WO2023243065A1

WO2023243065A1 - 生体情報取得装置および生体情報取得方法

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Publication number: WO2023243065A1
Application number: PCT/JP2022/024248
Authority: WO
Inventors: 紗希和田; 研悟西本; 泰弘西岡
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2022-06-17
Filing date: 2022-06-17
Publication date: 2023-12-21
Also published as: JPWO2023243065A1; JP7490160B1

Abstract

生体情報取得装置は、信号を発生させる信号発生部（１１）と、信号発生部（１１）からの信号を送信可能かつ送信された信号発生部（１１）からの信号の生体による反射波を受信可能な第１アンテナ（５１）及び第２アンテナ（５２）と、第１アンテナ（５１）に接続され、第１アンテナ（５１）からの負荷インピーダンスを調節する第１調節部（４１）と、第２アンテナ（５２）に接続され、第２アンテナ（５２）からの負荷インピーダンスを調節する第２調節部（４２）と、第１アンテナ（５１）から送信された信号の生体による反射信号を第１アンテナ（５１）で受信した信号と、第１アンテナ（５１）から送信された信号の生体による反射信号を第２アンテナ（５２）で受信した信号と、第２アンテナ（５２）から送信された信号の生体による反射信号を第２アンテナ（５２）で受信した信号と、を取得し、取得した信号に基づいて第１調節部（４１）及び第２調節部（４２）の調節量を制御する制御部（８１）と、を備えた。

Description

生体情報取得装置および生体情報取得方法

　本開示は、生体情報取得装置および生体情報取得方法に関する。

　近年、運輸業では、少子化に伴う労働人口の減少によりドライバー１人あたりの負荷が増加しており疲労の蓄積及び居眠り運転の抑制が課題となっている。福祉業および介護業では、急速な高齢化に伴いケアの必要な高齢者の数が増加し、これら高齢者の日々のバイタルチェックに対する職員の負荷の抑制が課題となっている。
　このような背景から、心拍および呼吸運動などから生体の情報を取得し、健康状態の変化を推定する技術に関する研究が行われており、心拍および呼吸運動等、周期的な生体の運動に関する情報を高い精度で取得できる装置の開発が期待されている。また、従来、生体の運動に関する情報を非接触かつ非拘束で取得できる装置として、電波を用いたドップラーセンサが知られている。

一般に、ドップラーセンサは、周囲の物体からの電波の反射や生体の個体差の影響を受けるため、生体の情報を正確に取得できない場合がある。

　このため、特許文献１では、可変容量ダイオードを用いた可変整合回路によって、アンテナの入力インピーダンスを適正な値となるように制御することで、周囲の物体からの電波の反射や生体の個体差の影響の抑制を図っている心拍センサが開示されている。

特許第６８０８１０５号

　しかしながら、特許文献１の心拍センサは、アンテナのサイズによって電波の検出範囲が限られるため、生体の情報の取得結果がアンテナと生体との相対位置の影響を受けやすかった。

　本開示は、上述のような課題を解決するためになされたもので、生体の情報の取得結果がアンテナと生体との相対位置の影響を受けにくくすることができる生体情報取得装置および生体情報取得方法を提供することを目的とする。

　本開示に係る生体情報取得装置は、信号を発生させる信号発生部と、信号発生部からの信号を送信可能かつ送信された信号発生部からの信号の生体による反射波を受信可能な第１アンテナ及び第２アンテナと、第１アンテナに接続され、第１アンテナからの負荷インピーダンスを調節する第１調節部と、第２アンテナに接続され、第２アンテナからの負荷インピーダンスを調節する第２調節部と、第１アンテナから送信された信号の生体による反射信号を第１アンテナで受信した信号と、第１アンテナから送信された信号の生体による反射信号を第２アンテナで受信した信号と、第２アンテナから送信された信号の生体による反射信号を第２アンテナで受信した信号と、を取得し、取得した信号に基づいて第１調節部及び第２調節部の調節量を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。

　本開示によれば、第１アンテナ及び第２アンテナの反射信号とこれらアンテナ間の通過信号とに基づいてアンテナのインピーダンスの調整および検波を行うので、単一のアンテナを用いる場合と比較して生体の情報の取得結果がアンテナと生体との相対位置の影響を受けにくくすることができる。

実施の形態１に係る生体センサ装置を示す構成図である。実施の形態１に係る可変整合回路の構成図の一例である。実施の形態１に係る直交検波回路の構成図の一例である。実施の形態１に係る制御部のハードウェア構成図の一例である。制御部の動作を説明するフローチャートである。制御部の整合回路を調整する動作を説明するフローチャートである。制御部の整合回路を調整する動作を説明するフローチャートである。図２に示す可変整合回路に対し、第１の可変素子と第２の可変素子をキャパシタ素子に置き換えた場合の可変整合回路の一例である。図２に示す可変整合回路に対し、第３の可変素子をキャパシタ素子に置き換えた場合の可変整合回路の一例である。図２に示す可変整合回路から、インダクタ素子を取り除いた場合の可変整合回路の一例である。図９に示す可変整合回路から、インダクタ素子を取り除いた場合の可変整合回路の一例である。図１０に示す可変整合回路から、インダクタ素子を取り除いた場合の変整合回路の一例である。実施の形態２に係る生体センサ装置を示す構成図である。実施の形態３に係る生体センサ装置を示す構成図である。実施の形態４に係る生体センサ装置を示す構成図である。実施の形態５に係る生体センサ装置を示す構成図である。実施の形態６に係る生体センサ装置を示す構成図である。実施の形態６に係る制御部の動作を説明するフローチャートである。実施の形態７に係る生体センサ装置を示す構成図である。実施の形態８に係るハードウェア構成の一例で、図４に示すハードウェア構成に変換係数を備えた場合である。実施の形態８に係る制御部の動作を説明するフローチャートである。図１０に示す可変整合回路に対し、アンテナのアンテナインピーダンスをＺａとして接続した場合の可変整合回路の一例である。図２１に示す可変整合回路の等価回路の一例である。実施の形態９に係る制御部の動作を説明するフローチャートである。

実施の形態１．
　図１は、本実施の形態に係る生体センサ装置を示す構成図である。図１において、本実施の形態に係る生体情報取得装置としての生体センサ装置には、信号発生器１１と、分配回路２１、２２と、スイッチ３１、３２と、可変整合回路４１、４２と、アンテナ５１、５２と、直交検波回路６１と、検知部７１と、制御部８１と、負荷抵抗９１とが設けられており、たとえば心拍および呼吸などの生体波形を非接触で電波を用いて取得する。

　アンテナ５１、５２は、送受信を行う波長に比べて小さい小形アンテナであり、例えば、ループアンテナやダイポールアンテナなどが挙げられる。アンテナ５１、５２の設置位置は、本実施の形態で限定するものではなく、例えば、被測定者の心臓近傍に設置することで心拍および呼吸波形などの生体波形の検知精度を向上させることが可能である。なお、アンテナ５１は、実施の形態１における第１アンテナを構成し、アンテナ５２は、実施の形態１における第２アンテナを構成する。

　信号発生器１１は、高周波信号を発生させる回路であり、出力端子１１０１を有する。例えば、信号発生器１１は、連続波信号である高周波信号を発生させる。なお、信号発生器１１は、実施の形態１において信号を発生させる信号発生部を構成する。

　分配回路２１は、３つの端子２１０１、２１０２、２１０３を有する高周波回路であり、端子２１０１に入力された信号は、２分配されて端子２１０２、２１０３から出力される。また、端子２１０２と端子２１０３とは、互いにアイソレーションが取れているので、端子２１０２に入力された信号は、端子２１０３からは出力されず、端子２１０１からのみ出力される。なお、分配回路２１は、実施の形態１における第１分配器を構成する。

　同様に、分配回路２２は、３つの端子２２０１、２２０２、２２０３を有する高周波回路であり、端子２２０３に入力された信号は、２分配されて端子２２０１、２２０２から出力される。また、端子２２０１と端子２２０２は互いにアイソレーションが取れているので、端子２２０１に入力された信号は、端子２２０２からは出力されず、端子２２０３からのみ出力される。
　分配回路２１と分配回路２２は、出力端子間のアイソレーションが取れていればよいので、ウィルキンソン型分配器またはアイソレーション端子が終端抵抗に接続された方向性結合器を用いて構成されていてもよい。なお、分配回路２２は、実施の形態１における第２分配器を構成する。

　スイッチ３１は、４つの端子３１０１、３１０２、３１０３、３１０４を有する回路であり、信号の経路を切換える回路である。スイッチ３１は、２極双投の機能を有する回路であり、例えば、ＤＰＤＴ（Ｄｏｕｂｌｅ　Ｐｏｌｅｓ　Ｄｏｕｂｌｅ　Ｔｈｒｏｗｓ）スイッチまたはＳＰＳＴ（Ｓｉｎｇｌｅ　Ｐｏｌｅｓ　Ｓｉｎｇｌｅ　Ｔｈｒｏｗ）スイッチを２つ組み合わせたもので構成されていてもよい。

　スイッチ３１は端子の接続状況によって状態１と状態２の２つの状態を有する。状態１は端子３１０１と端子３１０３、端子３１０２と端子３１０４が接続された状態であり、状態２は端子３１０１と端子３１０４、端子３１０２と端子３１０３が接続された状態を指す。

　同様に、スイッチ３２は、４つの端子３２０１、３２０２、３２０３、３２０４を有する回路であり、信号の経路を切換える回路である。スイッチ３２は、２極双投の機能を有する回路であり、例えば、ＤＰＤＴスイッチまたはＳＰＳＴスイッチを２つ組み合わせたもので構成されていてもよい。

　同じく、スイッチ３２は端子の接続状況によって状態１と状態２の２つの状態を有する。状態１は端子３２０１と端子３２０３、端子３２０２と端子３２０４が接続された状態であり、状態２は端子３２０１と端子３２０４、端子３２０２と端子３２０３が接続された状態を指す。
　スイッチ３１およびスイッチ３２は、２極双投の機能を有する回路であれば、機械式、電気式のどちらを用いて構成されていてもよい。なお、スイッチ３１およびスイッチ３２によって、実施の形態１における切換部（第１切換部）が構成される。

　次に、第１のスイッチ３１および第２のスイッチ３２の動作について説明する。
　第１のスイッチ３１および第２のスイッチは、制御部８１からの制御信号に従い、信号の経路を切換える。
　なお、本実施の形態では、可変整合回路４１が、３つの可変素子と１つのインダクタとを備えた場合について説明する。図２は、可変整合回路４１の構成図の一例である。

　可変整合回路４１は、３つの端子４１０１、４１０２、４１０３を有し、第３の端子４１０３に接続される負荷インピーダンスを、第１の端子４１０１に接続される回路のインピーダンスに整合させる回路であり、その通過特性および反射特性を可変できる。第３の端子４１０３は、アンテナ１に接続されている。また、第２の端子４１０２は、接地されている。

　図２において、４１４は第１の可変素子、４１５は第２の可変素子、４１６は第３の可変素子で、４１７はインダクタである。なお、可変素子として可変容量ダイオードやエアバリコン、ポリバリコンなどを用いても良い。なお、第１の可変素子４１４は、実施の形態１における第１容量素子を構成し、第２の可変素子４１５は、実施の形態１における第２容量素子を構成し、第３の可変素子４１６は、実施の形態１における第３容量素子を構成する。

　第１の可変素子４１４は、端子４１４１と端子４１４２とを有し、第２の可変素子４１５は、端子４１５１と端子４１５２とを有し、第３の可変素子４１６は、端子４１６１と端子４１６２とを有し、インダクタ素子４１７は、端子４１７１と端子４１７２とを有する。なお、端子４１７１は、実施の形態１における第１入力端子を構成し、端子４１７２は、実施の形態１における第２入力端子を構成し、端子４１０１は、実施の形態１における出力端子を構成する。

　インダクタ素子４１７の端子４１７１と第１の可変素子４１４の端子４１４２とが接続され、インダクタ素子４１７の端子４１７２と第２の可変素子４１５の端子４１５２とが接続され、第１の可変素子の端子４１４１と第３の可変素子４１６の端子４１６１とが接続され、第２の可変素子の端子４１５１と第３の可変素子４１６の端子４１６２とが接続される。

　次に可変整合回路４１の動作について説明する。
　可変整合回路４１は、制御部８１の制御信号に従い、第１の可変素子４１４、第２の可変素子４１５、第３の可変素子４１６の値を制御する。制御部８１の制御信号の詳細については後述する。

　直交検波回路６１は、２つの入力端子（第１の入力端子６１０１、第２の入力端子６１０２）と２つの出力端子（第１の出力端子６１０３、第２の出力端子６１０４）を有し、第１の入力端子６１０１に入力された信号を、第２の入力端子６１０２に入力されたローカル信号により、直交検波し、検波信号としてＩ（Ｉｎ　Ｐｈａｓｅ）信号およびＱ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）信号を生成して、第１の出力端子６１０３と第２の出力端子６１０４に出力する。Ｑ信号は、Ｉ信号と９０度位相の異なる信号である。図３は、直交検波回路６１の構成図の一例である。なお、直交検波回路６１は、実施の形態１における検波信号生成部（第１検波信号生成部）を構成する。

　図３において、６１１は第１の分配回路、６１２は第２の分配回路、６１３は第１のミキサ、６１４は第２のミキサ、６１５は入力された信号の位相を９０度移相する９０度移相器である。

　分配回路６１１は、３つの端子６１０１、６１１１、６１１２を有する高周波回路であり、端子６１０１に入力された信号は、２分配されて端子６１１１、６１１２から出力される。また、端子６１１１と端子６１１２とは、互いにアイソレーションが取れているので、端子６１１１に入力された信号は、端子６１１２からは出力されず、端子６１０１からのみ出力される。

　同様に、分配回路６１２は、３つの端子６１０２、６１２１、６１２２を有する高周波回路であり、端子６１０２に入力された信号は、２分配されて端子６１２１、６１２２から出力される。また、端子６１２１と端子６１２２とは、互いにアイソレーションが取れているので、端子６１２１に入力された信号は、端子６１２２からは出力されず、端子６１０２からのみ出力される。
　分配回路６１１と分配回路６１２とは、出力端子間のアイソレーションが取れていればよいので、ウィルキンソン型分配器またはアイソレーション端子が終端抵抗に接続された方向性結合器を用いて構成されていてもよい。

　第１のミキサ６１３は、３つの端子６１３１、６１３２、６１０３を有し、入力端子６１３１と入力端子６１３２とから入力された信号を乗算し、出力端子６１０３から出力する。
　同様に、第２のミキサ６１４は、３つの端子６１４１、６１４２、６１０４を有し、入力端子６１４１と入力端子６１４２とから入力された信号を乗算し、出力端子６１０４から出力する。

　９０度移相器６１５は、２つの端子６１５１、６１５２を有し、入力端子６１５１から入力された信号の位相を９０度移相し、移相した信号を出力端子６１５２から出力する。

以上のように、第１のミキサ６１３の端子６１０３から出力された信号、第２のミキサ６１４の端子６１０４から出力された信号をそれぞれＩ信号とＱ信号として出力する。

　第１の分配回路６１１の端子６１１１と第１のミキサ６１３の端子６１３１とが接続され、第２の分配回路６１２の端子６１２１と第１のミキサ６１３の端子６１３２とが接続される。

　第１の分配回路６１１の端子６１１２と第２のミキサ６１４の端子６１４１とが接続され、第２の分配回路６１２の端子６１２２と９０度移相器６１５の端子６１５１とが接続され、９０度移相器６１５の端子６１５２と第２のミキサの端子６１４２とが接続される。

　なお、第１のミキサ６１３の端子６１０３と検知部７１との間、および、第２のミキサ６１４の端子６１０４と検知部７１との間にＬＰＦ（Ｌｏｗ　Ｐａｓｓ　Ｆｉｌｔｅｒ：低域通過フィルタ）が設置されていてもよい。

　次に、直交検波回路６１の動作について説明する。
　本実施の形態において、第２の分配回路６１２の端子６１０２からローカル信号として入力された信号は、端子６１２１と６１２２とに２分配される。また、第１の分配回路６１１の端子６１０１から生体で反射された反射信号もしくはアンテナ間の通過信号として入力された信号は、端子６１１１と６１１２とに２分配される。

　第１の分配回路６１１の出力端子６１１１から出力された信号は、第１のミキサ６１３の入力端子６１３１に入力され、第２の分配回路６１２の端子６１２１から出力された信号は、第１のミキサ６１３の入力端子６１３２に入力される。
　入力端子６１０１に入力された信号および入力端子６１０２に入力された信号は、第１のミキサ６１３で乗算され、出力端子６１０３から出力される。

　第１の分配回路６１１の出力端子６１１２から出力された信号は、第２のミキサ６１４の端子６１４１からミキサ６１４に入力される。

　ミキサ６１４は、入力端子６１４１と入力端子６１４２とから入力された信号を乗算し、出力端子６１０４から出力する。

　以上のように、直交検波回路６１の端子６１０１に入力された通過信号及び反射信号は、端子６１０２に入力されたローカル信号により直交検波され、位相が互いに９０度異なるＩ信号、Ｑ信号を直交検波回路６１の端子６１０３、６１０４からそれぞれ出力する。Ｉ信号、Ｑ信号は振幅等の情報として、検知部７１に入力される。

　検知部７１は、直交検波回路６１から出力されたＩ信号およびＱ信号の２波を入力として受け取り、アナログ信号であるＩ信号とＱ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器を備える。
　なお、アナログデジタル変換器は専用の処理を行うハードウェアを用いても良いし、同処理を行うプログラムを用いても良い。

　検知部７１は、直交検波回路６１から出力されたアナログ信号であるＩ信号とＱ信号をデジタル信号Ｉｄ信号、Ｑｄ信号に変換し、デジタル信号Ｉｄ信号、Ｑｄ信号を制御部８１へ出力する。

　制御部８１は、検知部７１から出力されたデジタル信号Ｉｄ信号、Ｑｄ信号の２波を入力として受け取り、Ｉｄ信号、Ｑｄ信号の値を記録する。
　さらに制御部８１では、反射測定モード１（モード１）、反射測定モード２（モード２）、通過測定モード（モード３）の３つのモードに従って、第１のスイッチ３１と第２のスイッチ３２に対し制御信号を出力する。
　制御部８１では、予め定められた一定の微小な所定期間である時間（Ｔ）の間に入力されたＩｄ信号の値とＱｄ信号の値の時間平均値を算出し、Ｉｄ信号の値とＱｄ信号の値の時間平均値の絶対値が所定の閾値以下となるよう可変整合回路４１、４２に対し制御信号を出力する。なお、可変整合回路４１は、実施の形態１における第１調節部を構成し、可変整合回路４２は、実施の形態１における第２調節部を構成する。
　制御部８１が可変整合回路４１、４２に対し正確な制御信号を出力するためには、時間（Ｔ）が、少なくとも心拍および呼吸波形が測定できる一周期分の時間である必要がある。例えば、時間（Ｔ）が一周期分未満であると、制御部８１は、正確な素子値の算出ができず、取得精度が大幅に劣化する可能性がある。
　制御部８１のハードウェア構成の具体例を概略的に示すブロック図を図４に示す。

　図４に示されるように、制御部８１は、Ｉｄ信号とＱｄ信号の値を記憶する記憶装置８１２と、整合回路調整モードと生体信号取得モードの２つのモードに従って第１のスイッチ３１と第２のスイッチ３２の制御及びＩｄ信号とＱｄ信号から可変整合回路４１、４２の制御を行うプロセッサ８１１と、デジタルデータをアナログ信号に変換するデジタルアナログ変換器８１３を有する。

　記憶装置８１２は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）などのメモリや、ハードディスクなどの外部記憶装置の総称であり、プロセッサ８１１によってプログラムやデータの読み書きが行われ、また、一時データの格納先としても使用される。また、記憶装置８１２は、整合回路調整モードと生体信号取得モードの現在の状態の記録及び検知部７１から制御部８１に対して出力されるＩｄ信号とＱｄ信号の読み書きも行われる。さらに、モードによる第１のスイッチ３１と第２のスイッチ３２の切り換えと、可変整合回路４１、４２の整合を行うプログラム（制御プログラム）も記憶装置８１２に格納される。

図５～図７は、制御部８１で動作する制御プログラムのフローチャートである。
　制御プログラムは、電源が投入されるとスイッチ３１と３２を状態１に切り替えてモード１に設定し（ステップＳＴ１０１）、検知部７１でデジタル信号に変換されたＩｄ信号とＱｄ信号を受け取ると次の処理を実行する。デジタル信号に変換されたＩｄ信号とＱｄ信号の値をある時間ｔ秒間分、記憶装置８１２に記憶する（ステップＳＴ１０２）。

　可変整合回路４１の可変素子の値を調整し（ステップＳＴ１０３）、さらにデジタル信号に変換されたＩｄ信号とＱｄ信号の値と可変素子の値をある時間ｔ秒間分、記憶装置８１２に記憶する（ステップＳＴ１０４）。

　次に制御プログラムは、スイッチ３１を状態２に、スイッチ３２を状態１に切り替えてモード２に設定し（ステップＳＴ２０１）、デジタル信号に変換されたＩｄ信号とＱｄ信号の値をある時間ｔ秒間分、記憶装置８１２に記憶する（ステップＳＴ２０２）。
　同様に、制御プログラムで可変整合回路４２の可変素子の値を調整し（ステップＳＴ２０３）、Ｉｄ信号とＱｄ信号の値と可変素子の値をある時間ｔ秒間分、記憶装置８１２に記憶する（ステップＳＴ２０４）。

　制御プログラムは、スイッチ３１を状態１に、スイッチ３２を状態２に切り替えてモード３に設定し（ステップＳＴ３０１）、可変整合回路４１の可変素子の値をＳＴ１０４で記憶した値に、可変整合回路４２の可変素子の値をＳＴ２０４で記憶した値に設定する（ステップＳＴ３０２）。Ｉｄ信号とＱｄ信号の値をある時間ｔ秒間分、記憶装置８１２に記憶する（ステップＳＴ３０３）。

ＳＴ１０４、ＳＴ２０４、ＳＴ３０３で記憶したＩｄ信号とＱｄ信号の値のｐ－ｐ値（Ｐｅａｋ　ｔｏ　ｐｅａｋ）がもっとも大きいモードを判定し（ステップＳＴ４０１）、判定したモードとなるスイッチ３１、３２の状態に設定を変更する（ステップＳＴ４０２）。デジタル信号に変換されたＩｄ信号とＱｄ信号の値をある時間ｔ秒間分記憶装置８１２に記憶し（ステップＳＴ４０３）、ｐ－ｐ値（Ｐｅａｋ　ｔｏ　ｐｅａｋ）がある閾値Δを下回る場合（ＹＥＳ：ＳＴ４０４１）にはＳＴ１０１に戻り、ある閾値Δを上回る場合（ＮＯ：ＳＴ４０４２）には信号取得を継続する。
この条件分岐は、ある時間Ｔｘ秒と時間を定めてＳＴ１０１処理に戻ることや、信号が測定レンジを超えたり微小となったりして測定不可能となった場合にＳＴ１０１処理に戻ることも考えられる。

次に、図６、図７を参照して、可変整合回路４１または４２を整合させる素子の定数を計算（ステップＳＴ１０３、ＳＴ１０４）し、可変整合回路４１または４２の素子の定数を調整する指示を出力する一連の処理の詳細について説明する。
図６においてＳＴ１０３の処理では、整合回路４１の可変素子の値を決定する計算及び制御をおこなう。

　記憶装置８１２に記憶させておいたＩｄ信号の値とＱｄ信号の値との時間平均値の絶対値を計算する（ステップＳＴ１０３１）。

　次に制御プログラムは、この平均値と、予め設定しておいた閾値と比較を行い（ステップＳＴ１０３２）、平均値が閾値よりも小さかった場合（ステップＳＴ１０３２：ＮＯ）には、ステップＳＴ２０１の処理に進み、平均値が閾値以上だった場合（ステップＳＴ１０３２：ＹＥＳ）には、可変整合回路４１の端子４１０３に接続される負荷インピーダンスを端子４１０１に接続される回路のインピーダンスに整合するよう、調整値の計算を行う。（ステップＳＴ１０３３）。
　そして、可変整合回路４１へ調整値を出力する（ステップＳＴ１０３４）。

　同様に、図７においてＳＴ２０３の処理は、整合回路４２の可変素子の値を決定する計算及び制御をおこなう。

　記憶装置８１２に記憶させておいたＩｄ信号の値とＱｄ信号の値との時間平均値の絶対値を計算する（ステップＳＴ２０３１）。

　次に制御プログラムは、この平均値と、予め設定しておいた閾値と比較を行い（ステップＳＴ２０３２）、平均値が閾値よりも小さかった場合（ステップＳＴ２０３２：ＮＯ）には、ステップＳＴ３０１の処理に進み、平均値が閾値以上だった場合（ステップＳＴ２０３２：ＹＥＳ）には、可変整合回路４２の端子４２０３に接続される負荷インピーダンスを端子４２０１に接続される回路のインピーダンスに整合するよう、調整値の計算を行う。（ステップＳＴ２０３３）。
　そして、可変整合回路４２へ調整値を出力する（ステップＳＴ２０３４）。

　なお、本実施の形態では、時間平均の取り方として、ある測定時間をＴ秒間とし、Ｉｄ信号とＱｄ信号の全時間平均を取る方法としたが、このほかに、Ｔ秒間を更に細かい区間に区切り、その区間で波形を加重平均する方法でもよい。

　例えば、Ｔ秒間中Ｓ秒（Ｓ≦Ｔ）までの時間平均をＡ（Ｓ）とすると、Ａ（Ｓ）をＴ－ｕ≦Ｓ≦Ｔ（ｕ≦Ｔ）の間で平均化し、Ｉ信号、Ｑ信号の時間平均値の絶対値が十分小さいある閾値以下になるか判定する。
　閾値は、実際に測定を行う環境のノイズの影響によって決定する。例えば、周囲のノイズの数値を幾つか測定しておき、その最大値としても良いし、標準偏差を求めた値、もしくは最大値と平均値あるいは最頻値から、適宜適切な値を求めても良い。また、閾値は固定とせず、状況に応じて変化できるよう、例えば、一定間隔でノイズの測定を行い、再設定できるようにしてもよい。
　これにより、Ｓに対するＡ（Ｓ）の変動が小さくなるため平均値を取る際の誤差が小さくなる。
また、たとえば可変整合回路４１で端子４１０３に接続される負荷インピーダンスを端子４１０１に接続される回路のインピーダンスに整合するよう、調整値の計算を行うには、以下のような方法が考えられる。
　まず、可変整合回路４１のＺ特性インピーダンス（Ｚ０）が５０Ωとなるよう、制御部８１に入力されたＩｄ信号とＱｄ信号の値と、可変整合回路４１の現在の可変素子４１４～４１６の値から、計算し、Ｉ信号とＱ信号の時間平均の絶対値が閾値を下回るよう可変素子４１４～４１６の容量を調整する方法が考えられる。

　また、Ｉｄ信号とＱｄ信号の時間平均の絶対値が閾値を下回るように可変素子４１４～４１６の値を掃引することで各可変素子の容量値（調節量）を調整してもよい。
　例えば、第１の可変素子４１４の値と第２の可変素子４１５の値をＣ１とし、第３の可変素子４１６の値をＣ２とする。そして、Ｃ１とＣ２それぞれの容量値が、ａ１≦Ｃ１≦ａ２、ｂ１≦Ｃ２≦ｂ２の間の値をとるとした場合、まず、最初にＣ１の値をａ１に固定し、Ｃ２の値をｂ１からｂ２の間で順に変化させ、そのＣ１とＣ２の値を組み合わせた状態の可変整合回路で、Ｉ信号とＱ信号の時間平均の全体値が、閾値を下回るか判断する。

　Ｃ２がｂ１からｂ２の間の全ての値を用いても下回らなかった場合、Ｃ１の値を変え、再度Ｃ２の値をｂ１からｂ２まで変化させ、そのＣ１とＣ２の値を組み合わせた状態の可変整合回路で、Ｉｄ信号とＱｄ信号の時間平均の全体値が閾値を下回るか判断する。
　更に、制御部８１が受け取るＩｄ信号の値とＱｄ信号の値とその平均値から、Ｃ１とＣ２の取りうる容量値として適切な値が格納されたテーブルを予め用意しておく方法が考えられる。

　制御部８１は、Ｉｄ信号とＱｄ信号の値を受け取ると、このテーブルを参照し、テーブルが指し示すＣ１とＣ２が設定されるべき容量値を用いることにより、Ｉｄ信号とＱｄ信号の時間平均の絶対値が閾値を下回るよう可変整合回路４１の可変素子の値を短時間で調整することが可能となる。　

　信号発生器１１の出力端子１１０１と第１の分配回路２１の端子２１０１とが接続され、第１の分配回路２１の端子２１０２と第２の分配回路２２の端子２２０１とが接続され、第２の分配回路２２の端子２２０３と第１のスイッチ３１の端子３１０１とが接続され、第１のスイッチ３１の端子３１０３と第１の可変整合回路４１の端子４１０１とが接続され、第１の可変整合回路４１の端子４１０３と第１のアンテナ５１の端子５１０１とが接続され、第２のアンテナ５２の端子５２０１と第２の可変整合回路４２の端子４２０３とが接続され、第２の可変整合回路４２の端子４２０１と第１のスイッチ３１の端子３１０４とが接続され、第１のスイッチ３１の端子３１０２と第２のスイッチ３２の端子３２０１とが接続され、第２のスイッチ３２の端子３２０２と第２の分配回路２２の端子２２０２とが接続され、第２のスイッチ３２の端子３２０３と負荷抵抗９１の端子９１０１とが接続され、第２のスイッチ３２の端子３２０４と直交検波回路６１の端子６１０１とが接続され、直交検波回路６１の端子６１０２と第１の分配回路２１の端子２１０３とが接続される。

　次に、本実施の形態における生体センサ装置の全体の動作について説明する。まず、信号発生器１１の出力端子１１０１から出力される信号が、第１の分配回路２１の端子２１０１に入力され、端子２１０２と端子２１０３に信号が２分配される。

　ここで、信号の経路ａ－１を、端子２１０２→端子２２０１→分配回路２２→端子２２０３→端子３１０１→スイッチ３１→端子３１０３→端子４１０１→可変整合回路４１→４１０３→端子５１０１の経路とする。
　また、信号の経路ｂ－１を、端子５１０１→端子４１０３→可変整合回路４１→端子４１０１→端子３１０３→スイッチ３１→端子３１０１→端子２２０３→分配回路２２→端子２２０２→端子３２０２→スイッチ３２→端子６１０１の経路とする。

　第１の分配回路２１の端子２１０２から出力された信号は、経路ａ－１を通りアンテナ５１へ入力され、第１の分配回路２１の端子２１０３から出力された信号は、直交検波回路６１の端子６１０２から直交検波回路６１にローカル信号として入力される。

　経路ａ－１を通過した信号は、アンテナ５１から電波として放射され、生体によって反射された反射波の信号がアンテナ５１に入力し、経路ｂ－１を通り直交検波回路６１の端子６１０１から直交検波回路６１に入力される。

　直交検波回路６１の端子６１０１に入力された生体からの反射信号は、端子６１０２に入力されたローカル信号により直交検波され、位相が互いに９０度異なるＩ信号、Ｑ信号として、直交検波回路６１の端子６１０３、６１０４からそれぞれ出力する。
　Ｉ信号、Ｑ信号は検知部７１に入力される。

　信号の経路ａ－２を、端子２１０２→端子２２０１→分配回路２２→端子２２０３→端子３１０１→スイッチ３１→端子３１０４→端子４２０１→可変整合回路４２→４２０３→端子５２０１の経路とする。
　また、信号の経路ｂ－２を、端子５２０１→端子４２０３→可変整合回路４２→端子４２０１→端子３１０４→スイッチ３１→端子３１０１→端子２２０３→分配回路２２→端子２２０２→端子３２０２→スイッチ３２→端子６１０１の経路とする。

　第１の分配回路２１の端子２１０２から出力された信号は、経路ａ－２を通りアンテナ５２へ入力され、第１の分配回路２１の端子２１０３から出力された信号は、直交検波回路６１の端子６１０２から直交検波回路６１にローカル信号として入力される。

　経路ａ－２を通過した信号は、アンテナ５２から電波として放射され、生体によって反射された反射波の信号がアンテナ５１に入力し、経路ｂ－２を通り直交検波回路６１の端子６１０１から直交検波回路６１に入力される。

　ここで、信号の経路ｃ－１を、端子２１０２→端子２２０１→分配回路２２→端子２２０３→端子３１０１→スイッチ３１→端子３１０３→端子４１０１→可変整合回路４１→４１０３→端子５１０１の経路とする。
　また、信号の経路ｃ－２を、端子５２０１→端子４２０３→可変整合回路４２→端子４２０１→端子３１０４→スイッチ３１→端子３１０２→端子３２０１→スイッチ３２→端子３２０４→端子６１０１の経路とする。

　第１の分配回路２１の端子２１０２から出力された信号は、経路ｃ－１を通りアンテナ５２へ入力され、第１の分配回路２１の端子２１０３から出力された信号は、直交検波回路６１の端子６１０２から直交検波回路６１にローカル信号として入力される。

　アンテナ５１から自由空間中を媒介としてアンテナ５２に入力された信号は、経路ｃ－２を通り直交検波回路６１の端子６１０１から直交検波回路６１に入力される。

　直交検波回路６１の端子６１０１に入力されたアンテナ間の通過信号は、端子６１０２に入力されたローカル信号により直交検波され、位相が互いに９０度異なるＩ信号、Ｑ信号として、直交検波回路６１の端子６１０３、６１０４からそれぞれ出力する。
　Ｉ信号、Ｑ信号は検知部７１に入力される。

　検知部７１に入力されたＩ信号とＱ信号は、アナログデジタル変換器でデジタル信号Ｉｄ信号とＱｄ信号として制御部８１に入力される。

　制御部８１では、スイッチ３１、３２の切り替え、整合回路４１、４２の素子の調整及び計算を行う。

　負荷抵抗９１は、負荷抵抗９１はモード１及びモード２は５０Ω終端器として動作する抵抗器で、端子９１０１がスイッチ３２の端子３２０３と接続され、端子９１０２は接地される。

　このように構成されて、スイッチ３１およびスイッチ３２は、信号発生器１１とアンテナ５１とが接続可能であると共にアンテナ５１と制御部８１とが検波回路６１および検知部７１を介して接続可能なモード１と、信号発生器１１とアンテナ５２とが接続可能であると共にアンテナ５２と制御部８１とが検波回路６１および検知部７１を介して接続可能なモード２と、信号発生器１１とアンテナ５１とが接続可能であると共にアンテナ５２と制御部８１とが検波回路６１および検知部７１を介して接続可能なモード３との間で、信号の経路を切換える。

　また、検波回路６１は、モード１でアンテナ５１から送信された信号の生体による反射信号をアンテナ５１で受信した信号と、信号発生器１１からの信号に基づいて検波信号を生成し、モード２でアンテナ５２から送信された信号の生体による反射信号をアンテナ５２で受信した信号と、信号発生器１１からの信号に基づいて検波信号を生成し、モード３でアンテナ５１から送信された信号の生体による反射信号をアンテナ５２で受信した信号と、信号発生器１１からの信号に基づいて検波信号を生成する。

　以上のように、実施の形態１に係る生体センサ装置は、アンテナから放射した電波の信号と、生体によって反射された反射波の信号を直交検波して求めたＩｄ信号、Ｑｄ信号の時間平均値の絶対値を十分小さくし、０に近づけるほど、アンテナのインピーダンスの不整合損が低減されセンサ感度を向上し、また反射信号及びアンテナ間の通過信号を取得することが可能なため設置位置に対するロバスト性が向上する。

　また、特許文献１の心拍センサ装置は、信号発生器からの信号と送受共用のアンテナで受信した人体からの反射信号とをミキシングして心拍信号を検出するため、カプラや方向性結合器が必要となり、当該部品の結合損失により生体信号の振幅が減少するためＳ／Ｎが劣化してしまうが、実施の形態１に係る生体センサ装置は、上述した構成により、アンテナ５１及びアンテナ５２の反射信号とこれらアンテナ間の通過信号とに基づいてアンテナのインピーダンスの調整および検波を行うので、単一のアンテナを用いる場合と比較して生体の情報の取得結果がアンテナと生体との相対位置の影響を受けにくくすることができる。

　心拍波形のピークが正確に検知されれば、被測定者の心拍間隔の変動値を精度よく測定することができ、体調や健康状態および心理状態の推定等に幅広く応用できる。同様に、呼吸波形の波形及びピークを正確に検知することで体調や健康状態及び心理状態の推定等に応用できる。
　なお、本実施の形態では、制御部８１において、予め設定しておいた時間（Ｔ）が経過したかで判断を行い、時間（Ｔ）が経過した場合には、現在の時刻から時間（Ｔ）遡った間、記憶装置８１２に記憶させておいたＩｄ信号とＱｄ信号の値の平均値を計算する場合について説明したが、時間（Ｔ）が経過したか判断するのではなく、制御部８１がＩｄ信号とＱｄ信号の値を受け取った回数を予め設定しておき、制御部８１において、その回数だけＩｄ信号とＱｄ信号の値を受けった場合には、予め設定しておいた回数分のＩｄ信号とＱｄ信号の値から平均値を計算するようにしてもよい。

　また、計算したＩｄ信号とＱｄ信号の値の平均値が閾値を越えたか越えなかったかの結果を毎回記憶しておき、その結果に応じて、時間（Ｔ）もしくは、回数を変更してもよい。例えば、Ｉｄ信号とＱｄ信号の値の平均値が閾値を越えなかった状態が例えば３回連続した場合、時間（Ｔ）もしくは回数を減らし、逆に例えば３回連続してＩ信号とＱ信号の値の平均値が閾値を越えた場合には、時間（Ｔ）もしくは回数を増やすようにしてもよい。
　このように、時間（Ｔ）もしくは回数を増減させることにより、制御部の動作を効率的に行うことが可能となる。

　また、本実施の形態では、可変整合回路４１として、図２に示すような、３つの可変素子と１つのインダクタを備えた場合について説明したが、可変整合回路４１の構成はこれに限られるものではない。
　可変整合回路４１は、図８、図９、図１０、図１１、図１２に示すような構成であってもよい。
　例えば、図９に示す可変整合回路４１は、図２に示す可変整合回路４１の第１の可変素子４１４と第２の可変素子４１５をある固定の値としたキャパシタ素子４１４Ａ、４１５Ａに置き換えたものであり、図１０に示す可変整合回路４１は、図２の第３の可変素子４１６をある固定の値としたキャパシタ素子４１６Ａに置き換えたものである。なお、キャパシタ素子４１４Ａは、実施の形態１における第１容量素子を構成し、キャパシタ素子４１５Ａは、実施の形態１における第２容量素子を構成し、キャパシタ素子４１６Ａは、実施の形態１における第３容量素子を構成する。

　また、図１１に示す可変整合回路４１は、図２に示す可変整合回路４１のインダクタ素子４１７を取り除いたもので、図１２に示す可変整合回路４１は図９に示す可変整合回路４１のインダクタ素子４１７を取り除いたもので、図１３に示す可変整合回路４１は、図１１に示す可変整合回路４１からインダクタ素子４１７を取り除いたものである。

　さらに、図８、図９、図１０、図１１、図１２において、第３の可変素子４１６もしくはある固定の値としたキャパシタ素子４１６Ａはオープン（開放）でもよく、また第１の可変素子４１４もしくはある固定の値としたキャパシタ素子４１４Ａ、第２の可変素子４１５もしくはある固定の値としたキャパシタ素子４１５Ａはショート（短絡）でもよい。ただし、第１の可変素子と第２の可変素子の値および状態は、同一であるとする。

　以上のように、生体センサ装置をアンテナ５１、５２と、信号発生器１１と、分配回路２１、２２と、スイッチ３１、３２と、可変整合回路４１、４２と、直交検波回路６１と、検知部７１と、制御部８１と、負荷抵抗９１と、を備えるように構成したので、Ｉ信号とＱ信号の時間平均値の絶対値がある閾値以下になるように、可変整合回路４１、４２を制御し、アンテナの反射信号からアンテナのインピーダンスを調整した上で、たとえば呼吸や心臓の拍動に伴う体表面の変化をアンテナ間の結合信号の変化量として検出することで、センサ感度を向上させ、検知精度が高く、設置位置のロバスト性の高い、簡易な構成の生体センサ装置を得られるという効果を有する。

実施の形態２．
　実施の形態１では、分配器を用いた生体センサ装置について説明したが、本実施の形態では、分配器の代わりに方向性結合器を用いた場合について説明する。方向性結合器で分配器２つを代用することで低コストでより簡易な構成の生体センサ装置を得ることができる。
　図１３は、本実施の形態に係る生体センサ装置の構成図である。
　図１３において、１０１は方向性結合器である。本実施の形態では、方向性結合器１０１が４つの端子１０１１～１０１４を有した場合について説明する。
　なお、図１３において、図１と同一符号は、同一または、相当部分を示している。

　方向性結合器１０１は、端子１０１１に信号が入力された場合には、端子１０１３、端子１０１４に信号を２分配して出力し、端子１０１３に信号が入力された場合には、端子１０１１、端子１０１２に信号を２分配して出力する。また、端子１０１１と端子１０１２間、端子１０１３と端子１０１４間は、アイソレーションが取れている。
　本実施の形態では、図１３に示されるように、信号発生器１１の出力端子１１０１と方向性結合器１０１の端子１０１１が接続され、方向性結合器１０１の端子１０１２と直交検波回路６１の端子６１０２が接続され、方向性結合器の端子１０１３とスイッチ３１の端子３１０１が接続され、方向性結合器の１０１４とスイッチ３２の端子３２０１が接続されている。

　本実施の形態における動作について説明する。
　信号発生器１１の出力端子１１０１から出力された信号は、方向性結合器１０１の端子１０１１に入力され、端子１０１３と端子１０１４に信号が２分配される。
　方向性結合器１０１の端子１０１４から出力された信号は、直交検波回路６１の端子６１０２にローカル信号として入力される。また、方向性結合器１０１の端子１０１３から出力された信号は、スイッチ３１の端子３１０１から入力し、端子３１０３から出力した場合には可変整合回路４１に端子４１０１から入力し、端子４１０３からアンテナ５１へ出力され、アンテナ５１から電波として放射される。また、端子３１０４から出力した場合には可変整合回路４２に端子４２０１から入力し、端子４２０３からアンテナ５２へ出力され、アンテナ５２から電波として放射される。

　スイッチ３１、３２が制御部８１で、モード１で制御されている場合には、アンテナ５１から放射された信号は、生体で反射され、反射信号としてアンテナ５１に入力される。この反射信号は、可変整合回路４１の端子４１０３へ入力され、端子４１０１から出力され、スイッチ３１の端子３１０３へ入力され、端子３１０１から出力され、方向性結合器１０１の端子１０１３に入力される。
　この端子１０１３に入力された反射信号の一部が、端子１０１２から出力され、スイッチ３２の端子３２０２へ入力され、端子３２０４から出力され、直交検波回路６１の端子６１０１に入力される。

　また、スイッチ３１、３２が制御部８１で、モード２で制御されている場合には、アンテナ５２から放射された信号は、生体で反射され、反射信号としてアンテナ５２に入力される。この反射信号は、可変整合回路４２の端子４２０３へ入力され、端子４２０１から出力され、スイッチ３１の端子３１０４へ入力され、端子３１０１から出力され、方向性結合器１０１の端子１０１３に入力される。
　この端子１０１３に入力された反射信号の一部が、端子１０１２から出力され、スイッチ３２の端子３２０２へ入力され、端子３２０４から出力され、直交検波回路６１の端子６１０１に入力される。

　さらに、スイッチ３１、３２が制御部８１で、モード３で制御されている場合には、アンテナ５１から放射された信号は、生体で反射され、自由空間を媒介としてアンテナ５２に入力される。この通過信号は、可変整合回路４２の端子４２０３へ入力され、端子４２０１から出力され、スイッチ３１の端子３１０４へ入力され、端子３１０２から出力され、スイッチ３２の端子３２０１へ入力され、端子３２０４から出力され、直交検波回路６１の端子６１０１に入力される。
　このとき、通過信号は方向性結合器を通過しないため、方向性結合器での結合損の影響を受けずに信号を検波することができる。

　実施の形態１の場合と同様に、直交検波回路６１の端子６１０２に入力された生体からの反射信号は、端子６１０１に入力されたローカル信号により直交検波され、位相が互いに９０度異なるＩ信号、Ｑ信号を直交検波回路６１の端子６１０３、６１０４からそれぞれ出力する。Ｉ信号、Ｑ信号は検知部７１に入力される。
　検知部７１に入力された信号はデジタル変換されＩｄ信号、Ｑｄ信号として制御部８１に入力される。

　制御部８１では、モード１、モード２のとき入力されたＩｄ信号とＱｄ信号の２波をある時間測定し、Ｉｄ信号、Ｑｄ信号の時間平均を算出する。両信号の時間平均値の絶対値が十分小さい、ある閾値以下となるか判定を行う。
　両信号の時間平均値の絶対値が閾値よりも大きい場合、制御部８１から可変整合回路４１および４２へ制御信号を発信し、両信号の時間平均の絶対値が閾値以下となるように可変整合回路４１、４２の反射特性を調整する。
　さらに、モード１、モード２、モード３で取得した信号でｐ－ｐ値がもっとも大きいモードを選択し、生体信号の取得を継続する。

　以上のように、生体センサ装置をアンテナ５１、５２と、信号発生器１１と、方向性結合器１０１と、スイッチ３１、３２と、可変整合回路４１、４２と、直交検波回路６１と、検知部７１と、制御部８１と、負荷抵抗９１において、Ｉ信号とＱ信号の時間平均値の絶対値がある閾値以下になるように、可変整合回路４１、４２を制御し、アンテナ間の通過信号の変化量を取得することで、検知精度及び設置性の高い、低コストで簡易な構成の生体センサ装置が得られるという効果を有する。

実施の形態３．
　実施の形態１では、２分配回路と１つの直交検波回路を用いた生体センサ装置について説明したが、本実施の形態では、信号発生器に接続する２分配回路の代わりに３分配回路とし、さらに直交検波回路を２つ用いた場合について説明する。３分配回路を設け２つの直交検波回路を備えることで、通過信号で得られる生体信号の補完として反射信号からも生体信号を取得することができる構成となり、より検知精度の高い生体センサ装置が得られる。
　図１３は、本実施の形態に係る生体センサ装置の構成図である。
　図１３において、２３は３分配回路、６２は直交検波回路である。本実施の形態では、３分配回路２３が４つの端子２３０１～２３０４を有し、直交検波回路６２が４つの端子６２０１～６２０４を有した場合について説明する。
　なお、図１３において、図１と同一符号は、同一または、相当部分を示している。

　方向性結合器２３は、端子２３０１に信号が入力された場合には、端子２３０２、端子２３０３、端子２３０４に信号を３分配して出力する。また、端子２３０２、端子２３０３、端子２３０４間は、アイソレーションが取れている。
　　直交検波回路６２は、直交検波回路６１と同等の機能を有する回路で、２つの入力端子（第１の入力端子６２０１、第２の入力端子６２０２）と２つの出力端子（第１の出力端子６２０３、第２の出力端子６２０４）を有し、第１の入力端子６２０１に入力された信号を、第２の入力端子６２０２に入力されたローカル信号により、直交検波し、Ｉ（Ｉｎ　Ｐｈａｓｅ）信号を出力端子６２０３から出力し、Ｉ信号と９０度位相の異なるＱ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）信号を出力端子６２０４に出力する。なお、直交検波回路６１は、実施の形態３における第１検波信号生成部を構成し、直交検波回路６２は、実施の形態３における第２検波信号生成部を構成する。

　本実施の形態では、図１４に示されるように、信号発生器１１の出力端子１１０１と３分配回路２３の端子２３０１が接続され、３分配回路２３の端子２３０３と２分配回路２２の端子２１０２とが接続され、３分配回路２３の端子２３０３と直交検波回路６１の端子６２０１とが接続され、３分配回路２３の端子２３０４と直交検波回路６２の端子６２０２とが接続され、直交検波回路６２の端子６２０１と２分配回路の端子２２０２とが接続されている。

　本実施の形態における動作について説明する。
　信号発生器１１の出力端子１１０１から出力された信号は、３分配回路２３の端子２３０１に入力され、端子２３０２と端子２３０３と端子２３０４に信号が３分配される。
　３分配回路２３の端子２３０３から出力された信号は、直交検波回路６１の端子６１０２にローカル信号として入力される。同様に、３分配回路２３の端子２３０４から出力された信号は、直交検波回路６２の端子６２０２にローカル信号として入力される。
　また、３分配回路２３の端子２３０２から出力された信号は、２分配回路２２の端子２２０１へ入力し、端子２２０３から出力し、スイッチ３１の端子３１０３から入力し、端子３１０３から出力した場合には可変整合回路４１に端子４１０１から入力し、端子４１０３からアンテナ５１へ出力され、アンテナ５１から電波として放射される。また、端子３１０４から出力した場合には可変整合回路４２に端子４２０１から入力し、端子４２０３からアンテナ５２へ出力され、アンテナ５２から電波として放射される。

　本実施の形態では、反射信号及び通過信号を同時に取得可能な構成である。
　まずスイッチ３１の経路が３１０１→３１０３もしくは３１０３→３１０１、３１０２→３１０４もしくは３１０４→３１０２となる場合について説明する。アンテナ５１から放射された信号は、生体で反射され、反射信号としてアンテナ５１に入力される。この反射信号は、可変整合回路４１の端子４１０３へ入力され、端子４１０１から出力され、スイッチ３１の端子３１０３へ入力され、端子３１０１から出力され、２分配回路２２の端子２２０３に入力される。
　この端子２２０３に入力された反射信号の一部が、端子２２０２から出力され、直交検波回路６２の端子６２０１に入力される。

　さらに直交検波回路６２の端子６２０２に入力された生体からの反射信号は、端子６２０１に入力されたローカル信号により直交検波され、位相が互いに９０度異なるＩ２信号、Ｑ２信号を直交検波回路６１の端子６２０３、６２０４からそれぞれ出力する。Ｉ２信号、Ｑ２信号は検知部７１に入力される。Ｓ／Ｎの点で通過信号より劣るが、反射信号からも微小な生体信号を取得できる。

　このとき、アンテナ５１から放射された信号は、生体で反射され、自由空間を媒介としてアンテナ５２に入力される。この通過信号は、可変整合回路４２の端子４２０３へ入力され、端子４２０１から出力され、スイッチ３１の端子３１０４へ入力され、端子３１０２から出力され、直交検波回路６１の端子６１０１に入力される。

　直交検波回路６１の端子６１０２に入力された生体からの反射信号は、端子６１０１に入力されたローカル信号により直交検波され、位相が互いに９０度異なるＩ信号、Ｑ信号を直交検波回路６１の端子６１０３、６１０４からそれぞれ出力する。Ｉ信号、Ｑ信号は検知部７１に入力される。以上のように３分配回路を設け２つの直交検波回路を備えることで、通過信号で得られる生体信号の補完として反射信号からも生体信号を取得することができる。

　続いてスイッチ３１の経路が３１０１→３１０４もしくは３１０４→３１０１、３１０２→３１０３もしくは３１０３→３１０２となる場合について説明する。アンテナ５２から放射された信号は、生体で反射され、反射信号としてアンテナ５２に入力される。この反射信号は、可変整合回路４２の端子４２０３へ入力され、端子４２０１から出力され、スイッチ３１の端子３１０４へ入力され、端子３１０１から出力され、方向性結合器１０１の端子１０１３に入力される。
　この端子１０１３に入力された反射信号の一部が、端子１０１２から出力され、直交検波回路６２の端子６２０１に入力される。直交検波回路６１の端子６１０２に入力された生体からの反射信号は、端子６１０１に入力されたローカル信号により直交検波され、位相が互いに９０度異なるＩ信号、Ｑ信号を直交検波回路６１の端子６１０３、６１０４からそれぞれ出力する。Ｉ信号、Ｑ信号は検知部７１に入力される。Ｓ／Ｎの点で通過信号より劣るが、反射信号からも微小な生体信号を取得できる。

　また、アンテナ５２から放射された信号は、生体で反射され、自由空間を媒介としてアンテナ５１に入力される。この通過信号は、可変整合回路４１の端子４１０１へ入力され、端子４１０１から出力され、スイッチ３１の端子３１０３へ入力され、端子３１０２から出力され、直交検波回路６１の端子６１０１に入力される。直交検波回路６２の端子６２０２に入力された生体からの通過信号は、端子６２０１に入力されたローカル信号により直交検波され、位相が互いに９０度異なるＩ２信号、Ｑ２信号を直交検波回路６１の端子６２０３、６２０４からそれぞれ出力する。Ｉ２信号、Ｑ２信号は検知部７１に入力される。以上のように３分配回路を設け２つの直交検波回路を備えることで、通過信号で得られる生体信号の補完として反射信号からも生体信号を取得することができる。

　検知部７１に入力されたＩ信号、Ｑ信号、Ｉ２信号、Ｑ２信号はデジタル変換されＩｄ信号、Ｑｄ信号、Ｉ２ｄ信号、Ｑ２ｄ信号として制御部８１に入力される。

　制御部８１では、入力されたＩｄ信号とＱｄ信号を記録しつつ、入力されたＩ２ｄ信号とＱ２ｄ信号の２波をある時間測定し、Ｉ２ｄ信号、Ｑ２ｄ信号の時間平均を算出する。両信号の時間平均値の絶対値が十分小さい、ある閾値以下となるか判定を行う。
　両信号の時間平均値の絶対値が閾値よりも大きい場合、制御部８１から可変整合回路４１および４２へ制御信号を発信し、両信号の時間平均の絶対値が閾値以下となるように可変整合回路４１、４２の反射特性を調整する。

　以上のように、生体センサ装置をアンテナ５１、５２と、信号発生器１１と、３分配回路２３と、２分配回路２２と、可変整合回路４１、４２と、直交検波回路６１、６２と、検知部７１と、制御部８１と、負荷抵抗９１において、Ｉ信号とＱ信号の時間平均値の絶対値がある閾値以下になるように、可変整合回路４１、４２を制御し、アンテナ間の通過信号の変化量を取得し、さらに反射信号を生体信号の補完信号とすることで、検知精度及び設置性の高い生体センサ装置が得られるという効果を有する。

実施の形態４．
　本実施の形態では、実施の形態１、２で示した直交検波回路６１の代わりに、実施の形態３で示した直交検波回路６１、６２の代わりにミキサを用いた場合について説明する。直交検波回路をミキサに置き換えることで得られる信号はＩ信号のみであるが通過信号及び反射信号を取得することができより低コストに生体センサ装置を構成することができる。
　図１５は、本実施の形態に係る生体センサ装置の構成図である。
　図１５において、１０２はミキサである。本実施の形態では、ミキサ１０２が３つの端子１０２１～１０２３を有した場合について説明する。なお、１０２１と１０２２は入力端子、１０２３は出力端子とする。

　ミキサ１０２は、入力端子１０２１と入力端子１０２２から入力された信号を乗算し、出力端子１０２３から信号を出力する。
　本実施の形態では、図１５に示されるように、２分配回路２１の端子２１０３とスイッチ３２の端子３２０４との間に３つの端子１０２１～１０２３を有するミキサ１０２が設置されている。
　なお、図１５において、図１と同一符号は、同一または、相当部分を示している。

　本実施の形態では、２分配回路２１の端子２１０３とミキサ１０２の端子１０２２が接続され、スイッチ３２の端子３２０４とミキサ１０２の端子１０２１とが接続されている。このとき、ミキサ１０２と端子１０２３間にＬＰＦを設置してもよい。

　本実施の形態における動作について説明する。
　信号発生器１１の出力端子１１０１から出力された信号は、２分配回路２１の端子２１０１に入力され、端子２１０２と端子２１０３に信号が２分配される。

　ここで、信号の経路ａ－１を、端子２１０２→端子２２０１→分配回路２２→端子２２０３→端子３１０１→スイッチ３１→端子３１０３→端子４１０１→可変整合回路４１→４１０３→端子５１０１の経路とする。
　また、信号の経路ｂ－１を、端子５１０１→端子４１０３→可変整合回路４１→端子４１０１→端子３１０３→スイッチ３１→端子３１０１→端子２２０３→分配回路２２→端子２２０２→端子３２０２→スイッチ３２→端子３２０４→端子１０２１の経路とする。

　第１の分配回路２１の端子２１０２から出力された信号は、経路ａ－１を通りアンテナ５１へ入力され、第１の分配回路２１の端子２１０３から出力された信号は、ミキサ１０２の端子１０２２からミキサ１０２にローカル信号として入力される。

　経路ａ－１を通過した信号は、アンテナ５１から電波として放射され、生体によって反射された反射波の信号がアンテナ５１に入力し、経路ｂ－１を通りミキサ１０２の端子１０２１からミキサ１０２に入力される。

　ミキサ１０２の端子１０２１に入力された生体からの反射信号は、端子１０２２に入力されたローカル信号がミキサ１０２で乗算され、Ｉ信号としてミキサ１０２の端子１０２３から出力される。このＩ信号は検知部７１に入力される。

　信号の経路ａ－２を、端子２１０２→端子２２０１→分配回路２２→端子２２０３→端子３１０１→スイッチ３１→端子３１０４→端子４２０１→可変整合回路４２→４２０３→端子５２０１の経路とする。
　また、信号の経路ｂ－２を、端子５２０１→端子４２０３→可変整合回路４２→端子４２０１→端子３１０４→スイッチ３１→端子３１０１→端子２２０３→分配回路２２→端子２２０２→端子３２０２→スイッチ３２→端子３２０４→端子１０２１の経路とする。

　第１の分配回路２１の端子２１０２から出力された信号は、経路ａ－２を通りアンテナ５２へ入力され、第１の分配回路２１の端子２１０３から出力された信号は、ミキサ１０２の端子１０２２からミキサ１０２にローカル信号として入力される。

　経路ａ－２を通過した信号は、アンテナ５２から電波として放射され、生体によって反射された反射波の信号がアンテナ５１に入力し、経路ｂ－２を通りミキサ１０２の端子１０２１からミキサ１０２に入力される。

　ここで、信号の経路ｃ－１を、端子２１０２→端子２２０１→分配回路２２→端子２２０３→端子３１０１→スイッチ３１→端子３１０３→端子４１０１→可変整合回路４１→４１０３→端子５１０１の経路とする。
　また、信号の経路ｃ－２を、端子５２０１→端子４２０３→可変整合回路４２→端子４２０１→端子３１０４→スイッチ３１→端子３１０２→端子３２０１→スイッチ３２→端子３２０４→端子１０２１の経路とする。

　第１の分配回路２１の端子２１０２から出力された信号は、経路ｃ－１を通りアンテナ５２へ入力され、第１の分配回路２１の端子２１０３から出力された信号は、ミキサ１０２の端子１０２２からミキサ１０２にローカル信号として入力される。

　アンテナ５１から自由空間中を媒介としてアンテナ５２に入力された信号は、経路ｃ－２を通りミキサ１０２の端子１０２１からミキサ１０２に入力される。

　ミキサ１０２の端子１０２１に入力されたアンテナ間の通過信号は、端子１０２２に入力されたローカル信号がミキサ１０２で乗算され、Ｉ信号としてミキサ１０２の端子１０２３から出力される。このＩ信号は検知部７１に入力される。

　検知部７１に入力されたＩ信号は、アナログデジタル変換器でデジタル信号Ｉｄとして制御部８１に入力される。

　制御部８１では、信号の経路ａ－１からｂ－１へ入力されたＩ信号、信号の経路ａ－２からｂ－２へ入力されたＩ信号をある時間測定し、Ｉ信号の時間平均を算出する。Ｉ信号の時間平均値の絶対値が十分小さい、ある閾値以下となるか判定を行う。
　信号の時間平均値の絶対値が閾値よりも大きい場合、制御部８１から可変整合回路４１、４２へ制御信号を発信し、両信号の時間平均の絶対値が閾値以下となるように可変整合回路４１、４２の反射特性を調整する。調整後に経路ｃ－１からｃ－２を通過する信号を取得する。さらに各経路となるモード（ａ－１→ｂ－１、ａ－２→ｂ－２、ｃ－１→ｃ－２）で最もｐ－ｐ値の高いモードを選択することで位置に対するロバスト性の高いセンサを構成する。

　以上のように、生体センサ装置をアンテナ５１、５２と、信号発生器１１と、２分配回路２１、２２と、スイッチ３１、３２と、可変整合回路４１、４２と、ミキサ１０２と、検知部７１と、制御部８１と、負荷抵抗９１において、Ｉ信号とＱ信号の時間平均値の絶対値がある閾値以下になるように、可変整合回路４１、４２を制御し、アンテナ間の通過信号の変化量を取得することで設置周囲環境の変化に適応した、設置性の高い、簡易で低コストな構成の生体センサ装置が得られるという効果を有する。

実施の形態５．
　本実施の形態では、増幅回路を更に追加した場合について説明する。増幅回路を追加することで取得信号の振幅を増幅することができ、精度高く信号を取得することが可能となる。
　図１６は、本実施の形態に係る生体センサ装置の構成図である。
　図１６において、１０３は増幅回路である。本実施の形態で用いる増幅回路１０３は、２つの端子１０３１、１０３２を有し、端子１０３１に入力された信号を増幅し、端子１０３２から出力する。なお、増幅回路１０３は、実施の形態５における増幅部を構成する。

　本実施の形態では、図１６に示されるように、スイッチ３２の端子３２０４と増幅回路１０３の端子１０３１とが接続され、増幅回路１０３の端子１０３２と直交検波回路６１の端子６１０１が接続される。
　なお、図１６において、図１と同一符号は、同一または、相当部分を示している。

　本実施の形態における動作について説明する。
まず、信号発生器１１の出力端子１１０１から出力される信号が、第１の分配回路２１の端子２１０１に入力され、端子２１０２と端子２１０３に信号が２分配される。

　ここで、信号の経路ａ－１を、端子２１０２→端子２２０１→分配回路２２→端子２２０３→端子３１０１→スイッチ３１→端子３１０３→端子４１０１→可変整合回路４１→４１０３→端子５１０１の経路とする。
　また、信号の経路ｂ－１を、端子５１０１→端子４１０３→可変整合回路４１→端子４１０１→端子３１０３→スイッチ３１→端子３１０１→端子２２０３→分配回路２２→端子２２０２→端子３２０２→スイッチ３２→端子３２０４→端子１０３１の経路とする。

　経路ａ－１を通過した信号は、アンテナ５１から電波として放射され、生体によって反射された反射波の信号がアンテナ５１に入力し、経路ｂ－１を通り増幅回路１０３で増幅された信号が端子１０３２から出力され、直交検波回路６１の端子６１０１から直交検波回路６１に入力される。

　信号の経路ａ－２を、端子２１０２→端子２２０１→分配回路２２→端子２２０３→端子３１０１→スイッチ３１→端子３１０４→端子４２０１→可変整合回路４２→４２０３→端子５２０１の経路とする。
　また、信号の経路ｂ－２を、端子５２０１→端子４２０３→可変整合回路４２→端子４２０１→端子３１０４→スイッチ３１→端子３１０１→端子２２０３→分配回路２２→端子２２０２→端子３２０２→スイッチ３２→端子３２０４→端子１０３１の経路とする。

　経路ａ－２を通過した信号は、アンテナ５２から電波として放射され、生体によって反射された反射波の信号がアンテナ５１に入力し、経路ｂ－２を通り増幅回路１０３で増幅された信号が端子１０３２から出力され、直交検波回路６１の端子６１０１から直交検波回路６１に入力される。

　ここで、信号の経路ｃ－１を、端子２１０２→端子２２０１→分配回路２２→端子２２０３→端子３１０１→スイッチ３１→端子３１０３→端子４１０１→可変整合回路４１→４１０３→端子５１０１の経路とする。
　また、信号の経路ｃ－２を、端子５２０１→端子４２０３→可変整合回路４２→端子４２０１→端子３１０４→スイッチ３１→端子３１０２→端子３２０１→スイッチ３２→端子３２０４→端子１０３１の経路とする。

　アンテナ５１から自由空間中を媒介としてアンテナ５２に入力された信号は、経路ｃ－２を通り増幅回路１０３で増幅された信号が端子１０３２から出力され、直交検波回路６１の端子６１０１から直交検波回路６１に入力される。

　直交検波回路６１の端子６１０１に入力された増幅回路１０３を通過し増幅された信号は、端子６１０２に入力されたローカル信号により直交検波され、位相が互いに９０度異なるＩ信号、Ｑ信号として、直交検波回路６１の端子６１０３、６１０４からそれぞれ出力する。
　Ｉ信号、Ｑ信号は検知部７１に入力される。

　制御部８１では、入力されたＩ信号とＱ信号の２波をある時間測定し、Ｉ信号、Ｑ信号の時間平均を算出する。信号の経路ａ－１からｂ－１へ入力されたＩ信号とＱ信号、信号の経路ａ－２からｂ－２へ入力されたＩ信号とＱ信号をある時間測定し、Ｉ信号とＱ信号の時間平均を算出する。Ｉ信号とＱ信号の時間平均値の絶対値が十分小さい、ある閾値以下となるか判定を行う。
　信号の時間平均値の絶対値が閾値よりも大きい場合、制御部８１から可変整合回路４１、４２へ制御信号を発信し、両信号の時間平均の絶対値が閾値以下となるように可変整合回路４１、４２の反射特性を調整する。調整後に経路ｃ－１からｃ－２を通過する信号を取得する。さらに各経路となるモード（ａ－１→ｂ－１、ａ－２→ｂ－２、ｃ－１→ｃ－２）で最もｐ－ｐ値の高いモードを選択することで位置に対するロバスト性の高く、増幅回路１０３信号を増幅することで、Ｓ／Ｎを向上させることができるセンサを構成する。

　以上のように、生体センサ装置をアンテナ５１、５２と、信号発生器１１と、２分配回路２１、２２と、スイッチ３１、３２と、可変整合回路４１、４２と、増幅回路１０３と、直交検波回路６１、６２と、検知部７１と、制御部８１と、負荷抵抗９１において、Ｉ信号とＱ信号の時間平均値の絶対値がある閾値以下になるように、可変整合回路４１、４２を制御し、増幅回路で増幅されたアンテナ間の通過信号の変化量を取得することでＳ／Ｎが向上した簡易な構成の生体センサ装置が得られるという効果を有する。

実施の形態６．
　実施の形態１では、第１のアンテナ５１と第２のアンテナ５２が単素子を用いた生体センサ装置について説明したが、本実施の形態では、第１、第２のアンテナを複数個用いた場合について説明する。
　図１６は本実施の形態に係る生体センサ装置の構成図である。本実施の形態では、アンテナの総本数をＮ個（Ｎ≧２）、第１のアンテナ５１の本数をＫ個（Ｋ≧１）、第２のアンテナ５２の本数を（Ｎ－Ｋ）個である場合、各アンテナに１つずつ可変整合回路が接続され、さらに信号の経路を切換えるＳＰＫＴ（Ｋ＝１の場合にはＳＰＳＴ、Ｋ＝２の場合にはＳＰＤＴに対応）の機能を有するスイッチとＳＰ（Ｎ－Ｋ）Ｔの機能を有するスイッチを有している。

　本実施の形態では、アンテナ５１はＫ個のアンテナ群を示し、左から５１０１、５１０２…５１０Ｋの端子を有し、アンテナ５２は（Ｎ－Ｋ）個のアンテナ群を示し左から５２０１、５２０２…５２０（Ｎ－Ｋ）の端子を有している。また、アンテナの個数と同数の可変整合回路４１－１～４１－Ｎを有し、それぞれ３つの入出力端子を備えている。加えて、アンテナ切り換えスイッチ１０４及び１０５を有し、可変整合回路と接続する端子１０４２－１～１０４２－Ｋ、１０５２－１～１０５２－（Ｎ－Ｋ）を有し、スイッチ３１の端子３１０３とアンテナ切り換えスイッチ１０４の端子１０４１が接続され、スイッチ３１の端子３１０４とアンテナ切り換えスイッチ１０５の端子１０５１が接続さる。上記の場合について説明する。なお、スイッチ１０４は、実施の形態６における第２切換部を構成する。また、アンテナ５１０１は、実施の形態６における第１アンテナを構成し、アンテナ５１０２は、実施の形態６における第３アンテナを構成し、アンテナ５２０（Ｋ＋１）は、実施の形態６における第２アンテナを構成し、可変整合回路４１－１は、実施の形態６における第１調節部を構成し、可変整合回路４１－２は、実施の形態６における第３調節部を構成し、可変整合回路４１－（Ｋ＋１）は、実施の形態６における第２調節部を構成する。
　図１６において、図１と同一符号は、同一または、相当部分を示している。

　本実施の形態では、図１６に示されるように、信号発生器１１の出力端子１１０１と第１の分配回路２１の端子２１０１とが接続され、第１の分配回路２１の端子２１０２と第２の分配回路２２の端子２２０１とが接続され、第２の分配回路２２の端子２２０３と第１のスイッチ３１の端子３１０１とが接続され、第１のスイッチ３１の端子３１０３とアンテナ切り換えスイッチ１０４の端子１０４１とが接続され、アンテナ切り換えスイッチ１０４の端子１０４２－１と可変整合回路４１－１の端子４１０１－１とが接続され、アンテナ５１の個数Ｋ個に対応して、アンテナ切り換えスイッチ１０４の端子１０４２－Ｋと可変整合回路４１－Ｋの端子４１０１－Ｋとが接続され、可変整合回路４１－１の端子４１０３－１とアンテナ５１の端子５１０１とが接続され、アンテナ５１の個数Ｋ個に対応して、可変整合回路４１－Ｋの端子４１０３－Ｋとアンテナ５１の端子５１０Ｋとが接続され、アンテナ５２の端子５２０（Ｋ＋１）と可変整合回路４２―（Ｋ＋１）の端子４２０３―（Ｋ＋１）とが接続され、アンテナ５２の個数（Ｎ－Ｋ＋１）個に対応して、アンテナ５２の端子５２０Ｎと可変整合回路４２―Ｎの端子４２０３―Ｎとが接続され、可変整合回路４２―（Ｋ＋１）の端子４２０―（Ｋ＋１）とアンテナ切り換えスイッチ１０５の端子１０５２－１とが接続され、アンテナ５２の個数（Ｎ－Ｋ＋１）個に対応して、アンテナ切り換えスイッチ１０５の端子１０５２－（Ｎ－Ｋ＋１）とが接続され、アンテナ切り換えスイッチ１０５の端子１０５１と第１のスイッチ３１の端子３１０４とが接続され、第１のスイッチ３１の端子３１０２と第２のスイッチ３２の端子３２０１とが接続され、第２のスイッチ３２の端子３２０２と第２の分配回路２２の端子２２０２とが接続され、第２のスイッチ３２の端子３２０３と負荷抵抗９１の端子９１０１とが接続され、第２のスイッチ３２の端子３２０４と直交検波回路６１の端子６１０１とが接続され、直交検波回路６１の端子６１０２と第１の分配回路２１の端子２１０３とが接続される。また、２つの分配器は１つの４分配方向性結合器としてもよいし、検波回路はミキサで代用してもよい。

　本実施の形態における動作について説明する。
　信号発生器１１の出力端子１１０１から出力された信号は、第１の分配回路２１の端子２１０１に入力され、端子２１０２と端子２１０３に信号が２分配される。
　第１の分配回路２１の端子２１０３から出力された信号は、直交検波回路６１の端子６１０２にローカル信号として入力される。また、第１の分配回路２１の端子２１０２から出力された信号は、第２の分配回路２２の端子２２０１から入力し、端子２２０３から出力され、スイッチ３１の端子３１０１から入力し、端子３１０３から出力した場合にはアンテナ切り換えスイッチ１０４の端子１０４１に入力し、可変整合回路４１―Ｋの端子４１０１―Ｋから入力し、端子４１０３―Ｋからアンテナ５１の端子５１０Ｋへ入力し、アンテナ５１から電波として放射される。このときアンテナ切り換えスイッチ１０４はあらかじめ定められた順序で切り換えてもよいし、前回の状態と異なる状態へ切り換えてもよい。また、端子３１０４から出力した場合にはアンテナ切り換えスイッチ１０５の端子１０５１に入力し、可変整合回路４２―Ｎの端子４２０１―Ｎから入力し、端子４２０３―Ｎからアンテナ５２の端子５２０Ｎへ入力し、アンテナ５２から電波として放射される。このときアンテナ切り換えスイッチ１０５はあらかじめ定められた順序で切り換えてもよいし、前回の状態と異なる状態へ切り換えてもよい。

　スイッチ３１、３２が制御部８１から、モード１として制御されている場合には、アンテナ５１から放射された信号は、生体で反射され、反射信号としてアンテナ５１に入力される。この反射信号は、アンテナ５１の端子５１０Ｋから可変整合回路４１―Ｋの端子４１０３―Ｋへ入力され、端子４１０１―Ｋから出力され、アンテナ切り換えスイッチ１０４の端子１０４２－Ｋから端子１０４１に入力され、アンテナ切り換えスイッチ１０４の端子１０４１からスイッチ３１の端子３１０３へ入力され、端子３１０１から出力され、第２の分配回路２２の端子２２０３に入力される。
　この端子２２０３に入力された反射信号の一部が、端子２２０２から出力され、スイッチ３２の端子３２０２へ入力され、端子３２０４から出力され、直交検波回路６１の端子６１０１に入力される。

　また、スイッチ３１、３２が制御部８１で、モード２で制御されている場合には、アンテナ５２から放射された信号は、生体で反射され、反射信号としてアンテナ５２に入力される。この反射信号は、アンテナ５２の端子５２０Ｎから可変整合回路４２―Ｎの端子４２０３―Ｎへ入力され、端子４２０１―Ｎから出力され、アンテナ切り換えスイッチ１０５の端子１０５２－（Ｎ－Ｋ＋１）から端子１０５１に入力され、アンテナ切り換えスイッチ１０５の端子１０５１からスイッチ３１の端子３１０４へ入力され、端子３１０１から出力され、第２の分配回路２２の端子２２０３に入力される。
　この端子２２０３に入力された反射信号の一部が、端子２２０２から出力され、スイッチ３２の端子３２０２へ入力され、端子３２０４から出力され、直交検波回路６１の端子６１０１に入力される。

　さらに、スイッチ３１、３２が制御部８１で、モード３で制御されている場合には、アンテナ５１から放射された信号は、生体で反射され、自由空間を媒介としてアンテナ５２に入力される。この通過信号は、アンテナ５２の端子５２０Ｎから可変整合回路４２―Ｎの端子４２０３―Ｎへ入力され、端子４２０１―Ｎから出力され、アンテナ切り換えスイッチ１０５の端子１０５２－（Ｎ－Ｋ＋１）から端子１０５１に入力され、アンテナ切り換えスイッチ１０５の端子１０５１からスイッチ３１の端子３１０４へ入力され、端子３１０２から出力され、スイッチ３２の端子３２０１へ入力され、端子３２０４から出力され、直交検波回路６１の端子６１０１に入力される。
　このとき、通過信号は第２の分配回路２２を通過しないため、方向性結合器での結合損の影響を受けずに信号を検波することができる。

　次に制御部８１での動作について説明する。
図１８は、制御部８１で動作する制御プログラムのフローチャートである。
　制御プログラムは、電源が投入されるとスイッチ３１と３２を状態１に切り替えてモード１に設定し（ステップＳＴ１０１）、検知部７１でデジタル信号に変換されたＩｄ信号とＱｄ信号を受け取ると次の処理を実行する。デジタル信号に変換されたＩｄ信号とＱｄ信号の値をある時間ｔ秒間分と、現在選択されている整合回路の番号を記憶装置８１２に記憶する（ステップＳＴ１０２）。

　可変整合回路４１－ｋと可変整合回路４２－ｋの可変素子の値を調整し（ステップＳＴ１０３）、さらにデジタル信号に変換されたＩｄ信号とＱｄ信号の値と可変素子の値をある時間ｔ秒間分、記憶装置８１２に記憶する（ステップＳＴ１０４）。ＳＴ１０２～ＳＴ１０４の処理をｋ＝Ｋとなるまで繰り返す。

　次に制御プログラムは、スイッチ３１を状態２に、スイッチ３２を状態１に切り替えてモード２に設定し（ステップＳＴ２０１）、デジタル信号に変換されたＩｄ信号とＱｄ信号の値をある時間ｔ秒間分と、現在選択されている整合回路の番号を記憶装置８１２に記憶する（ステップＳＴ２０２）。
　同様に、制御プログラムで可変整合回路４１－ｋと可変整合回路４２－ｋの可変素子の値を調整し（ステップＳＴ２０３）、Ｉｄ信号とＱｄ信号の値と可変素子の値をある時間ｔ秒間分、記憶装置８１２に記憶する（ステップＳＴ２０４）。ＳＴ２０２～ＳＴ２０４の処理をｋ＝Ｋとなるまで繰り返す。

　ＳＴ２０４の処理後、制御プログラムはモード１、モード２で最もｐ－ｐ値が大きいアンテナを判定する（ステップＳＴ２０５）。

　制御プログラムは、スイッチ３１を状態１に、スイッチ３２を状態２に切り替えてモード３に設定し（ステップＳＴ３０１）、可変整合回路４１―ｋの可変素子の値とアンテナ切り替えスイッチの状態をＳＴ２０５で判定した値に、可変整合回路４２―ｋの可変素子の値とアンテナ切り替えスイッチの状態をＳＴ２０５で判定した値に設定する（ステップＳＴ３０２）。Ｉｄ信号とＱｄ信号の値をある時間ｔ秒間分、記憶装置８１２に記憶する（ステップＳＴ３０３）。

ＳＴ２０５、ＳＴ３０３で記憶したＩｄ信号とＱｄ信号の値のｐ－ｐ値（Ｐｅａｋ　ｔｏ　ｐｅａｋ）がもっとも大きいモードを判定し（ステップＳＴ４０１）、判定したモードとなるスイッチ３１、３２の状態に設定を変更する（ステップＳＴ４０２）。デジタル信号に変換されたＩｄ信号とＱｄ信号の値をある時間ｔ秒間分記憶装置８１２に記憶し（ステップＳＴ４０３）、ｐ－ｐ値（Ｐｅａｋ　ｔｏ　ｐｅａｋ）がある閾値Δを下回る場合（ＹＥＳ：ＳＴ４０４１）にはＳＴ１０１に戻り、ある閾値Δを上回る場合（ＮＯ：ＳＴ４０４２）には信号取得を継続する。
この条件分岐は、ある時間Ｔｘ秒と時間を定めてＳＴ１０１処理に戻ることや、信号が測定レンジを超えたり微小となったりして測定不可能となった場合にＳＴ１０１処理に戻ることも考えられる。

次に、図１９を参照して、可変整合回路４１―ｋまたは４２―ｋを整合させる素子の定数を計算（ステップＳＴ１０３、ＳＴ１０４）し、可変整合回路４１または４２の素子の定数を調整する指示を出力する一連の処理の詳細について説明する。
ＳＴ１０３の処理は、整合回路４１―ｋの可変素子の値を決定する計算及び制御をおこなう。また整合回路４２―ｋの図２の可変素子４１４、４１５及び４１６に対応する素子を可変整合回路４２―ｋの端子４２０１－ｎとアンテナ切り替えスイッチ１０５２－ｎとが接続する終端素子９１による反射振幅がおよそ１となるようにあらかじめ定められた値に調整する（ステップＳＴ１０３１）。

　記憶装置８１２に記憶させておいたＩｄ信号の値とＱｄ信号の値との時間平均値の絶対値を計算する（ステップＳＴ１０３２）。

　次に制御プログラムは、この平均値と、予め設定しておいた閾値と比較を行い（ステップＳＴ１０３３）、平均値が閾値よりも小さかった場合（ステップＳＴ１０３３：ＮＯ）には、アンテナ切り替えスイッチを変更し、さらにすべてのアンテナの整合が完了した場合にはステップＳＴ２０１の処理に進む。平均値が閾値以上だった場合（ステップＳＴ１０３３：ＹＥＳ）には、可変整合回路４１の端子４１０３に接続される負荷インピーダンスを端子４１０１に接続される回路のインピーダンスに整合するよう、調整値の計算を行う。（ステップＳＴ１０３４～ステップＳＴ１０３６）。
　そして、可変整合回路４１―ｋへ調整値を出力する（ステップＳＴ１０３７）。

同様に、ＳＴ２０３の処理は、整合回路４２―ｋの可変素子の値を決定する計算及び制御をおこなう。また整合回路４１―ｋの図２の可変素子４１４、４１５及び４１６を可変整合回路４１―ｋの端子４１０１―ｎとアンテナ切り替えスイッチ１０４１－ｎとが接続する終端素子９１による反射振幅がおよそ１となるようにあらかじめ定められた値に調整する（ステップＳＴ２０３１）。

　記憶装置８１２に記憶させておいたＩｄ信号の値とＱｄ信号の値との時間平均値の絶対値を計算する（ステップＳＴ２０３２）。

　次に制御プログラムは、この平均値と、予め設定しておいた閾値と比較を行い（ステップＳＴ２０３３）、平均値が閾値よりも小さかった場合（ステップＳＴ２０３３：ＮＯ）には、アンテナ切り替えスイッチを変更し、さらにすべてのアンテナの整合が完了した場合にはステップＳＴ３０１の処理に進み、平均値が閾値以上だった場合（ステップＳＴ２０３３：ＹＥＳ）には、可変整合回路４２の端子４２０３に接続される負荷インピーダンスを端子４２０１に接続される回路のインピーダンスに整合するよう、調整値の計算を行う。（ステップＳＴ２０３４～ステップＳＴ２０３６）。
　そして、可変整合回路４２へ調整値を出力する（ステップＳＴ２０３７）。

　アンテナの切り替えは、前回のアンテナと接続する整合回路と異なる端子を選択してもよいし、あらかじめ決められた順番で、例えば、まず整合回路４１―Ｋを選択し、次に整合回路４２―Ｎを選択するといった方法で決定してもよい。

　例えば、Ｔ秒間中Ｓ秒（Ｓ≦Ｔ）までの時間平均をＡ（Ｓ）とすると、Ａ（Ｓ）をＴ－ｕ≦Ｓ≦Ｔ（ｕ≦Ｔ）の間で平均化し、Ｉ信号、Ｑ信号の時間平均値の絶対値が十分小さいある閾値以下になるか判定する。
　閾値は、実際に測定を行う環境のノイズの影響によって決定する。例えば、周囲のノイズの数値を幾つか測定しておき、その最大値としても良いし、標準偏差を求めた値、もしくは最大値と平均値あるいは最頻値から、適宜適切な値を求めても良い。また、閾値は固定とせず、状況に応じて変化できるよう、例えば、一定間隔でノイズの測定を行い、再設定できるようにしてもよい。
　これにより、Ｓに対するＡ（Ｓ）の変動が小さくなるため平均値を取る際の誤差が小さくなる。
また、たとえば可変整合回路４１―ｋで端子４１０３―ｋに接続される負荷インピーダンスを端子４１０１―ｋに接続される回路のインピーダンスに整合するよう、調整値の計算を行うには、以下のような方法が考えられる。
　まず、可変整合回路４１のＺ特性インピーダンス（Ｚ０）が５０Ωとなるよう、制御部８１に入力されたＩｄ信号とＱｄ信号の値と、可変整合回路４１―ｋの現在の可変素子４１４～４１６に相当する素子の値から、計算し、Ｉ信号とＱ信号の時間平均の絶対値が閾値を下回るよう可変素子４１４～４１６に相当する素子の容量を調整する方法が考えられる。
　まず、可変整合回路４１のＺ特性インピーダンス（Ｚ０）が５０Ωとなるよう、制御部８１に入力されたＩｄ信号とＱｄ信号の値と、可変整合回路４１―ｋの現在の可変素子４１４～４１６に相当する素子の値から、計算し、Ｉ信号とＱ信号の時間平均の絶対値が閾値を下回るよう可変素子４１４～４１６に相当する素子の容量を調整する方法が考えられる。

　また、Ｉｄ信号とＱｄ信号の時間平均の絶対値が閾値を下回るように可変素子４１４～４１６に相当する素子の値を掃引することで各可変素子の容量値（調節量）を調整してもよい。
　例えば、第１の可変素子４１４に相当する素子の値と第２の可変素子４１５に相当する素子の値をＣ１とし、第３の可変素子４１６に相当する素子の値をＣ２とする。そして、Ｃ１とＣ２それぞれの容量値が、ａ１≦Ｃ１≦ａ２、ｂ１≦Ｃ２≦ｂ２の間の値をとるとした場合、まず、最初にＣ１の値をａ１に固定し、Ｃ２の値をｂ１からｂ２の間で順に変化させ、そのＣ１とＣ２の値を組み合わせた状態の可変整合回路で、Ｉ信号とＱ信号の時間平均の全体値が、閾値を下回るか判断する。

　制御部８１は、Ｉｄ信号とＱｄ信号の値を受け取ると、このテーブルを参照し、テーブルが指し示すＣ１とＣ２が設定されるべき容量値を用いることにより、Ｉｄ信号とＱｄ信号の時間平均の絶対値が閾値を下回るよう可変整合回路４１―ｋの可変素子の値を短時間で調整することが可能となる。

　この選択は、前回整合した整合回路と異なる整合回路を選択してもよいし、あらかじめ決められた順番で、例えば、まず整合回路４１―Ｋを選択し、次に整合回路４２―Ｎを選択するといった方法で決定してもよい。次に、制御プログラムは、ステップＳＴ１０７１で選択した回路に信号が入力するよう第１のスイッチと第２のスイッチを制御する（ステップＳＴ１０７２）。
　次に、検知部７１から出力されたＩｄ信号とＱｄ信号を受け取ると、記憶装置８１２に記憶する（ステップＳＴ１０８１）。
　制御プログラムは、予め設定しておいた時間（Ｔ）が経過したか判断する（ステップＳＴ１０８２）。

　その結果、時間（Ｔ）がまだ経過していない場合（ステップＳＴ１０８２：ＮＯ）には、ステップＳＴ１０８１の処理に戻り、時間（Ｔ）が経過した場合（ステップＳＴ１０８２：ＹＥＳ）には、現在の時刻から時間（Ｔ）遡った間、記憶装置８１２に記憶させておいたＩ信号とＱ信号の値の平均値を計算する（ステップＳＴ１０８３）。

　次に制御プログラムは、この平均値と、予め設定しておいた閾値と比較を行い（ステップＳＴ１０８４）、平均値が閾値よりも小さかった場合（ステップＳＴ１０８４：ＮＯ）には、ステップＳＴ１０２の処理に戻り、平均値が閾値以上だった場合（ステップＳＴ１０８４：ＹＥＳ）には、可変整合回路４１―ｋの端子４１０３―ｋに接続される負荷インピーダンスを端子４１０１―ｋに接続される回路のインピーダンスもしくは可変整合回路４２―ｋの端子４２０３―ｋに接続される負荷インピーダンスを端子４２０１―ｋに接続される回路のインピーダンスに整合するよう、調整値の計算を行う。（ステップＳＴ１０８５～ステップＳＴ１０８７）。
　そして、可変整合回路４１―ｋもしくは可変整合回路４２―ｋへ調整値を出力する（ステップＳＴ１０９）。

以後、検知部７１から出力されたＩｄ信号とＱｄ信号を再度受け取るたびにステップＳＴ１０１～ステップＳＴ１０９の処理を繰り返す。
　なお、本実施の形態では、時間平均の取り方として、ある測定時間をＴ秒間とし、Ｉｄ信号とＱｄ信号の全時間平均を取る方法としたが、このほかに、Ｔ秒間を更に細かい区間に区切り、その区間で波形を加重平均する方法でもよい。

　例えば、Ｔ秒間中Ｓ秒（Ｓ≦Ｔ）までの時間平均をＡ（Ｓ）とすると、Ａ（Ｓ）をＴ－ｕ≦Ｓ≦Ｔ（ｕ≦Ｔ）の間で平均化し、Ｉ信号、Ｑ信号の時間平均値の絶対値が十分小さいある閾値以下になるか判定する。
　閾値は、実際に測定を行う環境のノイズの影響によって決定する。例えば、周囲のノイズの数値を幾つか測定しておき、その最大値としても良いし、標準偏差を求めた値、もしくは最大値と平均値あるいは最頻値から、適宜適切な値を求めても良い。また、閾値は固定とせず、状況に応じて変化できるよう、例えば、一定間隔でノイズの測定を行い、再設定できるようにしてもよい。
　これにより、Ｓに対するＡ（Ｓ）の変動が小さくなるため平均値を取る際の誤差が小さくなる。

　以上のように、生体センサ装置をアンテナ５１、５２と、信号発生器１１と、方向性結合器１０１と、スイッチ３１、３２と、可変整合回路４１、４２と、直交検波回路６１と、検知部７１と、制御部８１と、負荷抵抗９１において、Ｉ信号とＱ信号の時間平均値の絶対値がある閾値以下になるように、可変整合回路４１―ｋ、４２―ｋの素子を制御し、最も反射量の変化の大きい２つのアンテナを選択することで設置位置のロバスト性が高く、生体信号の検知精度が高い、生体センサ装置が得られるという効果を有する。

実施の形態７．
　実施の形態６では、第１のアンテナ５１と第２のアンテナ５２の数だけ整合回路が接続されていたが、本実施の形態では整合回路４１、４２とアンテナ５１、５２の間にスイッチ１０６、１０７を設けた場合について説明する。なお、スイッチ１０６は、実施の形態７における第３切換部を構成する。

　図１８は本実施の形態に係る生体センサ装置の構成図である。本実施の形態では、アンテナの総本数をＮ個（Ｎ≧２）、第１のアンテナ５１の本数をＫ個（Ｋ≧１）、第２のアンテナ５２の本数を（Ｎ－Ｋ）個、アンテナ５１とアンテナ５２の間に信号の経路を切換えるＤＰＫＴの機能を有するスイッチとＤＰ（Ｎ－Ｋ）Ｔの機能を有するスイッチと、整合回路４１、４２とを有している。

　本実施の形態では、アンテナ５１のＫ個のアンテナは、左から５１０１、５１０２…５１０Ｋの端子を有し、アンテナ５２の（Ｎ－Ｋ）個のアンテナは左から５２０１、５２０２…５２０（Ｎ－Ｋ）の端子を有した場合について説明する。なお、アンテナ５１０１は、実施の形態７における第１アンテナを構成し、アンテナ５１０２は、実施の形態７における第２アンテナを構成する。
　図２０において、図１と同一符号は、同一または、相当部分を示している。

　本実施の形態では、図１８に示されるように、信号発生器１１の出力端子１１０１と第１の分配回路２１の端子２１０１とが接続され、第１の分配回路２１の端子２１０２と第２の分配回路２２の端子２２０１とが接続され、第２の分配回路２２の端子２２０３と第１のスイッチ３１の端子３１０１とが接続され、第１のスイッチ３１の端子３１０３と可変整合回路４１の端子４１０１とが接続され、可変整合回路４１の端子４１０３とアンテナ切り換えスイッチ１０６の端子１０６１とが接続され、アンテナ５１の個数Ｋ個に対応して、アンテナ切り換えスイッチ１０６の端子１０６２－Ｋとアンテナ５１の端子５１０Ｋとが接続され、アンテナ５２の端子５２０（Ｋ＋１）とアンテナ切り換えスイッチ１０７の端子１０７２―（Ｋ＋１）とが接続され、アンテナ切り換えスイッチ１０７の端子１０７１と可変整合回路４２の端子４２０３とが接続され、可変整合回路４２の端子４２０１と第１のスイッチ３１の端子３１０４とが接続され、第１のスイッチ３１の端子３１０２と第２のスイッチ３２の端子３２０１とが接続され、第２のスイッチ３２の端子３２０２と第２の分配回路２２の端子２２０２とが接続され、第２のスイッチ３２の端子３２０３と負荷抵抗９１の端子９１０１とが接続され、第２のスイッチ３２の端子３２０４と直交検波回路６１の端子６１０１とが接続され、直交検波回路６１の端子６１０２と第１の分配回路２１の端子２１０３とが接続される。また、２つの分配器は１つの４分配方向性結合器としてもよいし、直交検波回路はミキサで代用してもよい。

本実施の形態における動作について説明する。
　信号発生器１１の出力端子１１０１から出力された信号は、第１の分配回路２１の端子２１０１に入力され、端子２１０２と端子２１０３に信号が２分配される。
　第１の分配回路２１の端子２１０３から出力された信号は、直交検波回路６１の端子６１０２にローカル信号として入力される。また、第１の分配回路２１の端子２１０２から出力された信号は、第２の分配回路２２の端子２２０１から入力し、端子２２０３から出力され、スイッチ３１の端子３１０１から入力し、端子３１０３から出力した場合には可変整合回路４１の端子４１０１から入力し、端子４１０３からアンテナ切り換えスイッチ１０６の端子１０６１に入力する。アンテナ切り換えスイッチ１０６の端子１０６１に入力した信号はアンテナ切り換えスイッチ１０６の端子１０６２－Ｋへ出力し、アンテナ５１の端子５１０Ｋへ入力し、アンテナ５１から電波として放射される。このときアンテナ切り換えスイッチ１０６はあらかじめ定められた順序で切り換えてもよいし、前回の状態と異なる状態へ切り換えてもよい。アンテナ切り換えスイッチ１０７の端子１０７１に入力した信号はアンテナ切り換えスイッチ１０７の端子１０７２－Ｎへ出力し、アンテナ５２の端子５２０Ｎへ入力し、アンテナ５２から電波として放射される。このときアンテナ切り換えスイッチ１０７はあらかじめ定められた順序で切り換えてもよいし、前回の状態と異なる状態へ切り換えてもよい。

　スイッチ３１、３２が制御部８１から、モード１として制御されている場合には、アンテナ５１から放射された信号は、生体で反射され、反射信号としてアンテナ５１に入力される。この反射信号は、アンテナ５１の端子５１０Ｋからアンテナ切り換えスイッチ１０６の端子１０６１－Ｋに出力される。アンテナ切り換えスイッチ１０６の端子１０６１－Ｋから出力された信号はアンテナ切り換えスイッチ１０６の端子１０６１へ入力され、可変整合回路４１の端子４１０３に入力される。可変整合回路４１の端子４１０３から入力された信号は、端子４１０１から出力され、スイッチ３１の端子３１０３へ入力され、端子３１０１から出力され、第２の分配回路２２の端子２２０３に入力される。
　この端子２２０３に入力された反射信号の一部が、端子２２０２から出力され、スイッチ３２の端子３２０２へ入力され、端子３２０４から出力され、直交検波回路６１の端子６１０１に入力される。

　また、スイッチ３１、３２が制御部８１で、モード２で制御されている場合には、アンテナ５２から放射された信号は、生体で反射され、反射信号としてアンテナ５２に入力される。この反射信号は、アンテナ５２の端子５２０Ｎからアンテナ切り換えスイッチ１０７の端子１０７２－Ｎに出力される。アンテナ切り換えスイッチ１０７の端子１０７２－Ｎから出力された信号はアンテナ切り換えスイッチ１０７の端子１０７１へ入力され、可変整合回路４２の端子４２０３に入力される。可変整合回路４２の端子４２０３から入力された信号は、端子４２０１から出力され、スイッチ３１の端子３１０４へ入力され、端子３１０１から出力され、第２の分配回路２２の端子２２０３に入力される。
　この端子２２０３に入力された反射信号の一部が、端子２２０２から出力され、スイッチ３２の端子３２０２へ入力され、端子３２０４から出力され、直交検波回路６１の端子６１０１に入力される。

　さらに、スイッチ３１、３２が制御部８１で、モード３で制御されている場合には、アンテナ５１から放射された信号は、生体で反射され、自由空間を媒介としてアンテナ５２に入力される。この通過信号は、アンテナ５２の端子５２０Ｎからアンテナ切り換えスイッチ１０７の端子１０７２－Ｎへ入力され、アンテナ切り換えスイッチ１０７の端子１０７１から出力される。アンテナ切り換えスイッチ１０７の端子１０７１から可変整合回路４２の端子４２０３へ入力し、可変整合回路４２の端子４２０１へ出力され、スイッチ３１の端子３１０４へ入力され、端子３１０２から出力され、スイッチ３２の端子３２０１へ入力され、端子３２０４から出力され、直交検波回路６１の端子６１０１に入力される。
　このとき、通過信号は第２の分配回路２２を通過しないため、方向性結合器での結合損の影響を受けずに信号を検波することができる。

　実施の形態６の場合と同様に、直交検波回路６１の端子６１０２に入力された生体からの反射信号は、端子６１０１に入力されたローカル信号により直交検波され、位相が互いに９０度異なるＩ信号、Ｑ信号を直交検波回路６１の端子６１０３、６１０４からそれぞれ出力する。Ｉ信号、Ｑ信号は検知部７１に入力される。
　検知部７１に入力された信号はデジタル変換されＩｄ信号、Ｑｄ信号として制御部８１に入力される。

　制御部８１で整合回路の調整は、入力されたＩｄ信号とＱｄ信号の２波をある時間測定し、Ｉｄ信号、Ｑｄ信号の時間平均を算出する。両信号の時間平均値の絶対値が十分小さい、ある閾値以下となるか判定を行う。
　両信号の時間平均値の絶対値が閾値よりも大きい場合、制御部８１から可変整合回路４１および４２へ制御信号を発信し、両信号の時間平均の絶対値が閾値以下となるように可変整合回路４１、４２の反射特性を調整する。このときすべてのアンテナの中でもっとも反射係数の大きい２つのアンテナを選択し、モード３へと移行する。さらに、モード１、モード２、モード３でもっともｐ－ｐ値が大きいモードを選択し、取得を継続することで感度向上、位置に対するロバスト性を向上させることが可能となる。

　以上のように、生体センサ装置をアンテナ５１、５２と、信号発生器１１と、方向性結合器１０１と、スイッチ３１、３２と、可変整合回路４１、４２と、直交検波回路６１と、検知部７１と、制御部８１と、負荷抵抗９１において、Ｉ信号とＱ信号の時間平均値の絶対値がある閾値以下になるように、可変整合回路４１、４２を制御し、複数のアンテナのうち最も反射量の変化の大きいアンテナを選択することで設置位置のロバスト性が高く、生体信号の検知精度が高い、簡易な構成の生体センサ装置が得られるという効果を有する。

実施の形態８．
　本実施の形態では実施の形態１において、制御部８１が変換係数を用いて処理を行う場合を説明する。
　図１８は、制御部８１のハードウェア構成を概略的に示すブロック図で、実施の形態１の図４の記憶装置８１２に変換係数８１２１を備えた場合を示している。

　変換係数８１２１は、記憶装置８１２に予め格納されている係数で、図１の回路構成に依存する振幅・位相情報を備えている。また、変換係数８１２１は、Ｉ信号、Ｑ信号の２つの信号の時間平均値を、可変整合回路４１の端子４１０１からみたアンテナの反射係数Γｍに変換する。変換係数は、たとえば、本生体センサ装置の出荷前に予め求め記憶装置８１２に格納してもよい。
　また、図１の回路構成が変更されたときは、変換係数８１２１を再設定する必要がある。例えば、可変整合回路４１とスイッチ３１を同軸ケーブルで接続するとき、そのケーブル長が変化した場合には変換係数８１２１を再設定する。

　変換係数８１２１の求め方を説明する。変換係数８１２１を決定するときには、アンテナ５１を心臓近傍等に設置するのではなく、アンテナ５１の周囲に動くもののない、Ｉ信号、Ｑ信号が時間的にほとんど変動しない環境で行う。
　図１の回路構成を用いて、可変整合回路４１の設定値を変化させて得られる可変整合回路４１の端子４１０１からみたアンテナの反射係数ΓｍをＶＮＡ（ベクトルネットワークアナライザ）などで測定し、同一設定値でのＩ信号、Ｑ信号を同様に測定し、互いに対応する値を記録しておく。
　ここで、Ｉ信号、Ｑ信号に対応する電圧をそれぞれＶＩ、ＶＱ、心拍波形信号Ｖｒ＝ＶＩ－ｊＶＱとすると、複素数である変換係数８１２１は（１）式から計算できる。

　反射係数Γｍと対応する心拍波形信号Ｖｒは、たとえば、ＶＳＷＲが２～５程度となる、互いが可能な限り離れた２点を用いて（１）式から振幅項と位相項をそれぞれ算出し、平均化したものを変換係数８１２１とする。
　また、変換係数８１２１は、反射係数Γｍと対応する心拍波形信号Ｖｒを用いて可変整合回路４１の設定値ごとにそれぞれ算出してもよいし、反射係数Γｍと対応する心拍波形信号Ｖｒを用いて可変整合回路４１の設定値ごとに振幅項・位相項をそれぞれ計算し、すべての点の平均値から算出してもよい。

　（１）式から求めた変換係数８１２１を記憶装置８１２に予め備えることで、図１の構成のみで、ほかに特別な測定機器がない環境であっても、心拍波形の検知信号Ｉ信号、Ｑ信号に変換係数８１２１（＝Ａｅ^ｊθ）を乗算することで、対応する可変整合回路４１の端子４１０１からみたアンテナの反射係数Γｍを求めることが可能となる。

　図１９におけるプロセッサ８１１が実行する制御プログラムの動作について図２０を用いて説明する。
　図２０は、制御部８１で動作する整合プログラムの処理フローの一例である。
　制御プログラムは、整合する回路を選択する（ステップＳＴ２０１）。整合する回路に合わせてスイッチ３１とスイッチ３２の経路を切換える制御信号を送信する（ステップＳＴ２０２）。
　次に制御プログラムは、デジタル信号に変換したＩｄ信号とＱｄ信号の値を、記憶装置８１２に記憶する（ステップＳＴ２０３）。

　制御プログラムは、予め設定しておいた時間（Ｔ）が経過したか判断する（ステップＳＴ２０４）。
　その結果、時間（Ｔ）がまだ経過していない場合（ステップＳＴ２０４：ＮＯ）には、ステップＳＴ２０３の処理に戻り、時間（Ｔ）が経過した場合（ステップＳＴ２０４：ＹＥＳ）には、現在の時刻から時間（Ｔ）遡った間、記憶装置８１２に記憶させておいたＩ信号とＱ信号の値の平均値を計算する（ステップＳＴ２０５）。

　次に制御プログラムは、この平均値と、予め設定しておいた閾値と比較を行い（ステップＳＴ２０６）、平均値が閾値よりも小さかった場合（ステップＳＴ２０６：ＹＥＳ）には、生体信号取得モードに切り換わり（ステップＳＴ２０９）、平均値が閾値以上だった場合（ステップＳＴ２０６：ＮＯ）には、記憶装置８１２に記憶させておいたＩ信号とＱ信号の値に変換係数８１２１（＝Ａｅ^ｊθ）を乗算することで、可変整合回路４１の端子４１０１からみたアンテナ１の反射係数Γｍを算出する（ステップＳＴ２０７１）。算出した反射係数Γｍを用いて、可変整合回路４１の端子４１０１からみたアンテナ５１側のインピーダンスが端子４１０１に接続される回路のインピーダンス（５０Ω）になるよう、可変整合回路４１の調整値の計算を行う（ステップＳＴ２０７）。
　そして、最後に制御プログラムは、可変整合回路４１へ調整値を出力する（ステップＳＴ２０８）。

　変換係数８１２１を導入することで、図１の構成のみで、ほかに特別な測定機器がない環境であっても、直交検波回路６１の検波信号から、可変整合回路４１の端子４１０１からみたアンテナの反射係数Γｍを求められることで、可変整合回路４１の調整値を正確に設定することが可能となり、調整後にアンテナ間の通過信号を測定することで検知精度高く、かつ位置に対してロバスト性の高い簡易な構成の生体センサ装置が得られるという効果を有する。

実施の形態９．
　本実施の形態では実施の形態８において可変整合回路４１の一例を用いて、制御部８１で可変整合回路４１を調整する場合を説明する。
　図２１に、本実施の形態で説明する可変整合回路４１の構成を示し、図２２に、図２１の等価回路を示す。
　また、図２３に、本実施の形態で説明する制御フローの一例を示す。

　図２１は、実施の形態１の図９において、第１、第２の可変素子の端子４１４２と端子４１５２とをアンテナ５１の端子５１０１と接続したものである。端子４１０３と接続するアンテナ５１をアンテナ５１の負荷インピーダンスＺａとして示した。

　図２２は、図２１の等価回路を示している。図２１で示す回路を構成するとき、実際には図２２に示すように第１、第２、第３の可変素子４１４、４１５、４１６には寄生抵抗が存在する。そのため、第１、第２、第３の可変素子４１４、４１５、４１６の値を正確に算出する際には考慮する必要がある。ここで、寄生抵抗は第１、第２、第３の可変素子４１４、４１５、４１６に直列に接続すると考える。
　４１７は第１の可変素子４１４に接続する第１の寄生抵抗、４１８は第２の可変素子４１５に接続する第２の寄生抵抗、４１９は第３の可変素子４１６に接続する第３の寄生抵抗、である。なお、第１の寄生抵抗４１７は、実施の形態９における第１直列抵抗を構成し、第２の寄生抵抗４１８は、実施の形態９における第１直列抵抗を構成し、第３の寄生抵抗４１９は、実施の形態９における第２直列抵抗を構成する。

　第１の寄生抵抗４１７は端子４１７１と端子４１７２を有し、第２の寄生抵抗４１８は端子４１８１と端子４１８２を有し、第３の寄生抵抗４１９は、端子４１９１と端子４１９２を有する。なお、端子４１０２は接地されている接地端子である。

　第１の寄生抵抗４１７の端子４１７１と第１の可変素子４１４の端子４１４２とが接続され、第２の寄生抵抗４１８の端子４１８１と第２の可変素子４１５の端子４１５２が接続され、第１の寄生抵抗４１７の端子４１７２と第２の寄生抵抗４１８の端子４１８２とがアンテナ５１の端子４１０３に接続され、第３の寄生抵抗４１９の端子４１９１と第３の可変素子４１６の端子４１６２が接続され、第３の寄生抵抗４１９の端子４１９２と第２の可変素子４１５の端子４１５１が接続される。なお、第１の可変素子４１４および第２の可変素子４１５の可変容量値をＣ１、第３の可変素子４１６の可変容量値をＣ２、第１の寄生抵抗４１７および第２の寄生抵抗４１８の抵抗値をＲ１、第３の寄生抵抗４１９の抵抗値をＲ２とする。

　本実施の形態において、図１９のプロセッサ８１１が実行する制御プログラムの動作について図２３を用いて説明する。
　制御プログラムは、整合する回路を選択する（ステップＳＴ２０１）。整合する回路に合わせてスイッチ３１とスイッチ３２の経路を切換える制御信号を送信する（ステップＳＴ２０２）。
　次に制御プログラムは、デジタル信号に変換したＩｄ信号とＱｄ信号の値を、記憶装置８１２に記憶する（ステップＳＴ２０３）。

　制御プログラムは、予め設定しておいた時間（Ｔ）が経過したか判断する（ステップＳＴ２０４）。
　その結果、時間（Ｔ）がまだ経過していない場合（ステップＳＴ２０４：ＮＯ）には、ステップＳＴ２０３の処理に戻り、時間（Ｔ）が経過した場合（ステップＳＴ２０４：ＹＥＳ）には、現在の時刻から時間（Ｔ）遡った間、記憶装置８１２に記憶させておいたＩｄ信号とＱｄ信号の値の平均値を計算する（ステップＳＴ２０５）。

　次に制御プログラムは、この平均値と、予め設定しておいた閾値と比較を行い（ステップＳＴ２０６）、平均値が閾値よりも小さかった場合（ステップＳＴ２０６：ＹＥＳ）には、生体信号取得モードに移行し、平均値が閾値以上だった場合（ステップＳＴ２０６：ＮＯ）には、可変整合回路４１の調整値の計算を実施する（ステップＳＴ２０７１～ステップＳＴ２０７３）。そして、最後に制御プログラムは、可変整合回路４１へ調整値を出力する（ステップＳＴ２０８）。

　図２１の等価回路である図２２を用いて制御プログラムの可変整合回路４１の調整値の計算を実施する（ステップＳＴ２０７１～ステップＳＴ２０７３）について具体的に説明する。
　まず、はじめに、制御プログラムのサブルーチンステップＳＴ２０７１での計算について説明する。
　記憶装置８１２に記憶させておいたＩ信号とＱ信号の時間平均値をそれぞれＶＩ、ＶＱ、心拍波形信号Ｖｒ＝ＶＩ－ｊＶＱとすると、心拍波形信号Ｖｒに変換係数８１２１（＝Ａｅ^ｊθ）を乗算することで、可変整合回路４１の参照面ｔ１からみたアンテナ１の反射係数Γｍを算出する。

　続いて、サブルーチンステップＳＴ２０７２での計算について説明する。
ステップＳＴ２０７１で算出した反射係数Γｍから、可変整合回路４１の参照面ｔ１からみたアンテナ１のインピーダンスＺ＝Ｒ＋ｊＸを計算し、このインピーダンスＺと現在の整合回路４１の回路定数と、信号発生器１１から発生する信号の周波数をωとを用いて、端子４１０３に接続するアンテナのインピーダンスをＺａ＝Ｒａ＋ｊＸａを計算する。

　ステップＳＴ１０６２における具体的な計算は、図２２に示す、参照面ｔ１および参照面ｔ２からみたアンテナ５１のインピーダンスについて連立方程式を解くことで算出する。
　アンテナ５１のインピーダンスＺａ＝Ｒａ＋ｊＸａの実部と虚部はそれぞれ（３）、（４）式となる。

　続いて、サブルーチンステップＳＴ２０７３での計算について説明する。
　サブルーチンステップＳＴ２０７２で求めたアンテナ５１のインピーダンスＺａと、参照面ｔ１からみたアンテナ５１の反射係数Γｍが０になる条件（Ｚ＝Ｒ０＝５０Ω）から可変整合回路４１の各容量値を計算し、それぞれ（５）、（６）式となる。

　（５）、（６）式を用いて、可変容量値Ｃ１、Ｃ２を調整することでΓｍを低減することができる。

　そして、最後に制御プログラムは、可変整合回路４１へ調整値を出力する（ステップＳＴ２０８）。
　たとえば可変素子が可変容量ダイオードであるとき、調整値は、予め制御部８１に可変容量ダイオードとその容量値とする印加電圧のテーブルを備え、算出された容量値からテーブルの情報により調整値となる印加電圧値を可変整合回路４１に指示しても良い。

　可変整合回路４１の調整値の計算を実施する（ステップＳＴ２０７１～ステップＳＴ２０７３）ことで、可変整合回路４１の調整値を正確に設定することが可能となり、検知精度の高い、簡易な構成の生体センサ装置が得られるという効果を有する。

　なお、本開示は、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

　本開示に係る生体情報取得装置は、例えば、心拍および呼吸運動等の生体の運動に関する情報を取得することに利用することができる。

　以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。

（付記１）
　信号を発生させる信号発生部と、
　前記信号発生部からの信号を送信可能かつ送信された前記信号発生部からの信号の生体による反射波を受信可能な第１アンテナ及び第２アンテナと、
　前記第１アンテナに接続され、前記第１アンテナからの負荷インピーダンスを調節する第１調節部と、
　前記第２アンテナに接続され、前記第２アンテナからの負荷インピーダンスを調節する第２調節部と、
　前記第１アンテナから送信された信号の生体による反射信号を前記第１アンテナで受信した信号と、前記第１アンテナから送信された信号の生体による反射信号を前記第２アンテナで受信した信号と、前記第２アンテナから送信された信号の生体による反射信号を前記第２アンテナで受信した信号と、を取得し、取得した信号に基づいて前記第１調節部及び前記第２調節部の調節量を制御する制御部と、を備えた
　ことを特徴とする生体情報取得装置。
（付記２）
　前記信号発生部と前記第１アンテナとが接続可能であると共に前記第１アンテナと前記制御部とが接続可能な第１状態で前記第１アンテナから送信された信号の生体による反射信号を前記第１アンテナで受信した信号と、前記信号発生部からの信号と、に基づいて検波信号を生成し、前記信号発生部と前記第２アンテナとが接続可能であると共に前記第２アンテナと前記制御部とが接続可能な第２状態で前記第２アンテナから送信された信号の生体による反射信号を前記第２アンテナで受信した信号と、前記信号発生部からの信号と、に基づいて検波信号を生成し、前記信号発生部と前記第１アンテナとが接続可能であると共に前記第２アンテナと前記制御部とが接続可能な第３状態で前記第１アンテナから送信された信号の生体による反射信号を前記第２アンテナで受信した信号と、に基づいて検波信号を生成する検波信号生成部を備え、
　前記制御部は、前記第１～第３状態での最もｐ－ｐ値の大きい信号を選択する機能を備え、すべての状態で生体信号を取得する機能を備えた
　ことを特徴とする付記１記載の生体情報取得装置。
（付記３）
　前記制御部は、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナが、生体信号の一周期以上である所定期間に亘って受信した信号に基づいて、前記第１調節部及び前記第２調節部の調節量を制御する
　ことを特徴とする付記１または２記載の生体情報取得装置。
（付記４）
　前記第１状態、前記第２状態及び前記第３状態の間で、信号の経路を切換える切換部を備え、
　前記制御部は、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナが受信した信号に基づいて前記切換部による信号の経路の切換えを制御する
　ことを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項記載の生体情報取得装置。
（付記５）
　前記制御部は、前記検波信号生成部が生成した検波信号に基づいて、前記切換部による信号の経路の切換え並びに前記第１調節部及び前記第２調節部の調節量を制御する
　ことを特徴とする付記１乃至４のいずれか１項記載の生体情報取得装置。
（付記６）
　前記検波信号生成部は、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナが受信した信号と、前記信号発生部からの信号と、を乗算するミキサを有する
　ことを特徴とする付記１乃至５のいずれか１項記載の生体情報取得装置。
（付記７）
　前記第１アンテナ及び前記第２アンテナが受信した信号を増幅する増幅部を備え、
　前記検波信号生成部は、前記増幅部が増幅した信号に基づいて検波信号を生成する
　ことを特徴とする付記１乃至６のいずれか１項記載の生体情報取得装置。
（付記８）
　前記信号発生部からの信号を前記第１アンテナ及び前記第２アンテナと、前記検波信号生成部と、に向けて分配する第１分配器と、
　前記第１分配器と前記第１アンテナ及び前記第２アンテナとの間に配置され、前記第１分配器によって前記第１アンテナ及び前記第２アンテナに向けて分配された信号を前記第１アンテナ及び前記第２アンテナに向けて通過させると共に、前記第１アンテナが受信した信号及び前記第２アンテナが受信した信号を前記信号発生部と、前記検波信号生成部と、に向けて分配する第２分配器と、を備えた
　ことを特徴とする付記１乃至７のいずれか１項記載の生体情報取得装置。
（付記９）
　前記信号発生部からの信号を前記第１アンテナ及び前記第２アンテナと、前記検波信号生成部と、に向けて分配し、前記第１アンテナが受信した信号及び前記第２アンテナが受信した信号を前記信号発生部と、前記検波信号生成部と、に向けて分配する方向性結合器を備えた
　ことを特徴とする付記１乃至８のいずれか１項記載の生体情報取得装置。
（付記１０）
　前記第１調節部は、前記第１アンテナからの信号が入力される第１入力端子及び第２入力端子と、前記第１入力端子及び前記第２入力端子から入力された信号を前記制御部に向けて出力する出力端子と、接地された接地端子と、前記第１入力端子と前記出力端子との間に配置された第１容量素子と、前記第２入力端子と前記接地端子との間に配置された第２容量素子と、前記出力端子と前記接地端子の間に配置された第３容量素子と、を有し、
　前記第１容量素子、前記第２容量素子及び前記第３容量素子の少なくとも１つは、容量を変更可能であり、
　前記第１調節部は、前記第１容量素子、前記第２容量素子及び前記第３容量素子のうち容量を変更可能なものの容量を変更することによって、前記第１アンテナからの負荷インピーダンスを調節する
　ことを特徴とする付記１乃至９のいずれか１項記載の生体情報取得装置。
（付記１１）
　前記第１調節部は、前記第１入力端子と前記第２入力端子との間に配置されたインダクタ素子を有する
　ことを特徴とする付記１乃至１０のいずれか１項記載の生体情報取得装置。
（付記１２）
　前記切換部は、第１切換部であり、
　前記信号発生部からの信号を送信可能かつ送信された前記信号発生部からの信号の生体による反射波を受信可能な第３アンテナと、
　前記第３アンテナに接続され、前記第３アンテナからの負荷インピーダンスを調節する第３調節部と、
　前記第１状態で、前記第１アンテナ及び前記第３アンテナのうち一方と前記信号発生部とが接続されかつ前記第１アンテナ及び前記第３アンテナのうち一方と前記制御部とが接続される状態と、前記第１アンテナ及び前記第３アンテナのうち他方と前記信号発生部とが接続されかつ前記第１アンテナ及び前記第３アンテナのうち他方と前記制御部とが接続される状態と、を切換え、前記信号発生部と前記第２アンテナとが接続可能であると共に前記第１アンテナと前記制御部とが接続可能な第４状態で、前記第１アンテナ及び前記第３アンテナのうち一方と前記制御部とが接続される状態と、前記第１アンテナ及び前記第３アンテナのうち他方と前記制御部とが接続される状態と、の間で、信号の経路を切換える第２切換部を備えた
　ことを特徴とする付記１乃至１１のいずれか１項記載の生体情報取得装置。
（付記１３）
　前記制御部は、前記検波信号生成部が生成する検波信号の振幅が大きくなるように、前記第２切換部による信号の経路の切換えを制御する
　ことを特徴とする付記１乃至１２のいずれか１項記載の生体情報取得装置。
（付記１４）
　前記切換部は、第１切換部であり、
　前記信号発生部からの信号を送信可能かつ送信された前記信号発生部からの信号の生体による反射波を受信可能な第３アンテナと、
　信号の経路を切換える第３切換部と、を備え、
　前記第１調節部は、前記第１アンテナ及び前記第３アンテナに接続され、前記第１アンテナ及び前記第３アンテナからの負荷インピーダンスを調節し、
　前記第３切換部は、前記第１状態で、前記第１アンテナ及び前記第３アンテナのうち一方と前記信号発生部とが接続されかつ前記第１アンテナ及び前記第３アンテナのうち一方と前記制御部とが接続される状態と、前記第１アンテナ及び前記第３アンテナのうち他方と前記信号発生部とが接続されかつ前記第１アンテナ及び前記第３アンテナのうち他方と前記制御部とが接続される状態と、を切換え、前記信号発生部と前記第２アンテナとが接続可能であると共に前記第１アンテナと前記制御部とが接続可能な第４状態で、前記第１アンテナ及び前記第３アンテナのうち一方と前記制御部とが接続される状態と、前記第１アンテナ及び前記第３アンテナのうち他方と前記制御部とが接続される状態と、の間で、信号の経路を切換える
　ことを特徴とする付記１乃至１３のいずれか１項記載の生体情報取得装置。
（付記１５）
　前記制御部は、所定期間において前記検波信号生成部が生成する検波信号の時間平均が小さくなるように、前記第１調節部及び前記第２調節部の調節量を制御する
　ことを特徴とする付記１乃至１４のいずれか１項記載の生体情報取得装置。
（付記１６）
　前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの一方が受信した信号と、前記信号発生部からの信号と、に基づいて検波信号を生成する第１検波信号生成部と、
　前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの他方が受信した信号と、前記信号発生部からの信号と、に基づいて検波信号を生成する第２検波信号生成部と、を備え、
　前記制御部は、前記第１検波信号生成部及び前記第２検波信号生成部が生成した検波信号に基づいて、前記第１調節部及び前記第２調節部の調節量を制御する
　ことを特徴とする付記１乃至１５のいずれか１項記載の生体情報取得装置。
（付記１７）
　前記信号発生部と前記第１アンテナ、前記信号発生部と前記第１検波信号生成部、前記信号発生部と前記第２検波信号生成部、前記第１アンテナと前記第１検波信号生成部、及び前記第２アンテナと前記第２検波信号生成部が互いに接続される第１状態と、前記信号発生部と前記第２アンテナ、前記信号発生部と前記第１検波信号生成部、前記信号発生部と前記第２検波信号生成部、前記第１アンテナと前記第２検波信号生成部、及び前記第２アンテナと前記第１検波信号生成部が互いに接続される第２状態と、の間で、信号の経路を切換える切換部を備え、
　前記第１検波信号生成部は、前記第１状態で前記第１アンテナから送信された信号の生体による反射信号を前記第１アンテナで受信した信号と、前記信号発生部からの信号と、に基づいて検波信号を生成し、前記第２状態で前記第１アンテナから送信された信号の生体による反射信号を前記第２アンテナで受信した信号と、前記信号発生部からの信号と、に基づいて検波信号を生成し、
　前記第２検波信号生成部は、前記第１状態で前記第１アンテナから送信された信号の生体による反射信号を前記第２アンテナで受信した信号と、前記信号発生部からの信号と、に基づいて検波信号を生成し、前記第２状態で前記第２アンテナから送信された信号の生体による反射信号を前記第１アンテナで受信した信号と、前記信号発生部からの信号と、に基づいて検波信号を生成する
　ことを特徴とする付記１乃至１６のいずれか１項記載の生体情報取得装置。
（付記１８）
　前記制御部は、所定期間の前記検波信号生成部が生成した検波信号の時間平均値と複素数で与えられる変換係数とを乗算して算出された前記第１調節部及び前記第１アンテナを含む反射係数と、前記第１調節部の回路定数と、に基づいて前記第１アンテナの負荷インピーダンスを算出し、算出した負荷インピーダンスに基づいて前記反射係数が低減するように、前記第１調節部を制御する
　ことを特徴とする付記１乃至１７のいずれか１項記載の生体情報取得装置。
（付記１９）
　前記第１容量素子および前記第２容量素子に寄生する第１直列抵抗と、
　前記第３容量素子に寄生する第２直列抵抗と、を備え、
　前記信号発生部は、連続波信号を発生させ、
　前記第１容量素子、前記第２容量素子及び前記第３容量素子は、それぞれ容量を変更可能であり、
　前記制御部は、所定期間の前記検波信号生成部が生成した検波信号の時間平均値と複素数で与えられる変換係数とを乗算して算出された前記第１調節部及び前記第１アンテナを含む反射係数と、前記第１調節部の回路定数と、に基づいて前記第１アンテナの負荷インピーダンスＺａを算出し、算出した負荷インピーダンスに基づいて前記反射係数が０になる条件から、前記反射係数をΓｍ、前記第１アンテナの負荷インピーダンスをＺａ、前記反射係数をΓｍ、前記第１容量素子及び前記第２容量素子の容量値をＣ１、前記第３容量素子の容量値をＣ２、前記第１直列抵抗の抵抗値をＲ１、前記第２直列抵抗の抵抗値をＲ２、前記信号発生部が発生させる連続波信号の周波数をωとして、前記第１調節部の調節量が、式（５）および（６）を満たすように前記第１調節部を制御する
　ことを特徴とする付記１乃至１８のいずれか１項記載の生体情報取得装置。
（付記２０）
　信号発生部と、第１アンテナ及び第２アンテナと、前記第１アンテナに接続された第１調節部と、前記第２アンテナに接続された第２調節部と、制御部と、を備えた装置が行う生体情報取得方法であって、
　前記信号発生部が、信号を発生させるステップと、
　前記第１アンテナ及び前記第２アンテナが、前記信号発生部からの信号を送信するステップと、
　前記第１アンテナ及び前記第２アンテナが、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナから送信された前記信号発生部からの信号の生体による反射波を受信するステップと、
　前記第１調節部が、前記第１アンテナからの負荷インピーダンスを調節するステップと、
　前記第２調節部が、前記第２アンテナからの負荷インピーダンスを調節するステップと、
　前記制御部が、前記第１アンテナから送信された信号の生体による反射信号を前記第１アンテナで受信した信号と、前記第１アンテナから送信された信号の生体による反射信号を前記第２アンテナで受信した信号と、前記第２アンテナから送信された信号の生体による反射信号を前記第２アンテナで受信した信号と、を取得し、取得した信号に基づいて前記第１調節部及び前記第２調節部の調節量を制御するステップと、を備えた
　ことを特徴とする生体情報取得方法。

　１１　信号発生器（信号発生部）、２１　２分配回路（第１分配器）、２２　２分配回路（第２分配器）、２３　３分配回路、３１　スイッチ、３２　スイッチ、４１　可変整合回路（第１調節部）、４２　可変整合回路（第２調節部）、５１　アンテナ（第１アンテナ）、５２　アンテナ（第２アンテナ）、６１　直交検波回路（検波信号生成部）、６２　直交検波回路（検波信号生成部）、７１　検知部、８１　制御部、９１　負荷抵抗、１０１　方向性結合器、１０２　ミキサ、１０３　増幅回路（増幅部）、１０４　スイッチ（第２切換部）、１０５　スイッチ、１０６　スイッチ（第３切換部）、１０７　スイッチ、４１４　第１の可変素子（第１容量素子）、４１４Ａ　キャパシタ素子（第１容量素子）、４１５　第２の可変素子（第２容量素子）、４１５Ａ　キャパシタ素子（第２容量素子）、４１６　第３の可変素子（第３容量素子）、４１６Ａ　キャパシタ素子（第３容量素子）、４１７　第１の寄生抵抗（第１直列抵抗）、４１８　第２の寄生抵抗（第１直列抵抗）、４１９　第３の寄生抵抗（第２直列抵抗）、６１１　分配回路、６１２　分配回路、６１３　ミキサ、６１４　ミキサ、６１５　９０度移相器、８１１　プロセッサ、８１２　記憶装置、８１３　デジタルアナログ変換器。

Claims

　信号を発生させる信号発生部と、
　前記信号発生部からの信号を送信可能かつ送信された前記信号発生部からの信号の生体による反射波を受信可能な第１アンテナ及び第２アンテナと、
　前記第１アンテナに接続され、前記第１アンテナからの負荷インピーダンスを調節する第１調節部と、
　前記第２アンテナに接続され、前記第２アンテナからの負荷インピーダンスを調節する第２調節部と、
　前記第１アンテナから送信された信号の生体による反射信号を前記第１アンテナで受信した信号と、前記第１アンテナから送信された信号の生体による反射信号を前記第２アンテナで受信した信号と、前記第２アンテナから送信された信号の生体による反射信号を前記第２アンテナで受信した信号と、を取得し、取得した信号に基づいて前記第１調節部及び前記第２調節部の調節量を制御する制御部と、を備えた
　ことを特徴とする生体情報取得装置。
　前記信号発生部と前記第１アンテナとが接続可能であると共に前記第１アンテナと前記制御部とが接続可能な第１状態で前記第１アンテナから送信された信号の生体による反射信号を前記第１アンテナで受信した信号と、前記信号発生部からの信号と、に基づいて検波信号を生成し、前記信号発生部と前記第２アンテナとが接続可能であると共に前記第２アンテナと前記制御部とが接続可能な第２状態で前記第２アンテナから送信された信号の生体による反射信号を前記第２アンテナで受信した信号と、前記信号発生部からの信号と、に基づいて検波信号を生成し、前記信号発生部と前記第１アンテナとが接続可能であると共に前記第２アンテナと前記制御部とが接続可能な第３状態で前記第１アンテナから送信された信号の生体による反射信号を前記第２アンテナで受信した信号と、に基づいて検波信号を生成する検波信号生成部を備え、
　前記制御部は、前記第１～第３状態での最もｐ－ｐ値の大きい信号を選択する機能を備え、すべての状態で生体信号を取得する機能を備えた
　ことを特徴とする請求項１記載の生体情報取得装置。
　前記制御部は、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナが、生体信号の一周期以上である所定期間に亘って受信した信号に基づいて、前記第１調節部及び前記第２調節部の調節量を制御する
　ことを特徴とする請求項１記載の生体情報取得装置。
　前記第１状態、前記第２状態及び前記第３状態の間で、信号の経路を切換える切換部を備え、
　前記制御部は、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナが受信した信号に基づいて前記切換部による信号の経路の切換えを制御する
　ことを特徴とする請求項２記載の生体情報取得装置。
　前記制御部は、前記検波信号生成部が生成した検波信号に基づいて、前記切換部による信号の経路の切換え並びに前記第１調節部及び前記第２調節部の調節量を制御する
　ことを特徴とする請求項４記載の生体情報取得装置。
　前記検波信号生成部は、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナが受信した信号と、前記信号発生部からの信号と、を乗算するミキサを有する
　ことを特徴とする請求項４記載の生体情報取得装置。
　前記第１アンテナ及び前記第２アンテナが受信した信号を増幅する増幅部を備え、
　前記検波信号生成部は、前記増幅部が増幅した信号に基づいて検波信号を生成する
　ことを特徴とする請求項４記載の生体情報取得装置。
　前記信号発生部からの信号を前記第１アンテナ及び前記第２アンテナと、前記検波信号生成部と、に向けて分配する第１分配器と、
　前記第１分配器と前記第１アンテナ及び前記第２アンテナとの間に配置され、前記第１分配器によって前記第１アンテナ及び前記第２アンテナに向けて分配された信号を前記第１アンテナ及び前記第２アンテナに向けて通過させると共に、前記第１アンテナが受信した信号及び前記第２アンテナが受信した信号を前記信号発生部と、前記検波信号生成部と、に向けて分配する第２分配器と、を備えた
　ことを特徴とする請求項４記載の生体情報取得装置。
　前記信号発生部からの信号を前記第１アンテナ及び前記第２アンテナと、前記検波信号生成部と、に向けて分配し、前記第１アンテナが受信した信号及び前記第２アンテナが受信した信号を前記信号発生部と、前記検波信号生成部と、に向けて分配する方向性結合器を備えた
　ことを特徴とする請求項４記載の生体情報取得装置。
　前記第１調節部は、前記第１アンテナからの信号が入力される第１入力端子及び第２入力端子と、前記第１入力端子及び前記第２入力端子から入力された信号を前記制御部に向けて出力する出力端子と、接地された接地端子と、前記第１入力端子と前記出力端子との間に配置された第１容量素子と、前記第２入力端子と前記接地端子との間に配置された第２容量素子と、前記出力端子と前記接地端子の間に配置された第３容量素子と、を有し、
　前記第１容量素子、前記第２容量素子及び前記第３容量素子の少なくとも１つは、容量を変更可能であり、
　前記第１調節部は、前記第１容量素子、前記第２容量素子及び前記第３容量素子のうち容量を変更可能なものの容量を変更することによって、前記第１アンテナからの負荷インピーダンスを調節する
　ことを特徴とする請求項４乃至８のいずれか１項記載の生体情報取得装置。
　前記第１調節部は、前記第１入力端子と前記第２入力端子との間に配置されたインダクタ素子を有する
　ことを特徴とする請求項１０記載の生体情報取得装置。
　前記切換部は、第１切換部であり、
　前記信号発生部からの信号を送信可能かつ送信された前記信号発生部からの信号の生体による反射波を受信可能な第３アンテナと、
　前記第３アンテナに接続され、前記第３アンテナからの負荷インピーダンスを調節する第３調節部と、
　前記第１状態で、前記第１アンテナ及び前記第３アンテナのうち一方と前記信号発生部とが接続されかつ前記第１アンテナ及び前記第３アンテナのうち一方と前記制御部とが接続される状態と、前記第１アンテナ及び前記第３アンテナのうち他方と前記信号発生部とが接続されかつ前記第１アンテナ及び前記第３アンテナのうち他方と前記制御部とが接続される状態と、を切換え、前記信号発生部と前記第２アンテナとが接続可能であると共に前記第１アンテナと前記制御部とが接続可能な第４状態で、前記第１アンテナ及び前記第３アンテナのうち一方と前記制御部とが接続される状態と、前記第１アンテナ及び前記第３アンテナのうち他方と前記制御部とが接続される状態と、の間で、信号の経路を切換える第２切換部を備えた
　ことを特徴とする請求項４記載の生体情報取得装置。
　前記制御部は、前記検波信号生成部が生成する検波信号の振幅が大きくなるように、前記第２切換部による信号の経路の切換えを制御する
　ことを特徴とする請求項１２記載の生体情報取得装置。
　前記切換部は、第１切換部であり、
　前記信号発生部からの信号を送信可能かつ送信された前記信号発生部からの信号の生体による反射波を受信可能な第３アンテナと、
　信号の経路を切換える第３切換部と、を備え、
　前記第１調節部は、前記第１アンテナ及び前記第３アンテナに接続され、前記第１アンテナ及び前記第３アンテナからの負荷インピーダンスを調節し、
　前記第３切換部は、前記第１状態で、前記第１アンテナ及び前記第３アンテナのうち一方と前記信号発生部とが接続されかつ前記第１アンテナ及び前記第３アンテナのうち一方と前記制御部とが接続される状態と、前記第１アンテナ及び前記第３アンテナのうち他方と前記信号発生部とが接続されかつ前記第１アンテナ及び前記第３アンテナのうち他方と前記制御部とが接続される状態と、を切換え、前記信号発生部と前記第２アンテナとが接続可能であると共に前記第１アンテナと前記制御部とが接続可能な第４状態で、前記第１アンテナ及び前記第３アンテナのうち一方と前記制御部とが接続される状態と、前記第１アンテナ及び前記第３アンテナのうち他方と前記制御部とが接続される状態と、の間で、信号の経路を切換える
　ことを特徴とする請求項４記載の生体情報取得装置。
　前記制御部は、所定期間において前記検波信号生成部が生成する検波信号の時間平均が小さくなるように、前記第１調節部及び前記第２調節部の調節量を制御する
　ことを特徴とする請求項４記載の生体情報取得装置。
　前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの一方が受信した信号と、前記信号発生部からの信号と、に基づいて検波信号を生成する第１検波信号生成部と、
　前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの他方が受信した信号と、前記信号発生部からの信号と、に基づいて検波信号を生成する第２検波信号生成部と、を備え、
　前記制御部は、前記第１検波信号生成部及び前記第２検波信号生成部が生成した検波信号に基づいて、前記第１調節部及び前記第２調節部の調節量を制御する
　ことを特徴とする請求項１記載の生体情報取得装置。
　前記信号発生部と前記第１アンテナ、前記信号発生部と前記第１検波信号生成部、前記信号発生部と前記第２検波信号生成部、前記第１アンテナと前記第１検波信号生成部、及び前記第２アンテナと前記第２検波信号生成部が互いに接続される第１状態と、前記信号発生部と前記第２アンテナ、前記信号発生部と前記第１検波信号生成部、前記信号発生部と前記第２検波信号生成部、前記第１アンテナと前記第２検波信号生成部、及び前記第２アンテナと前記第１検波信号生成部が互いに接続される第２状態と、の間で、信号の経路を切換える切換部を備え、
　前記第１検波信号生成部は、前記第１状態で前記第１アンテナから送信された信号の生体による反射信号を前記第１アンテナで受信した信号と、前記信号発生部からの信号と、に基づいて検波信号を生成し、前記第２状態で前記第１アンテナから送信された信号の生体による反射信号を前記第２アンテナで受信した信号と、前記信号発生部からの信号と、に基づいて検波信号を生成し、
　前記第２検波信号生成部は、前記第１状態で前記第１アンテナから送信された信号の生体による反射信号を前記第２アンテナで受信した信号と、前記信号発生部からの信号と、に基づいて検波信号を生成し、前記第２状態で前記第２アンテナから送信された信号の生体による反射信号を前記第１アンテナで受信した信号と、前記信号発生部からの信号と、に基づいて検波信号を生成する
　ことを特徴とする請求項１６記載の生体情報取得装置。
　前記制御部は、所定期間の前記検波信号生成部が生成した検波信号の時間平均値と複素数で与えられる変換係数とを乗算して算出された前記第１調節部及び前記第１アンテナを含む反射係数と、前記第１調節部の回路定数と、に基づいて前記第１アンテナの負荷インピーダンスを算出し、算出した負荷インピーダンスに基づいて前記反射係数が低減するように、前記第１調節部を制御する
　ことを特徴とする請求項４記載の生体情報取得装置。
　前記第１容量素子および前記第２容量素子に寄生する第１直列抵抗と、
　前記第３容量素子に寄生する第２直列抵抗と、を備え、
　前記信号発生部は、連続波信号を発生させ、
　前記第１容量素子、前記第２容量素子及び前記第３容量素子は、それぞれ容量を変更可能であり、
　前記制御部は、所定期間の前記検波信号生成部が生成した検波信号の時間平均値と複素数で与えられる変換係数とを乗算して算出された前記第１調節部及び前記第１アンテナを含む反射係数と、前記第１調節部の回路定数と、に基づいて前記第１アンテナの負荷インピーダンスＺａを算出し、算出した負荷インピーダンスに基づいて前記反射係数が０になる条件から、前記反射係数をΓｍ、前記第１アンテナの負荷インピーダンスをＺａ、前記反射係数をΓｍ、前記第１容量素子及び前記第２容量素子の容量値をＣ１、前記第３容量素子の容量値をＣ２、前記第１直列抵抗の抵抗値をＲ１、前記第２直列抵抗の抵抗値をＲ２、前記信号発生部が発生させる連続波信号の周波数をωとして、前記第１調節部の調節量が、次式（１）および（２）を満たすように前記第１調節部を制御する
　ことを特徴とする請求項１０記載の生体情報取得装置。
　信号発生部と、第１アンテナ及び第２アンテナと、前記第１アンテナに接続された第１調節部と、前記第２アンテナに接続された第２調節部と、制御部と、を備えた装置が行う生体情報取得方法であって、
　前記信号発生部が、信号を発生させるステップと、
　前記第１アンテナ及び前記第２アンテナが、前記信号発生部からの信号を送信するステップと、
　前記第１アンテナ及び前記第２アンテナが、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナから送信された前記信号発生部からの信号の生体による反射波を受信するステップと、
　前記第１調節部が、前記第１アンテナからの負荷インピーダンスを調節するステップと、
　前記第２調節部が、前記第２アンテナからの負荷インピーダンスを調節するステップと、
　前記制御部が、前記第１アンテナから送信された信号の生体による反射信号を前記第１アンテナで受信した信号と、前記第１アンテナから送信された信号の生体による反射信号を前記第２アンテナで受信した信号と、前記第２アンテナから送信された信号の生体による反射信号を前記第２アンテナで受信した信号と、を取得し、取得した信号に基づいて前記第１調節部及び前記第２調節部の調節量を制御するステップと、を備えた
　ことを特徴とする生体情報取得方法。