(57)【要約】  心拍および呼吸等に関する生体情報を精度よく検出する高周波装置を実現する。高周波装置（１）は、特定の周波数成分を示す生体信号を抽出する生体信号抽出部（心拍信号抽出部（５３）、呼吸信号抽出部（６３））と、自己相関関数の周期性を判別することにより、生体情報を算出する自己相関関数処理部（心拍自己相関関数処理部（５４）、呼吸自己相関関数処理部（６４））と、を備える。
2016084473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体に現れる動きである生体現象を表すデジタル信号から、上記デジタル信号の特定の周波数成分を示す生体信号を抽出する生体信号抽出部と、  上記生体信号抽出部により抽出された上記生体信号をサンプリングし、上記サンプリングされた所定数の上記生体信号に基づいて自己相関関数を算出し、相関係数のピーク値から上記自己相関関数の周期性を判別することにより、上記生体現象に関する生体情報を算出する自己相関関数処理部と、を備えていることを特徴とする高周波装置。
【請求項２】
上記生体信号抽出部は、上記生体信号を抽出するために自装置から上記生体に向けて送信される送信信号が上記生体で直接反射した直接反射信号および、上記送信信号が物体での反射を介して上記生体で反射した間接反射信号から、上記生体信号を抽出することを特徴とする請求項１に記載の高周波装置。
【請求項３】
上記生体信号抽出部は、特定の周波数の心拍を示す心拍信号を抽出する心拍信号抽出部と、特定の周波数の呼吸を示す呼吸信号を抽出する呼吸信号抽出部と、を有し、  上記自己相関関数処理部は、所定時間における心拍数を算出する心拍自己相関関数処理部と、所定時間における呼吸数を算出する呼吸自己相関関数処理部と、を有することを特徴とする請求項１または２に記載の高周波装置。
【請求項４】
上記生体現象に関するアナログ信号が入力されることにより、心拍成分および体動成分に関する第１生体デジタル信号および呼吸成分に関する第２生体デジタル信号を生成するデジタル信号生成部をさらに備え、  上記心拍信号抽出部は、上記デジタル信号生成部から出力された上記第１生体デジタル信号に基づいて上記心拍信号を抽出し、  上記呼吸信号処理部は、上記デジタル信号生成部から出力された上記第２生体デジタル信号に基づいて上記呼吸信号を抽出することを特徴とする請求項３に記載の高周波装置。
【請求項５】
上記生体現象に関するＩアナログ信号と、上記Ｉアナログ信号と位相が９０度異なるＱアナログ信号とを出力する電波レーダ部と、  上記心拍数を決定する心拍数決定部と、  上記呼吸数を決定する呼吸数決定部と、をさらに備え、  上記デジタル信号生成部は、上記電波レーダ部から出力された上記Ｉアナログ信号に基づいて、心拍成分と呼吸成分と体動成分とに関するＩデジタル信号を生成し、かつ、上記電波レーダ部から出力された上記Ｑアナログ信号に基づいて、心拍成分と呼吸成分と体動成分とに関するＱデジタル信号を生成し、  上記心拍自己相関関数処理部は、上記Ｉデジタル信号に基づいて所定時間における第１心拍数を算出し、かつ、上記Ｑデジタル信号に基づいて所定時間における第２心拍数を算出し、  上記呼吸自己相関関数処理部は、上記Ｉデジタル信号に基づいて所定時間における第１呼吸数を算出し、かつ、上記Ｑデジタル信号に基づいて所定時間における第２呼吸数を算出し、  上記心拍数決定部は、上記心拍自己相関関数処理部から出力された上記第１心拍数および上記第２心拍数に基づいて上記心拍数を決定し、  上記呼吸数決定部は、上記呼吸自己相関関数処理部から出力された上記第１呼吸数および上記第２呼吸数に基づいて上記呼吸数を決定することを特徴とする請求項３に記載の高周波装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、心拍数等の生体情報をセンシングするための高周波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来から、電磁波を測定対象物に照射し、当該測定対象物で反射する反射波のドップラーシフトを利用して、測定対象物の振動状態や変位を求める手法が広く知られている。また、マイクロ波−ミリ波帯の電磁波は、誘電体等の媒質を透過する性質も有していることから、この電磁波を利用して、人体（被験者）において振動として現れる心臓の拍動や呼吸を、被験者へのマイクロ波照射で検出しようとする試みが近年提案されている。マイクロ波を用いることで、人体に非接触、かつ、被験者が衣服を着たままでの測定が可能となり、センシング時の被験者の負担を軽減することができる。このようなマイクロ波を用いてセンシングする装置の一例としては、特許文献１に開示された生体信号検知装置がある。【０００３】  上記の生体信号検知装置について、図１３および図１４を用いて説明する。生体信号検知装置は、センサ部１０１、生体信号抽出部１０２、距離算出部１０３および生体信号出力判定部１０４を備える。【０００４】  図１３はセンサ部１０１の概略構成を示したものである。図１３に示すように、局部発振器３０１から発信された信号は、分配器３０２で２分配される。一方の信号は送信アンテナ３０３へ送信され、もう一方の信号は分配器３０８でさらに２分配され、混合器３０６および３０７へ信号が入力される。分配器３０８で２分配された２つの信号は、９０度位相が異なっている。【０００５】  一方、送信アンテナ３０３から放射された信号は、乗員に向かい、主として乗員の体表面で反射する。そして、体表面で反射した反射信号は受信アンテナ３０４に入力される。このとき、体表面は、乗員の体動（呼吸、心拍を含む）による振動があるため、乗員への送信信号はドップラーシフトを受ける。そのため、反射信号は、周波数が位相変調した状態で、受信信号として受信アンテナ３０４に入力される。【０００６】  受信アンテナ３０４に入力された受信信号は、分配器３０５で２分配され、混合器３０６および３０７にそれぞれ入力される。分配器３０８で入力された信号も、同様に、混合器３０６および３０７に入力される。混合器３０６および３０７では乗算処理がなされ、ローパスフィルタ３０９および３１０を通して、ドップラーシフトを受けたベースバンド信号が出力される。さらに、前記ベースバンド信号は、ＡＤコンバータ３１１および３１２によりアナログデジタル変換され、Ｂｉ（ｔ）信号およびＢｑ（ｔ）信号として出力される。Ｂｉ（ｔ）信号およびＢｑ（ｔ）信号は、瞬時的には９０度位相がずれた信号である。【０００７】  このＢｉ（ｔ）信号およびＢｑ（ｔ）信号は、図１４に示すように、生体信号抽出部１０２に入力される。生体信号抽出部１０２では生体信号が抽出され、距離算出部１０３ではセンサ部１０１と乗員との推定距離が算出される。そして、生体信号出力判定部１０４では、前記推定距離に基づいて、生体信号を出力するか否かが、ある閾値を設定して判定される。具体的には、生体信号出力判定部１０４内の信頼度判定部４０８において乗員までの距離が一定または閾値以内と判定された場合、生体信号が出力される。【０００８】  ここで、デジタル化されたＢｉ（ｔ）信号およびＢｑ（ｔ）信号は、ドップラーシフト���受けた信号、つまりドップラ周波数で位相変調された信号であり、それぞれサイン波、コサイン波の信号で表現できる。生体信号抽出部１０２内では、これら２つの信号から、位相信号算出部４０１での演算を経て、位相の時間変化、すなわち、心拍・呼吸それぞれの時間波形を、心拍信号抽出部４０２および呼吸信号抽出部４０３で抽出する処理がなされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】日本国公開特許公報「特開２０１０−１２０４９３号公報（２０１０年６月３日公開）」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】  従来のマイクロ波センサ装置は、上記特許文献１に示されるものが代表的であり、マイクロ波を用いて被験者の微小な動きを検出して心拍等の生体情報を得る仕組みとなっている。具体的には、照射波に対する反射波の位相変化（位相差）を検出することで、被験者の心拍などの体表の微動を検出しようとするものである。【００１１】  ここで、直接Ｂｉ（ｔ）信号およびＢｑ（ｔ）信号から位相の時間変化を検出しようとすると、体動（心拍および呼吸を除く）が優勢である（すなわち、体が動いている）場合には、心拍信号および呼吸信号が微弱な信号であることから、これらの信号が体動に埋もれやすかった。また、無線環境下で上記検出を行うがゆえに、不要反射信号等のノイズ成分(クラッター)に埋もれやすく、直接波（被験者に直接照射され、且つ、反射波が直接受信されるもの）のみでしか、心拍・呼吸情報を抽出できないという課題もあった。【００１２】  例えば、被験者が椅子に座っている状態で、電波が直接胸（または背中）に照射される場合、心拍・呼吸情報は取得できるものの、被験者が寝ている状況で、被験者の寝姿（うつ伏せ、仰向け、横向き、寝ている間で変化する場合等）に対して、常時、心拍・呼吸成分を測定・モニターすることができなかった。【００１３】  加えて、呼吸信号に対して、心拍信号はさらに微弱な信号であるために、特に心拍成分を精度よく抽出することが困難であった。【００１４】  本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、生体の心拍および呼吸等を表す生体情報を、無線で精度よく検出することができる高周波装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】  上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る高周波装置は、  生体に現れる動きである生体現象を表すデジタル信号から、上記デジタル信号の特定の周波数成分を示す生体信号を抽出する生体信号抽出部と、  上記生体信号抽出部により抽出された上記生体信号をサンプリングし、上記サンプリングされた所定数の上記生体信号に基づいて自己相関関数を算出し、相関係数のピーク値から上記自己相関関数の周期性を判別することにより、上記生体現象を表す生体情報を算出する自己相関関数処理部と、を備える。
【発明の効果】
【００１６】  本発明の一態様によれば、生体が動いている場合または不要反射信号等のノイズ成分が多い場合においても、自己相関関数を用いて、心拍および呼吸等を表す生体情報を精度よく検出する高周波装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）は、本発明の実施形態１〜４に係る高周波装置の使用方法の一例を示す側面図である。（ｂ）は、本発明の実施形態１〜４に係る高周波装置の使用方法の一例を示す上面図である。
【図２】本発明の実施形態１および２に係る高周波装置が備える電波レーダ部の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る高周波装置が備える信号処理回路の概略構成を示すブロック図である。
【図４】上記高周波装置が備えるデジタル信号処理部および表示器の概略構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態２に係る高周波装置が備える信号処理回路の概略構成を示すブロック図である。
【図６】上記高周波装置が備えるデジタル信号処理部および表示器の概略構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施形態３および４に係る高周波装置が備える電波レーダ部の概略構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施形態３に係る高周波装置が備える信号処理回路の概略構成を示すブロック図である。
【図９】上記高周波装置が備えるデジタル信号処理部および表示器の概略構成を示すブロック図である。
【図１０】（ａ）は、上記高周波装置が備える、第１心拍自己相関関数処理部および第２心拍自己相関関数処理部においてサンプリングされた心拍信号に関して、当該心拍信号の振幅値とサンプル数との関係を示すグラフである。（ｂ）は、上記心拍信号に関して、自己相関関数の相関係数とサンプル数との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施形態４に係る高周波装置が備える信号処理回路の概略構成を示すブロック図である。
【図１２】上記高周波装置が備えるデジタル信号処理部および表示器の概略構成を示すブロック図である。
【図１３】従来のマイクロ波センサ装置が備えるセンサ部の概略構成を示したブロック図である。
【図１４】従来のマイクロ波センサ装置の概略構成を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】  〔実施形態１〕  本発明に係る一実施形態について、図１〜４に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００１９】  ＜高周波装置１の使用方法＞  以下に、図１を用いて、高周波装置１の使用方法について、ベッド９１の手すり９１ｂに高周波装置１を取り付けた場合を例に挙げて説明する。図１の（ａ）は、本実施形態に係る高周波装置１の使用方法の一例を示す側面図である。図１の（ｂ）は、本実施形態に係る高周波装置１の使用方法の一例を示す上面図である。
【００２０】  高周波装置１は、送信信号１１が生体１０で反射された反射信号１２（図２参照）に基づいて、生体１０の生体現象を表す生体情報を得るための装置である。ここで、生体現象とは、主として生体１０の上半身に現れる動きのことであり、心拍成分、呼吸成分および体動成分等を指す。また、体動とは、生体１０の上半身に現われる、心拍および呼吸以外の動きをいう。さらに、生体情報としては、例えば、所定時間の心拍数および呼吸数、心拍波形、呼吸波形、体動波形等がある。高周波装置１は、電波レーダ部５ａおよび信号処理回路４００を備える（図２参照）。
【００２１】  図１に示すように、高周波装置１から放射される送信信号１１（図２参照）は、望ましくは、生体１０の上半身に放射されるように、電波レーダ部５ａに備えられた送信アンテナ２５（図２参照）の指向性パターン９３が調整される。前記調整の一例としては、マイクロストリップパッチアンテナのパッチ数により調整することができる。反射信号１２は高周波装置１の受信信号となる。上記指向性パターン９３の調整によって、生体１０が睡眠中であっても、心拍成分、呼吸成分および体動成分をモニターすることができる。
【００２２】  とりわけ、高周波装置１は、ベッド９１の手すり９１ｂに取り付けられることによって、生体１０の上半身に向けて、送信信号１１を、ベッド９１のマットレス９１ａにおける生体１０との接触面に対して略平行方向に放射する。そのため、生体１０の寝姿（うつ伏せ、仰向け、横向き、寝ている間で体が動くなど）に対して、常に、心拍成分、呼吸成分および体動成分を測定・モニターすることができる。
【００２３】  これは、生体１０に比較的近い位置から送信信号１１を放射することに加え、送信信号１１を上記略水平方向に照射することにより、送信信号１１および反射信号１２が照射される反射物の存在が少なくなるからである。すなわち、高周波装置１が受信する不要反射信号が少なくなるからである。また、高周波装置１は、後述する自己相関関数を用いて心拍成分を表す心拍信号および呼吸成分を表す呼吸信号を処理している。そのため、高周波装置１は、不要反射信号が多数存在する寝室においても、後述する間接反射信号から心拍成分等を計測・モニターすることができるためである。
【００２４】  なお、高周波装置１の取り付け位置については、本実施形態のようなベッド９１の手すり９１ｂに限定されない。例えば、ベッド９１の床下部（望ましくは、ベッド９１のマットレス９１ａにおける、生体１０との接触面と対向する部分）に取り付けてもよい。高周波装置１をこのように取り付けても、マットレス９１ａに対する送信信号１１の反射成分は少ないため、本実施形態のように高周波装置１が取り付けられた場合と、ほぼ同様な効果が得られる。
【００２５】  また、本実施形態における高周波装置１の使用方法は、後述する高周波装置２〜４についても、同様に採用される。
【００２６】  ＜電波レーダ部５ａによる信号処理＞  以下に、図２を用いて、電波レーダ部５ａによる信号処理を説明する。図２は、電波レーダ部５ａの概略構成を示すブロック図である。電波レーダ部５ａは、生体１０に向けて送信信号１１を放射するとともに、生体１０の体表で反射された反射信号１２を受信し、当該反射信号１２に基づいてアナログ信号３３ｓを生成する。図２に示すように、電波レーダ部５ａは、発振器２１、増幅器２２、送信アンテナ２５、受信アンテナ３０、低雑音アンプ３１、ミキサ３２およびフィルタ３３を備えている。
【００２７】  図２に示すように、発振器２１から出力されるマイクロ波正弦波（図示しない）は、増幅器２２により増幅された後、送信アンテナ２５から送信信号１１として放射される。放射された送信信号１１は、生体１０の体表、例えば、生体１０の胸部表面に当たって反射される。このとき、生体１０には、心拍、呼吸および体動による胸部の動きがあり、この動きによって胸部に当たった送信信号１１にドップラーシフトが生じる。すなわち、送信信号１１の周波数に、心拍および呼吸を含む胸の動きの周波数が付加されることで、送信信号１１が周波数・位相変調され、反射信号１２となる。そして、反射信号１２は、受信アンテナ３０に入力される。
【００２８】  なお、反射信号１２には、生体１０に直接照射され、且つ、反射後、受信アンテナ３０によって直接受信される直接反射信号と、生体１０以外の物体での反射を介して受信アンテナ３０に受信される間接反射信号との、両方の信号が含まれる。
【００２９】  受信アンテナ３０に入力された反射信号１２は、低雑音アンプ３１によって増幅された後、アナログ信号３１ｓとしてミキサ３２に入力される。ミキサ３２には、発振器２１から発信され、増幅器２２で増幅された後、２分配されたうちの一方のアナログ信号２２ｓも入力される。アナログ信号３１ｓは、アナログ信号２２ｓによって周波数がダウンコンバージョンされた状態でフィルタ３３に入力される。
【００３０】  フィルタ３３から出力されるアナログ信号３３ｓは、ベースバンド信号となり、胸の動きによってドップラーシフトを受けた信号として出力される。すなわち、アナログ信号３３ｓは、生体１０の心拍成分、呼吸成分および体動成分を含んでいる。アナログ信号３３ｓは、後述する信号処理回路４００に入力され、信号処理された後、心拍情報、呼吸情報および体動情報として、後述する表示器９０に表示される。
【００３１】  ＜信号処理回路４００による信号処理＞  以下に、図３および図４を用いて、信号処理回路４００による信号処理について説明する。図３は、信号処理回路４００の概略構成を示すブロック図である。図４は、デジタル信号処理部（以下、「ＤＳＰ」とする）５００および後述する表示器９０の概略構成を示すブロック図である。信号処理回路４００は、入力されたアナログ信号３３ｓに基づいて、生体１０の心拍情報（１分間当たりの心拍数および心拍波形）、呼吸情報（１分間当たりの呼吸数および呼吸波形）並びに体動情報（体動波形）を算出・決定する。図３に示すように、信号処理回路４００は、デジタル信号生成部４０ａおよびＤＳＰ５００を備えている。
【００３２】  デジタル信号生成部４０ａは、入力されたアナログ信号３３ｓに基づいて、生体１０の心拍成分、呼吸成分および体動成分を含むデジタル信号４６ｓを生成する。図３に示すように、デジタル信号生成部４０ａは、入力端子４１、ハイパスフィルタ４３、ローパスフィルタ４４、増幅器４５およびＡＤ変換器４６を備えている。
【００３３】  ＤＳＰ５００は、入力されたデジタル信号４６ｓに基づいて、上記心拍情報、呼吸情報および体動情報を算出・決定する。図４に示すように、ＤＳＰ５００は、入力端子５１、心拍信号抽出部（生体信号抽出部）５３、心拍自己相関関数処理部（自己相関関数処理部）５４、心拍数決定部５５、呼吸信号抽出部（生体信号抽出部）６３、呼吸自己相関関数処理部（自己相関関数処理部）６４および呼吸数決定部６５を備えている。
【００３４】  （デジタル信号生成部４０ａによる信号処理）  図３に示すように、アナログ信号３３ｓ（図２参照）は、入力端子４１に入力された後、ハイパスフィルタ４３（ｄｃ成分の抑圧を目的とする）およびローパスフィルタ４４によって帯域制限される。一例として、ハイパスフィルタ４３での通過帯域のカットオフは０．１Ｈｚ、ローパスフィルタ４４での通過帯域のカットオフは１０Ｈｚであり、心拍、呼吸および体動にそれぞれ関連した周波数帯域のアナログ信号を通過させた後、増幅器４５で増幅する。
【００３５】  アナログ信号３３ｓをハイパスフィルタ４３およびローパスフィルタ４４に通過させることにより、例えば、扇風機等の高速動作に基づくドップラーシフトを受けたアナログ信号３３ｓから、心拍、呼吸および体動以外のアナログ信号を抑圧することができる。また、増幅器４５によって、ハイパスフィルタ４３およびローパスフィルタ４４を通過した高速なアナログ信号が飽和動作し、ひいては非線形動作となることを防いでいる。加えて、ローパスフィルタ４４は、ＡＤ変換器４６のアンチエリアスフィルタとしても機能している。
【００３６】  増幅器４５から出力されたアナログ信号（図示しない）は、ＡＤ変換器４６に入力されて、アナログデジタル変換される。一例として、１２ビット５０Ｈｚのサンプリングレートでアナログデジタル変換する場合、ローパスフィルタ４４での通過帯域のカットオフは、２５Ｈｚ以下となる（本実施形態では１０Ｈｚとしている）。
【００３７】  ＡＤ変換器４６によるアナログデジタル変換によって生成されたデジタル信号４６ｓは、デジタル信号処理部（以下、「ＤＳＰ」とする）５００に入力される。そして、ＤＳＰ５００によって上記心拍情報、呼吸情報および体動情報が算出された後、これらの情報は表示器９０に表示される。
【００３８】  （ＤＳＰ５００による信号処理）  図４に示すように、入力端子５１に入力されたデジタル信号４６ｓ（図３参照）は、第１のデジタル信号５８ａ、第２のデジタル信号５８ｂおよび第３のデジタル信号５８ｃに分配され、これら３つのデジタル信号の処理が並列してなされる。
【００３９】  まず、第１のデジタル信号５８ａは、心拍信号抽出部５３に入力される。そして、入力された第１のデジタル信号５８ａが、心拍信号抽出部５３が有するハイパスフィルタ５３ａとローパスフィルタ５３ｂとで帯域制限されることで、特定の周波数の心拍を示す心拍信号が抽出される。
【００４０】  本実施形態では、ハイパスフィルタ５３ａは、通過帯域のカットオフ周波数が０．８Ｈｚのものを、ローパスフィルタ５３ｂは、通過帯域のカットオフ周波数が３．０Ｈｚのものを用いた。これは、呼吸成分が、平静時０．２Ｈｚ〜０．３３Ｈｚ（１分間に１２回〜２０回程度）であることから、極力、呼吸成分を抑圧するために、ハイパスフィルタ５３ａの通過帯域のカットオフ周波数として０．８Ｈｚのものを選んでいる。一方、ローパスフィルタ５３ｂは、心拍成分が、平静時５０〜９０程度（周波数としては、０．８Ｈｚ〜１．５Ｈｚ）であるため、通過帯域のカットオフ周波数として３．０Ｈｚものを選んでいる。
【００４１】  心拍信号抽出部５３で抽出された心拍信号は２分配され、その一方の信号は、心拍自己相関関数処理部５４に入力される。そして、心拍自己相関関数処理部５４において自己相関関数を用いた演算処理がなされることにより、１分間の心拍数（生体現象の値；以下、単に「心拍数」とする）が算出される。心拍自己相関関数処理部５４は、サンプリング処理部５４ａ、心拍自己相関関数演算部５４ｂおよびピーク検出部５４ｃを有している。
【００４２】  本実施形態では、ＡＤ変換器４６が１２ビット５０Ｈｚのサンプリングレートでアナログデジタル変換するため、サンプリング処理部５４ａは、第１のデジタル信号５８ａから、１サンプル２０ｍ秒で２５６回、心拍信号をサンプリングする。心拍自己相関関数演算部５４ｂは、サンプリングされた心拍信号が入力されることにより、自己相関関数を算出する。そして、ピーク検出部５４ｃにおいて、自己相関関数から相関係数のピーク値が検出され、当該自己相関関数の周期が算出される。換言すれば、ピーク検出部５４ｃによって自己相関関数の周期性が判別される。ピーク検出部５４ｃは、算出された周期を心拍数に換算する。自己相関関数においては、０秒後のデータが最も相関係数が大きいため、０秒のデータを除いて、自己相関係数のピーク値が検出される。
【００４３】  本実施形態では、サンプリング処理部５４ａによるサンプリング処理で５秒（１サンプル２０ｍ秒で２５６回のサンプリング）、心拍自己相関関数演算部５４ｂによる自己相関関数の算出およびピーク検出部５４ｃによる周期の算出で約５秒かかる。そのため、約１０秒で一つの心拍数が算出される。
【００４４】  なお、自己相関関数を用いた心拍成分に関する周期性の判別方法の詳細については、実施形態３にて説明する。
【００４５】  心拍自己相関関数処理部５４で算出された心拍数は、当該心拍数を示す信号として（図示しない）心拍数決定部５５に入力される。心拍数決定部５５は、前記信号に基づいて、表示器９０（具体的には、後述する心拍数表示部９０ａ）に表示するための心拍数を決定し、当該決定した心拍数を示す心拍数信号５５ｓを出力する。心拍数信号５５ｓは表示器９０への入力信号となる。
【００４６】  心拍数決定部５５における心拍数の決定は、一つの方法に限定されない。本実施形態では、心拍自己相関関数処理部５４から約１０秒ごとに一つの信号が出力されるため、例えば、３つの信号毎に、平均値、移動平均値または中央値等を得るための演算がなされてもよい。換言すれば、表示器９０に表示される心拍数として、安定した数値が出力される方法であればよい。
【００４７】  一方、心拍信号抽出部５３で抽出された心拍信号のうち、２分配された他方は、時間の経過に伴う心拍振幅の変化を表す心拍波形信号７１ａとなり、表示器９０への入力信号となる。また、第２のデジタル信号５８ｂは、そのまま、時間の経過に伴う体動振幅の変化を表す体動波形信号７１ｂとなり、表示器９０への入力信号となる。
【００４８】  次に、第３のデジタル信号５８ｃは、呼吸信号抽出部６３に入力される。そして、入力された第３のデジタル信号５８ｃが、呼吸信号抽出部６３が有するローパスフィルタ６３ａで帯域制限されることで、特定の周波数の呼吸を示す呼吸信号が抽出される。
【００４９】  本実施形態では、ローパスフィルタ６３ａは、通過帯域のカットオフ周波数が０．７５Ｈｚのものを用いた。これは、呼吸成分が、平静時０．２Ｈｚ〜０．３３Ｈｚ（１分間に１２回〜２０回程度）であることから、呼吸信号抽出部６３において、極力、心拍成分を抑圧するためである。
【００５０】  呼吸信号抽出部６３で抽出された呼吸信号は２分配され、その一方の信号は、呼吸自己相関関数処理部６４に入力される。そして、呼吸自己相関関数処理部６４において自己相関関数を用いた演算処理がなされることにより、１分間の呼吸数（生体現象の値；以下、単に「呼吸数」とする）が算出される。呼吸自己相関関数処理部６４は、サンプリング処理部６４ａ、呼吸自己相関関数演算部６４ｂおよびピーク検出部６４ｃを有している。
【００５１】  本実施形態では、ＡＤ変換器４６が１２ビット５０Ｈｚのサンプリングレートでアナログデジタル変換するため、サンプリング処理部６４ａは、第３のデジタル信号５８ｃから、１サンプル２０ｍ秒で５１２回、呼吸信号をサンプリングする。呼吸自己相関関数演算部６４ｂは、サンプリングされた呼吸信号が入力されることにより、自己相関関数を算出する。そして、ピーク検出部６４ｃにおいて、自己相関関数から相関係数のピーク値が検出され、当該自己相関関数の周期が算出される。換言すれば、ピーク検出部６４ｃによって自己相関関数の周期性が判別される。ピーク検出部６４ｃは、算出された周期を呼吸数に換算する。
【００５２】  本実施形態では、サンプリング処理部６４ａによるサンプリング処理で１０秒（１サンプル２０ｍ秒で５１２回のサンプリング）、呼吸自己相関関数演算部６４ｂによる自己相関関数の算出およびピーク検出部６４ｃによる周期の算出で約５秒かかる。そのため、約１５秒で一つの呼吸数が算出される。
【００５３】  なお、自己相関関数を用いた呼吸成分に関する周期性の判別方法の詳細については、実施形態３にて説明する。
【００５４】  呼吸自己相関関数処理部６４で算出された呼吸数は、当該呼吸数を示す信号として（図示しない）呼吸数決定部６５に入力される。呼吸数決定部６５は、前記信号に基づいて、表示器９０（具体的には、後述する呼吸数表示部９０ｅ）に表示するための呼吸数を決定し、当該決定した呼吸数を示す呼吸数信号６５ｓを出力する。呼吸数信号６５ｓは表示器９０への入力信号となる。
【００５５】  呼吸数決定部６５における呼吸数の決定は、一つの方法に限定されない。本実施形態では、呼吸自己相関関数処理部６４から約１５秒ごとに一つの信号が出力されるため、例えば、３つの信号毎に、平均値、移動平均値または中央値等を得るための演算がなされてもよい。換言すれば、表示器９０に表示される呼吸数として、安定した数値が出力される方法であればよい。
【００５６】  一方、呼吸信号抽出部６３で抽出された呼吸信号のうち、２分配された他方は、時間の経過に伴う呼吸振幅の変化を表す呼吸波形信号７１ｃとなり、表示器９０への入力信号となる。
【００５７】  ＜表示器９０による心拍・呼吸・体動情報の表示＞  以下に、図４を用いて、表示器９０による生体１０の心拍情報、呼吸情報および体動情報の表示について説明する。図４に示すように、表示器９０は、心拍数表示部９０ａ、心拍波形表示部９０ｂ、体動波形表示部９０ｃ、呼吸波形表示部９０ｄおよび呼吸数表示部９０ｅを備えている。
【００５８】  ＤＳＰ５００から出力されたそれぞれの信号は、表示器９０に入力される。具体的には、心拍数信号５５ｓは心拍数表示部９０ａに、心拍波形信号７１ａは心拍波形表示部９０ｂに、体動波形信号７１ｂは体動波形表示部９０ｃに、呼吸波形信号７１ｃは呼吸波形表示部９０ｄに、呼吸数信号６５ｓは呼吸数表示部９０ｅに、それぞれ入力される。そして、心拍数表示部９０ａには心拍数（数値）が、心拍波形表示部９０ｂには心拍波形（グラフ）が、体動波形表示部９０ｃには体動波形（グラフ）が、呼吸波形表示部９０ｄには呼吸波形（グラフ）が、呼吸数表示部９０ｅには呼吸数（数値）が、それぞれ表示される。
【００５９】  表示器９０の例としては、パソコン、携帯電話またはスマートフォン等の表示機能・データ保存機能を有するものが挙げられる。なお、ＤＳＰ５００と表示器９０とが、一体となっていても構わない。例えば、デジタル信号生成部４０ａにおいてアナログデジタル変換された信号を無線で送信し、ＤＳＰ５００と表示器９０とを備えたパソコン等が当該信号を受信することで、当該パソコン等による信号処理および表示がなされてもよい。
【００６０】  ＜効果＞  以上のように、本実施形態によれば、高周波装置１は、アナログフィルタ（ハイパスフィルタ４３、ローパスフィルタ４４）で必要な帯域のみ抽出し、かつデジタルフィルタ（ハイパスフィルタ５３ａ、ローパスフィルタ５３ｂおよび６３ａ）でも必要な帯域のみを通過させる。具体的には、高周波装置１は、アナログフィルタで必要な帯域のみ抽出して不要信号を除き、且つ増幅した後、アナログデジタル変換することによって、心拍または呼吸帯域でのダイナミックレンジを大きくする。そして、デジタルフィルタにおいてデジタル信号のＳＮ比を大きくする。そのため、自己相関関数から検出される相関係数のピーク値の検知精度を高くすることができる。
【００６１】  また、高周波装置１は、心拍信号および呼吸信号をサンプリングして得られた自己相関関数を用いて相関係数のピーク値の検出し、当該自己相関関数の周期を判別することで、心拍数および呼吸数を算出する。そのため、生体１０が動いている場合または不要反射信号等のノイズ成分が多い場合においても、心拍数および呼吸数を精度高く算出することができる。
【００６２】  また、一般に、間接反射信号については、波形が変形したり、ノイズが付加したりするため、当該間接反射信号から生体情報を算出することは困難とされている。
【００６３】  その点、本実施形態によれば、直接反射信号および間接反射信号から、心拍信号抽出部５３および呼吸信号抽出部６３を用いて、心拍信号および呼吸信号を抽出することができる。そのため、間接反射信号についても、心拍信号および呼吸信号の自己相関関数を用いて、心拍数および呼吸数等を算出することができる。
【００６４】  また、寝室等の比較的狭い空間に生体が存在する場合には、当該空間内に間接反射信号が多数存在する。そのため、高周波装置１は、直接反射信号を捕捉できない場合においても、上記間接反射信号を用いて当該空間内に存在する生体１０の心拍数および呼吸数等を算出することができる。
【００６５】  さらに、上記空間に生体１０が存在する場合においては、例えば、生体１０がうつ伏せで横たわっている等、生体１０の所望の部位に直接送信信号１１を照射することが困難な状況であっても、壁等で送信信号１１を反射させることによって、当該部位に間接的に送信信号１１を照射することができる。そのため、間接反射信号を用いることで、生体１０の姿勢に拘らず心拍数および呼吸数等を算出することができる。
【００６６】  〔実施形態２〕  本発明の他の実施形態について、図５および図６に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００６７】  本実施形態に係る高周波装置２は、信号処理回路４００に代えて、信号処理回路４０１を備えている点で、実施形態１に係る高周波装置１と異なる。
【００６８】  ＜信号処理回路４０１による信号処理＞  以下に、図５および図６を用いて、信号処理回路４０１による信号処理について説明する。図５は、信号処理回路４０１の概略構成を示すブロック図である。図６は、ＤＳＰ５０１および表示器９０の概略構成を示すブロック図である。図５に示すように、信号処理回路４０１は、デジタル信号生成部４０ｂおよびＤＳＰ５０１を備えている。
【００６９】  デジタル信号生成部４０ｂは、入力されたアナログ信号３３ｓ（図２参照）に基づいて、生体１０の心拍成分および体動成分を含むデジタル信号４６ｓａ、並びに生体１０の呼吸成分を含むデジタル信号４６ｓｂを生成する。
【００７０】  （デジタル信号生成部４０ｂによる信号処理）  図５に示すように、デジタル信号生成部４０ｂは、入力端子４１、ハイパスフィルタ４３ａおよび４３ｂ、ローパスフィルタ４４ａおよび４４ｂ、増幅器４５ａおよび４５ｂ並びにＡＤ変換器４６ａおよび４６ｂを備えている。
【００７１】  図５に示すように、アナログ信号３３ｓは、入力端子４１に入力された後、端子４８で第１アナログ信号４８ａと第２アナログ信号４８ｂに２分配される。
【００７２】  第１アナログ信号４８ａは、この後、心拍および体動用の帯域に制限され増幅される。一例として、ハイパスフィルタ４３ａでの通過帯域のカットオフは０．７５Ｈｚ、ローパスフィルタ４４ａでの通過帯域のカットオフは１０Ｈｚであり、心拍および体動に関連した周波数帯のアナログ信号を通過させたあと、増幅器４５ａで増幅する。ハイパスフィルタ４３ａによる帯域制限を上記のようにしたのは、実施形態１と同様、極力、呼吸成分を抑圧するためである。
【００７３】  増幅器４５ａから出力されたアナログ信号（図示しない）は、ＡＤ変換器４６ａに入力されて、アナログデジタル変換される。ＡＤ変換器４６ａによるアナログデジタル変換によって生成された、心拍成分および体動成分に関する第１生体デジタル信号４６ｓａは、ＤＳＰ５０１に入力される。
【００７４】  成人の場合、通常、呼吸時の胸部表面の動きは４ｍｍ〜１２ｍｍであり、心拍時の胸部表面の動きは０．５ｍｍ程度であるため、心拍に関するアナログ信号は、呼吸に関するアナログ信号に比べて微小である。その点、ハイパスフィルタ４３ａおよびローパスフィルタ４４ａによる帯域制限を行うことにより、呼吸時の胸部表面の動きによって増幅器４５ａが飽和するのを防ぎ、且つ、ＡＤ変換器４６ａにおいて心拍成分のみをアナログデジタル変換することができる。そのため、時間経過に対する心拍波形の振幅のダイナミックレンジを大きくし、ＤＳＰ５０１によるデジタル信号処理の感度および精度を向上させることができる。一例として、振幅の小さい心拍成分および体動成分のアナログ信号のみを、１６ビットでアナログデジタル変換することができ、特に、体動成分が小さい安静時や睡眠時に効果を発揮する。
【００７５】  一方、第２アナログ信号４８ｂは、呼吸用の帯域に制限され増幅される。一例として、ハイパスフィルタ４３ｂでの通過帯域のカットオフは０．１Ｈｚ、ローパスフィルタ４４ｂでの通過帯域のカットオフは０．７５Ｈｚとし、呼吸成分に関連した周波数帯域の信号を通過させたあと、増幅器４５ｂで増幅する。
【００７６】  増幅器４５ｂから出力されたアナログ信号（図示しない）は、ＡＤ変換器４６ｂに入力されて、アナログデジタル変換される。ＡＤ変換器４６ｂによるアナログデジタル変換によって生成された、呼吸成分に関する第２生体デジタル信号４６ｓｂは、ＤＳＰ５０１に入力される。
【００７７】  ハイパスフィルタ４３ｂではｄｃ成分を抑圧し、ローパスフィルタ４４ｂでは心拍成分および体動成分を抑圧する。そして、増幅器４５ｂおよびＡＤ変換器４６ｂにおいて、第２アナログ信号４８ｂから得られた呼吸成分信号のダイナミックレンジを大きくすることで、ＤＳＰ５０１によるデジタル信号処理の感度および精度を向上させることができる。一例として、呼吸成分のアナログ信号のみを、１６ビットでアナログデジタル変換することができ、体動成分の振幅が大きいとき、または睡眠時でも眠りに入る前の体動があるときに効果を発揮する。
【００７８】  （ＤＳＰ５０１による信号処理）  図６に示すように、第１生体デジタル信号４６ｓａ（図５参照）は入力端子５１に、第２生体デジタル信号４６ｓｂ（図５参照）は入力端子６１に、それぞれ入力される。
【００７９】  入力端子５１に入力された第１生体デジタル信号４６ｓａは、心拍成分に関する心拍デジタル信号５９ａおよび体動成分に関する体動デジタル信号５９ｂに分配され、これらの２つの信号が並列して処理される。このうち、心拍デジタル信号５９ａに基づいて心拍数信号５５ｓおよび心拍波形信号７１ａを得る信号処理については、実施形態１と同様であるため、その説明を省略する。
【００８０】  また、入力端子６２に入力された第２生体デジタル信号４６ｓｂは、呼吸デジタル信号５９ｃとしてそのまま信号処理される。呼吸デジタル信号５９ｃに基づいて呼吸数信号６５ｓおよび呼吸波形信号７２ｃ２を得る信号処理については、実施形態１と同様であるため、その説明を省略する。
【００８１】  一方、体動デジタル信号５９ｂについては、体動成分として、呼吸成分に関連した生体１０の胸部の動きを付加するため、呼吸信号抽出部６３によって抽出された呼吸信号の分岐信号７１ｃ１が加算される。そして、ゆっくりとした体動から速い体動まで幅広く表現する体動波形信号７１ｂとして、ＤＳＰ５０１から出力される。
【００８２】  ＜効果＞  以上のように、本実施形態によれば、デジタル信号生成部４０ｂは、第１生体デジタル信号４６ｓａおよび第２生体デジタル信号４６ｓｂのそれぞれについてダイナミックレンジを大きくすることができる。そのため、心拍信号抽出部５３および呼吸信号抽出部６３は、高い感度・精度で心拍信号および呼吸信号を抽出することができる。
【００８３】  具体的には、例えば、体動成分の振幅が小さい生体の睡眠時等（すなわち、呼吸成分の影響が大きい場合）でも、デジタル信号生成部４０ｂにおいて第１アナログ信号４８ａのうちの呼吸成分を抑圧することで、ダイナミックレンジを大きくした第１生体デジタル信号４６ｓａを生成することができる。また、体動成分の振幅が大きい生体の動作時（すなわち、体動成分の影響が大きい場合）でも、デジタル信号生成部４０ｂにおいて第２アナログ信号４８ｂのうちの体動成分を抑圧することで、ダイナミックレンジを大きくした第２生体デジタル信号４６ｓｂを生成することができる。
【００８４】  ＜変形例＞  なお、本実施形態では、デジタル信号生成部４０ｂにおいて、心拍成分および体動成分に関する第１生体デジタル信号４６ｓａと、呼吸成分に関する第２生体デジタル信号４６ｓｂとを生成している。しかし、デジタル信号生成部４０ｂにおける信号生成は前記場合に限定されない。例えば、デジタル信号生成部４０ｂは、心拍成分およびこれと同等の速さの体動成分に関するデジタル信号、心拍成分より高速な動きの体動成分に関するデジタル信号、呼吸成分信号の、３つのデジタル信号を生成してもよい。また、４つ以上のデジタル信号を生成してもよい。
【００８５】  また、実施形態１と同様に、ＤＳＰ５０１と表示器９０とが、一体となっていても構わない。例えば、デジタル信号生成部４０ｂにおいてアナログデジタル変換された信号を無線で送信し、ＤＳＰ５０１と表示器９０とを備えたパソコン等が当該信号を受信することで、当該パソコン等による信号処理および表示がなされてもよい。
【００８６】  〔実施形態３〕  本発明の他の実施形態について、図７〜図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００８７】  本実施形態に係る高周波装置３は、電波レーダ部５ａに代えて電波レーダ部５ｂを、信号処理回路４００および４０１に代えて、信号処理回路４０２を備えている点で、実施形態１および２に係る高周波装置１および２と異なる。
【００８８】  ＜電波レーダ部５ｂによる信号処理＞  以下に、図７を用いて、電波レーダ部５ｂによる信号処理を説明する。図７は、電波レーダ部５ｂの概略構成を示すブロック図である。図７に示すように、電波レーダ部５ｂは、発振器２１、増幅器２２、送信アンテナ２５、受信アンテナ３０、低雑音アンプ３１、Ｉミキサ３２ｉ、Ｑミキサ３２ｑ、フィルタ３３ｉ、フィルタ３３ｑおよび位相器３８を備えている。
【００８９】  図７に示すように、送信アンテナ２５から送信信号１１が放射され、反射信号１２が受信アンテナ３０に入力されるところまでの信号処理は、実施形態１および２と同様である。反射信号１２が、直接反射信号および間接反射信号の両方を含む点も、実施形態１および２と同様である。
【００９０】  受信アンテナ２５に入力された信号は、低雑音アンプ３１によって増幅された後、Ｉアナログ信号３１ｉｓとＱアナログ信号３１ｉｑとに２分配される。Ｉアナログ信号３１ｉｓは、位相器３８に入力されることで、Ｑアナログ信号３１ｉｑに対して位相が９０度ずれる。そして、位相器３８から出力されたＩアナログ信号３１ｉｓはＩミキサ３２ｉに入力され、Ｑアナログ信号３１ｉｑはＱミキサ３２ｑに入力される。
【００９１】  一方、増幅器２２で増幅された後、２分配された方の一方のアナログ信号２２ｓも、さらに２分配されてＩ側の局部発振信号２２ｉｓおよびＱ側の局部発振信号２２ｑｓとなり、Iミキサ３２ｉおよびＱミキサ３２ｑにそれぞれ入力される。なお、本実施形態では、Ｉアナログ信号３１ｉｓとＱアナログ信号３１ｉｑとの位相を９０度ずらしているが、I側の局部発振信号２２ｉｓとＱ側の局部発振信号２２ｑｓとの位相を９０度ずらしても構わない。
【００９２】  位相器３８から出力されたＩアナログ信号３１ｉｓはＩミキサ３２ｉによって、Ｑアナログ信号３１ｉｑはＱミキサ３２ｑによって、それぞれ周波数ダウンコンバージョンされた上で、フィルタ３３ｉおよびフィルタ３３ｑに入力される。そして、フィルタ３３ｉからＩベースバンド信号３３ｉｓが、フィルタ３３ｑからＱベースバンド信号３３ｑｓが、それぞれ出力される。なお、Ｉベースバンド信号３３ｉｓはコサイン波となっており、Ｑベースバンド信号３３ｑｓはサイン波となっている。
【００９３】  Ｉベースバンド信号３３ｉｓおよびＱベースバンド信号３３ｑｓは、ともに、心拍および呼吸を含む胸の動きによって、ドップラーシフトを受けたアナログ信号である。Ｉベースバンド信号３３ｉｓとＱベースバンド信号３３ｑｓとの差異は、位相器３８を通過した信号か否かであるが、受信アンテナ２５に入力される信号速度が時間とともに変化するため、瞬時的には、両信号は９０度位相がずれる。そのため、信号速度の大きさや方向に応じて、電波レーダ部５ｂから出力される積分信号としてのＩベースバンド信号３３ｉｓとＱベースバンド信号３３ｑｓとの位相関係は、常に時間変動している。
【００９４】  このように、Ｉ系列用およびＱ系列用の２つのチャンネルから、それぞれ自己相関関数を算出するようにしたのは、生体１０に微妙な体動がある場合、Ｉベースバンド信号３３ｉｓおよびＱベースバンド信号３３ｑｓの時間に対する振幅値は変わりやすくなる。そのため、例えば、Ｉベースバンド信号３３ｉｓに比べてＱベースバンド信号３３ｑｓが微弱な信号となる可能性がある。したがって、片方のチャンネルの自己相関関数によるピーク値の検出だけでは、当該ピーク値の検知感度および検知精度が悪くなってしまうからである。
【００９５】  ＜信号処理回路４０２による信号処理＞  以下に、図８および図９を用いて、信号処理回路４０２による信号処理について説明する。図８は、信号処理回路４０２の概略構成を示すブロック図である。図９は、ＤＳＰ５０２および表示器９０の概略構成を示すブロック図である。図８に示すように、信号処理回路４０２は、第１デジタル信号生成部（デジタル信号生成部）４０ｃｉ、第２デジタル信号生成部（デジタル信号生成部）４０ｃｑおよびＤＳＰ５０２を備えている。
【００９６】  （第１デジタル信号生成部４０ｃｉおよび第２デジタル信号生成部４０ｃｑによる信号処理）  図８に示すように、Ｉベースバンド信号３３ｉｓ（図７参照）は入力端子４１ｉに入力され、Ｑベースバンド信号３３ｑｓ（図７参照）は入力端子４１ｑに入力される。そして、入力されたＩベースバンド信号３３ｉｓはＩ系列の第１デジタル信号生成部４０ｃｉで信号処理され、入力されたＱベースバンド信号３３ｑｓはＱ系列の第２デジタル信号生成部４０ｃｑで処理される。第１および第２デジタル信号生成部４０ｃｉおよび４０ｃｑは、デジタル信号生成部４０ａ（図３参照）と同一の構成ものが、Ｉ系列用およびＱ系列用として備わっているだけなので、第１および第２デジタル信号生成部４０ｃｉおよび４０ｃｑでの信号処理についての説明は省略する。
【００９７】  第１デジタル信号生成部４０ｃｉから出力されたＩデジタル信号４６ｓｉ、および、第２デジタル信号生成部４０ｃｑから出力されたＱデジタル信号４６ｓｑは、それぞれ、体動成分（心拍成分および呼吸成分を含む）の周波数帯に制限され、増幅されたデジタル信号として出力された後、ＤＳＰ５０２で信号処理される。なお、Ｉデジタル信号４６ｓｉはコサイン波となっており、Ｑデジタル信号４６ｓｑはサイン波となっている。
【００９８】  （ＤＳＰ５０２による信号処理）  図９に示すように、ＤＳＰ５０２は、入力端子５２ｉおよび５２ｑ、第１心拍信号抽出部（心拍信号抽出部）５３ｉ、第２心拍信号抽出部（心拍信号抽出部）５３ｑ、第１呼吸信号抽出部（呼吸信号抽出部）６３ｉ、第２呼吸信号抽出部（呼吸信号抽出部）６３ｑ、第１心拍自己相関関数処理部（心拍自己相関関数処理部）５４ｉ、第２心拍自己相関関数処理部（心拍自己相関関数処理部）５４ｑ、第１呼吸自己相関関数処理部（呼吸自己相関関数処理部）６４ｉ、第２呼吸自己相関関数処理部（呼吸自己相関関数処理部）６４ｑ、心拍数決定部５５ａおよび呼吸数決定部６５ａを備えている。
【００９９】  図９に示すように、入力端子５２ｉに入力されたＩデジタル信号４６ｓｉ（図８参照）は、第１のＩデジタル信号５８ａｉ、第２のＩデジタル信号５８ｂｉおよび第３のＩデジタル信号５８ｃｉに３分配される。
【０１００】  第１のＩデジタル信号５８ａｉおよび第３のＩデジタル信号５８ｃｉに基づいて、自己相関関数の周期を算出するまでの信号処理の流れについては、実施形態１および２と同様であるため、その説明を省略する。また、第２のＩデジタル信号５８ｂｉは、そのまま、時間の経過に伴う体動振幅の変化を表す体動波形信号７１ｂとして出力され、表示器９０への入力信号となる。
【０１０１】  一方、入力端子５２ｑに入力されたＱデジタル信号４６ｓｑ（図８参照）は、第１のＱデジタル信号５８ａｑおよび第２のＱデジタル信号５８ｂｑに２分配される。
【０１０２】  第１のＱデジタル信号５８ａｑおよび第２のＱデジタル信号５８ｂｑに基づいて、自己相関関数の周期を算出するまでの信号処理の流れについては、実施形態１および２と同様であるため、その説明を省略する。
【０１０３】  次に、第１心拍自己相関関数処理部５４ｉで算出された心拍数である第１心拍数、および、第２心拍自己相関関数処理部５４ｑで算出された心拍数である第２心拍数は、それぞれ当該心拍数を示す信号として（図示しない）心拍数決定部５５ａに入力される。具体的には、第１心拍数は、心拍数決定部５５ａに備えられた第１心拍数決定部５５ｉに入力される。また、第２心拍数は、同じく心拍数決定部５５ａに備えられた第２心拍数決定部５５ｑに入力される。なお、第１心拍数および第２心拍数の決定方法については、実施形態１で説明した心拍数決定部５５と同様であるため、その説明を省略する。
【０１０４】  第１心拍数および第２心拍数は、生体１０が平静にしている状態では、同じような数値となるが、Ｉ系列用チャンネルおよびＱ系列用チャンネルのバランスが悪い場合、すなわち身体の動作等がある場合、片方のチャンネルが異常な数値を示すことがある。したがって、心拍数決定部５５ａに備えられた表示心拍数決定部５５ｂにおける、表示用の心拍数を決定する方法としては、例えば、第１心拍数および第２心拍数の数値が数パーセント以内の誤差であれば、これらの平均値を心拍数としてもよい。または、第１心拍数と第２心拍数とを比較して、数値の高い方を心拍数としてもよい。
【０１０５】  次に、第１呼吸自己相関関数処理部６４ｉで算出された呼吸数である第１呼吸数、および、第２呼吸自己相関関数処理部６４ｑで算出された呼吸数である第２呼吸数は、それぞれ当該呼吸数を示す信号として（図示しない）呼吸数決定部６５ａに入力される。具体的には、第１呼吸数は、呼吸数決定部６５ａに備えられた第１呼吸数決定部６５ｉに入力される。また、第２呼吸数は、同じく呼吸数決定部６５ａに備えられた第２呼吸数決定部６５ｑに入力される。なお、第１呼吸数および第２呼吸数の決定方法については、実施形態１で説明した呼吸数決定部６５と同様であるため、その説明を省略する。
【０１０６】  また、呼吸数決定部６５ａに備えられた表示呼吸数決定部６５ｂにおける、表示用の呼吸数を決定する方法は、上記表示用の心拍数を決定する方法と同様であるため、その説明を省略する。
【０１０７】  ＜自己相関関数を用いた心拍成分に関する周期性の判別方法＞  次に、図１０の（ａ）および（ｂ）を用いて、自己相関関数を用いた心拍成分に関する周期性の判別方法について説明する。図１０の（ａ）は、第１心拍自己相関関数処理部５４ｉおよび第２心拍自己相関関数処理部５４ｑにおいてサンプリングされた心拍信号に関して、当該心拍信号の振幅値とサンプル数との関係を示すグラフである。図１０の（ｂ）は、第１心拍自己相関関数処理部５４ｉおよび第２心拍自己相関関数処理部５４ｑにおいてサンプリングされた心拍信号に関して、自己相関関数の相関係数とサンプル数との関係を示すグラフである。
【０１０８】  一般に、心拍信号および呼吸信号等の生体信号は、有限の平均パワーをもつ信号と見做せることから、当該信号をｘ〔ｎ〕と表現する。ｎはサンプリングによるサンプル番号で整数である。このとき自己相関関数ｒｘｘ〔ｌ〕は式（１）によって算出される。
【０１０９】
【数１】
2016084473.tif 000003
【０１１０】  ｌ：サンプルの遅れ（整数）  Ｎ１:整数  また、周期がＬである周期信号の自己相関関数ｒｘｘ〔ｌ〕は式（２）によって算出される。
【０１１１】
【数２】
2016084473.tif 000004
【０１１２】  このとき、周期Ｌが未知な場合には、式（２）の計算をそのまま行うことができない。したがって、式（１）において、Ｎ１を、想定される周期に対して十分大きな整数にとり、式（１）を、
【０１１３】
【数３】
2016084473.tif 000005
【０１１４】に置き換えて算出し、算出結果を、式（２）で定義される自己相関関数ｒｘｘ〔ｌ〕の近似として用いる。ｘ〔ｎ〕が周期関数であれば、式（３）で算出した自己相関関数の相関係数は、ｌ＝０以外に、等間隔で、Ｌ、２Ｌ、３Ｌ、４Ｌ…においてピーク値をとる。しかもｌ＝０におけるピーク値とほぼ同じ正のピーク値を持てば、ｘ〔ｎ〕は周期信号であると判定でき、この場合の整数Ｌに基づいて、周期信号の周期が推定される。
【０１１５】  ＤＳＰ５０２において、上記方法によって算出された自己相関関数を用いて、心拍成分に関する周期性を判別する場合、以下のようになる。
【０１１６】  ここで、図１０の（ａ）のグラフでは、縦軸は振幅値であり、図１０の（ｂ）のグラフでは、縦軸は相関係数である。両グラフとも、横軸は心拍信号のサンプル数である。振幅値および相関係数ともその値が大きいほど、過去の信号との相関性が高いことを示す。また、式（３）における、ｎ＝ｌ＝０以外の最初のピーク値（振幅値および相関係数）に対応するサンプル数に基づいて、自己相関関数の周期が算出される。
【０１１７】  図１０の（ｂ）のグラフでは、Ｉ系列用およびＱ系列用の２つの自己相関関数が示されている。前記２つの自己相関関数ともに、横軸のサンプル数がＬ＝４６のときに相関係数が最初のピーク値となっている。ここで、サンプリング周波数は、実施形態１および２と同様に５０Ｈｚであることから、１サンプル当たり２０ｍ秒となる。また、本実施形態では、式（３）に示されたＮ１＝１２８回のサンプリングを行っていることから、トータルで、２０ｍ秒×１２８＝２．５６秒のサンプリング時間となる。
【０１１８】  したがって、上記２つの自己相関関数の周期Ｔは、ともに４６×２０ｍ秒＝０．９２秒となる。周期Ｔを心拍信号の周波数に換算すれば１．０８７Ｈｚ、１分間の心拍数に換算すれば６５ｂｐｍとなる。
【０１１９】  なお、Ｉ系列用およびＱ系列用の２つの呼吸信号についても、同様に、Ｉ系列用およびＱ系列用の２つの自己相関関数を用いて、２つの相関係数のピーク値からその周期性を判別する。なお、通常、呼吸は４秒に１回程度であることから、呼吸信号のサンプリング回数が５１２回程度必要になるところが、心拍信号の場合と異なる。
【０１２０】  ＜効果＞  以上のように、本実施形態によれば、高周波装置３は、第１心拍数および第２心拍数を用いて、最終的に表示器９０に表示する心拍数を決定する。例えば、第１心拍数および第２心拍数の数値の誤差が数パーセント以内であれば、生体１０が静止している（すなわち、生体１０が心拍数の算出に適した状態にある）と見做して心拍数を決定することができる。呼吸数の決定についても同様の方法を採ることができる。そのため、高周波装置３は、最終的に精度の高い心拍数および呼吸数を表示器９０に表示させることができる。
【０１２１】  また、高周波装置３は、第１心拍数および第２心拍数を、それぞれ位相が９０度異なる２つのデジタル信号（Ｉデジタル信号４６ｓｉ、Ｑデジタル信号４６ｓｑ）に基づいて決定する。ここで、コサイン波であるＩデジタル信号４６ｓｉが振幅の小さい信号であっても、Ｑデジタル信号４６ｓｑはサイン波であるため振幅の大きな信号となり、両信号は位相の変化に対して補償し合う関係となる。したがって、生体１０に比較的大きな体動があった場合でも、少なくともいずれか一方の心拍数は精度を高く保っている。第１呼吸数と第２呼吸数との関係についても同様である。そのため、高周波装置３は、生体１０に比較的大きな体動があった場合においても、精度の高い心拍数および呼吸数を算出することができる。
【０１２２】  具体的には、図１０の（ａ）に示すように、サンプリングされたＩ系列用の心拍信号とＱ系列用の心拍信号のレベルは異なっている（Ｑ系列用の心拍信号がＩ系列用の心拍信号に比して信号レベルが小さくなっている）。したがって、例えば、Ｑ系列用の心拍信号の自己相関関数のみによる心拍成分および呼吸成分の周期性の判別では、判別の精度が低下してしまう。しかし、本実施形態のように、Ｉ系列用の心拍信号およびＱ系列用の心拍信号の双方を用いることにより、レベルの高い心拍信号でも抽出することができ、それに伴って、自己相関関数を用いてＩ系列用とＱ系列用の両方で、周期性判別ができる。その結果、高周波装置３における周期性の判別精度を高くすることができる。一例として、図１４の（ｂ）では、自己相関関数から求めた周期性は、Ｉ系列用の心拍信号およびＱ系列用の心拍信号の双方でピーク値Ｌ＝４６となり、１分間の心拍数６５ｂｐｍが双方で得られる。
【０１２３】  〔実施形態４〕  本発明の他の実施形態について、図１１および図１２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【０１２４】  本実施形態に係る高周波装置４は、信号処理回路４００〜４０２に代えて、信号処理回路４０３を備えている点で、実施形態１〜３に係る高周波装置１〜３と異なる。
【０１２５】  ＜信号処理回路４０３による信号処理＞  以下に、図１１および図１２を用いて、信号処理回路４０３による信号処理について説明する。図１１は、信号処理回路４０３の概略構成を示すブロック図である。図１２は、ＤＳＰ５０３および表示器９０の概略構成を示すブロック図である。図１１に示すように、信号処理回路４０３は、Ｉ心拍デジタル信号生成部４９ａ、Ｉ呼吸デジタル信号生成部４９ｂ、Ｑ心拍デジタル信号生成部４９ｃ、Ｑ呼吸デジタル信号生成部４９ｄおよびＤＳＰ５０３を備えている。
【０１２６】  （各デジタル信号生成部４９ａ〜４９ｄによる信号処理）  図１１に示すように、Ｉベースバンド信号３３ｉｓ（図７参照）は入力端子４１ｂに入力され、Ｑベースバンド信号３３ｑｓ（図７参照）は入力端子４１ｃに入力される。そして、入力されたＩベースバンド信号３３ｉｓは、Ｉ系列のＩ心拍アナログ信号４８ｉａとＩ呼吸アナログ信号４８ｉｂとに２分配される。また、入力されたＱベースバンド信号３３ｉｑは、Ｑ系列のＱ心拍アナログ信号４８ｑａとＱ呼吸アナログ信号４８ｑｂとに２分配される。
【０１２７】  ここで、Ｉ心拍アナログ信号４８ｉａおよびＱ心拍アナログ信号４８ｑａは、心拍成分および体動成分を含むアナログ信号であり、Ｉ呼吸アナログ信号４８ｉｂおよびＱ呼吸アナログ信号４８ｑｂは、呼吸成分を含むアナログ信号である。
【０１２８】  そして、Ｉ心拍アナログ信号４８ｉａはＩ心拍デジタル信号生成部４９ａで信号処理され、Ｉ呼吸アナログ信号４８ｉｂはＩ呼吸デジタル信号生成部４９ｂで信号処理される。また、Ｑ心拍アナログ信号４８ｑａはＱ心拍デジタル信号生成部４９ｃで信号処理され、Ｑ呼吸アナログ信号４８ｑｂはＱ呼吸デジタル信号生成部４９ｄで信号処理される。各デジタル信号生成部４９ａ〜４９ｄは、デジタル信号生成部４０ａ（図３参照）と同一の構成ものが、Ｉ系列用およびＱ系列用として備わっているだけなので、各デジタル信号生成部４９ａ〜４９ｄでの信号処理についての説明は省略する。
【０１２９】  Ｉ心拍デジタル信号生成部４９ａから出力されたＩ心拍デジタル信号４６ｓｉａ、および、Ｉ呼吸デジタル信号生成部４９ｂから出力されたＩ呼吸デジタル信号４６ｓｉｂは、それぞれＤＳＰ５０３で信号処理される。また、Ｑ心拍デジタル信号生成部４９ｃから出力されたＱ心拍デジタル信号４６ｓｑａ、および、Ｑ呼吸デジタル信号生成部４９ｄから出力されたＱ呼吸デジタル信号４６ｓｑｂも、それぞれＤＳＰ５０３で信号処理される。なお、Ｉ系列用のデジタル信号４６ｓｉａおよび４６ｓｉｂはコサイン波となっており、Ｑ系列用のデジタル信号４６ｓｑａおよび４６ｓｑｂはサイン波となっている。
【０１３０】  （ＤＳＰ５０３による信号処理）  図１２に示すように、Ｉ心拍デジタル信号４６ｓｉａは入力端子５２ｉに入力される。そして、入力端子５２ｉから出力された後、第１のＩデジタル信号５８ａｉと第２のＩデジタル信号５８ｂｉとに２分配される。その後、第１のＩデジタル信号５８ａｉは、第１心拍信号抽出部５３ｉに入力される。また、第２のＩデジタル信号５８ｂｉは、そのまま、時間の経過に伴う体動振幅の変化を表す体動波形信号７１ｂとして出力され、表示器９０への入力信号となる。
【０１３１】  また、Ｉ呼吸デジタル信号４６ｓｉｂは入力端子６２ｉに入力された後、第３のＩデジタル信号５８ｃｉとして第１呼吸信号抽出部６３ｉに出力される。Ｑ心拍デジタル信号４６ｓｑａは入力端子５２ｑに入力された後、第１のＱデジタル信号５８ａｑとして第２心拍信号抽出部５３ｑに出力される。Ｑ呼吸デジタル信号４６ｓｑｂは入力端子６２ｑに入力された後、第２のＱデジタル信号５８ｂｑとして第２呼吸信号抽出部６３ｑに出力される。
【０１３２】  第１のＩデジタル信号５８ａｉ、第３のＩデジタル信号５８ｃｉ、第１のＱデジタル信号５８ａｑおよび第２のＱデジタル信号５８ｂｑに基づいて、各自己相関関数の周期を算出するまでの信号処理の流れについては、実施形態１〜３と同様であるため、その説明を省略する。また、第１のＩデジタル信号５８ａｉに基づいて心拍波形信号７１ａを得る信号処理、第３のＩデジタル信号５８ｃｉに基づいて呼吸波形信号７１ｃを得る信号処理についても、実施形態１〜３と同様であるため、その説明を省略する。
【０１３３】  次に、心拍数決定部５５ａにおいて表示用の心拍数を決定する方法、および、呼吸数決定部６５ａにおいて表示用の呼吸数を決定する方法とも、実施形態３と同様であるため、その説明を省略する。
【０１３４】  ＜効果＞  以上のように、本実施形態によれば、高周波装置４は、心拍成分および体動成分を含む生体信号（以下、「心拍成分信号」とする）と呼吸成分を含む生体信号（以下、「呼吸成分信号」）とに分けて、アナログ信号処理およびデジタル信号処理する。したがって、心拍成分信号および呼吸成分信号のダイナミックレンジを、アナログ信号処理およびデジタル信号処理の各段階で大きくすることができる。そのため、各心拍自己相関関数処理部および各呼吸自己相関関数処理部は、それぞれ高い精度で、各心拍数および各呼吸数を算出することができる。
【０１３５】  具体的には、心拍成分信号については、呼吸成分の影響を低減し、呼吸成分信号については、体動成分の影響を低減することが可能である。心拍成分信号については、体動の少ない安静時および睡眠時に効果を発揮し、呼吸成分信号については、体動が大きい非静止時、および、睡眠時でも眠りに入る前の未だ体動があるときに効果を発揮する。
【０１３６】  また、高周波装置４は、上記各心拍数（第１心拍数、第２心拍数）および各呼吸数（第１呼吸数、第２呼吸数）に基づいて、表示用の心拍数および呼吸数を決定する。そのため、高周波装置４は、最終的により精度の高い心拍数および呼吸数を表示器９０に表示することができるとともに、生体１０に比較的大きな体動があった場合においても、精度の高い心拍数および呼吸数を算出することができる。
【０１３７】  〔ソフトウェアによる実現例〕  高周波装置１〜４の制御ブロック（特に電波レーダ部５ａおよび５ｂ、信号処理回路４００〜４０３）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。
【０１３８】  後者の場合、高周波装置１〜４は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ（またはＣＰＵ）で読み取り可能に記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）または記憶装置（これらを「記録媒体」と称する）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを有している。そして、コンピュータ（またはＣＰＵ）が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
【０１３９】  〔まとめ〕  本発明の態様１に係る高周波装置（１、２、３、４）は、  生体に現れる動きである生体現象を表すデジタル信号から、上記デジタル信号の特定の周波数成分を示す生体信号を抽出する生体信号抽出部（心拍信号抽出部５３、呼吸信号抽出部６３）と、  上記生体信号抽出部により抽出された上記生体信号をサンプリングし、上記サンプリングされた所定数の上記生体信号に基づいて自己相関関数を算出し、相関係数のピーク値から上記自己相関関数の周期性を判別することにより、上記生体現象を表す生体情報を算出する自己相関関数処理部（心拍自己相関関数処理部５４、呼吸自己相関関数処理部６３）と、を備えている。
【０１４０】  上記の構成によれば、高周波装置は、アナログフィルタで必要な帯域のみ抽出し、かつデジタルフィルタでも必要な帯域のみを通過させる。具体的には、高周波装置は、アナログフィルタで必要な帯域のみ抽出して不要信号を除き、且つ増幅した後、アナログデジタル変換することによって、心拍または呼吸帯域でのダイナミックレンジを大きくする。そして、デジタルフィルタにおいてデジタル信号のＳＮ比を大きくする。そのため、自己相関関数から検出される相関係数のピーク値の検知精度を高くすることができる。
【０１４１】  また、高周波装置は、生体信号をサンプリングして得られた自己相関関数を用いて相関係数のピーク値の検出し、当該自己相関関数の周期を判別することで、生体情報を算出する。そのため、生体が動いている場合または不要反射信号等のノイズ成分が多い場合においても、生体情報を精度高く算出することができる。
【０１４２】  本発明の態様２に係る高周波装置は、上記態様１において、  上記生体信号抽出部は、上記生体信号を抽出するために自装置から上記生体に向けて送信される送信信号が上記生体で直接反射した直接反射信号（反射信号１２）および、上記送信信号が物体での反射を介して上記生体で反射した間接反射信号（反射信号１２）から、上記生体信号を抽出してもよい。
【０１４３】  一般に、間接反射信号については、波形が変形したり、ノイズが付加したりするため、当該間接反射信号から生体情報を算出することは困難とされている。
【０１４４】  その点、上記の構成によれば、直接反射信号および間接反射信号から、生体信号抽出部を用いて生体信号を抽出することができる。そのため、間接反射信号についても、生体信号の自己相関関数を用いて生体情報を算出することができる。
【０１４５】  また、寝室等の比較的狭い空間に生体が存在する場合には、当該空間内に間接反射信号が多数存在する。そのため、高周波装置は、直接反射信号を捕捉できない場合においても、上記間接反射信号を用いて当該空間内に存在する生体の生体情報を算出することができる。
【０１４６】  さらに、上記空間に生体が存在する場合においては、例えば、生体がうつ伏せで横たわっている等、生体の所望の部位に直接送信信号を照射することが困難な状況であっても、壁等で送信信号を反射させることによって、当該部位に間接的に送信信号を照射することができる。そのため、間接反射信号を用いることで、生体の姿勢に拘らず生体情報を算出することができる。
【０１４７】  本発明の態様３に係る高周波装置は、上記態様１または２において、  上記生体信号抽出部は、特定の周波数の心拍を示す心拍信号を抽出する心拍信号抽出部（５３）と、特定の周波数の呼吸を示す呼吸信号を抽出する呼吸信号抽出部（６３）と、を有し、  上記自己相関関数処理部は、所定時間における心拍数を算出する心拍自己相関関数処理部（５４）と、所定時間における呼吸数を算出する呼吸自己相関関数処理部（６４）と、を有していてもよい。
【０１４８】  上記の構成によれば、高周波装置は、生体が動いている場合または不要反射信号等のノイズ成分が多い場合においても、心拍信号および呼吸信号における自己相関関数の周期性を判別することにより、所定時間における心拍数および呼吸数を算出することができる。そのため、前記心拍数および呼吸数の算出に関して、検知感度の向上した高周波装置を実現することができる。
【０１４９】  本発明の態様４に係る高周波装置（２）は、上記態様３において、  上記生体現象に関するアナログ信号（第１アナログ信号４８ａ、第２アナログ信号４８ｂ）が入力されることにより、心拍成分および体動成分に関する第１生体デジタル信号（４６ｓａ）および呼吸成分に関する第２生体デジタル信号（４６ｓｂ）を生成するデジタル信号生成部（４０ｂ）をさらに備え、  上記心拍信号抽出部は、上記デジタル信号生成部から出力された上記第１生体デジタル信号に基づいて上記心拍信号を抽出し、  上記呼吸信号処理部は、上記デジタル信号生成部から出力された上記第２生体デジタル信号に基づいて上記呼吸信号を抽出してもよい。
【０１５０】  上記の構成によれば、デジタル信号生成部は、第１生体デジタル信号および第２生体デジタル信号のそれぞれについてダイナミックレンジを大きくすることができる。そのため、心拍信号抽出部および呼吸信号抽出部は、高い感度・精度で心拍信号および呼吸信号を抽出することができる。
【０１５１】  本発明の態様５に係る高周波装置（３）は、上記態様３において、  上記生体現象に関するＩアナログ信号（３１ｉｓ）と、上記Ｉアナログ信号と位相が９０度異なるＱアナログ信号（３１ｑｓ）とを出力する電波レーダ部（５ｂ）と、  上記心拍数を決定する心拍数決定部（５５ａ）と、  上記呼吸数を決定する呼吸数決定部（５５ｂ）と、をさらに備え、  上記デジタル信号生成部（第１デジタル信号生成部４０ｃｉ、第２デジタル信号生成部４０ｃｑ）は、上記電波レーダ部から出力された上記Ｉアナログ信号に基づいて、心拍成分と呼吸成分と体動成分とに関するＩデジタル信号（４６ｓｉ）を生成し、かつ、上記電波レーダ部から出力された上記Ｑアナログ信号に基づいて、心拍成分と呼吸成分と体動成分とに関するＱデジタル信号（４６ｓｑ）を生成し、  上記心拍自己相関関数処理部（第１心拍自己相関関数処理部５４ｉ、第２心拍自己相関関数処理部５４ｑ）は、上記Ｉデジタル信号に基づいて所定時間における第１心拍数を算出し、かつ、上記Ｑデジタル信号に基づいて所定時間における第２心拍数を算出し、  上記呼吸自己相関関数処理部（第１呼吸自己相関関数処理部６４ｉ、第２呼吸自己相関関数処理部６４ｑ）は、上記Ｉデジタル信号に基づいて所定時間における第１呼吸数を算出し、かつ、上記Ｑデジタル信号に基づいて所定時間における第２呼吸数を算出し、  上記心拍数決定部は、上記心拍自己相関関数処理部から出力された上記第１心拍数および上記第２心拍数に基づいて上記心拍数を決定し、  上記呼吸数決定部は、上記呼吸自己相関関数処理部から出力された上記第１呼吸数および上記第２呼吸数に基づいて上記呼吸数を決定してもよい。
【０１５２】  上記の構成によれば、高周波装置は、第１心拍数および第２心拍数を用いて、最終的な心拍数を決定する。例えば、第１心拍数および第２心拍数の数値の誤差が数パーセント以内であれば、生体が静止している（すなわち、生体が心拍数の算出に適した状態にある）と見做して心拍数を決定することができる。呼吸数の決定についても同様の方法を採ることができる。そのため、高周波装置は、最終的に精度の高い心拍数および呼吸数を決定することができる。
【０１５３】  また、高周波装置は、第１心拍数および第２心拍数を、それぞれ位相が９０度異なる２つのデジタル信号（Ｉデジタル信号、Ｑデジタル信号）に基づいて決定する。ここで、コサイン波であるＩデジタル信号が振幅の小さい信号であっても、Ｑデジタル信号はサイン波であるため振幅の大きな信号となり、両信号は位相の変化に対して補償し合う関係となる。したがって、生体に比較的大きな体動があった場合でも、少なくともいずれか一方の心拍数は精度を高く保っている。第１呼吸数と第２呼吸数との関係についても同様である。そのため、高周波装置は、生体に比較的大きな体動があった場合においても、精度の高い心拍数および呼吸数を算出することができる。
【０１５４】  なお、上記態様５に係る高周波装置（４）は、  上記デジタル信号生成部（Ｉ心拍デジタル信号生成部４９ａ、Ｉ呼吸デジタル信号生成部４９ｂ、Ｑ心拍デジタル信号生成部４９ｃ、Ｑ呼吸デジタル信号生成部４９ｄ）は、上記電波レーダ部から出力された上記Ｉアナログ信号（Ｉ心拍アナログ信号４８ｉａ、Ｉ呼吸アナログ信号４８ｉｂ）に基づいて、心拍成分および体動成分に関するＩ心拍デジタル信号（４６ｓｉａ）と、呼吸成分に関するＩ呼吸デジタル信号（４６ｓｉｂ）とを生成し、かつ、上記電波レーダ部から出力された上記Ｑアナログ信号（Ｑ心拍アナログ信号４８ｑａ、Ｑ呼吸アナログ信号４８ｑｂ）に基づいて、心拍成分および体動成分に関するＱ心拍デジタル信号（４６ｓｑａ）と、呼吸成分に関するＱ呼吸デジタル信号（４６ｓｑｂ）とを生成し、  上記心拍自己相関関数処理部は、上記Ｉ心拍デジタル信号に基づいて上記第１心拍数を算出し、かつ、上記Ｑ心拍デジタル信号に基づいて上記第２心拍数を算出し、  上記呼吸自己相関関数処理部は、上記Ｉ呼吸デジタル信号に基づいて上記第１呼吸数を算出し、かつ、上記Ｑ呼吸デジタル信号に基づいて上記第２呼吸数を算出してもよい。
【０１５５】  上記の構成によれば、高周波装置は、心拍成分信号と呼吸成分信号とに分けて、アナログ信号処理およびデジタル信号処理する。したがって、心拍成分信号および呼吸成分信号のダイナミックレンジを、アナログ信号処理およびデジタル信号処理の各段階で大きくすることができる。そのため、各心拍自己相関関数処理部および各呼吸自己相関関数処理部は、それぞれ高い精度で、各心拍数および各呼吸数を算出することができる。
【０１５６】  また、高周波装置は、第１心拍数および第２心拍数、第１呼吸数および第２呼吸数に基づいて、表示用の心拍数および呼吸数を決定する。そのため、高周波装置は、最終的により精度の高い心拍数および呼吸数を算出することができるとともに、生体に比較的大きな体動があった場合においても、精度の高い心拍数および呼吸数を算出することができる。
【０１５７】  本発明の各態様に係る高周波装置（１、２、３、４）は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記高周波装置が有する各部（ソフトウェア要素に限る）として動作させることにより上記高周波装置をコンピュータにて実現させる高周波装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。
【０１５８】  本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５９】  本発明の高周波装置は、部屋での生体信号検知、自動車の運転時における生体信号検知等に有用であるとともに、福祉介護および医療等に応用することができる。
【符号の説明】
【０１６０】  １、２、３、４  高周波装置  ５ａ、５ｂ      電波レーダ部  １０            生体  １１            送信信号  １２            反射信号（直接反射信号、間接反射信号）  ３１ｉｓ        Ｉアナログ信号  ３１ｑｓ        Ｑアナログ信号  ４０ａ、４０ｂ  デジタル信号生成部  ４０ｃｉ        第１デジタル信号生成部（デジタル信号生成部）  ４０ｃｑ        第２デジタル信号生成部（デジタル信号生成部）  ４６ｓａ        第１生体デジタル信号  ４６ｓｂ        第２生体デジタル信号  ４６ｓｉ        Ｉデジタル信号  ４６ｓｑ        Ｑデジタル信号  ４６ｓｉａ      Ｉ心拍デジタル信号  ４６ｓｉｂ      Ｉ呼吸デジタル信号  ４６ｓｑａ      Ｑ心拍デジタル信号  ４６ｓｑｂ      Ｑ呼吸デジタル信号  ４８ａ          第１アナログ信号（アナログ信号）  ４８ｂ          第２アナログ信号（アナログ信号）  ４８ｉａ        Ｉ心拍アナログ信号（Ｉアナログ信号）  ４８ｉｂ        Ｉ呼吸アナログ信号（Ｉアナログ信号）  ４８ｑａ        Ｑ心拍アナログ信号（Ｑアナログ信号）  ４８ｑｂ        Ｑ呼吸アナログ信号（Ｑアナログ信号）  ４９ａ          Ｉ心拍デジタル信号生成部（デジタル信号生成部）  ４９ｂ          Ｉ呼吸デジタル信号生成部（デジタル信号生成部）  ４９ｃ          Ｑ心拍デジタル信号生成部（デジタル信号生成部）  ４９ｄ          Ｑ呼吸デジタル信号生成部（デジタル信号生成部）  ５３            心拍信号抽出部  ５３ｉ          第１心拍信号抽出部（心拍信号抽出部）  ５３ｑ          第２心拍信号抽出部（心拍信号抽出部）  ５４            心拍自己相関関数処理部  ５４ｉ          第１心拍自己相関関数処理部（心拍自己相関関数処理部）  ５４ｑ          第２心拍自己相関関数処理部（心拍自己相関関数処理部）  ５５、５５ａ    心拍数決定部  ６３            呼吸信号抽出部  ６３ｉ          第１呼吸信号抽出部（呼吸信号抽出部）  ６３ｑ          第２呼吸信号抽出部（呼吸信号抽出部）  ６４            呼吸自己相関関数処理部  ６４ｉ          第１呼吸自己相関関数処理部（呼吸自己相関関数処理部）  ６４ｑ          第２呼吸自己相関関数処理部（呼吸自己相関関数処理部）  ６５、６５ａ    呼吸数決定部
【図１】
2016084473.tif 000006
【図２】
2016084473.tif 000007
【図３】
2016084473.tif 000008
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2016084473.tif 000012
【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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【手続補正書】
【提出日】平成28年3月31日(2016.3.31)
【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】
生体に現れる動きである生体現象を表すデジタル信号から、上記デジタル信号の特定の周波数成分を示す生体信号を抽出する生体信号抽出部と、
上記生体信号抽出部により抽出された上記生体信号をサンプリングし、上記サンプリングされた所定数の上記生体信号に基づいて自己相関関数を算出し、相関係数のピーク値から上記自己相関関数の周期性を判別することにより、上記生体現象に関する生体情報を算出する自己相関関数処理部と、を備え、
上記生体信号抽出部は、特定の周波数の心拍を示す心拍信号を抽出する心拍信号抽出部と、特定の周波数の呼吸を示す呼吸信号を抽出する呼吸信号抽出部と、を有し、
上記自己相関関数処理部は、所定時間における心拍数を算出する心拍自己相関関数処理部と、所定時間における呼吸数を算出する呼吸自己相関関数処理部と、を有し、
上記生体現象に関するアナログ信号が入力されることにより、心拍成分および体動成分に関する第１生体デジタル信号および呼吸成分に関する第２生体デジタル信号を生成するデジタル信号生成部をさらに備え、
上記心拍信号抽出部は、上記デジタル信号生成部から出力された上記第１生体デジタル信号に基づいて上記心拍信号を抽出し、
上記呼吸信号抽出部は、上記デジタル信号生成部から出力された上記第２生体デジタル信号に基づいて上記呼吸信号を抽出することを特徴とする高周波装置。
【請求項２】
生体に向けて送信した送信信号が上記生体で反射し、上記送信信号にドップラーシフトが生じることにより生成された反射信号を用いて、生体に現れる動きである生体現象に関する生体情報を取得する高周波装置であって、
上記送信信号が上記生体で直接反射した直接反射信号、および上記送信信号が物体での反射を介して上記生体で反射した間接反射信号から、上記直接反射信号または上記間接反射信号の特定の周波数成分を示す生体信号を抽出する生体信号抽出部と、
上記生体信号抽出部により抽出された上記生体信号をサンプリングし、上記サンプリングされた所定数の上記生体信号に基づいて自己相関関数を算出し、相関係数のピーク値から上記自己相関関数の周期性を判別することにより、上記生体現象に関する生体情報を算出する自己相関関数処理部と、を備えていることを特徴とする高周波装置。
【請求項３】
上記生体信号抽出部は、上記生体信号を抽出するために自装置から上記生体に向けて送信される送信信号が上記生体で直接反射した直接反射信号および、上記送信信号が物体での反射を介して上記生体で反射した間接反射信号から、上記生体信号を抽出することを特徴とする請求項１に記載の高周波装置。
【請求項４】
上記生体現象に関するＩアナログ信号と、上記Ｉアナログ信号と位相が９０度異なるＱアナログ信号とを出力する電波レーダ部と、
上記心拍数を決定する心拍数決定部と、
上記呼吸数を決定する呼吸数決定部と、をさらに備え、
上記デジタル信号生成部は、上記電波レーダ部から出力された上記Ｉアナログ信号に基づいて、心拍成分と呼吸成分と体動成分とに関するＩデジタル信号を生成し、かつ、上記電波レーダ部から出力された上記Ｑアナログ信号に基づいて、心拍成分と呼吸成分と体動成分とに関するＱデジタル信号を生成し、
上記心拍自己相関関数処理部は、上記Ｉデジタル信号に基づいて所定時間における第１心拍数を算出し、かつ、上記Ｑデジタル信号に基づいて所定時間における第２心拍数を算出し、
上記呼吸自己相関関数処理部は、上記Ｉデジタル信号に基づいて所定時間における第１呼吸数を算出し、かつ、上記Ｑデジタル信号に基づいて所定時間における第２呼吸数を算出し、
上記心拍数決定部は、上記心拍自己相関関数処理部から出力された上記第１心拍数および上記第２心拍数に基づいて上記心拍数を決定し、
上記呼吸数決定部は、上記呼吸自己相関関数処理部から出力された上記第１呼吸数および上記第２呼吸数に基づいて上記呼吸数を決定することを特徴とする請求項１に記載の高周波装置。
【国際調査報告】
2016084473.tif 000020
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