JP6029108B2 - 生体情報検出システム - Google Patents
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Description
以下、本発明の第1の実施形態に係る生体情報検出システムを前記図1ないし図5に基づいて説明する。本実施形態においては、測定対象領域が、人を載せた状態で人に所定の施療を実行する前記施療装置としての椅子型のマッサージ機における、人を載せる部位(座面、背もたれ面等)上の空間とされ、前記生体は施療、すなわちマッサージを受ける人とされるシステムの例について説明する。
この場合、アンテナを上記のビーム幅となるような狭指向性で、且つ、主ローブの絶対利得(main lobe magnitude)が25dBi以上となるようにすることで、全体として健康被害等に対する安全性を確保可能な照射出力電力に抑えつつ、測定対象の表面位置で、システムの受信可能な反射波を生じさせられる最小電力密度、例えば、0.14μW/cm2以上の、測定に十分な電力密度が効率よく得られることとなる。なお、システムの受信可能な反射波を生じさせる最小電力密度の値は、受信側の雑音レベルなど受信性能との関係で決るものであり、高性能の受信システムを用いれば、雑音をさらに小さくできるため、必要とする電力密度もより小さくできる。
一方、測定対象の表面位置における十分な電力密度を確保した状態で、ビーム幅を大きくした場合、出力電力の点で効率は低下するものの、検出範囲を大きくできることで前記ピーク成分等を含む所望の信号を捉えやすくなるなど、測定は容易となる。
Δφ=tan-1(ErsinΔφ/ErcosΔφ)
の関係から、Δφに直接比例する成分を算出でき、信号の振幅(成分Er)と位相(成分φ)を分離して、位相差信号を取得するものである。位相変化Δφは、測定対象の反射面の移動量に対応することから、位相差信号は、反射面の変位に伴って変化するものとなる。
本発明の第2の実施形態に係る生体情報検出システムを前記図7及び図8に基づいて説明する。
前記各図において本実施形態に係る生体情報検出システム2は、前記第1の実施形態同様、電磁波送受信手段20と、信号解析手段25と、生体情報処理手段26とを備える一方、異なる点として、電磁波送受信手段20が、照射用アンテナ21aと受信用アンテナ21cをそれぞれ用い、また、マイクロ波発振器21bと共に高周波発振器21e及びアップコンバータ21gを使用するヘテロダイン方式で照射波や参照波を発生させるものとされ、生体としての人70が複数存在しうる空間である室内等の測定対象領域50に対し走査を行いつつマイクロ波帯の電磁波を照射し、且つ反射波を受信する構成を有するものである。
この場合、アンテナを上記のビーム幅となるような狭指向性で、且つ、主ローブの絶対利得が25dBi以上となるようにすることで、前記第1の実施形態同様、システム全体として健康被害等に対する安全性を確保可能な照射出力電力に抑えつつ、測定対象の表面位置では、システムの受信可能な反射波信号を生じさせる最小電力密度以上の、測定には十分な電力密度が効率よく得られることとなる。
Δφ=tan-1(ErsinΔφ/ErcosΔφ)
の関係から、Δφに直接比例する成分を算出でき、信号の振幅(成分Er)と位相(成分φ)を分離して、位相差信号を取得するものである。位相変化Δφは、測定対象領域における反射面の移動量に対応することから、位相差信号は、反射面の変位に伴って変化するものとなる。
前記第1及び第2の各実施形態に係る生体情報検出システムにおいて、電磁波送受信手段による測定対象領域への電磁波照射及び反射波受信の実行に係る走査は、測定対象領域全体にわたる電磁波の照射等を目的として行い、走査の実行に際し、測定対象領域における生体の状態は特に影響を及さない構成としているが、この他、電磁波送受信手段が、測定対象領域内で移動する生体の移動に合わせて走査を実行して、この生体に対する電磁波の照射と反射波の受信を継続する構成とすることもできる。
上記から、アンテナが適切に人に向いた状態となっている場合、心拍周波数の導出に関しては、人とアンテナとの距離はあまり影響を及さないことがわかる。
11、20 電磁波送受信手段
11a、16 アンテナ
11b マイクロ波発振器
11c 方向性結合器
11d 減衰器
11e 増幅器
11f サーキュレータ
11g クオドラチャ検出器
11h 演算部
11i アンテナ走査制御部
12、25 信号解析手段
13、26 生体情報処理手段
14 照射位置推定手段
15 制御部
21 送受信部
21a 照射用アンテナ
21b マイクロ波発振器
21c 受信用アンテナ
21d 方向性結合器
21e 高周波発振器
21f 分配器
21g アップコンバータ
21h ミキサ部
21i アンテナ駆動機構
21j アンテナ制御部
22 調整部
23 クオドラチャ検出部
24 演算部
27 記録手段
28 照合手段
31a アンテナ
50 測定対象領域
60 マッサージ機
70 人
80 トレッドミル
90 通路
Claims (7)
- 測定対象の領域に対して、連続する所定周波数の電磁波を所定の狭指向性をもって照射すると共に反射波を受信し、且つ当該照射及び受信の走査を伴った実行で、前記領域全体の各位置ごとに照射波と反射波との位相差信号を出力する電磁波送受信手段と、
前記測定対象領域における走査された各照射位置と対応付けて前記位相差信号を解析し、位相差信号に時間的変化が生じている場合には、当該変化が生じた信号の時間方向の範囲に対応する一又は複数の所定位置を生体の存在位置とし、当該存在位置に対応する位相差信号の時間的変化を、前記存在位置に存在する生体の状態をあらわす生体情報として検出する信号解析手段と、
当該信号解析手段で検出された生体情報としての位相差信号の時間的変化から、さらに生体としての人のバイタルサインをなす略定常的な微動に応じて略周期的に生じる信号のピーク成分を取得し、前記バイタルサインの出現間隔情報を求める生体情報処理手段とを備え、
前記電磁波送受信手段による測定対象領域が、非静止状態の生体が複数存在しうる空間で、且つ生体が複数存在する場合の当該生体より大きい所定空間であり、
前記生体情報処理手段が、生体ごとのバイタルサインの出現間隔の差異から生体を区別することを
特徴とする生体情報検出システム。 - 前記請求項1に記載の生体情報検出システムにおいて、
前記生体情報処理手段が、前記測定対象領域に存在する生体の数を把握することを
特徴とする生体情報検出システム。 - 前記請求項1又は2に記載の生体情報検出システムにおいて、
前記電磁波送受信手段が、前記信号解析手段で検出した前記生体情報に対応する一又は複数の存在位置に対し、走査を伴いつつさらに電磁波を照射し、且つ反射波を受信する状態を、前記生体情報処理手段で前記バイタルサインの出現間隔情報を求めるのに必要な信号長の位相差信号が得られるまでの所定時間継続して、新たに位相差信号を出力し、
前記信号解析手段が、新たに出力された前記位相差信号から、前記存在位置ごとに生体情報としての位相差信号の時間的変化を検出し、
前記生体情報処理手段が、存在位置ごとの位相差信号の時間的変化から、生体ごとの前記バイタルサインの出現間隔情報を求めることを
特徴とする生体情報検出システム。 - 前記請求項3に記載の生体情報検出システムにおいて、
前記生体情報処理手段で得られた前記バイタルサインの出現間隔情報を存在位置と共に生体ごとにデータベースとして記録する記録手段と、
前記記録手段に記録された生体の情報と、新たに前記生体情報処理手段で得られた生体ごとの前記バイタルサインの出現間隔情報とを照合し、生体を特定する照合手段とを備えることを
特徴とする生体情報検出システム。 - 前記請求項1ないし4のいずれかに記載の生体情報検出システムにおいて、
前記電磁波送受信手段による測定対象領域が、自動車の車室内空間であり、
前記電磁波送受信手段が、前記車室内全体に電磁波照射が行える所定箇所に、電磁波照射用と反射波受信用の一又は複数のアンテナを設置されてなることを
特徴とする生体情報検出システム。 - 測定対象の領域に対して、連続する所定周波数の電磁波を所定の狭指向性をもって照射すると共に反射波を受信し、且つ当該照射及び受信の走査を伴った実行で、前記領域全体の各位置ごとに照射波と反射波との位相差信号を出力する電磁波送受信手段と、
前記測定対象領域における走査された各照射位置と対応付けて前記位相差信号を解析し、位相差信号に時間的変化が生じている場合には、当該変化が生じた信号の時間方向の範囲に対応する一又は複数の所定位置を生体の存在位置とし、当該存在位置に対応する位相差信号の時間的変化を、前記存在位置に存在する生体の状態をあらわす生体情報として検出する信号解析手段とを備え、
前記電磁波送受信手段が、生体の存在しうる範囲が既知である測定対象領域に対して、走査を伴いながら電磁波を照射し且つ反射波を受信して、位相差信号を出力し、
前記信号解析手段が、前記生体情報として、前記生体の存在しうる既知の範囲における、実際の生体の存在位置に対応する位相差信号の時間的変化を検出し、
さらに信号解析手段が、生体情報に基づく生体の存在位置の、前記生体の存在しうる既知の範囲に対する大きさの割合を求め、当該割合より生体の大きさを推定することを
特徴とする生体情報検出システム。 - 測定対象の領域に対して、連続する所定周波数の電磁波を所定の狭指向性をもって照射すると共に反射波を受信し、且つ当該照射及び受信の走査を伴った実行で、前記領域全体の各位置ごとに照射波と反射波との位相差信号を出力する電磁波送受信手段と、
前記測定対象領域における走査された各照射位置と対応付けて前記位相差信号を解析し、位相差信号に時間的変化が生じている場合には、当該変化が生じた信号の時間方向の範囲に対応する一又は複数の所定位置を生体の存在位置とし、当該存在位置に対応する位相差信号の時間的変化を、前記存在位置に存在する生体の状態をあらわす生体情報として検出する信号解析手段と、
当該信号解析手段で検出された生体情報としての位相差信号の時間的変化から、さらに生体としての人のバイタルサインをなす略定常的な微動に応じて略周期的に生じる信号のピーク成分を取得し、前記バイタルサインの出現間隔情報を求める生体情報処理手段とを備え、
前記電磁波送受信手段による測定対象領域が、既知の範囲内の移動速度で生体が移動する既知の移動経路を含む所定空間とされ、
前記電磁波送受信手段が、前記測定対象領域内で移動する生体の移動に合わせて走査を実行して、前記生体に対する電磁波の照射と反射波の受信を所定時間継続させ、
前記生体情報処理手段が、信号解析手段で検出された位相差信号の時間的変化に基づいて、前記生体のバイタルサインの出現間隔情報を求めることを
特徴とする生体情報検出システム。
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