JP6879528B2 - Biometric information detection system and biometric information detection method - Google Patents
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Description
本発明は、生体の生体情報を検知する生体情報検知システム、および、生体情報検知方法に関する。 The present invention relates to a biological information detection system that detects biological information of a living body, and a biological information detection method.
従来、人体に照射されたマイクロ波などの電波を検出し、検出した電波に基づいて心拍などの生体情報を非侵襲で検知する技術が開発されている。 Conventionally, a technique has been developed in which radio waves such as microwaves irradiated to the human body are detected and biological information such as heartbeats is non-invasively detected based on the detected radio waves.
例えば、特許文献1には、測定対象者の所定の部位にマイクロ波を照射するとともに、測定対象者の体内を透過したマイクロ波を検出し、検出したマイクロ波に基づいて測定対象者の心拍を算出する心拍検知装置が開示されている。 For example, in Patent Document 1, a predetermined portion of a measurement target is irradiated with microwaves, microwaves transmitted through the body of the measurement target are detected, and the heartbeat of the measurement target is measured based on the detected microwaves. A heart rate detection device for calculation is disclosed.
また、特許文献2には、生体に電磁波を照射する電磁波発振部と、照射した電磁波の偏波面に対して90°回転した偏波面を有する電磁波を受信する散乱電磁波受信部とを備えた生体情報検知システムが記載されている。特許文献2に記載された生体情報検知システムでは、散乱電磁波受信部が受信した電磁波から体表の微少変動を検知し、体表の微少変動に表れる心拍などの生体の生理学的指標を算出する構成が開示されている。 Further, Patent Document 2 includes biological information including an electromagnetic wave oscillating unit that irradiates a living body with an electromagnetic wave and a scattered electromagnetic wave receiving unit that receives an electromagnetic wave having a plane of polarization rotated by 90 ° with respect to the plane of polarization of the irradiated electromagnetic wave. The detection system is described. The biological information detection system described in Patent Document 2 has a configuration in which a scattered electromagnetic wave receiving unit detects minute fluctuations in the body surface from electromagnetic waves received and calculates physiological indexes of the living body such as heartbeat appearing in the minute fluctuations in the body surface. Is disclosed.
しかしながら、上述した特許文献1の心拍検知装置では、測定対象者の体内を透過した透過波だけでなく、体外で回折した回折波、および、体の表面に沿って伝搬した表面波(以降、このような表面波を体表波と呼ぶ。)が受信したマイクロ波に含まれている。そのため、透過波、回折波、および、体表波が互いに干渉し、心拍の検出を安定して行うことが難しい場合があった。 However, in the heartbeat detection device of Patent Document 1 described above, not only the transmitted wave transmitted through the body of the measurement target, but also the diffracted wave diffracted outside the body and the surface wave propagated along the surface of the body (hereinafter, this). Such surface waves are called body surface waves) and are included in the received microwaves. Therefore, the transmitted wave, the diffracted wave, and the body surface wave interfere with each other, and it may be difficult to stably detect the heartbeat.
具体的には、体動により変動はしても生体情報を含むことはない回折波が受信されると、透過波に含まれる生体情報は回折波の強度に応じて抑圧される。そのため、回折波の強度が大きくなるほど生体情報の検知が難しくなり、体動しか検知できなくなる。 Specifically, when a diffracted wave that fluctuates due to body movement but does not contain biological information is received, the biological information contained in the transmitted wave is suppressed according to the intensity of the diffracted wave. Therefore, as the intensity of the diffracted wave increases, it becomes more difficult to detect biological information, and only body movement can be detected.
また、上述した体表波は、体表に大きく表れる体動および呼吸により変動を受ける。例えば、透過波を用いて心拍を検知する際に、呼吸により変動を受けた体表波の成分である呼吸波が受信されると、呼吸波と透過波とが干渉するだけでなく、呼吸波の高調波による透過波への干渉も生じ得る。このような体動および呼吸の影響は、体表波の強度が大きくなるほど大きくなり、心拍の検知を安定して行うことが難しくなる。 In addition, the above-mentioned body surface waves are subject to fluctuations due to body movements and respiration that appear largely on the body surface. For example, when a heartbeat is detected using a transmitted wave, if a breathing wave, which is a component of a body surface wave that has been changed by breathing, is received, not only the breathing wave and the transmitted wave interfere with each other, but also the breathing wave. Interference with the transmitted wave due to the harmonics of is also possible. Such effects of body movement and respiration become greater as the intensity of body surface waves increases, and it becomes difficult to stably detect heartbeats.
また、上述した特許文献2の生体情報検知システムにおける散乱電磁波受信部は、体表で反射した反射波を受信するため、体表の微少変動よりも変動幅の大きい体動の影響を受けやすく、心拍などの生理学的指標を示す情報の検知特性を向上させようとするとアンテナの設置位置の制約を受けやすい。 Further, since the scattered electromagnetic wave receiving unit in the biological information detection system of Patent Document 2 described above receives the reflected wave reflected on the body surface, it is more susceptible to the influence of the body movement having a larger fluctuation range than the minute fluctuation of the body surface. When trying to improve the detection characteristics of information indicating physiological indicators such as heartbeat, it is easy to be restricted by the installation position of the antenna.
本発明は、心拍、呼吸、脈波などの生体情報を安定して検出するとともに、アンテナの設置位置の自由度を向上させることを可能とする生体情報検知システム、および、生体情報検知方法を提供することを目的とする。 The present invention provides a biological information detection system capable of stably detecting biological information such as heartbeat, respiration, and pulse wave, and improving the degree of freedom in the installation position of an antenna, and a biological information detection method. The purpose is to do.
本発明にかかる生体情報検知システムは、生体の一方側に配置され、所定の偏波の電波を生体に放射する送信アンテナと、生体の他方側に配置され、生体の体内を透過する過程において所定の偏波の電波に直交する偏波となった電波を反射する反射部と、生体の一方側に配置され、反射部で反射した電波を受信する受信アンテナと、受信アンテナが受信した電波に基づいて、生体情報を検知する検知部と、を備える。 The biological information detection system according to the present invention is arranged on one side of a living body and emits radio waves having a predetermined polarized wave to the living body, and is arranged on the other side of the living body and is predetermined in the process of penetrating the inside of the living body. Based on a reflecting part that reflects radio waves that are polarized perpendicular to the polarized radio waves of the above, a receiving antenna that is placed on one side of the living body and receives the radio waves reflected by the reflecting part, and the radio waves received by the receiving antenna. It also includes a detection unit that detects biological information.
また、本発明にかかる生体情報検知方法は、生体の一方側から所定の偏波の電波を生体に放射する送信ステップと、生体の体内を透過する過程において所定の偏波の電波に直交する偏波となり、反射部で反射した電波を、生体の一方側で受信する受信ステップと、受信ステップで受信した電波に基づいて、生体情報を検知する検知ステップと、を含む。 Further, the biological information detection method according to the present invention includes a transmission step of radiating a radio wave having a predetermined polarization from one side of the living body to the living body and a bias orthogonal to the radio wave having a predetermined polarization in the process of passing through the body of the living body. It includes a receiving step of receiving a radio wave that becomes a wave and is reflected by a reflecting unit on one side of the living body, and a detection step of detecting biological information based on the radio wave received in the receiving step.
本発明によれば、心拍、呼吸、脈波などの生体情報を安定して検出するとともに、アンテナの設置位置の自由度を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to stably detect biological information such as heartbeat, respiration, and pulse wave, and to improve the degree of freedom in the installation position of the antenna.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、同じ構成要素には同じ符号を付している。また、図面は、理解しやすくするためにそれぞれの構成要素を模式的に示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same components are designated by the same reference numerals. In addition, the drawings schematically show each component for ease of understanding.
以下では、生体情報検知システムにより生体情報が検出される対象が人であり、検出される生体情報が心拍である場合について説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、人以外の生体や、脈波や呼吸などの他の生体情報の検出にも広く適用できる。 Hereinafter, a case where the target for which the biological information is detected by the biological information detection system is a human and the detected biological information is the heartbeat will be described, but the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to the human. It can be widely applied to the detection of living organisms and other biological information such as pulse waves and respiration.
なお、心拍とは、心臓の拍動のことである。また、脈波とは、心臓の拍動に伴って生じる血管の容積変化や血圧変化を示す波形である。心拍の検出では、心臓の拍動が検出され、脈波の検出では、血管の容積変化や血圧変化が検出される。 The heartbeat is the heartbeat. The pulse wave is a waveform showing a change in blood vessel volume or a change in blood pressure that occurs with the beating of the heart. Heartbeat detection detects the heartbeat, and pulse wave detection detects changes in blood vessel volume and blood pressure.
図1は、本発明に係る生体情報検知システム10の構成の一例を示す図である。図1に示すように、この生体情報検知システム10は、送信アンテナ11、送信部13および制御部16を有する送信装置10aと、反射部35と、受信アンテナ12、受信部14、信号処理部15および判定部17を有する受信装置10bとを備える。
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the biological
送信アンテナ11は、所定の偏波のマイクロ波を人に放射するアンテナである。所定の偏波とは、例えば、水平偏波、垂直偏波などの直線偏波、あるいは、右旋円偏波または左旋円偏波である。ここで、直線偏波とは、電磁波の偏波面が一平面内にあるものをいう。
The transmitting
水平偏波とは、直線偏波のうち、電場の振動方向が地面に対して水平のものをいう。垂直偏波とは、直線偏波のうち、電場の振動方向が地面に対して垂直のものをいう。 Horizontally polarized waves are linearly polarized waves in which the vibration direction of the electric field is horizontal to the ground. Vertically polarized waves refer to linearly polarized waves in which the vibration direction of the electric field is perpendicular to the ground.
右旋円偏波とは、電磁波の進行方向とその電場の振動方向を含む面が回転する円偏波において、電磁波の進行方向に正対する方向からみたとき、偏波面の回転方向が時計回りのものをいう。左旋円偏波とは、電磁波の進行方向とその電場の振動方向を含む面が回転するもの円偏波において、電磁波の進行方向に正対する方向からみたとき、偏波面の回転方向が反時計回りのものをいう。 Right-handed circularly polarized waves are circularly polarized waves in which the plane including the traveling direction of the electromagnetic wave and the vibration direction of the electric field rotates, and the rotation direction of the polarization plane is clockwise when viewed from the direction facing the traveling direction of the electromagnetic wave. Say something. Left-handed circularly polarized wave means that the plane including the traveling direction of the electromagnetic wave and the vibration direction of the electric field rotates. In circularly polarized wave, the rotation direction of the polarization plane is counterclockwise when viewed from the direction facing the traveling direction of the electromagnetic wave. The thing.
送信アンテナ11の形状は特に限定されないが、送信アンテナ11が円偏波のマイクロ波を放射する場合、軸比特性の優れた円偏波を放射するアンテナであることが好ましい。送信アンテナ11は、例えば、ヘリカルアンテナ、パッチアンテナである。
The shape of the transmitting
送信部13は、送信アンテナ11を介して、マイクロ波を放射する装置である。
The
制御部16は、送信部13を制御する制御装置である。制御部16は、送信部13にマイクロ波を送信させる。また、制御部16は、送信部13が放射するマイクロ波の周波数の設定などを行う。なお、送信装置10aに制御部16を設けることは必須ではなく、送信部13が既定のマイクロ波を放射する構成にしてもよい。
The
後に、実施の形態1および実施の形態2で説明するように、人の背面側に受信アンテナを設置しない場合、反射部35は、例えば、特定の偏波のマイクロ波を反射させる偏波選択性の反射板である。また、反射部35は、偏波選択性を有さない反射板であってもよい。
As will be described later in the first and second embodiments, when the receiving antenna is not installed on the back side of the person, the reflecting
また、実施の形態3および実施の形態4で説明するように、人の背面側に受信アンテナを設置する場合、反射部35は、特定の偏波のマイクロ波を透過させ、特定の偏波以外のマイクロ波を反射させる偏波フィルタである。
Further, as described in the third and fourth embodiments, when the receiving antenna is installed on the back side of a person, the reflecting
なお、直線偏波のマイクロ波が反射部35で反射した場合、直線偏波のマイクロ波の偏波状態は変化せず、円偏波のマイクロ波が反射部35で反射した場合、円偏波のマイクロ波は偏波状態が反転する。
When the linearly polarized microwave is reflected by the
受信アンテナ12は、送信アンテナ11から放射されたマイクロ波を受信するアンテナである。送信アンテナ11から放射されたマイクロ波は、人の体内を透過し、反射部35で反射した後、再び人の体内を透過して受信アンテナ12に到達する。
The receiving
受信アンテナ12の形状は特に限定されるものではないが、受信アンテナ12は、例えば、パッチアンテナである。
The shape of the receiving
受信部14は、受信アンテナ12を介して、マイクロ波を受信する装置である。受信部14は、受信するマイクロ波の周波数の設定などを行う。
The receiving
信号処理部15は、受信部14が受信したマイクロ波のアナログ波形から心拍情報の抽出処理を行うことにより、人の心拍を検出する検知部である。なお、マイクロ波を人に放射して心拍を検知する技術は公知であるため、ここでは詳しい説明を省略する。
The
判定部17は、信号処理部15が検出した人の心拍に基づいて各種判定を行う処理部である。判定部17は、例えば、人の心拍数が予め定められたしきい値を超えているか、あるいは、下回っているかを判定する。本発明では、信号処理部15および判定部17は、検出部として機能する。
The
(実施の形態1)
ここで、本発明の実施の形態1に係る生体情報検知の概要について説明する。図2は、実施の形態1に係る生体情報検知の概要について説明する図である。(Embodiment 1)
Here, the outline of the biological information detection according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a diagram illustrating an outline of biological information detection according to the first embodiment.
送信アンテナ11は、人20の一方側に配置される。一方側とは、例えば、人20の正面側である。受信アンテナ12は、人20の一方側に送信アンテナ11と並べて配置される。反射板40は、人20の他方側に配置される。他方側とは、例えば、人20の背面側である。すなわち、反射板40は、人20を挟んで、送信アンテナ11および受信アンテナ12と対向して配置される。
The transmitting
なお、送信アンテナ11および受信アンテナ12と、反射板40は、人20を挟んで対向して配置されていればよく、送信アンテナ11および受信アンテナ12を人20の背面側に配置し、反射板40を人20の正面側に配置してもよい。
The transmitting
送信アンテナ11は、人20に向けて直線偏波のマイクロ波を放射するアンテナである。
The transmitting
受信アンテナ12は、送信アンテナ11から放射されたマイクロ波に直交する偏波のマイクロ波を受信するアンテナである。
The receiving
反射板40は、送信アンテナ11から放射された直線偏波のマイクロ波に直交する偏波のマイクロ波を反射させ、送信アンテナ11から放射された直線偏波のマイクロ波に直交する偏波以外の偏波のマイクロ波を反射させない偏波選択性を有する反射板である。
The
このような偏波選択性の反射板40を用いることにより、人の体内を透過して伝搬した透過波31を反射させ、人20の体の表面に沿って伝搬した体表波30および人20の体外で回折して伝搬した回折波32を反射させないようにすることができる。これについては、後に詳しく説明する。
By using such a polarization-
反射板40は、例えば、互いに平行に配置された多数の直線状の導電性部材を枠部材に固定して形成される。反射板40の直線状部材は、互いに近接する直線状部材とともにスリットを形成する。
The
このような構成の反射板40を用いることにより、直線状の導電性部材に平行な偏波のマイクロ波を反射させ、直線状の導電性部材に垂直な偏波のマイクロ波を透過させることができる。
By using the reflecting
送信アンテナ11から直線偏波のマイクロ波が放射されると、人20の体の表面に沿って伝搬した体表波30と、人20の体内を透過して伝搬した透過波31と、人20の体外で回折して伝搬した回折波32が反射板40に到達する。
When linearly polarized microwaves are radiated from the transmitting
ここで、体内を透過する透過波31のうち一部のマイクロ波は、体内を透過する過程において、誘電率に差がある器官20aの境界面で反射または回折を繰り返すことより、人20の体内に入射したときの偏波状態に直交する偏波状態となって体から放射される。
Here, some microwaves among the transmitted waves 31 transmitted through the body are repeatedly reflected or diffracted at the boundary surface of the
したがって、人20の体内を透過した透過波31には、送信アンテナ11が放射したマイクロ波と同じ偏波のマイクロ波と、これに直交する偏波のマイクロ波が含まれる。
Therefore, the transmitted
送信アンテナ11が放射したマイクロ波に直交する偏波となった透過波31は、反射板40で反射する。一方、送信アンテナ11が放射したマイクロ波と同じ偏波の透過波31、体表波30、および、回折波32は、反射板40で反射しない。
The transmitted
反射板40で反射した透過波31は、再び、人20の体内に入射する。人20の体内に入射した透過波31は、人20の体内で反射と回折を繰り返して体内を透過し、受信アンテナ12に到達する。
The transmitted
上述したように、マイクロ波は、人20の体内を透過する際に、一部のマイクロ波の偏波状態が、人20の体内に入射したときの偏波状態に直交する偏波となる。
As described above, when the microwave passes through the body of the human 20, the polarization state of a part of the microwave becomes the polarization orthogonal to the polarization state when it is incident on the body of the
したがって、受信アンテナ12に到達する透過波31には、送信アンテナ11が放射した直線偏波のマイクロ波に直交する偏波のマイクロ波と、送信アンテナ11が放射した直線偏波と同じ偏波のマイクロ波が含まれる。
Therefore, the transmitted
受信アンテナ12は、送信アンテナ11が放射した直線偏波のマイクロ波に直交する偏波のマイクロ波を受信するアンテナである。したがって、受信アンテナ12は、送信アンテナ11が放射した直線偏波のマイクロ波に直交する偏波となって到達した透過波31を受信する。
The receiving
また、送信アンテナ11が放射した直線偏波のマイクロ波うち、一部のマイクロ波は、人20の体表で反射して伝搬する反射波33となって受信アンテナ12に到達する。なお、送信アンテナ11から放射されたマイクロ波が直線偏波の場合、送信アンテナ11から放射されたマイクロ波と同じ偏波の反射波33が、受信アンテナ12に到達する。
Further, among the linearly polarized microwaves radiated by the transmitting
受信アンテナ12は、送信アンテナ11が放射した偏波のマイクロ波に直交する偏波のマイクロ波を受信するアンテナであるから、人20の体表で反射した反射波33を受信しない。
Since the receiving
結果として、受信アンテナ12は、送信アンテナ11が放射した直線偏波のマイクロ波に直交する偏波となって到達した透過波31のみを受信することができる。
As a result, the receiving
これにより、本実施の形態1に係る生体情報検知システム10は、体表波30、回折波32、および、反射波33との干渉の影響を抑制して、生体情報を含む透過波31を安定して受信することができる。換言すれば、本実施の形態1に係る生体情報検知システム10では、特定の経路を伝搬して受信アンテナ12に到達したマイクロ波が選択的に受信され、当該マイクロ波から安定して心拍情報を抽出することができる。
As a result, the biological
また、実施の形態1の生体情報検知システム10は、人20の前面側に送信装置10aおよび受信装置10bを設置しているため、人20の背面側に受信装置10bまたは受信装置10bに電力を供給する電源や配線を設ける必要がない。したがって、生体情報検知システム10の構成を簡素化して、利便性の向上とトータルコストの削減を図ることができる。
Further, since the biological
次に、送信アンテナ11から放射された直線偏波のマイクロ波の受信アンテナ12に到達する過程における偏波状態を具体的に説明する。図3は、実施の形態1におけるマイクロ波の偏波状態を説明する図である。
Next, the polarization state in the process of reaching the receiving
送信アンテナ11が垂直偏波のマイクロ波を放射した場合、反射板40には垂直偏波の体表波30、垂直偏波の回折波32、体内を透過する過程で垂直偏波となった透過波31、および、体内を透過する過程で水平偏波となった透過波31が到達する。
When the transmitting
上述したように、反射板40は、送信アンテナ11から放射された直線偏波のマイクロ波に直交する偏波のマイクロ波を反射させる反射板であるため、体内を透過する過程で水平偏波となった透過波31のみを反射させる。
As described above, since the reflecting
反射板40で反射した水平偏波の透過波31は、再び人20の体内を透過する。受信アンテナ12には、体内を透過する過程で水平偏波となった透過波31、体内を透過する過程で垂直偏波となった透過波31、および、体表で反射した垂直偏波の反射波33が到達する。
The horizontally polarized transmitted
受信アンテナ12は、送信アンテナ11が放射したマイクロ波に直交する偏波のマイクロ波を受信するアンテナであるため、受信アンテナ12は、水平偏波の透過波31を受信する。
Since the receiving
一方、送信アンテナ11が水平偏波のマイクロ波を放射した場合、反射板40には水平偏波の体表波30、水平偏波の回折波32、体内を透過する過程で水平偏波となった透過波31、および、体内を透過する過程で垂直偏波となった透過波31が到達する。
On the other hand, when the transmitting
上述したように、反射板40は、送信アンテナ11から放射された直線偏波のマイクロ波に直交する偏波のマイクロ波を反射させる反射板であるため、体内を透過する過程で垂直偏波となった透過波31のみを反射させる。
As described above, since the reflecting
反射板40で反射した垂直偏波の透過波31は、再び人20の体内を透過する。受信アンテナ12には、体内を透過する過程で垂直偏波となった透過波31、体内を透過する過程で水平偏波となった透過波31、および、体表で反射した水平偏波の反射波33が到達する。
The vertically polarized transmitted
受信アンテナ12は、送信アンテナ11が放射したマイクロ波に直交する偏波のマイクロ波を受信するアンテナであるため、受信アンテナ12は、垂直偏波の透過波31を受信する。
Since the receiving
以上の通り、実施の形態1に係る発明では、受信アンテナ12は、人20の体内を透過し、送信アンテナ11が放射した直線偏波のマイクロ波に直交する偏波となって受信アンテナ12に到達した透過波31を受信する。一方、受信アンテナ12は、体表波30、回折波32、反射波33、および、送信アンテナ11が放射した直線偏波と同じ偏波の透過波31を受信しない。
As described above, in the invention according to the first embodiment, the receiving
このため、実施の形態1では、生体情報を含む透過波31を安定して受信することができ、さらに、生体情報検知システム10の構成を簡素化して、利便性の向上とトータルコストの削減を図ることができる。
Therefore, in the first embodiment, the transmitted
上述した実施の形態1では、反射部35に偏波選択性を有する反射板40を用いたが、反射部35は、偏波選択性を有さない金属板などで形成される反射板40であってもよい。
In the first embodiment described above, the reflecting
この場合、反射板40は、マイクロ波の偏波状態にかかわらず、反射板40に到達したマイクロ波を反射させる。
In this case, the
反射部35に偏波選択性を有さない反射板40を用いた場合において、送信アンテナ11から放射された直線偏波のマイクロ波が受信アンテナ12に到達する過程で現れる偏波状態について具体的に説明する。図4は、実施の形態1において偏波選択性を有さない反射板40を用いた場合におけるマイクロ波の偏波状態を説明する図である。
When a reflecting
送信アンテナ11が垂直偏波のマイクロ波を放射した場合、反射板40には垂直偏波の体表波30、垂直偏波の回折波32、体内を透過する過程で垂直偏波となった透過波31、および、体内を透過する過程で水平偏波となった透過波31が到達する。
When the transmitting
反射板40は、偏波選択性がないため、反射板40に到達したこれらのマイクロ波を反射させる。
Since the
垂直偏波となった透過波31と水平偏波となった透過波31は、再び、人20の体内に入射する。人20の体内に入射したこれらの透過波31は、体内を透過する過程において垂直偏波あるいは水平偏波のマイクロ波(透過波31)となって受信アンテナ12に到達する。
The vertically polarized transmitted
受信アンテナ12は、送信アンテナ11から放射された直線偏波のマイクロ波と直交する偏波のマイクロ波を受信するアンテナであるため、水平偏波状態となって受信アンテナ12に到達したマイクロ波(透過波31)を受信する。
Since the receiving
反射板40で反射した体表波30および回折波32のうち一部のマイクロ波は、再び、体表波30または回折波32となって垂直偏波状態で受信アンテナ12に到達する。しかし、受信アンテナ12は、送信アンテナ11から放射された直線偏波のマイクロ波に直交する偏波のマイクロ波を受信するアンテナであるため、これらのマイクロ波(体表波30、回折波32)を受信しない。
Some microwaves of the
反射板40で反射した体表波30および回折波32のうち他の一部のマイクロ波は、人20の体内に入射し、体内に入射したマイクロ波のうち一部のマイクロ波は、体内を透過する過程において水平偏波となって受信アンテナ12に到達する。
Some of the other microwaves of the
受信アンテナ12は、送信アンテナ11から放射された直線偏波のマイクロ波に直交する偏波のマイクロ波を受信するアンテナであるため、体内を透過する過程において水平偏波となって受信アンテナ12に到達したマイクロ波(透過波31)を受信する。
Since the receiving
また、送信アンテナ11が放射した垂直偏波のマイクロ波のうち、一部のマイクロ波は、人20の体表で反射して伝搬する反射波33となって受信アンテナ12に到達する。送信アンテナ11から放射されたマイクロ波が直線偏波の場合、反射波33は、送信アンテナ11が放射したマイクロ波と同じ偏波のマイクロ波で受信アンテナ12に到達する。
Further, among the vertically polarized microwaves radiated by the transmitting
受信アンテナ12は、送信アンテナ11から放射された直線偏波のマイクロ波と直交する偏波のマイクロ波を受信するアンテナであるため、人20の体表で反射した反射波33を受信しない。
Since the receiving
次に、送信アンテナ11が水平偏波のマイクロ波を放射した場合、反射板40には水平偏波の体表波30、水平偏波の回折波32、体内を透過する過程で水平偏波となった透過波31、および、体内を透過する過程で垂直偏波となった透過波31が到達する。
Next, when the transmitting
反射板40は、偏波選択性を有さないため、反射板40に到達したこれらのマイクロ波を反射させる。
Since the
水平偏波となった透過波31と垂直偏波となった透過波31は、再び、人20の体内に入射する。人20の体内に入射したこれらの透過波31は、体内を透過する過程において垂直偏波あるいは水平偏波のマイクロ波(透過波31)となって受信アンテナ12に到達する。
The horizontally polarized transmitted
受信アンテナ12は、送信アンテナ11から放射された直線偏波のマイクロ波と直交する偏波のマイクロ波を受信するアンテナであるため、垂直偏波状態となって受信アンテナ12に到達したマイクロ波(透過波31)を受信する。
Since the receiving
反射板40で反射した体表波30および回折波32のうち一部のマイクロ波は、再び、体表波30または回折波32となって水平偏波状態で受信アンテナ12に到達する。しかし、受信アンテナ12は、送信アンテナ11から放射された直線偏波のマイクロ波に直交する偏波のマイクロ波を受信するアンテナであるため、これらのマイクロ波(体表波30、回折波32)を受信しない。
Some microwaves of the
反射板40で反射した体表波30および回折波32のうち他の一部のマイクロ波は、人20の体内に入射し、体内に入射したマイクロ波のうち一部のマイクロ波は、体内を透過する過程において垂直偏波となって受信アンテナ12に到達する。
Some of the other microwaves of the
受信アンテナ12は、送信アンテナ11から放射された直線偏波のマイクロ波と直交する偏波のマイクロ波を受信するアンテナであるため、体内を透過する過程において垂直偏波となって受信アンテナ12に到達したマイクロ波(透過波31)を受信する。
Since the receiving
また、送信アンテナ11が放射した水平偏波のマイクロ波うち、一部のマイクロ波は、人20の体表で反射して伝搬する反射波33となって受信アンテナ12に到達する。送信アンテナ11から放射されたマイクロ波が直線偏波の場合、反射波33は、送信アンテナ11が放射したマイクロ波と同じ偏波のマイクロ波で受信アンテナ12に到達する。
Further, among the horizontally polarized microwaves radiated by the transmitting
受信アンテナ12は、送信アンテナ11から放射された直線偏波のマイクロ波と直交する偏波のマイクロ波を受信するアンテナであるため、人20の体表で反射した反射波33を受信しない。
Since the receiving
以上の通り、実施の形態1に係る発明では、偏波選択性を有さない反射板40を用いた場合であっても、受信アンテナ12は、生体情報を含む透過波31を安定して受信することができる。
As described above, in the invention according to the first embodiment, even when the
なお、偏波選択性を有さない反射板40を用いた場合、受信アンテナ12には目的外の偏波のマイクロ波である体表波30および回折波32が到達する。したがって、偏波選択性を有さない反射板40を用いた場合は、偏波選択性を有する反射板40を用いたときよりも、受信アンテナ12の目的外の偏波に対する抑圧度が高いことが望まれる。
When the
また、実施の形態1の生体情報検知システム10に用いるアンテナは、指向性の鋭いアンテナであることが好ましい。
Further, the antenna used in the biological
(実施の形態2)
次に、実施の形態2における生体情報検知の概要について説明する。図5は、実施の形態2に係る生体情報検知の概要について説明する図である。(Embodiment 2)
Next, the outline of the biological information detection in the second embodiment will be described. FIG. 5 is a diagram illustrating an outline of biological information detection according to the second embodiment.
送信アンテナ11は、人20の一方側に配置される。一方側とは、例えば、人20の正面側である。受信アンテナ12は、人20の一方側に送信アンテナ11と並べて配置される。反射板40は、人20の他方側に配置される。他方側とは、例えば、人20の背面側である。すなわち、反射板40は、人20を挟んで、送信アンテナ11および受信アンテナ12と対向して配置される。
The transmitting
なお、送信アンテナ11および受信アンテナ12と、反射板40は、人20を挟んで対向して配置されていればよく、送信アンテナ11および受信アンテナ12を人20の背面側に配置し、反射板40を人20の正面側に配置してもよい。
The transmitting
送信アンテナ11は、人20に向けて円偏波のマイクロ波を放射するアンテナである。
The transmitting
受信アンテナ12は、送信アンテナ11が放射したマイクロ波と同じ円偏波のマイクロ波を受信するアンテナである。なお、送信アンテナ11が円偏波のマイクロ波を放射する場合、送信アンテナ11が放射するマイクロ波の偏波状態と受信アンテナ12が受信するマイクロ波の偏波状態は同じであるため、これらのアンテナを共通のものとしてもよい。
The receiving
反射板40は、送信アンテナ11から放射された円偏波のマイクロ波に直交する偏波のマイクロ波を反射させ、送信アンテナ11から放射された円偏波のマイクロ波に直交する偏波以外の偏波のマイクロ波を反射させない偏波選択性を有する反射板である。なお、円偏波のマイクロ波は、反射板40で反射する際、円偏波の回転方向が反転する。
The
送信アンテナ11から円偏波のマイクロ波が放射されると、人20の体の表面に沿って伝搬した体表波30と、人20の体内を透過して伝搬した透過波31と、人20の体外で回折して伝搬した回折波32が反射板40に到達する。
When a circularly polarized microwave is radiated from the transmitting
ここで、体内を透過する透過波31のうち一部のマイクロ波は、体内を透過する過程において、誘電率に差がある器官20aの境界面で反射または回折を繰り返すことより、人20の体内に入射したときの偏波状態に直交する偏波状態となって体から放射される。
Here, some microwaves among the transmitted waves 31 transmitted through the body are repeatedly reflected or diffracted at the boundary surface of the
したがって、人20の体内を透過した透過波31には、送信アンテナ11が放射したマイクロ波と同じ偏波のマイクロ波と、これに直交する偏波のマイクロ波が含まれる。
Therefore, the transmitted
送信アンテナ11が放射したマイクロ波に直交する偏波となった透過波31は、反射板40で反射する。一方、送信アンテナ11が放射したマイクロ波と同じ偏波の透過波31、体表波30、および、回折波32は、反射板40で反射しない。
The transmitted
反射板40で反射したマイクロ波は、再び、人20の体内に入射する。人20の体内に入射した透過波31は、人20の体内で反射と回折を繰り返して体内を透過し、受信アンテナ12に到達する。
The microwave reflected by the
上述したように、マイクロ波は、人20の体内を透過する際に、一部のマイクロ波の偏波状態が、人20の体内に入射したときの偏波状態に直交する偏波となる。
As described above, when the microwave passes through the body of the human 20, the polarization state of a part of the microwave becomes the polarization orthogonal to the polarization state when it is incident on the body of the
したがって、受信アンテナ12に到達する透過波31には、送信アンテナ11が放射した円偏波のマイクロ波に直交する偏波のマイクロ波と送信アンテナ11が放射した円偏波と同じ偏波のマイクロ波が含まれる。
Therefore, the transmitted
受信アンテナ12は、送信アンテナ11が放射した円偏波と同じ偏波のマイクロ波を受信するアンテナである。したがって、受信アンテナ12は、送信アンテナ11が放射した円偏波のマイクロ波と同じ偏波となって到達した透過波31を受信する。
The receiving
また、送信アンテナ11が放射した円偏波のマイクロ波のうち、一部のマイクロ波は、人20の体表で反射して伝搬する反射波33となって受信アンテナ12に到達する。送信アンテナ11から放射されたマイクロ波が円偏波の場合、反射波33は、送信アンテナ11が放射した偏波のマイクロ波に直交する偏波となって受信アンテナ12に到達する。
Further, among the circularly polarized microwaves radiated by the transmitting
ここで、受信アンテナ12は、送信アンテナ11が放射した偏波と同じ偏波のマイクロ波を受信するアンテナであるから、人20の体表で反射した反射波33を受信しない。
Here, since the receiving
結果として、受信アンテナ12は、送信アンテナ11が放射した円偏波と同じ偏波となって到達した透過波31のみを受信することができる。
As a result, the receiving
これにより、本発明は、体表波30、回折波32、および、反射波33との干渉の影響を抑制して、生体情報を含む透過波31を安定して受信することができる。
Thereby, the present invention can stably receive the transmitted
また、実施の形態2の生体情報検知システム10は、人20の前面側に送信装置10aおよび受信装置10bを設置しているため、人20の背面側に受信装置10bまたは受信装置10bに電力を供給する電源や配線を設ける必要がない。したがって、生体情報検知システム10の構成を簡素化して、利便性の向上とトータルコストの削減を図ることができる。
Further, in the biological
次に、送信アンテナ11から放射された円偏波のマイクロ波の受信アンテナ12に到達する過程における偏波状態を具体的に説明する。図6は、実施の形態2におけるマイクロ波の偏波状態を説明する図である。
Next, the polarization state in the process of reaching the receiving
送信アンテナ11が右旋円偏波のマイクロ波を放射した場合、反射板40には右旋円偏波の体表波30、右旋円偏波の回折波32、体内を透過する過程で右旋円偏波となった透過波31、および、体内を透過する過程で左旋円偏波となった透過波31が到達する。
When the transmitting
上述したように、反射板40は、送信アンテナ11から放射された円偏波のマイクロ波に直交する偏波のマイクロ波を反射させる反射板であるため、体内を透過する過程で左旋円偏波となった透過波31のみを反射させる。なお、左旋円偏波の透過波31は、反射板40で反射する際、円偏波の回転方向が反転し、右旋円偏波のマイクロ波となる。
As described above, since the
反射板40で反射し、右旋円偏波となった透過波31は、再び人20の体内を透過する。受信アンテナ12には、体内を透過する過程で右旋円偏波となった透過波31、体内を透過する過程で左旋円偏波となった透過波31、および、体表で反射して左旋円偏波となった反射波33が到達する。
The transmitted
受信アンテナ12は、送信アンテナ11が放射したマイクロ波と同じ偏波のマイクロ波を受信するアンテナであるため、受信アンテナ12は、右旋円偏波の透過波31を受信する。
Since the receiving
一方、送信アンテナ11が左旋円偏波のマイクロ波を放射した場合、反射板40には左旋円偏波の体表波30、左旋円偏波の回折波32、体内を透過する過程で左旋円偏波となった透過波31、および、体内を透過する過程で右旋円偏波となった透過波31が到達する。
On the other hand, when the transmitting
上述したように、反射板40は、送信アンテナ11から放射された円偏波のマイクロ波に直交する偏波のマイクロ波を反射させる反射板であるため、体内を透過して右旋円偏波となった透過波31のみを反射させる。
As described above, since the reflecting
反射板40で反射し、左旋円偏波となった透過波31は、再び人20の体内を透過する。受信アンテナ12には、体内を透過する過程で左旋円偏波となった透過波31、体内を透過する過程で右旋円偏波となった透過波31、および、体表で反射して右旋円偏波となった反射波33が到達する。
The transmitted
受信アンテナ12は、送信アンテナ11が放射したマイクロ波と同じ偏波のマイクロ波を受信するアンテナであるため、受信アンテナ12は、左旋円偏波の透過波31を受信する。
Since the receiving
以上の通り、実施の形態2に係る発明では、受信アンテナ12は、人20の体内を透過し、送信アンテナ11が放射した円偏波と同じ偏波となって受信アンテナ12に到達した透過波31を受信する。一方、受信アンテナ12は、体表波30、回折波32、反射波33、および、人20の体内を透過し、送信アンテナ11が放射した円偏波のマイクロ波に直交する偏波となった透過波31を受信しない。
As described above, in the invention according to the second embodiment, the receiving
このため、実施の形態2に係る発明では、生体情報を含む透過波31を安定して受信することができ、さらに、生体情報検知システム10の構成を簡素化して、利便性の向上とトータルコストの削減を図ることができる。
Therefore, in the invention according to the second embodiment, the transmitted
上述した実施の形態2では、反射部35に偏波選択性を有する反射板40を用いたが、反射部35は、偏波選択性を有さない金属板などで形成される反射板40であってもよい。
In the second embodiment described above, the reflecting
この場合、反射板40は、マイクロ波の偏波状態にかかわらず、反射板40に到達したマイクロ波を反射させる。
In this case, the
反射部35に偏波選択性を有さない反射板40を用いた場合において、送信アンテナ11から放射された円偏波のマイクロ波が受信アンテナ12に到達する過程で示す偏波状態について具体的に説明する。図7は、実施の形態2において偏波選択性を有さない反射板40を用いた場合におけるマイクロ波の偏波状態を説明する図である。
When a reflecting
送信アンテナ11が右旋円偏波のマイクロ波を放射した場合、反射板40には右旋円偏波の体表波30、右旋円偏波の回折波32、体内を透過する過程で右旋円偏波となった透過波31、および、体内を透過する過程で左旋円偏波となった透過波31が到達する。
When the transmitting
反射板40は、偏波選択性を有さないため、反射板40に到達したこれらのマイクロ波を反射させる。なお、右旋円偏波の透過波31は、反射板40で反射する際、円偏波の回転方向が反転し、左旋円偏波のマイクロ波となる。
Since the
反射板40で反射して左旋円偏波となった透過波31と反射板40で反射して右旋円偏波となった透過波31は、再び、人20の体内に入射する。人20の体内に入射したこれらの透過波31は、体内を透過する過程で右旋円偏波あるいは左旋円偏波のマイクロ波(透過波31)となって受信アンテナ12に到達する。
The transmitted
受信アンテナ12は、送信アンテナ11から放射された円偏波のマイクロ波と同じ偏波のマイクロ波を受信するアンテナであるため、右旋円偏波状態となって受信アンテナ12に到達したマイクロ波(透過波31)を受信する。
Since the receiving
反射板40で反射した体表波30および回折波32のうち一部のマイクロ波は、再び、体表波30または回折波32となって左旋円偏波状態で受信アンテナ12に到達する。しかし、受信アンテナ12は、送信アンテナ11から放射された円偏波のマイクロ波と同じ偏波のマイクロ波を受信するアンテナであるため、これらのマイクロ波(体表波30、回折波32)を受信しない。
Some microwaves of the
反射板40で反射した体表波30および回折波32のうち他の一部のマイクロ波は、人20の体内に入射し、体内に入射したマイクロ波のうち一部のマイクロ波は、体内を透過する過程において右旋円偏波となって受信アンテナ12に到達する。
Some of the other microwaves of the
受信アンテナ12は、送信アンテナ11から放射された円偏波のマイクロ波と同じ偏波のマイクロ波を受信するアンテナであるため、体内を透過する過程において右旋円偏波となって受信アンテナ12に到達したマイクロ波(透過波31)を受信する。
Since the receiving
また、送信アンテナ11が放射した右旋円偏波のマイクロ波のうち、一部のマイクロ波は、人20の体表で反射して伝搬する反射波33となって受信アンテナ12に到達する。送信アンテナ11から放射されたマイクロ波が円偏波の場合、反射波33は、送信アンテナ11が放射したマイクロ波に直交する偏波のマイクロ波となって受信アンテナ12に到達する。
Further, among the right-handed circularly polarized microwaves radiated by the transmitting
受信アンテナ12は、送信アンテナ11から放射された円偏波のマイクロ波と同じ偏波のマイクロ波を受信するアンテナであるため、人20の体表で反射した反射波33を受信しない。
Since the receiving
次に、送信アンテナ11が左旋円偏波のマイクロ波を放射した場合、反射板40には左旋円偏波の体表波30、左旋円偏波の回折波32、体内を透過する過程で左旋円偏波となった透過波31、および、体内を透過する過程で右旋円偏波となった透過波31が到達する。
Next, when the transmitting
反射板40は、偏波選択性を有さないため、反射板40に到達したこれらのマイクロ波を反射させる。なお、左旋円偏波の透過波31は、反射板40で反射する際、円偏波の回転方向が反転し、右旋円偏波のマイクロ波となる。
Since the
反射板40で反射して左旋円偏波となった透過波31と反射板40で反射して右旋円偏波となった透過波31は、再び、人20の体内に入射する。人20の体内に入射したこれらの透過波31は、体内を透過する過程で右旋円偏波あるいは左旋円偏波のマイクロ波(透過波31)となって受信アンテナ12に到達する。
The transmitted
受信アンテナ12は、送信アンテナ11から放射された円偏波のマイクロ波と同じ偏波のマイクロ波を受信するアンテナであるため、左旋円偏波状態となって受信アンテナ12に到達したマイクロ波(透過波31)を受信する。
Since the receiving
反射板40で反射した体表波30および回折波32のうち一部のマイクロ波は、再び、体表波30または回折波32となって右旋円偏波状態で受信アンテナ12に到達する。しかし、受信アンテナ12は、送信アンテナ11から放射された円偏波のマイクロ波と同じ偏波のマイクロ波を受信するアンテナであるため、これらのマイクロ波(体表波30、回折波32)を受信しない。
Some microwaves of the
反射板40で反射した体表波30および回折波32のうち他の一部のマイクロ波は、人20の体内に入射し、体内に入射したマイクロ波のうち一部のマイクロ波は、体内を透過する過程において左旋円偏波となって受信アンテナ12に到達する。
Some of the other microwaves of the
受信アンテナ12は、送信アンテナ11から放射された円偏波のマイクロ波と同じ偏波のマイクロ波を受信するアンテナであるため、体内を透過する過程において左旋円偏波となって受信アンテナ12に到達したマイクロ波(透過波31)を受信する。
Since the receiving
また、送信アンテナ11が放射した左旋円偏波のマイクロ波のうち、一部のマイクロ波は、人20の体表で反射して伝搬する反射波33となって受信アンテナ12に到達する。送信アンテナ11から放射されたマイクロ波が円偏波の場合、反射波33は、送信アンテナ11が放射したマイクロ波に直交する偏波のマイクロ波となって受信アンテナ12に到達する。
Further, among the left-handed circularly polarized microwaves radiated by the transmitting
受信アンテナ12は、送信アンテナ11から放射された円偏波のマイクロ波と同じ偏波のマイクロ波を受信するアンテナであるため、人20の体表で反射した反射波33を受信しない。
Since the receiving
以上の通り、実施の形態2に係る発明では、偏波選択性を有さない反射板40を用いた場合であっても、受信アンテナ12は、生体情報を含む透過波31を安定して受信することができる。
As described above, in the invention according to the second embodiment, even when the
なお、偏波選択性を有さない反射板40を用いた場合、受信アンテナ12には目的外の偏波のマイクロ波である体表波30および回折波32が到達する。したがって、偏波選択性を有さない反射板40を用いた場合は、偏波選択性を有する反射板40を用いたときよりも、受信アンテナ12の目的外の偏波に対する抑圧度が高いことが望まれる。換言すれば、受信アンテナ12は、軸比特性の優れたマイクロ波を受信するアンテナであることが望ましい。
When the
また、本実施の形態の生体情報検知システム10に用いるアンテナは、指向性の鋭いアンテナであることが好ましい。
Further, the antenna used in the biological
(実施の形態3)
次に、実施の形態3における生体情報検知の概要について説明する。図8は、実施の形態3に係る生体情報検知の概要について説明する図である。実施の形態3に係る生体情報検知システム10は、第1の受信アンテナ45と第2の受信アンテナ46とを有し、これら2つの受信アンテナを切り換えてマイクロ波を受信する。なお、以下では、第2の受信アンテナ46でマイクロ波を受信した後、第1の受信アンテナ45に切り換えてマイクロ波を受信する態様について説明する。(Embodiment 3)
Next, the outline of the biological information detection in the third embodiment will be described. FIG. 8 is a diagram illustrating an outline of biological information detection according to the third embodiment. The biological
送信アンテナ11は、人20の一方側に配置される。一方側とは、例えば、人20の正面側である。第1の受信アンテナ45は、人20の一方側であって送信アンテナ11と並べて配置される。偏波フィルタ41は、人20の他方側に配置される。他方側とは、例えば、人20の背面側である。すなわち、偏波フィルタ41は、人20を挟んで、送信アンテナ11および第1の受信アンテナ45と対向して配置される。第2の受信アンテナ46は、偏波フィルタ41を挟んで人20と対向して配置される。
The transmitting
なお、送信アンテナ11および第1の受信アンテナ45と、偏波フィルタ41および第2の受信アンテナ46は、人20を挟んで対向して配置されていればよく、送信アンテナ11および第1の受信アンテナ45を人20の背面側に配置し、偏波フィルタ41および第2の受信アンテナ46を人20の正面側に配置してもよい。
The transmitting
送信アンテナ11は、人20に向けて直線偏波のマイクロ波を放射するアンテナである。送信アンテナ11は、マイクロ波の偏波状態を切り換えて放射することが可能である。これにより、送信アンテナ11から放射されたマイクロ波を受信するアンテナを第1の受信アンテナ45と第2の受信アンテナ46との間で切り換えることができる。これについては、後に詳しく説明する。
The transmitting
第1の受信アンテナ45は、送信アンテナ11が放射したマイクロ波に直交する偏波のマイクロ波を受信するアンテナである。
The
偏波フィルタ41は、第2の受信アンテナ46がマイクロ波を受信する場合、送信アンテナ11が放射した直線偏波のマイクロ波に直交する偏波のマイクロ波を透過させ、第1の受信アンテナ45がマイクロ波を受信する場合、送信アンテナ11が放射した直線偏波のマイクロ波に直交する偏波のマイクロ波を反射させるフィルタである。
When the
第2の受信アンテナ46は、人20および偏波フィルタ41を透過した透過波31を受信するアンテナである。
The
送信アンテナ11から所定の直線偏波のマイクロ波が放射されると、体の表面に沿って伝搬した体表波30と、人20の体内を透過して伝搬した透過波31と、人20の体外で回折して伝搬した回折波32が偏波フィルタ41に到達する。
When a microwave having a predetermined linearly polarized wave is radiated from the transmitting
ここで、体内を透過する透過波31のうち一部のマイクロ波は、体内を透過する過程において、誘電率に差がある器官20aの境界面で反射または回折を繰り返すことより、人20の体内に入射したときの偏波状態に直交する偏波状態となって体から放射される。
Here, some microwaves among the transmitted waves 31 transmitted through the body are repeatedly reflected or diffracted at the boundary surface of the
したがって、人20の体内を透過した透過波31には、送信アンテナ11が放射したマイクロ波と同じ偏波のマイクロ波と、これに直交する偏波のマイクロ波が含まれる。
Therefore, the transmitted
送信アンテナ11が放射したマイクロ波に直交する偏波となった透過波31は、偏波フィルタ41を透過する。一方、送信アンテナ11が放射したマイクロ波と同じ偏波の透過波31、体表波30、および、回折波32は、偏波フィルタ41を透過しない。
The transmitted
偏波フィルタ41を透過した透過波31は、第2の受信アンテナ46に到達する。
The transmitted
第2の受信アンテナ46は、送信アンテナ11が放射した直線偏波のマイクロ波に直交する偏波のマイクロ波を受信するアンテナであるため、第2の受信アンテナ46に到達した透過波31を受信する。
Since the
したがって、第2の受信アンテナ46は、送信アンテナ11が放射した直線偏波のマイクロ波に直交する偏波となって到達した透過波31のみを受信することができる。
Therefore, the
次に、送信アンテナ11が、所定の直線偏波から所定の直線偏波のマイクロ波に直交する偏波に切り換えてマイクロ波を放射すると、体の表面に沿って伝搬した体表波30と、人20の体内を透過して伝搬した透過波31と、人20の体外で回折して伝搬した回折波32が偏波フィルタ41に到達する。なお、直線偏波の偏波状態を切り換える技術は、公知であるため、ここでは詳しい説明を省略する。
Next, when the transmitting
上述したように、体内を透過する透過波31のうち一部のマイクロ波は、体内を透過する過程において、誘電率に差がある器官20aの境界面で反射または回折を繰り返すことより、人20の体内に入射したときの偏波状態に直交する偏波状態となって体から放射される。
As described above, some microwaves among the transmitted waves 31 transmitted through the body are repeatedly reflected or diffracted at the interface of the
したがって、人20の体内を透過した透過波31には、送信アンテナ11が放射したマイクロ波と同じ偏波のマイクロ波と、これに直交する偏波のマイクロ波が含まれる。
Therefore, the transmitted
送信アンテナ11が放射したマイクロ波に直交する偏波となった透過波31は、偏波フィルタ41で反射する。一方、送信アンテナ11が放射したマイクロ波と同じ偏波の透過波31、体表波30、および、回折波32は、偏波フィルタ41で反射しない。
The transmitted
偏波フィルタ41で反射した透過波31は、再び、人20の体内に入射する。人20の体内に入射した透過波31は、人20の体内で反射と回折を繰り返して体内を透過し、第1の受信アンテナ45に到達する。
The transmitted
上述したように、マイクロ波は、人20の体内を透過する際に、一部のマイクロ波の偏波状態が、人20の体内に入射したときの偏波状態に直交する偏波となる。
As described above, when the microwave passes through the body of the human 20, the polarization state of a part of the microwave becomes the polarization orthogonal to the polarization state when it is incident on the body of the
したがって、第1の受信アンテナ45に到達するマイクロ波には、送信アンテナ11が放射したマイクロ波と同じ偏波のマイクロ波とこれに直交する偏波のマイクロ波が含まれる。
Therefore, the microwave reaching the first receiving
第1の受信アンテナ45は、送信アンテナ11が放射したマイクロ波の偏波に直交する偏波のマイクロ波を受信するアンテナである。したがって、第1の受信アンテナ45は、送信アンテナ11が放射したマイクロ波の偏波に直交する偏波となって到達した透過波31を受信する。
The
また、送信アンテナ11が放射した所定の直線偏波のマイクロ波うち、一部のマイクロ波は、人20の体表で反射し、送信アンテナ11が放射したマイクロ波と同じ偏波状態で第1の受信アンテナ45に到達する。
Further, among the microwaves of the predetermined linearly polarized waves radiated by the transmitting
ここで、第1の受信アンテナ45は、送信アンテナ11が放射したマイクロ波の偏波に直交する偏波のマイクロ波を受信するアンテナであるから、人20の体表で反射した反射波33を受信しない。
Here, since the first receiving
結果として、第1の受信アンテナ45は、送信アンテナ11が放射した直線偏波のマイクロ波に直交する偏波となって第1の受信アンテナ45に到達した透過波31のみを受信することができる。
As a result, the first receiving
このように、送信アンテナ11が放射するマイクロ波の偏波状態を切り換えることにより、送信アンテナ11が放射したマイクロ波を第1の受信アンテナ45と第2の受信アンテナ46との間で切り換えて受信することができる。
By switching the polarization state of the microwave radiated by the transmitting
なお、受信アンテナを切り換える方法は、送信アンテナ11が放射するマイクロ波の偏波状態を変更する方法に限られない。例えば、送信アンテナ11と第2の受信アンテナ46とを結ぶ方向に延びる軸を中心に、偏波フィルタ41を90度回転させてもよい。
The method of switching the receiving antenna is not limited to the method of changing the polarization state of the microwave emitted by the transmitting
この場合、送信アンテナ11が放射するマイクロ波の偏波状態を変更せずに、偏波フィルタ41を透過または反射させる偏波を変更することができる。したがって、送信アンテナ11の構成を簡素化することができる。
In this case, the polarization that is transmitted or reflected by the
次に、送信アンテナ11から放射された直線偏波のマイクロ波を第2の受信アンテナ46で受信した後、第1の受信アンテナ45に切り換えて受信する場合のマイクロ波の偏波状態を具体的に説明する。
Next, the polarization state of the microwave when the linearly polarized microwave radiated from the transmitting
まず、送信アンテナ11が垂直偏波のマイクロ波を放射し、その後、水平偏波のマイクロ波を放射することにより、マイクロ波を受信するアンテナを第2の受信アンテナ46から第1の受信アンテナ45に切り換える態様について説明する。図9は、実施の形態3におけるマイクロ波の偏波状態を説明する図である。
First, the transmitting
送信アンテナ11が垂直偏波のマイクロ波を放射すると、偏波フィルタ41には垂直偏波の体表波30と回折波32、垂直偏波の透過波31、および、体内を透過する過程で水平偏波となった透過波31が到達する。
When the transmitting
偏波フィルタ41は、水平偏波のマイクロ波を透過させ、水平偏波以外のマイクロ波を反射させるフィルタである。そのため、偏波フィルタ41は、人20の体内を透過する過程で水平偏波となった透過波31のみを透過させる。
The
第2の受信アンテナ46は、送信アンテナ11が放射したマイクロ波に直交する偏波のマイクロ波を受信するアンテナであり、第2の受信アンテナ46は、水平偏波の透過波31を受信する。
The
送信アンテナ11が、人20に向けて放射するマイクロ波を垂直偏波から水平偏波のマイクロ波に変更した場合、偏波フィルタ41には、水平偏波の体表波30と回折波32、水平偏波の透過波31、および、体内を透過する過程で垂直偏波となった透過波31が到達する。
When the transmitting
ここで、偏波フィルタ41は、水平偏波のマイクロ波を透過させ、水平偏波以外の偏波のマイクロ波を反射させるフィルタである。そのため、偏波フィルタ41は、人20の体内を透過する過程で垂直偏波となった透過波31を反射させる。
Here, the
偏波フィルタ41で反射した垂直偏波の透過波31は、再び人20の体内を透過する。第1の受信アンテナ45には、垂直偏波の透過波31、体内を透過する過程で水平偏波となった透過波31、および、体表で反射した水平偏波の反射波33が到達する。
The vertically polarized
第1の受信アンテナ45は、垂直偏波のマイクロ波を受信するアンテナであるため、体内を透過した垂直偏波の透過波31を受信する。
Since the first receiving
また、送信アンテナ11が放射した水平偏波のマイクロ波のうち、一部のマイクロ波は、人20の体表で反射して伝搬する反射波33となって第1の受信アンテナ45に到達する。送信アンテナ11から放射されたマイクロ波が直線偏波の場合、反射波33は、送信アンテナ11が放射したマイクロ波と同じ偏波のマイクロ波となって第1の受信アンテナ45に到達する。
Further, among the horizontally polarized microwaves radiated by the transmitting
第1の受信アンテナ45は、送信アンテナ11から放射された直線偏波のマイクロ波に直交する偏波のマイクロ波を受信するアンテナであるため、人20の体表で反射した反射波33を受信しない。
Since the first receiving
以上の通り、送信アンテナ11が放射するマイクロ波を垂直偏波から水平偏波に切り換えることにより、生体情報を含むマイクロ波を受信するアンテナを第2の受信アンテナ46から第1の受信アンテナ45に切り換えることができる。
As described above, by switching the microwave emitted by the transmitting
次に、送信アンテナ11が水平偏波のマイクロ波を放射し、その後、垂直偏波のマイクロ波を放射することにより、マイクロ波を受信するアンテナを第2の受信アンテナ46から第1の受信アンテナ45に切り換える態様について説明する。図10は、実施の形態3におけるマイクロ波の偏波状態を説明する図である。
Next, the transmitting
送信アンテナ11が水平偏波のマイクロ波を放射すると、偏波フィルタ41には水平偏波の体表波30と回折波32、水平偏波の透過波31、および、体内を透過する過程で垂直偏波となった透過波31が到達する。
When the transmitting
偏波フィルタ41は、垂直偏波のマイクロ波を透過させ、垂直偏波以外のマイクロ波を反射させるフィルタである。そのため、偏波フィルタ41は、人20の体内を透過して垂直偏波となった透過波31のみを透過させる。
The
第2の受信アンテナ46は、送信アンテナ11が放射したマイクロ波に直交する偏波のマイクロ波を受信するアンテナであり、第2の受信アンテナ46は、垂直偏波の透過波31を受信する。
The
送信アンテナ11が、人20に向けて放射するマイクロ波を水平偏波から垂直偏波のマイクロ波に変更した場合、偏波フィルタ41には、垂直偏波の体表波30と回折波32、垂直偏波の透過波31、および、体内を透過する過程で水平偏波となった透過波31が到達する。
When the transmitting
ここで、偏波フィルタ41は、垂直偏波のマイクロ波を透過させ、垂直偏波以外の偏波のマイクロ波を反射させるフィルタである。そのため、偏波フィルタ41は、人20の体内を透過する過程で水平偏波となった透過波31を反射させる。
Here, the
偏波フィルタ41で反射した水平偏波の透過波31は、再び人20の体内を透過する。第1の受信アンテナ45には、水平偏波の透過波31、体内を透過する過程で垂直偏波となった透過波31、および、体表で反射した垂直偏波の反射波33が到達する。
The horizontally polarized transmitted
第1の受信アンテナ45は、水平偏波のマイクロ波を受信するアンテナであるため、体内を透過した水平偏波の透過波31を受信する。
Since the first receiving
また、送信アンテナ11が放射した垂直偏波のマイクロ波のうち、一部のマイクロ波は、人20の体表で反射して伝搬する反射波33となって第1の受信アンテナ45に到達する。送信アンテナ11から放射されたマイクロ波が直線偏波の場合、反射波33は、送信アンテナ11が放射したマイクロ波と同じ偏波のマイクロ波となって第1の受信アンテナ45に到達する。
Further, among the vertically polarized microwaves radiated by the transmitting
第1の受信アンテナ45は、送信アンテナ11から放射された直線偏波のマイクロ波に直交する偏波のマイクロ波を受信するアンテナであるため、人20の体表で反射した反射波33を受信しない。
Since the first receiving
以上の通り、送信アンテナ11が放射するマイクロ波を水平偏波から垂直偏波に切り換えることにより、生体情報を含むマイクロ波を受信するアンテナを第2の受信アンテナ46から第1の受信アンテナ45に切り換えることができる。
As described above, by switching the microwave emitted by the transmitting
実施の形態3に係る発明では、第2の受信アンテナ46は、人20の体内を透過し、送信アンテナ11が放射した直線偏波のマイクロ波に直交する偏波となって第2の受信アンテナ46に到達した透過波31を受信する。一方、体表波30や、回折波32となったマイクロ波を受信しない。
In the invention according to the third embodiment, the
このため、実施の形態3に係る発明では、体表波30、回折波32、および、反射波33との干渉の影響を抑制して、生体情報を含む透過波31を安定して受信することができる。
Therefore, in the invention according to the third embodiment, the influence of the interference with the
また、第1の受信アンテナ45は、人20の体内を透過し、送信アンテナ11が放射した直線偏波のマイクロ波に直交する偏波となって第1の受信アンテナ45に到達した透過波31を受信する。一方、第1の受信アンテナ45は、人20の体表で反射して第1の受信アンテナ45に到達した反射波33を受信しない。
Further, the first receiving
このため、実施の形態3に係る発明では、透過波31と反射波33との干渉の影響を抑制して、生体情報を含む透過波31を安定して受信することができる。
Therefore, in the invention according to the third embodiment, the influence of the interference between the transmitted
実施の形態3の生体情報検知システム10では、第1の受信アンテナ45と第2の受信アンテナ46のうち、何れか一方の受信アンテナに不具合が発生した場合であっても生体情報の検知を継続することができる。
In the biological
例えば、第2の受信アンテナ46でマイクロ波を受信している際に、第2の受信アンテナ46電力を供給する電源装置の電圧が低下し、第2の受信アンテナ46でマイクロ波を受信できなくなる場合がある。この場合、送信アンテナ11から送信されるマイクロ波の偏波状態を変更することにより、第1の受信アンテナ45でマイクロ波を受信することが可能となる。
For example, when the
これにより、生体情報検知システム10は、人20の心拍の検知を継続的に行うことができる。
As a result, the biological
なお、本発明の生体情報検知システム10に用いるアンテナは、指向性の鋭いアンテナであることが好ましい。
The antenna used in the biological
(実施の形態4)
次に、実施の形態4における生体情報検知の概要について説明する。図11は、実施の形態4に係る生体情報検知の概要について説明する図である。実施の形態4に係る生体情報検知システム10は、第1の受信アンテナ45と第2の受信アンテナ46とを有し、これら2つの受信アンテナを切り換えてマイクロ波を受信する。なお、以下では、第2の受信アンテナ46でマイクロ波を受信した後、第1の受信アンテナ45に切り換えてマイクロ波を受信する態様について説明する。(Embodiment 4)
Next, the outline of the biological information detection in the fourth embodiment will be described. FIG. 11 is a diagram illustrating an outline of biometric information detection according to the fourth embodiment. The biological
送信アンテナ11は、人20の一方側に配置される。一方側とは、例えば、人20の正面側である。第1の受信アンテナ45は、人20の一方側であって送信アンテナ11と並べて配置される。偏波フィルタ41は、人20の他方側に配置される。他方側とは、例えば、人20の背面側である。すなわち、偏波フィルタ41は、人20を挟んで、送信アンテナ11および第1の受信アンテナ45と対向して配置される。第2の受信アンテナ46は、偏波フィルタ41を挟んで人20と対向して配置される。
The transmitting
なお、送信アンテナ11および第1の受信アンテナ45と、偏波フィルタ41および第2の受信アンテナ46は、人20を挟んで対向して配置されていればよく、送信アンテナ11および第1の受信アンテナ45を人20の背面側に配置し、偏波フィルタ41および第2の受信アンテナ46を人20の正面側に配置してもよい。
The transmitting
送信アンテナ11は、人20に向けて円偏波のマイクロ波を放射するアンテナである。送信アンテナ11は、マイクロ波の偏波状態を切り換えて放射することが可能である。これにより、送信アンテナ11から放射されたマイクロ波を受信するアンテナを第1の受信アンテナ45と第2の受信アンテナ46との間で切り換えることができる。これについては、後に詳しく説明する。
The transmitting
第1の受信アンテナ45は、送信アンテナ11が放射した所定の円偏波と同じ偏波のマイクロ波を受信するアンテナである。なお、送信アンテナ11が円偏波のマイクロ波を放射する場合、送信アンテナ11が放射するマイクロ波の偏波状態と第1の受信アンテナ45が受信するマイクロ波の偏波状態は同じであるため、これらのアンテナを共通のものとしてもよい。
The
偏波フィルタ41は、第2の受信アンテナ46がマイクロ波を受信する場合、送信アンテナ11が放射した円偏波のマイクロ波に直交する偏波のマイクロ波を透過させ、第1の受信アンテナ45がマイクロ波を受信する場合、送信アンテナ11が放射した円偏波のマイクロ波に直交する偏波のマイクロ波を反射させるフィルタである。なお、円偏波のマイクロ波は、偏波フィルタ41で反射する際、円偏波の回転方向が反転する。
When the
第2の受信アンテナ46は、人20および偏波フィルタ41を透過した透過波を受信するアンテナである。
The
送信アンテナ11から所定の円偏波のマイクロ波が放射されると、体の表面に沿って伝搬した体表波30と、人20の体内を透過して伝搬した透過波31と、人20の体外で回折して伝搬した回折波32が偏波フィルタ41に到達する。
When a microwave having a predetermined circularly polarized wave is radiated from the transmitting
ここで、体内を透過する透過波31のうち一部のマイクロ波は、体内を透過する過程において、誘電率に差がある器官20aの境界面で反射または回折を繰り返すことより、人20の体内に入射したときの偏波状態に直交する偏波状態となって体から放射される。
Here, some microwaves among the transmitted waves 31 transmitted through the body are repeatedly reflected or diffracted at the boundary surface of the
したがって、人20の体内を透過した透過波31には、送信アンテナ11が放射したマイクロ波と同じ偏波のマイクロ波と、これに直交する偏波のマイクロ波が含まれる。
Therefore, the transmitted
送信アンテナ11が放射したマイクロ波に直交する偏波となった透過波31は、偏波フィルタ41を透過する。一方、送信アンテナ11が放射したマイクロ波と同じ偏波の透過波31、体表波30、および、回折波32は、偏波フィルタ41を透過しない。
The transmitted
偏波フィルタ41を透過した透過波31は、第2の受信アンテナ46に到達する。
The transmitted
第2の受信アンテナ46は、送信アンテナ11が放射した円偏波のマイクロ波に直交する偏波のマイクロ波を受信するアンテナであるため、第2の受信アンテナ46に到達した透過波31を受信する。
Since the
したがって、第2の受信アンテナ46は、送信アンテナ11が放射した円偏波のマイクロ波に直交する偏波となって到達した透過波31のみを受信することができる。
Therefore, the
次に、送信アンテナ11が、所定の円偏波から所定の円偏波に直交する偏波に切り換えてマイクロ波を放射すると、体の表面に沿って伝搬した体表波30と、人20の体内を透過して伝搬した透過波31と、人20の体外で回折して伝搬した回折波32が偏波フィルタ41に到達する。なお、円偏波の偏波状態を切り換える技術は、公知であるため、ここでは詳しい説明を省略する。
Next, when the transmitting
上述したように、体内を透過する透過波31にうち一部のマイクロ波は、体内を透過する過程において、誘電率に差がある器官20aの境界面で反射または回折を繰り返すことより、人20の体内に入射したときの偏波状態に直交する偏波状態となって体から放射される。
As described above, some of the transmitted waves 31 that pass through the body, of which microwaves, are repeatedly reflected or diffracted at the interface of the
したがって、人20の体内を透過した透過波31には、送信アンテナ11が放射したマイクロ波と同じ偏波のマイクロ波と、これに直交する偏波のマイクロ波が含まれる。
Therefore, the transmitted
送信アンテナ11が放射したマイクロ波に直交する偏波となった透過波31は、偏波フィルタ41で反射する。一方、送信アンテナ11が放射したマイクロ波と同じ偏波の透過波31、体表波30、および、回折波32は、偏波フィルタ41で反射しない。
The transmitted
偏波フィルタ41で反射した透過波31は、再び、人20の体内に入射する。人20の体内に入射した透過波31は、人20の体内で反射と回折を繰り返して体内を透過し、第1の受信アンテナ45に到達する。
The transmitted
上述したように、マイクロ波は、人20の体内を透過する際に、一部のマイクロ波の偏波状態が、人20の体内に入射したときの偏波状態に直交する偏波となる。
As described above, when the microwave passes through the body of the human 20, the polarization state of a part of the microwave becomes the polarization orthogonal to the polarization state when it is incident on the body of the
したがって、第1の受信アンテナ45に到達するマイクロ波には、所定の円偏波のマイクロ波と所定の円偏波のマイクロ波に直交する偏波のマイクロ波が含まれる。
Therefore, the microwave reaching the first receiving
第1の受信アンテナ45は、送信アンテナ11が放射した所定の円偏波のマイクロ波と同じ偏波のマイクロ波を受信するアンテナであるため、送信アンテナ11が放射した所定の円偏波と同じ偏波となった透過波31を受信する。
Since the first receiving
また、送信アンテナ11が放射した所定の円偏波のマイクロ波に直交する偏波のマイクロ波のうち、一部のマイクロ波は、人20の体表で反射し、送信アンテナ11が放射したときの偏波状態に直交する偏波となって第1の受信アンテナ45に到達する。
Further, among the microwaves having polarized waves orthogonal to the predetermined circularly polarized microwaves emitted by the transmitting
ここで、第1の受信アンテナ45は、送信アンテナ11が放射したマイクロ波の偏波と同じ偏波のマイクロ波を受信するアンテナであるから、人20の体表で反射した反射波33を受信しない。
Here, since the first receiving
結果として、第1の受信アンテナ45は、送信アンテナ11が放射した円偏波と同じ偏波状態で第1の受信アンテナ45に到達した透過波31のみを受信することができる。
As a result, the first receiving
このように、送信アンテナ11が放射するマイクロ波の偏波状態を切り換えることにより、送信アンテナ11が放射したマイクロ波を第1の受信アンテナ45と第2の受信アンテナ46との間で切り換えて受信することができる。
By switching the polarization state of the microwave radiated by the transmitting
次に、送信アンテナ11から放射された円偏波のマイクロ波を第2の受信アンテナ46で受信した後、第1の受信アンテナ45に切り換えて受信する場合のマイクロ波の偏波状態を具体的に説明する。
Next, after receiving the circularly polarized microwaves radiated from the transmitting
まず、送信アンテナ11が右旋円偏波のマイクロ波を放射し、その後、左旋円偏波のマイクロ波を放射することにより、マイクロ波を受信するアンテナを第2の受信アンテナ46から第1の受信アンテナ45に切り換える態様について説明する。図12は、実施の形態4におけるマイクロ波の偏波状態を説明する図である。
First, the transmitting
送信アンテナ11が右旋円偏波のマイクロ波を放射すると、偏波フィルタ41には右旋円偏波の体表波30と回折波32、右旋円偏波の透過波31、および、体内を透過する過程で左旋円偏波となった透過波31が到達する。
When the transmitting
偏波フィルタ41は、左旋円偏波のマイクロ波を透過させ、左旋円偏波以外の偏波のマイクロ波を反射させるフィルタである。そのため、偏波フィルタ41は、人20の体内を透過する過程で左旋円偏波となった透過波31のみを透過させる。
The
第2の受信アンテナ46は、送信アンテナ11が放射したマイクロ波に直交する偏波のマイクロ波を受信するアンテナである。そのため、第2の受信アンテナ46は、左旋円偏波の透過波31を受信する。
The
送信アンテナ11が、人20に向けて放射するマイクロ波を右旋円偏波から左旋円偏波のマイクロ波に変更した場合、偏波フィルタ41には、左旋円偏波の体表波30と回折波32、左旋円偏波の透過波31、および、体内を透過する過程で右旋円偏波となった透過波31が到達する。
When the transmitting
ここで、偏波フィルタ41は、左旋円偏波のマイクロ波を透過させ、左旋円偏波以外の偏波のマイクロ波を反射させるフィルタである。そのため、偏波フィルタ41は、人20の体内を透過して右旋円偏波となった透過波31を反射させる。なお、右旋円偏波のマイクロ波は、偏波フィルタ41で反射する際、円偏波の回転方向が反転し、左旋円偏波のマイクロ波となる。
Here, the
偏波フィルタ41で反射した右旋円偏波の透過波31は、再び人20の体内を透過する。第1の受信アンテナ45には、右旋円偏波の透過波31、体内を透過する過程で左旋円偏波となった透過波31、および、体表で反射した右旋円偏波の反射波33が到達する。
The right-handed circularly polarized
第1の受信アンテナ45は、左旋円偏波のマイクロ波を受信するアンテナであるため、体内を透過した左旋円偏波の透過波31を受信する。
Since the first receiving
また、送信アンテナ11が放射した右旋円偏波のマイクロ波のうち、一部のマイクロ波は、人20の体表で反射して伝搬する反射波33となって第1の受信アンテナ45に到達する。送信アンテナ11から放射されたマイクロ波が円偏波の場合、反射波33は、送信アンテナ11が放射したマイクロ波に直交する偏波のマイクロ波となって第1の受信アンテナ45に到達する。
Further, among the right-handed circularly polarized microwaves radiated by the transmitting
第1の受信アンテナ45は、送信アンテナ11から放射された円偏波のマイクロ波と同じ偏波のマイクロ波を受信するアンテナであるため、人20の体表で反射した反射波33を受信しない。
Since the first receiving
以上の通り、送信アンテナ11が放射するマイクロ波を右旋円偏波から左旋円偏波に切り換えることにより、生体情報を含むマイクロ波を受信するアンテナを第2の受信アンテナ46から第1の受信アンテナ45に切り換えることができる。
As described above, by switching the microwave emitted by the transmitting
次に、送信アンテナ11が左旋円偏波のマイクロ波を放射し、その後、右旋円偏波のマイクロ波を放射することにより、マイクロ波を受信するアンテナを第2の受信アンテナ46から第1の受信アンテナ45に切り換える態様について説明する。図13は、実施の形態4におけるマイクロ波の偏波状態を説明する図である。
Next, the transmitting
送信アンテナ11が左旋円偏波のマイクロ波を放射した場合、偏波フィルタ41には左旋円偏波の体表波30と回折波32、左旋円偏波の透過波31、および、体内を透過する過程で右旋円偏波となった透過波31が到達する。
When the transmitting
偏波フィルタ41は、右旋円偏波のマイクロ波を透過させ、右旋円偏波以外のマイクロ波を反射させるフィルタである。そのため、偏波フィルタ41は、人20の体内を透過する過程で右旋円偏波となった透過波31のみを透過させる。
The
第2の受信アンテナ46は、送信アンテナ11が放射したマイクロ波に直交する偏波のマイクロ波を受信するアンテナである。そのため、第2の受信アンテナ46は、右旋円偏波の透過波31を受信する。
The
送信アンテナ11が、人20に向けて放射するマイクロ波を左旋円偏波から右旋円偏波のマイクロ波に変更した場合、偏波フィルタ41には、右旋円偏波の体表波30と回折波32、右旋円偏波の透過波31、および、体内を透過する過程で左旋円偏波となった透過波31が到達する。
When the transmitting
ここで、偏波フィルタ41は、右旋円偏波のマイクロ波を透過させ、右旋円偏波以外の偏波のマイクロ波を反射させるフィルタである。そのため、偏波フィルタ41は、人20の体内を透過して左旋円偏波となった透過波を反射させる。なお、左旋円偏波のマイクロ波は、偏波フィルタ41で反射する際、円偏波の回転方向が反転し、右旋円偏波のマイクロ波となる。
Here, the
偏波フィルタ41で反射した透過波31は、再び人20の体内を透過する。第1の受信アンテナ45には、人20の体内を透過した右旋円偏波の透過波31と体内を透過する過程で左旋円偏波となった透過波31、および、体表で反射し、左旋円偏波となった反射波33が到達する。
The transmitted
第1の受信アンテナ45は、右旋円偏波のマイクロ波を受信するアンテナであるため、体内を透過した右旋円偏波の透過波31を受信する。
Since the first receiving
また、送信アンテナ11が放射した左旋円偏波のマイクロ波のうち、一部のマイクロ波は、人20の体表で反射して伝搬する反射波33となって第1の受信アンテナ45に到達する。送信アンテナ11から放射されたマイクロ波が円偏波の場合、反射波33は、送信アンテナ11が放射したマイクロ波に直交する偏波のマイクロ波となって第1の受信アンテナ45に到達する。
Further, among the left-handed circularly polarized microwaves radiated by the transmitting
第1の受信アンテナ45は、送信アンテナ11から放射された円偏波のマイクロ波と同じ偏波のマイクロ波を受信するアンテナであるため、人20の体表で反射した反射波33を受信しない。
Since the first receiving
以上の通り、送信アンテナ11が放射するマイクロ波を左旋円偏波から右旋円偏波に切り換えることにより、生体情報を含むマイクロ波を受信するアンテナを第2の受信アンテナ46から第1の受信アンテナ45に切り換えることができる。
As described above, by switching the microwave emitted by the transmitting
実施の形態4に係る発明では、第2の受信アンテナ46は、人20の体内を透過し、送信アンテナ11が放射した円偏波のマイクロ波に直交する偏波となって第2の受信アンテナ46に到達した透過波31を受信する。一方、体表波30や、回折波32となったマイクロ波を受信しない。
In the invention according to the fourth embodiment, the
このため、実施の形態4に係る発明では、体表波30、回折波32、および、反射波33との干渉の影響を抑制して、生体情報を含む透過波31を安定して受信することができる。
Therefore, in the invention according to the fourth embodiment, the influence of the interference with the
また、第1の受信アンテナ45は、人20の体内を透過し、送信アンテナ11が放射した円偏波と同じ偏波となって第1の受信アンテナ45に到達した透過波31を受信する。一方、第1の受信アンテナ45は、人20の体表で反射して第1の受信アンテナ45に到達した反射波33を受信しない。
Further, the first receiving
このため、実施の形態4に係る発明では、透過波31と反射波33との干渉の影響を抑制して、生体情報を含む透過波31を安定して受信することができる。
Therefore, in the invention according to the fourth embodiment, the influence of the interference between the transmitted
実施の形態4の生体情報検知システム10では、第1の受信アンテナ45と第2の受信アンテナ46のうち、何れか一方の受信アンテナに不具合が発生した場合であっても生体情報の検知を継続することができる。
In the biological
これにより、生体情報検知システム10は、人20の心拍の検知を継続的に行うことができる。
As a result, the biological
例えば、第2の受信アンテナ46でマイクロ波を受信している際に、第2の受信アンテナ46に電力を供給する電源装置の電圧が低下し、第2の受信アンテナ46でマイクロ波を受信できなくなる場合がある。この場合、送信アンテナ11から送信されるマイクロ波の偏波状態を変更することにより、第1の受信アンテナ45でマイクロ波を受信することが可能となる。
For example, when the
なお、本発明の生体情報検知システム10に用いるアンテナは、指向性の鋭いアンテナであることが好ましい。
The antenna used in the biological
実施の形態1〜4の生体情報検知システム10は、例えば、車両のドライバおよび搭乗者の疲労や眠気の推定に必要な心拍情報を検知するために用いることができる。図14は、車両50のドライバおよび搭乗者の生体情報検知の概要について説明する図である。
The biometric
ここで、生体情報検知システム10を車両50に搭載して生体情報を検知する場合、ドライバおよび全ての搭乗者の生体情報を安定して受信することが望ましい。しかしながら、全ての席に受信アンテナ12を含む受信装置10bを設置するとシステム全体のコストが上昇する。
Here, when the biometric
したがって、心拍情報を安定して受信することが必要な運転席にのみ受信アンテナ12を備え、他の席には、安価な反射板40を設置することが好ましい。これにより、機能とコストとのバランスの取れた生体情報検知システム10を提供することができる。
Therefore, it is preferable to provide the receiving
車両50は、例えば、コンソール部(不図示)と、運転席51と、助手席52と、左後部席53と、右後部席54とを備える。
The
コンソール部は、送信アンテナ11および受信アンテナ12を備える。運転席51の背もたれ部には、偏波フィルタ41と、第2の受信アンテナ46を備える。また、助手席52、左後部席53、および、右後部席54の背もたれ部には、反射板40を備える。
The console unit includes a transmitting
送信アンテナ11が所定の偏波のマイクロ波を放射した場合、偏波フィルタ41は人20の体内を透過する過程で所定の偏波のマイクロ波に直交する偏波となった透過波31を透過させ、第2の受信アンテナ46は、所定の偏波のマイクロ波に直交する偏波となった透過波31を受信する。
When the transmitting
また、反射板40は、人20の体内を透過する過程で所定の偏波のマイクロ波に直交する偏波となった透過波31を反射させ、第1の受信アンテナ45は、当該透過波31を受信する。
Further, the
送信アンテナ11および受信アンテナ12を含む送受信装置と、第2の受信アンテナ46を含む受信装置は、CAN(Controller Area Network)で接続される。また、送受信装置および受信装置は、車両50のECU(Engine Control Unit)と通信可能に接続され、ECUにおいて心拍情報の検出を行う。ここで、ECUは、図1に示した信号処理部15および判定部17に対応する。
The transmitting / receiving device including the transmitting
これにより、生体情報検知システム10は、車両50を運転中のドライバの生体情報および搭乗者の生体情報を検出し、ドライバまたは搭乗者に異変が起きているか否か、ドライバまたは搭乗者の疲労の度合いなどを検出することができる。
As a result, the biometric
また、この例では、運転席51には、偏波フィルタ41と第2の受信アンテナ46を設け、助手席52、左後部席53、および、右後部席54には、反射板40を設けるようにした。したがって、全ての席に第2の受信アンテナ46を設ける場合と比較して、生体情報検知システム10全体のコストを低く抑えることができる。
Further, in this example, the driver's
実施の形態1または実施の形態2の生体情報検知システム10は、例えば、人20の睡眠時の生体情報を検知するために用いることができる。図15は、人の睡眠時の生体情報検知の概要について説明する図である。
The biological
送信アンテナ11と受信アンテナ12は、人20に対して、上側に配置される。反射部35は、人20に対して、下側に配置される。人20は、例えば、布団71などで覆われているものとする。
The transmitting
反射部35には、偏波選択性の反射シート42が用いられる。反射シート42は、例えば、シーツ70に編み込まれた金属繊維によって形成される。また、反射シート42は、シーツ70に防水目的で張り合わされたポリエチレンシート上に形成した金属膜であってもよい。
A polarization-selective reflective sheet 42 is used for the
反射シート42は、例えば、人20の胸部に対応する部分に設けられていればよい。この場合、送信アンテナ11には、ヘリカルアンテナなどの指向性の鋭いアンテナを用い、送信アンテナ11から放射されるマイクロ波の輻射範囲を反射シート42に向けて集中させることが好ましい。
The reflective sheet 42 may be provided, for example, on a portion corresponding to the chest of the
なお、反射部35は、偏波選択性の反射板40であってもよい。この場合、反射板40は、例えば、ベッド、マットレス、または、敷き布団などに配置される。
The reflecting
また、反射部35は、偏波選択性を有さない反射シート42または反射板40であってもよい。この場合、受信アンテナ12は、目的外の偏波に対する抑圧度が高いアンテナであることが望まれる。特に、受信アンテナ12が円偏波のマイクロ波を受信する場合、受信アンテナ12は、軸比特性の優れたマイクロ波を受信するアンテナであることが望ましい。
Further, the reflecting
本発明は、生体の生体情報を検知する生体情報検知システムに用いるのに好適である。 The present invention is suitable for use in a biological information detection system that detects biological information of a living body.
10 生体情報検知システム
10a 送信装置
10b 受信装置
11 送信アンテナ
12 受信アンテナ
13 送信部
14 受信部
15 信号処理部
16 制御部
17 判定部
20 人
20a 器官
35 反射部
40 反射板
41 偏波フィルタ
42 反射シート
45 第1の受信アンテナ
46 第2の受信アンテナ
50 車両
51 運転席
52 助手席
53 左後部席
54 右後部席
70 シーツ
71 布団10 Biometric
Claims (5)
前記生体の一方側に配置され、所定の偏波の電波を前記生体に放射する送信アンテナと、
前記生体の他方側に配置され、前記生体の体内を透過する過程において前記所定の偏波の電波に直交する偏波となった電波を反射させる反射部と、
前記生体の一方側に配置され、前記反射部で反射した前記電波を受信する受信アンテナと、
前記受信アンテナが受信した前記電波に基づいて、前記生体情報を検知する検知部と、
を備えることを特徴とする生体情報検知システム。It is a biological information detection system that detects biological information of living organisms.
A transmitting antenna that is placed on one side of the living body and radiates radio waves of predetermined polarization to the living body.
A reflecting unit that is arranged on the other side of the living body and reflects a radio wave having a polarized wave orthogonal to the radio wave of the predetermined polarized wave in the process of passing through the body of the living body.
A receiving antenna arranged on one side of the living body and receiving the radio wave reflected by the reflecting portion, and a receiving antenna.
A detection unit that detects the biological information based on the radio wave received by the receiving antenna, and
A biological information detection system characterized by being equipped with.
前記検知部は、前記第2の受信アンテナが受信した前記所定の偏波の電波に基づいて、前記生体情報を検知することを特徴とする請求項3に記載の生体情報検知システム。A second receiving antenna that receives radio waves of the predetermined polarization that has passed through the polarization filter is further provided.
The biometric information detection system according to claim 3, wherein the detection unit detects the biometric information based on the radio wave of the predetermined polarized wave received by the second receiving antenna.
前記生体の一方側から所定の偏波の電波を生体に放射する送信ステップと、
前記生体の体内を透過する過程において前記所定の偏波の電波に直交する偏波となり、反射部で反射した電波を、前記生体の一方側で受信する受信ステップと、
前記受信ステップで受信した電波に基づいて、前記生体情報を検知する検知ステップと、を備えることを特徴とする生体情報検知方法。
It is a biological information detection method that detects biological information of a living body.
A transmission step of radiating a radio wave having a predetermined polarization from one side of the living body to the living body,
In the process of transmitting through the body of the living body, the polarization becomes orthogonal to the radio wave of the predetermined polarized wave, and the radio wave reflected by the reflecting portion is received by one side of the living body.
A biological information detection method comprising a detection step for detecting the biological information based on the radio wave received in the reception step.
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