JP6660615B2

JP6660615B2 - 見守り装置及び見守りシステム

Info

Publication number: JP6660615B2
Application number: JP2016016703A
Authority: JP
Inventors: 歩未神谷; 聡杉野
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-01-29
Filing date: 2016-01-29
Publication date: 2020-03-11
Anticipated expiration: 2036-01-29
Also published as: JP2017134795A

Description

本発明は、被介護者の身体状態を検知する見守り装置及び見守りシステムに関し、特に、電波センサを用いた見守り装置等に関する。

従来、被介護者の身体状態を検知する見守り装置として、電波センサを用いて、ベッド上にいる被介護者の身体状態を検知する見守り装置が提案されている（特許文献１、２参照）。

特許文献１では、被介護者にマイクロ波を出射し、ドップラーシフトした反射波から被介護者の呼吸及び体動を検出し、所定時間内の体動数及び呼吸数から被介護者の安否を確認している。

また、特許文献２では、上記特許文献１の手法に加えて、反射波を生じる対象物との距離を判定する距離判定手段を設け、これによって、遠くの物体の動きも検知している。

特開２０１２−７５８６１号公報特開２０１３−９７６７０号公報

しかしながら、上記特許文献１の技術では、ドップラー信号によって検知できる動きにはベッドの周辺における被介護者の動きだけでなく、例えば扇風機の首振り運動や、ブラインドが風でゆれる事象等の動き（つまり、ノイズとなる動き）も含まれてしまう。そのために、誤検知が発生するという問題がある。

また、上記特許文献２の技術では、距離判定手段を用いることで遠くの動きも検知されるものの、送信波の出射角度や対象物の反射率に依存する反射波の信号強度を用いて距離を判断しているために、やはり誤検知が発生するという問題がある。

そこで、本発明は、誤検知を抑制したうえで、被介護者の身体状態を検知できる見守り装置及び見守りシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一形態に係る見守り装置は、被介護者の身体状態を検知する見守り装置であって、電磁波による送信波を出射し、前記送信波が対象物で反射することで得られる反射波を受信し、前記送信波と前記反射波とを合成することでドップラー信号を生成する電波センサと、前記電波センサで生成されたドップラー信号に基づいて、前記被介護者の身体状態を判定する信号処理部とを備え、前記信号処理部は、前記ドップラー信号の周波数又は位相を用いて前記電波センサと前記対象物との距離を算出し、算出した距離が所定値以下の場合に、前記対象物が監視対象となる被介護者であるとみなして前記ドップラー信号を用いて前記被介護者の身体状態を判定する。
このとき、前記電波センサは、周波数が異なる第１送信波及び第２送信波を時分割で出射し、前記第１送信波に対応する第１反射波及び前記第２送信波に対応する第２反射波を受信し、前記第１送信波と前記第１反射波とを合成することで第１ドップラー信号を生成し、前記第２送信波と前記第２反射波とを合成することで第２ドップラー信号を生成し、前記信号処理部は、前記電波センサで生成された前記第１ドップラー信号及び前記第２ドップラー信号の位相差を算出し、算出した位相差から前記距離を算出し、前記第１ドップラー信号及び前記第２ドップラー信号の少なくとも一方を用いて前記被介護者の身体状態を判定し、前記第１ドップラー信号及び前記第２ドップラー信号の一方の振幅が予め定めた閾値よりも小さい場合に、前記第１ドップラー信号及び前記第２ドップラー信号の他方を用いて前記被介護者の身体状態を判定する。

また、上記目的を達成するために、本発明の一形態に係る見守りシステムは、複数の被介護者のそれぞれに設けられた、複数の上記見守り装置と、前記複数の見守り装置から、前記複数の見守り装置のそれぞれで判定された被介護者の身体状態に関する情報を収集する監視装置とを備える。

本発明により、誤検知を抑制したうえで、被介護者の身体状態を検知できる見守り装置及び見守りシステムが提供される。

実施の形態における見守りシステムの構成図図１に示される見守り装置の構成を示すブロック図２周波ＣＷ方式を用いた距離計測と身体状態の判定における信号処理を説明するためのタイミングチャートドップラー信号の波形例を示すタイミングチャート実施の形態における見守りシステムの動作を示すフローチャートＦＭＣＷ方式を用いた距離計測における送信波の周波数変化を示すタイミングチャート実施の形態の変形例に係る見守り装置の構成図

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示す。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。

図１は、実施の形態における見守りシステム１０の構成図である。見守りシステム１０は、複数のベッド２０ａ〜２０ｃ上にいる複数の被介護者２１ａ〜２１ｃの身体状態を監視するシステムである。見守りシステム１０は、図示されるように、通信路２５で接続された、複数の被介護者２１ａ〜２１ｃのそれぞれに設けられた複数の見守り装置２２ａ〜２２ｃと、監視装置２７とを備える。

複数の見守り装置２２ａ〜２２ｃは、それぞれ、被介護者２１ａ〜２１ｃの身体状態を判定し、身体状態に関する情報を監視装置２７に送信する装置である。見守り装置２２ａ〜２２ｃのそれぞれは、例えば、ベッド２０ａ〜２０ｃのボトム（例えば、ボトムとマットレスとの間等）のうち、寝ている被介護者２１ａ〜２１ｃの胸に近い位置に設置される。

通信路２５は、有線又は無線の伝送路であり、例えば、ハブ又はルーターを含むＬＡＮである。

監視装置２７は、複数の見守り装置２２ａ〜２２ｃから、定期的又は非定期的に、複数の見守り装置２２ａ〜２２ｃのそれぞれで判定された被介護者の身体状態に関する情報を収集する装置であり、例えば、パーソナルコンピュータで構成される。監視装置２７は、収集した情報、及び、収集した情報に対して統計処理等の処理を施して得られる情報を、画面に表示したり、それらの情報が示す値が予め設定された範囲を超えるか否かを監視し、超えた場合に、所定装置に通知したりする。

図２は、図１に示される見守り装置２２ａ〜２２ｃの構成を示すブロック図である。見守り装置２２ａ〜２２ｃは、いずれも同じ構成を備えるので、ここでは、一台分の構成が図示されている。見守り装置２２ａ〜２２ｃのそれぞれは、電波センサ３０と、信号処理部４０とを備える。

電波センサ３０は、電磁波による送信波を出射し、送信波が対象物で反射することで得られる反射波を受信し、送信波と反射波とを合成することでドップラー信号を生成する電波センサである。なお、対象物とは、電波センサ３０による検知の対象となるものであり、物品だけでなく、被介護者等の人も含まれる。また、ドップラー信号とは、送信波と反射波とを合成して得られるビート信号であり、より特定的には、ビート信号に含まれるドップラーシフトの周波数成分を示す信号である。

電波センサ３０は、発振部３１、結合器３２、送信アンテナ３３、受信アンテナ３４、ミキサ３５、Ｉ／Ｑ検波器３６及びフィルタ３７を備える。発振部３１は、送信波となる周波数をもつ信号を発振する発振器であり、例えば、周波数制御器及び周波数制御器によって制御された周波数の信号を発振するＶＣＯ（ＶｏｌｔａｇｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ）等で構成される。結合器３２は、発振部３１から出力された信号を送信アンテナ３３とミキサ３５とに出力する方向性結合器である。送信アンテナ３３は、結合器３２から送られてきた信号を、送信波として対象物（ここでは、被介護者の胸）に向けて出射する。受信アンテナ３４は、送信波が対象物で反射することで得られる反射波（つまり、送信波の周波数が対象物の動きに応じてドップラーシフトした電磁波）を受信する。ミキサ３５は、結合器３２から送られてきた信号（送信波）と受信アンテナ３４で受信された受信波とを合成（つまり、混合）することでビート信号を生成する。Ｉ／Ｑ検波器３６は、ミキサ３５で生成されたビート信号のＩ成分（同相成分）及びＱ成分（直交位相成分）を抽出し、それぞれ、Ｉ信号及びＱ信号として出力する。フィルタ３７は、Ｉ／Ｑ検波器３６から出力されたＩ信号及びＱ信号のうち、ドップラーシフトに対応する周波数成分を通過させ、ドップラー信号（ドップラー信号のＩ成分及びＱ成分）として、信号処理部４０に出力する。

信号処理部４０は、電波センサ３０で生成されたドップラー信号に基づいて、被介護者の身体状態を判定する処理部である。より詳しくは、信号処理部４０は、電波センサ３０から出力されたドップラー信号の周波数又は位相を用いて、電波センサ３０と対象物との距離を算出する。なお、距離の算出で用いられるドップラー信号としては、フィルタ３７から出力された信号（ビート信号に対してフィルタ処理された信号）だけでなく、ミキサ３５から出力された信号（ビート信号）であってもよい。そして、算出した距離が所定値以下の場合に、信号処理部４０は、対象物が監視対象となる被介護者であるとみなして（つまり、判断して）、電波センサ３０で生成されたドップラー信号を用いて、被介護者の身体状態を判定する。そのために、信号処理部４０は、Ａ／Ｄ変換器４１、演算部４２、記憶部４３及び通信部４４を備える。

Ａ／Ｄ変換器４１は、電波センサ３０から出力されたドップラー信号のＩ成分及びＱ成分のそれぞれをＡ／Ｄ変換する。なお、Ａ／Ｄ変換器４１に入力される信号は、フィルタ３７から出力された信号に限られず、信号処理の種類に応じて、ミキサ３５から出力される信号、又は、Ｉ／Ｑ検波器３６から出力される信号であってもよい。

記憶部４３は、データを記憶する読み書き可能なメモリであり、例えば、揮発性又は不揮発性の半導体メモリである。

通信部４４は、演算部４２から送られてきたデータを、通信路２５を介して監視装置２７に送信する通信インタフェースであり、例えば、ＬＡＮ用の通信ＩＣである。

演算部４２は、プログラムを格納したＲＯＭ、ＲＡＭ、プログラムを実行するＣＰＵ等で構成され、Ａ／Ｄ変換器４１で得られたドップラー信号（例えば、ドップラー信号のＩ成分及びＱ成分を示すデジタルの時系列データ）を記憶部４３に蓄積する。また、演算部４２は、記憶部４３に蓄積したドップラー信号を読み出し、読み出したドップラー信号の周波数又は位相を算出する。そして、演算部４２は、算出した周波数又は位相を用いて、後述する演算式に従って演算をすることで、電波センサ３０と対象物との距離を算出する。本実施の形態では、一例として、２周波ＣＷ（ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＷａｖｅ）方式を用いて２つのドップラー信号の位相を算出し、それらの位相差から電波センサ３０と対象物との距離を算出する。なお、２周波ＣＷ方式は、２つの周波数の連続波を交互に送信し、２つの周波数のそれぞれに対応する２つのビート信号の位相差から距離を求める方式である。さらに、演算部４２は、算出した距離が所定値以下の場合に、対象物が監視対象となる被介護者であるとみなして、そのドップラー信号を用いて被介護者の身体状態を判定し、判定した身体状態を示す情報を、通信部４４を介して監視装置２７に送信する。

ここで、本実施の形態では、見守り装置２２ａ〜２２ｃは、２周波ＣＷ方式を用いて電波センサ３０と対象物との距離を算出する機能を有するので、この機能について、詳細に説明する。

図３は、本実施の形態における見守り装置２２ａ〜２２ｃによる２周波ＣＷ方式を用いた距離計測と身体状態の判定における信号処理を説明するためのタイミングチャートである。図３の（ａ）は、電波センサ３０から出射される送信波の周波数の時間変化を示し、図３の（ｂ）は、信号処理部４０のＡ／Ｄ変換器４１でサンプリングされるドップラー信号の信号強度の時間変化を示す。

図３の（ａ）に示されるように、電波センサ３０では、送信アンテナ３３から、周波数が異なる第１送信波（周波数ｆ１の送信波）及び第２送信波（周波数ｆ２の送信波）が時分割（それぞれ、時間Ｔ１及び時間Ｔ２）で出射される。例えば、ｆ１は、２４ＧＨｚであり、ｆ２は、ｆ１よりも３０ＭＨｚ程度高い周波数である。受信アンテナ３４では、第１送信波に対応する（つまり、ドップラーシフトした）第１反射波及び第２送信波に対応する（つまり、ドップラーシフトした）第２反射波が受信される。第１送信波と第１反射波とはミキサ３５で合成され、Ｉ／Ｑ検波器３６及びフィルタ３７を通って、第１ドップラー信号（図３の（ｂ）の「第1ドップラー信号」参照）として生成されて信号処理部４０に入力される。一方、第２送信波と第２反射波とはミキサ３５で合成され、Ｉ／Ｑ検波器３６及びフィルタ３７を通って、第２ドップラー信号（図３の（ｂ）の「第２ドップラー信号」参照）として生成されて信号処理部４０に入力される。

なお、時間Ｔ１及び時間Ｔ２は、被介護者の周期的な動き（より特定的には、最も早い周期的な動き）における周期のオーダーよりも短いのが好ましい。ここで、オーダーとは、桁数（１０のべき乗）のことであり、「周期のオーダーよりも短い」とは、周期の桁数よりも小さい桁数である、又は、周期の１０分の１よりも短い関係をいう。より具体的には、呼吸の周波数は０．１２５〜２Ｈｚ程度であり、体動の周波数は最大１５０Ｈｚ程度であるので、時間Ｔ１及び時間Ｔ２は、そのような周波数成分を含むドップラー信号を十分に検知できるサンプリング周波数に対応した短い時間であるのが好ましい。例えば、１５０Ｈｚの体動を十分に検知できるように、６００Ｈｚ以上のサンプリングレートでＡ／Ｄ変換器４１がサンプリングする場合には、時間Ｔ１及び時間Ｔ２は、サンプリング周期と同じか、あるいは、それよりも短い時間に設定される。具体例として、Ａ／Ｄ変換器４１が１ＫＨｚでサンプリングする場合には、時間Ｔ１及び時間Ｔ２は、１ｍｓ、あるいは、それ以下に設定され、１０ＫＨｚでサンプリングする場合には、時間Ｔ１及び時間Ｔ２は、０．１ｍｓ、あるいは、それ以下に設定される。他の例として、１００Ｈｚまでの体動を検知する場合には、Ａ／Ｄ変換器４１のサンプリングレートは、４００Ｈｚ以上であればよい。

なお、時間Ｔ１及び時間Ｔ２については、略同じでもよいし、主に第１ドップラー信号を用いて被介護者の身体状態を判定する等の場合には、Ｔ１＞Ｔ２であってもよい。また２周波ＣＷ方式の駆動については、間欠駆動でもよい。例えば、第１送信波を０．８ｍｓ送信した後に０．２ｍｓ止めて第１ドップラー信号をサンプリングし、次に第２送信波を０．８ｍｓ送信した後に０．２ｍｓ止めて第２ドップラー信号をサンプリングしてもよい。また、体動とは、人の呼吸及び心拍に基づくドップラー信号の周波数成分よりも振幅が大きく、かつ、周波数成分がドップラー信号を生じる対象物の動きをいい、人の動きに限られず、扇風機等の物の動きも含まれる。

図４は、電波センサ３０から出力されるドップラー信号（第１ドップラー信号及び第２ドップラー信号）の波形（信号強度の変化）例を示すタイミングチャートである。ここでは、被介護者が呼吸しているときと、体動が発生したときの波形例が示されている。

信号処理部４０では、Ａ／Ｄ変換器４１によって、時間Ｔ１において（例えば、時間Ｔ１から時間Ｔ２に切り替わるタイミングで）、第１ドップラー信号のＩ成分及びＱ成分それぞれがサンプリングされ、演算部４２を介して記憶部４３に蓄積される。また、時間Ｔ２において（例えば、時間Ｔ２から時間Ｔ１に切り替わるタイミングで）、第２ドップラー信号のＩ成分及びＱ成分それぞれがサンプリングされ、演算部４２を介して記憶部４３に蓄積される。時間Ｔ１でのサンプリングと時間Ｔ２でのサンプリングとは交互に繰り返される。これによって、時間Ｔ１でサンプリングされたデータの時系列が第１ドップラー信号として、時間Ｔ２でサンプリングされたデータの時系列が第２ドップラー信号として、演算部４２で処理される。

演算部４２は、記憶部４３から第１ドップラー信号及び第２ドップラー信号を読み出し、それぞれの位相θ１及び位相θ２を算出して差分をとることで、第１ドップラー信号及び第２ドップラー信号の位相差Δθを算出する。なお、位相θ１は、第１送信波に対する第１反射波の位相差（遅れ）であり、位相θ２は、第２送信波に対する第２反射波の位相差（遅れ）である。そして、演算部４２は、算出した位相差Δθを用いて、下記の式１に従って、電波センサ３０と対象物との距離Ｌを算出する。

Ｌ＝Δθ・Ｃ／４π（ｆ２−ｆ１）式１

ここで、Ｃは光速であり、ｆ１は第１送信波の周波数であり、ｆ２は第２送信波の周波数である。

このように、２周波ＣＷ方式により、信号処理部４０において、ドップラー信号の位相を用いて電波センサ３０と対象物との距離が算出される。

なお、位相θ１及び位相θ２の算出においては、演算部４２は、通常は第１ドップラー信号及び第２ドップラー信号のＩ信号を用いて算出するが、Ｉ信号が小さい場合にはＱ信号を用いて算出する。

被介護者の身体状態の判定については、演算部４２は、記憶部４３に蓄積された第１ドップラー信号及び第２ドップラー信号の少なくとも一方を用いて、被介護者の身体状態を判定する。例えば、演算部４２は、記憶部４３から第１ドップラー信号又は第２ドップラー信号を読み出し、読み出したドップラー信号の周波数成分を算出する。例として、ＦＦＴ（ＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）、ウェーブレット変換、一定時間内でのゼロクロスをカウントする、あるいは、それらの組み合わせによって、ドップラー信号の周波数成分を算出する。そして、演算部４２は、算出した周波数成分に応じて、被介護者の身体状態（呼吸数及び心拍数）を判定する。

ここで、身体状態の判定については、演算部４２は、第１ドップラー信号及び第２ドップラー信号の一方の振幅が予め定めた閾値よりも小さい場合に、第１ドップラー信号及び第２ドップラー信号の他方を用いて被介護者の身体状態を判定する。例えば、演算部４２は、通常、第１ドップラー信号を用いて被介護者の身体状態を判定する。もし、第１ドップラー信号の振幅が予め定めた閾値よりも小さい場合には、演算部４２は、第２ドップラー信号に切り替え、第２ドップラー信号を用いて被介護者の身体状態を判定する。これは、ＮＵＬＬ点の発生に対処するためである。ＮＵＬＬ点とは、送信波と受信波の周波数又は対象物までの距離によっては、送信波と受信波とが打ち消し合って合成後のビート信号が常に節となってドップラー信号の波形が発生しにくくなる現象である。演算部４２は、電波センサ３０から取得した２つのドップラー信号のうち、一方のドップラー信号においてＮＵＬＬ点が発生している場合には、ＮＵＬＬ点が発生していない他方のドップラー信号を用いて被介護者の身体状態を判定する。

より具体的には、演算部４２は、通常、第１ドップラー信号を用いて被介護者の身体状態を判定することとし、次の２つの条件が満たされる場合に、第２ドップラー信号に切り替え、第２ドップラー信号を用いて被介護者の身体状態を判定する。

（１）第１ドップラー信号の振幅が予め定めた閾値よりも小さい。
（２）第１ドップラー信号のＩ信号の振幅に比べ、第２ドップラー信号のＩ信号の振幅が十分に（例えば、２倍以上）大きい。

このような第１ドップラー信号及び第２ドップラー信号の選択的な使用により、常に安定して被介護者の身体状態を判定することが可能になる。なお、このように第１ドップラー信号を第２ドップラー信号よりも優先する代わりに、逆に、第２ドップラー信号を第１ドップラー信号よりも優先してもよい。

次に、以上のように構成された本実施の形態における見守りシステム１０の動作について、説明する。

図５は、本実施の形態における見守りシステム１０の動作のうち、見守り装置２２ａ〜２２ｃの動作を示すフローチャートである。より特定的には、見守り装置２２ａ〜２２ｃの信号処理部４０による処理のうち、第１ドップラー信号及び第２ドップラー信号の時系列データが記憶部４３に蓄積された後の処理フローが示されている。

演算部４２は、記憶部４３から、一定時間（例えば、４秒）分の第１ドップラー信号及び第２ドップラー信号の時系列データを読み出すことで、第１ドップラー信号及び第２ドップラー信号を取得する（Ｓ１０）。

そして、演算部４２は、取得した第１ドップラー信号及び第２ドップラー信号のそれぞれについて、周波数（周波数ｆｄ１及び周波数ｆｄ２）と位相（位相θ１及び位相θ２）を算出する（Ｓ１１）。

次に、演算部４２は、第１ドップラー信号について、周波数ｆｄ１が予め定められた体動の閾値（例えば、２Ｈｚ）より大きいか否かを判断する（Ｓ１２）。その結果、大きいと判断した場合には（Ｓ１２でＹｅｓ）、演算部４２は、被介護者の身体状態として、「体動あり」と判定する（Ｓ１３）。

一方、周波数ｆｄ１が予め定められた体動の閾値より大きくないと判断した場合には（Ｓ１２でＮｏ）、演算部４２は、続いて、第１ドップラー信号の対応周波数成分の振幅が予め定められたノイズの閾値よりも大きいか否かを判断する（Ｓ１４）。なお、対応周波数成分の振幅とは、ドップラー信号について、体動の閾値となる周波数（例えば、２Ｈｚ）よりも低い周波数において、成分の振幅が最大（ピーク）となる周波数における振幅である。また、予め定められたノイズの閾値とは、ノイズと区別できる有意な（振幅の大きい）信号であるか否かを判断するために予め定められた振幅の閾値である。

その結果、第１ドップラー信号の対応周波数成分の振幅が予め定められたノイズの閾値よりも大きくないと判断した場合には（Ｓ１４でＮｏ）、演算部４２は、第２ドップラー信号について、第１ドップラー信号と同様の判断を繰り返す（Ｓ１５、Ｓ１６）。つまり、演算部４２は、第２ドップラー信号について、周波数ｆｄ２が予め定められた体動の閾値（例えば、２Ｈｚ）より大きいか否かを判断する（Ｓ１５）。その結果、大きいと判断した場合には（Ｓ１５でＹｅｓ）、演算部４２は、被介護者の身体状態として、「体動あり」と判定する（Ｓ１３）。一方、周波数ｆｄ２が予め定められた体動の閾値より大きくないと判断した場合には（Ｓ１５でＮｏ）、演算部４２は、続いて、第２ドップラー信号の対応周波数成分の振幅がノイズの閾値よりも大きいか否かを判断する（Ｓ１６）。その結果、第２ドップラー信号の対応周波数成分の振幅が予め定められたノイズの閾値よりも大きくないと判断した場合には（Ｓ１６でＮｏ）、演算部４２は、被介護者の身体状態として、「離床中（被介護者がベッドから離れている状態）」と判定する（Ｓ１９）。

一方、第１ドップラー信号の対応周波数成分の振幅が予め定められたノイズの閾値よりも大きいと判断した場合（Ｓ１４でＹｅｓ）、及び、第２ドップラー信号の対応周波数成分の振幅が予め定められたノイズの閾値よりも大きいと判断した場合（Ｓ１６でＹｅｓ）には、演算部４２は、電波センサ３０と対象物との距離を算出する（Ｓ１７）。具体的には、演算部４２は、ステップＳ１１で算出した第１ドップラー信号の位相θ１と第２ドップラー信号の位相θ２との差分をとることで、第１ドップラー信号及び第２ドップラー信号の位相差Δθを算出する。そして、演算部４２は、算出した位相差Δθを用いて、上記式１に従って、電波センサ３０と対象物との距離Ｌを算出する。

続いて、演算部４２は、算出した距離が所定値以下であるか否かを判断する（Ｓ１８）。なお、所定値は、被介護者がベッド２０ａ〜２０ｃ上で寝ているときに電波センサ３０によって被介護者までの距離として計測され得る値の最大値として予め定められた値であり、例えば、３０ｃｍである。

その結果、算出した距離が所定値以下でないと判断した場合には（Ｓ１８でＮｏ）、演算部４２は、被介護者の身体状態として、「離床中」と判定する（Ｓ１９）。一方、算出した距離が所定値以下であると判断した場合には（Ｓ１８でＹｅｓ）、演算部４２は、被介護者の身体状態として、「在床中（被介護者がベッド上にいる状態）」（より、具体的には、「呼吸中」）と判定する（Ｓ２０）。なお、演算部４２は、「呼吸中」と判定した場合には、続いて、対応周波数成分の振幅が予め定められたノイズの閾値よりも大きいと判断したドップラー信号における対応周波数成分の周波数を被介護者の呼吸数と判定する。ここで、対応周波数成分の周波数とは、ドップラー信号について、体動の閾値となる周波数（例えば、２Ｈｚ）よりも低い周波数において、成分の振幅が最大（ピーク）となる周波数である。

なお、演算部４２は、「在床中」と判断した場合に、呼吸数だけでなく、心拍数も算出してもよい。心拍数については、ドップラー信号について、人の心拍として予め定められた周波数範囲において、成分の振幅が最大（ピーク）となる周波数を用いて決定される。

演算部４２は、以上の処理を、一定時間（例えば、４秒分）ごとに繰り返す。また、演算部４２は、判定した身体状態を示す情報を、一定時間ごと、あるいは、監視装置２７から要求されたときに、通信部４４を介して、監視装置２７に送信する。

監視装置２７は、複数の見守り装置２２ａ〜２２ｃから収集した身体状態を示す情報を記憶部に蓄積し、一定期間における身体状態を示す情報から、被介護者２１ａ〜２１ｃそれぞれの一定期間における状態を安否確認として判断する。一定期間とは、呼吸数及び心拍数であれば１分間の和であり、体動であればその体動が生じていた期間を指す。なお、呼吸数について、１分間の数を出すときに、単純に和を出す方法以外にも、より小さな時間での和を利用して出す（例えば、１５秒間の和を４倍にして出す）方法も可能である。例えば、離床／在床の判断については、早く判断するために、２０秒間「呼吸中」が続いているか、などで判断することが可能となる。

また、監視装置２７は、数分の期間において、ドップラー信号の波形がない状態から、体動ありの状態、さらに呼吸ありの状態に順に変化した場合には、シナリオとして、被介護者が着床したと判断する。ここで、「着床した」とは、被介護者がベッド上にいない状態からベッド上にいる状態に変化したことである。また、監視装置２７は、数分の期間において、呼吸ありの状態から、体動ありの状態、さらにドップラー信号の波形がない状態に順に変化した場合には、シナリオとして、被介護者が離床したと判断する。ここで、「離床した」とは、被介護者がベッド上にいる状態からベッド上にいない状態に変化したことである。なお、これらの監視装置２７における一定期間における状態の判断は、監視装置２７ではなく、見守り装置２２ａ〜２２ｃのそれぞれにおいて演算部４２によって実行され、その判断結果が監視装置２７に収集されてもよい。

また、監視装置２７は、このような処理によって得られた被介護者２１ａ〜２１ｃそれぞれの一定期間における安否確認の結果を画面に表示する。また、監視装置２７は、一定期間における身体状態を示す情報（呼吸数、心拍数等）が予め設定された範囲を超えるか否かを監視し、超えた場合に、そのことを表示したり、所定装置への通知等の報知をしたりする。

以上のように本実施の形態における見守りシステム１０における見守り装置２２ａ〜２２ｃは、被介護者の身体状態を検知する装置であって、電波センサ３０と信号処理部４０とを備える。電波センサ３０は、電磁波による送信波を出射し、送信波が対象物で反射することで得られる反射波を受信し、送信波と反射波とを合成することでドップラー信号を生成する。信号処理部４０は、電波センサ３０で生成されたドップラー信号に基づいて、被介護者の身体状態を判定する。このとき、信号処理部４０は、ドップラー信号の周波数又は位相を用いて電波センサ３０と対象物との距離を算出し、算出した距離が所定値以下の場合に、対象物が監視対象となる被介護者であるとみなしてドップラー信号を用いて被介護者の身体状態を判定する。

これにより、電波センサ３０と対象物との距離が所定値以下の場合に対象物が監視対象となる被介護者であるとみなして被介護者の身体状態が判定されるので、被介護者とは異なる遠方での動き（ノイズとなる動き）が除外される。さらに、ドップラー信号の周波数又は位相を用いて電波センサ３０と対象物との距離が算出されるので、送信波の出射角度や対象物の反射率に依存する反射波の信号強度を用いて距離を算出する従来技術に比べ、高い精度で距離が算出される。よって、誤検知が抑制される。

さらに、見守り装置２２ａ〜２２ｃによって得られた距離データを利用することで、対象物の近づきや遠ざかりという動きも検知できる。例えば、被介護者がベッドに向かっているという動き、あるいは、被介護者が離床後にベッドから遠ざかったかベッド近くで何かをしているか等の区別を検知することができる。

また、電波センサ３０は、周波数が異なる第１送信波及び第２送信波を時分割で出射し、第１送信波に対応する第１反射波及び第２送信波に対応する第２反射波を受信し、第１送信波と第１反射波とを合成することで第１ドップラー信号を生成し、第２送信波と第２反射波とを合成することで第２ドップラー信号を生成する。信号処理部４０は、電波センサ３０で生成された第１ドップラー信号及び第２ドップラー信号の位相差を算出し、算出した位相差から上記距離を算出し、第１ドップラー信号及び第２ドップラー信号の少なくとも一方を用いて被介護者の身体状態を判定する。

これにより、２周波ＣＷ方式によって電波センサ３０と対象物との距離が高い精度で算出されるので、誤検知が抑制される。さらに、２周波ＣＷ方式によって２種類のドップラー信号が生成され、被介護者の身体状態を判定するのに用い得るドップラー信号の数が増えるので、従来よりも安定して被介護者の身体状態が判定され得る。

さらに、２周波ＣＷ方式によって周波数成分ごとに距離を算出することで、周期的な動きをする複数の対象物が存在する場合であっても、対象物ごとに距離を算出できるので、ベッド上のもの（つまり、被介護者）に限定して検知することが可能になる。

また、信号処理部４０は、第１ドップラー信号及び第２ドップラー信号の一方の振幅が予め定めた閾値よりも小さい場合に、第１ドップラー信号及び第２ドップラー信号の他方を用いて被介護者の身体状態を判定する。

これにより、２周波ＣＷ方式により、２つのドップラー信号のうち、一方のドップラー信号においてＮＵＬＬ点が発生している場合には、ＮＵＬＬ点が発生していない他方のドップラー信号を用いて被介護者の身体状態を判定できる。よって、従来よりも安定して被介護者の身体状態が判定される。

また、電波センサ３０は、第１時間において第１送信波を出射し、第２時間において第２送信波を出射することを繰り返す。このとき、第１時間及び第２時間は、被介護者の周期的な動きにおける周期のオーダーよりも短い。

これにより、２周波ＣＷ方式における２種類の送信波を出射する一回分の時間を被介護者の周期的な動き（例えば、呼吸や心拍等の動き）における周期のオーダーよりも短くすることで、２種類のドップラー信号のいずれを用いても被介護者の周期的な動きが観察される。

また、信号処理部４０は、被介護者の身体状態の一つとして、呼吸中であると判定する。

これにより、高い精度で、電波センサ３０から所定値の距離範囲内にいる被介護者が呼吸中であると判定され、被介護者がベッド上で生存していることが検知される。

また、信号処理部４０は、ドップラー信号の周波数が人の呼吸時の動きに対応する所定の上限周波数よりも高くなく、かつ、ドップラー信号に含まれる呼吸時の動きに対応する周波数成分の振幅が閾値以上である場合に、上記距離を算出する。そして、算出した距離が所定値以下のときに、被介護者の身体状態として呼吸中であると判定する。

これにより、被介護者がベッドから起き上がる等の体動を検知したケース、及び、被介護者が所定位置にいないために呼吸の動きを検知できないケースを排除したうえで、被介護者が呼吸中であると判定されるので、高い精度で呼吸中であることが検知される。

また、本実施の形態における見守りシステム１０は、複数の被介護者２１ａ〜２１ｃのそれぞれに設けられた複数の見守り装置２２ａ〜２２ｃと、複数の見守り装置２２ａ〜２２ｃから、複数の見守り装置２２ａ〜２２ｃのそれぞれで判定された被介護者の身体状態に関する情報を収集する監視装置２７とを備える。

これにより、複数の見守り装置２２ａ〜２２ｃのそれぞれで判定された被介護者の身体状態に関する情報が監視装置２７に収集され、監視装置２７において、被介護者２１ａ〜２１ｃそれぞれの一定期間における状態が安否確認として集中して管理される。

なお、上記実施の形態では、見守り装置２２ａ〜２２ｃの信号処理部４０は、２周波ＣＷ方式によって電波センサ３０と対象物との距離を算出した。しかしながら、ＦＭＣＷ（ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＭｏｄｕｌａｔｅｄＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＷａｖｅ）方式によって距離を算出してもよい。ＦＭＣＷ方式は、周波数変調した連続波を送信し、送信波と反射波の周波数差（ビート周波数）から距離を求める方式である。

図６は、ＦＭＣＷ方式を用いた距離計測における送信波の周波数変化を示すタイミングチャートである。電波センサ３０は、図６に示されるように、周波数が線形に変化（周波数スイープ）する第１送信波、及び、所定時間において周波数が固定された第２送信波を時分割で出射する。そして、電波センサ３０は、第１送信波に対応する第１反射波及び第２送信波に対応する第２反射波を受信する。さらに、電波センサ３０は、第１送信波と第１反射波とを合成することで第１ドップラー信号を生成し、第２送信波と第２反射波とを合成することで第２ドップラー信号を生成する。

信号処理部４０は、電波センサ３０で生成された第１ドップラー信号に含まれる第１送信波及び第１反射波の周波数差（ビート周波数ｆｂ）から、下記の式２に従って、電波センサ３０と対象物との距離Ｌを算出する。

Ｌ＝Ｃ・Ｔ・ｆｂ／２ｆｗ式２

ここで、Ｃは光速であり、Ｔは１周期における第１送信波の送信時間（スイープ時間）であり（図６参照）、ｆｗは周波数スイープ幅である（図６参照）。

このように、ＦＭＣＷ方式により、信号処理部４０において、ドップラー信号の周波数を用いて電波センサ３０と対象物との距離が算出される。

なお、被介護者の身体状態を判定については、信号処理部４０は、第２ドップラー信号を用いて行う。ここで、ＦＭＣＷ方式によれば、距離計測のためのスイープ時間においては、身体状態を判定するための信号（第２ドップラー信号）を取得できない。具体的には、距離計測のためのスイープ時間Ｔとして５０ｍｓ程度を要するので、この期間においては、身体状態を判定するための情報を得ることができない。ただし、第２ドップラー信号に対しては、十分長い期間（例えば、５００ｍｓ）、５００Ｈｚ程度でサンプリングすることで、呼吸に関しては早くて２Ｈｚであるため、５０ｍｓ程度の不感期間を無視し得る。

このように、ＦＭＣＷ方式を採用した場合であっても、電波センサ３０と対象物との距離が高い精度で算出されるので、誤検知が抑制される。

また、上記実施の形態では、見守りシステム１０は、複数の見守り装置２２ａ〜２２ｃと監視装置２７とから構成されたが、見守りシステム１０としては、必ずしも、監視装置２７を必要としない。つまり、通信路２５で接続された複数の見守り装置２２ａ〜２２ｃによって見守りシステム１０が構成されてもよい。この場合には、複数の見守り装置２２ａ〜２２ｃのうちの１台が、中央集中型コントローラの機能を有してもよい。つまり、複数の見守り装置２２ａ〜２２ｃのうちの１台の信号処理部４０が、全ての見守り装置２２ａ〜２２ｃのそれぞれで判定された被介護者の身体状態に関する情報を収集し、被介護者２１ａ〜２１ｃそれぞれの一定期間における安否確認をしてもよい。

また、上記実施の形態では、複数のベッド２０ａ〜２０ｃのそれぞれに、電波センサ３０と信号処理部４０とから構成される見守り装置２２ａ〜２２ｃが備えられたが、信号処理部４０は、複数の電波センサについて共有されてもよい。

図７は、実施の形態の変形例に係る見守り装置２２ｄの構成図である。本変形例に係る見守り装置２２ｄは、複数の被介護者２１ａ〜２１ｃのそれぞれに設けられた複数の電波センサ３０ａ〜３０ｃと、１つの信号処理部４０ａとを備える。信号処理部４０ａは、複数の電波センサ３０ａ〜３０ｃで生成されたドップラー信号に基づいて複数の被介護者２１ａ〜２１ｃの身体状態を判定する装置である。

より詳しくは、電波センサ３０ａ〜３０ｃのそれぞれは、図２に示された電波センサ３０の機能に加えて、電波センサで得られた信号を、通信路２５を介して信号処理部４０ａに送信する通信機能も有する。信号処理部４０ａは、図２に示された信号処理部４０の機能、あるいは、それに加えて、上記実施の形態における監視装置２７の機能も有する。なお、ドップラー信号をサンプリングするＡ／Ｄ変換器は、電波センサ３０ａ〜３０ｃに備えられていてもよいし、信号処理部４０ａに備えられていてもよい。つまり、電波センサ３０ａ〜３０ｃから出力されるドップラー信号は、アナログ信号であってもよいし、アナログ信号がＡ／Ｄ変換された後のデジタル信号であってもよいし、さらに一定期間、蓄積されたデジタル信号であってもよい。

このような本変形例に係る見守り装置２２ｄによれば、信号処理部４０ａを共通化することで、より少ない回路で、複数の被介護者２１ａ〜２１ｃについて、身体状態に関する情報が収集され、一定期間における状態が安否確認として集中して管理される。

以上、本発明に係る見守り装置及び見守りシステムについて、実施の形態及び変形例に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態及び変形例に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態及び変形例に施したものや、実施の形態及び変形例における一部の構成要素を組み合わせて構築される別の形態も、本発明の範囲内に含まれる。

例えば、上記実施の形態では、呼吸の周波数範囲として、０．１２５〜２Ｈｚとしているが、信号処理部４０の性能に応じて、０．２５〜１Ｈｚというように、適宜、検知する呼吸の周波数範囲を決定してもよい。

また、上記実施の形態では、２周波ＣＷ方式によって電波センサ３０と対象物との距離と被介護者の身体状態の判定とを行ったが、２周波ＣＷと通常のＣＷ方式（１周波ＣＷ方式）とを混在あるいは切り替える方式であってもよい。例えば、距離を測定する必要がある場合には２周波ＣＷ方式を採用し、被介護者がベッド上にいることが確定しているとき等の距離計測が不要な場合には通常のＣＷ方式を採用する。つまり、２周波ＣＷ方式と通常のＣＷ方式とを切り替えながら混在させる方式において、被介護者の身体状態に依存して、２周波ＣＷ方式を採用する時間と通常のＣＷ方式を採用する時間との比率を変化させてもよい。これにより、必要な時間帯だけ距離計測が行われ、消費電力が抑制されたり、身体状態の判定精度が向上されたりする。

また、上記実施の形態では、２周波ＣＷ方式において、２つの異なる周波数の送信波が用いられたが、３以上の異なる周波数の送信波が用いられてもよい。３以上の異なる周波数うち、ＮＵＬＬ点が発生していない等の安定したドップラー信号を発生する２つの周波数を適宜選択して距離を算出してもよい。

また、上記実施の形態では、被介護者が在床中であると判定するため用いられた距離の閾値である所定値は３０ｃｍであったが、見守り装置を設置するベッドの位置に応じて変更してもよい。例えば、信号処理部４０に対する事前の設定（所定値の格納）により、所定値として、４０ｃｍ、あるいは、１ｍ以上で１．５ｍ以下の値等の適切な値を設定してもよい。

また、上記実施の形態では、電波センサ３０と対象物との距離を算出した後に呼吸数を算出したが、これらを同時に算出してもよい。呼吸動作においては、吸う動作が行われた場合に対象物が電波センサ３０に近づき、吐く動作が行われた場合に対象物が電波センサ３０から遠ざかる。そのために１回の呼吸の途中でドップラー信号におけるＩ信号とＱ信号とが逆転する。よって、Ｉ信号とＱ信号の位相を観察し、Ｉ信号とＱ信号とが逆転したタイミングでＩ信号とＱ信号とを入れ替えることで、疑似的に対象物が一方向に移動する場合におけるドップラー信号が得られる。この手法を用いて、呼吸数と距離とをより正確に算出することができる。ただし、この手法では、上記実施の形態における距離及び呼吸数の算出よりも処理時間を要するので、高い精度で呼吸数と距離とを算出する場合にだけ実施してもよい。

また、上記実施の形態では、被介護者が「呼吸中」であると判定するために電波センサと対象物との距離が用いられたが（図５のＳ１７、Ｓ１８、Ｓ２０）、その距離を用いた判定は、これに限られない。例えば、ドップラー信号の高周波成分が確認された場合に（Ｓ１２でＹｅｓ）、この時点で、ドップラー信号の周波数と位相が算出されているので、高周波成分における距離を用いることで、高周波成分に関しても体動かノイズかの区別が可能になる。具体的には、この時点で、高周波成分における距離を算出し、算出した距離が閾値以下なら「被介護者の動きに関係する体動」であると判定し、閾値以上ならノイズ（被介護者がベッドの周辺を歩く動作を含む）と判定してもよい。

また、上記実施の形態では、見守り装置２２ａ〜２２ｃは、ベッドに取り付けられたが、布団、椅子、床、畳、壁、部屋の構造物、置物等の場所に取り付けられてもよい。被介護者の呼吸、心拍あるいは体動を検知できる箇所であれば、任意の場所に取り付けてもよい。

１０見守りシステム
２１ａ〜２１ｃ被介護者
２２ａ〜２２ｃ、２２ｄ見守り装置
２７監視装置
３０、３０ａ〜３０ｃ電波センサ
４０、４０ａ信号処理部

Claims

被介護者の身体状態を検知する見守り装置であって、
電磁波による送信波を出射し、前記送信波が対象物で反射することで得られる反射波を受信し、前記送信波と前記反射波とを合成することでドップラー信号を生成する電波センサと、
前記電波センサで生成されたドップラー信号に基づいて、前記被介護者の身体状態を判定する信号処理部とを備え、
前記信号処理部は、前記ドップラー信号の周波数又は位相を用いて前記電波センサと前記対象物との距離を算出し、算出した距離が所定値以下の場合に、前記対象物が監視対象となる被介護者であるとみなして前記ドップラー信号を用いて前記被介護者の身体状態を判定し、
前記電波センサは、周波数が異なる第１送信波及び第２送信波を時分割で出射し、前記第１送信波に対応する第１反射波及び前記第２送信波に対応する第２反射波を受信し、前記第１送信波と前記第１反射波とを合成することで第１ドップラー信号を生成し、前記第２送信波と前記第２反射波とを合成することで第２ドップラー信号を生成し、
前記信号処理部は、前記電波センサで生成された前記第１ドップラー信号及び前記第２ドップラー信号の位相差を算出し、算出した位相差から前記距離を算出し、前記第１ドップラー信号及び前記第２ドップラー信号の少なくとも一方を用いて前記被介護者の身体状態を判定し、
前記信号処理部は、前記第１ドップラー信号及び前記第２ドップラー信号の一方の振幅が予め定めた閾値よりも小さい場合に、前記第１ドップラー信号及び前記第２ドップラー信号の他方を用いて前記被介護者の身体状態を判定する
見守り装置。
被介護者の身体状態を検知する見守り装置であって、
電磁波による送信波を出射し、前記送信波が対象物で反射することで得られる反射波を受信し、前記送信波と前記反射波とを合成することでドップラー信号を生成する電波センサと、
前記電波センサで生成されたドップラー信号に基づいて、前記被介護者の身体状態を判定する信号処理部とを備え、
前記信号処理部は、前記ドップラー信号の周波数又は位相を用いて前記電波センサと前記対象物との距離を算出し、算出した距離が所定値以下の場合に、前記対象物が監視対象となる被介護者であるとみなして前記ドップラー信号を用いて前記被介護者の身体状態を判定し、
前記電波センサは、周波数が異なる第１送信波及び第２送信波を時分割で出射し、前記第１送信波に対応する第１反射波及び前記第２送信波に対応する第２反射波を受信し、前記第１送信波と前記第１反射波とを合成することで第１ドップラー信号を生成し、前記第２送信波と前記第２反射波とを合成することで第２ドップラー信号を生成し、
前記信号処理部は、前記電波センサで生成された前記第１ドップラー信号及び前記第２ドップラー信号の位相差を算出し、算出した位相差から前記距離を算出し、前記第１ドップラー信号及び前記第２ドップラー信号の少なくとも一方を用いて前記被介護者の身体状態を判定し、
前記電波センサは、第１時間において前記第１送信波を出射し、第２時間において前記第２送信波を出射することを繰り返し、
前記第１時間及び前記第２時間は、前記被介護者の周期的な動きにおける周期のオーダーよりも短い
見守り装置。
被介護者の身体状態を検知する見守り装置であって、
電磁波による送信波を出射し、前記送信波が対象物で反射することで得られる反射波を受信し、前記送信波と前記反射波とを合成することでドップラー信号を生成する電波センサと、
前記電波センサで生成されたドップラー信号に基づいて、前記被介護者の身体状態を判定する信号処理部とを備え、
前記信号処理部は、前記ドップラー信号の周波数又は位相を用いて前記電波センサと前記対象物との距離を算出し、算出した距離が所定値以下の場合に、前記対象物が監視対象となる被介護者であるとみなして前記ドップラー信号を用いて前記被介護者の身体状態を判定し、
前記電波センサは、周波数が線形に変化する第１送信波、及び、所定時間において周波数が固定された第２送信波を時分割で出射し、前記第１送信波に対応する第１反射波及び前記第２送信波に対応する第２反射波を受信し、前記第１送信波と前記第１反射波とを合成することで第１ドップラー信号を生成し、前記第２送信波と前記第２反射波とを合成することで第２ドップラー信号を生成し、
前記信号処理部は、前記電波センサで生成された前記第１ドップラー信号に含まれる前記第１送信波及び前記第１反射波の周波数差から前記距離を算出し、前記第２ドップラー信号を用いて前記被介護者の身体状態を判定する
見守り装置。
前記信号処理部は、前記被介護者の身体状態の一つとして、呼吸中であると判定する
請求項１〜３のいずれか１項に記載の見守り装置。
被介護者の身体状態を検知する見守り装置であって、
電磁波による送信波を出射し、前記送信波が対象物で反射することで得られる反射波を受信し、前記送信波と前記反射波とを合成することでドップラー信号を生成する電波センサと、
前記電波センサで生成されたドップラー信号に基づいて、前記被介護者の身体状態を判定する信号処理部とを備え、
前記信号処理部は、前記ドップラー信号の周波数又は位相を用いて前記電波センサと前記対象物との距離を算出し、算出した距離が所定値以下の場合に、前記対象物が監視対象となる被介護者であるとみなして前記ドップラー信号を用いて前記被介護者の身体状態を判定し、
前記信号処理部は、前記ドップラー信号の周波数が人の呼吸時の動きに対応する所定の上限周波数よりも高くなく、かつ、前記ドップラー信号に含まれる前記呼吸時の動きに対応する周波数成分の振幅が閾値以上である場合に、前記距離を算出し、算出した前記距離が前記所定値以下のときに、前記被介護者の身体状態として呼吸中であると判定する
見守り装置。
前記見守り装置は、複数の被介護者のそれぞれに設けられた複数の前記電波センサを備え、
前記信号処理部は、前記複数の電波センサで生成されたドップラー信号に基づいて、前記複数の被介護者の身体状態を判定する
請求項１〜５のいずれか１項に記載の見守り装置。
複数の被介護者のそれぞれに設けられた、請求項１〜６のいずれか１項に記載の複数の見守り装置と、
前記複数の見守り装置から、前記複数の見守り装置のそれぞれで判定された被介護者の身体状態に関する情報を収集する監視装置と
を備える見守りシステム。