(57)【要約】【課題】心拍を精度良く取得するための心拍取得システムを提供する。【解決手段】車両のユーザの心拍を取得する心拍取得システム１００は、車両に位置し、ユーザに対して、電磁波を送信する送信部１０１と、車両に位置し、ユーザで反射した電磁波を受信する複数の受信部１０２Ａ、１０２Ｂと、複数の受信部により受信された複数の電磁波の信号を用いて、ユーザの心拍を取得する処理部１１０とを備え、処理部１１０は、複数の電磁波の信号を、その各信号の位相を用いて、複数の変換信号に変換し、複数の変換信号間の相関値を算出し、その相関値を用いて、ユーザの心拍を取得し、ユーザの心拍に応じた出力を行う。【選択図】図１
2018117800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のユーザの心拍を取得する心拍取得システムであって、
前記車両に位置し、前記ユーザに対して、電磁波を送信する送信部と、
前記車両に位置し、前記ユーザで反射した電磁波を受信する複数の受信部と、
前記複数の受信部により受信された複数の電磁波の信号を用いて、前記ユーザの心拍を取得する処理部とを備え、
前記処理部は、
（ａ）前記複数の電磁波の信号を、前記複数の電磁波の信号それぞれの位相を用いて、複数の変換信号に変換し、
（ｂ）前記複数の変換信号間の相関値を算出し、
（ｃ）前記相関値を用いて、前記ユーザの心拍を取得し、
（ｄ）前記ユーザの心拍に応じた出力を行う
心拍取得システム。
【請求項２】
前記処理部は、前記（ａ）において、前記電磁波の信号それぞれの位相角をゼロにするように演算することで、前記変換を行う
請求項１記載の心拍取得システム。
【請求項３】
前記送信部及び前記複数の受信部は、前記車両においてユーザが着座する座面の下方に位置する
請求項１又は２記載の心拍取得システム。
【請求項４】
前記複数の受信部は、相互に離間して、前記車両において着座するユーザの大腿部の下方に配置され、
前記処理部は、前記（ｂ）において、前記相関値を、前記複数の受信部の配置に関連する時間差に基づいて算出する
請求項１〜３のいずれか一項に記載の心拍取得システム。
【請求項５】
前記複数の受信部は、前記車両において着座する前記ユーザの一方の脚の大腿部の第１部分の下方に配置される第１受信部と、当該大腿部の前記第１部分より膝に近い第２部分の下方に配置される第２受信部と、当該大腿部の前記第１部分と前記第２部分との間の部分の下方に配置される第３受信部とを含み、
前記第１受信部と前記第２受信部との間の第１距離は、前記第１受信部と前記第３受信部との間の第２距離より大きく、
前記処理部は、前記（ｂ）において、前記第１受信部により受信された信号を変換した第１変換信号と前記第２受信部により受信された信号を変換した第２変換信号との間の相関値である第１相関値を、当該第１変換信号と、当該第２変換信号と、前記第１距離に対応する第１の時間差とに基づいて算出し、前記第１変換信号と前記第３受信部により受信された信号を変換した第３変換信号との間の相関値である第２相関値を、当該第１変換信号と、当該第３変換信号と、前記第１の時間差より短く前記第２距離に対応する第２の時間差とに基づいて算出し、前記（ｃ）において、前記ユーザの心拍を、前記第１相関値及び前記第２相関値を用いて取得する
請求項４記載の心拍取得システム。
【請求項６】
前記複数の受信部は、第１受信部と、当該第１受信部より前記車両の前方に位置する第２受信部とを含み、
前記処理部は、前記（ｂ）において、前記第１受信部により受信された信号を変換した第１変換信号と前記第２受信部により受信された信号を変換した第２変換信号との間の相関値を、当該第１変換信号と当該第２変換信号と前記第１受信部と前記第２受信部との間の距離に関連する時間差に基づいて算出し、前記ユーザの心拍を当該相関値を用いて取得する
請求項３記載の心拍取得システム。
【請求項７】
前記処理部は、前記（ｂ）において、
前記車両の停止中に前記複数の受信部により受信された複数の信号を用いて前記時間差を算出する
請求項４〜６のいずれか一項に記載の心拍取得システム。
【請求項８】
前記処理部は、前記（ｂ）において、
前記車両の加速度の変化が閾値を超えた場合に前記複数の受信部により受信された複数の信号を用いて前記時間差を算出する
請求項４〜６のいずれか一項に記載の心拍取得システム。
【請求項９】
前記処理部は、前記（ｂ）において、
前記車両の停止中に前記複数の受信部それぞれにより受信された信号に対応して心拍テンプレート信号を算出し、
前記心拍テンプレート信号と、前記車両の走行中に前記複数の受信部により受信された複数の信号を用いて算出した複数の前記変換信号と、前記時間差とに基づいて、当該複数の変換信号間の前記相関値を算出する
請求項４〜６のいずれか一項に記載の心拍取得システム。
【請求項１０】
前記処理部は、前記（ｂ）において、
前記車両の加速度の変化が閾値を超えた場合に前記複数の受信部それぞれに受信された信号に対応して心拍テンプレート信号を算出し、
前記心拍テンプレート信号と前記複数の変換信号と前記時間差とに基づいて、前記複数の変換信号間の前記相関値を算出する
請求項４〜６のいずれか一項に記載の心拍取得システム。
【請求項１１】
前記複数の受信部は、前記車両において着座するユーザの脚のうち、前記車両に備えられるアクセルペダルから遠い方の脚の大腿部の下方に配置される
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の心拍取得システム。
【請求項１２】
前記処理部による前記（ｄ）における前記出力は、前記ユーザの心拍に応じて生成した制御信号を前記車両に伝達することを含む
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の心拍取得システム。
【請求項１３】
前記処理部による前記（ｄ）における前記出力は、前記ユーザの心拍に応じて生成した情報を前記ユーザに提示することを含む
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の心拍取得システム。
【請求項１４】
前記送信部は、マイクロ波を送信し、
前記複数の受信部は、マイクロ波を受信する
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の心拍取得システム。
【請求項１５】
前記処理部は、前記（ｃ）において、
前記相関値の時系列データからピークを抽出することにより前記心拍を取得する
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の心拍取得システム。
【請求項１６】
車両のユーザの心拍を取得する心拍取得方法であって、
（ａ）前記車両においてユーザに対して電磁波を送信し、
（ｂ）前記ユーザで反射した電磁波を複数の受信装置を用いて受信し、
（ｃ）前記複数の受信装置により受信された複数の電磁波の信号を、当該複数の電磁波の信号それぞれの位相を用いて、複数の変換信号に変換し、
（ｄ）前記複数の変換信号間の相関値を算出し、
（ｅ）前記相関値を用いて、前記ユーザの心拍を取得する
心拍取得方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、心拍取得システム及び心拍取得方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、車両の運転席の背もたれ内部に配置されたマイクロ波送受信機で心拍を測定する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５１３１７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の装置では、マイクロ波送受信機が運転席の背もたれ内部から被験者にマイクロ波を照射して反射波を受波（受信）するが、車両の進行中においては、車両の前後方向の加減速によって生じる車両内でのクラッター及びドップラー信号の混入により、その反射波から微弱な信号である心拍信号を精度良く検出できない場合がある。
【０００５】
本開示は、車両において精度良く心拍を取得し得る心拍取得システムを示す。また、本開示は、車両において精度良く心拍を取得し得る心拍取得方法を示す。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様に係る心拍取得システムは、車両のユーザの心拍を取得する心拍取得システムであって、前記車両に位置し、前記ユーザに対して、電磁波を送信する送信部と、前記車両に位置し、前記ユーザで反射した電磁波を受信する複数の受信部と、前記複数の受信部により受信された複数の電磁波の信号を用いて、前記ユーザの心拍を取得する処理部とを備え、前記処理部は、（ａ）前記複数の電磁波の信号を、前記複数の電磁波の信号それぞれの位相を用いて、複数の変換信号に変換し、（ｂ）前記複数の変換信号間の相関値を算出し、（ｃ）前記相関値を用いて、前記ユーザの心拍を取得し、（ｄ）前記ユーザの心拍に応じた出力を行う。
【０００７】
また、本開示の一態様に係る心拍取得方法は、車両のユーザの心拍を取得する心拍取得方法であって、（ａ）前記車両においてユーザに対して電磁波を送信し、（ｂ）前記ユーザで反射した電磁波を複数の受信装置を用いて受信し、（ｃ）前記複数の受信装置により受信された複数の電磁波の信号を、当該複数の電磁波の信号それぞれの位相を用いて、複数の変換信号に変換し、（ｄ）前記複数の変換信号間の相関値を算出し、（ｅ）前記相関値を用いて、前記ユーザの心拍を取得する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の心拍取得システム及び心拍取得方法は、精度良く心拍を取得し得る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施の形態１に係る心拍取得システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、心拍取得システムの送信部及び複数の受信部の例を示す図である。
【図３】図３は、心拍取得システムにおける受信信号の位相角の補正を説明するための図である。
【図４】図４は、心拍取得システムの位相変換部における位相変換を説明するための図である。
【図５】図５は、心拍取得システムの相関演算部における相関値の算出を説明するための図である。
【図６】図６は、心拍取得システムの時間差設定部における複数の受信部間の距離に関連した時間差の設定を説明するための図である。
【図７】図７は、実施の形態１における複数の受信部からの信号の相関に基づく心拍の推定を説明するための図である。
【図８】図８は、心拍取得システムの提示部による表示例を示す図である。
【図９】図９は、心拍取得システムの動作を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、受信部が受信した人体からの反射波に係る各瞬時の受信信号のデータ例を示す図である。
【図１１】図１１は、図１０に示す受信信号の位相角の回転後のデータ例を示す図である。
【図１２】図１２は、図１１に示す位相角の回転後の受信信号のＩ成分についてのグラフである。
【図１３】図１３は、心拍取得システムの複数の受信部からの信号間の相関値のデータ例を示す図である。
【図１４】図１４は、実施の形態１に係る心拍取得システムで取得した心拍間隔と心電計で取得した心拍間隔との比較用のグラフである。
【図１５】図１５は、実施の形態２に係る心拍取得システムの構成を示すブロック図である。
【図１６】図１６は、心拍取得システムの特徴点算出部における特徴点の算出を説明するための図である。
【図１７】図１７は、実施の形態２における位相変換した受信信号のＩ成分から抽出された特徴点のデータ例を示す図である。
【図１８】図１８は、実施の形態２における複数の受信部からの信号の時間差を調整した相関に基づく心拍の推定を説明するための図である。
【図１９】図１９は、実施の形態３に係る心拍取得システムの構成を示すブロック図である。
【図２０】図２０は、実施の形態３に係る心拍取得システムにおけるテンプレートマッチングを説明するための図である。
【図２１】図２１は、実施の形態４に係る心拍取得システムの構成を示すブロック図である。
【図２２】図２２は、実施の形態４に係る心拍取得システムによる車両の走行制御の一例を示す図である。
【図２３】図２３は、実施の形態５に係る心拍取得システムの構成を示すブロック図である。
【図２４】図２４は、実施の形態５における複数の受信部からの信号に基づくノイズ成分の相殺処理を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
昨今、車両運転時における運転者の体調の急変による事故の防止等のために、運転時における運転者のバイタルデータの測定技術に対するニーズが高まっている。運転時において運転者を過度に拘束することなく、バイタルデータを取得する技術として、特許文献１に開示された装置は、マイクロ波送受信機が運転席の背もたれ内部から被験者にマイクロ波を照射して反射波を受波（受信）することで心拍を測定する。しかし、車両の進行中においては、車両の前後方向の加減速によって生じる車両内でのクラッター及びドップラー信号の混入により、その反射波から微弱な信号である心拍信号を精度良く検出できない場合がある。
【００１１】
従来、反射波から得られる信号の位相の調整を行わずに信号の強度に基づいて心拍信号を取得していたが、本願発明者は、反射波から得られる受信信号の位相を調整することで、受信信号に現れる、心拍による人体の動きの成分を、より強調できる場合（つまり高精度に取得できる場合）があることを見出した。
【００１２】
そこで、本開示は、精度良く心拍信号を取得すべく、車両のユーザ（例えば運転者）に照射した電磁波の反射波から得られる受信信号に対して、位相の変換を施すこと等により、微弱な信号である心拍信号を強調する心拍取得システム及び心拍取得方法を示す。受信信号に対する位相の変換は、受信信号が略一様な位相を示す場合に有用となる。その位相の変換による心拍信号の強調に適した、ユーザからの反射波を受信する受信部（例えば受信機）の配置として、本開示は、ユーザが車両において着座する座面の下方に受信部を配置する技術等を示す。
【００１３】
本開示の一態様に係る心拍取得システムは、車両のユーザの心拍を取得する心拍取得システムであって、前記車両に位置し、前記ユーザに対して、電磁波を送信する送信部と、前記車両に位置し、前記ユーザで反射した電磁波を受信する複数の受信部と、前記複数の受信部により受信された複数の電磁波の信号を用いて、前記ユーザの心拍を取得する処理部とを備え、前記処理部は、（ａ）前記複数の電磁波の信号を、前記複数の電磁波の信号それぞれの位相を用いて、複数の変換信号に変換し、（ｂ）前記複数の変換信号間の相関値を算出し、（ｃ）前記相関値を用いて、前記ユーザの心拍を取得し、（ｄ）前記ユーザの心拍に応じた出力を行う。ここで、車両は、車輪を有し人間（つまり車両のユーザ）を乗せる移動体であり、例えば自動車、電車、車椅子、車輪を有するロボット、車輪を有する機械等を含む。送信部及び受信部は、車両に位置する物、つまり、車両の内外を問わず車両近辺（例えば車両から１ｍの範囲内等）に所在して使用される物である。
【００１４】
これによれば、複数の受信部により受信された各信号が位相に応じて変換された各変換信号の相関値に、心拍が強調された信号が現れ得るので、精度良い心拍の取得が可能となり得る。
【００１５】
また、例えば、前記処理部は、前記（ａ）において、前記電磁波の信号それぞれの位相角をゼロにするように演算することで、前記変換を行うこととしてもよい。
【００１６】
これにより、受信部により受信される信号に現れる心拍による人体の動きの成分が強調されるので、精度良い心拍の取得が可能となり得る。
【００１７】
また、例えば、前記送信部及び前記複数の受信部は、前記車両においてユーザが着座する座面の下方に位置することとしてもよい。
【００１８】
これにより、着座したユーザの下方から送信部が電磁波をユーザに照射することとなる。この場合に、受信部が受信するユーザからの反射波の受信方向は概ね鉛直方向に沿うものとなり、概ね水平方向である車両の進行方向とは揃わず、進行方向と概ね直交する。このため、車両の加減速によって生じる主としてユーザの水平方向の体動等の影響がある程度低減され、受信部により受信された信号（つまり時系列信号）は各瞬時の位相がある程度揃ったものとなるので、処理部による位相変換が適切に作用し、精度良く心拍が取得され得る。また、着座したユーザにおいては、比較的動き（体動及び呼吸に伴う振動等）の多い上体に対して、座面に近い臀部、大腿部等の動きは比較的小さいことから、座面の下方に受信部が位置することで、継続的に精度良く心拍が取得され得る。
【００１９】
また、例えば、前記複数の受信部は、相互に離間して、前記車両において着座するユーザの大腿部の下方に配置され、前記処理部は、前記（ｂ）において、前記相関値を、前記複数の受信部の配置に関連する時間差に基づいて算出することとしてもよい。複数の受信部の配置に関連する時間差は、例えば、心拍に伴う人体の各部位での脈波の伝播の時間差に対応し得る。なお、人体の各部位での脈波は、各部位の表面（人体表面）の振動等となり反射波に反映される。
【００２０】
これにより、各受信部で受信された信号における心拍に係るタイミングを揃えるための調整が可能となる。調整した各信号の相関をとった相関値は、心拍信号を強調したものとなるので、精度良い心拍の取得が可能となり得る。また、ユーザの大腿部では、心拍に伴う脈波が、臀部より比較的強く人体体表の振動に現れるので、大腿部の下方に受信部が配置されることで、比較的精度良く心拍が取得され得る。
【００２１】
また、例えば、前記複数の受信部は、前記車両において着座する前記ユーザの一方の脚の大腿部の第１部分の下方に配置される第１受信部と、当該大腿部の前記第１部分より膝に近い第２部分の下方に配置される第２受信部と、当該大腿部の前記第１部分と前記第２部分との間の部分の下方に配置される第３受信部とを含み、前記第１受信部と前記第２受信部との間の第１距離は、前記第１受信部と前記第３受信部との間の第２距離より大きく、前記処理部は、前記（ｂ）において、前記第１受信部により受信された信号を変換した第１変換信号と前記第２受信部により受信された信号を変換した第２変換信号との間の相関値である第１相関値を、当該第１変換信号と、当該第２変換信号と、前記第１距離に対応する第１の時間差とに基づいて算出し、前記第１変換信号と前記第３受信部により受信された信号を変換した第３変換信号との間の相関値である第２相関値を、当該第１変換信号と、当該第３変換信号と、前記第１の時間差より短く前記第２距離に対応する第２の時間差とに基づいて算出し、前記（ｃ）において、前記ユーザの心拍を、前記第１相関値及び前記第２相関値を用いて取得することとしてもよい。
【００２２】
これにより、心拍に伴う脈波の伝播の時間が相違する第１部分と第２部分との距離、及び、第１部分から第１部分と第２部分との間までの距離のそれぞれに対応して、距離が短いほど時間差を短く定めたところの各時間差に基づいて、各受信部で受信された信号における心拍に係るタイミングを揃えるための調整が可能となり、精度良い心拍の取得が可能となり得る。
【００２３】
また、例えば、前記複数の受信部は、第１受信部と、当該第１受信部より前記車両の前方に位置する第２受信部とを含み、前記処理部は、前記（ｂ）において、前記第１受信部により受信された信号を変換した第１変換信号と前記第２受信部により受信された信号を変換した第２変換信号との間の相関値を、当該第１変換信号と当該第２変換信号と前記第１受信部と前記第２受信部との間の距離に関連する時間差に基づいて算出し、前記ユーザの心拍を当該相関値を用いて取得することとしてもよい。
【００２４】
これにより、受信部間の距離に関連する時間差に基づいて、各受信部で受信された信号における心拍に係るタイミングを揃えるための調整が可能となり、精度良い心拍の取得が可能となり得る。
【００２５】
また、例えば、前記処理部は、前記（ｂ）において、前記車両の停止中に前記複数の受信部により受信された複数の信号を用いて前記時間差を算出することとしてもよい。
【００２６】
これにより、車両の停止中では車両の走行中に対してユーザの体動、振動等が比較的小さいので、各受信部で受信された信号における心拍に係るタイミングの差を比較的精度良く取得でき、時間差を適切に算出可能となる。そして、この算出された時間差が、車両の停止中或いは走行中において、各受信部で受信された信号に係る相関値の算出に利用されることで、精度良い心拍の取得が可能となり得る。
【００２７】
また、例えば、前記処理部は、前記（ｂ）において、前記車両の加速度の変化が閾値を超えた場合に前記複数の受信部により受信された複数の信号を用いて前記時間差を算出することとしてもよい。
【００２８】
これにより、例えばアクセルペダル或いはブレーキペダル等を踏み込んで車両を大きく加速或いは減速させた状態において車両のユーザの体動が比較的小さくなることから、各受信部で受信された信号における心拍に係るタイミングの差を比較的精度良く取得でき、時間差を適切に算出可能となる。そして、この算出された時間差を用いて各受信部で受信された信号に係る相関値の算出を行うことで、精度良い心拍の取得が可能となり得る。
【００２９】
また、例えば、前記処理部は、前記（ｂ）において、前記車両の停止中に前記複数の受信部それぞれにより受信された信号に対応して心拍テンプレート信号を算出し、前記心拍テンプレート信号と、前記車両の走行中に前記複数の受信部により受信された複数の信号を用いて算出した複数の前記変換信号と、前記時間差とに基づいて、当該複数の変換信号間の前記相関値を算出することとしてもよい。
【００３０】
これにより、車両の停止中では車両の走行中に対してユーザの体動、振動等が比較的小さいので、各受信部で受信された信号から、そのユーザの心拍を示す特徴が比較的十分現れた心拍テンプレート信号を算出することが可能となる。そして、この算出された心拍テンプレート信号が、車両の走行中において、例えば、各受信部で受信された信号に係る変換信号における心拍の成分の強調等のために用いられ得るので、精度良い心拍の取得が可能となり得る。
【００３１】
また、例えば、前記処理部は、前記（ｂ）において、前記車両の加速度の変化が閾値を超えた場合に前記複数の受信部それぞれに受信された信号に対応して心拍テンプレート信号を算出し、前記心拍テンプレート信号と前記複数の変換信号と前記時間差とに基づいて、前記複数の変換信号間の前記相関値を算出することとしてもよい。
【００３２】
これにより、車両を大きく加速或いは減速させた状態において車両のユーザの体動が比較的小さくなることから、各受信部で受信された信号から、そのユーザの心拍を示す特徴が比較的十分現れた心拍テンプレート信号を算出することが可能となる。そして、この算出された心拍テンプレート信号が、適時、例えば、各受信部で受信された信号に係る変換信号における心拍の成分の強調等のために用いられ得るので、精度良い心拍の取得が可能となり得る。
【００３３】
また、例えば、前記複数の受信部は、前記車両において着座するユーザの脚のうち、前記車両に備えられるアクセルペダルから遠い方の脚の大腿部の下方に配置されることとしてもよい。
【００３４】
これにより、着座したユーザにおいては、上体、車両のユーザのアクセルペダルを踏む脚（足）等に対して、アクセルペダルから遠い方の脚の大腿部の体動は比較的小さいことから、アクセルペダルから遠い方の脚の大腿部の下方に受信部が位置することで、継続的に精度良く心拍が取得され得る。
【００３５】
また、例えば、前記処理部による前記（ｄ）における前記出力は、前記ユーザの心拍に応じて生成した制御信号を前記車両に伝達することを含むこととしてもよい。
【００３６】
これにより、例えば、ユーザの心拍が異常な場合等において制御信号を車両の装置が受信し車両を制御（例えば道路を走行中の車両を路肩に停車させる等の走行制御）を行うこと等が可能となり得る。
【００３７】
また、例えば、前記処理部による前記（ｄ）における前記出力は、前記ユーザの心拍に応じて生成した情報を前記ユーザに提示することを含むこととしてもよい。心拍に応じて生成された情報は、例えば、心拍数、心拍波形、心拍間隔、心拍から推定した体調、心拍に基づくアドバイス等である。
【００３８】
これにより、ユーザは、心拍に応じて生成された情報を知ることができるようになる。また、例えば、ユーザはその情報の提示を確認することで心拍の測定に適した姿勢等を習得し得るので、結果的に心拍の測定がより適切に行われ得る。
【００３９】
また、例えば、前記送信部は、マイクロ波を送信し、前記複数の受信部は、マイクロ波を受信することとしてもよい。
【００４０】
これにより、ミリ波等のマイクロ波において、受信部が受信する信号に心拍を反映した成分が比較的多く現れるので、精度良い心拍の測定が可能となり得る。また、電磁波のうちマイクロ波は比較的波長が短いことから、送信及び受信に用いるアンテナを比較的小さく形成可能となる。
【００４１】
また、例えば、前記処理部は、前記（ｃ）において、前記相関値の時系列データからピークを抽出することにより前記心拍を取得することとしてもよい。
【００４２】
これにより、各瞬時の信号間の相関値を複数連ねた時系列データのピークを抽出することで、適切に心拍（例えば心拍タイミング等）が取得され得る。
【００４３】
また、本開示の一態様に係る心拍取得方法は、車両のユーザの心拍を取得する心拍取得方法であって、（ａ）前記車両においてユーザに対して電磁波を送信し、（ｂ）前記ユーザで反射した電磁波を複数の受信装置を用いて受信し、（ｃ）前記複数の受信装置により受信された複数の電磁波の信号を、当該複数の電磁波の信号それぞれの位相を用いて、複数の変換信号に変換し、（ｄ）前記複数の変換信号間の相関値を算出し、（ｅ）前記相関値を用いて、前記ユーザの心拍を取得する。ユーザの心拍の取得は、例えば、ある装置において、ユーザの心拍を示す情報をメモリ等の記憶媒体へ記憶させることとして実装され得る。その記憶媒体をその装置から取り出して活用してもよいし、その装置が記憶媒体の内容となるユーザの心拍を示す情報に基づいて、情報等の出力（提示、送信等）を行ってもよい。
【００４４】
これにより、複数の受信装置により受信された各信号が位相に応じて変換された各変換信号の相関値に、心拍が強調された信号が現れ得るので、精度良い心拍の取得が可能となり得る。
【００４５】
なお、これらの包括的又は具体的な各種態様には、装置、システム、方法、集積回路、プログラム（コンピュータプログラム）、コンピュータで読み取り可能な記録媒体等の１つ又は複数の組み合わせが含まれる。
【００４６】
以下、図面を参照しながら、本開示における心拍取得システムの実施の形態について説明する。ここで示す実施の形態は、いずれも一例に過ぎない。従って、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、並びに、ステップ及びステップの順序等は、一例であって、限定的なものではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意に付加可能な構成要素である。また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。
【００４７】
（実施の形態１）
本実施の形態に係る心拍取得システム１００について説明する。図１は、本実施の形態に係る心拍取得システム１００の構成を示すブロック図である。
【００４８】
心拍取得システム１００は、車両のユーザの心拍を取得するためのシステムであって、同図に示すように、送信部１０１と、複数の受信部（受信部１０２Ａ及び受信部１０２Ｂ）と、処理部１１０とを備える。処理部１１０は、位相変換部１１１、時間差設定部１１２、相関演算部１１３、心拍推定部１１４、及び、情報提示部１１５を有する。
【００４９】
心拍取得システム１００では、送信部１０１でユーザに対して電磁波（マイクロ波）を送信し、電磁波を反射したユーザからの反射波を複数の受信部１０２Ａ、１０２Ｂで受信し、受信した各信号から処理部１１０において、その各信号の位相に応じた位相変換で各変換信号を算出し、変換信号間の相関値を算出して相関値を用いてユーザの心拍を取得し、ユーザの心拍に応じた出力を行う。
【００５０】
以下、心拍取得システム１００の各構成要素について詳細に説明する。
【００５１】
（送信部１０１）
送信部１０１は、車両に位置して使用され、ユーザに電磁波を照射（つまり送信）する。送信部１０１の具体的なハードウェアは、マイクロストリップアンテナ（パッチアンテナ）、アナログ回路等で構成される送信回路である。以下、送信部１０１は、一例としてマイクロ波（例えばミリ波）をユーザに照射することとして説明する。
【００５２】
（受信部１０２Ａ、１０２Ｂ）
複数の受信部の一例としての受信部１０２Ａ、１０２Ｂは、車両に位置して使用され、送信部１０１から照射された電磁波（例えば、ミリ波等のマイクロ波）がユーザで反射された反射波を受波（つまり反射波に応じた信号を受信）する。受信部１０２Ａ、１０２Ｂの具体的なハードウェアは、マイクロストリップアンテナ、アナログ回路等で構成される受信回路である。
【００５３】
図２に、送信部１０１及び受信部１０２Ａ、１０２Ｂの一例を示す。図２の（ａ）は、送信部１０１及び受信部１０２Ａの外観を示す。受信部１０２Ｂは受信部１０２Ａと同様である。図２の（ｂ）は、送信部１０１及び受信部１０２Ａ、１０２Ｂの配置の一例を示す。この例では、送信部１０１及び受信部１０２Ａ、１０２Ｂが例えば自動車の運転席等といった車両の座席（シート）１０における座部１２の内部に配置されている。従って、座席１０に着座したユーザの下方から送信部１０１が電磁波をユーザに照射することとなり、電磁波を反射するユーザからの反射波がユーザの下方に位置する受信部１０２Ａ、１０２Ｂで受信されることとなる。この場合に、受信部１０２Ａ（或いは受信部１０２Ｂ）が受信するユーザからの反射波の受信方向が、車両の進行方向とは揃わず、車両の加減速によって生じる主としてユーザの水平方向の体動等の影響を受けにくく、受信部１０２Ａ（或いは受信部１０２Ｂ）により受信された信号（つまり時系列信号）は各瞬時の位相がある程度揃ったものとなるので、後述する処理部１１０による位相変換が適切に作用し得る。なお、送信部１０１及び受信部１０２Ａ、１０２Ｂは、車両の座席１０の座部１２の内部に配置される例を示したが、ユーザが着座する座面の下方に位置することが有用である。座面は、車両においてユーザが着座する箇所の部材の上面であり、例えば座席１０の座部１２、座席１０に載置したクッション等といった、着座可能な構造物の上面である。この着座可能な構造物は送信部１０１及び受信部１０２Ａ、１０２Ｂ自体と一体化していてもよい。座面には、例えばユーザの臀部、大腿部等が載置され得る。このため、送信部１０１及び受信部１０２Ａ、１０２Ｂは、座席１０の座部１２の内部、座席１０の座部１２の表面、座席１０に載置するクッションの内部、座席１０のカバーの表面、裏面等に配置されることが有用である。
【００５４】
図２の（ｃ）は、図２の（ｂ）の座席１０における送信部１０１及び受信部１０２Ａ、１０２Ｂの配置を、車両の上方から見た平面図で表したものである。図２の（ｃ）において、自動車等の車両の座席１０の他に、アクセルペダル２１、ブレーキペダル２２、ハンドル（ステアリングホイール）２３を付記している。図２の（ｃ）の例では、車両の座席１０の座部１２において座席１０の背もたれ部１１から離れた部分（つまり座面における車両の前方側の部分）であって、図２の（ｃ）の左右方向においてアクセルペダル２１から離れた左側の部分に、送信部１０１及び受信部１０２Ａ、１０２Ｂが配置されている。なお、車両の前方は、例えば車両が車輪で主として進む１つの方向であり、例えば自動車を運転するユーザは前方に向いて着座する。受信部１０２Ａ、１０２Ｂは、座席１０に着座したユーザの２つの脚のうち、アクセルペダル２１から遠い方の脚の大腿部が載置される部分に互いに離間して配置されており、受信部１０２Ｂは、受信部１０２Ａより車両の前方に位置する。即ち、受信部１０２Ａは、車両において着座するユーザの一方の脚の大腿部の第１部分の下方に配置され、受信部１０２Ｂは、その大腿部の第１部分よりユーザの膝に近い第２部分の下方に配置されることになる。
【００５５】
心拍に伴う人体体表の微振動は、膝裏を含む大腿部の後ろ側の方が臀部より大きく検知し易い。そのため、心拍取得システム１００では、受信部１０２Ａ、１０２Ｂを、大腿部からの反射波の受信に適するように、臀部の下方よりも大腿部の下方に配置することが有用となる。
【００５６】
また、図２の（ｃ）のような配置のアクセルペダル２１及び座席１０を有する車両において座席１０に着座して車両を運転するユーザは、右脚でアクセルペダルの操作を行うため、車両の走行中において右脚と比較して左脚の動きが少ない。そのため心拍取得システム１００では、受信部１０２Ａ、１０２Ｂを、左脚の大腿部からの反射波の受信に適するように座部１２の左半分に配置されることが有用となる。
【００５７】
なお、受信部１０２Ａ、１０２Ｂは、上述した例以外の配置であってもよく、例えば、座席１０等に着座したユーザにおける左脚の大腿部の下方と右脚の大腿部の下方とに各受信部が分散して位置するように、配置されてもよい。また、図２の（ｂ）及び（ｃ）では１つの送信部１０１が送信した電磁波がユーザで反射されたものである反射波を受信部１０２Ａ及び受信１０２Ｂの両方が受信するための構成例を示したが、受信部毎に送信部を設けることとしてもよい。
【００５８】
送信部１０１から発されたマイクロ波が座席１０に着座したユーザの人体の表面で反射して、受信部１０２Ａ（或いは受信部１０２Ｂ）が受信する反射波は、次の式で表される。
【００５９】
【数１】
2018117800.tif 000003
・・・（式１）
【００６０】
ここで、ｉ、ｑは、同相（in-phase）、直交（quadrature）成分である。Ｖは、直接波、周辺からのクラッター、静止した人体の表面からの直流成分等である。ユーザの人体表面に心拍に伴う振動が生じると、振幅Ａ、ドップラー信号ｆｄ、及び、位相φが変化し、式１の第２項の交流成分として現れる。連続波（ＣＷ）タイプのマイクロ波の場合、直流成分が大きいため、アナログ回路、或いは、デジタル処理により直流成分を抑制し、交流成分から心拍の成分を抽出することが有用となる。
【００６１】
受信部１０２Ａ、１０２Ｂの受信回路は、例えば、２４．１ＧＨｚの連続波（ＣＷ：Continuous Wave）タイプのマイクロ波センサを含む。また、反射波の直流成分を抑制しつつ、心拍変化を抽出するために、受信部１０２Ａ、１０２Ｂの受信回路は、ハイパスフィルタをアナログ回路におけるＡＣカップリングモジュールとして利用する。ハイパスフィルタにおけるＡＣカップリングのカットオフ周波数は、例えば６Ｈｚである。ハイパスフィルタにより、式１の第１項の影響は抑えられ、心拍に伴う変化は主に振幅Ａ（ｔ）として生じる。このため、受信部１０２Ａ、１０２Ｂは、式１の第２項部分に相当する信号を反射波から得られる受信信号として抽出し、心拍取得システム１００ではこの受信信号から処理部１１０において心拍を抽出（取得）する。なお、心拍は、受信信号を示すデータに基づいて例えばデジタル処理により取得され得る。
【００６２】
（処理部１１０）
処理部１１０は、受信部１０２Ａ及び受信部１０２Ｂそれぞれの信号の位相に応じた位相変換で各変換信号を算出し、変換信号間の相関値を算出して相関値を用いてユーザの心拍を取得し、ユーザの心拍に応じた出力を行う。処理部１１０は、例えば、プロセッサ（マイクロプロセッサ）、メモリ等で構成され得る。処理部１１０におけるユーザの心拍の取得は、例えば、ユーザの心拍を示す情報をメモリ等の記憶媒体に記憶することで行われ得る。処理部１１０における位相変換部１１１、時間差設定部１１２、相関演算部１１３及び心拍推定部１１４は、例えば、メモリに格納されたプログラムを実行するプロセッサにより実現される。また、情報提示部１１５は、例えば、メモリに格納されたプログラムを実行するプロセッサで実現される。
【００６３】
（位相変換部１１１）
位相変換部１１１は、受信部１０２Ａ及び受信部１０２Ｂそれぞれにおいて反射波から得られた受信信号から、心拍に応じた人体表面の振動が現れる信号の位相角を算出し、補正することで変換信号を生成する。図３を用いて位相角の補正について説明する。
【００６４】
図３の（ａ）は、心拍に応じて人体表面１３が受信部（受信部１０２Ａ等）に対して前後の振動（図中Ａ方向及びＢ方向の振動）を生じる様子を示す。図３の（ｂ）は、振幅の大きさの時間的変化を表したグラフを示す。横軸を時間軸、縦軸を振幅（絶対値）としたこのグラフの一部分１４には、図３の（ａ）における表面１３のＡ方向への動きに続いてＢ方向の動きが生じた様子が現れている。一般的に、マイクロ波を用いたドップラーセンサは、この振幅の大きさの変化から物体の移動を検知する。
【００６５】
しかしながら、実際の心拍による振動によって得られた受信信号を、複素空間で表すと、ある位相角を持って振幅が生じている。図３の（ｃ）は、心拍に応じた人体表面の振動が現れた受信信号をＩ軸及びＱ軸からなる複素空間（複素数平面）で表した図である。図３の（ｃ）に示すように、Ｉ（in-phase）成分及びＱ（quadrature）成分を有するベクトルとしての受信信号は、Ｉ軸に対して位相角θを有し、振幅がＡ方向及びＢ方向に生じている。そこで位相角θと直交する角度の方向Ｃからこの現象を見ると、Ａ方向の動きとＢ方向の動きとは反対の信号と見ることができる。一方、心拍以外の信号、例えばノイズ等は、ランダムな信号であるため、位相角θと直交する角度の方向Ｃからこの現象を見た場合への影響は少なく、方向Ｃから見ると心拍信号のみが強調される。そこで、位相変換部１１１は、時間軸上の所定の窓長の窓（単位期間）毎に位相角を算出し、反射波から得られた受信信号に基づいて、その受信信号の位相角をゼロにするように回転演算を行って補正することで、受信信号を変換（つまり位相変換）した変換信号を算出する。図３の（ｃ）のグラフの一部分１５は、上述の図３の（ｂ）のグラフの一部分１４に対して、心拍信号が強調された変換信号のイメージを示している。
【００６６】
一般的なドップラーセンサの場合、物体と送受信部（送信部及び受信部）との距離は大きく変化するため、位相角は物体の動きに伴って大きく変化してしまう。しかし、本実施の形態に係る心拍取得システム１００では、座席の座部１２等に設置された送受信部（送信部１０１及び受信部１０２Ａ、１０２Ｂ）から、ユーザの人体における大腿部、臀部、膝等に生じる心拍に伴う振動を検知する構成を備えており、ユーザの着座時に大腿部、臀部、膝等は比較的動かず固定されている（つまり静止している）ので、大腿部等と送受信部との距離は、略一定に保たれる。このため、位相角は、一般的なドップラーセンサと異なり、比較的一定の値を保つため、所定の窓長毎に調整を行う程度で、位相角の算出が可能となる。
【００６７】
以下、位相変換部１１１における、位相変換のための回転演算での受信信号の補正について、図４を用いて説明する。
【００６８】
図４の（ａ）は、図３の（ｂ）と同様に、時系列信号である受信信号の振幅の大きさの時間的変化を表している。位相変換部１１１は、例えば、一般に人間の心拍の１拍以上が含まれる１２００ｍｓを窓長とし、窓をシフト（例えば６００ｍｓずつシフト）させながら、位相角を算出する。位相角は、例えば線形近似法により算出する。図４の（ａ）の時系列信号である受信信号について、それぞれ一部重複して、位相角の算出のための窓Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３が設けられる。
【００６９】
窓Ｗ１の期間において、位相角として角度θ１が算出される。そこで、受信信号に対して、角度θ１の逆回転の行列（マイナスθ１の回転行列）を掛けることで、Ｉ軸と略平行に、心拍に応じた振動の方向が現れる信号が得られることとなる。同様に、窓Ｗ２の期間において、位相角として角度θ２が算出され、窓Ｗ３の期間において位相角として角度θ３が算出される。それぞれ算出された位相角に応じた回転行列を掛けることで、受信信号は、Ｉ成分において心拍が強調された信号となる。そこで、位相変換部１１１は、窓毎において、算出した位相角に応じた回転行列を受信信号に掛けた結果のＩ成分を変換信号として算定する。
【００７０】
なお、位相角は、人体表面と受信部１０２Ａ（或いは受信部１０２Ｂ）との位置関係（距離及び角度）によって変化するため、所定のタイミングで繰り返し算出し、逐次新たに算出された位相角に応じて、受信信号の補正により変換信号を算定することが有用となる。ここでは、窓を６００ｍｓ毎にシフトする例を用いて説明した。一方で、車両に着座したユーザの姿勢が変化しない場合には、位相角は略一定の値を保つため、位相角の算出の頻度を抑制することとしてもよい。例えば、車両の走行中は、着座したユーザの座面における脚の位置はあまり変化しないことに鑑みて、走行開始から停止するまでは同じ位相角を用いて、変換信号の算定のための回転演算を行うこととし、走行する車両が、信号機（交通信号機）による信号等で停止する都度、位相角を新たに計算することとしてもよい。これにより、位相変換部１１１における変換信号の算定のための演算量を削減することができる。
【００７１】
（相関演算部１１３）
相関演算部１１３は、複数の受信部（受信部１０２Ａ及び受信部１０２Ｂ）から得られた信号についての相関演算を行う。相関演算部１１３が用いる受信部１０２Ａ及び受信部１０２Ｂのそれぞれからの受信信号は、位相変換部１１１によって受信信号が位相変換されてなる変換信号である。相関演算部１１３は、各受信部の受信信号に対応する時系列信号である変換信号間の、所定時間長（例えば１０００ｍｓ）の区間における相関を示す相関値を下記式２により算出し、その算出した相関値をその区間の時刻における相関値とする。そして相関演算部１１３は、区間をシフト（例えば１０ｍｓずつシフト）させながら、各時刻の相関値を算出していく。相関値は、例えば以下の式により算出する。
【００７２】
【数２】
2018117800.tif 000004
・・・（式２）
【００７３】
この式２では、相関値Ｚ（ｎ）を、２つの時系列信号Ｘｎ及びＹｎの内積により算出して、Ｘｎ及びＹｎの大きさで除算することで正規化しているが、必ずしもＸｎ及びＹｎの大きさによる除算をしなくてもよい。
【００７４】
以下、相関値の算出の例について、図５を用いて説明する。図５の（ａ）は、受信部１０２Ａからの受信信号を位相変換部１１１で変換した変換信号（第１変換信号）の時間的変化を示す。図５の（ｂ）は、受信部１０２Ｂからの受信信号を位相変換部１１１で変換した変換信号（第２変換信号）の時間的変化を示す。第１変換信号をＸｎとし、第２変換信号をＹｎとすると、式２により相関値の算出が可能となる。例えば、時刻をｔｎを挟んで所定の区間（例えばｔｎ−２、ｔｎ−１、ｔｎ、ｔｎ＋１、ｔｎ＋２）における第１変換信号と第２変換信号の内積を、時刻ｔｎの相関値とする。そして各時刻について相関値を算出する。例えば時刻ｔｎ＋１については、区間（例えばｔｎ−１、ｔｎ、ｔｎ＋１、ｔｎ＋２、ｔｎ＋３）における第１変換信号と第２変換信号の内積を、時刻ｔｎ＋１の相関値として算出する。このように算出した相関値の時系列データを、図５の（ｃ）に示している。
【００７５】
受信部１０２Ａ及び受信部１０２Ｂのそれぞれに対応する変換信号には、同じ周期で心拍信号が入っている。一方で、それぞれランダムにノイズも混入している。従って、相関演算部１１３が、両変換信号間の相関を取る相関演算を行うことで、ランダムなノイズが抑制され、心拍信号が強調された信号（つまり相関値の時系列データ）の取得が可能となる。なお、心拍取得システム１００で３つ以上の受信部を用いる場合には、３つ以上の変換信号間の相関を取って相関値を算出してもよいし、２つの受信部の組毎に変換信号間の相関を取ってその結果を統計処理（例えば平均を取る処理等）することで相関値を算出してもよい。
【００７６】
更に、相関演算部１１３は、次に説明する時間差設定部１１２で設定された、人体の各部位への心拍による脈動の伝播の時間差を、調整した上で相関を取る。
【００７７】
（時間差設定部１１２）
時間差設定部１１２は、相関演算部１１３で相関を取る際の、各変換信号をずらす時間差を設定する。心拍の伝播によって人体の各部位の表面（人体表面）に生じる振動には、部位の相違によって時間差がある。例えば、図２の（ｃ）の座席１０の座部１２に着座したユーザの臀部に近い大腿部の第１部分には、膝に近い大腿部の第２部分より先に、心拍に伴う振動が生じる。このため、ユーザの大腿部における臀部に近い第１部分の下方に配置される受信部１０２Ａが取得する受信信号には、ユーザの膝に近い第２部分の下方に配置される受信部１０２Ｂが取得する受信信号よりも、少し早いタイミングで心拍に伴う振動が現れることになる。そこで、時間差設定部１１２では、受信部１０２Ａ及び受信部１０２Ｂの配置に関連して時間差（例えば５ｍｓ等）を予め設定してもよい。相関演算部１１３では、時間差設定部１１２により設定された時間差に基づいて、時系列信号である第１変換信号と第２変換信号とをその時間差分ずらして内積を取ること（例えば時刻ｔｎの第１変換信号と時刻ｔｎ＋５ｍｓの第２変換信号とを対応させて内積を取ること）で、相関値を算出する。このように時間差を設定して相関を取ることで、元々同相のノイズが抑制され、心拍信号はより強調されることとなる。なお、時間差設定部１１２による時間差の設定は、例えばメモリ等の記憶媒体に時間差を記憶することで実現され、相関演算部１１３は、その記憶媒体から時間差を読み出すことで相関を取る際にその時間差を利用する。
【００７８】
１つの脚の大腿部における臀部側部位及び膝側部位等といった局所的な部位間では、部位間の距離と心拍による脈動の伝播の時間差には一定の関係があるので、時間差設定部１１２では、受信部１０２Ａと受信部１０２Ｂとの間の距離（例えば受信部間の間隔）に関連して時間差を予め設定してもよい。
【００７９】
車両の座席の座部に配置された複数の受信部間の距離に関連して時間差を設定する例について図６を用いて説明する。例えば、図６の（ａ）は、座部１２に配置された受信部１０２Ａと受信部１０２Ｂとの距離が２０ｃｍの例を示す。この例では、その下のグラフに示すように５ｍｓという時間差で心拍に応じた振動が現れた信号が得られる。また、図６の（ｂ）は、座部１２ａに配置された受信部１０２Ａと受信部１０２Ｂとの距離が４０ｃｍの例を示す。この例では、その下のグラフに示すように１０ｍｓという時間差で心拍に応じた振動が現れた信号が得られる。また、図６の（ｃ）は、座部１２ａに配置された受信部１０２Ａと受信部１０２Ｂとの距離が４０ｃｍで、受信部１０２Ａと受信部１０２Ｃとの距離が２０ｃｍの例を示す。このように、受信部間が２０ｃｍの場合と４０ｃｍの場合とでは、心拍に伴う振動の信号のタイミングのずれ量が異なる。図６の（ａ）及び（ｂ）に示すように、受信部間の距離が大きいほど、心拍に伴う振動のタイミングのずれが大きくなっている。そこで、時間差設定部１１２は、受信部間の距離が２０ｃｍの場合は例えば５ｍｓ、４０ｃｍの場合は１０ｍｓ等と、受信部間の距離に関連して時間差を予め設定してもよい。また、図６の（ｃ）に示すように、受信部が３個あるような場合においては、各受信部の配置関係を考慮して時間差を予め設定してもよい。例えば、図６の（ｃ）のように受信部１０２Ａと受信部１０２Ｂとの距離が４０ｃｍであり、この距離に対応して、１０ｍｓの時間差で心拍に応じた振動が現れた信号が得られたとする。この場合に、受信部１０２Ａと受信部１０２Ｂとの中間に配置された受信部１０２Ｃについては、１０ｍｓより短い時間、例えば、受信部間の距離が２０ｃｍであればこの距離に対応して、５ｍｓの時間差を設定して相関を取るようにすることが有用となる。また、時間差設定部１１２は、時間差を、車両に着座したユーザの左右方向における各受信部の配置に対応して予め設定することとしてもよい。
【００８０】
一般に車両の座席における座部の前後方向の長さは多様である。多様な長さの座部の構造の事情に応じて、複数の受信部の配置態様（受信部間の間隔等）も多様となり得る。しかし、時間差設定部１１２により、複数の受信部の距離に応じて適切に時間差を設定すると、相関演算部１１３がその時間差分ずらした信号同士で相関を取るようになるので、心拍に伴う振動の信号のタイミングがより一致してその心拍に伴う振動の信号が強調される。これにより、高精度に心拍タイミングを検出することが可能となり得る。
【００８１】
（心拍推定部１１４）
心拍推定部１１４は、相関演算部１１３で算出された相関値に基づいて心拍を推定（取得）する。図７を用いて、心拍の推定を説明する。図７の（ａ）は、受信部１０２Ａが受信した受信信号に位相変換部１１１で位相変換を施した結果の第１変換信号の時間的変化を示す。図７の（ｂ）は、受信部１０２Ｂが受信した受信信号に位相変換部１１１で位相変換を施した結果の第２変換信号の時間的変化を示す。図７の（ｃ）は、時間差設定部１１２による設定に基づいて第２変換信号を５ｍｓの時間差だけずらした信号を示す。図７の（ｄ）は、相関演算部１１３で、図７の（ａ）及び（ｃ）に示す信号間の相関を取った結果としての時系列データである相関値を示す。図７の（ｄ）に示す相関値から例えばピーク（図中で白丸）を抽出することで、心拍タイミングが得られる。このように、心拍推定部１１４では、相関値のピークの抽出等によって心拍（心拍間隔、心拍数等）を推定（取得）する。例えば、心拍間隔は、心拍タイミングの間隔であり、心拍数は、所定時間内のピークの数（或いは心拍間隔の逆数）である。なお、心拍推定部１１４は、相関値の時系列データについて周波数解析を行うことで心拍数を算出してもよい。また、心拍推定部１１４は、予め定められた心拍と体調、健康状態、ストレス状態等との対応関係に係る情報を参照することで、取得したユーザの心拍に基づいて、ユーザの体調、健康状態、ストレス状態等を推定することとしてもよい。
【００８２】
（情報提示部１１５）
情報提示部１１５は、心拍に関する情報を、例えば心拍取得システム１００におけるディスプレイ等に表示することで、ユーザに提示する。心拍取得システム１００は、ディスプレイ、スピーカ等といったユーザに情報を提示するためのユーザインタフェース装置を備え、情報提示部１１５は、そのユーザインタフェース装置を制御することで、ユーザインタフェースを介してユーザに心拍に関する情報を提示する。情報提示部１１５が提示する心拍に関する情報は、心拍推定部１１４により取得された心拍に応じて生成された情報であり、例えば、心拍数、心拍波形、心拍間隔、心拍から推定した体調、健康状態、心理状態（ストレス状態等）、心拍に基づくユーザへのアドバイス等である。情報提示部１１５は、例えば車両を運転するユーザから視認可能な位置に設置された、心拍取得システム１００が備えるディスプレイ等を介して、心拍に関する情報を提示し得る。図８は、情報提示部１１５による表示例としての、心拍推定部１１４で推定された心拍数を示すディスプレイ画面１１５ａを示す。なお、情報提示部１１５による心拍に関する情報のユーザへの提示は、ディスプレイへの表示に限られず、いかなる方法（例えばスピーカによるその情報の音声出力等）で行われてもよい。
【００８３】
（心拍取得方法）
以下、心拍取得方法を行う心拍取得システム１００の動作について、図９のフローチャートに即して説明する。
【００８４】
送信部１０１は、マイクロ波を送信する（ステップＳ１０１）。その送信されたマイクロ波が車両に着座したユーザの人体表面で反射されて来たものである反射波（マイクロ波）を、複数の受信部（受信部１０２Ａ及び受信部１０２Ｂ）が受信する（ステップＳ１０２）。
【００８５】
位相変換部１１１は、複数の受信部のそれぞれが受信した受信信号について、受信信号の位相角を算出し（ステップＳ１０３）、位相角に応じて受信信号の位相を補正することで変換信号を算定する（ステップＳ１０４）。
【００８６】
時間差設定部１１２は、ステップＳ１０４で算定された変換信号間の相関を取るための時間差を設定する（ステップＳ１０５）。相関演算部１１３は、時間差設定部１１２に設定された時間差分ずらして変換信号間の相関を示す相関値を算出する（ステップＳ１０６）。
【００８７】
心拍推定部１１４は、相関演算部１１３により算出された時系列データである相関値から、ピークを抽出し、心拍（例えば心拍数等の情報）を取得する（ステップＳ１０７）。そして、情報提示部１１５は、心拍推定部１１４により取得された心拍に応じて生成した情報（例えば心拍数等の情報）を提示する（ステップＳ１０８）。
【００８８】
（心拍取得に係るデータ例）
以下、心拍取得システム１００での心拍取得について、心拍取得システム１００を使用して得られたデータを用いて説明する。
【００８９】
図１０は、車両の座席の座部に設置した受信部１０２Ａが受信した、座部に着座したユーザの大腿部からの反射波に係る各瞬時の受信信号を複素数平面にプロットした図である。同図から、受信信号は、位相角θを有していることが分かる。
【００９０】
図１１は、図１０に示す受信信号の位相角θをゼロにするように回転させた図である。そして、図１２は、図１１に示す回転後の受信信号のＩ成分を時系列に表したグラフである。
【００９１】
図１３は、上述の受信部１０２Ａから得られた信号と、別途受信部１０２Ｂから得られた信号との相関を算出して表したグラフである。相関を取ることにより、心拍によって生じる大腿部（膝裏）の振動が、より強調されて抽出されていることが分かる。
【００９２】
図１４は、同期させて取得した心電計の心拍間隔（白四角）と、心拍取得システム１００でマイクロ波の送受により取得した心拍間隔（黒丸）との比較のグラフである。同図から、心拍取得システム１００で取得した心拍間隔が心電計で取得した心拍間隔と略一致していることが分かる。
【００９３】
（実施の形態２）
上述した実施の形態１に係る心拍取得システム１００では、時間差設定部１１２が、複数の受信部それぞれに対応する信号間の相関を取る際に用いる時間差を予め設定する例を示した。本実施の形態では、その心拍取得システム１００を一部変形し、受信部１０２Ａ及び受信部１０２Ｂで得られた受信信号に基づいて相関を取るために用いられるべき時間差を算出して、時間差の設定を行うようにした心拍取得システム１００Ａについて説明する。
【００９４】
図１５は、本実施の形態に係る心拍取得システム１００Ａの構成を示すブロック図である。心拍取得システム１００Ａは、同図に示すように、送信部１０１と、受信部１０２Ａ、１０２Ｂと、処理部１１０Ａとを備える。処理部１１０Ａは、位相変換部１１１、特徴点算出部１１６、時間差設定部１１２Ａ、相関演算部１１３、心拍推定部１１４、及び、情報提示部１１５を有する。なお、実施の形態１（図１参照）と同様の構成については、図１５において図１と同一の符号を付しており、説明を省略する。
【００９５】
心拍取得システム１００Ａでは、電磁波を反射したユーザからの反射波を複数の受信部１０２Ａ、１０２Ｂで受信した各受信信号から処理部１１０Ａにおいて、その各信号の位相に応じた位相変換で各変換信号を算出し、変換信号間の時間差を算出して利用することで変換信号間の相関値を算出して相関値を用いてユーザの心拍を取得し、ユーザの心拍に応じた出力を行う。処理部１１０Ａは、ここで特に説明しない点については実施の形態１で示した処理部１１０と同様である。
【００９６】
（特徴点算出部１１６）
特徴点算出部１１６は、各受信部が受信した受信信号が位相変換部１１１によって変換されてなる変換信号から、各受信部毎に特徴点を算出し、例えばその特徴点としてのピークに基づいて心拍のタイミングを算出する。
【００９７】
図１６を用いて、特徴点算出部１１６による心拍タイミングの算出について説明する。図１６は、受信部１０２Ａで受信された受信信号を変換した変換信号において抽出された各種の特徴点を示す。
【００９８】
心拍による信号は特有の波形をしている。このため、特徴点算出部１１６では、変換信号から、予め定められた複数の波形の特徴のそれぞれを抽出することで、特徴点の系列を算出する。特徴点算出部１１６は、例えば、変換信号から、微分値が０となるピーク（白丸）、ボトム（黒丸）、及び、二次微分値が０となる変曲点（黒三角、白三角）という各特徴点を算出し、「ボトム（黒丸）、変曲点（黒三角）、ピーク（白丸）、変曲点（白三角）、ボトム（黒丸）」という順序で並ぶ特徴点の系列を１つの心拍とし、ピーク（白丸）を１拍分の心拍タイミングとして算出する。なお、ピークの算出の方法は、これに限られない。例えば、ピーク、ボトム等の特徴点の値に閾値を設けて閾値との比較によりノイズと心拍とを判別してもよいし、各特徴点間に閾値を設けることとしてもよい。また、二次微分による特徴点を用いれば、より高精度で心拍タイミングを算出することが可能となる。
【００９９】
図１７は、心拍取得システム１００Ａを使用して得られたデータとしての変換信号のＩ成分を時系列に表したグラフであり、ここでは閾値を用いて抽出した特徴点として、ピーク（白丸）、ボトム（黒丸）、及び、変曲点（黒三角、白三角）を示している。ピーク（白丸）が心拍タイミングを示す。
【０１００】
（時間差設定部１１２Ａ）
時間差設定部１１２Ａは、各受信部で受信された信号に基づいて算出された心拍タイミングの差から、相関演算部１１３で相関を取るための時間差（つまり各変換信号をずらす時間差）を設定する。時間差設定部１１２Ａによる時間差の設定は、例えばメモリ等の記憶媒体に時間差を記憶することで実現され、相関演算部１１３は、その記憶媒体から時間差を読み出すことで相関を取る際にその時間差を利用する。
【０１０１】
時間差設定部１１２Ａは、例えば所定区間（例えば３０００ｍｓ）における各受信部で受信された信号に基づいて算出された心拍タイミングの差の平均から、設定すべき時間差を算出する。ここで、図１８の例を用いて説明する。図１８の（ａ）は、受信部１０２Ａが受信した受信信号に位相変換部１１１で位相変換を施した結果の第１変換信号の時間的変化を示す。図１８の（ｂ）は、受信部１０２Ｂが受信した受信信号に位相変換部１１１で位相変換を施した結果の第２変換信号の時間的変化を示す。この図１８の例の場合では、心拍タイミングの差が順に７ｍｓ、５ｍｓ、６ｍｓであるため、これらの平均である６ｍｓを時間差として算出して設定する。
【０１０２】
時間差設定部１１２Ａにより設定された時間差に基づいて、相関演算部１１３では、受信部１０２Ａ、１０２Ｂで受信した受信信号から得られた時系列信号である第１変換信号と第２変換信号とをその時間差分ずらして内積を取ることで、相関値を算出する。図１８の（ｃ）は、時間差設定部１１２により算出された平均値６ｍｓの時間差の設定に基づいて第２変換信号を６ｍｓの時間差だけずらした信号を示す。また、図１８の（ｄ）は、相関演算部１１３で、図１８の（ａ）及び（ｃ）に示す信号間の相関を取った結果としての時系列データである相関値を示す。図１８の（ｄ）の白丸で示すピークを抽出することで、心拍推定部１１４では、心拍（心拍間隔、心拍数等）を取得する。
【０１０３】
各受信部が反射波の受信により振動を捕捉する対象となるユーザの人体表面の各部位への心拍の伝播の時間差は、個人によって或いは姿勢によって異なる。上述したように本実施の形態に係る心拍取得システム１００Ａでは、その時間差を適宜算出するので、個人に適応して高精度に心拍を取得し得る。
【０１０４】
（実施の形態３）
以下、実施の形態２に係る心拍取得システム１００Ａの一部を変形し、より個人に適応して精度良く心拍を取得すべく、特定期間での学習により個人の心拍の特徴を示す情報としてのテンプレート（つまり心拍の特徴を示す心拍テンプレート信号）を収集して利用するようにした心拍取得システム１００Ｂについて説明する。特定期間は、例えば、車両の停止時（例えば自動車でのエンジン停止状態、アイドリング状態等を含む非走行時）等のような、心拍に伴う人体表面の振動を測定する上で比較的ノイズが少ない時間である。
【０１０５】
図１９は、本実施の形態に係る心拍取得システム１００Ｂの構成を示すブロック図である。心拍取得システム１００Ｂは、同図に示すように、送信部１０１と、受信部１０２Ａ、１０２Ｂと、処理部１１０Ｂとを備える。処理部１１０Ｂは、位相変換部１１１、特徴点算出部１１６、時間差設定部１１２Ａ、相関演算部１１３Ａ、心拍推定部１１４、情報提示部１１５、車両状態検知部１１７、及び、心拍テンプレート蓄積部１１８を有する。なお、実施の形態１、２（図１、図１５参照）と同様の構成については、図１９において図１又は図１５と同一の符号を付しており、説明を省略する。
【０１０６】
心拍取得システム１００Ｂでは、車両状態が停止状態か否（つまり走行状態）かを検知することで停止時において、実施の形態２で示したような方法でユーザの心拍の情報を示す心拍テンプレート信号を取得する。心拍テンプレート信号は受信部毎に取得する。そして、非停止時（つまり走行時）においては、取得済みの心拍テンプレート信号を用いて、受信部１０２Ａ、１０２Ｂでの受信により得られた各信号についてテンプレートマッチングを行うことで、心拍テンプレート信号に類似する信号（つまり相関性の高い信号）を強調し、類似しない信号（つまり相関性の低い信号）を抑制する。これにより、各受信部から心拍テンプレート信号と類似した信号が強調された信号が得られて、処理部１１０Ｂでは、その得られた各信号間の相関値を算出して相関値を用いてユーザの心拍を取得し、ユーザの心拍に応じた出力を行う。処理部１１０Ｂは、ここで特に説明しない点については実施の形態２で示した処理部１１０Ａと同様である。
【０１０７】
（車両状態検知部１１７）
車両状態検知部１１７は、車両の走行状態を検知する。車両状態検知部１１７は、例えば、アクセル、ブレーキ、ハンドル等の車両制御に関わるセンサによるセンシングの結果を取得することで車両が停止しているか走行しているかを検知する。また、車両状態検知部１１７は、加速度センサ等のセンサを含む或いはそのセンサからセンシングの結果を取得することで、振動等を示す加速度の変化を測定してその測定結果に基づいて、車両の停止時、走行時等を検知することとしてもよい。車両状態検知部１１７は、検知した車両の停止時において、特徴点算出部１１６で算出された、各受信部毎の信号の特徴点に基づいて、受信部毎について心拍テンプレート信号に係る情報を生成して、その心拍テンプレート信号に係る情報を心拍テンプレート蓄積部１１８に蓄積する。心拍テンプレート蓄積部１１８は、例えばメモリ等の記憶媒体の一領域で実現される。心拍テンプレート蓄積部１１８に蓄積された心拍テンプレート信号に係る情報は、相関演算部１１３Ａで用いられて各受信部からの信号に対して心拍テンプレート信号によってテンプレートマッチングがなされて心拍の強調が行われる。なお、相関演算部１１３Ａは、実施の形態１等で示した相関演算部１１３にテンプレートマッチングの機能が追加されたものである。
【０１０８】
ここで、図２０を参照して心拍テンプレート信号の生成及びテンプレートマッチングについて説明する。図２０の（ａ）は、車両の停止時と走行時とにおける受信部１０２Ａからの受信信号を示す。停止時は、車両の振動や車両に着座したユーザの身体の動きが少ないため、信号においてノイズに対して心拍が強く現れており、比較的精度良く心拍信号が検出可能となる。一方、走行時は、車両の振動や身体の動きが大きくなるため、ノイズが混入し、心拍信号が埋もれている。そこで、車両状態検知部１１７は、車両が停止しているか否かを検知することで停止時を特定する。この車両が停止している時間が心拍テンプレート信号の生成及び蓄積のための特定期間となる。車両状態検知部１１７は、車両の停止時において、特徴点算出部１１６で算出された各受信部毎の信号の特徴点から、図２０の（ａ）で白丸で示すピークを検出し、ピークの前後の所定区間（例えば心拍の１拍分が入る１０００ｍｓ）を複数抽出する。車両状態検知部１１７は、その複数抽出した信号の平均を取ることで、心拍テンプレート信号を生成し、心拍テンプレート蓄積部１１８へ蓄積する。
【０１０９】
車両の走行時には、相関演算部１１３Ａにおいて、心拍テンプレート蓄積部１１８に既に蓄積されている心拍テンプレート信号を基底として相関を取ることで、各受信部毎に受信部からの信号についてテンプレートマッチング後の信号を算出する。車両の走行に伴うノイズは、心拍信号とは無相関であるため、テンプレートマッチングにより抑制される。一方、心拍信号は、各拍動が類似した波形をしているため、テンプレートマッチングにより強調されることとなる。図２０の（ｂ）は、テンプレートマッチング後の信号を示している。相関演算部１１３Ａでは、受信部１０２Ａからの信号に基づくテンプレートマッチング後の信号と、受信部１０２Ｂからの信号に基づくテンプレートマッチング後の信号との間の相関を取って相関値を算出する。そして、心拍推定部１１４は、相関演算部１１３Ａで算出された相関値に基づいて心拍を取得する。
【０１１０】
車両の走行により、車両に着座したユーザの姿勢が変化したり身体の位置が変化したりして、各受信部からの信号に含まれる心拍信号の波形が変化する場合がある。そこで、心拍取得システム１００Ｂにおいて、走行する車両が停止する毎に心拍テンプレート信号に係る学習（つまり心拍テンプレート信号の生成及び蓄積）を行うこととしてもよい。この場合に、処理部１１０Ｂは、車両状態検知部１１７で、車両の停止中に複数の受信部（受信部１０２Ａ、１０２Ｂ）のそれぞれにより受信された信号に対応して、心拍テンプレート信号を算出し、相関演算部１１３Ａで、心拍テンプレート信号と、車両の走行中に複数の受信部（受信部１０２Ａ、１０２Ｂ）により受信された複数の信号を用いて算出した複数の変換信号と、時間差設定部１１２Ａで設定された時間差とに基づいて、複数の変換信号間の相関値を算出する。これにより、より精度良く心拍を検出（取得）することが可能となる。
【０１１１】
（実施の形態４）
以下、実施の形態１で示した心拍取得システム１００を変形して、車両を運転するユーザの体調、健康状態、心理状態等に応じ、心拍をより精度良く検出するために車両の走行経路の変更、停止等の制御を行うようにした心拍取得システム１００Ｃについて説明する。
【０１１２】
図２１は、本実施の形態に係る心拍取得システム１００Ｃの構成を示すブロック図である。心拍取得システム１００Ｃは、同図に示すように、送信部１０１と、受信部１０２Ａ、１０２Ｂと、処理部１１０Ｃとを備える。処理部１１０Ｃは、位相変換部１１１、時間差設定部１１２、相関演算部１１３、心拍推定部１１４、情報提示部１１５、体調状態推定部１１９、及び、経路制御部１２０を有する。なお、実施の形態１（図１参照）と同様の構成については、図２１において図１と同一の符号を付しており、説明を省略する。
【０１１３】
心拍取得システム１００Ｃでは処理部１１０Ｃにおいて、心拍推定部１１４で車両を運転するユーザの心拍を取得して、その心拍に基づいてユーザの体調、健康状態等を推定し、その推定結果に応じて車両の走行経路の変更等といった車両の制御を行う。処理部１１０Ｃは、ここで特に説明しない点については実施の形態１で示した処理部１１０と同様である。
【０１１４】
（体調状態推定部１１９）
体調状態推定部１１９は、心拍推定部１１４で推定（取得）された心拍から、車両を運転するユーザの状態（体調、健康状態、心理状態等）を推定する。例えば、緊張、ストレス等により、心拍数が上昇したり、心拍間隔が変化したりすることが知られている。そこで、体調状態推定部１１９は、予め定められた、体調、健康状態、心理状態等と心拍との関係に基づいて、心拍推定部１１４で取得された心拍に係る情報（例えば心拍の有無、心拍数の変化、心拍間隔の変化等）から、ユーザの状態を推定する。体調状態推定部１１９は、推定したユーザの状態を経路制御部１２０に伝える。
【０１１５】
（経路制御部１２０）
経路制御部１２０は、体調状態推定部１１９から伝えられたユーザの状態に応じて車両の走行経路の変更等の制御を行う。経路制御部１２０は、例えば、体調状態推定部１１９で推定されて伝えられたユーザの状態が、体調等に異変があることを示す場合には、車両を停止させる制御、或いは、車両の走行経路を変更して路肩に移動させて停止する制御等を行う。経路制御部１２０は、例えば、ユーザの心拍に基づくユーザの状態の推定結果に応じて生成した制御信号を車両に伝達することで、車両を制御する。この制御信号は、車両が、車両の備える装置により、その制御信号を受信して、所定の制御（例えば走行経路を路肩に移動するように変更すること、停車させること等）を行うように予め定められている信号である。図２２は、ユーザの心拍に応じて、体調等が異常と推定された場合における車両の走行制御の一例を示す図である。例えば、カーナビゲーション機能等を有する車両においては、走行経路表示用のディスプレイ画面の表示内容が、図２２の（ａ）に示す状態から、ユーザの体調等が異常と推定されて経路制御部１２０が発する制御信号に応じて、図２２の（ｂ）に示す状態へと変化し、例えば「心拍が上昇しているようです。経路を変更し、路肩に停止します」という音声メッセージ等が出力されて、車両を路肩へ停車させる制御がなされる。
【０１１６】
また、車両の走行時はロードノイズやユーザの身体の動きによって、心拍の信号が埋もれ、心拍の適切な計測が困難となる場合がある。そこで、体調状態推定部１１９で、ユーザの体調等に異常がある可能性がある程度高いと推定された場合に、より精度良く、心拍を継続して計測するために、経路制御部１２０が、ノイズを抑制すべく車両を停止させたり、車両の走行速度を低下させたりする制御を行うこととしてもよい。また、この場合に精度良く心拍を継続して計測するために経路制御部１２０は、既知の経路情報等に基づいてノイズの少ない経路へと車両の走行経路を変更する制御を行うこととしてもよい。
【０１１７】
（実施の形態５）
以下、車両の走行時の振動等に伴うノイズが多く、ノイズによって心拍の抽出が困難となる場合がある。この場合に対処すべく、実施の形態１で示した心拍取得システム１００を部分的に変形して、近接して配置される受信部１０２Ａ及び受信部１０２Ｂそれぞれで得た受信信号を用いてノイズ成分を相殺することで、心拍信号を適切に抽出するようにした心拍取得システム１００Ｄについて説明する。
【０１１８】
図２３は、本実施の形態に係る心拍取得システム１００Ｄの構成を示すブロック図である。心拍取得システム１００Ｄは、同図に示すように、送信部１０１と、受信部１０２Ａ、１０２Ｂと、処理部１１０Ｄとを備える。処理部１１０Ｄは、位相変換部１１１、時間差設定部１１２、信号相殺部１２１、心拍推定部１１４、及び、情報提示部１１５を有する。なお、実施の形態１（図１参照）と同様の構成については、図２３において図１と同一の符号を付しており、説明を省略する。処理部１１０Ｄは、ここで特に説明しない点については実施の形態１で示した処理部１１０と同様である。
【０１１９】
（信号相殺部１２１）
処理部１１０Ｄにおける信号相殺部１２１は、図２の（ｃ）等に示すように相互に近接して配置された受信部１０２Ａと受信部１０２Ｂとから得られた各受信信号を、位相変換部１１１で変換したものである各変換信号を用いて、ノイズ成分の相殺処理を行う。この各変換信号については、上述の実施の形態で示したように、時間差設定部１１２Ａで設定された時間差に基づいて、人体の各部位間における心拍タイミングの差が調整された上で、ノイズ成分の相殺処理がなされる。相殺処理について図２４を用いて説明する。
【０１２０】
図２４の（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、受信部１０２Ａ、受信部１０２Ｂで受信された信号（詳細には受信されて位相変換部１１１での位相変換及び時間差設定部１１２でタイミング調整がなされた信号）の時間的変化を示す。図２４の（ａ）及び（ｂ）の例において前半の期間は、例えば車両の停止時（例えば自動車でのエンジン停止状態、アイドリング状態等を含む非走行時）等の走行ノイズが比較的小さい状況に対応している。この前半の期間においては、各受信部からの信号それぞれに、心拍信号が十分に現れている。なお、心拍信号は受信部１０２Ａからの信号に対し、受信部１０２Ｂからの信号の方に、より大きく現れている。図２４の（ａ）及び（ｂ）の例において後半の期間は、例えば車両の走行時等のノイズが比較的大きく混入する状況に対応している。受信部１０２Ａと受信部１０２Ｂとは、互いに近接して配置されているので、ノイズとして、ほぼ同等の周期、強度及び位相の信号が、両受信部に加算されることとなる。そこで、相殺処理では、その両受信部からの両信号を減算する（つまり両信号の差を算出する）。この相殺処理により、走行ノイズは抑制される。なお、図２４の（ａ）及び（ｂ）に示すように、両信号に現れる心拍信号の強度には差があることから、図２４の（ｃ）に示すように相殺処理後の信号においては心拍信号が一部残ることとなる。
【０１２１】
また、心拍取得システム１００Ｄの各受信部毎に、センサの感度、或いは、ＡＤ変換の際のダイナミックレンジを変えることとしてもよい。例えば、受信部１０２Ｂは、受信部１０２Ａと比較してダイナミックレンジが広く、高解像であるとする。この場合、微弱な心拍信号は、受信部１０２Ｂでは感度よく検知され、受信部１０２Ａでは、ダイナミックレンジが小さいため、入りにくい、或いは検知されないこととなる。一方、走行ノイズは大きいため、受信部１０２Ａのダイナミックレンジにおいても検知され、受信部１０２Ｂと、ほぼ同等の周期及び位相の信号が検知されることとなる。そこで、各受信部からの信号の減算等による相殺処理により、受信部１０２Ｂで検知されていた心拍信号が残差として残り、検出されることとなる。
【０１２２】
（他の実施の形態）
以上のように、本開示に係る技術の例示として実施の形態１〜４を説明した。しかしながら、本開示に係る技術は、これらの実施の形態に限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略等を行った実施の形態にも適用可能である。即ち、本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を上記実施の形態に施した形態、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態等は、本開示に係る技術の一実施態様に含まれる。例えば、以下のような変形例も本開示に係る技術の一実施態様に含まれる。
【０１２３】
上記実施の形態では、心拍取得システムが主に受信部１０２Ａ、１０２Ｂを備える例について説明したが、心拍取得システムは、受信部を３つ或いはそれ以上備えてもよい。また、複数の受信部の配置は、図２に示したような配置が有用であるが、必ずしもこの配置に限られることはない。例えば送信部及び複数の受信部は、車両の内外を問わず車両近辺に所在すればよい。
【０１２４】
また、上記実施の形態では、処理部における時間差設定部１１２Ａが複数の受信部により受信された複数の信号を用いて時間差を算出する例を示した。処理部（時間差設定部等）では、この時間差の算出を、車両の停止中に行うこととしてもよい。この場合に、車両が停止しているか否かは、例えば車両状態検知部１１７により判別し得る。このように、車両の停止中に算出した時間差を設定すれば、走行中（或いはその後の停止中）において相関演算部１１３Ａではその時間差を利用して精度良く各受信部で受信された信号間の相関値を算出することが可能となる。また同様に、処理部では、上述の時間差の算出を、車両の加速度の変化が閾値を超えた場合に行うこととしてもよい。これは、一般に車両の加減速中において車両を運転する人の身体の動きが静止する傾向があることに基づく。この場合に、車両の加速度の変化が閾値を超えたか否かの識別は、車両から加速度のセンシング結果を示す情報を取得すること等により、行い得る。
【０１２５】
また、上記実施の形態４では車両の停止中に心拍のテンプレート信号を生成して蓄積する例を示したが、処理部において、車両の加速度の変化が閾値を超えた場合に、複数の受信部それぞれに受信された信号に対応して心拍テンプレート信号を算出して蓄積することとしてもよい。相関演算部では、過去の加減速時において算出されて蓄積された心拍テンプレート信号と、複数の受信部から得られる変換信号と、時間差設定部に設定された時間差とに基づいて、複数の変換信号間の相関値を算出することとしてもよい。
【０１２６】
また、上記実施の形態４では、経路制御部１２０は、体調状態推定部１１９から伝えられたユーザの状態に応じて車両の走行経路の変更等の制御を行うこととしたが、心拍に応じて車両の制御を行うこととしてもよい。例えば、処理部１１０Ｃ（例えば経路制御部１２０等）が、心拍推定部１１４により取得された心拍（例えば心拍数、心拍間隔等）に応じて、予め定められたアルゴリズム等に従って、車両を制御するための信号を出力することとしてもよい。即ち、心拍取得システムにおける処理部（例えば処理部１１０Ｃ）は、受信部１０２Ａ及び受信部１０２Ｂからの信号の相関値に基づいて心拍を取得した後において、その心拍に応じて心拍に関連する内容の情報（心拍数、心拍間隔等）を出力することとしてもよいし、心拍に応じて車両を制御するための信号等を出力することとしてもよい。
【０１２７】
また、上記実施の形態における各装置を構成する構成要素の一部又は全部は、１個の又は複数個の集積回路から構成されているとしてもよい。
【０１２８】
以上説明したように本開示に係る心拍取得システムは、車両のユーザの心拍を取得する心拍取得システム（例えば心拍取得システム１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ）であって、車両に位置し、ユーザに対して、電磁波を送信する送信部１０１と、車両に位置し、ユーザで反射した電磁波を受信する複数の受信部（例えば受信部１０２Ａ、１０２Ｂ）と、複数の受信部により受信された複数の電磁波の信号を用いて、ユーザの心拍を取得する処理部（例えば処理部１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ）とを備え、処理部は、複数の電磁波の信号それぞれについて、その信号の位相に応じてその信号を変換信号に変換し、変換結果としての複数の変換信号間の相関値を算出し、その相関値を用いて、ユーザの心拍を取得し、ユーザの心拍に応じた出力を行う。これにより、精度良く心拍を取得することが可能となり得る。
【０１２９】
また、例えば、処理部（例えば処理部１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ）は、電磁波の信号の位相角をゼロにするように変換することで、変換信号の算出を行うこととしてもよい。
【０１３０】
また、送信部１０１及び複数の受信部（例えば受信部１０２Ａ、１０２Ｂ）は、車両においてユーザが着座する座面の下方に位置することとしてもよい。
【０１３１】
また、複数の受信部は、相互に離間して、車両において着座するユーザの大腿部の下方に配置され、処理部における相関演算部１１３、１１３Ａは、相関値を、複数の受信部の配置に関連する時間差（例えば時間差設定部１１２、１１２Ａに設定された時間差）に基づいて算出することとしてもよい。
【０１３２】
また、複数の受信部は、車両において着座するユーザの一方の脚の大腿部の第１部分の下方に配置される受信部１０２Ａ（第１受信部）と、その大腿部の第１部分より膝に近い第２部分の下方に配置される受信部１０２Ｂ（第２受信部）と、その大腿部の第１部分と第２部分との間の部分の下方に配置される受信部１０２Ｃ（第３受信部）とを含み、ここで第１受信部と第２受信部との間の第１距離は、第１受信部と第３受信部との間の第２距離より大きく、処理部１１０は、第１受信部により受信された信号を変換した第１変換信号と第２受信部により受信された信号を変換した第２変換信号との間の相関値である第１相関値を、第１変換信号と、第２変換信号と、第１距離に対応して時間差設定部１１２により設定された時間差（第１の時間差）とに基づいて算出し、第１変換信号と第３受信部により受信された信号を変換した第３変換信号との間の相関値である第２相関値を、第１変換信号と、第３変換信号と、第１の時間差より短く第２距離に対応して時間差設定部１１２により設定された時間差（第２の時間差）とに基づいて算出し、ユーザの心拍を、相関値（第１相関値及び第２相関値）を用いて取得することとしてもよい。
【０１３３】
また、複数の受信部は、受信部１０２Ａ（第１受信部）と、第１受信部より車両の前方に位置する受信部１０２Ｂ（第２受信部）とを含み、処理部１１０は、第１受信部により受信された信号を変換した第１変換信号と第２受信部により受信された信号を変換した第２変換信号との間の相関値を、第１変換信号と第２変換信号と、第１受信部と第２受信部との間の距離に関連して時間差設定部１１２により設定された時間差に基づいて算出し、ユーザの心拍を相関値を用いて取得することとしてもよい。
【０１３４】
また、処理部（例えば処理部１１０Ａ、１１０Ｂ）は、車両の停止中に複数の受信部により受信された複数の信号を用いて時間差設定部１１２Ａで時間差を算出することとしてもよい。
【０１３５】
また、処理部（例えば処理部１１０Ａ、１１０Ｂ）は、車両の加速度の変化が閾値を超えた場合に複数の受信部により受信された複数の信号を用いて時間差を算出することとしてもよい。
【０１３６】
また、処理部１１０Ｂは、車両の停止中に複数の受信部それぞれにより受信された信号に対応して心拍テンプレート信号を算出し、心拍テンプレート信号と、車両の走行中に複数の受信部により受信された複数の信号を用いて算出した複数の変換信号と、時間差設定部１１２Ａ等に設定された時間差とに基づいて、複数の変換信号間の相関値を算出することとしてもよい。
【０１３７】
また、処理部（例えば処理部１１０Ａ、１１０Ｂ）は、車両の加速度の変化が閾値を超えた場合に複数の受信部それぞれに受信された信号に対応して心拍テンプレート信号を算出し、心拍テンプレート信号と、複数の変換信号と時間差設定部１１２Ａ等に設定された時間差とに基づいて、複数の変換信号間の相関値を算出することとしてもよい。
【０１３８】
また、複数の受信部（例えば受信部１０２Ａ、１０２Ｂ）は、車両において着座するユーザの脚のうち、車両に備えられるアクセルペダルから遠い方の脚の大腿部の下方に配置されることとしてもよい。
【０１３９】
また、処理部１１０Ｃによる出力は、ユーザの心拍に応じて生成した制御信号を車両に伝達することを含むこととしてもよい。
【０１４０】
また、処理部（例えば処理部１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ等）による出力は、ユーザの心拍に応じて生成した情報をユーザに提示することを含むこととしてもよい。
【０１４１】
また、送信部１０１は、マイクロ波を送信し、複数の受信部（例えば受信部１０２Ａ、１０２Ｂ）は、マイクロ波を受信することとしてもよい。
【０１４２】
また、本開示の一態様として、例えば図９に示す処理手順の全部又は一部を含む心拍取得方法であるとしてもよい。例えば、心拍取得方法は、車両のユーザの心拍を取得する心拍取得方法であって、（ａ）車両においてユーザに対して電磁波を送信し、（ｂ）ユーザで反射した電磁波を複数の受信装置（例えば受信部１０２Ａ、１０２Ｂ）を用いて受信し、（ｃ）複数の受信装置により受信された電磁波の信号それぞれについて、その信号の位相に応じてその信号を変換した変換信号を算出し、（ｄ）算出した複数の変換信号間の相関値を算出し、（ｅ）その相関値を用いて、ユーザの心拍を取得する。また、本開示に係る一態様としては、この心拍取得方法に係る処理をコンピュータにより実現するプログラム（コンピュータプログラム）であるとしてもよいし、前記プログラムからなるデジタル信号であるとしてもよい。また、本開示に係る一態様としては、前記プログラム又は前記デジタル信号をコンピュータで読み取り可能な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＢＤ（Blu-ray（登録商標） Disc）、半導体メモリ等に記録したものとしてもよい。また、これらの記録媒体に記録されている前記デジタル信号であるとしてもよい。また、本開示に係る一態様としては、前記プログラム又は前記デジタル信号を、電気通信回線、無線又は有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送するものとしてもよい。また、本開示に係る一態様としては、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、前記メモリは、前記プログラムを記録しており、前記マイクロプロセッサは、前記プログラムに従って動作するとしてもよい。また、前記プログラム若しくは前記デジタル信号を前記記録媒体に記録して移送することにより、又は、前記プログラム若しくは前記デジタル信号を前記ネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい。
【０１４３】
上記実施の形態及び上記変形例で示した各構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示の範囲に含まれる。
【０１４４】
本開示における実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示に係る技術の範囲は上記実施の形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１４５】
本開示に係る心拍取得システム等は、車両を使用するユーザの心拍の測定等のために利用可能である。
【符号の説明】
【０１４６】
１０  座席
１１  背もたれ部
１２、１２ａ  座部
１３  人体表面
２１  アクセルペダル
２２  ブレーキペダル
２３  ハンドル（ステアリングホイール）
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ  心拍取得システム
１０１  送信部
１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ  受信部
１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ  処理部
１１１  位相変換部
１１２、１１２Ａ  時間差設定部
１１３、１１３Ａ  相関演算部
１１４  心拍推定部
１１５  情報提示部
１１６  特徴点算出部
１１７  車両状態検知部
１１８  心拍テンプレート蓄積部
１１９  体調状態推定部
１２０  経路制御部
１２１  信号相殺部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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