WO2018135050A1 - 監視装置 - Google Patents

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WO2018135050A1
WO2018135050A1 PCT/JP2017/036753 JP2017036753W WO2018135050A1 WO 2018135050 A1 WO2018135050 A1 WO 2018135050A1 JP 2017036753 W JP2017036753 W JP 2017036753W WO 2018135050 A1 WO2018135050 A1 WO 2018135050A1
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WO
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subject
signal
monitoring device
determination unit
monitoring
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PCT/JP2017/036753
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English (en)
French (fr)
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末松　英治
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Measuring devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor or mobility of a limb
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING SYSTEMS, e.g. PERSONAL CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/02—Alarms for ensuring the safety of persons
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING SYSTEMS, e.g. PERSONAL CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B25/00—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems
    • G08B25/01—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems characterised by the transmission medium
    • G08B25/04—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems characterised by the transmission medium using a single signalling line, e.g. in a closed loop

Definitions

  • the present disclosure relates to a monitoring device, and more particularly, to a monitoring device for monitoring a subject on a bedding.
  • the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2017-008200, which is a Japanese patent application filed on January 20, 2017. All the descriptions described in the Japanese patent application are incorporated herein by reference.
  • Patent Document 1 discloses a safety monitoring device that collects biological information of a subject and monitors the safety of the subject.
  • the safety monitoring device irradiates the subject with microwaves, detects the subject's body movement and respiration from the Doppler-shifted reflected wave, and detects the subject's body movement and respiration rate within a predetermined time. The safety of the person.
  • the number of body movements and the number of breaths are calculated using a microwave Doppler shift signal output from a microwave Doppler sensor, and the safety of a subject is monitored using a safety pattern that is a combination of these. To do.
  • the present disclosure is intended to provide a monitoring device capable of ensuring the safety of the subject by appropriately detecting the rising motion of the subject.
  • a monitoring device for monitoring a subject on a bedding.
  • the monitoring device determines whether the subject has been awakened based on the reception unit that receives the reflected wave of the microwave irradiated to the subject and the amplitude of the reflected wave signal and the first threshold at a predetermined time interval.
  • a rising determination unit that determines whether or not, and an output control unit that outputs warning information when the rising determination unit determines that the subject has risen.
  • FIG. 3 is a block diagram for illustrating a detailed configuration of a control circuit according to the first embodiment.
  • FIG. It is a figure which shows the waveform of the reflected signal detected with the microwave Doppler sensor according to Embodiment 1. It is a figure which shows the Example at the time of installing a monitoring apparatus as shown in FIG.
  • FIG. It is a figure for demonstrating the installation system of the monitoring apparatus according to Embodiment 2.
  • FIG. It is a figure which shows the time change of the body motion amplitude at the time of installing a monitoring apparatus as shown in FIG.
  • FIG. It is a figure for demonstrating the installation system of the monitoring apparatus according to Embodiment 3.
  • FIG. It is a figure which shows the time change of the body motion amplitude at the time of installing a monitoring apparatus as shown in FIG.
  • FIG. It is a figure which shows an example of the process sequence of a monitoring apparatus.
  • FIG. 4 It is a figure for demonstrating the structure of the monitoring system according to Embodiment 4.
  • FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a monitoring system 1000 according to the first embodiment.
  • monitoring system 1000 includes a monitoring device 100 for monitoring a subject and a terminal device 200.
  • the terminal device 200 is a terminal on the side of watching a subject who is a person to be watched, for example, a smartphone.
  • the terminal device 200 may be another device such as a foldable mobile phone, a tablet terminal device, or a personal computer (PC).
  • PC personal computer
  • the network 55 for connecting the monitoring device 100 and the terminal device 200 to each other includes various networks such as the Internet and a mobile terminal communication network.
  • the network 55 is not limited to this, and a wired communication method may be adopted, or other wireless communication methods such as a wireless LAN (local area network) may be adopted.
  • the monitoring apparatus 100 includes a control circuit 152, a memory 154, a speaker 156, a communication interface 158, and a microwave Doppler sensor 160 as main components.
  • the monitoring device 100 may include a display for displaying various information and an input device such as a button for receiving various inputs from the user.
  • the control circuit 152 typically includes a microprocessor including a CPU and the like, an analog signal processing circuit that processes an analog signal from the microwave Doppler sensor 160, and an AD converter. A detailed configuration of the control circuit 152 will be described later.
  • the microprocessor functions as a control unit that controls the operation of each unit of the monitoring apparatus 100 by reading and executing the program stored in the memory 154. For example, the microprocessor implements the processing of the control circuit 152 described later by executing the program.
  • the memory 154 is realized by a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read-Only Memory), or the like.
  • the memory 154 stores a program executed by the microprocessor or data used by the microprocessor.
  • the speaker 156 converts an audio signal given from the microprocessor into audio and outputs it to the outside of the monitoring device 100.
  • the communication interface 158 encodes communication data from the microprocessor, converts it into a communication signal, and transmits the communication signal to the terminal device 200.
  • the reception signal from the terminal device 200 is decoded, converted into communication data, and output to the microprocessor.
  • the communication method may be a wireless communication method using a wireless LAN or the like, or a wired communication method using USB (Universal Serial Bus) or the like.
  • the microwave Doppler sensor 160 emits a microwave to the subject and outputs a signal reflecting the movement of the subject's body to the control circuit 152 from the reflected microwave. Further, the microwave Doppler sensor 160 generates an I channel signal and a Q channel signal that are orthogonal to each other from the input reflected signal.
  • the microwave Doppler sensor 160 includes an oscillation circuit 21, amplifiers 22A and 22B, a transmission antenna 25, a reception antenna 30, mixers 32I and 32Q, and low-pass filters (LPF) 33I and 33Q, and 90. Degree phase shifter 38.
  • the transmission antenna 25 and the reception antenna 30 are configured by planar antennas.
  • the transmission antenna 25 and the reception antenna 30 may be configured with a waveguide antenna or a dielectric antenna.
  • the microwave sine wave signal output from the oscillation circuit 21 is amplified by the amplifier 22A and radiated from the transmission antenna 25.
  • the microwave Mt radiated to the space is reflected on the body surface (for example, the chest) of the subject as the object.
  • the reflected wave Mr of the radiated microwave a Doppler shift corresponding to the body movement (body movement) of the subject, the breathing movement, and the heartbeat movement occurs. Therefore, the reflected wave Mr signal (reflected signal) input to the receiving antenna 30 is a signal corresponding to the body motion, breathing motion, and heartbeat motion of the subject.
  • the reflected signal received by the receiving antenna 30 is amplified by the amplifier 22B.
  • the amplified signal Dr is input to the mixer 32I on the I channel side and the mixer 32Q on the Q channel side.
  • the signal Dr input to the I channel side is referred to as “Dri” for convenience
  • the signal Dr input to the Q channel side is referred to as “Drq” for convenience.
  • the signal Dt amplified by the amplifier 22A is input to the mixer 32I on the I channel side and the mixer 32Q via the 90-degree phase shifter 38.
  • the signal Dt input to the I channel side is referred to as “Dti” for convenience
  • the signal Dt input to the Q channel side is referred to as “Dtq” for convenience.
  • a configuration in which the phase of the signal Dtq with respect to the signal Dti is shifted by 90 degrees by using the 90-degree phase shifter 38 will be described, but the configuration is not limited thereto.
  • the phase of the signal Drq with respect to the signal Dr may be shifted by 90 degrees.
  • the signal frequency-converted (down-converted) by the mixer 32I is input to the LPF 33I.
  • the LPF 33I outputs a signal obtained by removing a relatively high frequency component from the signal to the analog signal processing circuit 41 as a baseband signal Dbi on the I channel side.
  • the signal frequency-converted by the mixer 32Q is input to the LPF 33Q.
  • the LPF 33Q outputs a signal obtained by removing a relatively high frequency component from the signal to the control circuit 152 as a baseband signal Dbq on the Q channel side.
  • the baseband signals Dbi and Dbq are respectively output as microwave Doppler shift signals that have undergone Doppler shift due to body movement of the subject.
  • the speed and amplitude of the reflected signal input to the receiving antenna 30 change with time. Therefore, although the I channel side signal and the Q channel side signal are instantaneously different in phase by 90 degrees, the phase advance of the baseband signal Dbq with respect to the baseband signal Dbi depends on the speed and direction of the signal. However, it is not constant and always fluctuates over time.
  • FIG. 2 is a plan view showing a configuration of a planar antenna in monitoring apparatus 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing the directivity characteristics of the planar antenna according to the first embodiment. Specifically, FIG. 3A is a diagram showing the directivity characteristic (pattern) in the azimuth (horizontal) direction, and FIG. 3B is a diagram showing the directivity pattern in the elevation (vertical) direction. It is.
  • the planar antenna in monitoring apparatus 100 includes a transmission antenna 25 and a reception antenna 30.
  • Each of the transmission antenna 25 and the reception antenna 30 has eight antenna elements.
  • the directivity pattern of the planar antenna has a main lobe and two side lobes for each of the azimuth and elevation directions.
  • the 3 dB beam width (half-value width) of the main lobe is ⁇ 15 degrees.
  • the half width of the main lobe is preferably ⁇ 20 degrees or less.
  • the configuration in which the bedding is a bed will be described, but the configuration is not limited thereto, and the bedding may be a futon or the like.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining an installation method of monitoring apparatus 100 according to the first embodiment.
  • monitoring apparatus 100 is attached to body 132 of bed 130 at a height H from mat 134 of about 60 cm to 70 cm using pole 101.
  • the monitoring device 100 is attached to the subject's foot side.
  • the peak direction of the main lobe of the planar antenna (transmitting antenna 25 and receiving antenna 30) of the monitoring device 100 is horizontal. Therefore, when the subject is lying on the bed 130, the subject does not exist on the peak direction line 111 (virtual line) (see FIG. 4A). It should be noted that the subject does not exist on the area line 112 indicating the spread of the half width of the main lobe of the planar antenna. On the other hand, when the subject gets up from the bed 130, the subject exists on the peak direction line 111, and the subject approaches the monitoring device 100 (that is, with the monitoring device 100). The distance L with the subject is shortened). Therefore, the amplitude of the reflected signal reflected by the subject and input to the receiving antenna 30 is significantly increased.
  • a side lobe exists in the directivity pattern of the planar antenna in the monitoring apparatus 100. For this reason, even when the subject is lying down and turns over to the left and right, the amplitude of the reflected signal is somewhat larger, but the amplitude is smaller than when the subject is awake. Therefore, by comparing the absolute value of the amplitude of the reflected signal with a predetermined threshold value, it is possible to distinguish and monitor the state in which the subject is up and the state in which the subject is lying (including turning over). .
  • FIG. 5 is a block diagram for illustrating a detailed configuration of the control circuit according to the first embodiment.
  • control circuit 152 includes analog signal processing circuit 41, AD converter 43, and microprocessor 45.
  • the microprocessor 45 is a digital signal processor (DSP) specialized for digital signal processing.
  • DSP digital signal processor
  • the analog signal processing circuit 41 removes unnecessary frequency band components from the signal input from the microwave Doppler sensor 160 and outputs the signal to the AD converter 43. Specifically, the analog signal processing circuit 41 outputs an I-channel analog signal Shi and a Q-channel analog signal Shq in a heart rate component band (0.7 Hz to 20 Hz), and a body motion component band (0.1 Hz). ⁇ 40 Hz) I channel analog signal Sti and Q channel analog signal Stq.
  • the band of the body motion component includes the band of the heartbeat component.
  • the AD converter 43 performs 16-bit (or 12-bit) AD conversion on the input signal. Specifically, the AD converter 43 receives input of the analog signals Shi, Shq, Sti, Stq, and converts the analog signals Shi, Shq, Sti, Stq into digital signals at a predetermined sampling rate (for example, 10 msec). And output to the microprocessor 45. Each digital signal Shi, Shq, Sti, Stq is appropriately offset adjusted as a ⁇ signal according to the voltage amplitude.
  • the microprocessor 45 executes various processes using the digital signals Shi, Shq, Sti, Stq. Specifically, the microprocessor 45 includes a rising determination unit 50, a state determination unit 52, an output control unit 54, a heart rate calculation unit 60, and a respiration calculation unit 70 as main functional configurations.
  • the heartbeat calculation unit 60 receives various digital signals Shi and Shq and executes various processes.
  • the heart rate calculator 60 includes an I channel high pass filter (HPF) 64I, a Q channel HPF 64Q, an I channel LPF 65I, a Q channel LPF 65Q, and an I channel fundamental. It includes a detection unit 66I, a Q channel side fundamental wave detection unit 66Q, and a heart rate average processing unit 67.
  • HPF high pass filter
  • the HPFs 64I and 64Q generate digital signals Hai and Haq by removing low frequency components (particularly, the respiration component band) of the digital signals Shi and Shq, respectively.
  • the HPF 64I outputs the digital signal Hai to the LPF 65I
  • the HPF 64Q outputs the digital signal Haq to the LPF 65Q.
  • the HPFs 64I and 64Q remove frequency components of 0.7 Hz (that is, equivalent to 42 bpm) or less.
  • LPFs 65I and 65Q generate digital signals Hbi and Hbq by removing high-frequency components of digital signals Hai and Haq, respectively.
  • the LPF 65I outputs the digital signal Hbi to the fundamental wave detection unit 66I
  • the LPF 65Q outputs the digital signal Hbq to the fundamental wave detection unit 66Q.
  • the LPFs 65I and 65Q remove frequency components of 10 Hz or more.
  • the LPFs 65I and 65Q may be configured to remove frequency components of 4 Hz (that is, equivalent to 240 bpm) or more.
  • the fundamental wave detectors 66I and 66Q calculate the heart rate using the digital signals Hbi and Hbq, respectively. Specifically, the fundamental wave detection unit 66I performs fast Fourier transform (FFT) on the digital signal Hbi accumulated for a predetermined time (for example, 30 seconds), decomposes it into individual signal components, and then each component. Is processed on the frequency spectrum to generate frequency distribution data. The fundamental wave detection unit 66I selects a frequency distribution (eg, 0.7 Hz to 4 Hz) in a predetermined range related to the heartbeat from the frequency distribution data, and selects the frequency component having the highest intensity (peak) from among the frequency distributions. Detect as data. Note that the fundamental wave detectors 66I and 66Q may detect fundamental wave data using an autocorrelation function.
  • FFT fast Fourier transform
  • the fundamental wave detection unit 66I calculates the heart rate Hi, which is the number of heartbeats per unit time (ie, 1 minute), by multiplying the fundamental wave data by 60 times. Similarly, the fundamental wave detection unit 66Q calculates the heart rate Hq using the digital signal Hbq.
  • the heart rate average processing unit 67 calculates a heart rate Hn by averaging the heart rate Hi and the heart rate Hq.
  • the heartbeat average processing unit 67 may remove a signal with a low noise level intensity or a signal with poor periodicity by integrating the digital signals Hbi and Hbq and appropriately setting a threshold value.
  • Respiration calculation unit 70 receives input of each digital signal Sti, Stq and executes various processes. Specifically, the respiratory calculation unit 70 includes an LPF 71I on the I channel side, an LPF 71Q on the Q channel side, a fundamental wave detection unit 72I on the I channel side, a fundamental wave detection unit 72Q on the Q channel side, and a respiratory average process Part 73.
  • LPFs 71I and 71Q generate digital signals Bai and Baq by removing high-frequency components of digital signals Sti and Stq, respectively.
  • the LPF 71I outputs the digital signal Bai to the fundamental wave detection unit 72I
  • the LPF 71Q outputs the digital signal Baq to the fundamental wave detection unit 72Q.
  • the LPFs 71I and 71Q remove frequency components of 0.75 Hz or higher (that is, equivalent to 45 bpm).
  • the fundamental wave detection units 72I and 72Q calculate the respiration rate using the digital signals Bai and Baq, respectively.
  • the fundamental wave detection unit 72I calculates the respiration rate by the same calculation method as the calculation method by the fundamental wave detection unit 66I.
  • the fundamental wave detection unit 72I creates frequency distribution data by performing a fast Fourier transform on the digital signal Bai accumulated for a predetermined time.
  • the fundamental wave detection unit 72I detects, as fundamental wave data, a frequency component having the highest intensity from a frequency distribution (for example, 0 Hz to 0.75 Hz) in a predetermined range related to respiration among the frequency distribution data.
  • the fundamental wave detection unit 72I multiplies fundamental wave data by 60 to calculate a respiration rate Bi that is the number of breaths per unit time (that is, 1 minute). Similarly, the fundamental wave detection unit 72Q calculates the respiration rate Bq using the digital signal Baq.
  • the respiration average processing unit 73 calculates the respiration rate Bn by averaging the respiration rate Bi and the respiration rate Bq. Note that the breathing average processing unit 73 may remove signals with low noise level intensity and signals with poor periodicity by integrating the digital signals Bai and Baq and appropriately setting a threshold value.
  • the rising determination unit 50 determines whether or not the subject has risen from the bedding based on a predetermined threshold value and a reflection signal (specifically, each digital signal Sti, Stq).
  • the threshold value is a digital value when the amplitude values (voltages 0 V to 3.3 V) of the analog signals Sti and Stq are AD-converted.
  • the rising determination unit 50 calculates the magnitude (absolute value) of the amplitude of each of the digital signals Sti and Stq every predetermined time (for example, 0.2 seconds). For example, when the sampling frequency is 100 Hz, the rising determination unit 50 samples the digital signal every 10 milliseconds for each of the digital signals Sti and Stq, and averages the absolute values of the sampling data for 20 samples. (Average absolute value) is calculated. The rising determination unit 50 calculates the calculated average absolute value at regular intervals, and sequentially stores the calculation results in association with the time.
  • the rising determination unit 50 determines that the subject has risen from the bedding when both the average absolute value for the digital signal Sti and the average absolute value for the digital signal Stq are equal to or greater than the threshold Th1. Further, the rising determination unit 50 may determine that the subject has risen from the bedding when the average absolute value of at least one of the digital signals Sti and Stq is equal to or greater than the threshold Th1. Alternatively, the rising determination unit 50 calculates a combined signal of the digital signals Sti and Stq, and determines that the subject has risen from the bedding when the average absolute value of the combined component is equal to or greater than the threshold Th1. Good.
  • the rising determination unit 50 avoids erroneous determination due to noise components, and the subject is placed in the bedding when the average absolute value is equal to or greater than the threshold value Th1 for a plurality of times (for example, two times or three times). You may decide that you got up.
  • the rising determination unit 50 determines whether or not the subject has risen in view of not only the magnitude of the amplitude of the reflected signal but also the phase relationship between the I channel signal and the Q channel signal of the reflected signal. Also good.
  • FIG. 6 is a diagram showing a waveform of a reflected signal detected by the microwave Doppler sensor according to the first embodiment.
  • an object for example, a subject
  • a stop operation is performed, and further a separation operation is performed from the microwave Doppler sensor 160. Is assumed.
  • the phase Pi of the I channel signal waveform is advanced with respect to the phase Pq of the Q channel signal waveform, and as the subject approaches the microwave Doppler sensor 160, The amplitude increases.
  • each of the I channel signal waveform and the Q channel signal waveform changes relatively slowly with a small amplitude and a long period.
  • the phase relationship between the phase Pi and the phase Pq is inverted (that is, the phase Pi is delayed with respect to the phase Pq), and the amplitude decreases as the separation occurs.
  • the movement of the subject to get up from the bedding corresponds to the movement of approaching, stopping, and moving away from the monitoring device 100. Therefore, by using such characteristics, the rising determination unit 50 satisfies the condition regarding the magnitude of the amplitude of the reflected signal, and the phase of the I channel signal and the phase of the Q channel signal are inverted. In this case, it may be determined that the subject has risen from the bedding. Thereby, the determination precision of the presence or absence of a subject's rising operation can be improved.
  • the various determination methods of the rising determination unit 50 as described above may be configured to be arbitrarily settable by the user.
  • the state determination unit 52 determines the state of the subject based on the heart rate Hn, the respiratory rate Bn, and the determination result of the rising determination unit 50.
  • the monitoring device 100 is attached substantially horizontally as in the example of FIG.
  • the state determination unit 52 determines that each of the heart rate Hn and the respiratory rate Bn is out of the reference range.
  • the subject is not determined to be in an abnormal state.
  • the reference range Xh of the heart rate Hn is 50 to 90 times / minute
  • the reference range Xb of the respiration rate Bn is 10 to 20 times / minute.
  • the state determination unit 52 determines that the subject is abnormal when at least one of the heart rate Hn and the respiration rate Bn is out of the reference range when the rising determination unit 50 determines that the subject is rising. It is determined that it is in a state. For example, when the heart rate Hn is outside the reference range Xh, the state determination unit 52 determines that the heart rate is abnormal, and when the respiratory rate Bn is outside the reference range Xb, the state determination unit 52 determines that the respiratory abnormality is present. To do.
  • the output control unit 54 outputs warning information based on the determination results of the rising determination unit 50 and the state determination unit 52. Specifically, the output control unit 54 outputs warning information when receiving a determination result that the subject has been awakened and a determination result that is a heartbeat abnormality or respiratory abnormality.
  • the output control unit 54 may output the warning information through the speaker 156 or may display the warning information on a display. Further, the output control unit 54 may transmit warning information to the terminal device 200 via the communication interface 158.
  • the output control unit 54 when the subject gets up, the output control unit 54 outputs a message such as “Please do not get out of bed yet” as warning information, or indicates that the subject has risen as warning information. Information is transmitted to the terminal device 200.
  • FIG. 7 is a diagram showing an embodiment when the monitoring device 100 is installed as shown in FIG. Specifically, FIG. 7A shows an embodiment in which the monitoring device 100 is installed at a position where the height H from the mat 134 is 60 cm. FIG.7 (b) has shown the Example when the monitoring apparatus 100 is installed in the position whose height H is 70 cm.
  • the horizontal axis represents time (minutes), and the vertical axis represents the magnitude of the reflected signal (specifically, the digital signals Sti, Stq) (body movement amplitude).
  • the unit of the magnitude of the amplitude is an arbitrary unit (au) and indicates the intensity amplitude (corresponding to the voltage component) of the reflected signal from the subject. However, since it is a Doppler signal, it moves to the subject. When there is no value, the value is zero.
  • the sampling frequency of the monitoring device 100 is 100 Hz, and the absolute value of the body motion amplitude is plotted every certain time (0.2 seconds). The plotted value is an average value (average absolute value) of absolute values of 20 pieces of sampling data.
  • FIG. 7 (a) shows the time variation of the body motion amplitude when the subject performs the following operations. Specifically, in the period T1a, the subject performs a turnover operation twice every about 15 seconds from the time tsa which is the start time point, and then performs a rising operation every 10 seconds in the period T2a. Implement once.
  • the body motion amplitude is larger during the rising motion than during the rolling motion.
  • the threshold value Th1 is set to 10,000
  • the body motion amplitude is equal to or less than the threshold value during the turning operation
  • the body motion amplitude is equal to or greater than the threshold value during the rising motion, so that the rising motion and the rolling motion can be distinguished. That is, the monitoring device 100 can accurately determine the rising motion of the subject. For example, the monitoring apparatus 100 may determine that the subject has risen when the plot value is continuously equal to or greater than the threshold value (10000) twice or more. In this case, erroneous determination due to noise components can be avoided.
  • the monitoring apparatus 100 determines that it has risen, the determination time is recorded together with the determination result, and information (message or the like) that prompts the subject to pay attention is output as a voice.
  • the monitoring apparatus 100 transmits information indicating that the subject is in a standing state to the terminal apparatus 200. As a result, the patient can be prevented from falling from the bed 130, and the caregiver can quickly reach the subject.
  • FIG. 7 (b) shows changes over time in body motion amplitude when the subject performs the following actions. Specifically, in the period T1b, the subject performs the rising operation about 10 seconds from the time tsb which is the start time, and then performs the turning operation twice on the left and right in the period T2b.
  • the body motion amplitude is less than or equal to the threshold value during the turning operation, and the body motion amplitude is greater than or equal to the threshold value during the waking operation. it can.
  • the subject's rising motion and the turning motion can be distinguished, so that the rising motion can be accurately determined.
  • warning information for warning is output and information indicating the wake-up operation is transmitted to an external device. Therefore, it is possible to prevent the subject from falling from the bedding.
  • the caregiver can quickly reach the subject.
  • abnormalities in the respiratory rate and heart rate of the subject can be detected.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining an installation method of monitoring apparatus 100 according to the second embodiment.
  • the installation method shown in FIG. 8 and the installation method described in FIG. 4 are different in angle Rc, and the other configurations are the same.
  • the angle Rc 18 degrees.
  • the angle Rc is set to about 20 degrees at the maximum considering the height of the person.
  • the subject When the subject is lying on the bed 130, the subject does not exist on the peak direction line 111 of the main lobe of the planar antenna of the monitoring device 100 (see FIG. 8A). For this reason, even if the subject turns over, the detected body motion amplitude is considered to be relatively small.
  • FIG. 9 is a diagram showing a temporal change in body motion amplitude when the monitoring device 100 is installed as shown in FIG. 9A and 9B, the horizontal axis represents time (minutes), and the vertical axis represents the magnitude of body motion amplitude.
  • the unit of the magnitude of the amplitude is an arbitrary unit (au).
  • the sampling frequency of the monitoring device 100 is 100 Hz, and the absolute value of the body motion amplitude is plotted every certain time (0.2 seconds).
  • the plotted value is an average value (average absolute value) of absolute values of 20 pieces of sampling data.
  • FIG. 9 (a) shows the time variation of the body motion amplitude when the subject rises every several tens of seconds from the time tsa1 which is the start time and performs the motion three times in the period T3a.
  • FIG. 9 (b) shows the time change of the body motion amplitude when the subject performs the turning action twice every left and right every several tens of seconds in the period T3b (time tsb1 to time tsb2). Yes.
  • the body motion amplitude is larger in the rising motion than in the rolling motion.
  • the threshold value Th1 is set larger than the example of FIG. Specifically, when the threshold value Th1 is set to 16000, the body movement amplitude is equal to or less than the threshold value during the turnover operation, and the body movement amplitude is equal to or greater than the threshold value during the rising operation, so that the rising operation and the turnover operation can be distinguished. That is, the monitoring device 100 can accurately determine the rising motion of the subject. For example, the monitoring apparatus 100 may determine that the subject has risen when the plot value is continuously equal to or greater than the threshold value (16000) five times or more. In this case, it is possible to avoid erroneous determination due to a noise component and erroneous determination of a turnover operation as a rising operation.
  • the state determination unit 52 determines that the subject is in an abnormal state when at least one of the heart rate Hn and the respiratory rate Bn is out of the reference range. You may judge. If the heart rate Hn (or respiratory rate Bn) is zero despite the history of getting up motion, it is highly likely that the subject has already left the bed 130. Therefore, the state determination unit 52 is a case where it is determined that the subject is awake (that is, when there is a history of a rising motion) and the heart rate Hn (or respiratory rate Bn) is zero. May determine that the subject is getting out of bed 130.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining an installation method of monitoring apparatus 100 according to the third embodiment.
  • the installation method shown in FIG. 10 is different from the installation method described in FIG. 1 in that the monitoring device 100 is installed on the subject's foot side, and the value of the angle Rc is different. It is the same.
  • the angle Rc is set to 10 degrees.
  • the angle Rc is set to about 20 degrees at the maximum considering the height of the person.
  • the subject When the subject is lying on the bed 130, the subject does not exist on the peak direction line 111 of the main lobe of the planar antenna of the monitoring device 100 (see FIG. 10A). For this reason, even if the subject turns over, the detected body motion amplitude is considered to be relatively small.
  • the horizontal axis represents time (minutes), and the vertical axis represents the magnitude of body movement amplitude.
  • the unit of the magnitude of the body motion amplitude is an arbitrary unit (au).
  • the sampling frequency of the monitoring device 100 is 100 Hz, and the absolute value of the body motion amplitude is plotted every certain time (0.2 seconds). The plotted value is an average absolute value of 20 pieces of sampling data.
  • FIG. 11 shows a case where the subject performs a turnover operation twice every left and right every several tens of seconds from the time tsa2 which is the start time point in the period T4a, and then performs a rising operation once in the period T4b.
  • the time change of body motion amplitude is shown.
  • the body motion amplitude is larger in the rising motion than in the rolling motion.
  • the threshold value Th1 is set to 10,000
  • the body movement amplitude is equal to or less than the threshold value Th1 during the turning operation
  • the body movement amplitude is equal to or greater than the threshold value Th1 during the waking operation. It can be distinguished from a rollover action. That is, the monitoring device 100 can accurately determine the rising motion of the subject.
  • Rc 10 degrees.
  • the half width of the main lobe of the planar antenna increases.
  • the third embodiment it is possible to determine the rising motion and detect the abnormality in the heart rate Hn and the respiratory rate Bn as in the first embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a processing procedure of the monitoring apparatus 100.
  • the following steps of the monitoring apparatus 100 are mainly realized by the microprocessor 45 of the control circuit 152 executing a program stored in the memory 154.
  • monitoring apparatus 100 irradiates the subject with microwaves through microwave Doppler sensor 160 (step S10).
  • the monitoring apparatus 100 receives the reflected wave of the microwave via the microwave Doppler sensor 160 (step S12), and generates an I channel signal and a Q channel signal from the reflected wave signal (step S14).
  • the monitoring apparatus 100 executes the determination of the rising motion of the subject using the I channel signal and the Q channel signal (step S16). Specifically, the rising determination unit 50 executes the above-described rising movement determination process. Furthermore, the monitoring apparatus 100 detects (calculates) the heart rate Hn and the respiration rate Bn of the subject using the I channel signal and the Q channel signal (step S18). Specifically, the heart rate calculation unit 60 executes the above-described heart rate calculation process, and the respiration calculation unit 70 executes the above-described respiration rate calculation process.
  • the monitoring apparatus 100 determines the state of the subject based on the result of determination of rising motion, the heart rate, and the respiratory rate (step S20). Specifically, the state determination process described above is executed by the state determination unit 52. And the monitoring apparatus 100 outputs warning information based on a predetermined condition (step S22). Specifically, the output control unit 54 executes the warning information output process described above. For example, when the subject wakes up, warning information is output when it is determined that the heartbeat abnormality and respiratory abnormality are present.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining the configuration of the monitoring system according to the fourth embodiment.
  • FIG. 13A is a schematic view when the subject lying on the bed 130 is viewed from above.
  • FIG. 13B is a schematic view when the subject lying on the bed 130 is viewed from the side.
  • FIG. 13C is a schematic view when the subject lying on the bed 130 is viewed from the head side.
  • the monitoring system includes a plurality of monitoring devices 100A to 100E.
  • the configuration of each of the monitoring devices 100A to 100E is substantially the same as the configuration of the monitoring device 100 described above.
  • the plurality of monitoring devices 100A to 100E are configured to be able to communicate with each other.
  • Each monitoring device can share these information by transmitting information such as various determination results, heart rate and respiration rate calculated by the own device to other monitoring devices.
  • the monitoring system 1100 may include the terminal device 200 illustrated in FIG. In this case, each of the monitoring devices 100A to 100E is configured to be able to communicate with the terminal device 200.
  • the monitoring device 100A is attached on the subject's foot side and at a height H from the mat 134 of about 60 cm to 70 cm.
  • the monitoring device 100B is attached on the head side of the subject and at a height H from the mat 134 of about 60 cm to 70 cm.
  • Each of the monitoring devices 100C and 100D is installed on a bedside guard 136 provided on the left and right of the main body 132 of the bed 130.
  • Each of the monitoring devices 100C and 100D is attached at a height H from the mat 134 of about 20 to 30 cm.
  • it is preferable that each of the monitoring devices 100C and 100D be tilted toward the subject side by an angle Rc 20 degrees so that the chest of the subject exists on the peak direction line of the main lobe of the planar antenna.
  • the bedside guard 136 is installed using a dedicated stand or the like.
  • each of monitoring devices 100C and 100D may be integrated with an alarm clock or the like having an appropriate height.
  • the monitoring device 100E is provided between the bottom surface of the main body 132 of the bed 130 and the mat 134.
  • the bedding is a futon
  • the mattress is pulled under the mattress and provided between the floor (or tatami mat) and the mattress.
  • the monitoring devices 100A and 100B are mainly used for determination of getting up, and the monitoring devices 100C to 100E are mainly used for detection of heartbeat, breathing and body movement (turning over) when the subject is lying down. Used. Specifically, by using at least one of the monitoring devices 100A and 100B and at least one of the monitoring devices 100C to 100E, the rising determination accuracy and the heart rate when the subject is lying down, The detection accuracy of respiration and body movement can be improved at the same time.
  • a configuration in which the monitoring device 100A is used for determination of getting up and the monitoring device 100C is used for detecting heartbeat, respiration, and body movement will be described. In order to improve accuracy, a configuration using a plurality of monitoring devices 100A to 100E may be used.
  • each of the monitoring devices 100A and 100C previously stores the magnitude of the body movement amplitude (noise level) when the subject is off the bed 130 and there is no moving body on the bed 130 in the internal memory.
  • the magnitude of the body motion amplitude is set to the threshold Th2.
  • the monitoring devices 100A and 100C determine that the average absolute value of the body motion amplitude is equal to or less than the threshold value Th2. In addition, when the determination results of the monitoring devices 100A and 100C are different, the determination result of the monitoring device 100C has priority. When the average absolute value of the body motion amplitude is equal to or less than the threshold Th2, it is highly likely that the subject is out of bed 130 or in an abnormal state.
  • the monitoring device 100A further determines whether or not the subject is up and moving. Specifically, when the magnitude of the body motion amplitude is equal to or less than the threshold Th2 and there is a history of getting up (that is, when it is determined that there is a rising action), the monitoring apparatus 100A allows the subject to move to the bed 130. It is determined that you are getting out of bed. At this time, when the heart rate Hn and the respiratory rate Bn detected by the monitoring device 100C are not zero, the subject leaves the bed 130 and is in the vicinity of the bed 130 (for example, in the room). You may determine that it exists.
  • the monitoring device 100A detects the subject because the magnitude of the body motion amplitude is the noise level even though the subject is present in the bed 130. It is determined that the person is in an abnormal state. In this case, the monitoring apparatus 100C may further determine whether or not the heart rate Hn and the respiration rate Bn are zero. That is, the monitoring devices 100A and 100C have a subject motion amplitude of less than or equal to the threshold Th2, there is no history of the subject rising, and the heart rate Hn and the respiratory rate Bn are zero. May be determined to be in an abnormal state.
  • the monitoring devices 100A and 100C determine that the average absolute value of the body motion amplitude is larger than the threshold value Th2.
  • the subject exists on the bed 130 or leaves the bed 130 and is in the vicinity of the bed 130 (for example, in the room).
  • the monitoring device 100A further determines whether or not the subject is getting up, and the monitoring device 100C calculates the heart rate Hn and the respiratory rate Bn of the subject.
  • the monitoring device 100A and the monitoring device 100C exist on the bed 130 in a state in which the subject is raised when there is a history of the subject rising and the heart rate Hn and the respiratory rate Bn are within the reference range. It is determined that On the other hand, the monitoring device 100A and the monitoring device 100C leave the bed 130 when the subject has a history of getting up and the heart rate Hn and the respiratory rate Bn are out of the reference range. It is determined that it exists in the vicinity.
  • Monitoring device 100A and monitoring device 100C determine that the subject is lying on bed 130 when there is no history of the rising motion.
  • the monitoring devices 100A and 100C can grasp the operation status of the subject around the bed 130 by the determination method as described above. Therefore, each of the monitoring devices 100A and 100C can output a message to alert the subject when he / she determines that the subject is in an abnormal state or is out of bed, Warning information is transmitted to the terminal device 200.
  • the state of the subject (whether or not getting up, whether or not getting out of bed 130, and whether or not there is a physical abnormality) is determined more accurately. be able to.
  • the configuration in which the monitoring device is installed in the bedding or in the vicinity thereof is described, but the configuration is not limited thereto.
  • the monitoring device may be configured to be installed on a ceiling.
  • each of the monitoring devices 100A and 100C compares the magnitude of the body motion amplitude with the threshold value Th2 to grasp the state of the subject more accurately has been described.
  • the threshold Th2 may be used. For example, when monitoring device 100 (state determination unit 52) according to the second embodiment has a magnitude of the amplitude (body motion amplitude) of the reflected signal (digital signals Sti, Stq) equal to or smaller than threshold Th2, which is smaller than threshold Th1. It may be determined that the subject has left the bed.
  • the state determination unit 52 determines that the subject is abnormal when the magnitude of the body motion amplitude is equal to or less than the threshold Th2, there is no history of the subject rising, and the heart rate Hn and the respiratory rate Bn are zero. It may be determined that the current state is not correct.
  • a program for causing a computer to function and executing control is recorded on a non-temporary computer-readable recording medium such as a flexible disk attached to the computer, a CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory), a ROM, a RAM, and a memory card as a program product. It can also be provided. Alternatively, the program can be provided by being recorded on a recording medium such as a hard disk built in the computer. A program can also be provided by downloading via a network.
  • the program may be a program module that is provided as a part of an operating system (OS) of a computer and that calls necessary modules in a predetermined arrangement at a predetermined timing to execute processing.
  • OS operating system
  • the program itself does not include the module, and the process is executed in cooperation with the OS.
  • a program that does not include such a module can also be included in the program according to the present embodiment.
  • the program according to the present embodiment may be provided by being incorporated in a part of another program. Even in this case, the program itself does not include the module included in the other program, and the process is executed in cooperation with the other program. A program incorporated in such another program can also be included in the program according to the present embodiment.
  • the configuration exemplified as the above-described embodiment is an example of the configuration of the present invention, and can be combined with another known technique, and a part thereof does not depart from the gist of the present invention. It is also possible to change and configure such as omitting.

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Abstract

被検者の起き上がり動作を適切に検出することにより、当該被検者の安全を確保することが可能な技術を提供する。寝具（１３０）上の被検者を監視するための監視装置（１００）は、被検者に照射されたマイクロ波の反射波を受信する受信部（３０）と、所定の時間間隔で、反射波の信号の振幅と第１閾値とに基づいて、被検者が起き上がったか否かを判定する起き上がり判定部（５０）と、起き上がり判定部（５０）により被検者が起き上がったと判定された場合に、警告情報を出力する出力制御部（５４）とを備える。

Description

監視装置
　本開示は、監視装置に関し、特に、寝具上の被検者を監視するための監視装置に関する。本出願は、２０１７年１月２０日に出願した日本特許出願である特願２０１７－００８２００号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。
　近年、高齢化社会の進行に伴って、一人暮らしの高齢者、あるいは高齢者夫婦のみの世帯が増加している。また、過疎化等によって近隣の人々による見守りも期待できなくなり、生活をサポートする介護者等による支援にも限界があることから、高齢者や独居生活者の安否確認が十分に行えないことが多い。そのため、不測の事態発生に対する対応の遅れが頻発している。そこで、このような事態発生を防止するためにマイクロ波ドップラセンサを用いて被検者を監視するシステムが知られている。
　例えば、特開２０１２－７５８６１号公報（特許文献１）は、被検者の生体情報を収集して被検者の安否を監視する安否監視装置を開示している。安否監視装置は、被検者にマイクロ波を照射し、そのドップラシフトした反射波から、被検者の体動と呼吸とを検出し、所定時間内の体動数と呼吸数とから被検者の安否を監視する。
特開２０１２－７５８６１号公報
　特許文献１に係る技術では、マイクロ波ドップラセンサが出力するマイクロ波ドップラシフト信号を用いて体動数および呼吸数を算出し、これらの組み合わせである安否パターンを用いて被検者の安否を監視する。
　例えば、事故の具体例として、介護者が気付かないうちに、介護が必要な高齢者がベッドから離れた場合に生じ得る徘徊や転倒等が挙げられる。このような事故の発生を抑制するためには、被検者のベッド等の寝具から離床する際の起き上がりに関する動作を検出する必要がある。しかしながら、特許文献１では、被検者の当該動作を検出できないため、上記事故の発生を抑制することはできない。
　本開示は、ある局面では、被検者の起き上がり動作を適切に検出することにより、当該被検者の安全を確保することが可能な監視装置を提供することを目的とする。
　ある実施の形態に従うと、寝具上の被検者を監視するための監視装置が提供される。監視装置は、被検者に照射されたマイクロ波の反射波を受信する受信部と、所定の時間間隔で、反射波の信号の振幅と第１閾値とに基づいて、被検者が起き上がったか否かを判定する起き上がり判定部と、起き上がり判定部により被検者が起き上がったと判定された場合に、警告情報を出力する出力制御部とを備える。
　本開示によると、被検者の起き上がり動作を適切に検出することにより、当該被検者の安全を確保することが可能となる。
実施の形態１に従う監視システムの全体構成を示す図である。 実施の形態１に従う監視装置における平面アンテナの構成を示す平面図である。 実施の形態１に従う平面アンテナの指向性特性を示す図である。 実施の形態１に従う監視装置の設置方式を説明するための図である。 実施の形態１に従う制御回路の詳細な構成を説明するためのブロック図である。 実施の形態１に従うマイクロ波ドップラセンサで検出される反射信号の波形を示す図である。 図４に示すように監視装置を設置した場合の実施例を示す図である。 実施の形態２に従う監視装置の設置方式を説明するための図である。 図８に示すように監視装置を設置した場合の体動振幅の時間変化を示す図である。 実施の形態３に従う監視装置の設置方式を説明するための図である。 図１０に示すように監視装置を設置した場合の体動振幅の時間変化を示す図である。 監視装置の処理手順の一例を示す図である。 実施の形態４に従う監視システムの構成を説明するための図である。
　以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
　［実施の形態１］
　＜システムの全体構成＞
　図１は、実施の形態１に従う監視システム１０００の全体構成を示す図である。図１を参照して、監視システム１０００は、被検者を監視するための監視装置１００と、端末装置２００とを含む。端末装置２００は、見守り対象者である被検者を見守る側の端末であり、例えば、スマートフォンである。ただし、端末装置２００は、折り畳み式携帯電話、タブレット端末装置、ＰＣ（personal　computer）等のような他の機器であってもよい。
　監視装置１００と、端末装置２００とを互いに接続するためのネットワーク５５は、インターネット、移動体端末通信網などの各種ネットワークを含む。ネットワーク５５は、これに限られず、有線通信方式を採用してもよいし、無線ＬＡＮ（local　area　network）等のその他の無線通信方式を採用してもよい。
　監視装置１００は、主な構成要素として、制御回路１５２と、メモリ１５４と、スピーカ１５６と、通信インターフェイス１５８と、マイクロ波ドップラセンサ１６０とを含む。なお、監視装置１００は、各種情報を表示するためのディスプレイと、ユーザからの各種入力を受け付けるボタン等の入力装置とを含んでいてもよい。
　制御回路１５２は、典型的には、ＣＰＵ等を含むマイクロプロセッサと、マイクロ波ドップラセンサ１６０からのアナログ信号を処理するアナログ信号処理回路と、ＡＤコンバータとを含む。制御回路１５２の詳細な構成については後述する。マイクロプロセッサは、メモリ１５４に記憶されたプログラムを読み出して実行することで、監視装置１００の各部の動作を制御する制御部として機能する。例えば、マイクロプロセッサは、当該プログラムを実行することによって、後述する制御回路１５２の処理を実現する。
　メモリ１５４は、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read-Only　Memory）などによって実現される。メモリ１５４は、マイクロプロセッサによって実行されるプログラム、またはマイクロプロセッサによって用いられるデータなどを記憶する。
　スピーカ１５６は、マイクロプロセッサから与えられる音声信号を音声に変換して監視装置１００の外部へ出力する。通信インターフェイス１５８は、マイクロプロセッサからの通信データを符号化し通信信号に変換し、通信信号を端末装置２００へ送信する。また、端末装置２００から受信信号を復号化して通信データに変換しマイクロプロセッサに出力する。通信方式は、無線ＬＡＮなどによる無線通信方式であってもよいし、ＵＳＢ（Universal　Serial　Bus）などを利用した有線通信方式であってもよい。
　マイクロ波ドップラセンサ１６０は、被検者にマイクロ波を放射し、反射してきたマイクロ波から、被検者の身体の動き等を反映する信号を制御回路１５２に出力する。また、マイクロ波ドップラセンサ１６０は、入力された反射信号から、互いに直交するＩチャネル信号およびＱチャネル信号を生成する。
　具体的には、マイクロ波ドップラセンサ１６０は、発振回路２１と、増幅器２２Ａ，２２Ｂと、送信アンテナ２５と、受信アンテナ３０と、ミキサ３２Ｉ，３２Ｑと、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３３Ｉ，３３Ｑと、９０度移相器３８とを含む。送信アンテナ２５および受信アンテナ３０は、平面アンテナで構成されている。なお、送信アンテナ２５および受信アンテナ３０は、導波管アンテナ、あるいは、誘電体アンテナで構成されていてもよい。
　発振回路２１から出力されたマイクロ波正弦波信号は、増幅器２２Ａによって増幅され、送信アンテナ２５から放射される。空間に放射されたマイクロ波Ｍｔは、対象物である被検者の体表（例えば、胸部）で反射される。放射されたマイクロ波の反射波Ｍｒには、被検者の身体の動き（体動）と、呼吸動作および心拍動作とに対応したドップラシフトが生じている。そのため、受信アンテナ３０に入力される反射波Ｍｒの信号（反射信号）は、被検者の体動、呼吸動作および心拍動作に対応した信号となる。
　受信アンテナ３０により受信された反射信号は、増幅器２２Ｂによって増幅される。当該増幅後の信号Ｄｒは、Ｉチャネル側のミキサ３２ＩおよびＱチャネル側のミキサ３２Ｑに入力される。ここでは、Ｉチャネル側に入力される信号Ｄｒを便宜上「Ｄｒｉ」と称し、Ｑチャネル側に入力される信号Ｄｒを便宜上「Ｄｒｑ」と称する。
　増幅器２２Ａによって増幅された信号Ｄｔは、Ｉチャネル側のミキサ３２Ｉと、９０度移相器３８を介してミキサ３２Ｑとに入力される。ここでは、Ｉチャネル側に入力される信号Ｄｔを便宜上「Ｄｔｉ」と称し、Ｑチャネル側に入力される信号Ｄｔを便宜上「Ｄｔｑ」と称する。なお、本実施の形態では、９０度移相器３８を用いることにより、信号Ｄｔｉに対する信号Ｄｔｑの位相を９０度ずらす構成について説明するが、当該構成に限られない。例えば、９０度移相器３８を用いることにより、信号Ｄｒｉに対する信号Ｄｒｑの位相を９０度ずらす構成であってもよい。
　ミキサ３２Ｉにより周波数変換（ダウンコンバージョン）された信号は、ＬＰＦ３３Ｉに入力される。ＬＰＦ３３Ｉは、当該信号から比較的高い周波数成分を除去した信号を、Ｉチャネル側のベースバンド信号Ｄｂｉとしてアナログ信号処理回路４１に出力する。また、ミキサ３２Ｑにより周波数変換された信号は、ＬＰＦ３３Ｑに入力される。ＬＰＦ３３Ｑは、当該信号から比較的高い周波数成分を除去した信号を、Ｑチャネル側のベースバンド信号Ｄｂｑとして制御回路１５２に出力する。当該ベースバンド信号Ｄｂｉ，Ｄｂｑは、それぞれ、被検者の体動によって、ドップラシフトを受けたマイクロ波ドップラシフト信号として出力される。
　受信アンテナ３０に入力される反射信号の速度および振幅は、時間とともに変化する。そのため、Ｉチャネル側の信号およびＱチャネル側の信号は、瞬時的には９０度位相が異なっているものの、信号の速度および方向に応じて、ベースバンド信号Ｄｂｉに対するベースバンド信号Ｄｂｑの位相の進み方は、一定でなく常に時間変動することになる。
　図２は、実施の形態１に従う監視装置１００における平面アンテナの構成を示す平面図である。図３は、実施の形態１に従う平面アンテナの指向性特性を示す図である。具体的には、図３（ａ）は、方位角（水平）方向の指向性特性（パターン）を示す図であり、図３（ｂ）は、仰角（垂直）方向の指向性パターンを示す図である。
　図２を参照して、監視装置１００における平面アンテナは、送信アンテナ２５および受信アンテナ３０を含む。送信アンテナ２５および受信アンテナ３０の各々は、８つのアンテナ素子を有する。
　図３を参照して、平面アンテナの指向性パターンは、方位角方向および仰角方向の各々について、メインローブと２つのサイドローブとを有する。方位角方向および仰角方向の各々において、メインローブの３ｄＢビーム幅（半値幅）は±１５度である。なお、メインローブの半値幅は±２０度以下であることが好ましい。
　＜監視装置の設置方式＞
　寝具の上に横たわった被検者を監視するための監視装置１００の設置方式について説明する。以下では、寝具がベッドである構成について説明するが、これに限られず、寝具が布団等であってもよい。
　図４は、実施の形態１に従う監視装置１００の設置方式を説明するための図である。図４を参照して、監視装置１００は、ポール１０１を用いて、ベッド１３０の本体１３２であって、マット１３４からの高さＨ＝約６０ｃｍ～７０ｃｍ付近に取り付けられる。図４の例では、監視装置１００は、被検者の足元側に取り付けられている。また、監視装置１００は、水平から所定の角度±Ｒｃの範囲内に取り付け可能に構成される。図４の例では、Ｒｃ＝０であり、監視装置１００は略水平に取り付けられる。
　監視装置１００の平面アンテナ（送信アンテナ２５および受信アンテナ３０）のメインローブのピーク方向は水平である。そのため、被検者がベッド１３０に横たわっている場合には、ピーク方向線１１１（仮想的な線）上には当該被検者は存在しない（図４（ａ）参照）。なお、平面アンテナのメインローブの半値幅の広がりを示す領域線１１２上にも当該被検者は存在しない。一方、被検者がベッド１３０から起き上がった場合には、ピーク方向線１１１上に当該被検者が存在し、かつ監視装置１００に被検者が接近することになる（すなわち、監視装置１００と被検者との距離Ｌが短くなる）。そのため、被検者により反射されて受信アンテナ３０に入力される反射信号の振幅は著しく大きくなる。
　ここで、監視装置１００における平面アンテナの指向性パターンには、サイドローブ（図３参照）が存在する。そのため、被検者が横たわっているときに左右へ寝返り動作した場合でも、反射信号の振幅は多少大きくなるが、被検者が起き上がった場合と比較すると、当該振幅は小さい。そのため、反射信号の振幅の絶対値と、所定の閾値とを比較することにより、被検者が起き上がった状態と、被検者が横たわっている状態（寝返り動作を含む）とを区別して監視できる。
　＜制御回路の構成＞
　図５は、実施の形態１に従う制御回路の詳細な構成を説明するためのブロック図である。図５を参照して、制御回路１５２は、アナログ信号処理回路４１と、ＡＤコンバータ４３と、マイクロプロセッサ４５とを含む。典型的には、マイクロプロセッサ４５は、ディジタル信号処理に特化したディジタルシグナルプロセッサ（digital　signal　processor：ＤＳＰ）である。
　アナログ信号処理回路４１は、マイクロ波ドップラセンサ１６０から入力された信号のうちの不要な周波数帯域の成分を除去して、ＡＤコンバータ４３に出力する。具体的には、アナログ信号処理回路４１は、心拍成分の帯域（０．７Ｈｚ～２０Ｈｚ）のＩチャネルのアナログ信号ＳｈｉおよびＱチャネルのアナログ信号Ｓｈｑを出力し、体動成分の帯域（０．１Ｈｚ～４０Ｈｚ）のＩチャネルのアナログ信号ＳｔｉおよびＱチャネルのアナログ信号Ｓｔｑを出力する。なお、体動成分の帯域には、心拍成分の帯域も含まれる。
　ＡＤコンバータ４３は、入力された信号を１６ビット（または、１２ビット）ＡＤ変換する。具体的には、ＡＤコンバータ４３は、アナログ信号Ｓｈｉ，Ｓｈｑ，Ｓｔｉ，Ｓｔｑの入力を受け付け、所定のサンプリングレート（例えば、１０ｍｓｅｃ）にて、アナログ信号Ｓｈｉ，Ｓｈｑ，Ｓｔｉ，Ｓｔｑをディジタル信号に変換してマイクロプロセッサ４５に出力する。なお、各ディジタル信号Ｓｈｉ，Ｓｈｑ，Ｓｔｉ，Ｓｔｑは、電圧振幅に応じた±の信号として、適宜オフセット調整される。
　マイクロプロセッサ４５は、各ディジタル信号Ｓｈｉ，Ｓｈｑ，Ｓｔｉ，Ｓｔｑを用いて各種の処理を実行する。具体的には、マイクロプロセッサ４５は、主な機能構成として、起き上がり判定部５０と、状態判定部５２と、出力制御部５４と、心拍演算部６０と、呼吸演算部７０とを含む。
　心拍演算部６０は、各ディジタル信号Ｓｈｉ，Ｓｈｑの入力を受け付けて、各種処理を実行する。具体的には、心拍演算部６０は、Ｉチャネル側のハイパスフィルタ（ＨＰＦ）６４Ｉと、Ｑチャネル側のＨＰＦ６４Ｑと、Ｉチャネル側のＬＰＦ６５Ｉと、Ｑチャネル側のＬＰＦ６５Ｑと、Ｉチャネル側の基本波検出部６６Ｉと、Ｑチャネル側の基本波検出部６６Ｑと、心拍平均処理部６７とを含む。
　ＨＰＦ６４Ｉ，６４Ｑは、それぞれディジタル信号Ｓｈｉ，Ｓｈｑの低周波成分（特に、呼吸成分の帯域）を除去することにより、ディジタル信号Ｈａｉ，Ｈａｑを生成する。ＨＰＦ６４Ｉは、ディジタル信号ＨａｉをＬＰＦ６５Ｉに出力し、ＨＰＦ６４Ｑは、ディジタル信号ＨａｑをＬＰＦ６５Ｑに出力する。典型的には、ＨＰＦ６４Ｉ，６４Ｑは、０．７Ｈｚ（すなわち、４２ｂｐｍに相当）以下の周波数成分を除去する。
　ＬＰＦ６５Ｉ，６５Ｑは、それぞれディジタル信号Ｈａｉ，Ｈａｑの高周波成分を除去することにより、ディジタル信号Ｈｂｉ，Ｈｂｑを生成する。ＬＰＦ６５Ｉは、ディジタル信号Ｈｂｉを基本波検出部６６Ｉに出力し、ＬＰＦ６５Ｑは、ディジタル信号Ｈｂｑを基本波検出部６６Ｑに出力する。典型的には、ＬＰＦ６５Ｉ，６５Ｑは、１０Ｈｚ以上の周波数成分を除去する。なお、ＬＰＦ６５Ｉ，６５Ｑは、４Ｈｚ（すなわち、２４０ｂｐｍに相当）以上の周波数成分を除去するように構成されていてもよい。
　基本波検出部６６Ｉ，６６Ｑは、それぞれディジタル信号Ｈｂｉ，Ｈｂｑを用いて心拍数を演算する。具体的には、基本波検出部６６Ｉは、所定時間（例えば、３０秒）蓄積されたディジタル信号Ｈｂｉを高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast　Fourier　Transform）し、個々の信号成分に分解した後、各成分を周波数スペクトラム上に表す処理を行ない、周波数分布データを作成する。基本波検出部６６Ｉは、周波数分布データのうち、心拍に係る所定の範囲の周波数分布（例えば、０．７Ｈｚ～４Ｈｚ）を選択し、その中から最も強度（ピーク）の高い周波数成分を基本波データとして検出する。なお、基本波検出部６６Ｉ，６６Ｑは、自己相関関数を用いて基本波データを検出してもよい。
　基本波検出部６６Ｉは、基本波データを６０倍することで、単位時間（すなわち、１分間）当りの心拍の数である心拍数Ｈｉを算出する。同様に、基本波検出部６６Ｑは、ディジタル信号Ｈｂｑを用いて心拍数Ｈｑを算出する。
　心拍平均処理部６７は、心拍数Ｈｉおよび心拍数Ｈｑを平均化して心拍数Ｈｎを算出する。なお、心拍平均処理部６７は、ディジタル信号Ｈｂｉ，Ｈｂｑを統合して、適宜閾値を設けることにより、ノイズレベルの強度の小さい信号や周期性の乏しい信号を除去してもよい。
　呼吸演算部７０は、各ディジタル信号Ｓｔｉ，Ｓｔｑの入力を受け付けて、各種処理を実行する。具体的には、呼吸演算部７０は、Ｉチャネル側のＬＰＦ７１Ｉと、Ｑチャネル側のＬＰＦ７１Ｑと、Ｉチャネル側の基本波検出部７２Ｉと、Ｑチャネル側の基本波検出部７２Ｑと、呼吸平均処理部７３とを含む。
　ＬＰＦ７１Ｉ，７１Ｑは、それぞれディジタル信号Ｓｔｉ，Ｓｔｑの高周波成分を除去することにより、ディジタル信号Ｂａｉ，Ｂａｑを生成する。ＬＰＦ７１Ｉは、ディジタル信号Ｂａｉを基本波検出部７２Ｉに出力し、ＬＰＦ７１Ｑは、ディジタル信号Ｂａｑを基本波検出部７２Ｑに出力する。典型的には、ＬＰＦ７１Ｉ，７１Ｑは、０．７５Ｈｚ以上（すなわち、４５ｂｐｍに相当）の周波数成分を除去する。
　基本波検出部７２Ｉ，７２Ｑは、それぞれディジタル信号Ｂａｉ，Ｂａｑを用いて呼吸数を演算する。基本波検出部７２Ｉは、基本波検出部６６Ｉによる演算方式と同様の演算方式により呼吸数を算出する。具体的には、基本波検出部７２Ｉは、所定時間蓄積されたディジタル信号Ｂａｉを高速フーリエ変換することにより、周波数分布データを作成する。基本波検出部７２Ｉは、周波数分布データのうち、呼吸に係る所定の範囲の周波数分布（例えば、０Ｈｚ～０．７５Ｈｚ）の中から最も強度の高い周波数成分を基本波データとして検出する。基本波検出部７２Ｉは、基本波データを６０倍することで、単位時間（すなわち、１分間）当りの呼吸の数である呼吸数Ｂｉを算出する。同様に、基本波検出部７２Ｑは、ディジタル信号Ｂａｑを用いて呼吸数Ｂｑを算出する。
　呼吸平均処理部７３は、呼吸数Ｂｉおよび呼吸数Ｂｑを平均化して呼吸数Ｂｎを算出する。なお、呼吸平均処理部７３は、ディジタル信号Ｂａｉ，Ｂａｑを統合して、適宜閾値を設けることにより、ノイズレベルの強度の小さい信号や周期性の乏しい信号を除去してもよい。
　起き上がり判定部５０は、所定の閾値と、反射信号（具体的には、各ディジタル信号Ｓｔｉ，Ｓｔｑ）とに基づいて、被検者が寝具から起き上がったか否かを判定する。閾値は、アナログ信号Ｓｔｉ，Ｓｔｑの振幅値（電圧０Ｖ～３．３Ｖ）をＡＤ変換した場合のディジタル値である。
　具体的には、起き上がり判定部５０は、ディジタル信号Ｓｔｉ，Ｓｔｑの各々について、当該信号の振幅の大きさ（絶対値）を一定時間（例えば、０．２秒）ごとに算出する。例えば、サンプリング周波数が１００Ｈｚの場合には、起き上がり判定部５０は、ディジタル信号Ｓｔｉ，Ｓｔｑの各々について、当該ディジタル信号を１０ミリ秒毎にサンプリングし、２０個分のサンプリングデータの絶対値の平均値（平均絶対値）を算出する。起き上がり判定部５０は、算出された平均絶対値を一定時間ごとに算出し、算出結果を時間と関連付けて順次記憶する。
　起き上がり判定部５０は、ディジタル信号Ｓｔｉについての平均絶対値と、ディジタル信号Ｓｔｑについての平均絶対値との両方が閾値Ｔｈ１以上になった場合に、被検者が寝具から起き上がったと判定する。また、起き上がり判定部５０は、ディジタル信号ＳｔｉおよびＳｔｑのうちの少なくとも一方についての平均絶対値が閾値Ｔｈ１以上になった場合に、被検者が寝具から起き上がったと判定してもよい。あるいは、起き上がり判定部５０は、ディジタル信号ＳｔｉおよびＳｔｑの合成信号を算出し、当該合成成分についての平均絶対値が閾値Ｔｈ１以上になった場合に、被検者が寝具から起き上がったと判定してもよい。
　また、起き上がり判定部５０は、ノイズ成分による誤判定を回避するため、平均絶対値が閾値Ｔｈ１以上である状態が複数回（例えば、２回または３回）連続した場合に、被検者が寝具から起き上がったと判定してもよい。
　変形例として、起き上がり判定部５０は、反射信号の振幅の大きさだけではなく、反射信号のＩチャネル信号およびＱチャネル信号の位相関係も鑑みて、被検者が起き上がったか否かを判定してもよい。
　図６は、実施の形態１に従うマイクロ波ドップラセンサで検出される反射信号の波形を示す図である。ここでは、対象物（例えば、被検者）がマイクロ波ドップラセンサ１６０（すなわち、監視装置１００）に接近動作を行なった後、停止動作を行ない、さらにマイクロ波ドップラセンサ１６０から離反動作を行なう場合を想定する。
　図６を参照すると、接近動作中においては、Ｑチャネル信号波形の位相Ｐｑに対してＩチャネル信号波形の位相Ｐｉは進んでおり、被検者がマイクロ波ドップラセンサ１６０に接近するにつれて各信号の振幅は大きくなる。接近動作から離反動作に移る停止動作中においては、Ｉチャネル信号波形およびＱチャネル信号波形の各々は、振幅が小さく周期が長くなり比較的緩やかに変化する。そして、離反動作中においては、位相Ｐｉおよび位相Ｐｑの位相関係が反転し（すなわち、位相Ｐｑに対して位相Ｐｉは遅れる）、離反するにつれて振幅は小さくなる。
　被検者が寝具から起き上がる動作は、監視装置１００への接近、停止、離反する動作に相当する。そのため、このような特性を利用して、起き上がり判定部５０は、反射信号の振幅の大きさに関する条件を満たした場合であって、かつＩチャネル信号の位相とＱチャネルの信号の位相とが反転した場合に、被検者が寝具から起き上がったと判定してもよい。これにより、被検者の起き上がり動作の有無の判定精度を高めることができる。
　なお、上述したような起き上がり判定部５０の各種の判定方式は、ユーザにより任意に設定可能に構成されていてもよい。
　状態判定部５２は、心拍数Ｈｎと、呼吸数Ｂｎと、起き上がり判定部５０の判定結果とに基づいて、被検者の状態を判定する。ここで、図４の例ように、監視装置１００が略水平に取り付けられている場合を想定する。この例では、被検者が横たわっている場合には、仮に被検者が正常な状態であっても適切な心拍数Ｈｎおよび呼吸数Ｂｎは検出されないと考えられる。そのため、起き上がり判定部５０により被検者が起き上がったと判定されていない場合には（つまり、起き上がり履歴がない）、状態判定部５２は、心拍数Ｈｎおよび呼吸数Ｂｎの各々が基準範囲外であっても被検者が異常な状態であると判定することはない。例えば、心拍数Ｈｎの基準範囲Ｘｈは、５０～９０回／分であり、呼吸数Ｂｎの基準範囲Ｘｂは、１０～２０回／分である。
　一方、被検者が起き上がっているときには、被検者が正常な状態であれば、適切な心拍数Ｈｎおよび呼吸数Ｂｎが検出されると考えられる。そのため、状態判定部５２は、起き上がり判定部５０により被検者が起き上がっていると判定された場合に、心拍数Ｈｎおよび呼吸数Ｂｎの少なくとも一方が基準範囲外であるときには被検者が異常な状態であると判定する。例えば、心拍数Ｈｎが基準範囲Ｘｈ外である場合には、状態判定部５２は心拍異常と判定し、呼吸数Ｂｎが基準範囲Ｘｂ外である場合には、状態判定部５２は呼吸異常と判定する。
　出力制御部５４は、起き上がり判定部５０および状態判定部５２の判定結果に基づいて、警告情報を出力する。具体的には、出力制御部５４は、被検者が起き上がったとの判定結果、心拍異常および呼吸異常との判定結果を受けた場合に、警告情報を出力する。出力制御部５４は、スピーカ１５６を介して、警告情報を音声出力してもよいし、ディスプレイに警告情報を表示してもよい。また、出力制御部５４は、通信インターフェイス１５８を介して、端末装置２００に警告情報を送信してもよい。
　例えば、出力制御部５４は、被検者が起き上がった場合、警告情報として「まだ、ベッドから降りないで下さい」等のメッセージを音声出力したり、警告情報として被検者が起き上がったことを示す情報を端末装置２００に送信したりする。
　＜実施例＞
　図７は、図４に示すように監視装置１００を設置した場合の実施例を示す図である。具体的には、図７（ａ）は、マット１３４からの高さＨが６０ｃｍの位置に監視装置１００が設置された場合の実施例を示している。図７（ｂ）は、高さＨが７０ｃｍの位置に監視装置１００が設置された場合の実施例を示している。
　図７（ａ），（ｂ）の横軸は、時間（分）であり、縦軸は反射信号（具体的には、ディジタル信号Ｓｔｉ，Ｓｔｑ）の振幅（体動振幅）の大きさを示している。振幅の大きさの単位は任意単位（ａ．ｕ）であり、被検者からの反射信号の強度振幅（電圧成分に相当）を示しているが、ドップラー信号であるため、被検者に動きがないときはゼロの値となる。なお、監視装置１００のサンプリング周波数は１００Ｈｚであり、一定時間（０．２秒）毎に、体動振幅の絶対値をプロットしている。当該プロットされる値は、２０個分のサンプリングデータの絶対値の平均値（平均絶対値）である。
　図７（ａ）には、被検者が以下のような動作を行なった場合の体動振幅の時間変化が示されている。具体的には、被検者は、期間Ｔ１ａにおいて、スタート時点である時刻ｔｓａから約１５秒毎に寝返り動作を左右２回ずつ実施した後、期間Ｔ２ａにおいて、起き上がり動作を約１０秒毎に３回実施する。
　図７（ａ）を参照すると、寝返り動作時よりも起き上がり動作時の方が、体動振幅が大きいことがわかる。ここで、閾値Ｔｈ１を１００００に設定すると、寝返り動作時には、体動振幅が閾値以下となり、起き上がり動作時には、体動振幅が閾値以上となるため、起き上がり動作と寝返り動作とを区別できる。すなわち、監視装置１００は、被検者の起き上がり動作を精度良く判定できる。例えば、監視装置１００は、プロット値が２回以上連続して閾値（１００００）以上となった場合に、被検者が起き上がったと判定してもよい。この場合、ノイズ成分による誤判定を回避することができる。
　なお、プロット値が２回以上連続して閾値以上となった場合には、被検者がベッド上で激しく動き回っている状態か、起き上がって離床しようとしている状態である。そのため、監視装置１００は、起き上がったと判定した場合には、当該判定結果とともに判定時刻を記録し、被検者に注意を促す情報（メッセージ等）を音声出力する。また、監視装置１００は、被検者が起き上がった状態であることを示す情報を端末装置２００に送信する。これにより、被検者のベッド１３０からの転倒を未然に防ぐことができるとともに、介護者がいち早く被検者の元に駆けつけることができる。
　図７（ｂ）には、被検者が以下のような動作を行なった場合の体動振幅の時間変化が示されている。具体的には、被検者は、期間Ｔ１ｂにおいて、スタート時点である時刻ｔｓｂから約１０秒毎に起き上がり動作を５回実施した後、期間Ｔ２ｂにおいて、寝返り動作を左右２回ずつ実施する。
　図７（ｂ）を参照すると、閾値Ｔｈ１を１００００に設定した場合、寝返り動作時には体動振幅が閾値以下となり、起き上がり動作時には体動振幅が閾値以上となるため、起き上がり動作と寝返り動作とを区別できる。このように、高さＨ＝６０ｃｍと高さＨ＝７０ｃｍとでは、概ね同等な結果が得られる。
　＜利点＞
　実施の形態１によると、非接触で被検者の体動を検出することにより、被検者の起き上がり動作と寝返り動作とを区別できるため、起き上がり動作を精度良く判定することができる。被検者が起き上がった場合には、注意を促す警告情報が出力されるとともに、外部の装置に起き上がり動作を示す情報が送信される。そのため、寝具からの被検者の転倒を防止できるとともに。介護者がいち早く被検者の元に駆けつけることができる。また、被検者が起き上がった状態においては、被検者の呼吸数および心拍数の異常を検出することもできる。
　［実施の形態２］
　実施の形態１では、図４に示すように、監視装置１００が略水平に設置される構成について説明した。実施の形態２では、監視装置１００が、ベッドに横たわった被検者の方に所定角度だけ傾けて設置される構成について説明する。
　図８は、実施の形態２に従う監視装置１００の設置方式を説明するための図である。図８に示す設置方式と、図４で説明した設置方式とは、角度Ｒｃが異なり、それ以外の構成は同様である。具体的には、図４の例には、角度Ｒｃ＝０に設定され、監視装置１００が略水平に設置されていたが、図８の例では、ベッド１３０のマット１３４側（すなわち、被検者側）に角度Ｒｃ＝１８度ほど傾けて設置される。角度Ｒｃは、人の身長を考慮すると、最大でも２０度程度に設定される。
　被検者がベッド１３０に横たわっている場合には、監視装置１００の平面アンテナのメインローブのピーク方向線１１１上には当該被検者は存在しない（図８（ａ）参照）。そのため、被検者が寝返り動作を行なったとしても、検出される体動振幅の大きさは比較的小さいと考えられる。
　一方、被検者がベッド１３０から起き上がった場合には、ピーク方向線１１１上に当該被検者が存在し、かつ監視装置１００に被検者が接近することになる。そのため、検出される体動振幅は大きく上昇すると考えられる。
　図９は、図８に示すように監視装置１００を設置した場合の体動振幅の時間変化を示す図である。図９（ａ），（ｂ）の横軸は、時間（分）であり、縦軸は体動振幅の大きさを示している。振幅の大きさの単位は任意単位（ａ．ｕ）である。監視装置１００のサンプリング周波数は１００Ｈｚであり、一定時間（０．２秒）毎に、体動振幅の絶対値をプロットしている。当該プロットされる値は、２０個分のサンプリングデータの絶対値の平均値（平均絶対値）である。
　図９（ａ）には、被検者が、期間Ｔ３ａにおいて、スタート時点である時刻ｔｓａ１から数十秒毎に起き上がり動作を３回実施した場合の体動振幅の時間変化が示されている。図９（ｂ）には、被検者が、期間Ｔ３ｂ（時刻ｔｓｂ１～時刻ｔｓｂ２）において、数十秒毎に寝返り動作を左右２回ずつ実施した場合の体動振幅の時間変化が示されている。
　図９（ａ）および（ｂ）を参照すると、寝返り動作時よりも起き上がり動作時の方が、体動振幅が大きいことがわかる。また、監視装置１００は、図８に示すようにＲｃ＝１８度だけ被検者側に傾けて設置されている。この場合、監視装置１００は、被検者の動きをより敏感に検出するため、体動振幅の大きさは、図７に示す実施例（すなわち、Ｒｃ＝０度の場合の実施例）よりも大きくなっている。
　そのため、図７の例よりも閾値Ｔｈ１を大きく設定する。具体的には、閾値Ｔｈ１を１６０００に設定すると、寝返り動作時には、体動振幅が閾値以下となり、起き上がり動作時には、体動振幅が閾値以上となるため、起き上がり動作と寝返り動作とを区別できる。すなわち、監視装置１００は、被検者の起き上がり動作を精度良く判定できる。例えば、監視装置１００は、プロット値が５回以上連続して閾値（１６０００）以上となった場合に、被検者が起き上がったと判定してもよい。この場合、ノイズ成分による誤判定や、寝返り動作を起き上がり動作と誤判定するのを回避できる。
　また、実施の形態２では、角度Ｒｃ＝１８度だけ被検者側に傾けて監視装置１００が設置されているため、被検者が横たわった状態であっても、平面アンテナのメインローブの半値幅の広がりを示す領域線１１２上に、被検者が存在する構成となる。そのため、被検者が横たわっている場合および被検者が起き上がっている場合について、被検者が正常な状態であれば適切な心拍数Ｈｎおよび呼吸数Ｂｎが検出されると考えられる。
　このことから、起き上がり判定部５０の判定結果に関わらず、状態判定部５２は、心拍数Ｈｎおよび呼吸数Ｂｎの少なくとも一方が基準範囲外である場合には被検者が異常な状態であると判定してもよい。なお、起き上がり動作の履歴があるにも関わらず、心拍数Ｈｎ（あるいは呼吸数Ｂｎ）がゼロである場合には、被検者は既にベッド１３０から離床している可能性が高い。そのため、状態判定部５２は、被検者が起き上がっていると判定された場合（すなわち、起き上がり動作の履歴がある場合）であって、かつ心拍数Ｈｎ（あるいは呼吸数Ｂｎ）がゼロである場合には、被検者がベッド１３０から離床していると判定してもよい。
　＜利点＞
　実施の形態２によると、実施の形態１の利点に加えて、被検者が横たわった状態である場合であっても、被検者の心拍数および呼吸数の異常を検出できる。
　［実施の形態３］
　実施の形態１では、図４に示すように、監視装置１００が被検者の足元側に設置される構成について説明した。実施の形態３では、監視装置１００が被検者の頭側に設置される構成について説明する。
　図１０は、実施の形態３に従う監視装置１００の設置方式を説明するための図である。図１０に示す設置方式は、図１で説明した設置方式と比較して、監視装置１００が被検者の足元側に設置されている点、および角度Ｒｃの値が異なり、それ以外の構成は同様である。具体的には、図１０の例では、角度Ｒｃ＝１０度に設定されている。角度Ｒｃは、人の身長を考慮すると、最大でも２０度程度に設定される。
　被検者がベッド１３０に横たわっている場合には、監視装置１００の平面アンテナのメインローブのピーク方向線１１１上には当該被検者は存在しない（図１０（ａ）参照）。そのため、被検者が寝返り動作を行なったとしても、検出される体動振幅の大きさは比較的小さいと考えられる。一方、被検者がベッド１３０から起き上がった場合には、ピーク方向線上に当該被検者が存在し、かつ監視装置１００に対して被検者が概ね接近動作を行なうことになる。また、Ｒｃ＝１０度に設定したことによって、起き上がった状態の被検者の背中の動きを検出することができる。そのため、起き上がり動作時に検出される体動振幅は大きく上昇すると考えられる。
　図１１は、図１０に示すように監視装置１００を設置した場合の体動振幅の時間変化を示す図である。なお、監視装置１００は、ベッド１３０のマット１３４からの高さＨ＝７０ｃｍ付近に取り付けられている。
　図１１の横軸は、時間（分）であり、縦軸は体動振幅の大きさを示している。体動振幅の大きさの単位は任意単位（ａ．ｕ）である。監視装置１００のサンプリング周波数は１００Ｈｚであり、一定時間（０．２秒）毎に、体動振幅の絶対値をプロットしている。当該プロットされる値は、２０個分のサンプリングデータの平均絶対値である。
　図１１には、被検者が、期間Ｔ４ａにおいて、スタート時点である時刻ｔｓａ２から数十秒毎に寝返り動作を左右２回ずつ実施した後、期間Ｔ４ｂにおいて、起き上がり動作を１回実施した場合の体動振幅の時間変化が示されている。
　図１１を参照すると、寝返り動作時よりも起き上がり動作時の方が、体動振幅が大きいことがわかる。ここで、図４の例と同様に、閾値Ｔｈ１を１００００に設定すると、寝返り動作時には、体動振幅が閾値Ｔｈ１以下となり、起き上がり動作時には、体動振幅が閾値Ｔｈ１以上となるため、起き上がり動作と寝返り動作とを区別できる。すなわち、監視装置１００は、被検者の起き上がり動作を精度良く判定できる。
　また、実施の形態３では、Ｒｃ＝１０度だけ被検者側に傾けて監視装置１００が設置されているが、被検者が横たわった状態では、平面アンテナのメインローブの半値幅の広がりを示す領域線１１２上に、被検者が存在しない。そのため、被検者が横たわっている場合、体動振幅の大きさは、図４に示す実施例と同等となる。
　したがって、実施の形態３では、実施の形態１と同様の起き上がり動作の判定、心拍数Ｈｎおよび呼吸数Ｂｎの異常検出が可能となる。
　なお、上記では、角度Ｒｃを１０度に設定する構成について説明したが、角度Ｒｃを２０度程度に設定した場合には、被検者が横たわった状態であっても、領域線１１２上に、被検者が存在する構成となる。そのため、この場合には、実施の形態２と同様の起き上がり動作の判定、心拍数Ｈｎおよび呼吸数Ｂｎの異常検出が可能となる。
　＜利点＞
　実施の形態３によると、実施の形態１と同様の利点がある。
　［処理手順］
　実施の形態１～３に係る監視装置１００による処理手順について説明する。図１２は、監視装置１００の処理手順の一例を示す図である。以下の監視装置１００の各ステップは、主に、制御回路１５２のマイクロプロセッサ４５がメモリ１５４に格納されたプログラムを実行することによって実現される。
　図１２を参照して、監視装置１００は、マイクロ波ドップラセンサ１６０を介して、マイクロ波を被検者に照射する（ステップＳ１０）。監視装置１００は、マイクロ波ドップラセンサ１６０を介して、マイクロ波の反射波を受信して（ステップＳ１２）、反射波の信号からＩチャネル信号およびＱチャネル信号を生成する（ステップＳ１４）。
　監視装置１００は、Ｉチャネル信号およびＱチャネル信号を用いて、被検者の起き上がり動作判定を実行する（ステップＳ１６）。具体的には、起き上がり判定部５０により、上述した起き上がり動作判定処理が実行される。さらに、監視装置１００は、Ｉチャネル信号およびＱチャネル信号を用いて、被検者の心拍数Ｈｎおよび呼吸数Ｂｎを検出（演算）する（ステップＳ１８）。具体的には、心拍演算部６０により上述した心拍数演算処理が実行され、呼吸演算部７０により上述した呼吸数演算処理が実行される。
　次に、監視装置１００は、起き上がり動作判定結果、心拍数および呼吸数に基づいて、被検者の状態を判定する（ステップＳ２０）。具体的には、状態判定部５２により上述した状態判定処理が実行される。そして、監視装置１００は、所定の条件に基づいて、警告情報を出力する（ステップＳ２２）。具体的には、出力制御部５４により上述した警告情報の出力処理が実行される。例えば、被検者が起き上がった場合、心拍異常および呼吸異常と判定された場合に、警告情報が出力される。
　［実施の形態４］
　実施の形態１～３では、１つの監視装置１００を用いて被検者を監視する構成について説明した。実施の形態４では、複数の監視装置１００を用いて被検者を監視する構成について説明する。
　図１３は、実施の形態４に従う監視システムの構成を説明するための図である。図１３（ａ）は、ベッド１３０に横たわっている被検者を上側から見た場合の概略図である。図１３（ｂ）は、ベッド１３０に横たわっている被検者を横側から見た場合の概略図である。図１３（ｃ）は、ベッド１３０に横たわっている被検者を頭側から見た場合の概略図である。
　図１３を参照して、実施の形態４に従う監視システムは、複数の監視装置１００Ａ～１００Ｅを有する。各監視装置１００Ａ～１００Ｅの構成は、上述した監視装置１００の構成と実質的に同様である。また、複数の監視装置１００Ａ～１００Ｅは、互いに通信可能に構成されている。各監視装置は、自装置が演算した各種判定結果、心拍数および呼吸数等の情報を他の監視装置に送信することにより、これらの情報を共有できるものとする。監視システム１１００は、図１に示す端末装置２００を含んでいてもよい。この場合、各監視装置１００Ａ～１００Ｅは、端末装置２００と通信可能に構成される。
　監視装置１００Ａは、被検者の足元側であって、マット１３４からの高さＨ＝約６０ｃｍ～７０ｃｍ付近に取り付けられる。また、監視装置１００Ａは、被検者側に角度Ｒｃ＝１８度ほど傾けて設置される。監視装置１００Ｂは、被検者の頭側であって、マット１３４からの高さＨ＝約６０ｃｍ～７０ｃｍ付近に取り付けられる。また、監視装置１００Ｂは、被検者側に角度Ｒｃ＝１０度ほど傾けて設置される。
　監視装置１００Ｃおよび１００Ｄの各々は、ベッド１３０の本体１３２の左右に設けられたベッドサイドガード１３６上に設置される。各監視装置１００Ｃ，１００Ｄは、マット１３４からの高さＨ＝約２０～３０ｃｍ付近に取り付けられる。また、各監視装置１００Ｃ，１００Ｄは、被検者側に角度Ｒｃ＝２０度ほど傾けることにより、平面アンテナのメインローブのピーク方向線上に被検者の胸部が存在することが好ましい。なお、寝具が布団等の場合には、ベッドサイドガード１３６の代わりに、専用スタンド等を用いて設置される。あるいは、監視装置１００Ｃおよび１００Ｄの各々は、適切な高さを有する目覚まし時計等と一体化されていてもよい。
　監視装置１００Ｅは、ベッド１３０の本体１３２の底面とマット１３４との間に設けられる。また、寝具が布団の場合では、敷布団の下にマットレスを引いて、床（あるいは畳）とマットレスの間に設けられる。
　監視装置１００Ａおよび１００Ｂは、主に、起き上がり判定用に用いられ、監視装置１００Ｃ～１００Ｅは、主に、被検者が横たわった状態のときの心拍、呼吸および体動（寝返り）の検出用に用いられる。具体的には、監視装置１００Ａおよび１００Ｂのうちの少なくとも１つと、監視装置１００Ｃ～１００Ｅのうちの少なくとも１つとを用いることにより、起き上がり判定精度と、被検者が横たわった状態のときの心拍、呼吸および体動の検出精度とを同時に高めることができる。以下では、起き上がり判定用として監視装置１００Ａを用い、心拍、呼吸および体動検出用として監視装置１００Ｃを用いる構成について説明する。なお、精度を高めるために、複数の監視装置１００Ａ～１００Ｅを用いる構成であってもよい。
　ここで、監視装置１００Ａおよび１００Ｃの各々は、被検者がベッド１３０から離床しており、ベッド１３０上に移動体等が存在しない場合の体動振幅の大きさ（ノイズレベル）を予め内部メモリに記憶しておく。ここでは、当該体動振幅の大きさを閾値Ｔｈ２に設定する。
　まず、監視装置１００Ａおよび１００Ｃにより、体動振幅の平均絶対値が閾値Ｔｈ２以下と判定された場合について考える。なお、監視装置１００Ａおよび１００Ｃの判定結果が異なる場合には、監視装置１００Ｃの判定結果が優先される。体動振幅の平均絶対値が閾値Ｔｈ２以下である場合、被検者は、ベッド１３０から離床しているか、異常な状態である可能性が高い。
　監視装置１００Ａは、被検者が起き上がり動作の有無をさらに判定する。具体的には、監視装置１００Ａは、体動振幅の大きさが閾値Ｔｈ２以下であり、かつ起き上がった履歴がある場合（すなわち、起き上がり動作ありと判定した場合）には、被検者がベッド１３０から離床していると判定する。なお、このとき、監視装置１００Ｃにより検出される心拍数Ｈｎ、呼吸数Ｂｎがゼロでない場合には、被検者は、ベッド１３０から離床して、当該ベッド１３０の近傍（例えば、部屋内）に存在すると判定してもよい。
　一方、被検者が起き上がった履歴がない場合には、監視装置１００Ａは、被検者がベッド１３０に存在するにも関わらず、体動振幅の大きさがノイズレベルであることから、被検者が異常な状態であると判定する。なお、この場合、監視装置１００Ｃは、心拍数Ｈｎ、呼吸数Ｂｎがゼロであるか否かをさらに判定してもよい。すなわち、監視装置１００Ａおよび１００Ｃは、体動振幅の大きさが閾値Ｔｈ２以下であり、被検者が起き上がった履歴がなく、心拍数Ｈｎおよび呼吸数Ｂｎがゼロである場合には、被検者が異常な状態であると判定してもよい。
　次に、監視装置１００Ａおよび１００Ｃにより、体動振幅の平均絶対値が閾値Ｔｈ２よりも大きいと判定された場合について考える。この場合、被検者は、ベッド１３０上に存在しているか、あるいは、ベッド１３０から離床して、当該ベッド１３０の近傍（例えば、部屋内）に存在する可能性が高い。
　監視装置１００Ａは、被検者の起き上がり動作の有無をさらに判定し、監視装置１００Ｃは、被検者の心拍数Ｈｎおよび呼吸数Ｂｎを演算する。監視装置１００Ａおよび監視装置１００Ｃは、被検者が起き上がった履歴があり、かつ心拍数Ｈｎおよび呼吸数Ｂｎが基準範囲内である場合には、被検者が起き上がった状態でベッド１３０上に存在していると判定する。一方、監視装置１００Ａおよび監視装置１００Ｃは、被検者が起き上がった履歴があり、かつ心拍数Ｈｎおよび呼吸数Ｂｎが基準範囲外である場合には、ベッド１３０から離床して、当該ベッド１３０の近傍に存在すると判定する。また、監視装置１００Ａおよび監視装置１００Ｃは、起き上がり動作の履歴がない場合には、被検者がベッド１３０に横たわった状態であると判定する。
　監視装置１００Ａおよび１００Ｃは、上記のような判定方式により、ベッド１３０周囲での被検者の動作状況を把握することができる。そのため、各監視装置１００Ａおよび１００Ｃは、被検者が異常な状態である、あるいは、離床している等の判定を行なった場合には、被検者に注意を促すメッセージを音声出力したり、警告情報を端末装置２００に送信したりする。
　＜利点＞
　実施の形態４によると、実施の形態１～３の利点に加えて、被検者の状態（起き上がり動作の有無、ベッド１３０からの離床の有無、身体の異常の有無）をより精度よく判定することができる。
　［その他の実施の形態］
　（１）上述した実施の形態では、監視装置が寝具あるいはその周辺に設置される構成について説明したが、当該構成に限られない。例えば、監視装置は、天井に設置される構成であってもよい。
　（２）上述した実施の形態４では、監視装置１００Ａおよび１００Ｃの各々が、体動振幅の大きさと閾値Ｔｈ２とを比較して、被検者の状態をより精度よく把握する構成について説明した。実施の形態２でも、閾値Ｔｈ２を用いるように構成されていてもよい。例えば、実施の形態２に従う監視装置１００（状態判定部５２）は、反射信号（ディジタル信号Ｓｔｉ，Ｓｔｑ）の振幅（体動振幅）の大きさが閾値Ｔｈ１よりも小さい閾値Ｔｈ２以下である場合、被検者が寝具から離床したと判定してもよい。また、状態判定部５２は、体動振幅の大きさが閾値Ｔｈ２以下であり、被検者が起き上がった履歴がなく、心拍数Ｈｎおよび呼吸数Ｂｎがゼロである場合に、被検者が異常な状態であると判定してもよい。
　（３）コンピュータを機能させて、上述の実施の形態で説明したような制御を実行させるプログラムを提供することもできる。このようなプログラムは、コンピュータに付属するフレキシブルディスク、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact　Disk　Read　Only　Memory）、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびメモリカードなどの一時的でないコンピュータ読取り可能な記録媒体にて記録させて、プログラム製品として提供することもできる。あるいは、コンピュータに内蔵するハードディスクなどの記録媒体にて記録させて、プログラムを提供することもできる。また、ネットワークを介したダウンロードによって、プログラムを提供することもできる。
　プログラムは、コンピュータのオペレーティングシステム（ＯＳ）の一部として提供されるプログラムモジュールのうち、必要なモジュールを所定の配列で所定のタイミングで呼出して処理を実行させるものであってもよい。その場合、プログラム自体には上記モジュールが含まれずＯＳと協働して処理が実行される。このようなモジュールを含まないプログラムも、本実施の形態にかかるプログラムに含まれ得る。
　また、本実施の形態にかかるプログラムは他のプログラムの一部に組込まれて提供されるものであってもよい。その場合にも、プログラム自体には上記他のプログラムに含まれるモジュールが含まれず、他のプログラムと協働して処理が実行される。このような他のプログラムに組込まれたプログラムも、本実施の形態にかかるプログラムに含まれ得る。
　（４）上述の実施の形態として例示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能である。
　また、上述した実施の形態において、他の実施の形態で説明した処理や構成を適宜採用して実施する場合であってもよい。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　２１　発振回路、２２Ａ，２２Ｂ　増幅器、２５　送信アンテナ、３０　受信アンテナ、３２Ｉ，３２Ｑ　ミキサ、３３Ｉ，３３Ｑ　フィルタ、３８　９０度移相器、４１　アナログ信号処理回路、４３　ＡＤコンバータ、４５　マイクロプロセッサ、５０　起き上がり判定部、５２　状態判定部、５４　出力制御部、５５　ネットワーク、６０　心拍演算部、６６Ｉ，６６Ｑ，７２Ｉ，７２Ｑ　基本波検出部、６７　心拍平均処理部、７０　呼吸演算部、７３　呼吸平均処理部、１００，１００Ａ～１００Ｅ　監視装置、１０１　ポール、１１１　ピーク方向線、１１２　領域線、１３０　ベッド、１３２　本体、１３４　マット、１３６　ベッドサイドガード、１５２　制御回路、１５４　メモリ、１５６　スピーカ、１５８　通信インターフェイス、１６０　マイクロ波ドップラセンサ、２００　端末装置、１０００　監視システム。

Claims (7)

  1. 　寝具上の被検者を監視するための監視装置であって、
    　前記被検者に照射されたマイクロ波の反射波を受信する受信部と、
    　所定の時間間隔で、前記反射波の信号の振幅と第１閾値とに基づいて、前記被検者が起き上がったか否かを判定する起き上がり判定部と、
    　前記起き上がり判定部により前記被検者が起き上がったと判定された場合に、警告情報を出力する出力制御部とを備える、監視装置。
  2. 　前記起き上がり判定部は、前記反射波の信号の振幅の大きさが前記第１閾値以上である状態が複数回連続した場合に、前記被検者が起き上がったと判定する、請求項１に記載の監視装置。
  3. 　前記反射波の信号から、互いに直交するＩチャネル信号およびＱチャネル信号を生成する信号生成部をさらに備え、
    　前記起き上がり判定部は、前記Ｉチャネル信号の振幅の大きさ、および前記Ｑチャネル信号の振幅の大きさの両方が前記第１閾値以上である場合であって、かつ前記Ｉチャネル信号の位相と前記Ｑチャネル信号の位相とが反転した場合に、前記被検者が起き上がったと判定する、請求項１または２に記載の監視装置。
  4. 　前記反射波に基づいて、所定時間内の前記被検者の心拍数を演算する心拍演算部と、
    　前記起き上がり判定部の判定結果と、前記心拍数とに基づいて、前記被検者の状態を判定する状態判定部とをさらに備え、
    　前記状態判定部は、前記起き上がり判定部によって前記被検者が起き上がったと判定された場合であって、かつ前記心拍数がゼロである場合、前記被検者が前記寝具から離床したと判定する、請求項１～３のいずれか１項に記載の監視装置。
  5. 　前記状態判定部は、前記反射波の信号の振幅の大きさが前記第１閾値よりも小さい第２閾値未満である場合、前記被検者が前記寝具から離床したと判定する、請求項４に記載の監視装置。
  6. 　前記出力制御部は、前記被検者が前記寝具から起き上がったことを示す情報を、前記警告情報として前記監視装置と通信可能に構成された外部装置に送信する、請求項１～５のいずれか１項に記載の監視装置。
  7. 　前記出力制御部は、前記被検者が前記寝具から起き上がったと判定された場合、前記警告情報として、注意を促す情報を前記被検者に報知する、請求項１～６のいずれか１項に記載の監視装置。
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