(57)【要約】【課題】体内にセンサを設置すること無しに、ユーザ自らの摂食を記録するために、摂取された対象物を簡易に判定することができる携帯装置、プログラム及び方法を提供する。【解決手段】電波を送受信するアンテナを搭載した携帯装置について、検知対象となる対象物毎に、定在波比閾値を対応付けて記憶した閾値記憶手段と、送信信号に基づく進行波をアンテナへ送信し、当該アンテナから反射波を受信する方向性結合手段と、方向性結合手段から進行波及び反射波を取得し、定在波比を算出する定在波比検出手段と、定在波比検出手段によって算出された定在波比と、閾値記憶手段に記憶された対象物の定在波比閾値とを比較して、当該対象物の有無を特定する反射対象物判定手段とを有する。携帯装置のアンテナは、人体の胃部分の腹部に接触させられ、人体の胃に入った摂取物（対象物）の水分量に応じて異なる定在波比閾値を対応付けて記憶する。【選択図】図１
2015190969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波を送受信するアンテナを搭載した携帯装置において、
検知対象となる対象物毎に、定在波比閾値を対応付けて記憶した閾値記憶手段と、
送信信号に基づく進行波を前記アンテナへ送信し、当該アンテナから反射波を受信する方向性結合手段と、
前記方向性結合手段から前記進行波及び前記反射波を取得し、定在波比を算出する定在波比検出手段と、
前記定在波比検出手段によって算出された前記定在波比と、前記閾値記憶手段に記憶された対象物の前記定在波比閾値とを比較して、当該対象物の有無を特定する反射対象物判定手段と
を有することを特徴とする携帯装置。
【請求項２】
当該携帯装置の前記アンテナは、対象物に接触させられ、
前記閾値記憶手段は、対象物の水分量に応じて異なる定在波比閾値を対応付けて記憶する
ことを特徴とする請求項１に記載の携帯装置。
【請求項３】
当該携帯装置の前記アンテナは、人体の胃部分の腹部に接触させられ、
前記閾値記憶手段は、人体の胃に入った摂取物（対象物）の水分量に応じて異なる定在波比閾値を対応付けて記憶する
ことを特徴とする請求項１に記載の携帯装置。
【請求項４】
前記閾値記憶手段は、対象物の摂取後、
最低定在波比
元定在波比から最低定在波比までの変化幅、
元定在波比から最低定在波比までの経過時間、
最低定在波比から元定在波比までの経過時間、
元定在波比から最低定在波比までの経過時間に対する傾き、又は
最低定在波比から元定在波比までの経過時間に対する傾き
のいずれか１つ又は組合わせを定在波比閾値として記憶する
ことを特徴とする請求項３に記載の携帯装置。
【請求項５】
前記閾値記憶手段は、ユーザ自ら異なる対象物を別々に摂取し、前記定在波比検出手段から出力された経過時間に伴う定在波比のデータに基づく閾値を決定し、当該閾値を記憶することを特徴とする請求項３又は４に記載の携帯装置。
【請求項６】
当該携帯装置は、スマートフォン又はタブレット端末であり、
前記アンテナから送受信される電波は、人体に影響が無い０．５〜５ＧＨｚ帯の微弱電流である
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の携帯装置。
【請求項７】
電波を送受信するアンテナと、
送信信号に基づく進行波を前記アンテナへ送信し、当該アンテナから反射波を受信する方向性結合部と、
前記方向性結合手段から前記進行波及び前記反射波を取得し、定在波比を算出する定在波比検出部と
を有する携帯装置に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムであって、
検知対象となる対象物毎に、定在波比閾値を対応付けて記憶した閾値記憶手段と、
前記定在波比検出手段によって算出された前記定在波比と、前記閾値記憶手段に記憶された対象物の前記定在波比閾値とを比較して、当該対象物の有無を特定する反射対象物判定手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
【請求項８】
電波を送受信するアンテナと、
送信信号に基づく進行波を前記アンテナへ送信し、当該アンテナから反射波を受信する方向性結合部と、
前記方向性結合手段から前記進行波及び前記反射波を取得し、定在波比を算出する定在波比検出部と
を有する携帯装置における対象物判定方法であって、
検知対象となる対象物毎に、定在波比閾値を対応付けて記憶した閾値記憶部を有し、
前記定在波比検出部によって算出された前記定在波比と、前記閾値記憶部に記憶された対象物の前記定在波比閾値とを比較して、当該対象物の有無を特定する
ことを特徴とする携帯装置の対象物判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電波の反射波を用いて対象物を判定する技術に関する。例えば人体の胃の内容物を判定する用途に適用するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ユーザの食事内容を容易に記録することができるサーバの技術がある（例えば特許文献１参照）。この技術によれば、端末は、食事内容をフリーワードでユーザに記述させ、その文章及び時刻ををサーバへ送信する。サーバは、文章から自動的に食事名や量、栄養素を抽出し、それら情報を時刻と共に管理する。ユーザは、サーバに食事内容を管理させることによって、ダイエットや健康管理、疾患予防に役立てることができる。
【０００３】
他の従来技術として、肥満治療のために、人に摂食を規制させる技術もある（例えば特許文献２参照）。この技術によれば、人体の胃に設置されたセンサが、胃における飲み込み、充てん及び収縮に応じたセンタ信号を発信する。それらセンサ信号を分析することによって、摂食の量を測定し、食物の質、例えばそれが主に固体であるか液体であるかを判定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２３８２４６号公報
【特許文献２】特許第４２４６４９２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の技術によれば、文章の入力操作は、ユーザにとって負担となると共に、結果的に、記録内容はその文章のみに基づくものとなる。また、特許文献２に記載の技術によれば、摂食を規制させるものであって、体内にセンサを設置する必要があり、ユーザ負担は更に大きいものとなる。これに対し、本願の発明者らは、携帯装置を用いてユーザ自らの摂食内容を簡易に記録することができないか？と考えた。
【０００６】
そこで、本発明は、体内にセンサを設置すること無しに、ユーザ自らの摂食を記録するために、摂取された対象物を簡易に判定することができる携帯装置、プログラム及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、電波を送受信するアンテナを搭載した携帯装置において、
検知対象となる対象物毎に、定在波比閾値を対応付けて記憶した閾値記憶手段と、
送信信号に基づく進行波をアンテナへ送信し、当該アンテナから反射波を受信する方向性結合手段と、
方向性結合手段から進行波及び反射波を取得し、定在波比を算出する定在波比検出手段と、
定在波比検出手段によって算出された定在波比と、閾値記憶手段に記憶された対象物の定在波比閾値とを比較して、当該対象物の有無を特定する反射対象物判定手段と
を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の携帯装置における他の実施形態によれば、
当該携帯装置のアンテナは、対象物に接触させられ、
閾値記憶手段は、対象物の水分量に応じて異なる定在波比閾値を対応付けて記憶することも好ましい。
【０００９】
本発明の携帯装置における他の実施形態によれば、
当該携帯装置のアンテナは、人体の胃部分の腹部に接触させられ、
閾値記憶手段は、人体の胃に入った摂取物（対象物）の水分量に応じて異なる定在波比閾値を対応付けて記憶することも好ましい。
【００１０】
本発明の携帯装置における他の実施形態によれば、
閾値記憶手段は、対象物の摂取後、
最低定在波比
元定在波比から最低定在波比までの変化幅、
元定在波比から最低定在波比までの経過時間、
最低定在波比から元定在波比までの経過時間、
元定在波比から最低定在波比までの経過時間に対する傾き、又は
最低定在波比から元定在波比までの経過時間に対する傾き
のいずれか１つ又は組合わせを定在波比閾値として記憶することも好ましい。
【００１１】
本発明の携帯装置における他の実施形態によれば、
閾値記憶手段は、ユーザ自ら異なる対象物を別々に摂取し、定在波比検出手段から出力された経過時間に伴う定在波比のデータに基づく閾値を決定し、当該閾値を記憶することも好ましい。
【００１２】
本発明の携帯装置における他の実施形態によれば、
当該携帯装置は、スマートフォン又はタブレット端末であり、
アンテナから送受信される電波は、人体に影響が無い０．５〜５ＧＨｚ帯の微弱電流であることも好ましい。
【００１３】
本発明によれば、
電波を送受信するアンテナと、
送信信号に基づく進行波をアンテナへ送信し、当該アンテナから反射波を受信する方向性結合部と、
方向性結合手段から進行波及び反射波を取得し、定在波比を算出する定在波比検出部と
を有する携帯装置に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムであって、
検知対象となる対象物毎に、定在波比閾値を対応付けて記憶した閾値記憶手段と、
定在波比検出手段によって算出された定在波比と、閾値記憶手段に記憶された対象物の定在波比閾値とを比較して、当該対象物の有無を特定する反射対象物判定手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、
電波を送受信するアンテナと、
送信信号に基づく進行波をアンテナへ送信し、当該アンテナから反射波を受信する方向性結合部と、
方向性結合手段から進行波及び反射波を取得し、定在波比を算出する定在波比検出部と
を有する携帯装置における対象物判定方法であって、
検知対象となる対象物毎に、定在波比閾値を対応付けて記憶した閾値記憶部を有し、
定在波比検出部によって算出された定在波比と、閾値記憶部に記憶された対象物の定在波比閾値とを比較して、当該対象物の有無を特定する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の携帯装置、プログラム及び方法によれば、体内にセンサを設置すること無しに、ユーザ自らの摂食を記録するために、摂取された対象物を簡易に判定することができる
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明における携帯装置の機能構成図である。
【図２】進行波及び反射波が重なり合った定在波を表す説明図である。
【図３】水又はご飯が別々に摂食された際に、経過時間に対する定在波比の変化を表す実際のグラフである。
【図４】水が摂取された際における、定在波比の移動平均的な変化を表すグラフである。
【図５】ご飯が摂取された場合における、定在波比の移動平均的な変化を表すグラフである。
【図６】アンテナ部のみを人体の腹部に貼付した実施態様を表す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下では、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明における携帯装置の機能構成図である。
【００１９】
図１によれば、携帯装置１は、人体の胃２の摂取物３を判定するために、人体の腹部に接触される。携帯装置１について、人体に接触される部分には、電波を送信するアンテナを有する。勿論、携帯装置１は、服の上から腹部に当てられるものであってもよい。携帯装置１は、常時貼り付けることができる腹巻きパッドのようなものであってもよいし、既存のスマートフォン又はタブレット端末であってもよい。
【００２０】
図１の携帯装置１は、ハードウェアとして、アンテナ１０と、信号送信部１１と、方向性結合器１２と、定在波比検出部１３とを有し、ソフトウェアとして、閾値記憶部１４と、反射対象物判定部１５とを有する。ソフトウェアのこれら機能は、携帯装置に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムを実行することによって実現される。また、これら機能構成部の処理の流れは、対象物判定方法としても理解できる。尚、携帯装置１自体が、スマートフォン又はタブレット端末であれば、ソフトウェアの機能もアプリケーションとして容易にインストールすることができる。
【００２１】
［信号送信部１１］
信号送信部１１は、アプリケーションからの指示に基づいて、変調した送信信号を出力する。その送信信号は、方向性結合器１２へ出力される。送信信号は、例えば０．１〜５ＧＨｚ帯であって、人体に影響が無い微弱な交流電流である。具体的には、周波数は、１ＧＨｚ帯程度の正弦波であって、送信電力は、例えば−10dBm（0.1mW）程度であるのが好ましい。特にスマートフォンやタブレット端末のような情報端末機器は、通信インタフェースの規格上、１ＧＨｚ帯程度の周波数を発生させやすい。
【００２２】
［方向性結合器１２］
方向性結合器(Directional Coupler)１２は、信号送信部１１からの送信信号に基づく「進行波」をアンテナ１０へ送信すると共に、その「進行波」を定在波比検出部１３へ出力する。また、アンテナ１０から受信した「反射波」を、定在波比検出部１３へ出力する。
【００２３】
［定在波比検出部１３］
定在波比検出部１３は、方向性結合器１２から「進行波」及び「反射波」を入力し、「定在波比(SWR: Standing Wave Ratio)」を検出する。検出された定在波比は、反射対象物判定部１５へ出力される。
【００２４】
図２は、進行波及び反射波が重なり合った定在波を表す説明図である。
【００２５】
「定在波比」とは、交流の伝送線路における進行波と反射波との関係を表す比である。高周波数帯では、電圧定在波比 (VSWR: Voltage Standing Wave Ratio) を用いてもよい。アンテナから送信された高周波数帯の進行波は、その負荷（対象物）に対してインピーダンスの不整合があると、逆向きに進行する反射波が発生する。そのとき、伝送線路では進行波と反射波が逆方向に重なり合うこととなるが、それらの周波数は等しいため、伝送線路には固定した節点位置を持つ振動、即ち「定在波」が観測される。定在波の波動は、波形が進行せず、その場に止まって振動しているようにみえる。
【００２６】
定在波比は、送信アンテナのインピーダンスと伝送線路のインピーダンスとの不連続部分によって反射された反射波の進行波に対する比率を表す。電圧定在波比ＶＳＷＲは、以下の式によって表される。
ＶＳＷＲ＝（１＋|ρ|）／（１−|ρ|）
ρ＝（Ｚ−Ｚ0）／（Ｚ＋Ｚ0）＝Ｖ2／Ｖ1
Ｖ1：進行波の振幅電圧
Ｖ2：反射波の振幅電圧
ρ：電圧反射係数
Ｚ0：アンテナの特性インピーダンス
Ｚ：負荷インピーダンス
ＶＳＷＲ＝１：Ｚ＝Ｚ0
反射波の減衰は、対象物の特性（例えば水分量）によって異なる。そのために、定在波比も異なることとなる。
【００２７】
［閾値記憶部１４］
閾値記憶部１４は、検知対象となる対象物毎に、定在波比閾値を対応付けて記憶したものである。対象物毎に定在波比が異なる要因としては、水分量がある。そのために、人体の胃に入った摂取物（対象物）であっても、例えば流動物の水と、固形物のご飯とは、水分量に応じて異なる定在波比が検知される。
【００２８】
図３は、水又はご飯が別々に摂食された際に、経過時間に対する定在波比の変化を表す実際のグラフである。
【００２９】
図３のグラフによれば、縦軸に定在波比を表し、横軸に経過時間を表している。このグラフでは、およそ1000ms付近で水又はご飯が胃に入ったことが理解できる。摂取後、定在波比が、経過時間に応じて下降していく。そして、水の最低定在波比は、ご飯の最低定在波比よりも低いことが観測できる。
【００３０】
図４は、水が摂取された際における、定在波比の移動平均的な変化を表すグラフである。
【００３１】
図４によれば、摂取前の定在波比は、４．８程度である。水を摂取すると、在波比は４．５５程度まで下降する。その後、約４分程度で、水が胃を通過しながら、定在波比は４．７程度まで上昇する。また、摂取直後からの定在波比の下降（４．８->４．５５）の傾きと、最低定在波比から胃通過後までの上昇（４．５５->４．７）の傾きとを観測できる。「傾き」は、経過時間に対する定在波比の変化によって算出される。
【００３２】
図５は、ご飯が摂取された場合における、定在波比の移動平均的な変化を表すグラフである。
【００３３】
図５によれば、摂取前の定在波比は、４．８程度である。ご飯を摂取すると、定在波比は４．７５程度まで下降する。その後、約１５分程度で、ご飯が胃を通過しながら、定在波比は４．９程度まで上昇する。ご飯は、水よりも、胃を通過する時間が長いことも影響する。また、摂取直後からの定在波比の下降（４．８->４．７５）の傾きと、最低定在波比から胃通過後までの上昇（４．７５->４．９）の傾きを観測できる。
【００３４】
図４及び図５によれば、摂取後に定在波比が下降する際、水を摂取した場合の傾きが、ご飯を摂取した場合の傾きよりも急となっている。また、最低定在波比から上昇する際の傾きも、水を摂取した場合の傾きが、ご飯を摂取した場合の傾きよりも急となっている。このように、時間経過に伴う定在波比の変化によって、反射対象物を判定することができる。
【００３５】
図４及び図５のように、多数の被験者から得られた定在波比の平均的なデータから、対象物毎の閾値を算出することができる。閾値記憶部１４は、対象物毎に、例えば以下のような閾値のいずれか１つ又は組合わせを記憶する。
（１）最低定在波比
（２）元定在波比から最低定在波比までの変化幅
（３）元定在波比から最低定在波比までの経過時間
（４）最低定在波比から元定在波比までの経過時間
（５）元定在波比から最低定在波比までの経過時間に対する傾き
（６）最低定在波比から元定在波比までの経過時間に対する傾き
のいずれか１つ又は組合わせを定在波比閾値として記憶する。
【００３６】
対象物「水」の場合、以下のような閾値を設定することができる。
（１）最低定在波比＜４．６
（２）元定在波比から最低定在波比までの変化幅＞０．２
（３）元定在波比から最低定在波比までの経過時間＜２分
（４）最低定在波比から元定在波比までの経過時間＜８分
（５）元定在波比から最低定在波比までの経過時間に対する傾き＞０．１８
（６）最低定在波比から元定在波比までの経過時間に対する傾き＞０．１４
対象物「ご飯」の場合、以下のような閾値を設定することができる。
（１）最低定在波比＞４．７
（２）元定在波比から最低定在波比までの変化幅＜０．１
（３）元定在波比から最低定在波比までの経過時間＞２分
（４）最低定在波比から元定在波比までの経過時間＜１２分
（５）元定在波比から最低定在波比までの経過時間に対する傾き＜０．１２
（６）最低定在波比から元定在波比までの経過時間に対する傾き＜０．１０
【００３７】
他の実施形態として、閾値記憶部１４は、ユーザ自ら異なる対象物を別々に摂取し、定在波比検出部１３から出力された経過時間に伴う定在波比のデータに基づく閾値を決定し、当該閾値を記憶するものであってもよい。
最初に、ユーザは、携帯装置１を腹部に接触させた後、測定開始操作をする。その後、ユーザ自ら、第１の食物を摂取し、所定時間、定在波比を計測する。携帯装置１は、第１の食物に対する定在波比の所定閾値を設定する。次に、ユーザ自ら、第２の食物を摂取し、所定時間、定在波比を計測する。携帯装置１は、第２の食物に対する定在波比の所定閾値を設定する。このようにして閾値記憶部１４に対象物毎の定在波比の閾値を設定することもできる。
【００３８】
［反射対象物判定部１５］
反射対象物判定部１５は、定在波比検出部１３によって算出された定在波比と、閾値記憶部１４に記憶された対象物の定在波比閾値とを比較して、当該対象物の有無を特定する。最も簡単には、閾値として設定された対象物が摂取されたか否かを判定することができる。また、定在波比の変化に影響を与えやすい対象物の水分量に応じて判定することも好ましい。更に、摂取物によっては胃を経過する時間も異なるために、時間経過に伴う定在波比の変化によって、反射対象物を判定することもできる。
【００３９】
例えば、「水」に対して閾値「最低定在波比＜４．６」と設定されている場合に、計測した最低定在波比が４．５５であった場合、対象物は「水」であると判定することができる。
【００４０】
尚、前述の実施形態によれば、閾値記憶部１４及び反射対象物判定部１５は、閾値を用いて判定したが、絶対値や変化量を特徴量として、ＮａｉｖｅＢａｓｅのような学習推論アルゴリズムを用いて、判定するものであってもよい。即ち、対象物毎に、学習用の定在波比データを入力することによって学習パラメータを予め構築しておく。その後、検出されて定在波比データを学習推論アルゴリズムに入力することによって、最も近い対象物を特定することもできる。
【００４１】
図６は、アンテナ部のみを人体の腹部に貼付した実施態様を表す説明図である。
【００４２】
図６によれば、パッド１６が、人体の腹部に貼り付けられている。パッド１６は、ハードウェアとしての、アンテナ１０、信号送信部１１、方向性結合器１２及び定在波比検出部１３を有する。また、パッド１６は、近距離無線通信によって携帯装置１に接続している。携帯装置１は、パッドへ送信開始要求を送信すると共に、検出された定在波比を受信する。携帯装置１は、受信した定在波比に対して、閾値記憶部１４及び反射対象物判定部１５によって対象物の有無を判定する。図６のような構成によれば、周期的に胃の摂取物を判定し、携帯装置１に記録することができる。
【００４３】
尚、前述した実施形態によれば、人体の胃の摂取物を判定するものとして説明した。しかしながら、本願発明によれば、定在波比によって特徴に違いがある対象物同士であればそれを比較することができる。例えば、定在波比から、果物の熟度（糖度、水分量等）を携帯装置を接触させることで判定することものできる。また、定在波比を油分によって区別することによって、人体であれば脂肪量も判定することも考えられる。即ち、スマートフォンやタブレット端末のような携帯装置を用いて、非破壊検査的に利用することができる。
【００４４】
以上、詳細に説明したように、本発明の携帯装置、プログラム及び方法によれば、体内にセンサを設置すること無しに、ユーザ自らの摂食を記録するために、摂取された対象物を簡易に判定することができる。
【００４５】
前述した本発明の種々の実施形態について、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略は、当業者によれば容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。
【符号の説明】
【００４６】
１  携帯装置
１０  アンテナ
１１  信号送信部
１２  方向性結合器
１３  定在波比検出部
１４  閾値記憶部
１５  反射対象物判定部
１６  パッド
２  胃
３  対象物、摂取物
【図１】
2015190969.tif 000003
【図２】
2015190969.tif 000004
【図３】
2015190969.tif 000005
【図４】
2015190969.tif 000006
【図５】
2015190969.tif 000007
【図６】
2015190969.tif 000008