(57)【要約】モニタリング・ステーションと前記モニタリング・ステーションと通信する少なくとも一つのセンサーとを有し、一または複数の生体被験体の生命徴候をモニタリングする装置。前記センサーは、アンテナ・システムと、前記アンテナ・システムに結合された超広帯域レーダー・システムと、信号プロセッサと、通信システムとを有する。前記信号プロセッサは、前記超広帯域レーダー・システムからの信号を受信するよう接続され、前記信号から、前記アンテナ・システムに対応する検知体積中の人または動物の一つまたは複数の生命徴候についての情報を抽出するよう構成されている。前記通信システムは、前記情報を前記モニタリング・ステーションに送信するよう構成されている。
2009528859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モニタリング・ステーションと；
前記モニタリング・ステーションと通信する少なくとも一つのセンサーとを有し、
一または複数の生体被験体の生命徴候をモニタリングする装置であって、前記センサーは：
アンテナ・システムと；
前記アンテナ・システムに結合された超広帯域（ultra  wideband）レーダー・システムと；
前記超広帯域レーダー・システムからの信号を受信するよう接続され、前記信号から、前記アンテナ・システムに対応する検知体積中の人または動物の一つまたは複数の生命徴候についての情報を抽出するよう構成されている信号プロセッサと；
前記情報を前記モニタリング・ステーションに送信するよう構成されている通信システムとを有する、
装置。
【請求項２】
マットレスを有する請求項１記載の装置であって、前記アンテナ・システムが前記マットレスの上側表面の下に位置される装置。
【請求項３】
マットレスを有する請求項１記載の装置であって、前記アンテナ・システムが前記マットレスの下に位置される装置。
【請求項４】
前記アンテナ・システムが、超広帯域放射に対して実質的に透明なレードームによって覆われ、前記レードームが前記マットレスの下に位置される、請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記アンテナ・システムの下にある金属取り付け表面を有し、前記アンテナ・システムが空気ギャップによって前記取り付け表面から離間される、請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記アンテナ・システムが、前記マットレスの頭側の端と足側の端との間のある位置にある帯状領域内に前記マットレスを横断して延在するアンテナのアレイを有する、請求項２ないし５のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のうちいずれか一項記載の装置であって、
前記アンテナ・システムがアンテナのグループを複数有しており、
アンテナのグループは、前記超広帯域レーダー・システムによって生成された超広帯域パルスを送信するよう接続された少なくとも一つの送信アンテナと、前記人または動物によって反射された超広帯域パルスを受信するよう接続された複数の受信アンテナとを有し、
前記複数の受信アンテナは前記送信アンテナからほぼ同じだけ離間されている、
装置。
【請求項８】
前記送信アンテナおよび前記複数の受信アンテナが実質的に平面状の基板上に配されている、請求項７記載の装置。
【請求項９】
請求項１ないし４のうちいずれか一項記載の装置であって、前記アンテナ・システムが前記超広帯域レーダー・システムによって生成された超広帯域パルスを送信するよう接続された少なくとも一つの送信アンテナと、前記人または動物によって反射された超広帯域パルスを受信するよう接続された受信アンテナとを有する、装置。
【請求項１０】
前記送信アンテナが前記受信アンテナより低い利得をもつ、請求項９記載の装置。
【請求項１１】
前記アンテナ・システムが、実質的に平面状の部材上に配されたアンテナのアレイを有する、請求項１ないし５のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１２】
前記アンテナ・システムが、実質的に平面状の部材上に配された複数の受信アンテナおよび少なくとも一つの送信アンテナのアレイを有する、請求項１ないし５のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１３】
前記レーダー・システムが、継続時間3ns以下のパルスを生成するよう構成された送信機と、5nsを超える長さのパルスによってゲートされる受信機とを有する、請求項１ないし１２のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１４】
前記信号プロセッサが命令を実行するデータ・プロセッサを有しており、前記命令は、前記データ・プロセッサに、前記信号を周波数領域に変換し、変換された信号において心拍数に特徴的な周波数帯域内にあるピークを識別することをさせるものである、請求項１ないし１２のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１５】
前記命令が、前記データ・プロセッサに、以前に判別された心拍数に少なくとも部分的に基づいて、ある周波数範囲内のピークを探すことをさせる、請求項１３記載の装置。
【請求項１６】
前記データ・プロセッサが前記周波数帯域内に複数のピークを識別した場合、前記命令が前記データ・プロセッサに、前記複数のピークのうちから、以前に判別された心拍数に最も近いピークを選択させる、請求項１３記載の装置。
【請求項１７】
前記信号プロセッサが命令を実行するデータ・プロセッサを有しており、前記命令は、前記データ・プロセッサに、前記信号を周波数領域に変換し、呼吸数に特徴的な周波数帯域内にあるピークを識別することをさせるものである、請求項１ないし１３のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１８】
前記データ・プロセッサが、前記信号中に動きアーチファクトを検出し、前記の人または動物が動いていることを示す動き検知信号を生成するよう構成されている、請求項１３ないし１６のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１９】
前記モニタリング・ステーションが、前記動き検知信号に応答して、生命徴候に関する更新された情報の表示を一時的に抑制するよう構成されている、請求項１７記載の装置。
【請求項２０】
前記レーダー・システムが反射電力出力を有し、前記信号プロセッサが前記反射電力出力における反射電力信号をモニタリングし、前記反射電力信号に少なくとも部分的に基づいて占有信号を生成するよう構成されている、請求項１ないし１８記載の装置。
【請求項２１】
増幅器および低域通過フィルタを有する請求項１９記載の装置であって、前記反射電力信号が、前記増幅器によって増幅され、前記低域通過フィルタによってフィルタリングされた信号である、装置。
【請求項２２】
前記レーダー・システムが第一および第二の反射電力信号を担持する第一および第二の反射電力出力を有し、前記信号プロセッサが前記第一および第二の反射電力信号の間の差をモニタリングし、前記差に少なくとも部分的に基づいて占有信号を生成するよう構成されている、請求項１ないし１８記載の装置。
【請求項２３】
前記アンテナ・システムが、概略平面状の基板の第一の側にある第一の素子および前記基板の前記第一の側と反対の第二の側にある第二の素子を有する少なくとも一つのアンテナを有しており、前記第一の素子および前記第二の素子のそれぞれが中心線について対称的である、請求項１ないし２１のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項２４】
前記素子のそれぞれが複数のスタブを有する、請求項２２記載の装置。
【請求項２５】
前記スタブが尖端をもつ（are  pointed）、請求項２３記載の装置。
【請求項２６】
前記複数のスタブが異なる長さである、請求項２３または２４記載の装置。
【請求項２７】
前記複数のスタブが、交差する直線に沿う複数のエッジをもつ中央スタブを含む、請求項２３ないし２５のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項２８】
前記直線が90±5度の角度で交わる、請求項２６記載の装置。
【請求項２９】
各素子が伝送線路へのフィード接続を有しており、前記素子のエッジの第一のセグメントが前記フィード接続の近傍で丸まっている、請求項２３ないし２７記載の装置。
【請求項３０】
前記第一のセグメントが、前記複数のスタブのうちの外側のスタブのコーナーに延びる発散する直線セグメントにつながる、請求項２８記載の装置。
【請求項３１】
前記素子のスタブが前記中心線から離れる方向に延びる、請求項２３ないし２９記載の装置。
【請求項３２】
前記素子のそれぞれが三つのスタブをもつ、請求項２３ないし３０のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項３３】
前記スタブのそれぞれが尖ったコーナーのほうに延び、前記コーナーにおいて前記素子のエッジのセグメントが交わる、請求項２３ないし３１のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項３４】
前記アンテナが50オームの非平衡伝送線路に直接整合される、請求項２２ないし３２のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項３５】
前記アンテナ・システムが、回路ボードの接地面の上方で（over）該回路ボードに直接マウントされた三次元放射素子をもつ少なくとも一つのアンテナを有し、前記放射素子が開端と、前記開端の上に（over）延在するスタブとを有する、請求項１ないし２１のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項３６】
前記放射素子のエッジから引っ込んだ入力フィード点を有する、請求項３４記載の装置。
【請求項３７】
前記スタブおよびフィード点が前記放射素子の互いに反対端にある、請求項３５記載の装置。
【請求項３８】
前記放射素子が前記開端に向かって幅が先細りになっている、請求項３４ないし３６記載の装置。
【請求項３９】
前記放射素子が、該放射素子の横のエッジ（lateral  edges）に沿って前記接地面に向かって広がるスカート部分を有する、請求項３４ないし３７記載の装置。
【請求項４０】
前記モニタリング・ステーションがディスプレイを有し、該ディスプレイ上に前記センサーによって検出された心拍数を表示するよう構成されている、請求項１ないし３８のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項４１】
前記心拍数が毎分の拍数で測定される、請求項３９記載の装置。
【請求項４２】
前記モニタリング・ステーションがディスプレイを有し、該ディスプレイ上に前記センサーによって検出された呼吸数を表示するよう構成されている、請求項１ないし３８のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項４３】
前記呼吸数が毎分の呼吸回数で測定される、請求項４１記載の装置。
【請求項４４】
前記モニタリング・ステーションがディスプレイを有し、該ディスプレイ上に、前記センサーが生体被験体を検出するかどうかを示す印を表示するよう構成されている、請求項１ないし３８のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項４５】
前記モニタリング・ステーションがディスプレイを有し、該ディスプレイ上に、前記センサーが生体被験体が動いていることを検出するかどうかを示す印を表示するよう構成されている、請求項１ないし３８のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項４６】
生体被験体の動きを示す動き信号をモニタリングし、少なくとも部分的に前記動き信号の振幅または継続時間に基づいて、前記生体被験体の動きが正常でないことを判別する手段を有しており、前記モニタリング・ステーションが、前記生体被験体の動きが正常ではないことを示す印を前記ディスプレイ上に表示するよう構成されている、請求項４４記載の装置。
【請求項４７】
前記少なくとも一つのセンサーが、椅子の背もたれに取り付けられるか組み込まれるかした椅子センサーである、請求項１ないし４５のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項４８】
前記少なくとも一つのセンサーおよび前記モニタリング・ステーションがそれぞれ無線データ・トランシーバーを有しており、前記情報が該無線データ・トランシーバーによって前記少なくとも一つのセンサーから前記モニタリング・ステーションに無線式に送信される、請求項１ないし４６のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項４９】
前記超広帯域レーダー・システムが、約12GHz未満の周波数をもつパルスを送信する、請求項１ないし４７のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項５０】
前記周波数が約3.6GHzないし約4.6GHzの範囲にある、請求項４８記載の装置。
【請求項５１】
前記周波数が約6GHzのところにある帯域にある、請求項４８記載の装置。
【請求項５２】
前記超広帯域レーダー・システムが、約0.5μsないし約1μsの範囲のパルス反復間隔でパルスを送信する、請求項１ないし５０のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項５３】
前記超広帯域レーダー・システムが：
発振器と；
前記発振器から入力を受け取り、前記アンテナ・システムによって検出された反射信号から出力においてベースバンド信号を生成するよう接続された混合器と；
前記ベースバンド信号をデジタル化するよう接続されたアナログ‐デジタル変換器とを有する、
請求項１ないし５１のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項５４】
前記アンテナ・システムと前記混合器との間の信号経路に増幅器およびフィルタを有する、請求項５２記載の装置。
【請求項５５】
前記モニタリング・ステーションが可聴アラームを有しており、前記モニタリング・ステーションが前記可聴アラームを、モニタリングされている被験体がある閾値時間より長い間呼吸を止めたことを検出するのに応答して鳴らすよう構成されている、請求項１ないし５２のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項５６】
前記モニタリング・ステーションが可聴アラームを有しており、前記モニタリング・ステーションが前記可聴アラームを、モニタリングされている被験体の心臓活動がある閾値時間より長い間止まったことを検出するのに応答して鳴らすよう構成されている、請求項１ないし５２のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項５７】
前記モニタリング・ステーションが可聴アラームを有しており、前記モニタリング・ステーションが前記可聴アラームを、モニタリングされている被験体の心拍数が所定の範囲外であることを検出するのに応答して鳴らすよう構成されている、請求項１ないし５２のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項５８】
前記モニタリング・ステーションが可聴アラームを有しており、前記モニタリング・ステーションが前記可聴アラームを、モニタリングされている被験体がある閾値時間より長い間不在であることを検出するのに応答して鳴らすよう構成されている、請求項１ないし５２のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項５９】
前記超広帯域レーダー・システムが、ベッドまたは椅子におけるモニタリングされる人の存在を検出するような位置にある、請求項５８記載の装置。
【請求項６０】
前記モニタリング・ステーションが可聴アラームを有しており、前記モニタリング・ステーションが前記可聴アラームを、モニタリングされている被験体の異常な動きを検出するのに応答して鳴らすよう構成されている、請求項１ないし５２のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項６１】
図８、図８Ａおよび図８Ｂを参照して本願明細書において開示されている諸特徴、諸特徴の組み合わせまたは諸特徴のサブコンビネーションを有するアンテナ。
【請求項６２】
図９、図９Ａ、図９Ｂおよび図９Ｃを参照して本願明細書において開示されている諸特徴、諸特徴の組み合わせまたは諸特徴のサブコンビネーションを有するアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〈関連出願との相互参照〉
本願は2006年3月6日に出願された米国出願第60/778,908号からのパリ条約のもとでの優先権を主張するものである。アメリカ合衆国の目的のためには、本願は米国出願第60/778,908号の利益を主張する。米国出願第60/778,908号は米国特許法第１１９条のもとにここに参照によって組み込まれる。
【０００２】
〈技術分野〉
本発明は、人または動物の存在、活動および／または生理的徴候をモニタリングする装置および方法に関する。本発明はたとえば、ケア施設での患者の存在、活動、心拍数および／または呼吸数のうちの一つまたは複数をモニタリングするために適用されうる。本発明はまた、電磁信号を送信および／または受信するためのアンテナにも関係する。
【背景技術】
【０００３】
超広帯域（UWB:  ultra  wideband）電磁信号は幅広い応用において使用できる。そのような信号は典型的には低いデューティーサイクルで呈示される非常に短いパルスを含む。よって、UWB信号は、低い平均電力レベルを維持することが望ましい応用において有利となることができる。UWBレーダーは短い距離での対象の位置を測定するために、あるいは対象の画像を得るために使用できる。UWB装置はまた、無線通信にも、特に短距離かつ高速のデータ伝送にも使用できる。
【０００４】
UWB電磁信号は数百MHzから約12GHzの範囲の周波数をもちうる。典型的な用途では、UWB信号は3.1GHzから10.6GHzの帯域で使用される。個別的なUWB装置では、電磁信号の周波数は、該当する規制上の要件を満たすためにスペクトルの特定の領域に制限されることがある。たとえば、いくつかの装置は、3.6GHzから4.6GHzの範囲のUWBスペクトルを占有する、UWBスペクトルのサブバンドで動作させられることがありうる。米国では、このサブバンドは、連邦通信委員会（FCC:  Federal  Communications  Commission）によってある種のUWB装置による使用のために割り当てられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さまざまなUWB装置が存在するものの、UWBシステムにおける使用のための実際的かつコスト効率のよい解決策の必要性は残っている。たとえば、さまざまなコンテキストにおいてUWB信号を送信および／または受信するために使用できる実際的かつコスト効率のよいアンテナおよびアンテナ・システムの必要性が存在する。特に、コンパクトで、指向性放射パターンを与えるそのようなアンテナの必要性がある。実際的かつコスト効率のよいUWBレーダー・トランシーバー回路の必要性もある。
【０００６】
実際的かつコスト効率のよい技術が必要とされるもう一つの分野は、人または動物の生命徴候（vital  signs）をモニタリングする分野である。たとえば、ケア施設および人の自宅において患者の心拍数および呼吸数をモニタリングできるシステムを提供することが有益であろう。そのようなシステムは存在しているものの、たいていはさまざまな欠点がある。たとえば、電極その他のデバイスがモニタリングされる個々人に取り付けられることを要求するものもあれば、禁止的に高価であるか融通性が不十分であるものもあり、心拍数のような一つの生命徴候をモニタリングする機能しかないものもある。
【０００７】
従来技術は次のようなものを含む：
・NewhamのUS5,471,198およびEdwardsのUS6,788,206は反射されたエネルギーを使って人の存在をモニタリングするシステムを開示している。
・RichardsらのUS6,900,732は、資産、オブジェクト、人または動物をUWB信号を使ってモニタリングするシステムを開示している。
・RichardsらのUS6,466,125はインパルス電波技術を使って患者が医療補助を必要とするときに医療人員に通報するシステム、電子モニタおよび方法を開示している。
・RichardsらのUS6,504,483はレース・トラックを動く馬の位置を追跡し、および／または動いている馬の一つまたは複数の生命徴候を人々がモニタリングできるようにするためのインパルス電波の使用を開示している。この特許は、当該技術が犬のような他の動物でも、人でも機能しうることを開示している。
・HallらのUS6,661,342は動いている運動選手を追跡し、運動選手との安全な（secure）通信を提供するインパルス電波の使用を開示している。
・NowogrodzkiらのUS4,513,748は、二つのRF信号を利用する心拍数モニタを開示している。
・BloiceのUS3,796,208はマイクロ波レーダー・ユニットを使って患者の動きをモニタリングするシステムを開示している。
・Lye  et  al.のWO2004/047630は、ユーザーの健康条件に関する情報を送信するためにUWB信号を使うシステムを開示している。
・TupinらのUS2004/0249258は撮像および生理的データ取得のためのUWBレーダーの使用を開示している。
・McEwanのUS5,361070はUWBレーダー動きセンサーを開示している。
・EdwardsのUS6,788,206は患者モニタリング・システムを開示している。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、UWBシステムに関係する装置および方法を提供する。本装置および方法は人または動物の生命徴候をモニタリングするシステムに適用されうる。本装置および方法は他の用途ももつ。そのような方法および装置は本稿で記載するようなさまざまなUWB技術を組み込んでいてもよい。本発明のいくつかの側面に基づくシステムは、連続波（CW:  continuous  wave）技術を使って実装されてもよい。
【０００９】
本発明のいくつかの個別的な側面は、UWB信号を送信および／または受信するために使用されうるアンテナおよびアンテナ・アレイ；UWBレーダー・トランシーバー回路；および患者モニタリング・システムを提供する。本発明のこれらの個別的な側面は互いに独立に適用されてもよく、さまざまな組み合わせで適用されてもよい。
【００１０】
本発明のさらなる側面および本発明の個別的な実施形態の諸特徴について以下に述べる。
【００１１】
図面は、限定的な意味のない本発明の実施形態を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下の記述を通じて、本発明のより十全な理解を提供するために個別的な詳細が述べられるが、本発明はそうした個別事項なしでも実施されうる。その一方で、よく知られた要素は、本発明を無用に埋没させるのを避けるため、詳細に図示したり説明したりはしていない。したがって、明細書および図面は制約する意味ではなく、例示的な意味と見なされるべきものである。
【００１３】
以下の記述は、超広帯域信号を送信および／または受信するアンテナ、超広帯域信号を生成する回路ならびに人または動物の存在、活動および／または生命徴候をモニタリングするシステムを記述する。本発明は、これらの要素すべてを組み込む患者モニタリング・システムを参照して記述されるが、本稿で記載されるさまざまな新しい構成要素およびサブシステムは他の組み合わせおよびコンテキストにおいても用途をもつ。
【００１４】
図１は、患者モニタリング・システム１０を概略的に示している。システム１０はたとえば、病棟、長期ケア施設、新生児室（nursery）などで使用されうる。システム１０は、モニタリング・ステーション１２および一つまたは複数の検知ユニット１４を有している。図示した実施形態では、検知ユニット１４は、ベッド１７のマットレス１６の下に位置された検知ユニット１４Ａおよび１４Ｂ、車椅子１９の背もたれ１８に組み込まれた（またはそれに取り付けられた）検知ユニット１４Ｃ、制限領域２２（制限領域２２はたとえば薬が保管されている調剤室（dispensary）、施設からの出口などでありうる）の入口２０に取り付けられた検知ユニット１４Ｄならびに患者の胸（図参照）または手首（図示せず）に付けられた（strapped）検知ユニット１４Ｅを含む。
【００１５】
モニタリング・ステーション１２は、諸センサー１４に加えてさらなるセンサー（図示せず）から信号を受信してもよい。たとえば、モニタリング・ステーション１２はドア・スイッチや、接近センサーや、EEG機、血中酸素センサーなどのような他の患者モニタリング装置から信号を受信してもよい。
【００１６】
各検知ユニット１４はモニタリング・ステーション１２と通信している。通信は好ましくは無線通信である。後述するように、検知ユニット１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃおよび１４Ｅは当該検知ユニット１４の位置にいる人の存在、活動および生命徴候をモニタリングする。検知ユニット１４Ｄは制限領域２２内の人員の存在を検出することが意図されている。検知ユニット１４Ｄは生命徴候を検出する機能などを欠いていてもよい。検知ユニット１４は、次のうちの一つまたは複数をモニタリングしてもよい：
・人の心拍数（hear  rate）；
・人の呼吸数（breathing  rate）；
・人の呼吸または心拍が止まったかどうか；
・人の呼吸または心拍に異常パターンがあるかどうか；
・人が活動している（すなわち動いている）かどうか；
・人が普通でない仕方で動いているかどうか（たとえば、人が発作またはひきつけを示しうる仕方で動いているかどうか）；
・検知ユニットの近傍に人が存在するかどうか；
・その他。
モニタリング動作からの結果を含むデータ信号２４がモニタリング・ステーション１２に送信される。
【００１７】
モニタリング・ステーション１２は、ディスプレイ２６、有線または無線通信モジュール２７およびアラーム２８を有する。アラーム２８はたとえばアラーム音発生器を有していてもよい。通信モジュール２７は検知ユニット１４からデータ信号２４を受信する。モニタリング・ステーション１２は、モニタリングされるさまざまな人に関して情報を表示する。
【００１８】
図２は、可能なディスプレイの一例を示している。モニタリング・ステーション１２はたとえば、ナース・ステーションに位置されていてもよく、そこでは当直看護師がモニタリング・ステーション１２を、患者の状態をモニタリングするために使用できる。モニタリング・ステーション１２は、データ信号が指定されたアラーム基準を満たす場合にアラームを発してもよい。アラーム基準はたとえば次のようなものを含みうる：
・人が存在するが、動いておらず、かつ検出可能な心拍または呼吸がない状態が閾値期間以上にわたって続いている；
・検知ユニット１４のところに居続けるべき人の存在が検出されなくなった；
・制限領域に人が検出された；
・その他。
【００１９】
アラームは、ディスプレイ２６上に可視的な印２９の表示を引き起こしてもよいし（図２参照）、さらにまた、あるいは代替として、ブザーまたはその他を有していてもよいアラーム２８によって可聴信号を生成させてもよい。モニタリング・ステーション１２に加えてリモート・モニタリング・ステーション（図示せず）が設けられてもよい。モニタリング・ステーション１２は任意的に、モニタリング・ステーション１２においてアラーム条件が検出されたときに担当者に信号を送ることができるポケベルなどのような携帯型モニタリング装置と通信してもよい。
【００２０】
ディスプレイ２６は、モニタリングされる患者の動きの傾向を、モニタリングされる任意の生命徴候およびシステム１０によってモニタリングされるさまざまな生命徴候の値とともに表示してもよい。
【００２１】
モニタリング・ステーション１２は、患者情報、治療履歴、薬歴などを追跡する全体的な患者管理システムと統合されていてもよい。そのようなシステムは商業的に入手可能であり、よってここではこれ以上の説明はしない。モニタリング・ステーション１２のところにいる人員は、モニタリングされている患者の心拍数および呼吸数を観察でき、患者がベッドから出たり落ちたりしたとき、患者が呼吸を止めたとき、患者の心臓が止まったとき、患者が異常な動きをしているときまたはモニタリング・ステーション１２がアラームを与える他の何らかの条件または条件の組み合わせが存在するときに、アラームによって警告される。
【００２２】
検知ユニット１４は超広帯域（UWB）レーダー・システムを有する。図３は、例示的な検知ユニット１４のブロック図である。検知ユニット１４は、アンテナ・システム３１に接続されたUWBレーダー・システム３０を有する。UWBレーダー・システム３０はUWB送信機３０ＡおよびUWB受信機３０Ｂを有する。UWBレーダー・システム３０はUWBパルスを発し、それがアンテナ・システム３１によって人が位置されていることがありうる空間中に送信される。UWBレーダー・システム３０はこの空間内の人を検出するために使うことができるので、この空間は「検知体積」と呼ばれてもよい。この空間内に人が存在している場合、肺や心臓の表面といったその人の身体中の界面でパルスが反射され、反射されたパルスがアンテナ３１で受信され、UWBレーダー３０によって検出される。
【００２３】
いくつかの実施形態では、UWBパルスはCバンド（3.6ないし4.6GHz）にある。送信されるUWBパルスの幅は、たとえば1nsないし3nsの範囲にあってもよい。UWBパルスは好適なレートで送達される。平均放出電力が該当する規制上の要件を満たすのに十分低くなるよう、パルス・レートは十分低い値に設定されてもよい。たとえば、パルス反復間隔（PRI:  pulse  repetition  interval）はいくつかの実施形態では、0.5μsないし1μsの範囲にある。時間平均された送信出力電力は比較的小さくなりうる。たとえば、最大実効等方放射電力（EIRP:  effective  isotropic  radiation  power）は−41.3dBm/MHzまたはそれ未満でありうる。
【００２４】
UWBレーダー・システム３０からの受信器出力信号３２は信号処理システム３３に渡される。信号処理システム３３は受信器出力信号３２を処理して、心拍数、呼吸数および／または検知ユニット１４によってモニタリングされている他の特性についての値を得る。そうした特性についての値を含む出力信号が無線通信装置３５に渡され、無線通信装置３５はアンテナ３６によってモニタリング・ステーション１２に前記値を表すデータを運ぶ信号２４を送信する。図示した実施形態では、コントロール３８が検知ユニット１４の動作を調整する。コントロール３８はたとえば、ソフトウェア命令を実行するプログラム可能なマイクロプロセッサ、論理回路またはそれらの何らかの組み合わせを有していてよい。
【００２５】
図４は、マットレス１７の下に位置されたアンテナ・システム３１がどのようにUWBパルス４０を放出できるかを概略的に示している。パルス４０は人Pに伝わり、人の肺Ｌおよび心臓Ｈの表面を含むさまざまな表面で反射されて反射パルス４２を形成し、それがアンテナ・システム３１によって検出される。UWBレーダーを後方散乱リモート検知モードで使うことによって、システムは、電極またはその他のデバイスを人の体に取り付けることなく、人の心拍数および呼吸数をモニタリングできる。
【００２６】
アンテナ・システム３１は送信アンテナ３１Ａのアレイおよび受信アンテナ３１Ｂのアレイを有していてもよい。送信アンテナおよび受信アンテナは、マットレス１６上で任意の合理的な位置および姿勢にある患者Ｐからの反射パルス４２を引き起こし、検出できるのに十分広い領域にわたって分散される。送信アンテナ３１Ａは低利得アンテナであってもよい。低利得送信アンテナ３１Ａの使用は、EIRPが該当する規制によって指定されうる閾値を超えるようにすることなく、より高い平均振幅をもつUWB信号の送信を許容する。いくつかの行政区では、規制はEIRPが指定された閾値を超えないことを要求する。さらに、低利得アンテナは一般に広い放射パターンを有するので、放射は広い角度空間に分散される。
【００２７】
受信アンテナ３１Ｂは、反射パルス４２を含む受信信号についてよりよい信号対雑音比（SNR）を与えるため、より高い利得のアンテナであってもよい。
【００２８】
図４Ａは、マットレス１６の下のアンテナ・アレイの例示的な構成を示している。いくつかの送信アレイ３１Ａおよび受信アレイ３１Ｂが、マットレス１６の上に横たわる人Ｐの胴体の期待されるレベルのところでマットレス１６を横断して広がる領域４６内に配置される。各送信アレイ３１Ａは、受信アレイ３１Ｂのクラスターの中心にある。図示した実施形態では、各送信アレイ３１Ａは四つの受信アレイ３１Ｂの群の中心にあり、四つの受信アレイ３１Ｂは中心の送信アレイ３１Ａからほぼ同じだけ離間されている。送信アンテナ３１Ａおよび受信アンテナ３１Ｂをインターリーブされた仕方で配置することは、良好な信号対雑音比を得ることを容易にする。送信アンテナ３１Ａは比較的大きなカバー角（coverage  angle）を与える低利得アンテナであってよい。これは比較的少ない送信アンテナ３１Ａで領域４６をカバーすることを許容する。
【００２９】
図４Ｂはもう一つの可能な構成を示しており、ここでは、いくつかのアンテナ・モジュール４３がそれぞれ、いくつかの送信アンテナ３１Ａおよびいくつかの受信アンテナ３１Ｂを有する。モジュール４３はUWBトランシーバーを含む電子回路モジュール４４に、同軸ケーブル４５のような好適な導波路によって接続されうる。各モジュール４３はたとえば約8インチ四方であってよい。図示した実施形態では、各モジュール４３は四つの受信アンテナ３１Ｂおよび一つの送信アンテナ３１Ａをもつ。アンテナは回路基板に直接マウントされ、または（たとえばエッチングまたはプリントによって）形成されてもよい。各モジュールは任意的に、電子回路モジュール４４に送達すべく四つの受信アンテナから電力を集めるために、４から１への電力合成器を有していてもよい。
【００３０】
図４Ｂの装置はベッドのマットレスの下に設置するための好適なハウジング内に格納されていてもよい。ハウジングは、アンテナ３１Ａおよび３１Ｂに、それらのパフォーマンスに影響しうるいかなる誘電体または金属の表面とも接触させない絶縁を提供する。ハウジングはアンテナ・モジュール４３と下にあるマウンティング表面との間に空気ギャップを提供してもよい。ハウジングは、アンテナ・モジュールおよび電子回路モジュールがマウントされうる、しっかりしたベース・プレートを含んでいてもよい。ベース・プレートはたとえば、アルミニウムまたは他の好適な材料のシートであってもよい。ハウジングは、環境保護のためにレードーム（radome）を含んでいてもよい。レードームはたとえば、プラスチックの薄層から形成されてもよい。電子回路モジュール４４のために金属遮蔽囲いが設けられてもよい。
【００３１】
図４Ｃは、図４Ｂの実施形態よりも少ないアンテナをもつもう一つの実施形態を示している。他のアンテナ配列も可能である。
【００３２】
図５に示した例示的な実施形態では、UWB送信機３０Ａは、断続されて（quenched）パルス状の無線周波（RF）波形を生成する発振器５０を有する。その無線周波波形がゲート付き増幅器５２に渡されて、UWBパルス４０が生成される。一般に、周波数最適化を許容するために、発振器５０の中心周波数は調整可能であることが望ましい。発振器５０においてはいかなる好適な発振器回路が使用されてもよい。幅広い範囲の好適な発振器が当業者には知られている。たとえば、発振器５０は、ダイオード、FETまたは接合トランジスタに基づく発振器であってもよい。
【００３３】
例示的な実施形態では、UWB受信機３０Ｂは、アンテナ・システム３１の受信アレイ３１Ｂからの信号５３を受信し、受信された信号を、たとえばフィルタ５５および増幅器５６を有するRF信号調整段５４を通す。調整された信号は混合器５８に与えられ、そこで発振器５０からの信号と混ざってベースバンド信号５９を与える。ベースバンド信号５９はベースバンド調整段６０でたとえばフィルタ６１および増幅器６２によってさらに調整される。調整されたベースバンド信号は次いでアナログ‐デジタル変換器（ADC:  analog-to-digital  converter）６４によってデジタル化される。調整されたベースバンド信号がダイナミック・レンジ80dBでデジタル化できるよう、ADC  ６４は好ましくは少なくとも12/14ビットADCである。約10Hzのアナログ式アンチエイリアス・フィルタでは、心拍数および呼吸数を抽出できるデジタル化信号を得るために、ADCのサンプリング・レートは約50Hzを超える必要はない。検知ユニット１４の全体的なコスト、大きさおよび電力消費を低減させるため、ADC  ６４は組み合わされたADC/マイクロプロセッサのADC部であってもよい。
【００３４】
現在のところ好ましい諸実施形態では、反射パルス４２を検出するために、コヒーレント・ドップラー検出方式が適用される。調整されたベースバンド信号は、患者の心拍とともに変動する周波数成分と、患者が呼吸するにつれて変動する周波数成分とを有する。調整されたベースバンド信号は、オーディオ周波数信号であることがありうる（たとえば、調整されたベースバンド信号は1ヘルツ未満から数ヘルツの範囲であってもよい）。
【００３５】
図示した実施形態では、ベースバンド調整段６０は、ベースバンド信号５９の呼吸成分および心拍数成分を調整するために別個の信号経路を提供する。これは、信号調整が各信号成分について最適化されることを許容する。図５は、別個のフィルタ６１Ａおよび６１Ｂを有するフィルタリング段６１と、別個の増幅器６２Ａおよび６２Ｂを有する増幅段６２と、それぞれ心拍数信号６５Ａおよび呼吸数信号６５Ｂを調整する別個のアナログ‐デジタル変換器６４Ａおよび６４Ｂを有するデジタル化段６４を示している。
【００３６】
デジタル化された信号６５（図示した例では調整された成分６５Ａおよび６５Ｂ）は信号処理段３３に渡される。信号処理段３３は、たとえばデジタル信号プロセッサまたはマイクロプロセッサのような好適なデータ・プロセッサ、あるいは好適な構成設定された現場プログラム可能なゲート・アレイ（FPGA:  field-programmable  gate  array）のような好適なアナログもしくはデジタルの信号処理回路を有する。図５では、信号処理段３３は、DSP  ６６にとってアクセス可能なプログラム・ストアに記憶されたソフトウェア命令６８を実行するデジタル信号プロセッサ（DSP:  digital  signal  processor）６６を有する。DSP  ６６は信号６５から心拍数および呼吸数の情報を抽出する。
【００３７】
いくつかの実施形態では、DSP  ６６は、調整されたベースバンド信号の周波数領域への変換を実行するようプログラムされる。そのような変換の例は、高速フーリエ変換（FFT）として実装されうるフーリエ変換である。人間の心拍は典型的には0.8Hzから3Hzの範囲の周波数をもつ（毎分50ないし180回の心拍）。人間の呼吸は典型的には0.1Hzから0.7Hzの範囲の周波数で起こる（毎分6ないし52回の呼吸）。DSP  ６６は、変換された周波数領域信号において心拍数および呼吸数について期待される範囲の周波数にピークを探すことによって、患者の心拍数および呼吸数を抽出できる。心拍数および呼吸数の周波数範囲は、DSPソフトウェア６８において指定されてもよいし、あるいはDSP  ６６にとってアクセス可能なデータ・レジスタに記憶されていてもよい。
【００３８】
心拍数および呼吸数の範囲はユーザー構成設定可能であってもよい。たとえば、乳児（infant）は成人の心拍数よりも著しく高い心拍数をもつことがある。本発明に基づく装置が乳児をモニタリングするために使われる場合、心拍数および呼吸数の周波数範囲は、好適なユーザー・インターフェースによってより高い値に設定されてもよい。
【００３９】
結果の精度は、比較的大きなデータ・ブロックについて周波数領域への変換を実行することによって改善されうる。たとえば、周波数領域への変換は、調整されたベースバンド・データの3ブロック以上を同時に取ることによって実行されうる。各ブロックはたとえば、調整されたベースバンド・データの256個、521個または1024個の標本値を含みうる。新しいブロックが利用可能になるたびに、最も古いブロックを捨てて最新のブロックを追加することによって、変換は繰り返される。したがって、逐次的な各変換のベースとなるデータは、直前の変換のデータと重なりがある。たとえば、同時に4ブロックのデータを取る場合、各変換について使われるデータには75%の重なりがある。
【００４０】
期待される心拍数に対応する周波数範囲内の周波数スペクトルに複数のピークがある場合に心拍数信号を識別するのを補助するよう、以前に判別された平均心拍数を使うことによってさらなる向上がなされてもよい。DSP  ６６が周波数領域データ中に心拍数でありうる二つ以上のピークを識別する場合、DSP  ６６は、以前に判別された平均心拍数に最も近いピークを選択するようプログラムされてもよい。
【００４１】
呼吸周波数の高調波が心拍数周波数範囲にはいることがある。受信機３０Ｂはそのような高調波を最小限にするよう設計されてもよい。いくつかの実施形態では、DSP  ６６は、心拍数または呼吸数の高調波である周波数成分を検出し、心拍数または呼吸数を、完全にまたは部分的に高調波の周波数から判別するようプログラムされてもよい。たとえば、心拍数は、心拍数の第二高調波の周波数を検出および測定し、その結果を2で割ることによって判別されてもよい。
【００４２】
場合によっては、人は、比較的高い呼吸数および比較的低い心拍数をもつことがある。そのような場合、心拍数と呼吸数の信号を分離できないことがありうる（特に、呼吸数信号の信号レベルが典型的には心拍数信号よりずっと大きく、場合によっては呼吸数信号は心拍数信号より振幅にして20dBないし30dB高いことがありうるため）。この振幅差は、信号調整段６０に呼吸信号の振幅を軽減するフィルタを設けることによって、若干軽減できる。たとえば、信号調整段６０は、呼吸周波数範囲の信号の振幅を、心拍数周波数範囲の信号に対して10ないし15dB下げてもよい。
【００４３】
呼吸信号および心拍信号の周波数の識別および測定は、調整されたベースバンド信号の時間領域解析を実行することによって向上されてもよい。たとえば、調整されたベースバンド信号（これは好適なフィルタリングによってさらに調整されてもよい）におけるピークおよび0をまたぐ回数を数えることによって呼吸数を測定できる。調整されたベースバンド信号中の低めの周波数をフィルタで除去することによって、心臓の動きに起因する信号におけるピークを数えることによって心拍数を測定することもできる。時間領域解析によって得られる呼吸数情報および／または心拍数情報を周波数領域解析によって得られた対応する情報と組み合わせて、呼吸数および／または心拍数の洗練された推定値を得てもよい。代替では、周波数領域解析の代わりに時間領域解析によって呼吸数情報および心拍数情報を得てもよい。
【００４４】
いくつかの実施形態では、呼吸数および心拍数は二つ以上の異なる方法で判別されてもよく、その二つ以上の異なる方法で得られた結果を組み合わせることによって呼吸数または心拍数についての値が確立されてもよい。たとえば、本発明に基づくシステムは、調整されたベースバンド信号のフーリエ変換において心拍数に対応する周波数成分を直接識別することによって心拍数を判別する第一の手段と；調整されたベースバンド信号のフーリエ変換において心拍数の第二高調波に対応する周波数成分を識別することによって心拍数を判別する第二の手段と；調整されたベースバンド信号の時間領域解析によって心拍数を判別する第三の手段と；前記第一、第二および第三の手段によって提供される結果を組み合わせて心拍数についての値を与える組み合わせ手段とを含んでいてもよい。組み合わせ手段はたとえば、前記結果の平均または重み付き平均をとってもよい。
【００４５】
DSP  ６６は、心拍数および呼吸数を好適な窓にわたって平均し、更新された平均を通信サブシステム３５に提供する。たとえば、心拍数および呼吸数の両方は15ないし30秒の窓にわたって平均されてもよい。呼吸数は典型的には心拍数より小さいので、呼吸数は任意的に、より長い窓にわたって平均されてもよい。電源投入から心拍数および呼吸数の情報が得られるまでの時間を短縮するために、最初は平均する時間を短めにしてもよい。
【００４６】
心拍数および呼吸数は、適時の結果を与えるのに十分な頻度で更新される。たとえば、心拍数は数秒ごと（たとえば1ないし5秒ごと）に更新されてもよい。望むなら、呼吸数はより低い頻度（たとえば5ないし15秒ごと）で更新されてもよい。
【００４７】
患者が動くと、その動きが調整されたベースバンド信号に大振幅で低周波数の成分を引き起こす。これらの低周波成分は心拍数信号、呼吸数信号またはこれら両方の信号を圧倒することがある。そのような動きの継続期間中は、心拍数信号もしくは呼吸数信号またはこれら両方の信号を識別することが難しいことがありうる。DSP  ６６は好ましくはそのような動きアーチファクトを検出し、モニタリング・ステーション１２に対して、動きが検出され、その動きが呼吸数および／または心拍数の更新を妨げていることを示す信号を生成する（たとえば動き検知フラグをセットすることによって）ようプログラムされる。DSP  ６６は、調整されたベースバンド信号６５中の大振幅で低周波数の成分を識別することによって動きアーチファクトを検出しうる。
【００４８】
通信サブシステム３５は、更新された平均と、動きフラグおよびモニタリング・ステーション１２に対して検知ユニット１４を識別するIDコードのような任意の追加的な情報とを送信する。検知ユニット１４からモニタリング・ステーション１２にデータを送信するためには、いかなる好適な通信技術およびプロトコルが提供されてもよい。限定的な意味でない例をいくつか挙げると：イーサネット（登録商標）LAN、IEEE802.11ネットワークまたはZigBee（商標）規格に準拠した無線データ通信システムといった有線または無線の構内ネットワーク（LAN）がある。一部の処理は、信号処理段３３ではなくモニタリング・ステーション１２で実行されてもよいことを注意しておく。
【００４９】
心拍数は典型的には、心拍数の周期程度で突然変わることはない。モニタリング・ステーション１２（またはDSP  ６６）は平均された心拍数および呼吸数の値に対して統計的解析を実行してもよい。たとえば、新しい心拍数の値が前の平均心拍数の値と比較されてもよい。新しい心拍数の値が閾値量（たとえば50%）より大きく前の平均心拍数の値と異なっている場合には、モニタリング・ステーション１２（またはDSP  ６６）は新しい値を表示しないよう構成されてもよい。この状況では、モニタリング・ステーション１２は、心拍数の値の代わりにまたはそれに加えてある記号を表示することによって、心拍数の値を表示しないことによって、心拍数の値を異なる表示パラメータ（たとえば点滅、異なる色など）を使って表示することによって、あるいはその他によって、心拍数の値が信頼できないことを示しうる。
【００５０】
モニタリング・ステーション１２は、潜在的な問題を示すパターンを探しながら心拍数および呼吸数の信号をモニタリングしてもよい。たとえば、モニタリング・ステーション１２は人の呼吸数が突然増加し、高いままになった場合に、それだけで、あるいは他の要因と組み合わせて、アラームをトリガーするよう構成されてもよい。
【００５１】
図６は、UWBレーダー３０として使用されうる回路７０を示している。回路７０は信号発生部７０Ａおよび信号受信部７０Ｂを有する。信号発生部７０Ａは局部発振器信号７１およびUWBパルス信号７２を生成する。信号７１および７２は異なる波形をもつ。信号７２は、数ナノ秒（ns）のパルス幅をもつ短いUWBパルスからなる。
【００５２】
局部発振器信号７１は、信号７２中のパルスより長く、信号７２中のパルスと同じ搬送波周波数をもつパルスを提供する。局部発振器信号７１中のパルスの長さは、関心のある範囲内の反射されたパルス４２すべての捕捉を許容するよう十分な長さであるべきである。局部発振器パルスの終わり以後に到達する反射パルス４２は検出されない。周囲からの望まれない信号を排除し、無用なRF結合を避けるために、局部発振器信号７１中のパルスを短く保つことが望ましい。たとえば、信号７１中のパルスの長さは典型的には5nsないし10ns程度の範囲にあり、調整可能であってもよい。いくつかの実施形態では、信号７１および７２中のパルスは同じまたは似たような長さであることができる。
【００５３】
信号発生部７０Ａでは、クロック７４が所望のパルス反復周波数、たとえば約1MHzでクロック信号を、長パルス・ゲーティング回路（long-pulse  gating  circuit）７６に提供するよう動作する。長パルス・ゲーティング回路７６は、クエンチング回路７８に、好適な周波数（たとえばCバンド周波数）で動作する発振器７８の断続をさせるパルスを発生させる。局部発振器信号７１は信号分割器８０において抜き取られる。
【００５４】
遅延回路８４によって設定された時間遅延後、SPゲーティング回路８６によって短パルス（short  pulse）が発生される。この短パルスは、スイッチ８２を操作して、非常に短いRFパルスを送信アンテナ・アレイにフィルタ８８を介して通過させる。送信されるパルスを短く保つことは、送信されるパルスが、低い平均信号レベルで、比較的広い帯域幅をもつことを含意する。そのような低レベル信号は、許容される時間平均信号レベルおよび最大信号レベル制限する米国の連邦通信委員会（FCC）によって課される要件のような規制上の要件を満たすようにされることができる。遅延８４は、信号７２中の送信パルスと局部発振器信号７１との間の相対的なタイミングに対する制御を許容する。
【００５５】
受信部７０Ｂは受信アンテナ・アレイから信号を受信する。信号はフィルタ９０でフィルタリングされ、低雑音増幅器９２によって増幅されてから、混合器９４において局部発振器信号７１と混合される。混合器９４の上流で局部発振器信号７１の振幅を低下させるために減衰器７３が設けられてもよい。混合器９４からのベースバンド信号出力はフィルタ９５でフィルタリングされ、差動増幅器９６Ａでオフセットを調整され、増幅器９８Ａで増幅され、フィルタ９９Ａでフィルタリングされる。
【００５６】
図示した実施形態では、差動増幅器９６Ａ、増幅器９８Ａおよびフィルタ９９Ａは、心拍数を判別するもとになる信号を運ぶ。呼吸数を判別するもとになる信号を調整するためには、別個の差動増幅器９６Ｂ、増幅器９８Ｂおよびフィルタ９９Ｂが設けられる。これは心拍数および呼吸数の信号の分離を容易にする。混合器９４の出力における復調信号の呼吸に関する情報を運ぶ成分は、心拍数を表す信号の成分よりも、典型的には大きさにして約20dBないし30dB高い。心拍数チャネルにおける高域通過フィルタ９９Ａは呼吸信号の多くをフィルタ除去できる。高域通過フィルタはたとえば、約0.5Hzより低い周波数をもつ信号成分をフィルタ除去し、より高い周波数の信号を通過させるものでもよい。呼吸信号の心拍数信号からの分離は、呼吸数および心拍数の信号を、それらの信号の時間領域の信号処理を容易にするレベルにまで増幅することを許容する。
【００５７】
受信部７０Ｂは、反射電力および人の動きを検出できるもとになる信号を運ぶ別個の出力を具備する。動き検出出力１０２は、増幅器１００によって増幅され、高域通過フィルタ１０１によってフィルタリングされている信号を受信する。動き検出出力１０２における信号がある閾値を超える値をもつ場合、これは患者が、心拍数または呼吸数の測定を乱すのに十分なだけ動いていることの指標である。
【００５８】
増幅器１０４およびフィルタ１０５はそれぞれ、混合器９４の出力で取られた信号を増幅および低域通過フィルタリングする。この信号は出力１０６に呈される。出力１０６における信号の振幅は、受信アンテナ３１Ｂによって拾われる反射電力が増すにつれて増す。
【００５９】
反射電力は包絡線検出器によって測定されてもよい。反射電力の振幅は、一般に、装置の構成、対象の性質、対象の姿勢および位置などに依存する。いくつかの実施形態では、対象の存在または不在が、二つの異なる組のアンテナ（典型的には、二つの組のアンテナは二つのアンテナ・アレイである）で受信された反射電力を比較することによって、判別される。二つのアレイで受信された反射電力の差を閾値と比較することによって、対象が存在するかどうかが判別される。そのような実施形態では、増幅器１０４は図６に示されるように差動増幅器であってもよい。この構成の利点は、装置における変動を補償するための調節がほとんどまたは全く必要ないことである。
【００６０】
人（またはその他の、人のような対象）が検知体積中に存在しない場合、出力１０６における信号は所与の範囲内の振幅をもつことになる。ベッド・センサーの場合、これはベッドが占有されていないことを示す。他の用途で使用されるセンサーの場合、これは、人が検知体積中に存在していないことを示す。人が検知体積にはいると、出力１０６における信号によって示される反射電力（または反射電力差）が変化する。システム１０は出力１０６における信号をモニタリングして、出力１０６における信号が人がいないときにとる範囲外の値に変化するときに、たとえばNOT_OCCUPIED〔非占有〕からNORMAL〔通常〕に状態フラグを変化させてもよい。
【００６１】
回路７０は、電源投入されたときに、あるいはベッドが占有されていない他の時点でユーザー入力に応答して、ベッド非占有に対応する値の範囲を設定する構成ルーチンを実行してもよい。
【００６２】
信号処理システム３３は、出力１０２および１０６における信号の組み合わせに基づいて状態フラグをセットしてもよい。状態フラグはたとえば、NOT_OCCUPIED〔非占有〕、MOTION〔動き〕およびNORMAL〔通常〕の値を有しうる。いくつかの実施形態は、通常の動きおよび異常な動きの両方について状態フラグを有してもよい。通常の動きを示す状態フラグは、モニタリングされている人が、通常かつ期待される仕方で寝返りを打ったり位置を変えたりするときにセットされうる。異常な動きを示す状態フラグは、モニタリングされている人が、介入を必要としうる問題である可能性を示す動きをするときにセットされうる。たとえば、異常な動きを示す状態フラグは、モニタリングされている人が、ある種の型の発作に伴うような継続的なばたばたする動きをするときにセットされうる。心拍数および呼吸数の値の更新は、状態フラグが「NORMAL」以外の値をもつときには抑制されてもよい。
【００６３】
図７は、信号７２中で送信されるUWBパルスのタイミングおよび長さを制御するより短いパルス・ゲーティング信号８７と、局部発振器信号７１中のパルスのタイミングおよび継続時間を制御するより長いパルス信号７７との間の相対的なタイミングを示すタイミング図である。信号７７は長さＡ、たとえば5〜10nsで、長さＢ、たとえば1μsの間隔だけ隔てられた諸パルスを有する。図示した実施形態では、信号８７中のパルスは、信号７７中のより長いパルスの開始より、時間Ｃ、典型的には数ns後に始まる。これは発振の開始における周波数および位相の安定性を増進する。信号８７中のパルスは、数ns（たとえば1〜5nsで、好ましくは3ns以下、たとえば1〜2ns）の長さＤをもつ。パルス長Ｄおよびパルス反復率は、該当する規制によって課される制限に従うのに十分低い、時間平均された電力密度を達成するよう選ばれうる。
【００６４】
受信信号８９は種々の時間スロットにおいて受信機７０Ｂのところに到着する。局部発振器信号７１が利用可能な間のパルス長Ａは、すべての受信信号８９を包含するのに十分長い。受信信号は、受信機７０Ｂにおいて、局部発振器信号によって時間ゲーティングされる。送信された信号より長い局部発信器信号を使うことにより、すべての受信アンテナからの信号の同時検出が許容される。結果として、チャネル多重化は必要とされない。受信機７０Ｂが望まれない雑音信号を受信するのを防ぐため、局部発振器信号は不必要に長くするべきではない。いくつかの実施形態では、各送信パルスSPの始めに、消去信号（blanking  signal）MPが生成される。消去信号MPは、UWBパルスが送信されている間、受信された信号８９の受信を抑制するために接続される。これは、送信アンテナ（単数または複数）への近距離場結合によって受信アンテナ内に誘導される信号が、所望の受信信号８９と間違われることを防ぐ。
【００６５】
上に記載した基本的な技術は、単一の人をモニタリングするシステムに適用されてもよい。たとえば、検知ユニット１４が、ゆりかごにいる乳児の、あるいはベッドまたは椅子にいる人の存在、呼吸数および／または呼吸数をモニタリングするよう設けられてもよい。検知ユニット１４にアラームが統合されていてもよいし、あるいは検知ユニット１４がリモート・アラーム・ユニットに（有線または無線接続によって）アラーム信号を通信するために接続されてもよい。ある実施形態では、検知ユニット１４はベビー・モニタと組み合わされる。ベビー・モニタのベース・ステーションは乳児が出す音を受領し、センサー１４からの出力が問題の可能性を示す場合（乳児が呼吸を止めたなど）にアラーム信号を送達しもする。別の実施形態では、センサー１４はアラームに直接接続され、センサー１４が、モニタリングされている人が短時間以上にわたって呼吸を止めたことを検出する場合、アラームを作動させる。そのようなシステムは、アラームをトリガーすることによって睡眠時無呼吸を患う人を目覚めさせるために使用されてもよく、外部モニタリングはあってもなくてもよい。
【００６６】
図８、図８Ａおよび図８Ｂは、本稿に記載される型のシステムにおいて使用され得、他の用途のためにも使用されうるアンテナ・アレイ１２０の設計を示している。図８Ｂに示される型の個別アンテナは、他の型のアレイに組み合わされても、単独での用途で使われてもよい。アレイ１２０は、回路ボードのような平面基板１２１上に配された複数のダイポール様アンテナを有する。基板１２１は、銅被覆が図８に示されるようにパターン化された両面銅張り積層板であってもよい。
【００６７】
図８では、基板１２１の第一の面の電気伝導領域は実線の輪郭で示され、基板１２１の第二の面の電気伝導領域は点線の輪郭で示されている。図８Ａは、基板１２１の第二の面の電気伝導領域のパターンを示す。
【００６８】
図示した実施形態では、12の受信アンテナ１２２が導波路１２３によって相互接続される。受信アンテナ１２２は直交格子のノードに位置される。二路信号組み合わせ器１２６は受信アンテナ１２２全部からの信号を一つの出力１２８に組み合わせる。送信アンテナ１３０はアレイ１２０の中心に位置される。アレイ１２０が接地面から適正な高さに位置されるとき、送信アンテナ１２０および受信アンテナ１３０の両方が指向性の放射パターンをもつ。
【００６９】
各アンテナ１２２および１３０は、基板１２１の両側から反対方向に延在する素子１２４Ａおよび１２４Ｂをもつ。単一のアンテナ１２２が図８Ｂに詳細に示されている。素子１２４Ａおよび１２４Ｂは互いの鏡像であり、中心線１３１についてそれぞれ対称的である。各素子１２４Ａはそのフィード点１３３の近傍で丸まったセグメント１３２をもち、その開端（open  end）に不均等な長さのいくつかのスタブ（stub）をもつ。図示した実施形態では、各素子１２４において、丸まったセグメント１３２はまっすぐな発散エッジ・セグメント１３４につながり、発散エッジ・セグメントは外側スタブ１３７のコーナー１３６に延びる。素子１２４の開端はＷ型である。まっすぐなセグメント１３８はコーナー１３６で鋭角をなす。中心スタブ１４０は、コーナー１４４で交わる実質的にまっすぐなセグメント１４２間で定義される。図示した実施形態では、コーナー１４４はほぼ直角である。
【００７０】
アンテナ１２２または１３０の共鳴周波数は主として素子１２４のZ方向（すなわち、線１３１に平行な方向）の有効長さによって決定される。フィード点１３３近くでの曲がった幾何構造と、素子の開端での異なる長さの複数スタブ（図示した例では三つ）とを設けることによって、広い周波数帯域幅が達成される。この幾何構造は、その変動する有効素子長のため、多重周波数での共鳴を許容する。いくつかの実施形態では、周波数帯域幅の30%超が、反射性の接地面を使っても使わなくても、達成できる。
【００７１】
各アンテナ１２２または１３０の帯域幅は、セグメント１３４どうしが挟む角θ（図８参照）を変えることによって調節できる。一般に、挟む角が大きくされるほど帯域幅は増し、挟む角が小さくされるほど帯域幅は減少する。アンテナにおいて信号を送信するために適切な挟む角θを選択することによって、送信される放射の周波数スペクトルが調節できる。信号を検出するために使われるアンテナにおける適切な挟む角θを選択することによって、望まれない信号が受信信号からフィルタリングされうる。
【００７２】
放射素子１２４の入力インピーダンスは、一定幅の平衡ストリップ線路１５０の対を通じて、50オームの非平衡マイクロストリップ伝送線路１２３に整合される。平衡ストリップ線路１５０の適切な長さを選択し、アンテナ１２２または１３０のフィード点１３３について適切な大きさを選択することによって、いかなる追加的な整合ネットワークもなしに、アンテナ１２２または１３０は50オームの非平衡伝送線路に整合されることができる。
【００７３】
アンテナ・アレイ１２０は、標準的な回路ボード製造技法で作成でき、UWBパルスの送信および受信に好適なコンパクトな平衡ダイポール構造を提供するという利点がある。
【００７４】
上記したように、椅子に座っている人の存在、動き、心拍数および呼吸数を検出するためにUWBレーダーが使用されてもよい。椅子の背での使用のための検知ユニット、人の胸部または背中に付けられるセンサーとしての使用のための検知ユニット、赤ん坊のゆりかごと一緒に使用されるべきセンサーとしての使用のための検知ユニット、あるいは同様の用途で使用のための検知ユニットは、フルサイズのベッドでの使用のための検知ユニットほど大きなフィールドをカバーする必要はない。結果として、そのような用途についての検知ユニットは、フルサイズのベッドをカバーするために要求されるよりも少ないアンテナを有するようにされてもよい。たとえば、小さなゆりかごにおける乳児の存在、心拍数および／または呼吸数を検知するための検知ユニットは、大きなフィールドをカバーする必要はなく、一つのアンテナのみ、あるいはほんの数個のアンテナを有していてもよい。
【００７５】
図９、図９Ａ、図９Ｂおよび図９Ｃはコンパクト・アンテナ１７０を示している。アンテナ１７０は、たとえばはんだ付け、電気伝導性接着剤を使った取り付けなどによって回路ボードに直接マウントできる放射素子１７２を有する。アンテナ１７０は、本稿で記載される検知ユニットにおいて使用されてもよいし、あるいは他の用途で使用されてもよい。
【００７６】
アンテナ１７０は三次元の構成をもつ。放射素子１７２は電気伝導性の接地面１７４の上方に（above）マウントされる。接地面１７４はたとえば金属回路ボード基板の上の金属層であってもよい。放射素子１７２はたとえば、薄い金属シートを打ち抜き加工することによって形成されてもよい。
【００７７】
いくつかの実施形態では、UWBレーダーを含む電子回路モジュールは、アンテナ１７０を提供するために放射素子１７２が取り付けられることのできる回路ボードを有する。回路ボードは導波路が外部アンテナまたはアンテナ・アレイを接続できる位置をも有していてもよい。用途に依存して、回路ボードには、放射素子１７２または一つもしくは複数の外部アンテナもしくはアンテナ・アレイが接続されてもよい。これは、同じ回路ボードが、さまざまな型の検知ユニットにおいて使用されることを許容する。たとえば、いくつかのアンテナ・アレイがベッド内センサーとしての使用のために回路ボードに接続されることができ、その一方、放射素子１７２が椅子の背の中、赤ん坊のゆりかごのマットレスの下などのセンサーとしての使用のために回路ボードに接続されることができる。
【００７８】
アンテナ１７０は、放射素子と接地面１７４との間の狭いギャップ１７８を通じて直線偏向電場を放射する。アンテナの共鳴周波数は、アンテナ１７０のX方向およびZ方向における全体的な寸法によって主として決定される。放射素子１７２の開端１８２の上に（above）延在する小さなスタブ１８０が、アンテナ１７０の共鳴周波数を微調整するために設けられてもよい。アンテナ１７０の特性は、放射素子１７２と接地面１７４との間に誘電体材料を設けることによって変えられてもよい。
【００７９】
アンテナ１７０のY方向の幾何構造および寸法は、アンテナ１７０の周波数帯域幅を決定する。アンテナ１７０の両側の幾何構造の三角形１８４は、広帯域の動作周波数を許容する。周波数帯域幅の20%超が適正な成形によって達成できる。アンテナ１７０のいくつかの実施形態は、接地面１７４の大きさに依存して6dBiないし8dBiの間の指向性をもつカージオイド放射パターンをもつ。
【００８０】
入力フィード点１８８はアンテナ１７０中に引っ込んでいる。フィード点１８８のエッジ１９０からの適切な距離を選択することによって、アンテナ１７０は、追加的な整合ネットワークなしに、50オーム伝送線路に直接整合されることができる。
【００８１】
UWB動作のために、アンテナ１７０は、放射ギャップ１７８が約1mm、放射素子１７２の上面と接地面１７４との間の距離が5mmないし6mmの範囲であってもよい。
【００８２】
本発明が、以下のことを含むいくつかの側面を有することが理解できる：
・任意の目的のために適用されうる図８、図８Ａおよび図８Ｂのようなアンテナ特徴を有するアンテナ；
・任意の目的のために適用されうる図９、図９Ａおよび図９Ｂに示されるようなアンテナ特徴を有するアンテナ；
・一または複数の人の存在、心拍数および／または呼吸数をモニタリングするために使用されうるモニタリング・システム。図１のシステムが一例；
・乳児または単一の人の安寧をモニタリングするために使われうるモニタリング・システム――そのようなシステムの例は、赤ん坊モニタおよび睡眠時無呼吸を患う人が短時間以上にわたって呼吸を止めた場合にその人を目覚めさせるシステムを含む；
・人の存在、心拍数および／または呼吸数をモニタリングするために使用されうるUWBレーダーに基づくセンサー。そのようなセンサーはたとえば、緊急要員（たとえば、消防士、救急車添乗員、緊急対応専門家、軍事医療従事者など）によって、負傷したまたは具合の悪い人々の生命徴候の存在を試験するために使用されうる。そのようなセンサーはポータブルであってもよい。いくつかの実施形態では、センサーは人の背または胸に押しつけられるよう構成され、生命徴候（たとえば心拍および／または呼吸）が検出できるかどうかを識別するディスプレイまたは他のインジケータを含んでおり、心拍数および呼吸数のような情報を提供してもよい。
・個人上の位置においてパルスを検出するために使用されうるUWBレーダーに基づくセンサー。そのようなセンサーはたとえば、個人の循環系におけるパルスの伝搬の速度に基づいて個人の血圧を計算する非侵襲的な血圧モニタにおいて使用されてもよい。そのようなセンサーはたとえば、人の首および足首に設けられてもよい。これら二つの位置においてパルスが検出される時間の差が、その個人の血圧と相関させられうる。二つのそのようなセンサーがコントローラに接続されてもよく、コントローラが両センサーにおけるパルス到着の間の時間差を判別し、少なくとも部分的にその時間差に基づいて、血圧または血圧変化を計算する。
【００８３】
本発明のある種の実装は、プロセッサに本発明の方法を実行させるソフトウェア命令を実行するコンピュータ・プロセッサを含む。たとえば、ある検知ユニットにある一つもしくは複数のプロセッサまたは複数の検知ユニットにある複数のプロセッサの組み合わせと、モニタリング・ステーションとが、該プロセッサにとってアクセス可能なプログラム・メモリ中のソフトウェア命令を実行することによって本稿で記載されている心拍数および呼吸数の情報を得るための方法を実装してもよい。本発明はまた、プログラム・プロダクトの形で提供されてもよい。プログラム・プロダクトは、データ・プロセッサによって実行されたときにデータ・プロセッサに本発明の方法を実行させる命令を有するコンピュータ可読信号の組を担持するいかなる媒体を有していてもよい。本発明に基づくプログラム・プロダクトは幅広い多様な形でありうる。プログラム・プロダクトはたとえば、フロッピー（登録商標）・ディスケット、ハードディスク・ドライブを含む磁気データ記憶媒体、CD-ROM、DVDを含む光データ記憶媒体、ROM、フラッシュRAMを含む電子的データ記憶媒体などといった物理的な媒体を有していてもよい。プログラム・プロダクト上のコンピュータ可読信号は任意的に圧縮または暗号化されてもよい。
【００８４】
上記でコンポーネント（たとえば、ソフトウェア・モジュール、プロセッサ、組立体、装置、回路など）が言及されているところでは、特に断りのない限り、そのコンポーネントへの言及（「手段」への言及も含む）は、そのコンポーネントの等価物として、記載されているコンポーネントの機能を実行する（すなわち、機能的に等価な）任意のコンポーネントを含み、本発明の例解された例示的な実施形態における機能を実行する開示された構造と構造的に等価ではないコンポーネントをも含むものと解釈されるべきである。
【００８５】
以上の開示に照らして、当業者には、本発明の実施においては、本発明の精神および範囲から外れることなく数多くの変更および修正が可能であることは明白であろう。たとえば：
・実施形態によっては、送信パルスはいくつかの送信アンテナの間に分散され、複数の送信アンテナがUWBパルスを異なる時間スロットにおいて送信する。時間スロットのそれぞれにおいて、反射パルスが複数の受信アンテナで検出されうる。いくつかの実施形態では、これは送信信号を、さまざまな位置に置かれ、UWB送信機から異なるRF経路長によって隔てられているいくつかのアンテナのそれぞれに分散させることによって達成される。
・上記の実装のいくつかでは、RFスイッチ８２としてスイッチングされる増幅器が使用される。しかしながら、PINダイオード、ショットキー・ダイオード、微小電気機械（MEM）スイッチなどといった他の技術を使って好適なRFスイッチが実装されることもできる。
・短距離のために設計されるいくつかの実施形態は、スイッチ８２を欠く。
したがって、本発明の範囲は、付属の請求項によって定義される内容に従って解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明のある実施形態に基づく患者モニタリング・システムのブロック図である。
【図２】図１の患者モニタリング・システムについての可能なディスプレイを示す概略図である。
【図３】図１のモニタリング・システムで使用できる検知ユニットのブロック図である。
【図４】人の存在ならびに人の心臓および呼吸活動をマットレスを通じて無線周波パルスによって検出する検知ユニットを示す概略図である。
【図４Ａ】アンテナのさまざまな代替的な構成の一つを示す図である。
【図４Ｂ】アンテナのさまざまな代替的な構成の一つを示す図である。
【図４Ｃ】アンテナのさまざまな代替的な構成の一つを示す図である。
【図５】検知ユニットのブロック図である。
【図６】検知ユニットで使用されうるRFレーダー・トランシーバーのブロック図である。
【図７】図６のレーダー・トランシーバーの諸部分のタイミング図である。
【図８】UWB信号を送信および受信するために使用されうるアンテナ・アレイの平面図である。
【図８Ａ】図８のアンテナ・アレイの反対側の平面図である。
【図８Ｂ】図８のアンテナ・アレイのアンテナ素子の拡大図である。
【図９】UWB信号を送信および／または受信するために使用されうるコンパクト・アンテナの図である。
【図９Ａ】UWB信号を送信および／または受信するために使用されうるコンパクト・アンテナの図である。
【図９Ｂ】UWB信号を送信および／または受信するために使用されうるコンパクト・アンテナの図である。
【図９Ｃ】UWB信号を送信および／または受信するために使用されうるコンパクト・アンテナの図である。
【図１】
2009528859.tif 000003
【図２】
2009528859.tif 000004
【図３】
2009528859.tif 000005
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2009528859.tif 000013
【図８Ａ】
2009528859.tif 000014
【図８Ｂ】
2009528859.tif 000015
【図９】
2009528859.tif 000016
【図９Ａ】
2009528859.tif 000017
【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
2009528859.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成20年12月24日(2008.12.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モニタリング・ステーションと；
前記モニタリング・ステーションと通信する少なくとも一つのセンサーとを有し、
一または複数の生体被験体の生命徴候をモニタリングする装置であって、前記センサーは：
アンテナ・システムと；
前記アンテナ・システムに結合された超広帯域（ultra  wideband）レーダー・システムと；
前記超広帯域レーダー・システムからの信号を受信するよう接続され、前記信号から、前記アンテナ・システムに対応する検知体積中の人または動物の一つまたは複数の生命徴候についての情報を抽出するよう構成されている信号プロセッサと；
前記情報を前記モニタリング・ステーションに送信するよう構成されている通信システムとを有する、
装置。
【請求項２】
マットレスを有する請求項１記載の装置であって、前記アンテナ・システムが前記マットレスの上側表面の下に位置される装置。
【請求項３】
マットレスを有する請求項１記載の装置であって、前記アンテナ・システムが前記マットレスの下に位置される装置。
【請求項４】
前記アンテナ・システムが、超広帯域放射に対して実質的に透明なレードームによって覆われ、前記レードームが前記マットレスの下に位置される、請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記アンテナ・システムの下にある金属取り付け表面を有し、前記アンテナ・システムが空気ギャップによって前記取り付け表面から離間される、請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記アンテナ・システムが、前記マットレスの頭側の端と足側の端との間のある位置にある帯状領域内に前記マットレスを横断して延在するアンテナのアレイを有する、請求項２ないし５のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のうちいずれか一項記載の装置であって、
前記アンテナ・システムがアンテナのグループを複数有しており、
アンテナのグループは、前記超広帯域レーダー・システムによって生成された超広帯域パルスを送信するよう接続された少なくとも一つの送信アンテナと、前記人または動物によって反射された超広帯域パルスを受信するよう接続された複数の受信アンテナとを有し、
前記複数の受信アンテナは前記送信アンテナからほぼ同じだけ離間されている、
装置。
【請求項８】
前記送信アンテナおよび前記複数の受信アンテナが実質的に平面状の基板上に配されている、請求項７記載の装置。
【請求項９】
請求項１ないし４のうちいずれか一項記載の装置であって、前記アンテナ・システムが前記超広帯域レーダー・システムによって生成された超広帯域パルスを送信するよう接続された少なくとも一つの送信アンテナと、前記人または動物によって反射された超広帯域パルスを受信するよう接続された受信アンテナとを有する、装置。
【請求項１０】
前記送信アンテナが前記受信アンテナより低い利得をもつ、請求項９記載の装置。
【請求項１１】
前記アンテナ・システムが、実質的に平面状の部材上に配されたアンテナのアレイを有する、請求項１ないし５のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１２】
前記アンテナ・システムが、実質的に平面状の部材上に配された複数の受信アンテナおよび少なくとも一つの送信アンテナのアレイを有する、請求項１ないし５のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１３】
前記レーダー・システムが、継続時間3ns以下のパルスを生成するよう構成された送信機と、5nsを超える長さのパルスによってゲートされる受信機とを有する、請求項１ないし１２のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１４】
前記信号プロセッサが命令を実行するデータ・プロセッサを有しており、前記命令は、前記データ・プロセッサに、前記信号を周波数領域に変換し、変換された信号において心拍数に特徴的な周波数帯域内にあるピークを識別することをさせるものである、請求項１ないし１２のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１５】
前記命令が、前記データ・プロセッサに、以前に判別された心拍数に少なくとも部分的に基づいて、ある周波数範囲内のピークを探すことをさせる、請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
前記データ・プロセッサが前記周波数帯域内に複数のピークを識別した場合、前記命令が前記データ・プロセッサに、前記複数のピークのうちから、以前に判別された心拍数に最も近いピークを選択させる、請求項１４記載の装置。
【請求項１７】
前記信号プロセッサが命令を実行するデータ・プロセッサを有しており、前記命令は、前記データ・プロセッサに、前記信号を周波数領域に変換し、呼吸数に特徴的な周波数帯域内にあるピークを識別することをさせるものである、請求項１ないし１４のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１８】
前記データ・プロセッサが、前記信号中に動きアーチファクトを検出し、前記の人または動物が動いていることを示す動き検知信号を生成するよう構成されている、請求項１４ないし１７のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１９】
前記モニタリング・ステーションが、前記動き検知信号に応答して、生命徴候に関する更新された情報の表示を一時的に抑制するよう構成されている、請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
前記レーダー・システムが反射電力出力を有し、前記信号プロセッサが前記反射電力出力における反射電力信号をモニタリングし、前記反射電力信号に少なくとも部分的に基づいて占有信号を生成するよう構成されている、請求項１ないし１９記載の装置。
【請求項２１】
増幅器および低域通過フィルタを有する請求項２０記載の装置であって、前記反射電力信号が、前記増幅器によって増幅され、前記低域通過フィルタによってフィルタリングされた信号である、装置。
【請求項２２】
前記レーダー・システムが第一および第二の反射電力信号を担持する第一および第二の反射電力出力を有し、前記信号プロセッサが前記第一および第二の反射電力信号の間の差をモニタリングし、前記差に少なくとも部分的に基づいて占有信号を生成するよう構成されている、請求項１ないし１９記載の装置。
【請求項２３】
前記アンテナ・システムが、概略平面状の基板の第一の側にある第一の素子および前記基板の前記第一の側と反対の第二の側にある第二の素子を有する少なくとも一つのアンテナを有しており、前記第一の素子および前記第二の素子のそれぞれが中心線について対称的である、請求項１ないし２２のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項２４】
前記素子のそれぞれが複数のスタブを有する、請求項２３記載の装置。
【請求項２５】
前記スタブが尖端をもつ（are  pointed）、請求項２４記載の装置。
【請求項２６】
前記複数のスタブが異なる長さである、請求項２４または２５記載の装置。
【請求項２７】
前記複数のスタブが、交差する直線に沿う複数のエッジをもつ中央スタブを含む、請求項２４ないし２６のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項２８】
前記直線が90±5度の角度で交わる、請求項２７記載の装置。
【請求項２９】
各素子が伝送線路へのフィード接続を有しており、前記素子のエッジの第一のセグメントが前記フィード接続の近傍で丸まっている、請求項２４ないし２８記載の装置。
【請求項３０】
前記第一のセグメントが、前記複数のスタブのうちの外側のスタブのコーナーに延びる発散する直線セグメントにつながる、請求項２９記載の装置。
【請求項３１】
前記素子のスタブが前記中心線から離れる方向に延びる、請求項２４ないし３０記載の装置。
【請求項３２】
前記素子のそれぞれが三つのスタブをもつ、請求項２４ないし３１のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項３３】
前記スタブのそれぞれが尖ったコーナーのほうに延び、前記コーナーにおいて前記素子のエッジのセグメントが交わる、請求項２４ないし３２のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項３４】
前記アンテナが50オームの非平衡伝送線路に直接整合される、請求項２３ないし３３のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項３５】
前記アンテナ・システムが、回路ボードの接地面の上方で（over）該回路ボードに直接マウントされた三次元放射素子をもつ少なくとも一つのアンテナを有し、前記放射素子が開端と、前記開端の上に（over）延在するスタブとを有する、請求項１ないし２２のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項３６】
前記放射素子のエッジから引っ込んだ入力フィード点を有する、請求項３５記載の装置。
【請求項３７】
前記スタブおよびフィード点が前記放射素子の互いに反対端にある、請求項３６記載の装置。
【請求項３８】
前記放射素子が前記開端に向かって幅が先細りになっている、請求項３５ないし３７記載の装置。
【請求項３９】
前記放射素子が、該放射素子の横のエッジ（lateral  edges）に沿って前記接地面に向かって広がるスカート部分を有する、請求項３５ないし３８記載の装置。
【請求項４０】
前記モニタリング・ステーションがディスプレイを有し、該ディスプレイ上に前記センサーによって検出された心拍数を表示するよう構成されている、請求項１ないし３９のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項４１】
前記心拍数が毎分の拍数で測定される、請求項４０記載の装置。
【請求項４２】
前記モニタリング・ステーションがディスプレイを有し、該ディスプレイ上に前記センサーによって検出された呼吸数を表示するよう構成されている、請求項１ないし３９のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項４３】
前記呼吸数が毎分の呼吸回数で測定される、請求項４２記載の装置。
【請求項４４】
前記モニタリング・ステーションがディスプレイを有し、該ディスプレイ上に、前記センサーが生体被験体を検出するかどうかを示す印を表示するよう構成されている、請求項１ないし３９のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項４５】
前記モニタリング・ステーションがディスプレイを有し、該ディスプレイ上に、前記センサーが生体被験体が動いていることを検出するかどうかを示す印を表示するよう構成されている、請求項１ないし３９のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項４６】
生体被験体の動きを示す動き信号をモニタリングし、少なくとも部分的に前記動き信号の振幅または継続時間に基づいて、前記生体被験体の動きが正常でないことを判別する手段を有しており、前記モニタリング・ステーションが、前記生体被験体の動きが正常ではないことを示す印を前記ディスプレイ上に表示するよう構成されている、請求項４５記載の装置。
【請求項４７】
前記少なくとも一つのセンサーが、椅子の背もたれに取り付けられるか組み込まれるかした椅子センサーである、請求項１ないし４６のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項４８】
前記少なくとも一つのセンサーおよび前記モニタリング・ステーションがそれぞれ無線データ・トランシーバーを有しており、前記情報が該無線データ・トランシーバーによって前記少なくとも一つのセンサーから前記モニタリング・ステーションに無線式に送信される、請求項１ないし４７のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項４９】
前記超広帯域レーダー・システムが、約12GHz未満の周波数をもつパルスを送信する、請求項１ないし４８のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項５０】
前記周波数が約3.6GHzないし約4.6GHzの範囲にある、請求項４９記載の装置。
【請求項５１】
前記周波数が約6GHzのところにある帯域にある、請求項４９記載の装置。
【請求項５２】
前記超広帯域レーダー・システムが、約0.5μsないし約1μsの範囲のパルス反復間隔でパルスを送信する、請求項１ないし５１のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項５３】
前記超広帯域レーダー・システムが：
発振器と；
前記発振器から入力を受け取り、前記アンテナ・システムによって検出された反射信号から出力においてベースバンド信号を生成するよう接続された混合器と；
前記ベースバンド信号をデジタル化するよう接続されたアナログ‐デジタル変換器とを有する、
請求項１ないし５２のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項５４】
前記アンテナ・システムと前記混合器との間の信号経路に増幅器およびフィルタを有する、請求項５３記載の装置。
【請求項５５】
前記モニタリング・ステーションが可聴アラームを有しており、前記モニタリング・ステーションが前記可聴アラームを、モニタリングされている被験体がある閾値時間より長い間呼吸を止めたことを検出するのに応答して鳴らすよう構成されている、請求項１ないし５３のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項５６】
前記モニタリング・ステーションが可聴アラームを有しており、前記モニタリング・ステーションが前記可聴アラームを、モニタリングされている被験体の呼吸数が所定の範囲外であることを検出するのに応答して鳴らすよう構成されている、請求項１ないし５３のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項５７】
前記モニタリング・ステーションが可聴アラームを有しており、前記モニタリング・ステーションが前記可聴アラームを、モニタリングされている被験体の心臓活動がある閾値時間より長い間止まったことを検出するのに応答して鳴らすよう構成されている、請求項１ないし５３のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項５８】
前記モニタリング・ステーションが可聴アラームを有しており、前記モニタリング・ステーションが前記可聴アラームを、モニタリングされている被験体の心拍数が所定の範囲外であることを検出するのに応答して鳴らすよう構成されている、請求項１ないし５３のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項５９】
前記モニタリング・ステーションが可聴アラームを有しており、前記モニタリング・ステーションが前記可聴アラームを、モニタリングされている被験体がある閾値時間より長い間不在であることを検出するのに応答して鳴らすよう構成されている、請求項１ないし５３のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項６０】
前記超広帯域レーダー・システムが、ベッドまたは椅子におけるモニタリングされる人の存在を検出するような位置にある、請求項５９記載の装置。
【請求項６１】
前記モニタリング・ステーションが可聴アラームを有しており、前記モニタリング・ステーションが前記可聴アラームを、モニタリングされている被験体の異常な動きを検出するのに応答して鳴らすよう構成されている、請求項１ないし５３のうちいずれか一項記載の装置。
【国際調査報告】
2009528859.tif 000020
2009528859.tif 000021
2009528859.tif 000022
2009528859.tif 000023