JP2013211779A - 安否監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】類似する電波周波数帯を利用する無線ＬＡＮとマイクロ波ドップラセンサを利用した場合に、電波干渉が生じないように構成された安否監視装置を提供する。
【解決手段】マイクロ波ドップラセンサ（３０）と、使用するマイクロ波の周波数を切替える周波数切替部（３４）と、マイクロ波を被検者（１０）に照射して反射波を受信することによって被検者の安否情報を取得する安否情報取得部（５０）と、アクセスポイント（７０）との間で無線通信を行い安否情報を送信する無線送信部（６０）と、無線通信を行うための周波数チャネルを検出する検出部（６１）を有し、周波数切替部は検出部が検出した周波数チャネルに基づいて、無線送信部による無線通信との干渉が生じないようにマイクロ波の周波数を切替えることを特徴とする安否監視装置（２０）。
【選択図】図１

Description

本発明は安否監視装置に関し、特に総合的な身体状態を監視する安否監視装置に関する。

近年、社会構造が複雑化し、一人住まいの高齢者など単独で生活を営む人が増えている。単独で生活を営む人は、直近でその人の状態を把握できる人がいないため、身体状態等の安否監視が遅れる可能性がある。このため、センサを用いて身体状態を確認する安否監視装置の重要性が増加している。

そこで、部屋内における人体の移動を赤外線センサによって検出し、検出された情報を通信機を介して情報出力端末に出力することで、安否を確認することを可能とするシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、赤外線を利用して検出することができるのは、主に人体の移動であって、例えば、何の問題もなく移動せずに静かに音楽を聴いているような状態と、身体状態に異常を生じ動けない状態との区別をつけることが困難であるという不具合があった。

また、１台の親機からマイクロ波を出力し、複数の子機からの反射を当該親機で検出することによるドップラセンサが知られている（例えば、特許文献２参照）。前記のドップラセンサでは、子機毎に反射波の振幅が異なるように設定し、親機で受信した反射波によって生成されるＩＦ信号の周波数を子機毎に異なるように設定して、子機毎の信号レベルの変化を個別に監視できるようにしている。

さらに、無線ＬＡＮシステムに接続された電子レンジによる干渉電波が生じないようにする無線ＬＡＮシステムが知られている（例えば、特許文献３参照）。上記のシステムでは、電子レンジの調理に応じて異なる電波干渉モデルパターンを利用し、干渉電波ノイズを除去して、干渉電波が生じないようにしている。

特開平１１−３４６２７０号公報 特開２００８−２９８６１１号公報 特開２００２−３００１７１号公報

電波法による規制が緩和され、２．４ＧＨｚ近辺の電波周波数帯は、無線の免許がなくても利用できるように開放されている。ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇに準拠する無線ＬＡＮは、上記の２．４ＧＨｚ近辺の電波周波数帯を利用しており、広く一般に認知され、大量に関連製品が製造されていることから、低コストでＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇに準拠する無線ＬＡＮシステムの導入を図ることが可能である。

マイクロ波とは、大よそ３〜３０ＧＨｚ帯の電磁波を指すが、同様な理由によって、２．４ＧＨｚ近辺の電波周波数帯を利用したマイクロ波ドップラセンサを容易に導入することが可能である。しかしながら、類似する電波周波数帯を利用する無線ＬＡＮとマイクロ波ドップラセンサを利用した安否監視装置は提案されていなかった。

そこで、本発明は、類似する電波周波数帯を利用する無線ＬＡＮとマイクロ波ドップラセンサを利用した場合に、電波干渉が生じないように構成された安否監視装置を提供することを目的とする。

本発明に係る安否監視装置は、マイクロ波ドップラセンサと、マイクロ波ドップラセンサで使用するマイクロ波の周波数を切替える周波数切替部と、マイクロ波を被検者に照射し反射波を受信することによって被検者の安否情報を取得する安否情報取得部と、アクセスポイントとの間で無線通信を行い安否情報を送信する無線送信部と、無線送信部がアクセスポイントとの無線通信を行うための周波数チャネルを検出する検出部を有し、周波数切替部は検出部が検出した周波数チャネルに基づいて無線送信部による無線通信との干渉が生じないように前記マイクロ波の周波数を切替えることを特徴とする。

さらに、本発明に係る安否監視装置では、ノイズを除去するためのノイズフィルタを更に有し、検出部は無線送信部がアクセスポイントとの無線通信を行う際の転送レートを更に検出し、ノイズフィルタによるノイズ除去帯域が転送レートに基づいて設定されることが好ましい。

さらに、本発明に係る安否監視装置では、検出部は、アクセスポイントから出力されるビーコンを受信して、周波数チャネルを検出することが好ましい。

さらに、本発明に係る安否監視装置では、安否情報は、被検者の体動数又は呼吸数、又はマイクロ波ドップラセンサからのマイクロ波ドップラシフト信号であることが好ましい。

本発明に係る安否監視装置では、類似する電波周波数帯を利用する無線ＬＡＮとマイクロ波ドップラセンサを利用した場合にも、電波干渉が生じないように動作させることが可能となった。これによって、無線ＬＡＮにおける無線通信が不能な状態に陥ることもなく、マイクロ波ドップラセンサのセンサ出力にノイズが重畳して検知が不能な状態に陥ることもなくなった。

本発明に係る安否監視装置２０を含む安否監視システム１の概略構成ブロック図である。 安否監視システム１における全体処理フローの一例を示す図である。 集合住宅における電波干渉について説明するための図である。 ２．４ＧＨｚ帯におけるチャンネル分布等を示す図である。 マイクロ波ドップラシフト信号Ｍａの一例を示す図である。 体動数検出部５１の動作を説明するための図である。 呼吸数検出部５２の動作を説明するための図である。 安否判定部９２で生成する安否パターンＡｓを説明するための図である。 報知端末１１０の一例を示す外観図である。

以下図面を参照して、安否監視装置について説明する。しかしながら、本発明が、図面又は以下に記載される実施形態に限定されるものではないことを理解されたい。

図１は、本発明に係る安否監視装置２０を含む安否監視システム１の概略構成ブロック図である。

安否監視システム１は、安否監視装置２０、無線受信部７０、ＬＡＮ、インターネット等のネットワーク８０、安否サーバ９０、報知端末１１０、及び通信端末１２０等を含んで構成されている。

安否監視装置２０は、被検者１０に対してマイクロ波Ｍを照射し且つ反射波を受信するマイクロ波ドップラセンサ３０、マイクロ波ドップラセンサ３０からの信号を処理する信号処理部４０、信号処理部４０からの出力に基づいて体動数検知及び呼吸数検知を行う検出部５０、検出部５０が検出した体動数及び呼吸数に関するデータを送信するための無線送信部６０、検出部５０が検出した体動数及び呼吸数を記憶する第１記憶部２１、計時部２２、及び、バッテリ（不図示）等を含んで構成されている。

また、安否監視装置２０は、例えば、天井付近に取り付けられるボックス形状の小型部品として構成されており、内蔵するバッテリで動作し、後述するように無線ＬＡＮを利用して通信を行えることから結線を行う必要がなく、設置が容易である。

計時部２２は、水晶振動子を利用して生成された所定の周波数のクロック信号を分周して、信号処理部４０へ出力するための第１計時信号Ｔ１（１０ｍ秒周期のパルス信号）、検出部５０へ出力するための第２計時信号Ｔ２（３０秒周期のパルス信号）及び無線送信部６０へ出力するための第３計時信号Ｔ３（３分周期のパルス信号）を生成する。なお、第１計時信号Ｔ１、第２計時信号Ｔ２及び第３計時信号Ｔ３の値は一例であって、他の値を用いることも可能である。

マイクロ波ドップラセンサ３０は、マイクロ波Ｍを被検者１０へ向けて発信するマイクロ波発信器３１、被検者１０からの反射波を受信するマイクロ波受信器３２、発信したマイクロ波及び受信したマイクロ波に基づいてマイクロ波ドップラシフト信号Ｍａを出力するマイクロ波復調器３３、及び使用周波数切替部３４を含んで構成されている。

マイクロ波受信器３２は、バックプレーンによって、±６０°のコーン角の検知指向性を有している。使用周波数切替部３４は、無線情報取得部６１からの周波数ＣＮ情報に基づいて、マイクロ波発信器３１から発信するマイクロ波の周波数を２．４０３ＧＨｚ（第１周波数）と２．４７５ＧＨｚ（第２周波数）との間で切替えるように制御している。マイクロ波受信器３２は上記の２つに対応した２つの発信子を内蔵しており、使用周波数切替部３４は、利用する発信子を選択することによって、周波数を切替えている。

信号処理部４０は、帯域制限回路４１、Ａ／Ｄ変換回路４２、及びデジタルフィルタ４３を含んで構成されている。

帯域制限回路４１は、マイクロ波復調器３３から出力されるマイクロ波ドップラシフト信号Ｍａの内の不必要な周波数帯域の成分を除去するためのバンドパスフィルタを含んで構成され、マイクロ波帯域制限信号Ｍｓを出力する。Ａ／Ｄ変換回路４２は、計時部２２からの第１計時信号Ｔ１（１０ｍ秒周期のパルス信号）を利用してサンプリングを行い、マイクロ波帯域制限信号Ｍｓをデジタル信号であるマイクロ波デジタルデータＭｄに変換して出力する。

デジタルフィルタ４３は、転送レートの情報を無線情報取得部６１から取得し、その周波数を中心とする所定周波数帯域の信号を除去するように機能する。無線送信部６０が無線送信を行う際の転送レートに相当する周波数にノイズが乗ることが多いので、デジタルフィルタ４３は、そのようなノイズをマイクロ波デジタルデータＭｄから除去するように機能する。なお、デジタルフィルタ４３は転送レートに起因するノイズが小さい場合には、必ずしも必要ではない。

検出部５０は、マイクロ波デジタルデータＭｄに基づいて体動数を検出するための体動数検出部５１、及びマイクロ波デジタルデータＭｄに基づいて呼吸数を検出するための呼吸数検出部５２を有している。

体動数検出部５１は、マイクロ波デジタルデータＭｄを時間微分してマイクロ波時間変化率データＤｄを生成する時間微分回路５１１、マイクロ波時間変化率データＤｄと所定の閾値と比較して有効体動信号Ｃｄを出力する閾値比較回路５１２、有効体動信号Ｃｄ及び計時部２２からの第２計時信号Ｔ２（３０秒周期のパルス信号）を利用して被検者１０が単位時間（３０秒）当たりに体を動かした数に対応する体動数Ｔｄを計数して出力する体動計数回路５１３を含んで構成されている。詳しい体動数Ｔｄの検出方法については後述する。

呼吸数検出部５２は、マイクロ波デジタルデータＭｄに対してＦＦＴ処理を行い周波数分布データＦｓを出力するＦＦＴ回路５２１、周波数分布データＦｓから基本波データＲｆを検出する基本波検出回路５２２、検出された基本波データＲｆから１分間当たりの呼吸数Ｒｒを検出する呼吸計数回路５２３を含んで構成されている。詳しい呼吸数Ｒｒの検出方法については後述する。

無線送信部６０は、第１記憶部２１に記憶された体動数Ｔｄ及び呼吸数Ｒｒを、無線受信部７０へ無線信号データとして送信する。また、無線送信部６０は、無線情報取得部６１を有している。無線情報取得部６１は、送受信に使用する周波数ＣＨ及び転送レートの情報を取得し、取得した周波数ＣＨ及び転送レートの情報を、マイクロ波ドップラセンサ３０及び信号処理部４０へ転送する。

無線送信部６０及び無線受信部７０は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇに準拠した、２．４ＧＨｚ近辺の電波周波数帯を利用する無線ＬＡＮシステムを構成している。無線受信部７０は、ネットワーク８０へのネットワークインタフェース７１等を含み、無線送信部６０に対する無線中継器に相当するアクセスポイントとして機能する。無線受信部７０は、無線送信部６０から受信した体動数Ｔｄ及び呼吸数Ｒｒに関するデータを、ネットワークインタフェース７１を利用してネットワーク８０を介し、安否サーバ９０へ送信する。

安否サーバ９０は、ネットワーク８０を介して体動数Ｔｄ及び呼吸数Ｒｒに関するデータを受信するデータ送受信部９１、体動数Ｔｄ及び呼吸数Ｒｒに関するデータに基づいて安否判定を行う安否判定部９２、及び安否判定の結果を報知する報知部１００等を含んで構成されている。なお、安否監視システム１では、１つの安否サーバ９０に対して、複数の安否監視装置２０が通信を行うようにしても良い。

安否判定部９２は、安否監視装置２０から受信した体動数Ｔｄ及び呼吸数Ｒｒに関するデータに基づいて、安否パターンＡｓを作成して出力する。安否パターンＡｓについては後述する。

報知部１００は、安否判定部９２が出力する安否パターンＡｓを記憶する第２記憶部１０１、第２記憶部１０１に記憶された安否パターンＡｓに基づいて通報を行うか否かの判断を行う通報判断部１０２、及び通報判断部１０２が通報を行うと判断した場合に報知端末１１０に対して通報を行う通信部１０３等を含んで構成されている。

報知端末１１０は、安否サーバ９０と無線又は有線によって接続されている情報端末であり、報知部１００による通報の内容を表示部に表示又はスピーカから出力する。通信端末１２０は、安否サーバ９０とネットワーク８０を介して接続されている情報端末であって、携帯電話、ＰＣ等が相当する。安否監視システム１では、報知端末１１０及び通信端末１２０を、必ずしも両方有する必要はない。また、安否監視システム１では、１つの安否サーバ９０は、複数の報知端末１１０及び／又は複数の通信端末１２０に対して、通報動作を行うようにすることができる。

図２は、安否監視システム１における全体処理フローの一例を示す図である。

図２に示す処理フローは、不図示のスイッチによって安否監視装置２０が起動された後の処理フローを示すものである。最初に、マイクロ波ドップラセンサ３０からのマイクロ波Ｍの照射が停止される（Ｓ１０）。

次に、無線送信部６０は、予め定められたＳＳＩＤを有する無線受信部７０（アクセスポイント）をサーチする（Ｓ１１）。ＳＳＩＤは、無線受信部７０から出力されているビーコンから取得することができる。なお、安否監視装置２０側では、ビーコン情報を受け取るまで、無線受信部７０（アクセスポイント）側で使用する周波数ＣＨは不明である。

次に、無線情報取得部６１は、予め定められたＳＳＩＤを有する無線受信部７０から出力されるビーコンから送受信に使用する周波数ＣＨ情報及び転送レート情報を取得する（Ｓ１２）。また、無線情報取得部６１は、取得した周波数ＣＨ情報及び転送レート情報で無線通信が行われるように無線送信部６０の設定を行う。さらに、無線情報取得部６１は、取得した周波数ＣＨ情報及び転送レート情報を、マイクロ波ドップラセンサ３０及び信号処理部４０へ転送する。

次に、使用周波数切替部３４は、無線情報取得部６１から転送された周波数ＣＨ情報に基づいて、無線送信部６０が使用する無線ＬＡＮ用の電波と干渉が生じない様に、使用するマイクロ波Ｍの周波数を選択する（Ｓ１３）。使用するマイクロ波Ｍの周波数の選択については後述する。

次に、デジタルフィルタ４３は、無線情報取得部６１から転送された転送レートに基づいて、ノイズ除去のための周波数帯域を設定する（Ｓ１４）。信号処理部４０は、設定されたデジタルフィルタにより、マイクロ波デジタルデータＭｄからノイズを除去するように設定される。

次に、マイクロ波ドップラセンサ３０は、選択された周波数によるマイクロ波Ｍの照射を開始し（Ｓ１５）、照射したマイクロ波Ｍ及び受信した反射波を利用してマイクロ波ドップラシフト信号Ｍａを生成し、信号処理部４０へ出力する。

次に、体動検知部５１は、信号処理部４０から出力されたマイクロ波デジタルデータＭｄに基づいて体動数Ｔｄを検出し（Ｓ１６）、呼吸数検知部５２は、信号処理部４０から出力されたマイクロ波デジタルデータＭｄに基づいて呼吸数Ｒｒを検出する（Ｓ１７）。なお、体動数Ｔｄと呼吸数Ｒｒの検出順序は、逆でも良いし、並行して求めるようにしても良い。体動数検出部５１による体動数Ｔｄの検出は図６を用いて後述する。また、呼吸数検出部５２による呼吸数Ｒｒの検出は図７を用いて後述する。

次に、体動数検出部５１が検出した体動数Ｔｄ及び呼吸数検出部５２が検出した呼吸数Ｒｒを第１記憶部２１に記憶する（Ｓ１８）。

次に、無線送信部６０は、一定間隔毎（３分毎）に、第１記憶部２１に記憶された一定間隔毎の体動数Ｔｄ及び呼吸数Ｒｒをまとめて、無線受信部７０へ無線信号データとして送信して（Ｓ１９）、安否監視装置２０一連の動作が終了する。後述する様に、体動数Ｔｄは３０秒毎に検出され、呼吸数Ｒｒは１分毎に検出される。しかしながら、無線送信部６０では、計時部２２からの第３計時信号Ｔ３（３分周期のパルス信号）を利用して、第１記憶部２１に記憶された一定間隔毎（３分毎）の体動数Ｔｄ及び呼吸数Ｒｒをまとめて、一度に安否サーバ４０へ送信するように制御している。

また、安否監視装置２０では、Ｓ１０〜Ｓ１９が繰り返し実行され、一定間隔毎（３分毎）に、一定間隔分の体動数Ｔｄ及び呼吸数Ｒｒが安否サーバ４０へ送信されるように制御されている。即ち、安否監視装置２０と無線受信部７０との間で利用する電波の周波数チャンネルについても適宜確認され、必要であれば干渉が生じないように再設定される。これは、無線受信部７０（アクセスポイント）側で、周囲の状況に応じて、使用する周波数チャンネルを変更する場合があるからである。

次に、安否サーバ９０は、ネットワーク８０を介して、安否監視装置２０から体動数Ｔｄ及び呼吸数Ｒｒを受信する（Ｓ２０）。

次に、安否判定部９２は、受信した体動数Ｔｄ及び呼吸数Ｒｒに基づいて安否パターンデータＡｓを作成して出力する（Ｓ２１）。

次に、通報判定部１０２は、安否パターンデータＡｓに基づいて通報が必要か否かの判断を行う（Ｓ２２）。通報が必要と判断された場合には、通信部１０３によって報知端末１１０へ通報が行われ（Ｓ２３）、安否サーバ９０における一連の処理が終了する。なお、通報判断部１０２が通報を行うと判断した場合には、データ送受信部９１が、ネットワーク８０を介して通信端末１２０に対して電子メール等を利用して通報を行うようにしても良い。安否サーバ９０では、安否監視装置２０から体動数Ｔｄ及び呼吸数Ｒｒを受信したタイミングで、Ｓ２０〜Ｓ２３を繰り返し実行する。

図３は、集合住宅における電波干渉について説明するための図である。

図３の例では、集合住宅２の住居１に図１に示す安否監視装置２０及び無線受信部７０が設置され、住居４に図１に示す安否監視装置２０と同様な他の安否監視装置２０´及び他の無線受信部７０´が設置されているものとする。

無線受信部７０へは、安否監視装置２０からのマイクロ波Ｍ及び安否監視装置２０の無線送信部６０との間の無線ＬＡＮで用いられる電波Ｏが到達する可能性があり、マイクロ波Ｍと無線ＬＡＮによる電波Ｏが同じ周波数帯にある場合には、電波干渉が生じる可能性がある。

マイクロ波ドップラセンサ３０で利用するマイクロ波Ｍ及び無線送信部６０で利用する電波Ｏは、共に、空中線電力が１０ｍＷ／ＭＨｚ程度の出力を有している。即ち、見通しが良い状況で１０ｍ程度の通信距離が得られる出力である。安否監視装置２０では、マイクロ波ドップラセンサ３０及び無線送信部６０が数１０ｃｍ程度に近接することから、電波干渉が生じる可能性が高い。

また、他の無線ＬＡＮシステムを構成する他の安否監視装置２０´と無線受信部７０´で用いられる電波Ｏ´が、無線受信部７０で到達する可能性があり、電波Ｏと電波Ｏ´間での電波干渉が生じる可能性もある。

図４は、２．４ＧＨｚ帯におけるチャンネル分布等を示す図である。

２．４ＧＨｚ帯において、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇに準拠した無線ＬＡＮで使用可能なＣＨは、ＣＨ１〜ＣＨ１３の１３のチャンネルであり、各ＣＨの中心周波数は５ＭＨｚ間隔で設定されている。例えば、ＣＨ１の中心周波数は２．４１２ＧＨｚであり、ＣＨ１３の中心周波数は２．４７２ＧＨｚである。また、１つのチャンネルで利用する周波数帯域は２２ＭＨｚである。したがって、３つの異なるチャンネルで電波干渉を生じさせずに利用することができる。例えば、図４に示すように、ＣＨ１、ＣＨ６及びＣＨ１１の３つを干渉なしで同時に通信に利用することができる。

そこで、図３の住居１の無線受信部７０における、電波Ｏと電波Ｏ´間の干渉は、それぞれが利用する周波数チャンネルを変更することによって防止することができる。例えば、安否監視装置２０と無線受信部７０との間で利用する電波ＯはＣＨ１の周波数を利用し、安否監視装置２０´と無線受信部７０´との間で利用する電波Ｏ´はＣＨ１１の周波数を利用する。

上述した理由に基づいて、電波干渉を防止するために、安否監視装置２０と無線受信部７０との間で利用する電波Ｏの周波数チャンネルがＣＨ１〜ＣＨ１３の間で変更される可能性がある。そこで、電波Ｏとマイクロ波Ｍが干渉しない様に、マイクロ波発信器３１から発信するマイクロ波の周波数を２．４０３ＧＨｚ（第１周波数）と２．４７５ＧＨｚ（第２周波数）との間で切替え可能としている。具体的には、安否監視装置２０と無線受信部７０との間で利用する電波Ｏの周波数チャネルがＣＨ７〜ＣＨ１３の場合には、２．４０３ＧＨｚ（第１周波数）を利用し、周波数チャネルがＣＨ１〜ＣＨ６の場合には、２．４７５ＧＨｚ（第２周波数）を利用する。マイクロ波Ｍの使用周波数は、前述したように、使用周波数切替部３４が、無線情報取得部６１からの周波数ＣＮ情報に基づいて選択する（図２のＳ１３参照）。

図５は、マイクロ波ドップラシフト信号Ｍａの一例を示す図である。

マイクロ波Ｍは、壁や天井などは容易に通過するが、被検者１０では反射する。また、被検者１０で反射したマイクロ波Ｍには、被検者の体動と呼吸に伴う筋肉（呼吸筋）の動きに対応したドップラシフトが生じているので、マイクロ波ドップラシフト信号Ｍａを用いて、被検者１０の体動数と呼吸数を検出することができる。呼吸筋とは、呼吸を行うときに胸郭の拡大、縮小を行う筋肉の総称であり、例えば、横隔膜、内肋間筋、外肋間筋、胸鎖乳突筋、前斜角筋、中斜角筋、後斜角筋、腹直筋、内腹斜筋、外腹斜筋、腹横筋等が含まれる。

図５（ａ）はマイクロ波ドップラセンサ３０と被検者１０との距離が２ｍの場合（近距離）、図５（ｂ）はマイクロ波ドップラセンサ３０と被検者１０との距離が５ｍの場合（遠距離）を示している。図５（ａ）に比べて図５（ｂ）における振幅強度が低くなっているが、波形の変化の傾向には違いはない。

図５に示す区間Ａ〜Ｅは、被検者１０の呼吸の状態を示すものである。区間Ａは、被検者１０が安静呼吸をしている状態を示している。したがって、区間Ａでは、低周期のマイクロ波ドップラシフト信号Ｍａが観測されている。区間Ｂは、被検者１０が早い呼吸をしている状態を示している。したがって、区間Ｂでは、区間Ａの信号に対して早い周期のマイクロ波ドップラシフト信号Ｍａが観測されている。区間Ｃは、被検者１０が呼吸を止めている状態を示している。したがって、区間Ｃでは、平坦なマイクロ波ドップラシフト信号Ｍａが観測されている。区間Ｄは、被検者１０が呼吸を止めていた状態から再び呼吸を開始した後に安静呼吸に戻る状態を示している。したがって、区間Ｄでは、区間Ａと同様に、低周期のマイクロ波ドップラシフト信号Ｍａが観測されている。区間Ｅは、呼吸中に体動が加わった状態を示している。したがって、区間Ｅでは、低周期成分にランダム成分が加わったマイクロ波ドップラシフト信号Ｍａが観測されている。

図５に示す例では、安静呼吸をしている状態から呼吸が早くなり、一旦呼吸が停止したが、その後呼吸が再開され、体を動かした場合を模式的に示すものである。このように、マイクロ波ドップラシフト信号Ｍａを用いて、体動数及び呼吸数を検出して、被検者１０の安否監視を行うことができる。

図６は、体動数検出部５１の動作を説明するための図である。

図６（ａ）は、時間微分回路５１１へ入力されるマイクロ波デジタルデータＭｄの一例と、閾値比較回路５１２へ入力されるマイクロ波時間変化率データＤｄの一例とを示している。また、図６（ｂ）は、閾値比較回路５１２から出力される有効体動信号Ｃｄの一例を示している。

図６（ａ）に示す様に、時間微分回路５１１において、マイクロ波デジタルデータＭｄをサンプリング間隔１０ｍｓｅｃで微分すると、信号の変化率が現れる。したがって、マイクロ波デジタルデータＭｄを時間で微分したマイクロ波時間変化率データＤｄは、０（ゼロ）を中心にして、ある振幅範囲を増減するような波形となる。

閾値比較回路５１２では、図６（ａ）に示すような「＋閾値」及び「−閾値」を設定し、マイクロ波時間変化率データＤｄが「＋閾値」及び「−閾値」の何れかを越えた場合に、有効体動信号Ｃｄが出力されるように設定されている。「＋閾値」及び「−閾値」の値は、実験結果等によって予め定めらており、閾値以上の変化率が生じるほどの移動が生じていれば、体動があったと判断している。

次に、体動計数回路５１３は、図６（ｂ）に示すような有効体動信号Ｃｄと、計時部２２からの第２計時信号Ｔ２（３０秒周期のパルス信号）に基づいて、単位時間毎（３０秒毎）の体動数を計数し、体動数Ｔｄとして出力する（図２のＳ１６参照）。

図７は、呼吸数検出部５２の動作を説明するための図である。

図７（ａ）は、被検者１０に体動がない場合における、マイクロ波デジタルデータＭｄ１と、マイクロ波デジタルデータＭｄ１をＦＦＴ回路５１２で処理した周波数分布データＦｓを示している。また、図７（ｂ）は、被検者１０に体動がある場合における、マイクロ波デジタルデータＭｄ２と、マイクロ波デジタルデータＭｄ２をＦＦＴ回路５１２で処理した周波数分布データＦｓ２を示している。さらに、図７（ｃ）は、基本波検出回路５２２から出力される基本波データＲｆの一例を示す図である。

呼吸波形は単純な正弦波ではなく、個人固有の高調波を含み、さらに体動が含まれると波形毎の検出がより困難になる。そこで、呼吸数検出部５２では、実波形を一定期間毎にまとめてＦＴＴ処理を行い、周波数毎のフーリエスペクトルに分解して呼吸数を検出する方式を採用している。

基本波検出回路５２２は、周波数分布データＦｓのうち、呼吸に係る所定の範囲の周波数分布を選択し、その中から最も強度（ピーク）の高い周波数Ｐを含む周波数分布を基本波データＲｆとする。図７（ａ）では、周波数分布データＦｓ１において区間Ｒとして示す周波数分布を基本波データＲｆとする。この区間を定める２つの周波数Ｒ１は０．２Ｈｚであり、Ｒ２は０．５Ｈｚである。なお、Ｒ１及びＲ２は、上記の値に限定されるわけではなく、適宜良好な値を用いることができる。なお、図７（ａ）の場合では、後述する区間Ｔにおける周波数成分が存在しないので、周波数分布データＦｓ１を、そのまま、基本波データＲｆとして、呼吸計数回路５２３へ出力することとなる。

生体反応は正規分布性を持つので、区間Ｒのうち周波数Ｒ１側から順次成分を読み出して行き、最もピークの高い周波数Ｐを選択できれば、それが呼吸の基本波であると高い確率で予測できる。したがって、単発で最もピークの高い周波数を周波数Ｐとはせずに、２回連続で上昇傾向にあり且つノイズと区別するために所定の閾値以上であるという条件を満たすものを、周波数Ｐとすれば、より高い精度で基本波データＲｆを選択することができる。

また、基本波検出回路５２２では、図７（ｂ）に示す様に、算出された周波数分布データＦｓ２のうち、区間Ｔにおける周波数分布を除去したデータ（図７（ｃ）に示すデータ）を基本波データＲｆとして呼吸計数回路５２３へ出力する。図７（ｂ）に示す区間Ｔが除去されるのは、その区間の周波数成分が、体動に係わる成分であるからである。区間Ｔを定めるＲ３は０．５Ｈｚ、Ｒ４は５．０Ｈｚである。Ｒ３及びＲ４は、実験結果より導きだされたものであるが、上記の値に限定されるものではなく、適宜良好な値を用いることができる。

通常、体動に関する周波数分布は、呼吸に関する周波数分布より大きい。したがって、Ｒ３はＲ２より大きいことが必要である。また、体動には明確な周期性がないので、ＦＦＴ処理した周波数分布データＦｓには、体動は明確な周波数成分として現れない。そこで、基本波検出回路５２２では、区間Ｔとして体動の周波数範囲を規定することで、体動成分を呼吸成分から除去している。

呼吸計数回路５２３は、基本波検出回路５２２が検出した基本波データＲｆのピーク周波数Ｐを６０倍とすることで、単位時間（１分間）当たりの呼吸数Ｒｒを算出する（図２のＳ１７参照）。例えば、ピーク周波数Ｐが１Ｈｚであれば、１分間当たりの呼吸数Ｒｒは６０回となる。

図８は、安否判定部９２で生成する安否パターンＡｓ等を説明するための図である。

図８（ａ）は安否判定部９２で生成する安否パターンＡｓの一例を示す図である。図８（ｂ）は図８（ｂ）に示す安否パターンＡｓに基づいて報知部１００が通報を行う目安を示した図である。

安否パターンＡｓを判定するに当たり、体動数Ｔｄの判断基準の一例を以下に示す。
体動数Ｔｄ＜＝１０の場合： 「体動無し」
５００＝＞体動数Ｔｄ＞１０の場合： 「体動あり」
体動数Ｔｄ＞５００の場合： 「体動異常」

同様に、呼吸数Ｒｒの判断基準の一例を以下に示す。
３０＝＞呼吸数Ｒｒ＞０： 「呼吸あり」
呼吸数Ｒｒ＞３０： 「呼吸異常」
呼吸数＝０： 「呼吸未検出」

以下に安否パターンＡｓに含まれる安否パターン「Ａ」〜「Ｅ」を示す。上記の体動数Ｔｄの判断基準、呼吸数Ｒｒの判断基準、及び安否パターン「Ａ」〜「Ｅ」の該当基準は、回数や所定時間の設定を含めて、全て一例であって、それらに限定されるものではない。

安否パターン「Ａ」：日中（ＡＭ６〜ＰＭ９）で、「体動異常」が１０分以上連続した場合に該当。なお、就寝時間帯（ＰＭ１０〜ＡＭ６）では、「体動異常」が５分以上連続した場合に該当するものとする。安否パターン「Ａ」は、高齢者など、通常、室内で一定時間激しい運動をし続けることが異常であると判断するパターンである。

安否パターン「Ｂ」：日中（ＡＭ６〜ＰＭ９）で、「呼吸異常」が１０分以上連続した場合に該当。なお、就寝時間帯（ＰＭ１０〜ＡＭ６）では、「呼吸異常」が３分以上連続した場合に該当するものとする。安否パターン「Ｂ」は、高齢者など、通常、室内で一定時間早い呼吸をし続けることが異常であると判断するパターンである。

安否パターン「Ｃ」：日中（ＡＭ６〜ＰＭ９）で、「体動あり」が６０分以上連続した場合に該当。なお、就寝時間帯（ＰＭ１０〜ＡＭ６）では、「体動あり」が１０分以上連続した場合に該当するものとする。安否パターン「Ｃ」は、高齢者など、通常、室内で一定時間体を動かし続けることが異常であると判断するパターンである。

安否パターン「Ｄ」：日中（ＡＭ６〜ＰＭ９）で、「体動なし」且つ「呼吸あり」又は「呼吸異常」が５分以上連続した状態から、「体動なし」且つ「呼吸未検出」が５分以上連続した場合に該当。なお、就寝時間帯（ＰＭ１０〜ＡＭ６）では、「体動なし」且つ「呼吸あり」又は「呼吸異常」が３分以上連続した状態から、「体動なし」且つ「呼吸未検出」が３分以上連続した場合に該当。安否パターン「Ｄ」は、被検者１０が室外に移動した場合と混同することなく、被検者１０の異常（突然の呼吸停止）を判断するパターンである。上記の判断は、被検者１０が室外へ移動して「呼吸未検出」となる場合には、必ず、一旦「体動あり」又は「体動異常」が検知されるはずとの認識に基づいている。

安否パターン「Ｅ」：日中（ＡＭ６〜ＰＭ９）で、「体動あり」又は「体動異常」の後、２分以内から、６０分の間連続して、「体動なし」及び「呼吸未検出」となった場合に該当。なお、就寝時間帯（ＰＭ１０〜ＡＭ６）では、「体動あり」又は「体動異常」の後、２分以内から、２０分の間連続して、「体動なし」及び「呼吸未検出」となった場合に該当。安否パターン「Ｅ」は、被検者１０が室外に移動した後、所定時間以内に室内に戻らない場合に、異常と判断するパターンである。

報知部１００の通報判断部１０２は、図８（ａ）に示すように、各安否パターン「Ａ」〜「Ｅ」に安否ポイントを設定し、図８（ｂ）に示すようなポイントの累計に応じて、安否レベルを設定し、各安否レベル（低〜高）に応じた対応を管理者に取らせるように報知動作を行う。

安否レベル「低」の場合、例えば、図９に示すように、報知端末１１０の画面に所定のメッセージを表示させ、被検者１０自身による確認を行うように促す。安否レベル「中」の場合、例えば、管理者が所持している通信端末１２０へ電子メールを送信し、電話で直接被検者１０へ会話確認を行うように促す。安否レベル「高」の場合、管理者が所持している通信端末１２０へ電子メールを送信し、例えば、直接被検者１０を訪問して確認を行うように促す。

図９は、報知端末１１０の一例を示す外観図である。

報知端末１１０は、表示部１１１、スピーカ１１２、操作スイッチ１１３及び１１４を有し、安否サーバ９０からの通報を受けて、通報内容を報知することができるように構成されている。

例えば、図８（ｂ）において、安否サーバ９０の通報判断部１０２が安否レベル「低」であると判断した場合、報知端末１１０は、通信部１０３からの通報を受けて、表示部１１１に、図９に示すような表示を行うように制御することが可能である。

さらに、「異常ありませんか？」の問いに対して、被検者１０が所定時間以内に操作スイッチ１１３又は１１４を操作しない場合には、安否監視システム１の管理者が有する通信端末１２０へ、所定の電子メールを送信して、管理者に注意を促すようにすることもできる。

以上述べた安否監視装置２０を含む安否監視システム１では、同じ周波数帯に属する無線ＬＡＮとマイクロ波を干渉が生じることなしに利用できるため、マイクロ波ドップラセンサ３０を含む安否監視装置２０の設置場所を選ぶこともなく、安否監視の自由度を増加させることが可能となった。

また、上記の説明では、２．４ＧＨｚの通信帯域を利用した例で示したが、通信帯域はこれに限定することなく、他の通信帯域に本発明を適用することも可能である。重要な点は、同じ通信周波数帯域に存在する無線ＬＡＮ用の電波と、被検者の体動及び／又は呼吸数を検出するためのマイクロ波が干渉しないようにする点である。

また、上述した安否監視システム１では、安否監視装置２０が、安否情報である体動数及び呼吸数を検出して安否サーバ９０へ送信し、安否サーバ９０側でどのように通報するかを判断するようにしている。しかしながら、安否監視装置２０側で、どのように通報するかを判断し、通報を指示する情報のみを安否サーバ９０に送信しても良いし、直接報知端末１１０又は通信端末１２０へ通報するようにしても良い。さらに、安否監視装置２０では、体動数及び呼吸数の検出を行わず、安否情報として、マイクロ波ドップラシフト信号Ｍａのみを、安否サーバ９０へ送信し、安否サーバ９０側で体動数及び呼吸数を検出した上で、どのように通報するかを判断するようにしても良い。

１ 安否監視システム
２０ 安否監視装置
３０ マイクロ波ドップラセンサ
３４ 使用周波数切替部
４０ 信号処理部
５０ 検出部
５１ 体動数検出部
５２ 呼吸数検出部
６０ 無線送信部
６１ 無線情報取得部
７０ 無線受信部
８０ ネットワーク
９０ 安否サーバ
１１０ 報知端末
１２０ 通信端末

Claims (5)

1. マイクロ波ドップラセンサと、
   前記マイクロ波ドップラセンサで使用するマイクロ波の周波数を切替える周波数切替部と、
   前記マイクロ波を被検者に照射し、反射波を受信することによって、被検者の安否情報を取得する安否情報取得部と、
   アクセスポイントとの間で無線通信を行い、前記安否情報を送信する無線送信部と、
   前記無線送信部がアクセスポイントとの無線通信を行うための周波数チャネルを検出する検出部と、を有し、
   前記周波数切替部は、前記検出部が検出した前記周波数チャネルに基づいて、前記無線送信部による無線通信との干渉が生じないように前記マイクロ波の周波数を切替える、
   ことを特徴とする安否監視装置。
2. ノイズを除去するためのノイズフィルタを更に有し、
   前記検出部は、前記無線送信部がアクセスポイントとの無線通信を行う際の転送レートを更に検出し、
   前記ノイズフィルタによるノイズ除去帯域が前記転送レートに基づいて設定される、請求項２に記載の安否監視装置。
3. 前記検出部は、アクセスポイントから出力されるビーコンを受信して、前記周波数チャネルを検出する、請求項１又は２に記載の安否監視装置。
4. 前記安否情報は、被検者の体動数又は呼吸数である、請求項１〜３の何れか一項に記載の安否監視装置。
5. 前記安否情報は、前記マイクロ波ドップラセンサからのマイクロ波ドップラシフト信号である、請求項１〜３の何れか一項に記載の安否監視装置。

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