JP6222454B2 - Biological information measuring apparatus and biological information measuring method - Google Patents
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Description
本発明は、生体情報測定装置及び生体情報測定方法に関する。 The present invention relates to a biological information measuring device and a biological information measuring method.
人間や動物等の被検体の心拍数や呼吸数等の身体情報を測定する生体情報測定装置が従来から知られている。このような生体情報測定装置に関する技術として、例えば特許文献１で開示されているような技術が開示されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a biological information measuring device that measures physical information such as heart rate and respiratory rate of a subject such as a human or an animal is known. As a technique related to such a biological information measuring device, for example, a technique disclosed in Patent Document 1 is disclosed.
特許文献１では、ベッドに内蔵されたマイクロ波送受信センサから、ベッドに横たわる被験者の胸部に向けて電磁波としてのマイクロ波を照射し、反射電磁波、すなわち、被験者から反射したマイクロ波を受信し、受信したマイクロ波に基づいて、被験者の心拍数や呼吸数等の身体状態を検出するものが提案されている。 In Patent Document 1, a microwave as an electromagnetic wave is irradiated from a microwave transmission / reception sensor built in a bed toward a chest of a subject lying on the bed, and a reflected electromagnetic wave, that is, a microwave reflected from the subject is received and received. Based on such microwaves, there has been proposed one that detects a physical state such as a heart rate and a respiration rate of a subject.
このような電波を利用した検出手法としては、従前からドップラーレーダが知られている。しかしドップラーレーザを利用した場合には、人との距離が遠くなると推定精度が悪くなるという問題があった。 As a detection method using such radio waves, Doppler radar has been known. However, when the Doppler laser is used, there is a problem in that the estimation accuracy deteriorates as the distance to the person increases.
そこで、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）技術を利用して、生体活動を検出する方法も従前から提案されている。 Therefore, a method for detecting a biological activity using a MIMO (Multiple Input Multiple Output) technique has been proposed.
しかし、ＭＩＭＯを利用した場合には、人がいない場合の伝搬チャネルの周波数特性が測定するチャネルや伝搬環境の違いにより変化することがあり、伝搬チャネルの各要素での値が大きく異なることもある。基準にするチャネルをどれにするかで、人が入ることにより呼吸や心拍を推定するためのしきい値が変化する。この値の設定により、人がいない場合でも呼吸や心拍が誤って推定される場合が生じるという問題があった。 However, when MIMO is used, the frequency characteristics of the propagation channel when there is no person may change due to differences in the channel to be measured and the propagation environment, and the values at each element of the propagation channel may vary greatly. . Depending on which channel is used as a reference, the threshold for estimating respiration and heartbeat changes when a person enters. Due to the setting of this value, there is a problem that even when there is no person, breathing and heartbeat may be erroneously estimated.
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、ＭＩＭＯ技術を利用して、より正確に人物の活動の状態を推定することが可能な、新規かつ改良された生体情報測定装置及び生体情報測定方法を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is a novel technique that can estimate a person's activity state more accurately using MIMO technology. Another object of the present invention is to provide an improved biological information measuring apparatus and biological information measuring method.
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、複数の送信アンテナと複数の受信アンテナとの間で形成される伝搬路を示す第１の行列を、前記複数の送信アンテナから送信され、前記複数の受信アンテナで受信される信号に基づいて測定する行列測定部と、前記伝搬路の間に対象物が存在する場合に前記第１の行列の時間応答を周波数応答に変換して得られる第２の行列及び前記伝搬路の間に対象物が存在しない場合に前記第１の行列の時間応答を周波数応答に変換して得られる第３の行列を算出する行列算出部と、前記第２の行列の要素毎に該第２の行列の各要素の複素共役を掛け合わせて得られる第１の結果及び前記第３の行列に該第２の行列の各要素の複素共役を掛け合わせて得られる第２の結果を用いて所定の条件を満たすか否かを判定し、該所定の条件を満たしていれば前記対象物が活動していると判定する判定部と、を備える、生体活動測定装置が提供される。 In order to solve the above-described problem, according to an aspect of the present invention, a first matrix indicating a propagation path formed between a plurality of transmission antennas and a plurality of reception antennas is transmitted from the plurality of transmission antennas. A matrix measuring unit for measuring based on signals received by the plurality of receiving antennas, and converting a time response of the first matrix into a frequency response when an object exists between the propagation paths. A matrix calculator that calculates a third matrix obtained by converting a time response of the first matrix into a frequency response when there is no object between the obtained second matrix and the propagation path; A first result obtained by multiplying each element of the second matrix by a complex conjugate of each element of the second matrix and a complex conjugate of each element of the second matrix multiplied by the third matrix Satisfy the predetermined condition using the second result obtained Whether determined, and a determination section determines that the object should satisfy the predetermined condition is active, the biological activity measuring device is provided.
かかる構成によれば、行列推定部は、複数の送信アンテナと複数の受信アンテナとの間で形成される伝搬路を示す第１の行列を、複数の送信アンテナから送信され、複数の受信アンテナで受信される信号に基づいて測定する。また行列算出部は、伝搬路の間に対象物が存在する場合に第１の行列の時間応答を周波数応答に変換して得られる第２の行列及び伝搬路の間に対象物が存在しない場合に第１の行列の時間応答を周波数応答に変換して得られる第３の行列を算出する。そして、判定部は、第２の行列の要素毎に該第２の行列の各要素の複素共役を掛け合わせて得られる第１の結果及び第３の行列に該第２の行列の各要素の複素共役を掛け合わせて得られる第２の結果を用いて所定の条件を満たすか否かを判定し、該所定の条件を満たしていれば対象物が活動していると判定する。 According to this configuration, the matrix estimation unit transmits the first matrix indicating the propagation path formed between the plurality of transmission antennas and the plurality of reception antennas from the plurality of transmission antennas, and uses the plurality of reception antennas. Measure based on the received signal. Further, the matrix calculation unit, when there is no object between the second matrix and the propagation path obtained by converting the time response of the first matrix into the frequency response when the object exists between the propagation paths A third matrix obtained by converting the time response of the first matrix into a frequency response is calculated. Then, the determination unit multiplies the first result obtained by multiplying the complex conjugate of each element of the second matrix for each element of the second matrix and the third matrix for each element of the second matrix. The second result obtained by multiplying the complex conjugate is used to determine whether or not a predetermined condition is satisfied. If the predetermined condition is satisfied, it is determined that the object is active.
本発明のある観点による生体活動測定装置は、かかる構成を有することによって、複数の送信アンテナと複数の受信アンテナとの間で電波を送受信するＭＩＭＯ技術を利用して、より正確に人物の活動の状態を推定することが可能となる。 The life activity measuring apparatus according to a certain aspect of the present invention has such a configuration, and thus uses a MIMO technology for transmitting and receiving radio waves between a plurality of transmitting antennas and a plurality of receiving antennas, thereby more accurately detecting the activity of a person. The state can be estimated.
前記所定の条件は、前記第２の結果の絶対値より前記第１の結果の方が全ての要素で大きいことであってもよい。 The predetermined condition may be that the first result is larger in all elements than the absolute value of the second result.
前記所定の条件は、前記第２の結果を全ての要素で加算した値の絶対値より前記第１の結果を全ての要素で加算した値の方が大きいことであってもよい。 The predetermined condition may be that a value obtained by adding the first result for all elements is larger than an absolute value of a value obtained by adding the second result for all elements.
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、複数の送信アンテナと複数の受信アンテナとの間で形成される伝搬路を示す第１の行列を、前記複数の送信アンテナから送信され、前記複数の受信アンテナで受信される信号に基づいて測定する行列測定ステップと、前記伝搬路の間に対象物が存在する場合に前記第１の行列の時間応答を周波数応答に変換して得られる第２の行列及び前記伝搬路の間に対象物が存在しない場合に前記第１の行列の時間応答を周波数応答に変換して得られる第３の行列を算出する行列算出ステップと、前記第２の行列の各要素に該第２の行列の各要素の複素共役を掛け合わせて得られる結果及び前記第３の行列に該第２の行列の各要素の複素共役を掛け合わせて得られる結果を用いて所定の条件を満たすか否かを判定し、該所定の条件を満たしていれば前記対象物が活動していると判定する判定ステップと、を含む、生体活動測定方法が提供される。 In order to solve the above-described problem, according to another aspect of the present invention, a first matrix indicating a propagation path formed between a plurality of transmission antennas and a plurality of reception antennas is represented as the plurality of transmissions. A matrix measurement step of measuring based on signals transmitted from an antenna and received by the plurality of reception antennas, and a time response of the first matrix as a frequency response when an object exists between the propagation paths Matrix calculation step of calculating a third matrix obtained by converting the time response of the first matrix into a frequency response when there is no object between the second matrix obtained by conversion and the propagation path And the result obtained by multiplying each element of the second matrix by the complex conjugate of each element of the second matrix, and the complex conjugate of each element of the second matrix multiplied by the third matrix Using the results obtained It determines whether they meet, if they meet the predetermined condition including a determination step of determining said object is active, the biological activity measuring method is provided.
本発明の別の観点による生体活動測定方法は、かかるステップを含むことによって、複数の送信アンテナと複数の受信アンテナとの間で電波を送受信するＭＩＭＯ技術を利用して、より正確に人物の活動の状態を推定することが可能となる。 The life activity measuring method according to another aspect of the present invention includes such steps, thereby more accurately using the MIMO technology that transmits and receives radio waves between a plurality of transmitting antennas and a plurality of receiving antennas. It is possible to estimate the state.
以上説明したように本発明によれば、ＭＩＭＯ技術を利用して、正確に状態を推定することが可能な、新規かつ改良された生体情報測定装置及び生体情報測定方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a new and improved biological information measuring apparatus and biological information measuring method capable of accurately estimating a state using MIMO technology.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
＜１．本発明の一実施形態＞
［生体情報測定システム１の全体構成例］
まず、図面を参照しながら本発明の一実施形態に係る生体情報測定装置を含んだ生体情報測定システムの機能構成例について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る生体情報測定装置１００を含んだ生体情報測定システム１の全体構成例を示す説明図である。以下、図１を用いて生体情報測定システム１の全体構成例について説明する。
<1. One Embodiment of the Present Invention>
[Example of overall configuration of biological information measuring system 1]
First, a functional configuration example of a biological information measuring system including a biological information measuring apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of the overall configuration of a biological information measuring system 1 including a biological
図１に示した生体情報測定システム１は、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）技術を利用して、生体情報測定システム１が置かれた環境（例えば部屋の中）における人物２の生体活動を検出することを目的としたシステムである。図１に示したように、生体情報測定システム１は、送信機１０と、生体活動測定装置１００と、を含んで構成される。
The biological information measurement system 1 shown in FIG. 1 detects the biological activity of the
送信機１０は、Ｍ本（Ｍ≧２）のアンテナ１１ａ、１１ｂ、・・・、１１ｍを備え、アンテナ１１ａ、１１ｂ、・・・、１１ｍからそれぞれ所定の周波数帯の電波を送信する。生体活動測定装置１００は、Ｎ本（Ｎ≧２）のアンテナ１０１ａ、１０１ｂ、・・・、１０１ｎを備え、送信機１０のアンテナ１１ａ、１１ｂ、・・・、１１ｍから送信された所定の周波数帯の電波を受信する。
The
生体情報測定システム１が置かれた環境に人物２が存在すれば、送信機１０のアンテナ１１ａ、１１ｂ、・・・、１１ｍから送信された電波は、人物２の体の表面で反射される場合がある。生体活動測定装置１００は、送信機１０から送信された電波を受信し、伝搬チャネル行列を解析することで、人物２の活動の有無や、人物２が活動する場合のその人物２の生体活動を測定する。
If the
なお、本発明において対象物は人物に限られない。例えば、本発明における対象物としては、固有の周波数成分を検出することが可能な任意の物体が挙げられる。以下では、本発明の実施形態に係る対象物が、人体である場合を例に挙げる。 In the present invention, the object is not limited to a person. For example, the object in the present invention includes any object capable of detecting a specific frequency component. Below, the case where the target object which concerns on embodiment of this invention is a human body is mentioned as an example.
本発明の一実施形態に係る生体活動測定装置１００は、人物２の生体活動を測定する際に、人物２の生体活動をより正確に測定することを目的とするものである。ＭＩＭＯを利用して人物の生体活動を測定しようとする場合には、人物がいない場合の伝搬チャネルの周波数特性が、測定するチャネルや伝搬環境の違いにより変化することがあり、また、伝搬チャネルの各要素での値が大きく異なることもある。基準にするチャネルをどれにするかで、人が入ることにより呼吸や心拍を推定するためのしきい値が変化する。この値の設定により、人がいない場合でも呼吸や心拍が誤って推定される場合が生じる。
The life
詳細な処理については後述するが、本発明の一実施形態に係る生体活動測定装置１００は、送信機１０との間の電波の伝搬路に、図１に示したように人物が存在している場合の伝搬チャネルの周波数特性と、人物が存在しない場合の伝搬チャネルの周波数特性と、をそれぞれ算出する。本発明の一実施形態に係る生体活動測定装置１００は、人物が存在している場合の伝搬チャネルの周波数特性の各要素に対し、その各要素の複素共役を掛け合わせる。また本発明の一実施形態に係る生体活動測定装置１００は、人物が存在していない場合の伝搬チャネルの周波数特性の各要素に対し、その人物が存在している場合の伝搬チャネルの周波数特性の各要素の複素共役を掛け合わせる。
Although detailed processing will be described later, in the life
本発明の一実施形態に係る生体活動測定装置１００は、このように、人物が存在している場合の伝搬チャネルの周波数特性と、人物が存在しない場合の伝搬チャネルの周波数特性とに対する演算を行なうことで、人物がいないのに、ノイズの変化を人物の生体活動（例えば呼吸の実行）と誤検出してしまうことを防ぐことが出来る。また本発明の一実施形態に係る生体活動測定装置１００は、人物がいる場合であっても、人物が呼吸を止めている期間なのに、ノイズの変化を人物の生体活動（例えば呼吸の実行）と誤検出してしまうことを防ぐことが出来る。
As described above, the life
以上、図１を用いて生体情報測定システム１の全体構成例について説明した。続いて、本発明の一実施形態に係る生体活動測定装置１００の機能構成例について説明する。
The overall configuration example of the biological information measurement system 1 has been described above with reference to FIG. Subsequently, a functional configuration example of the life
［生体情報測定装置の機能構成例］
図２は、本発明の一実施形態に係る生体活動測定装置１００の機能構成例を示す説明図である。以下、図２を用いて本発明の一実施形態に係る生体活動測定装置１００の機能構成例について説明する。
[Functional configuration example of biological information measuring apparatus]
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a functional configuration example of the life
図２に示した本発明の一実施形態に係る生体活動測定装置１００は、送信機１０のアンテナ１１ａ、１１ｂ、・・・、１１ｍから送信された電波を受信して、伝搬チャネル行列を解析することで、人物２の活動の有無や、人物２が活動する場合のその人物２の生体活動を測定することを目的とした装置である。
The life
図２に示したように、本発明の一実施形態に係る生体活動測定装置１００は、前処理部１１０と、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ；高速フーリエ変換）処理部１２０と、判定部１３０と、を含んで構成される。
As shown in FIG. 2, the life
前処理部１１０は、アンテナ１０１ａ、１０１ｂ、・・・、１０１ｎで受信した電波に対する前処理を実行する。前処理部１１０が実行する処理には、例えば、アンテナ１０１ａ、１０１ｂ、・・・、１０１ｎが受信した信号のベースバンド信号への変換、Ｎ行Ｍ列の伝搬チャネル行列Ｈ（ｔ）の測定が含まれ得る。ｊ番目の送信アンテナとｉ番目の受信アンテナの間の伝搬路利得ｈｉｊ（ｔ）を要素に持つＮ行Ｍ列の伝搬チャネル行列Ｈ（ｔ）は、以下の数式（１）で表わされる。なお、数式１に示す“ｔ”は、伝搬チャネル行列Ｈ（ｔ）が取得された時間、すなわち、伝搬チャネル行列Ｈ（ｔ）の算出元となる信号が受信された時間を示している。
The
前処理部１１０は、伝搬チャネル行列Ｈ（ｔ）を測定すると、伝搬チャネル行列Ｈ（ｔ）をＦＦＴ処理部１２０へ出力する。以上から、前処理部１１０は本発明の行列測定部の一例として機能し得る。
When the
ＦＦＴ処理部１２０は、前処理部１１０が出力した時刻ｔの伝搬チャネル行列Ｈ（ｔ）に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を行う。ＦＦＴ処理部１２０は、時間ｔにおける伝搬チャネル行列Ｈ（ｔ）の時系列に沿った変化、すなわち、ｈｉｊ（ｔ）の時間応答を高速フーリエ変換することによって、周波数ごとに各伝搬路の周波数応答Ｆｉｊ（ｆ）を算出する。数式（１）の伝搬チャネル行列Ｈ（ｔ）に対して高速フーリエ変換を実行すると、数式（２）で示す行列Ｆ（ｆ）が得られる。
The
対象物が人体の場合には、数式２で示した行列Ｆ（ｆ）には、呼吸や心拍などの人体の生体反応に固有の周波数が含まれる周波数成分が含まれ得る。ＦＦＴ処理部１２０は、前処理部１１０が出力した時刻ｔの伝搬チャネル行列Ｈ（ｔ）に対する高速フーリエ変換処理を、生体情報測定システム１が置かれた環境に人物２が存在する場合としない場合に対して行なう。生体情報測定システム１が置かれた環境に人物２が存在しない場合に、ＦＦＴ処理部１２０が伝搬チャネル行列Ｈ（ｔ）に対して高速フーリエ変換を行った結果をＦ（ｎｏ）（ｆ）、人物２が存在する場合で、ＦＦＴ処理部１２０が伝搬チャネル行列Ｈ（ｔ）に対して高速フーリエ変換を行った結果をＦ（ｆ）とする。
When the object is a human body, the matrix F (f) expressed by
ＦＦＴ処理部１２０は、伝搬チャネル行列Ｈ（ｔ）に対して高速フーリエ変換を行って得られるＦ（ｆ）及びＦ（ｎｏ）（ｆ）を判定部１３０に送る。以上から、ＦＦＴ処理部１２０は本発明の行列算出部の一例として機能し得る。
The
判定部１３０は、ＦＦＴ処理部１２０から送られるＦ（ｆ）及びＦ（ｎｏ）（ｆ）を用いて、人物２の活動の有無の判定、人物２の生体情報の測定を実行する。
Using the F (f) and F (no) (f) sent from the
判定部１３０は、Ｆ（ｆ）及びＦ（ｎｏ）（ｆ）に対して、それぞれ以下の数式（３）及び（４）の数式に基づいた関数の算出処理を実行する。なお、数式（３）及び（４）において、＊は複素共役を表している。すなわち判定部１３０は、Ｆ（ｆ）に対してはＦ（ｆ）の複素共役を、Ｆ（ｎｏ）（ｆ）に対してはＦ（ｆ）の複素共役を、それぞれ掛け合わせる処理を実行する。
The
続いて判定部１３０は、数式（３）及び（４）で得られるＹｉｊ（ｆ）及びＹｉｊ （ｎｏ）（ｆ）を用いて、以下の数式（５）によってρｉｊを算出する。
Subsequently, the
判定部１３０は、上記数式（５）で算出したρｉｊが、ｉが１からＮの間及びｊが１からＭの間で満たされれば、人物２が活動していると判定する。そして判定部１３０は、人物２が活動していると判定すると、対象周波数から心拍または呼吸の数を計数する。
The
上記数式（３）及び数式（４）が意味するところは、以下の通りである。単にＦ（ｎｏ）（ｆ）及びＦ（ｆ）のそれぞれに対し、それぞれの複素共役が掛け合わされると、虚数部が無くなり値が最大化される。Ｆ（ｎｏ）（ｆ）及びＦ（ｆ）のそれぞれに対し、それぞれの複素共役が掛け合わされる場合、人物２がいない場合であっても、ノイズの変化を人物２の生体活動（例えば呼吸の実行）と誤検出してしまうおそれがある。
The meanings of the above formulas (3) and (4) are as follows. Simply multiplying each of F (no) (f) and F (f) by their respective complex conjugates eliminates the imaginary part and maximizes the value. When F (no) (f) and F (f) are multiplied by their respective complex conjugates, even if no
しかし、上記数式（４）のように、Ｆｉｊ （ｎｏ）（ｆ）に、Ｆｉｊ（ｆ）の複素共役Ｆｉｊ（ｆ）＊を掛け合わせることで、仮に呼吸成分がＦｉｊ（ｆ）に含まれていれば、ノイズ成分と掛け合わされることで、Ｙｉｊ （ｎｏ）（ｆ）の方が小さくなる。一方、呼吸成分がＦｉｊ（ｆ）に含まれていなければ、Ｙｉｊ （ｎｏ）（ｆ）はノイズと同等のレベルになるので、Ｙｉｊ （ｎｏ）（ｆ）の方が大きくなる。 However, as in the above equation (4), F ij (no ) to (f), F ij complex conjugate F ij of (f) (f) * By multiplying the, if respiration component F ij (f) If it is included, Y ij (no) (f) becomes smaller by being multiplied by the noise component. On the other hand, if the respiratory component is not included in F ij (f), Y ij (no) (f) is at the same level as noise, so Y ij (no) (f) is larger.
従って、上記数式（４）のように、Ｆｉｊ （ｎｏ）（ｆ）に、Ｆｉｊ（ｆ）の複素共役Ｆｉｊ（ｆ）＊を掛け合わせることで、判定部１３０は、人物２がいない場合にノイズの変化を人物２の生体活動（例えば呼吸の実行）と誤検出してしまうことを防ぐことが出来る。また判定部１３０は、人物２がいる場合であっても、人物２が呼吸を止めている期間なのにノイズの変化を人物２の呼吸の実行と誤検出してしまうことを防ぐことが出来る。
Therefore, as in the above equation (4), the F ij (no) (f), by multiplying the complex conjugate F ij (f) * of F ij (f), the
なお判定部１３０は、以下の数式（６）によって算出されるρ’の条件を満たした場合に人物２が活動していると判定してもよい。チャネル行列Ｈ（ｔ）の全ての要素で値が得られない場合があるので、そのような場合は、判定部１３０は、数式（５）ではなく、下記の数式（６）によって人物２の生体活動の有無やその生体活動の内容を判定してもよい。そして判定部１３０は、人物２が活動していると判定すると、対象周波数から人物２の心拍または呼吸の数を計数する。
Note that the
本発明の一実施形態に係る生体活動測定装置１００は、図２に示したような構成を有することで、ＭＩＭＯ技術を利用して、より正確に人物の活動の状態を推定することが出来る。すなわち、本発明の一実施形態に係る生体活動測定装置１００は、図２に示したような構成を有することで、人物が存在している場合の伝搬チャネルの周波数特性と、人物が存在しない場合の伝搬チャネルの周波数特性とに対する演算を行ない、演算結果が所定の条件を満たしているか否かで人物の生体活動の有無やその内容を判定することができる。
The life
従って、本発明の一実施形態に係る生体活動測定装置１００は、人物がいないのに、ノイズの変化を人物の生体活動（例えば呼吸の実行）と誤検出してしまうことを防ぐことが出来る。また本発明の一実施形態に係る生体活動測定装置１００は、人物がいる場合であっても、例えば人物が生体活動（例えば呼吸の実行）を止めている期間なのに、ノイズの変化を人物の生体活動（例えば呼吸の実行）と誤検出してしまうことを防ぐことが出来る。
Therefore, the life
以上、図２を用いて本発明の一実施形態に係る生体活動測定装置１００の機能構成例について説明した。続いて、本発明の一実施形態に係る生体活動測定装置１００の動作例について説明する。
The functional configuration example of the life
［生体情報測定装置の動作例］
図３は、本発明の一実施形態に係る生体活動測定装置１００の動作例を示す流れ図である。図３に示した流れ図は、送信機１０のアンテナ１１ａ、１１ｂ、・・・、１１ｍから送信された電波を生体活動測定装置１００で受信して、伝搬チャネル行列を解析することで、人物２の活動の有無や、人物２が活動する場合のその人物２の生体活動を生体活動測定装置１００で測定する際の動作例である。以下、図３を用いて本発明の一実施形態に係る生体活動測定装置１００の動作例について説明する。
[Operation example of biological information measuring device]
FIG. 3 is a flowchart showing an operation example of the life
生体活動測定装置１００は、送信機１０のアンテナ１１ａ、１１ｂ、・・・、１１ｍから送信された電波をアンテナ１０１ａ、１０１ｂ、・・・、１０１ｎで受信すると、受信した電波に対して前処理を実行する（ステップＳ１０１）。このステップＳ１０１の前処理は前処理部１１０が実行する。
The life
前処理部１１０が実行する処理は、例えば、アンテナ１０１ａ、１０１ｂ、・・・、１０１ｎが受信した信号のベースバンド信号への変換、Ｎ行Ｍ列の伝搬チャネル行列Ｈ（ｔ）の測定を含む。ｊ番目の送信アンテナとｉ番目の受信アンテナの間の伝搬路利得ｈｉｊ（ｔ）を要素に持つ、時刻ｔにおけるＮ行Ｍ列の伝搬チャネル行列Ｈ（ｔ）は、上記数式（１）で表すことができる。
The processing executed by the
生体活動測定装置１００は、受信した電波に対する前処理を上記ステップＳ１０１で実行すると、続いて、前処理によって得られた伝搬チャネル行列を高速フーリエ変換する（ステップＳ１０２）。この高速フーリエ変換は、ＦＦＴ処理部１２０が実行する。
When the biological
ＦＦＴ処理部１２０は、上述したように、時刻ｔにおける伝搬チャネル行列Ｈ（ｔ）に対する上記数式（２）による高速フーリエ変換を、生体情報測定システム１が置かれた環境に人物２が存在する場合としない場合に対して行なう。生体情報測定システム１が置かれた環境に人物２が存在しない場合に、ＦＦＴ処理部１２０が伝搬チャネル行列Ｈ（ｔ）に対して高速フーリエ変換を行った結果得られる行列をＦ（ｎｏ）（ｆ）、人物２が存在する場合で、ＦＦＴ処理部１２０が伝搬チャネル行列Ｈ（ｔ）に対して高速フーリエ変換を行った結果得られる行列をＦ（ｆ）とする。
As described above, the
生体活動測定装置１００は、伝搬チャネル行列Ｈ（ｔ）に対する高速フーリエ変換によって、行列Ｆ（ｎｏ）（ｆ）及び行列Ｆ（ｆ）を上記ステップＳ１０２で算出すると、続いて、行列Ｆ（ｎｏ）（ｆ）及びＦ（ｆ）を用いて人物の活動の判定処理を実行する（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３の判定処理は判定部１３０が実行する。
The life
判定部１３０は、上記の数式（３）及び（４）で得られる行列Ｙｉｊ（ｆ）及びＹｉｊ （ｎｏ）（ｆ）を用いて、上記の数式（５）によってρｉｊを算出するか、または上記の数式（６）によってρ’を算出する。判定部１３０は、数式（５）または数式（６）のどちらの条件を用いて、人物２の生体活動の有無を判定してもよく、両方の条件を用いて人物２の生体活動の有無を判定してもよい。
Whether the
判定部１３０は、例えば数式（５）のρｉｊの条件が、ｉが１からＮの間及びｊが１からＭの間で満たされれば、人物２が存在した上で、人物２が生体活動を行っていると判定する。そして判定部１３０は、人物２が存在した上で、人物２が生体活動を行っていると判定すると、対象周波数から心拍または呼吸の数を計数する。また判定部１３０は、数式（６）のρ’の条件が満たされれば、人物２が活動していると判定し、対象周波数から心拍または呼吸の数を計数する。
For example, if the condition of ρ ij in Equation (5) satisfies the condition where i is between 1 and N and j is between 1 and M, then the
また判定部１３０は、例えば数式（６）の条件が満たされれば、上記数式（５）の条件の場合と同様に、人物２が存在した上で、人物２が生体活動を行っていると判定する。
Further, for example, if the condition of Expression (6) is satisfied, the
一方、判定部１３０は、例えば数式（５）のρｉｊの条件が、ｉが１からＮの間及びｊが１からＭの間で満たされなければ、人物２が存在しない、または人物２が存在していても、生体活動を行っていないと判定する。また判定部１３０は、例えば数式（６）の条件が満たされなければ、上記数式（５）の条件の場合と同様に、人物２が存在しない、または人物２が存在していても、生体活動を行っていないと判定する。
On the other hand, for example, if the condition of ρ ij in Expression (5) does not satisfy i between 1 and N and j between 1 and M, the
本発明の一実施形態に係る生体活動測定装置１００は、図３に示したような動作を実行することで、ＭＩＭＯ技術を利用して、より正確に人物の活動の状態を推定することが出来る。すなわち、本発明の一実施形態に係る生体活動測定装置１００は、図３に示したような動作を実行することで、人物が存在している場合の伝搬チャネルの周波数特性と、人物が存在しない場合の伝搬チャネルの周波数特性とに対する演算を行ない、演算結果が所定の条件を満たしているか否かで人物の生体活動の有無やその内容を判定することができる。
The life
ここで、従来のＭＩＭＯ技術を利用した呼吸数の推定結果と、本発明の一実施形態に係る生体活動測定装置１００による呼吸数の推定結果とを比較することで、本発明の一実施形態に係る生体活動測定装置１００が、従来のＭＩＭＯ技術を利用した場合と比較して、より正確に人物の活動の状態を推定できていることを示す。
Here, by comparing the respiration rate estimation result using the conventional MIMO technique with the respiration rate estimation result by the life
図４は、従来のＭＩＭＯ技術を利用した呼吸数の推定結果をグラフで示す説明図であり、図５は、本発明の一実施形態に係る生体活動測定装置１００による呼吸数の推定結果をグラフで示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a result of respiratory rate estimation using a conventional MIMO technique, and FIG. 5 is a graph illustrating a respiratory rate estimation result by the life
図４に示したグラフでは、人物が息を止めている期間であっても、誤って呼吸数が測定されてしまっている。これに対して本発明の一実施形態に係る生体活動測定装置１００では、人物が息を止めている期間では呼吸数が測定されることはない。
In the graph shown in FIG. 4, the respiration rate is erroneously measured even during the period in which the person holds his / her breath. On the other hand, in the life
このように、本発明の一実施形態に係る生体活動測定装置１００は、従来のＭＩＭＯ技術を利用した場合と比較して、より正確に人物の活動の状態を推定できていることが分かる。
Thus, it can be seen that the life
＜２．まとめ＞
以上説明したように本発明の一実施形態によれば、送信機１０のアンテナ１１ａ、１１ｂ、・・・、１１ｍから送信された電波を受信して、伝搬チャネル行列を解析することで、人物２の活動の有無や、人物２が活動する場合のその人物２の生体活動を測定する、生体活動測定装置１００が提供される。
<2. Summary>
As described above, according to one embodiment of the present invention, the radio waves transmitted from the
本発明の一実施形態に係る生体活動測定装置１００は、伝搬チャネル行列Ｈ（ｔ）に対する上記数式（２）による高速フーリエ変換を、生体情報測定システム１が置かれた環境に人物２が存在する場合としない場合に対して実行する。そして本発明の一実施形態に係る生体活動測定装置１００は、高速フーリエ変換の結果を用いて上述の数式（５）または数式（６）の条件を満たした場合に、人物２が活動していると判定するとともに、人物２が活動していると判定すると、対象周波数から心拍または呼吸の数を計数する。
A life
本発明の一実施形態に係る生体活動測定装置１００は、伝搬チャネル行列Ｈ（ｔ）に対する高速フーリエ変換を、生体情報測定システム１が置かれた環境に人物２が存在する場合としない場合に対して行なう。そして、上記数式（４）のように、Ｆ（ｎｏ）（ｆ）に対して、Ｆ（ｆ）の複素共役を掛け合わせる。
The life
本発明の一実施形態に係る生体活動測定装置１００は、生体情報測定システム１が置かれた環境に人物２が存在しない場合における、伝搬チャネル行列Ｈ（ｔ）に対する高速フーリエ変換の結果に対して、人物２が存在しない場合における、伝搬チャネル行列Ｈ（ｔ）に対する高速フーリエ変換を用いることで、ノイズの変化による影響を小さくし、人物２がいない場合にノイズの変化を人物２の生体活動（例えば呼吸の実行）と誤検出してしまったり、人物２がいる場合であっても人物２が呼吸を止めている期間なのにノイズの変化を人物２の呼吸の実行と誤検出してしまったりすることを防ぐことが出来る。
The life
本発明の一実施形態に係る生体活動測定装置１００は、このような動作を実行することで、従来のＭＩＭＯ技術を利用した場合と比較して、より正確に人物の活動の状態を推定することが可能となる。
The life
本明細書における装置が実行する処理における各ステップは、必ずしもフローチャートやシーケンス図として記載された順序に沿って時系列に処理される必要はない。例えば、各装置が実行する処理における各ステップは、フローチャートとして記載した順序と異なる順序で処理されても良く、並列的に処理されてもよい。 Each step in the processing executed by the apparatus in the present specification does not necessarily have to be processed in time series in the order described as a flowchart or a sequence diagram. For example, each step in the processing executed by each device may be processed in an order different from the order described as the flowchart, or may be processed in parallel.
また上述した各装置の構成と同等の機能を、本明細書における装置に内蔵されるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などのハードウェア（図示せず）に発揮させるためのコンピュータプログラムも作成されることができる。また、該コンピュータプログラムを記憶させた記憶媒体も提供されることが可能である。また、機能ブロック図で示したそれぞれの機能ブロックをハードウェアで構成することで、一連の処理をハードウェアで実現することもできる。 In addition, functions (e.g., a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), and a RAM (Random Access Memory) incorporated in the device in this specification have functions equivalent to the configuration of each device described above. ) Can be created. A storage medium storing the computer program can also be provided. Moreover, a series of processes can also be realized by hardware by configuring each functional block shown in the functional block diagram with hardware.
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.
例えば上記実施形態では、生体情報測定装置１００がアンテナ１０１ａ、１０１ｂ、・・・、１０１ｎを有している構成を例示したが、本発明は係る例に限定されるものではない。例えば、生体情報測定装置１００にはアンテナが設けられておらず、生体情報測定装置１００とは別の装置が送信機１０からの電波を受信するような形態を採っても良い。
For example, in the above-described embodiment, the configuration in which the biological
１ 生体情報測定システム
２ 人物
１０ 送信機
１１ａ、１１ｂ、・・・、１１ｍ アンテナ
１００ 生体情報測定装置
１０１ａ、１０１ｂ、・・・、１０１ｎ アンテナ
１１０ 前処理部
１２０ ＦＦＴ処理部
１３０ 判定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Biological
Claims (4)
前記伝搬路の間に対象物が存在する場合に前記第１の行列の時間応答を周波数応答に変換して得られる第２の行列及び前記伝搬路の間に対象物が存在しない場合に前記第１の行列の時間応答を周波数応答に変換して得られる第３の行列を算出する行列算出部と、
前記第２の行列の要素毎に該第２の行列の各要素の複素共役を掛け合わせて得られる第１の結果及び前記第３の行列に該第２の行列の各要素の複素共役を掛け合わせて得られる第２の結果を用いて所定の条件を満たすか否かを判定し、該所定の条件を満たしていれば前記対象物が活動していると判定する判定部と、
を備える、生体活動測定装置。 A first matrix indicating a propagation path formed between a plurality of transmission antennas and a plurality of reception antennas is measured based on signals transmitted from the plurality of transmission antennas and received by the plurality of reception antennas A matrix measurement unit;
The second matrix obtained by converting the time response of the first matrix into a frequency response when an object is present between the propagation paths and the object when the object is not present between the propagation paths. A matrix calculator that calculates a third matrix obtained by converting the time response of the matrix of 1 into a frequency response;
The first result obtained by multiplying each element of the second matrix by the complex conjugate of each element of the second matrix and the third matrix are multiplied by the complex conjugate of each element of the second matrix. A determination unit that determines whether or not a predetermined condition is satisfied using the second result obtained together, and determines that the object is active if the predetermined condition is satisfied;
A life activity measuring apparatus comprising:
前記伝搬路の間に対象物が存在する場合に前記第１の行列の時間応答を周波数応答に変換して得られる第２の行列及び前記伝搬路の間に対象物が存在しない場合に前記第１の行列の時間応答を周波数応答に変換して得られる第３の行列を算出する行列算出ステップと、
前記第２の行列の各要素に該第２の行列の各要素の複素共役を掛け合わせて得られる結果及び前記第３の行列に該第２の行列の各要素の複素共役を掛け合わせて得られる結果を用いて所定の条件を満たすか否かを判定し、該所定の条件を満たしていれば前記対象物が活動していると判定する判定ステップと、
を含む、生体活動測定方法。 A first matrix indicating a propagation path formed between a plurality of transmission antennas and a plurality of reception antennas is measured based on signals transmitted from the plurality of transmission antennas and received by the plurality of reception antennas A matrix measurement step;
The second matrix obtained by converting the time response of the first matrix into a frequency response when an object is present between the propagation paths and the object when the object is not present between the propagation paths. A matrix calculating step of calculating a third matrix obtained by converting the time response of the matrix of 1 into a frequency response;
The result obtained by multiplying each element of the second matrix by the complex conjugate of each element of the second matrix and the result obtained by multiplying the complex conjugate of each element of the second matrix by the third matrix. A determination step of determining whether or not a predetermined condition is satisfied using a result obtained, and determining that the object is active if the predetermined condition is satisfied;
A method for measuring life activity.
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