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公開番号2025130493
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-08
出願番号2024027686
出願日2024-02-27
発明の名称生体信号処理装置、及び生体信号処理プログラム
出願人SMK株式会社
代理人弁理士法人仲野・川井国際特許事務所
主分類A61B 5/11 20060101AFI20250901BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】生体に電波を送信して得られる反射波から、より精度がよいバイタル情報を取得する。
【解決手段】本実施形態の生体信号処理装置では、図1に示すように、アレーアンテナ(23、25)を用いた1つのレーダモジュールを使用し、受信信号のビームフォーミングやヌルビームにより、被測定者(生体)7における、バイタルを含むために動きが大きい領域R1からの反射波と、バイタルを含まないために動きが小さい領域R2からの反射波とによる、両反射波の複素信号の比を用いることで、体動成分が除去されたバイタル信号を取り出す。バイタルを含まずに動きが小さい領域R2(肩)などの特定部位を指定して反射波を取得する方法として、本実施形態では、ビームフォーミングにより予め求めておいた重み情報w1、w2を反射波に乗ずることで取得している。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
生体に向けて送信された電波の反射波を取得する反射波取得手段と、
前記取得した反射波により、前記生体における第１領域からの第１位相信号と、前記第１領域と異なる第２領域からの第２位相信号を取得する位相信号取得手段と、
前記取得した第１位相信号と前記第２位相信号との比を用いて、前記生体におけるバイタル情報を取得するバイタル情報取得手段と、
前記取得したバイタル情報を出力する出力手段と、
を具備したことを特徴とする生体信号処理装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記生体に向けてマイクロ波、ミリ波又はサブミリ波を送信する送信アンテナと、
前記送信アンテナから送信した電波の反射波を受信する受信アンテナと、を備え、
前記位相信号取得手段は、前記受信アンテナで受信した反射波により、前記第１位相信号と前記第２位相信号を取得する、
ことを特徴とする請求項１に記載の生体信号処理装置。
【請求項３】
前記位相信号取得手段は、前記第１位相信号、前記第２位相信号として、前記送信アンテナで送信した電波と前記受信アンテナで受信した反射波から、同相信号Ｉと直交信号Ｑの少なくとも一方からなる複素信号を取得する、
ことを特徴とする請求項２に記載の生体信号処理装置。
【請求項４】
前記位相信号取得手段は、前記生体のバイタルサインによる位相変動が前記第２領域よりも大きい領域を前記第１領域とする、
ことを特徴とする請求項１に記載の生体信号処理装置。
【請求項５】
前記位相信号取得手段は、前記生体の心臓又は腹部が投影される領域を前記第１領域とし、前記生体の肩又は脇腹が投影される領域を前記第２領域とする、
ことを特徴とする請求項１に記載の生体信号処理装置。
【請求項６】
前記送信アンテナと前記受信アンテナの少なくとも一方が複数のアンテナを備えている、
ことを特徴とする請求項２に記載の生体信号処理装置。
【請求項７】
前記位相信号取得手段は、前記取得した複素信号に、前記第１領域、前記第２領域に対応する重みｗを乗算することで、第１位相信号、第２位相信号を取得する、
ことを特徴とする請求項６に記載の生体信号処理装置。
【請求項８】
前記位相信号取得手段は、前記取得した反射波に対して、第１重みを使用して前記生体における第１領域からの第１位相信号を取得し、第２重みを使用して前記生体における第２領域からの第２位相信号を取得する、
ことを特徴とする請求項６に記載の生体信号処理装置。
【請求項９】
前記反射波取得手段による前記反射波を取得する前に予め、又は取得した後に、前記第１重みと前記第２重みを決定する重み決定手段を備え、
前記位相信号取得手段は、前記重み決定手段で決定した第１重みと第２重みを使用する、
ことを特徴とする請求項８に記載の生体信号処理装置。
【請求項１０】
前記重み決定手段は、前記反射波に対するビームフォーミング若しくはヌルビームにより、又は、前記生体を撮像した画像の画像処理により、前記第１領域と前記第２領域を決定する、
ことを特徴とする請求項９に記載の生体信号処理装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体信号処理装置、及び生体信号処理プログラムに係り、例えば、生体に向けて送信した電波の反射波を使用してバイタル情報を解析する技術に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
生体のバイタル情報（生体信号）を測定することが、車両の運転手や病院の患者、日常生活者などの健康状態や心理状態を把握したり、病気の予兆を発見したりするうえで非常に重要になっている。
このような要求に対し、被測定者に非接触でバイタル情報を測定する技術として、例えば、被測定者に電波を送信し、その反射波のドップラーシフト（周波数遷移）を利用して被測定者までの距離変動を検出することでバイタル情報を測定する技術が各種提案されている。
【０００３】
しかし、電波を使用する測定方法では、被測定者の動きによる雑音がバイタル情報に含まれてしまうという課題がある。
すなわち、心拍による体表の変動は０．５ｍｍ程度であるのに対し、例えば、走行中の車でレーダを用いて運転者のバイタル測定を行う場合、運転者の動作や走行時の振動などにより０．５ｍｍ以上の体動が含まれ、バイタル情報の正確な測定ができなかった。
このような体動による影響を除去する技術として特許文献１記載技術が提案されている。
特許文献１記載技術では、被測定者に対して異なる複数の領域に指向させて送信した電波の反射波を使用して計算した複数の距離情報の差分から、被測定者の体動による雑音を除去したバイタルサインを取り出すようにしている。
【０００４】
しかし、特許文献１記載の技術では、被測定者から反射波に対する種々の信号処理をしたうえで最終的な距離情報を求め、その後に距離情報の差分によりバイタルサインを求めている。
距離情報を正確に求めるには、広い周波数帯域が必要であり、広い帯域が得られない場合や、狭帯域のＣＷ（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｗａｖｅ）レーダを使用する場合では、１ｍｍ以下の距離精度が必要となるバイタルサイン検出に足る正確な距離情報を得ることが困難である。
このため、距離情報の差分を求めるまでに生じる誤差が累積して算出したバイタルサインの精度が低くなっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第７２５５７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、生体に電波を送信して得られる反射波から、より精度がよいバイタル情報を取得することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明では、生体に向けて送信された電波の反射波を取得する反射波取得手段と、前記取得した反射波により、前記生体における第１領域からの第１位相信号と、前記第１領域と異なる第２領域からの第２位相信号を取得する位相信号取得手段と、前記取得した第１位相信号と前記第２位相信号との比を用いて、前記生体におけるバイタル情報を取得するバイタル情報取得手段と、前記取得したバイタル情報を出力する出力手段と、を具備したことを特徴とする生体信号処理装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本願発明によれば、取得した第１位相信号と第２位相信号との比を用いて、生体におけるバイタル情報を取得するので、より精度がよいバイタル情報を取得することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
生体信号処理装置の構成を説明するための図である。
信号処理装置のハードウェア的な構成を説明するための図である。
生体信号処理の手順を説明するためのフローチャートである。
作成したレーダキューブを概念的に表した説明図である。
各チャンネルの距離ＦＦＴの結果を表した説明図である。
距離ｂｉｎを構成するＩＱデータをチャンネル毎に２次元複素平面上に表した説明図である。
体動成分除去の過程を概念的に表した説明図である。
ＩＱデータＲ１、Ｒ２と体動成分除去後のＩＱ′データを複素平面上にプロットした説明図である。
ＩＱデータＲ１、Ｒ２と体動成分除去後のＩＱ′データの周波数特性を表した説明図である。
体動成分除去後のＩＱ′データから抽出した心拍波形と心拍数を概念的に表した説明図である。
重み情報ｗを求めるための式についての説明図である。
運転席のシートベルトに金属板等を配設した状態を表した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の生体信号処理装置１、及び生体信号処理プログラムにおける好適な実施の形態について、図１から図１２を参照して詳細に説明する。
（１）実施形態の概要
本実施形態の生体信号処理装置１では、図１に示すように、アレーアンテナ（２３、２５）を用いた１つのレーダモジュールを使用し、受信信号のビームフォーミングやヌルビームにより、被測定者（生体）７における、バイタルを含むために動きが大きい領域Ｒ１からの反射波ｈ（ｔ）１と、バイタルを含まないために動きが小さい領域Ｒ２や領域Ｒ３からの反射波ｈ（ｔ）２とによる、両反射波の複素信号の比を用いることで、体動成分が除去されたバイタル信号を取り出している。
バイタルを含まずに動きが小さい領域Ｒ２（肩）、領域Ｒ３（脇腹）などの特定部位を指定して反射波を取得する方法として、本実施形態では、ビームフォーミングにより予め求めておいた重み情報ｗ１、ｗ２を反射波に乗ずることで取得している。
（【００１１】以降は省略されています）

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