号の強度を最小にする前記時間差により、前記被験者の心拍間隔を推定するように構成されている、3に記載の生体情報取得装置。
6. 前記回路を備えるコントローラは、被験者情報を入力し、前記差分信号の強度を最小にする時間差の範囲を前記被験者に調節させるように構成されている、3に記載の生体情報取得装置。
7. 前記回路を備えるコントローラは、時間領域及び/又は空間領域の各位置における前記差分信号の強度に対して、メディアンフィルタ、移動平均フィルタおよびハンペルフィルタを含む少なくとも1つの平滑化フィルタを、前記被験者の呼吸間隔及び/又は心拍間隔に適用するように構成されている、3に記載の生体情報取得装置。
8. 前記回路を備えるコントローラは、ある位置において、前記差分信号の強度、呼吸間隔及び/又は心拍間隔の大きな低下が検出されるとき、前記被験者がある位置にいると決定するように構成されている、3に記載の生体情報取得装置。
9. 前記レーダシステムは、複数の送信アンテナ及び/又は複数の受信アンテナを含み、複数の電磁波を複数の方向に送信し、及び/又は複数の方向から反射された複数の電磁波を受信するように構成され、前記回路を備えるコントローラは、少なくとも1つの被験者の呼吸間隔、心拍間隔、及び/又は、位置を推定するように構成されている、1、2又は3に記載の生体情報取得装置。
10. 前記レーダシステムに接続された駆動ユニットをさらに備え、
前記コントローラは、前記送信アンテナおよび前記受信アンテナを測定方向に向けて、少なくとも1人の被験者の呼吸間隔、心拍間隔、及び/又は位置を推定するように構成されている、1、2又は3に記載の生体情報取得装置。
11. 少なくとも1つの送信アンテナと少なくとも1つの受信アンテナとを含み、複数の電磁波を複数の位置に送信し、複数の位置から反射された複数の電磁波を受信するように構成されている複数のレーダシステムをさらに備え、
前記回路を備えるコントローラは、前記レーダシステムを同期させ、周波数分割多元接続技術又は符号分割多元接続を用いて、干渉なしに、複数の被験者の呼吸間隔、心拍間隔及び/又は位置を推定させるように構成されている、1、2又は3に記載の生体情報取得装置。
12. 前記回路を備えるコントローラは、各位置におけるレーダ信号の変化量を計算し、前記レーダ信号の変化量及び/又は前記レーダ信号の強度を使用して、前記被験者の呼吸の存在及び/又は前記位置における被験者の存在を決定するように構成されている、2又は3に記載の生体情報取得装置。
13. 前記回路を備えるコントローラは、前記レーダ信号の変化量が減少したとき、及び/又は、時間領域における前記差分信号の強度の変化量が減少したときに、前記被験者が無呼吸又は低呼吸であると決定するように構成されている、2又は3に記載の生体情報取得装置。
14. 前記回路を備えるコントローラは、前記レーダ信号の変化量画像化したとき、及び/又は、時間領域における前記差分信号の強度の変化量が増加したときに、前記被験者が無呼吸又は低呼吸から回復したと決定するように構成されている、2又は3に記載の生体情報取得装置。
15. 前記回路を備えるコントローラは、クラウドコンピューティング環境における遠隔データ記憶デバイスを含む少なくとも1つの遠隔サーバに生体情報を送信するように構成されている、1、2、又は3に記載の生体情報取得装置。
16. 生体情報取得方法であって、
生体情報に対応する時系列データを記憶し、
差分信号を計算し、
差分信号強度を計算して評価し、
被験者の呼吸間隔、心拍間隔、及び/又は位置を推定する、生体情報取得方法。
17. 前記方法は、前記差分信号の強度を最小にする時間差によって、被験者の呼吸間隔、心拍間隔、及び/又は位置を推定する、16に記載の生体情報取得方法。
18. 前記方法は、矩形窓、Bスプライン窓、ハン窓、ハミング窓、およびテューキー窓を含む窓関数のうちの1つを使用して、生体情報に対応する前記時系列データの複数の部分を抽出する、16又は17に記載の生体情報取得方法。
19. 前記方法は、生体情報に対応する時系列データの変化量を計算し、
前記生体情報に対応する時系列データの変化量及び/又は強度を使用して、前記被験者の呼吸の存在及び/又は被験者の存在を決定する、16又は17に記載の生体情報取得方法。
20. 前記方法は、時間領域及び/又は空間領域において、各位置における前記差分信号の強度、前記被験者の呼吸間隔、生体情報に対応する時系列データの変化量、生体情報に対応する時系列データの強度、及び/又は前記被験者の心拍間隔に対して、メディアンフィルタ、移動平均フィルタ、及びハンペルフィルタを含む少なくとも1つの平滑化フィルタを適用する、16、17又は19に記載の生体情報取得方法。
21. 生体情報取得装置であって、
少なくとも2つのマイクロ波レーダと、前記少なくとも2つのマイクロ波レーダのそれぞれは、少なくとも1つの送信アンテナと少なくとも1つの受信アンテナとを含み、複数のマイクロ波を複数の被験者に送信し、前記被験者によって反射された複数のマイクロ波を受信するように構成され、
複数の受信マイクロ波を複数のレーダ信号に変換し、前記レーダ信号を記憶し、異なるレーダにより取得された前記レーダ信号間の相関を計算し、異なるレーダにより取得された同一の被験者位置を検出するように構成された回路を備えるコントローラとを備える、生体情報取得装置。
22. 生体情報取得装置であって、
少なくとも2つの超広帯域ミリ波レーダと、前記少なくとも2つの超広帯域ミリ波レーダそれぞれは、少なくとも1つの送信アンテナおよび少なくとも1つの受信アンテナとを含み、複数の超広帯域ミリ波を複数の被験者に送信し、前記被験者によって反射された複数の超広帯域ミリ波を受信するように構成され、
複数の受信超広帯域ミリ波を複数のレーダ信号に変換し、前記レーダ信号を記憶し、異なるレーダにより取得された前記レーダ信号間の相関を計算し、異なるレーダにより取得された同一の被験者位置を検出するように構成された回路を備えるコントローラとを備える、生体情報取得装置。
23. 前記回路を備えるコントローラは、複数の送信アンテナおよび複数の受信アンテナで、各超広帯域ミリ波レーダから仮想アレイレーダを合成するように構成されている、22に記載の生体情報取得装置。
24. 前記回路を備えるコントローラは、ビームフォーミング技術のうちの1つを使用して、複素又は実レーダ画像データを構築するように構成され、
前記ビームフォーミング技術は、前記生体情報取得装置がFMCW超広帯域ミリ波レーダを用いるとき、仮想アレイの、高速時間方向におけるフーリエ変換適用及びチャネル数領域におけるフーリエ変換適用を含んでいる、23に記載の生体情報取得装置。
25. 回路を備えるコントローラは、レーダ画像データの直流成分を減算するように構成され、
前記レーダ画像データの直流成分は、レーダ画像データの時間平均を含む、22、23又は24に記載の生体情報取得装置。
26. 回路を備えるコントローラは、レーダ画像データを使用して、複数の人及び/又は動物のターゲット候補を検出し、その位置を推定するようにさらに構成されている、24又は25に記載の生体情報取得装置。
27. 回路を備えるコントローラは、レーダ画像データから呼吸画像データを構築するように構成され、
前記呼吸画像データ構築は、実レーダ画像データへのバンドパスフィルタ適用と、複素レーダ画像データの位相情報へのバンドパスフィルタ適用とを含む、24、25、又は26に記載の生体情報取得装置。
28. 回路を備えるコントローラは、呼吸間隔レーダ画像データを構築するようにさらに構成され、
前記呼吸間隔レーダ画像データは、前記レーダ画像データの座標のすべて又は一部における呼吸間隔情報を含む、27に記載の生体情報取得装置。
29. 回路を備えるコントローラは、クラスタリング技術のうちの1つを使用して、複数の人及び/又は動物ターゲットを検出し、それらの位置を推定するようにさらに構成され、
前記クラスタリング技術は、X平均アルゴリズム、k平均アルゴリズムを含む、27又は28に記載の生体情報取得装置。
30. 回路を備えるコントローラは、クラスタリング技術のうちの1つを各超広帯域ミリ波レーダにより取得された前記呼吸間隔レーダ画像データに対して個々に適用し、各呼吸間隔レーダ画像データにより取得されたクラスタを合成するように構成されている、29に記載の生体情報取得装置。
31. 回路を備えるコントローラは、異なるレーダにより取得された全てのクラスタにおける呼吸間隔情報の間の相関を計算するように構成されている、29又は30に記載の生体情報取得装置。
32. 回路を備えるコントローラは、呼吸間隔情報の最も高い相関値を有する異なるレーダの少なくとも2つのクラスタペアを使用して、異なるレーダの座標系を位置合わせするように構成されている、31に記載の生体情報取得装置。
33. 回路を備えるコントローラは、呼吸間隔情報の最も高い相関値を有する異なるレーダの2つのクラスタペアを使用して、異なるレーダの座標系を位置合わせし、異なるレーダのすべてのクラスタペアを使用して、異なるレーダの座標系を位置合わせするように構成され、
呼吸間隔情報の最も高い相関値を有する異なるレーダの2つのクラスタペアによって取得された位置合わせ情報は、異なるレーダのすべてのクラスタペアを使用する位置合わせ手順のための初期値として用いられる、31に記載の生体情報取得装置。
34. 回路を備えるコントローラは、異なるレーダにより測定された位置が離れているときに、異なるレーダのクラスタペアを削除するように構成されている、33に記載の生体情報取得装置。
35. 生体情報取得装置であって、
少なくとも2つの超広帯域ミリ波レーダと、前記少なくとも2つの超広帯域ミリ波レーダのそれぞれは、少なくとも1つの送信アンテナおよび少なくとも1つの受信アンテナを含み、複数の超広帯域ミリ波を複数の被験者に送信し、前記被験者によって反射された複数の超広帯域ミリ波を受信するように構成され、
複数の受信超広帯域ミリ波を複数のレーダ信号に変換し、前記レーダ信号を記憶し、異なるレーダによって取得されたレーダ信号間の相関を計算し、異なるレーダによって取得された同一の被験者を検出し、被験者位置を推定し、バイオメトリック情報を計算するように構成されている回路を備えるコントローラとを備え、
前記被験者位置の推定は、前記被験者位置に対する全レーダ間の電力比テーブルの採用を含む、生体情報取得装置。
36. 少なくとも1つの超広帯域ミリ波レーダは、20ミリ秒以下のサンプリングレートで複数の超広帯域ミリ波を送受信する、22又は35に記載の生体情報取得装置。
37. 少なくとも1つの超広帯域ミリ波レーダは、1から20ミリ秒のサンプリングレートで複数の超広帯域ミリ波を送受信する、22又は35に記載の生体情報取得装置。
38. 生体情報取得方法であって、
レーダ信号を記憶し、
異なるレーダによって取得されたレーダ信号間の相関を計算し、
前記異なるレーダにより取得された同一の被験者位置を検出する、生体情報取得方法。
39. 生体情報取得方法であって、
レーダ信号を記憶し、
呼吸間隔情報を計算し、
異なるレーダによって取得された同一の被験者位置を検出し、
異なる超広帯域ミリ波レーダの測定座標系を位置合わせする、生体情報取得方法。
40. 生体情報取得方法であって、
レーダ信号を記憶し、
異なるレーダによって取得されたレーダ信号間の相関を計算し、
前記異なるレーダにより取得された同一の被験者位置を検出し、
被験者位置を推定し、
バイオメトリック情報を計算し、
被験者位置の推定は、被験者位置に対する全レーダ間の電力比テーブルの採用を含む、生体情報取得方法。
41. 生体情報取得装置であって、
少なくとも2つの超広帯域ミリ波レーダと、前記少なくとも2つの超広帯域ミリ波レーダのそれぞれは、少なくとも1つの送信アンテナおよび少なくとも1つの受信アンテナを含み、複数の超広帯域ミリ波を複数の被験者に送信し、前記被験者によって反射された複数の超広帯域ミリ波を受信するように構成され、
複数の受信超広帯域ミリ波を複数のレーダ信号に変換し、前記レーダ信号を記憶し、異なるレーダにより取得されたレーダ信号間の相関を計算し、異なるレーダにより取得された同一の被験者を検出し、被験者位置を推定し、バイオメトリック情報を計算するように構成された回路を備えるコントローラとを備え、
被験者位置の推定は、被験者位置に対する全て又は一部のレーダ間の電力比テーブルの採用と、レーダの全て又は一部の距離情報を使用する三角測量の採用とを含む、生体情報取得装置。
42. 生体情報取得装置であって、
少なくとも2つの超広帯域ミリ波レーダと、前記少なくとも2つの超広帯域ミリ波レーダのそれぞれは、少なくとも1つの送信アンテナおよび少なくとも1つの受信アンテナを含み、複数の超広帯域ミリ波を複数の被験者に送信し、前記被験者によって反射された複数の超広帯域ミリ波を受信するように構成され、
複数の受信超広帯域ミリ波を複数のレーダ信号に変換し、前記レーダ信号を記憶し、各距離でレーダデータを構築し、前記レーダデータの電力を計算し、呼吸情報を推定し、クラスタリング技術のうちの1つを呼吸間隔レーダデータに適用し、異なるレーダによって取得された同一の被験者を検出し、被験者の位置を推定し、バイオメトリック情報を計算するように構成された回路を備えるコントローラとを備え、
呼吸情報推定は、実レーダデータに対するバンドパスフィルタ適用と、複素レーダ画像データの位相情報に対するバンドパスフィルタ適用とを含み、
前記呼吸間隔レーダデータは、前記レーダ画像データの距離の全て又は一部における呼吸間隔情報を含み、
前記クラスタリング技術は、X平均アルゴリズム、k平均アルゴリズムを含む、生体情報取得装置。
43. 前記レーダ間の同期精度が1ナノ秒以下である、41又は42に記載の生体情報取得装置。
44. 少なくとも4つのレーダが前記装置の4つの角に位置付けられている、41又は42に記載の生体情報取得装置。
45. 少なくとも3つのレーダが三角形状で位置付けられている、41又は42に記載の生体情報取得装置。
46. 異なるレーダの測定方向は異なる、41又は42に記載の生体情報取得装置。
47. 少なくとも2つのレーダサイトが用いられる、41又は42に記載の生体情報取得装置。
48. 前記装置は、テレビ、セル電話機、又は充電機能を有するデバイスに設置される、41又は42に記載の生体情報取得装置。
49. 生体情報取得装置であって、
少なくとも1つの送信アンテナ及び少なくとも1つの受信アンテナを含み、少なくとも1人の被験者に複数の超広帯域ミリ波を送信し、前記被験者によって反射された複数の超広帯域ミリ波を受信するように構成された少なくとも1つの超広帯域ミリ波レーダと、
複数の受信超広帯域ミリ波を複数のレーダ信号に変換し、前記レーダ信号を記憶し、散乱を検出し、散乱を散乱クラスタに分類し、少なくとも1つの散乱クラスタを選択し、被験者位置を推定し、バイオメトリック情報を計算するように構成された回路を備えるコントローラとを備え、
前記散乱検出は、信号強度に関する閾値選択を用いてもよく、
前記散乱分類は、ノイズを有するアプリケーションの密度ベースの空間クラスタリングを含むクラスタリングアルゴリズムのうちの1つを用いてもよく、
前記クラスタ選択は、散乱密度及び/又は前記散乱クラスタと前記レーダとの間の距離を使用してもよい、生体情報取得装置。
50. 前記被験者位置は、前記選択された散乱クラスタに属する散乱の重心により推定される、49に記載の生体情報取得装置。
51. 前記被験者位置の推定は、散乱の信号強度と、前記選択された散乱クラスタに属する前記散乱の重心と散乱との間の距離を使用してもよい、49に記載の生体情報取得装置。
52. 前記超広帯域ミリ波レーダは、複数の超広帯域ミリ波を不規則な間隔で送信し、回路を備えるコントローラは、前記選択された散乱クラスタのレーダ信号に位相アンラッピングを適用するようにさらに構成されている、49に記載の生体情報取得装置。
53. 前記回路を備えるコントローラは、少なくとも1人の被験者の体表の変位を計算し、ローパスフィルタ又はバンドパスフィルタのうちの1つを前記変位に適用し、平滑化フィルタのうちの1つを使用してフィルタリングされた変位のベースラインを計算し、前記フィルタリングされた変位の前記ベースラインとの交点を使用して呼吸間隔を検出し、呼吸数及び/又は心拍数を計算するようにさらに構成され、
前記平滑化フィルタは、移動平均、ローパスフィルタ、カルマンフィルタ、指数平滑化、バターワースフィルタ、スライディングウインドウを使用する最大および最小の平均を含む、49に記載の生体情報取得装置。
54. 前記回路を備えるコントローラは、最大電力における前記変位の周波数を計算するようにさらに構成され、
前記変位に適用されるローパスフィルタ又はバンドパスフィルタのうちの1つは、少なくとも最大電力での前記変位の周波数を通過する、53に記載の生体情報取得装置。
55. 前記回路を備えるコントローラは、最大電力における変位の周波数を計算し、前記最大電力における変位の周波数から呼吸間隔を推定するようにさらに構成され、
前記フィルタリングされた変位のベースラインを計算するために使用される前記平滑化フィルタのウインドウ幅は、前記推定された呼吸間隔以上である、53に記載の生体情報取得装置。
56. 前記回路を備えるコントローラは、前記変位又は前記フィルタリングされた変位の変動幅を計算し、無呼吸又は呼吸停止が発生している、又は前記レーダ信号が呼吸信号を含まないと判断するようにさらに構成されている、53に記載の生体情報取得装置。
57. 前記回路を備えるコントローラは、変動の小さい変位の一部を抽出し、バンドパスフィルタのうちの1つを前記抽出された変位に適用し、平滑化フィルタのうちの1つを使用して前記抽出されたフィルタリングされた変位のベースラインを計算し、前記抽出されたフィルタリングされた変位の前記抽出されたフィルタリングされた変位のベースラインとの交点を使用して心拍間隔を検出し、心拍数を計算するようにさらに構成され、
前記平滑化フィルタは、移動平均、ローパスフィルタ、カルマンフィルタ、指数平滑化、バターワースフィルタ、スライディングウインドウを使用する最大および最小の平均を含む、53に記載の生体情報取得装置。
58. 前記回路を備えるコントローラは、呼吸間隔の中央値及び/又は心拍間隔の中央値から呼吸数及び/又は心拍数を推定するように構成されている、53又は57に記載の生体情報取得装置。
59. 生体情報取得方法であって、
複数のレーダ信号を記憶し、
異なるレーダにより取得されたレーダ信号間の相関を計算し、
異なるレーダにより取得された同一の被験者を検出し、
被験者位置を推定し、
バイオメトリック情報を計算し、
前記被験者位置の推定は、被験者位置に対するレーダの全て又は一部の間の電力比テーブルの採用と、レーダの全て又は一部の距離情報を使用する三角測量の採用とを含む、生体情報取得方法。
60. 生体情報取得方法であって、
複数のレーダ信号を記憶し、
散乱を検出し、
散乱を散乱クラスタに分類し、
少なくとも1つの散乱クラスタを選択し、
被験者位置を推定し、
バイオメトリック情報を計算し、
前記散乱検出は、信号強度に関して閾値選択を用いてもよく、前記散乱分類は、ノイズを有するアプリケーションの密度ベースの空間クラスタリングを含むクラスタリングアルゴリズムのうちの1つを用いてもよく、前記クラスタ選択は、散乱密度び/又は前記散乱クラスタとレーダとの間の距離を使用してもよい、生体情報取得方法。
61. 生体情報取得方法であって、
複数のレーダ信号を記憶し、
散乱を検出し、
散乱を散乱クラスタに分類し、
少なくとも1つの散乱クラスタを選択し、
被験者位置を推定し、
バイオメトリック情報を計算し、
前記散乱検出は、信号強度に関する閾値選択を用いてもよく、前記散乱分類は、ノイズを有するアプリケーションの密度ベースの空間クラスタリングを含むクラスタリングアルゴリズムのうちの1つを用いてもよく、前記クラスタ選択は、散乱密度及び/又は前記散乱クラスタとレーダとの間の距離を使用してもよく、少なくとも1つの被験者の体表の変位を計算し、ローパスフィルタ又はバンドパスフィルタのうちの1つを前記変位に適用し、平滑化フィルタのうちの1つを使用してフィルタリングされた変位のベースラインを計算し、前記フィルタリングされた変位の前記ベースラインとの交点を使用して呼吸間隔を検出し、呼吸数及び/又は心拍数を計算し、前記平滑化フィルタは、移動平均、ローパスフィルタ、カルマンフィルタ、指数平滑化、バターワースフィルタ、スライディングウインドウを使用する最大および最小の平均を含む、生体情報取得方法。
100被験者
102マイクロ波レーダシステム
104送信アンテナ
106受信アンテナ
108マイクロ波
110システムコントローラ
112レーダ信号を記憶
114レーダ信号の間の差分信号を計算
116差分信号の強度を計算及び評価
118被験者の呼吸間隔、心拍間隔、及び位置を推定
200超広帯域ミリ波レーダシステム
202超広帯域ミリ波
300被験者情報
400生体情報に対応する時系列データを記憶
402時系列データ間の差分信号を計算
404時系列データ間の差分信号の強度を計算して評価
406被験者の呼吸間隔、心拍間隔、位置を推定
500時系列データの複数の部分を抽出
600マイクロ波レーダA
602マイクロ波レーダB
604異なるレーダによって取得されたレーダ信号の相関を計算
606異なるレーダによって取得された同一の被験者位置を検出
700被験者A
702被験者B
704被験者C
706超広帯域ミリ波レーダA
708超広帯域ミリ波レーダB
800呼吸間隔情報を計算
802異なる超広帯域ミリ波レーダの測定座標系を位置合わせ
900仮想アレイレーダを合成
902体複素又は実レーダ画像データを構築
904レーダ画像データの電力を計算
906クラスタリング技術のうちの1つを呼吸間隔レーダ画像データに適用
908すべての被験者のバイオメトリック情報を計算
1000異なるレーダによって取得された同一の被験者を検出
1002ミリ波レーダAの測定範囲
1004ミリ波レーダBの測定範囲
1006被験者位置に関するすべてのレーダ間の電力比テーブル
1008被験者位置を推定
1100レーダAと被験者Bとの間の距離
1102レーダBと被験者Bとの間の距離
1200各レーダに対して各距離における複素又は実レーダデータを構築
1202レーダデータの電力を計算
1300超広帯域ミリ波レーダC
1302超広帯域ミリ波レーダD
Claims (61)
- 生体情報取得装置であって、
少なくとも1つの送信アンテナと少なくとも1つの受信アンテナとを含み、複数のマイクロ波を被験者に送信し、前記被験者によって反射された複数のマイクロ波を受信するマイクロ波レーダシステムと、
複数の受信マイクロ波を複数のレーダ信号に変換し、前記レーダ信号を記憶し、前記レーダ信号間の差分信号を計算し、前記差分信号の強度を計算および評価し、前記被験者の呼吸間隔、心拍間隔及び/又は位置を推定するように構成された回路を備えるコントローラとを備える、生体情報取得装置。 - 生体情報取得装置であって、
少なくとも1つの送信アンテナと少なくとも1つの受信アンテナとを含み、複数の超広帯域ミリ波を被験者に送信し、前記被験者によって反射された複数の超広帯域ミリ波を受信するように構成された超広帯域ミリ波レーダシステムと、
複数の受信超広帯域ミリ波をレーダ信号に変換し、前記レーダ信号を記憶し、各位置における前記レーダ信号間の差分信号を計算し、各位置における前記差分信号の強度を計算および評価し、前記被験者の呼吸間隔、心拍間隔、及び/又は位置を推定するように構成された回路を備えるコントローラとを備える、生体情報取得装置。 - 前記回路を備えるコントローラは、各位置における前記差分信号の強度を最小にする時間差により、前記被験者の呼吸間隔、心拍間隔及び/又は位置を推定するように構成されている、請求項2に記載の生体情報取得装置。
- 前記回路を備えるコントローラは、0.2から10秒の前記時間差内で、各位置における前記差分信号の強度を最小にする前記時間差により、前記被験者の呼吸間隔を推定するように構成されている、請求項3に記載の生体情報取得装置。
- 前記回路を備えるコントローラは、0.1から2秒の前記時間差内で、各位置における前記差分信号の強度を最小にする前記時間差により、前記被験者の心拍間隔を推定するように構成されている、請求項3に記載の生体情報取得装置。
- 前記回路を備えるコントローラは、被験者情報を入力し、前記差分信号の強度を最小にする時間差の範囲を前記被験者に調節させるように構成されている、請求項3に記載の生体情報取得装置。
- 前記回路を備えるコントローラは、時間領域及び/又は空間領域の各位置における前記差分信号の強度に対して、メディアンフィルタ、移動平均フィルタおよびハンペルフィルタを含む少なくとも1つの平滑化フィルタを、前記被験者の呼吸間隔及び/又は心拍間隔に適用するように構成されている、請求項3に記載の生体情報取得装置。
- 前記回路を備えるコントローラは、ある位置において、前記差分信号の強度、呼吸間隔及び/又は心拍間隔の大きな低下が検出されるとき、前記被験者がある位置にいると決定するように構成されている、請求項3に記載の生体情報取得装置。
- 前記レーダシステムは、複数の送信アンテナ及び/又は複数の受信アンテナを含み、複数の電磁波を複数の方向に送信し、及び/又は複数の方向から反射された複数の電磁波を受信するように構成され、前記回路を備えるコントローラは、少なくとも1つの被験者の呼吸間隔、心拍間隔、及び/又は、位置を推定するように構成されている、請求項1、2又は3に記載の生体情報取得装置。
- 前記レーダシステムに接続された駆動ユニットをさらに備え、
前記コントローラは、前記送信アンテナおよび前記受信アンテナを測定方向に向けて、少なくとも1人の被験者の呼吸間隔、心拍間隔、及び/又は位置を推定するように構成されている、請求項1、2又は3に記載の生体情報取得装置。 - 少なくとも1つの送信アンテナと少なくとも1つの受信アンテナとを含み、複数の電磁波を複数の位置に送信し、複数の位置から反射された複数の電磁波を受信するように構成されている複数のレーダシステムをさらに備え、
前記回路を備えるコントローラは、前記レーダシステムを同期させ、周波数分割多元接続技術又は符号分割多元接続を用いて、干渉なしに、複数の被験者の呼吸間隔、心拍間隔及び/又は位置を推定させるように構成されている、請求項1、2又は3に記載の生体情報取得装置。 - 前記回路を備えるコントローラは、各位置におけるレーダ信号の変化量を計算し、前記レーダ信号の変化量及び/又は前記レーダ信号の強度を使用して、前記被験者の呼吸の存在及び/又は前記位置における被験者の存在を決定するように構成されている、請求項2又は3に記載の生体情報取得装置。
- 前記回路を備えるコントローラは、前記レーダ信号の変化量が減少したとき、及び/又は、時間領域における前記差分信号の強度の変化量が減少したときに、前記被験者が無呼吸又は低呼吸であると決定するように構成されている、請求項2又は3に記載の生体情報取得装置。
- 前記回路を備えるコントローラは、前記レーダ信号の変化量画像化したとき、及び/又は、時間領域における前記差分信号の強度の変化量が増加したときに、前記被験者が無呼吸又は低呼吸から回復したと決定するように構成されている、請求項2又は3に記載の生体情報取得装置。
- 前記回路を備えるコントローラは、クラウドコンピューティング環境における遠隔データ記憶デバイスを含む少なくとも1つの遠隔サーバに生体情報を送信するように構成されている、請求項1、2、又は3に記載の生体情報取得装置。
- 生体情報取得方法であって、
生体情報に対応する時系列データを記憶することと、
差分信号を計算することと、
評価のために差分信号強度を計算することと、
被験者の呼吸間隔、心拍間隔、及び/又は位置を推定することとを含む、生体情報取得方法。 - 前記推定は、前記差分信号の強度を最小にする時間差に基づいて行われる、請求項16に記載の生体情報取得方法。
- 矩形窓、Bスプライン窓、ハン窓、ハミング窓、およびテューキー窓を含む窓関数のうちの1つを使用して、生体情報に対応する前記時系列データの複数の部分を抽出することをさらに含む、請求項16又は17に記載の生体情報取得方法。
- 生体情報に対応する時系列データの変化量を計算することと、
前記生体情報に対応する時系列データの変化量及び/又は強度を使用して、前記被験者の呼吸の存在及び/又は被験者の存在を決定することとをさらに含む、請求項16又は17に記載の生体情報取得方法。 - 時間領域及び/又は空間領域において、各位置における前記差分信号の強度、前記被験者の呼吸間隔、生体情報に対応する時系列データの変化量、生体情報に対応する時系列データの強度、及び/又は前記被験者の心拍間隔に対して、メディアンフィルタ、移動平均フィルタ、及びハンペルフィルタを含む少なくとも1つの平滑化フィルタを適用することをさらに含む、請求項16、17又は19に記載の生体情報取得方法。
- 生体情報取得装置であって、
複数のマイクロ波レーダと、前記複数のマイクロ波レーダのそれぞれは、少なくとも1つの送信アンテナと少なくとも1つの受信アンテナとを含み、複数のマイクロ波を複数の被験者に送信し、前記被験者によって反射された複数のマイクロ波を受信するように構成され、
複数の受信マイクロ波を複数のレーダ信号に変換し、前記レーダ信号を記憶し、異なるレーダにより取得された前記レーダ信号間の相関を計算し、異なるレーダにより取得された同一の被験者位置を検出するように構成された回路を備えるコントローラとを備える、生体情報取得装置。 - 生体情報取得装置であって、
複数の超広帯域ミリ波レーダと、前記複数の超広帯域ミリ波レーダそれぞれは、少なくとも1つの送信アンテナおよび少なくとも1つの受信アンテナとを含み、複数の超広帯域ミリ波を複数の被験者に送信し、前記被験者によって反射された複数の超広帯域ミリ波を受信するように構成され、
複数の受信超広帯域ミリ波を複数のレーダ信号に変換し、前記レーダ信号を記憶し、異なるレーダにより取得された前記レーダ信号間の相関を計算し、異なるレーダにより取得された同一の被験者位置を検出するように構成された回路を備えるコントローラとを備える、生体情報取得装置。 - 前記回路を備えるコントローラは、複数の送信アンテナおよび複数の受信アンテナで、各超広帯域ミリ波レーダから仮想アレイレーダを合成するように構成されている、請求項22に記載の生体情報取得装置。
- 前記回路を備えるコントローラは、ビームフォーミング技術のうちの1つを使用して、複素又は実レーダ画像データを構築するように構成され、
前記ビームフォーミング技術は、前記生体情報取得装置がFMCW超広帯域ミリ波レーダを用いるとき、仮想アレイの、高速時間方向におけるフーリエ変換適用及びチャネル数領域におけるフーリエ変換適用を含んでいる、請求項23に記載の生体情報取得装置。 - 前記回路を備えるコントローラは、レーダ画像データの直流成分を減算するように構成され、
前記レーダ画像データの直流成分は、レーダ画像データの時間平均を含む、請求項22、23又は24に記載の生体情報取得装置。 - 前記回路を備えるコントローラは、レーダ画像データを使用して、複数の人及び/又は動物のターゲット候補を検出し、その位置を推定するようにさらに構成されている、請求項24又は25に記載の生体情報取得装置。
- 前記回路を備えるコントローラは、レーダ画像データから呼吸画像データを構築するように構成され、
前記呼吸画像データ構築は、実レーダ画像データへのバンドパスフィルタ適用と、複素レーダ画像データの位相情報へのバンドパスフィルタ適用とを含む、請求項24、25、又は26に記載の生体情報取得装置。 - 前記回路を備えるコントローラは、呼吸間隔レーダ画像データを構築するようにさらに構成され、
前記呼吸間隔レーダ画像データは、前記レーダ画像データの座標のすべて又は一部における呼吸間隔情報を含む、請求項27に記載の生体情報取得装置。 - 前記回路を備えるコントローラは、クラスタリング技術のうちの1つを使用して、複数の人及び/又は動物ターゲットを検出し、それらの位置を推定するようにさらに構成され、
前記クラスタリング技術は、X平均アルゴリズム、k平均アルゴリズムを含む、請求項27又は28に記載の生体情報取得装置。 - 前記回路を備えるコントローラは、クラスタリング技術のうちの1つを各超広帯域ミリ波レーダにより取得された前記呼吸間隔レーダ画像データに対して個々に適用し、各呼吸間隔レーダ画像データにより取得されたクラスタを合成するように構成されている、請求項29に記載の生体情報取得装置。
- 前記回路を備えるコントローラは、異なるレーダにより取得された全てのクラスタにおける呼吸間隔情報の間の相関を計算するように構成されている、請求項29又は30に記載の生体情報取得装置。
- 前記回路を備えるコントローラは、呼吸間隔情報の最も高い相関値を有する異なるレーダの少なくとも2つのクラスタペアを使用して、異なるレーダの座標系を位置合わせするように構成されている、請求項31に記載の生体情報取得装置。
- 前記回路を備えるコントローラは、呼吸間隔情報の最も高い相関値を有する異なるレーダの2つのクラスタペアを使用して、異なるレーダの座標系を位置合わせし、異なるレーダのすべてのクラスタペアを使用して、異なるレーダの座標系を位置合わせするように構成され、
呼吸間隔情報の最も高い相関値を有する異なるレーダの2つのクラスタペアによって取得された位置合わせ情報は、異なるレーダのすべてのクラスタペアを使用する位置合わせ手順のための初期値として用いられる、請求項31に記載の生体情報取得装置。 - 前記回路を備えるコントローラは、異なるレーダにより測定された位置が離れているときに、異なるレーダのクラスタペアを削除するように構成されている、請求項33に記載の生体情報取得装置。
- 生体情報取得装置であって、
複数の超広帯域ミリ波レーダと、前記複数の超広帯域ミリ波レーダのそれぞれは、少なくとも1つの送信アンテナおよび少なくとも1つの受信アンテナを含み、複数の超広帯域ミリ波を複数の被験者に送信し、前記被験者によって反射された複数の超広帯域ミリ波を受信するように構成され、
複数の受信超広帯域ミリ波を複数のレーダ信号に変換し、前記レーダ信号を記憶し、異なるレーダによって取得されたレーダ信号間の相関を計算し、異なるレーダによって取得された同一の被験者を検出し、被験者位置を推定し、バイオメトリック情報を計算するように構成されている回路を備えるコントローラとを備え、
前記被験者位置の推定は、前記被験者位置に対する全レーダ間の電力比テーブルの採用を含む、生体情報取得装置。 - 前記超広帯域ミリ波レーダのうちの少なくとも1つは、20ミリ秒以下のサンプリングレートで複数の超広帯域ミリ波を送受信する、請求項22又は35に記載の生体情報取得装置。
- 前記超広帯域ミリ波レーダのうちの少なくとも1つは、1から20ミリ秒のサンプリングレートで複数の超広帯域ミリ波を送受信する、請求項22又は35に記載の生体情報取得装置。
- 生体情報取得方法であって、
複数のレーダ信号を記憶することと、
異なるレーダによって取得されたレーダ信号間の相関を計算することと、
前記異なるレーダにより取得された同一の被験者位置を検出することとを含む、生体情報取得方法。 - 生体情報取得方法であって、
複数のレーダ信号を記憶することと、
呼吸間隔情報を計算することと、
異なるレーダによって取得された同一の被験者位置を検出することと、
異なる超広帯域ミリ波レーダの測定座標系を位置合わせすることとを含む、生体情報取得方法。 - 生体情報取得方法であって、
複数のレーダ信号を記憶することと、
異なるレーダによって取得されたレーダ信号間の相関を計算することと、
前記異なるレーダにより取得された同一の被験者位置を検出することと、
被験者位置を推定することと、
バイオメトリック情報を計算することとを含み、
前記被験者位置の推定は、前記被験者位置に対する全レーダ間の電力比テーブルの採用を含む、生体情報取得方法。 - 生体情報取得装置であって、
複数の超広帯域ミリ波レーダと、前記複数の超広帯域ミリ波レーダのそれぞれは、少なくとも1つの送信アンテナおよび少なくとも1つの受信アンテナを含み、複数の超広帯域ミリ波を複数の被験者に送信し、前記被験者によって反射された複数の超広帯域ミリ波を受信するように構成され、
複数の受信超広帯域ミリ波を複数のレーダ信号に変換し、前記レーダ信号を記憶し、異なるレーダにより取得されたレーダ信号間の相関を計算し、異なるレーダにより取得された同一の被験者を検出し、被験者位置を推定し、バイオメトリック情報を計算するように構成された回路を備えるコントローラとを備え、
前記被験者位置の推定は、被験者位置に対する全て又は一部のレーダ間の電力比テーブルの採用と、レーダの全て又は一部の距離情報を使用する三角測量の採用とを含む、生体情報取得装置。 - 生体情報取得装置であって、
複数の超広帯域ミリ波レーダと、前記複数の超広帯域ミリ波レーダのそれぞれは、少なくとも1つの送信アンテナおよび少なくとも1つの受信アンテナを含み、複数の超広帯域ミリ波を複数の被験者に送信し、前記被験者によって反射された複数の超広帯域ミリ波を受信するように構成され、
複数の受信超広帯域ミリ波を複数のレーダ信号に変換し、前記レーダ信号を記憶し、各距離でレーダデータを構築し、前記レーダデータの電力を計算し、呼吸情報を推定し、クラスタリング技術のうちの1つを呼吸間隔レーダデータに適用し、異なるレーダによって取得された同一の被験者を検出し、被験者の位置を推定し、バイオメトリック情報を計算するように構成された回路を備えるコントローラとを備え、
呼吸情報推定は、実レーダデータに対するバンドパスフィルタ適用と、複素レーダ画像データの位相情報に対するバンドパスフィルタ適用とを含み、
前記呼吸間隔レーダデータは、前記レーダ画像データの距離の全て又は一部における呼吸間隔情報を含み、
前記クラスタリング技術は、X平均アルゴリズム、k平均アルゴリズムを含む、生体情報取得装置。 - 前記レーダ間の同期精度が1ナノ秒以下である、請求項41又は42に記載の生体情報取得装置。
- 少なくとも4つのレーダが前記装置の4つの角に位置付けられている、請求項41又は42に記載の生体情報取得装置。
- 少なくとも3つのレーダが三角形状で位置付けられている、請求項41又は42に記載の生体情報取得装置。
- 異なるレーダの測定方向は異なる、請求項41又は42に記載の生体情報取得装置。
- 複数のレーダサイトが用いられる、請求項41又は42に記載の生体情報取得装置。
- 前記装置は、テレビ、セル電話機、又は充電機能を有するデバイスに設置される、請求項41又は42に記載の生体情報取得装置。
- 生体情報取得装置であって、
少なくとも1つの送信アンテナ及び少なくとも1つの受信アンテナを含み、少なくとも1人の被験者に複数の超広帯域ミリ波を送信し、前記被験者によって反射された複数の超広帯域ミリ波を受信するように構成された少なくとも1つの超広帯域ミリ波レーダと、
複数の受信超広帯域ミリ波を複数のレーダ信号に変換し、前記レーダ信号を記憶し、散乱を検出し、散乱を散乱クラスタに分類し、少なくとも1つの散乱クラスタを選択し、被験者位置を推定し、バイオメトリック情報を計算するように構成された回路を備えるコントローラとを備え、
前記散乱検出は、信号強度に関する閾値選択を用い、
前記散乱分類は、ノイズを有するアプリケーションの密度ベースの空間クラスタリングを含むクラスタリングアルゴリズムのうちの1つを用い、
前記クラスタ選択は、散乱密度及び/又は前記散乱クラスタと前記レーダとの間の距離を使用する、生体情報取得装置。 - 前記被験者位置は、前記選択された散乱クラスタに属する散乱の重心により推定される、請求項49に記載の生体情報取得装置。
- 前記被験者位置の推定は、散乱の信号強度と、前記選択された散乱クラスタに属する前記散乱の重心と散乱との間の距離を使用する、請求項49に記載の生体情報取得装置。
- 前記超広帯域ミリ波レーダは、複数の超広帯域ミリ波を不規則な間隔で送信し、前記回路を備えるコントローラは、前記選択された散乱クラスタのレーダ信号に位相アンラッピングを適用するようにさらに構成されている、請求項49に記載の生体情報取得装置。
- 前記回路を備えるコントローラは、少なくとも1人の被験者の体表の変位を計算し、ローパスフィルタ又はバンドパスフィルタのうちの1つを前記変位に適用し、平滑化フィルタのうちの1つを使用してフィルタリングされた変位のベースラインを計算し、前記フィルタリングされた変位と前記ベースラインとの交点を使用して呼吸間隔を検出し、呼吸数及び/又は心拍数を計算するようにさらに構成され、
前記平滑化フィルタは、移動平均、ローパスフィルタ、カルマンフィルタ、指数平滑化、バターワースフィルタ、スライディングウインドウを使用する最大および最小の平均を含む、請求項49に記載の生体情報取得装置。 - 前記回路を備えるコントローラは、最大電力における前記変位の周波数を計算するようにさらに構成され、
前記変位に適用されるローパスフィルタ又はバンドパスフィルタのうちの1つは、少なくとも最大電力での前記変位の周波数を通過する、請求項53に記載の生体情報取得装置。 - 前記回路を備えるコントローラは、最大電力における変位の周波数を計算し、前記最大電力における変位の周波数から呼吸間隔を推定するようにさらに構成され、
前記フィルタリングされた変位のベースラインを計算するために使用される前記平滑化フィルタのウインドウ幅は、前記推定された呼吸間隔以上である、請求項53に記載の生体情報取得装置。 - 前記回路を備えるコントローラは、前記変位又は前記フィルタリングされた変位の変動幅を計算し、無呼吸又は呼吸停止が発生している、又は前記レーダ信号が呼吸信号を含まないと判断するようにさらに構成されている、請求項53に記載の生体情報取得装置。
- 前記回路を備えるコントローラは、変動の小さい変位の一部を抽出し、バンドパスフィルタのうちの1つを前記抽出された変位に適用し、平滑化フィルタのうちの1つを使用して前記抽出されたフィルタリングされた変位のベースラインを計算し、前記抽出されたフィルタリングされた変位の前記抽出されたフィルタリングされた変位とベースラインとの交点を使用して心拍間隔を検出し、心拍数を計算するようにさらに構成され、
前記平滑化フィルタは、移動平均、ローパスフィルタ、カルマンフィルタ、指数平滑化、バターワースフィルタ、スライディングウインドウを使用する最大および最小の平均を含む、請求項53に記載の生体情報取得装置。 - 前記回路を備えるコントローラは、呼吸間隔の中央値及び/又は心拍間隔の中央値から呼吸数及び/又は心拍数を推定するように構成されている、請求項53又は57に記載の生体情報取得装置。
- 生体情報取得方法であって、
複数のレーダ信号を記憶することと、
異なるレーダにより取得されたレーダ信号間の相関を計算することと、
異なるレーダにより取得された同一の被験者を検出することと、
被験者位置を推定することと、
バイオメトリック情報を計算することとを含み、
前記被験者位置の推定は、被験者位置に対するレーダの全て又は一部の間の電力比テーブルの採用と、レーダの全て又は一部の距離情報を使用する三角測量の採用とを含む、生体情報取得方法。 - 生体情報取得方法であって、
複数のレーダ信号を記憶することと、
散乱を検出することと、
散乱を散乱クラスタに分類することと、
少なくとも1つの散乱クラスタを選択することと、
被験者位置を推定することと、
バイオメトリック情報を計算することとを含み、
前記散乱検出は、信号強度に関して閾値選択を用い、前記散乱分類は、ノイズを有するアプリケーションの密度ベースの空間クラスタリングを含むクラスタリングアルゴリズムのうちの1つを用い、前記クラスタ選択は、散乱密度び/又は前記散乱クラスタとレーダとの間の距離を使用する、生体情報取得方法。 - 生体情報取得方法であって、
複数のレーダ信号を記憶することと、
散乱を検出することと、
散乱を散乱クラスタに分類することと、
少なくとも1つの散乱クラスタを選択することと、
被験者位置を推定することと、
バイオメトリック情報を計算することとを含み、
前記散乱検出は、信号強度に関する閾値選択を用い、前記散乱分類は、ノイズを有するアプリケーションの密度ベースの空間クラスタリングを含むクラスタリングアルゴリズムのうちの1つを用い、前記クラスタ選択は、散乱密度及び/又は前記散乱クラスタとレーダとの間の距離を使用し、少なくとも1つの被験者の体表の変位を計算し、ローパスフィルタ又はバンドパスフィルタのうちの1つを前記変位に適用し、平滑化フィルタのうちの1つを使用してフィルタリングされた変位のベースラインを計算し、前記フィルタリングされた変位と前記ベースラインとの交点を使用して呼吸間隔を検出し、呼吸数及び/又は心拍数を計算し、前記平滑化フィルタは、移動平均、ローパスフィルタ、カルマンフィルタ、指数平滑化、バターワースフィルタ、スライディングウインドウを使用する最大および最小の平均を含む、生体情報取得方法。
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