(57)【要約】【課題】場所を選ばず且つ人体の動作中も心拍信号等の生体情報を良好に抽出する。【解決手段】測定装置１００は、生体に装着される装置本体１０と、装置本体１０に内蔵され、ドップラーレーダー部Ｄ１〜Ｄ４から送信されて生体の体表面で反射された電波に基づくレーダー検出信号を出力するドップラーレーダーセンサ３ｄと、装置本体１０の空間的な動きに対応するセンサ信号を出力するモーションセンサ３ａ、３ｂ、３ｃと、センサ信号に基づいてドップラーレーダーセンサ３ｄと生体の体表面との間の距離の変化の周期を推定する推定部４ｂと、レーダー検出信号から推定部４ｂにより推定された前記距離の変化の周期に対応する周波数成分の推定値を除去した後の信号に基づいて、生体の体表面の心拍に基づく動きに応じた生体情報を抽出する抽出部４ｃと、を備える。【選択図】図３
2017169726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体に装着される筐体と、前記筐体に設けられ、少なくとも一つのドップラーレーダー部を有してレーダー検出信号を出力するドップラーレーダーセンサと、
前記筐体に設けられ、前記筐体の動きに対応するセンサ信号を出力するモーションセンサと、
前記センサ信号及び前記レーダー検出信号に基づいて前記生体の心拍又は脈拍に対応した生体情報を抽出する抽出部と、
を備え、
前記ドップラーレーダー部は、前記生体の体表面で反射されたレーダー電波を受信するように配置され、
前記レーダー検出信号は、前記生体の心拍又は脈拍に応じた前記体表面の動きに対応する第１信号成分及び前記生体の心拍及び脈拍と異なる動きによる前記筐体の動きに基づく前記ドップラーレーダー部と前記体表面との間の距離の変化に対応する第２信号成分とを含み、
前記抽出部は、前記レーダー検出信号に含まれている前記第２信号成分の推定値を前記センサ信号に基づいて推定し、前記レーダー検出信号から前記第２信号成分の推定値を除去した後の信号に基づいて前記生体情報を抽出することを特徴とする測定装置。
【請求項２】
前記モーションセンサは、前記筐体の、前記生体の前後方向に沿った方向の加速度に対応する加速度信号を前記センサ信号として出力する加速度センサを有し、
前記抽出部は、前記加速度信号に基づいて、前記レーダー検出信号における、前記前記ドップラーレーダーセンサと前記体表面との間の距離の変化に対応する周波数成分を前記第２信号成分の推定値として推定することを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記モーションセンサは、更に、前記筐体の、前記生体の上下方向に沿った方向の軸を中心とする回転運動の第１角速度及び前記生体の左右方向に沿った方向の軸を中心とする回転運動の第２角速度の少なくとも何れかに対応する角速度信号を出力する角速度センサを有し、
前記抽出部は、前記加速度信号及び前記角速度信号に基づいて前記周波数成分を前記第２信号成分の推定値として推定することを特徴とする請求項２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記ドップラーレーダーセンサは前記ドップラーレーダー部を複数有し、
前記複数のドップラーレーダー部の各々は前記レーダー検出信号を出力し、
前記各ドップラーレーダー部より出力された複数の前記レーダー検出信号から、前記抽出部における前記生体情報の抽出に用いることができる特定のレーダー検出信号を選択して取得する取得部を有し、
前記抽出部は、前記特定のレーダー検出信号から前記生体情報を抽出することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の測定装置。
【請求項５】
測定装置における測定方法であって、
前記測定装置は、生体に装着される筐体と、前記筐体に設けられ、少なくとも一つのドップラーレーダー部を有してレーダー検出信号を出力するドップラーレーダーセンサと、前記筐体に設けられ、前記筐体の動きに対応するセンサ信号を出力するモーションセンサと、を備え、
前記ドップラーレーダー部は、前記生体の体表面で反射されたレーダー電波を受信するように配置され、
前記レーダー検出信号は、前記生体の心拍又は脈拍に応じた前記体表面の動きに対応する第１信号成分及び前記生体の心拍及び脈拍と異なる動きによる前記筐体の動きに基づく、前記ドップラーレーダー部と前記体表面との間の距離の変化に対応する第２信号成分とを含み、前記レーダー検出信号に含まれている前記第２信号成分の推定値を前記センサ信号に基づいて推定する推定ステップと、
前記レーダー検出信号から前記２信号成分の推定値を除去した後の信号に基づいて、前記生体の心拍又は脈拍に対応した生体情報を抽出する抽出ステップと、
を含むことを特徴とする測定方法。
【請求項６】
測定装置における測定プログラムであって、
前記測定装置は、生体に装着される筐体と、前記筐体に設けられて、少なくとも一つのドップラーレーダー部を有してレーダー検出信号を出力するドップラーレーダーセンサと、前記筐体に設けられ、前記筐体の動きに対応するセンサ信号を出力するモーションセンサと、を備え、
前記ドップラーレーダー部は、前記生体の体表面で反射されたレーダー電波を受信するように配置され、
前記レーダー検出信号は、前記生体の心拍又は脈拍に応じた前記体表面の動きに対応する第１信号成分及び前記生体の心拍及び脈拍と異なる動きによる前記筐体の動きに基づく前記ドップラーレーダー部と前記体表面との間の距離の変化に対応する第２信号成分とを含み、
コンピュータに、
前記レーダー検出信号に含まれている、前記第２信号成分の推定値を前記センサ信号に基づいて推定させ、
前記レーダー検出信号から前記第２信号成分の推定値を除去させた後の信号に基づいて、前記生体の心拍又は脈拍に応じた生体情報を抽出させる、
ことを特徴とする測定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定装置、測定方法、及び測定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ドップラーレーダー波を人体の胸部に当てることによって胸部表面位置の変化を測定し、その情報の中から微細な心拍信号等の生体情報を抽出する生体情報測定方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−９７６３８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、上記特許文献１に開示されている方法は、ドップラーレーダモジュールが所定の場所（例えば、車のダッシュボード上；段落００４４参照）に固定して取り付けられた状態で心拍信号等の生体情報を抽出する方法であり、予め設定された場所でしか生体情報を抽出することができない。
そこで、本発明の課題は、場所を選ばず且つ人体の動作中も心拍信号等の生体情報を良好に抽出することができる測定装置、測定方法、及び測定プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明に係る測定装置は、
生体に装着される筐体と、前記筐体に設けられ、少なくとも一つのドップラーレーダー部を有してレーダー検出信号を出力するドップラーレーダーセンサと、
前記筐体に設けられ、前記筐体の動きに対応するセンサ信号を出力するモーションセンサと、
前記センサ信号及び前記レーダー検出信号に基づいて前記生体の心拍又は脈拍に対応した生体情報を抽出する抽出部と、
を備え、
前記ドップラーレーダー部は、前記生体の体表面で反射されたレーダー電波を受信するように配置され、
前記レーダー検出信号は、前記生体の心拍又は脈拍に応じた前記体表面の動きに対応する第１信号成分及び前記生体の心拍及び脈拍と異なる動きによる前記筐体の動きに基づく前記ドップラーレーダー部と前記体表面との間の距離の変化に対応する第２信号成分とを含み、
前記抽出部は、前記レーダー検出信号に含まれている前記第２信号成分の推定値を前記センサ信号に基づいて推定し、前記レーダー検出信号から前記第２信号成分の推定値を除去した後の信号に基づいて前記生体情報を抽出することを特徴とする。
【０００６】
また、本発明に係る測定方法は、
測定装置における測定方法であって、
前記測定装置は、生体に装着される筐体と、前記筐体に設けられ、少なくとも一つのドップラーレーダー部を有してレーダー検出信号を出力するドップラーレーダーセンサと、前記筐体に設けられ、前記筐体の動きに対応するセンサ信号を出力するモーションセンサと、を備え、
前記ドップラーレーダー部は、前記生体の体表面で反射されたレーダー電波を受信するように配置され、
前記レーダー検出信号は、前記生体の心拍又は脈拍に応じた前記体表面の動きに対応する第１信号成分及び前記生体の心拍及び脈拍と異なる動きによる前記筐体の動きに基づく、前記ドップラーレーダー部と前記体表面との間の距離の変化に対応する第２信号成分とを含み、前記レーダー検出信号に含まれている前記第２信号成分の推定値を前記センサ信号に基づいて推定する推定ステップと、
前記レーダー検出信号から前記２信号成分の推定値を除去した後の信号に基づいて、前記生体の心拍又は脈拍に対応した生体情報を抽出する抽出ステップと、
を含むことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係るプログラムは、
測定装置における測定プログラムであって、
前記測定装置は、生体に装着される筐体と、前記筐体に設けられて、少なくとも一つのドップラーレーダー部を有してレーダー検出信号を出力するドップラーレーダーセンサと、前記筐体に設けられ、前記筐体の動きに対応するセンサ信号を出力するモーションセンサと、を備え、
前記ドップラーレーダー部は、前記生体の体表面で反射されたレーダー電波を受信するように配置され、
前記レーダー検出信号は、前記生体の心拍又は脈拍に応じた前記体表面の動きに対応する第１信号成分及び前記生体の心拍及び脈拍と異なる動きによる前記筐体の動きに基づく前記ドップラーレーダー部と前記体表面との間の距離の変化に対応する第２信号成分とを含み、
コンピュータに、
前記レーダー検出信号に含まれている、前記第２信号成分の推定値を前記センサ信号に基づいて推定させ、
前記レーダー検出信号から前記第２信号成分の推定値を除去させた後の信号に基づいて、前記生体の心拍又は脈拍に応じた生体情報を抽出させる、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、場所を選ばず且つ人体の動作中も心拍信号等の生体情報を良好に抽出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る測定装置の外観を示す外観斜視図である。
【図２】本実施形態に係る測定装置をユーザが装着した状態を示す説明図である。
【図３】本実施形態に係る測定装置の主制御構成を示すブロック図である。
【図４】図１の測定装置で実行される測定処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】（ａ）は、ドップラーレーダーセンサにより出力された生体信号の一部分を例示的に抜き出して示すグラフであり、（ｂ）は、測定装置とユーザとの間の距離の変化を表す信号の一部分を例示的に抜き出して示すグラフであり、（ｃ）は、抽出部により抽出される心拍信号の一部分を例示的に抜き出して示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る測定装置１００について説明する。
なお、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００１１】
図１は、本実施形態に係る測定装置１００の外観斜視図である。
図１に示すように、測定装置１００は、装置本体（筐体）１０と、クリップ部２０とを有している。
装置本体１０には、ドップラーレーダーセンサ３ｄ（後述）を構成するドップラーレーダー部（送信部３ｄ１及び受信部３ｄ２）Ｄ１〜Ｄ４が４つ配設されている。
クリップ部２０は、ユーザの衣服等への装着性を高めるため、樹脂製や金属製の剛体で構成されている。クリップ部２０には、各受信部３ｄ２によって電波（例えば、ミリ波、マイクロ波等）を確実に受信できるようにするための受信用孔Ｈが各受信部３ｄ２と重なり合う位置に穿設されている。なお、クリップ部２０が樹脂製であり、電波を良好に透過可能である場合には、各受信用孔Ｈを設けなくてもよい。
【００１２】
測定装置１００は、クリップ部２０によって、ユーザの衣服等に装着することができるになっている。具体的には、測定装置１００は、例えば、図２（ａ）に示すように、ユーザのベストや上着等に装着することができる。また、図２（ｂ）に示すように、測定装置１００は、ユーザが背負っているリュックサックの胸ベルトに装着することもできる。
なお、以下の説明では、図２（ａ），（ｂ）に示すように、ユーザの胸部と対向する位置に測定装置１００を装着するものとして説明を行う。このような形態で測定装置１００が装着されている場合、測定装置１００はユーザの身体の動きに応じて動き、更に、測定装置１００のユーザの身体に対向する側の面と測定装置１００が装着されている位置の近傍のユーザの体表面との間の距離もユーザの身体の動きに応じて変動することになる。
【００１３】
図３は、本実施形態に係る測定装置１００の主制御構成を示すブロック図である。
図３に示すように測定装置１００は、中央制御部１と、メモリ２と、センサ部３と、測定部４と、通信部５と、電源部６と、操作入力部７等を備えている。
また、中央制御部１、メモリ２、センサ部３、測定部４、通信部５、及び電源部６は、バスライン８を介して接続されている。
【００１４】
中央制御部１は、測定装置１００の各部を統括的に制御する。
具体的には、中央制御部１は、測定装置１００の各部を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）を備え（何れも図示略）、測定装置１００用の各種処理プログラム（図示略）に従って各種の制御動作を行う。
【００１５】
メモリ２は、例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等により構成され、中央制御部１の他、測定装置１００の各部によって処理されるデータ等を一時的に記憶する。
【００１６】
センサ部３は、３軸加速度センサ３ａ、３軸角速度センサ３ｂ、３軸地磁気センサ３ｃ、及びドップラーレーダーセンサ３ｄを備えている。これらのセンサのうち、３軸加速度センサ３ａ、３軸角速度センサ３ｂ、及び３軸地磁気センサ３ｃは、測定装置１００の動きを所定時間毎に検出して、測定装置１００の動きに対応するセンサ信号を出力するモーションセンサとして機能している。
【００１７】
３軸加速度センサ３ａは、互いに直交する３軸方向の加速度をそれぞれ検出する。そして、３軸加速度センサ３ａは、検出された各軸の加速度の大きさを示す加速度検出信号を測定部４に出力する。
３軸角速度センサ３ｂは、互いに直交する３軸方向を中心とする角速度をそれぞれ検出する。そして、３軸角速度センサ３ｂは、検出された各軸を中心とする角速度の大きさを示す角速度検出信号を測定部４に出力する。
３軸地磁気センサ３ｃは、互いに直交する３軸方向の地磁気の大きさをそれぞれ検出する。そして、３軸地磁気センサ３ｃは、検出された各軸の地磁気の大きさを示す地磁気検出信号を測定部４に出力する。
ここで、３軸加速度センサ３ａ、３軸角速度センサ３ｂ、３軸地磁気センサ３ｃのそれぞれの３軸方向は同じ向きに設定さており、図２（ａ）に示す、ユーザ（生体）の左右方向をＸ軸とし、上下方向をＹ軸とし、前後方向をＺ軸とする。
なお、３軸地磁気センサ３ｃは本発明において必須の構成要素ではなく、これを備えないものであってもよい。また、３軸地磁気センサ３ｃを備えている場合、これを３軸角速度センサ３ｂの代わりに磁気ジャイロとして用いて、又は、３軸角速度センサ３ｂと併用して磁気ジャイロとして用いて、各軸を中心とする角速度の大きさを示す角速度検出信号を測定部４に出力するものとしてもよい。
【００１８】
ドップラーレーダーセンサ３ｄは、上述した４つのドップラーレーダー部（送信部３ｄ１及び受信部３ｄ２）Ｄ１〜Ｄ４、復調回路、信号処理回路等により構成されている。送信部３ｄ１及び受信部３ｄ２は、それぞれパターンアンテナ等で構成されている。
ドップラーレーダーセンサ３ｄは、対象物（例えば、生体、ユーザの体表面）に向けて各送信部３ｄ１から電波（例えば、ミリ波、マイクロ波）を送信し、対象物で反射してきた電波を対となる受信部３ｄ２で受信して、ドップラーレーダーセンサ３ｄと対象物と間の距離の変化に応じて受信波の周波数が送信波に対してシフトする現象（ドップラー効果）を利用して、非接触により生体（対象物）の電波が当たった箇所（体表面）の、生体の心拍又は脈拍に基づく動き（以下、生体動作とも言う）による位相変化を所定時間毎に検出する。そして、ドップラーレーダーセンサ３ｄは、各ドップラーレーダー部Ｄ１〜Ｄ４の各々によって検出された、生体の対表面の生体動作に対応する、心拍信号等の生体情報を含むレーダー検出信号の各々を測定部４に出力する。本実施形態では、ドップラーレーダーセンサ３ｄによるレーダー検出信号の出力期間に合わせて、３軸加速度センサ３ａ、３軸角速度センサ３ｂ、及び３軸地磁気センサ３ｃの各々により測定装置１００の動きを示す加速度検出信号、角速度検出信号、地磁気検出信号を出力するものとする。
【００１９】
測定部４は、ドップラーレーダーセンサ３ｄによって出力された各レーダー検出信号に基づき、ユーザの心拍数を測定する。具体的には、測定部４は、取得部４ａと、推定部４ｂと、抽出部４ｃとを具備している。
なお、測定部４の各部は、例えば、上記の中央制御部１を構成しているＣＰＵと各種制御処理プログラムとの協働によって実効的に実現されているものであってもよいし、上記ＣＰＵとは別個の所定のロジック回路から構成されて制御プログラムに従って動作するものであってもよい。
【００２０】
取得部４ａは、ドップラーレーダーセンサ３ｄより出力されたレーダー検出信号を取得する。
具体的には、取得部４ａは、各ドップラーレーダー部Ｄ１〜Ｄ４の各々により出力されたレーダー検出信号の各々について周波数解析を行う。そして、取得部４ａは、この周波数解析により、通常の心拍動作による心拍信号の周波数（１〜３Ｈｚ）に相当する周波数成分を所定量以上含んでいるレーダー検出信号（図５（ａ）参照）を、心拍信号の抽出対象になる特定のレーダー検出信号として取得する。すなわち、レーダー検出信号が心拍信号の周波数に相当する周波数成分を所定量以上含んでいる信号である場合には、その信号を心拍信号の抽出対象とすることができる。一方、レーダー検出信号が心拍信号の周波数に相当する周波数成分を殆ど含んでいない信号である場合には、この後の心拍信号を抽出する処理ができないか、あるいは抽出した心拍信号の、正しい値に対する誤差が非常に大きくなってしまう可能性があり、正しい心拍数が得られない可能性が高くなる。この特定のレーダー検出信号を取得する処理は、正しい心拍数が得られるようにするための処理である。また、心拍信号の周波数（１〜３Ｈｚ）に相当する周波数成分を有するレーダー検出信号が複数存在する場合には、取得部４ａは、たとえば、予め設定された優先順位、例えば、図１に示す４つのドップラーレーダー部Ｄ１〜Ｄ４にあっては、装置本体１０の左上のドップラーレーダー部Ｄ１を１番、右上のドップラーレーダー部Ｄ２を２番、左下のドップラーレーダー部Ｄ３を３番、右下のドップラーレーダー部Ｄ４を４番とする優先順位のもと、当該優先順位が最も高いドップラーレーダー部で検出されたレーダー検出信号を特定のレーダー検出信号として取得するようにする。あるいは、複数のレーダー検出信号のうち、心拍信号の周波数に相当する周波数成分をより多く含んでいるレーダー検出信号を特定のレーダー検出信号として取得するようにしてもよい。
【００２１】
推定部４ｂは、モーションセンサによって出力された測定装置１００の動きを示すセンサ信号（加速度検出信号、角速度検出信号、地磁気検出信号）に基づき、測定装置１００のユーザの体表面に対向する側の面と測定装置１００が装着されている位置の近傍のユーザの体表面との間の距離、すなわち、ドップラーレーダー部Ｄ１〜Ｄ４と、ドップラーレーダー部Ｄ１〜Ｄ４から送信される電波が当たるユーザの体表面（測定装置１００がユーザの胸部近傍に装着されている場合、ユーザの胸部表面近傍）との間の距離の変化の周期を推定する。
具体的には、推定部４ｂは、３軸加速度センサ３ａによって出力されたＺ軸方向（図２（ａ）参照）の加速度信号を二度積分することで、Ｚ軸方向における測定装置１００の変位を表す変位信号を取得する。また、推定部４ｂは、３軸角速度センサ３ｂによって出力された、Ｘ軸方向（図２（ａ）参照）を中心として回動した際の角速度信号を積分することで、Ｘ軸方向を中心とした測定装置１００の回動角度を表す第１の回動角度信号を取得する。更に、推定部４ｂは、３軸角速度センサ３ｂによって出力された、Ｙ軸方向（図２（ａ）参照）を中心として回動した際の角速度信号を積分することで、Ｙ軸方向を中心とした測定装置１００の回動角度を表す第２の回動角度信号を取得する。
そして、推定部４ｂは、Ｚ軸方向における測定装置１００の変位を表す変位信号と、第１の回動角度信号と、第２の回動角度信号とから、測定装置１００とユーザの体表面（ユーザの胸部表面近傍）との間の距離の変化を表す信号（図５（ｂ）参照）を求め、当該信号から測定装置１００とユーザの体表面との間の距離の変化の周期を推定する。
【００２２】
抽出部４ｃは、取得部４ａによって取得された特定のレーダー検出信号から、推定部４ｂによって推定された測定装置１００とユーザの体表面との間の距離の変化の周期の周波数成分を除去することによって、ユーザの心拍信号を抽出する。
具体的には、抽出部４ｃは、取得部４ａによって取得された、心拍信号を抽出する対象とする特定のレーダー検出信号（心拍信号の周波数成分を含む信号（図５（ａ）参照））から、測定装置１００とユーザの体表面（ユーザの胸部表面）との間の距離の変化を表す信号（図５（ｂ）参照）の周波数成分を除去することによって、心拍信号（図５（ｃ）参照）を抽出する。
そして、測定部４は、抽出された心拍信号のピークＰ１から次のピークＰ２までの時間間隔ＴＰを測定することにより、心拍数を測定する。
【００２３】
通信部５は、取得したデータを中央制御部１による制御に基づいて外部の情報端末に出力するものであり、例えばＵＳＢ端子などの有線式の通信部や、Bluetooth（登録商標）などの近距離無線通信規格を採用した通信部である。
【００２４】
電源部６は、測定装置１００の動作に係る電力を所定の電圧で供給する。電源部６は、例えば、各種方式の電池（リチウム電池、ニッケル・水素充電池等）を具備している。
【００２５】
操作入力部７は、電源のＯＮ／ＯＦＦを切り替える電源ボタン（図示省略）、データ取得の開始／停止を指示する開始／停止ボタン（図示省略）等を備えており、この操作入力部７からの指示に基づいて中央制御部１は各部を制御するようになっている。
【００２６】
次に、本実施形態に係る測定装置１００で実行される心拍数の測定処理について説明する。この測定処理によって本発明に係る測定方法が実行される。
図４は、測定処理の流れを示すフローチャートである。
なお、この測定処理は、例えば、ユーザにより開始／停止ボタンが操作されることによって開始されるようになっている。
【００２７】
図４に示すように、測定処理が実行されると、先ず、取得部４ａは、各ドップラーレーダー部Ｄ１〜Ｄ４の各々より出力されたレーダー検出信号の各々について周波数解析を行い、各レーダー検出信号のうちで、心拍信号の抽出対象になる特定のレーダー検出信号があるか否か、すなわち、各レーダー検出信号のうちで、通常の心拍信号の周波数（１〜３Ｈｚ）に相当する周波数成分を所定量以上含んでいて、心拍信号の抽出対象とすることができる特定のレーダー検出信号があるか否かを判定する（ステップＳ１）。
ステップＳ１において、特定のレーダー検出信号がないと判定された場合（ステップＳ１；ＮＯ）、取得部４ａは、例えば、ユーザが測定装置１００の装着位置を調整することにより、特定のレーダー検出信号があると判定されるまで、ステップＳ１の判定処理を繰り返し行う。
一方、ステップＳ１において、特定のレーダー検出信号があると判定された場合（ステップＳ１；ＹＥＳ）、取得部４ａは、その特定のレーダー検出信号（図５（ａ）参照）を取得する（ステップＳ２）。
【００２８】
次いで、推定部４ｂは、モーションセンサ（３軸加速度センサ３ａ及び３軸角速度センサ３ｂ又は３軸地磁気センサ３ｃ）から、測定装置１００の動きを示す信号として、Ｚ軸方向（図２（ａ）参照）の加速度信号と、Ｘ軸方向（図２（ａ）参照）を中心として回動した際の角速度信号と、Ｙ軸方向（図２（ａ）参照）を中心として回動した際の角速度信号を取得する（ステップＳ３）。
【００２９】
次いで、推定部４ｂは、Ｚ軸方向の加速度信号を二度積分することで得られる、Ｚ軸方向における測定装置１００の変位を表す変位信号と、Ｘ軸方向を中心として回動した際の角速度信号を積分することで得られる、Ｘ軸方向を中心とした測定装置１００の回動角度を表す第１の回動角度信号と、Ｙ軸方向を中心として回動した際の角速度信号を積分することで得られる、Ｙ軸方向を中心とした測定装置１００の回動角度を表す第２の回動角度信号とから、測定装置１００とユーザの体表面（ユーザの胸部表面近傍）との間の距離の変化を表す信号（図５（ｂ）参照）を求め、当該信号から測定装置１００とユーザの体表面との間の距離の変化の周期を推定する（ステップＳ４）。
【００３０】
次いで、抽出部４ｃは、取得部４ａによって取得された特定のレーダー検出信号（心拍信号の周波数成分を含む信号（図５（ａ）参照））から、測定装置１００とユーザの体表面との間の距離の変化を表す信号（図５（ｂ）参照）の周波数成分を除去することによって、心拍信号等の生体情報（図５（ｃ）参照）を抽出する（ステップＳ５）。
【００３１】
次いで、測定部４は、抽出された生体情報における心拍信号のピークＰ１から次のピークＰ２までの時間間隔ＴＰを測定することにより、ユーザの心拍数を測定する（ステップＳ６）。
これにより、心拍数が測定されたので、中央制御部１は測定処理を終了する。
【００３２】
以上のように、本実施形態によれば、測定装置１００は、クリップ部２０によって、ユーザの衣服等に装着された状態で使用されるため、場所を選ばず、且つ、ユーザが動いている状態であっても、精度良く心拍数等の生体情報を抽出することができる。
また、モーションセンサ（３軸加速度センサ３ａ及び３軸角速度センサ３ｂ又は３軸地磁気センサ３ｃ）によって出力された測定装置１００の動きを示す信号に基づき、測定装置１００とユーザの体表面（ユーザの胸部表面近傍）との間の距離の変化の周期を推定し、ドップラーレーダーセンサ３ｄより出力されたレーダー検出信号から、測定装置１００とユーザの体表面との間の距離の変化の周期の周波数成分を除去することによって、心拍信号を抽出することとなるので、測定装置１００を装着したユーザが所定の動作（例えば、歩行動作等）を行っている場合でも、当該動作に基づく生体の動きによるノイズを除去することができ、ユーザの心拍信号等の生体情報を精度良く抽出することができる。
また、ドップラーレーダー部（送信部３ｄ１及び受信部３ｄ２）Ｄ１〜Ｄ４を用いてユーザの心拍信号等の生体情報を検出することとなるので、当該生体情報を非接触で検出することができる。これにより、ユーザの衣服等の上からでも生体情報を検出することができるので、測定装置１００の装着に対する煩わしさを低減することができる。
【００３３】
また、本実施形態によれば、モーションセンサには、Ｚ軸方向の加速度を測定して加速度信号を出力する３軸加速度センサ３ａが含まれている。Ｚ軸方向の加速度信号を二度積分することで、Ｚ軸方向における測定装置１００の変位を表す変位信号が求められることとなるが、当該変位信号が示す変位は測定装置１００とユーザの体表面（ユーザの胸部表面近傍）との間の距離の変動に寄与する確率が高いため、当該変位信号に対応する周波数成分を、ドップラーレーダーセンサ３ｄより出力されたレーダー検出信号から除去することによって、ユーザの心拍信号等の生体情報をより精度良く抽出することができる。
【００３４】
また、本実施形態によれば、モーションセンサには、Ｘ軸方向及びＹ軸方向を中心とする角速度を測定して角速度信号を出力する３軸角速度センサ３ｂ又は３軸地磁気センサ３ｃが含まれている。Ｘ軸方向及びＹ軸方向の角速度信号を積分することで、Ｘ軸方向を中心とした測定装置１００の回動角度を表す第１の回動角度信号、及びＹ軸方向を中心とした測定装置１００の回動角度を表す第２の回動角度信号が求められることとなるが、当該回動角度信号が示す変位は測定装置１００と生体（ユーザの胸部表面）との間の距離の変動に寄与する確率が高いため、当該回動角度信号に対応する周波数成分を、ドップラーレーダーセンサ３ｄより出力されたレーダー検出信号から除去することによって、ユーザの心拍信号等の生体情報をより一層精度良く抽出することができる。
【００３５】
また、本実施形態によれば、ドップラーレーダーセンサ３ｄによって出力された各レーダー検出信号のうちで、心拍信号の抽出対象とすることができる特定のレーダー検出信号を取得するようにしているので、心拍信号を含まないあるいは殆ど含まないレーダー検出信号を用いて心拍信号を抽出する処理を実行して、誤った心拍数を算出してしまうことを抑制することができて、算出した心拍数の信頼性を高めることができる。
【００３６】
なお、以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形が可能であることは言うまでもない。
【００３７】
例えば、上記実施形態では、図２（ａ），（ｂ）に示すように、ユーザの胸部と対向する位置に測定装置１００を装着することによって、ユーザの心拍を測定する場合を例示して説明したが、胸部以外の部分（例えば、腕や足等）と対向する位置に測定装置１００を装着するようにしてもよい。この場合、測定装置１００は、ユーザの脈拍を測定することとなる。
【００３８】
また、上記実施形態では、測定装置１００は、クリップ部２０を備え、クリップ部２０によって、ユーザの衣服等に装着する場合を例示して説明したが、クリップ部２０の代わりに、装置本体１０に取り付けられたベルトやスナップボタン等により装着するようにしてもよい。また、クリップ部２０を用いる場合、装置本体１０とクリップ部２０とを回転機構を介して組み付けるようにしてもよい。これにより、測定装置１００をユーザの衣服等に装着した際、装置本体１０を回動させることによって、装置本体１０の位置を調整することができるので、ドップラーレーダーセンサ３ｄによってユーザの生体情報を好適に検出することができるようになる。
【００３９】
また、上記実施形態では、ドップラーレーダーセンサ３ｄは、ドップラーレーダー部（送信部３ｄ１及び受信部３ｄ２）Ｄ１〜Ｄ４を４つ備える場合を例示して説明したが、本発明はこの構成に限るものではない。当該ドップラーレーダー部を少なくとも１つ有していればよい。また、送信部３ｄ１と受信部３ｄ２の数は同数でなくてもよい。
【００４０】
また、上記実施形態では、中央制御部１のＣＰＵの制御下にて、取得部４ａ、推定部４ｂ、抽出部４ｃが駆動される構成としたが、これに限られるものではなく、中央制御部１によって所定のプログラム等が実行されることにより実現される構成としてもよい。
すなわち、プログラムを記憶するプログラムメモリ（図示省略）に、取得処理ルーチン、推定処理ルーチン、抽出処理ルーチンを含むプログラムを記憶しておく。そして、取得処理ルーチンにより中央制御部１のＣＰＵを、ドップラーレーダーセンサによって出力されたレーダー検出信号を取得する手段として機能させるようにしてもよい。また、推定処理ルーチンにより中央制御部１のＣＰＵを、モーションセンサによって出力された測定装置１００の動きを示す信号に基づき、測定装置１００とユーザの体表面との間の距離の変化の周期を推定する手段として機能させるようにしてもよい。また、抽出処理ルーチンにより中央制御部１のＣＰＵを、取得処理ルーチンにより取得されたレーダー検出信号から、推定処理ルーチンにより推定された測定装置１００とユーザの体表面との間の距離の変化の周期の周波数成分を除去することによって、心拍信号等の生体情報を抽出する手段として機能させるようにしてもよい。
【００４１】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲をその均等の範囲を含む。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
〔付記〕
＜請求項１＞
生体に装着される筐体と、前記筐体に設けられ、少なくとも一つのドップラーレーダー部を有してレーダー検出信号を出力するドップラーレーダーセンサと、
前記筐体に設けられ、前記筐体の動きに対応するセンサ信号を出力するモーションセンサと、
前記センサ信号及び前記レーダー検出信号に基づいて前記生体の心拍又は脈拍に対応した生体情報を抽出する抽出部と、
を備え、
前記ドップラーレーダー部は、前記生体の体表面で反射されたレーダー電波を受信するように配置され、
前記レーダー検出信号は、前記生体の心拍又は脈拍に応じた前記体表面の動きに対応する第１信号成分及び前記生体の心拍及び脈拍と異なる動きによる前記筐体の動きに基づく前記ドップラーレーダー部と前記体表面との間の距離の変化に対応する第２信号成分とを含み、
前記抽出部は、前記レーダー検出信号に含まれている前記第２信号成分の推定値を前記センサ信号に基づいて推定し、前記レーダー検出信号から前記第２信号成分の推定値を除去した後の信号に基づいて前記生体情報を抽出することを特徴とする測定装置。
＜請求項２＞
前記モーションセンサは、前記筐体の、前記生体の前後方向に沿った方向の加速度に対応する加速度信号を前記センサ信号として出力する加速度センサを有し、
前記抽出部は、前記加速度信号に基づいて、前記レーダー検出信号における、前記前記ドップラーレーダーセンサと前記体表面との間の距離の変化に対応する周波数成分を前記第２信号成分の推定値として推定することを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
＜請求項３＞
前記モーションセンサは、更に、前記筐体の、前記生体の上下方向に沿った方向の軸を中心とする回転運動の第１角速度及び前記生体の左右方向に沿った方向の軸を中心とする回転運動の第２角速度の少なくとも何れかに対応する角速度信号を出力する角速度センサを有し、
前記抽出部は、前記加速度信号及び前記角速度信号に基づいて前記周波数成分を前記第２信号成分の推定値として推定することを特徴とする請求項２に記載の測定装置。
＜請求項４＞
前記ドップラーレーダーセンサは前記ドップラーレーダー部を複数有し、
前記複数のドップラーレーダー部の各々は前記レーダー検出信号を出力し、
前記各ドップラーレーダー部より出力された複数の前記レーダー検出信号から、前記抽出部における前記生体情報の抽出に用いることができる特定のレーダー検出信号を選択して取得する取得部を有し、
前記抽出部は、前記特定のレーダー検出信号から前記生体情報を抽出することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の測定装置。
＜請求項５＞
測定装置における測定方法であって、
前記測定装置は、生体に装着される筐体と、前記筐体に設けられ、少なくとも一つのドップラーレーダー部を有してレーダー検出信号を出力するドップラーレーダーセンサと、前記筐体に設けられ、前記筐体の動きに対応するセンサ信号を出力するモーションセンサと、を備え、
前記ドップラーレーダー部は、前記生体の体表面で反射されたレーダー電波を受信するように配置され、
前記レーダー検出信号は、前記生体の心拍又は脈拍に応じた前記体表面の動きに対応する第１信号成分及び前記生体の心拍及び脈拍と異なる動きによる前記筐体の動きに基づく、前記ドップラーレーダー部と前記体表面との間の距離の変化に対応する第２信号成分とを含み、前記レーダー検出信号に含まれている前記第２信号成分の推定値を前記センサ信号に基づいて推定する推定ステップと、
前記レーダー検出信号から前記２信号成分の推定値を除去した後の信号に基づいて、前記生体の心拍又は脈拍に対応した生体情報を抽出する抽出ステップと、
を含むことを特徴とする測定方法。
＜請求項６＞
測定装置における測定プログラムであって、
前記測定装置は、生体に装着される筐体と、前記筐体に設けられて、少なくとも一つのドップラーレーダー部を有してレーダー検出信号を出力するドップラーレーダーセンサと、前記筐体に設けられ、前記筐体の動きに対応するセンサ信号を出力するモーションセンサと、を備え、
前記ドップラーレーダー部は、前記生体の体表面で反射されたレーダー電波を受信するように配置され、
前記レーダー検出信号は、前記生体の心拍又は脈拍に応じた前記体表面の動きに対応する第１信号成分及び前記生体の心拍及び脈拍と異なる動きによる前記筐体の動きに基づく前記ドップラーレーダー部と前記体表面との間の距離の変化に対応する第２信号成分とを含み、
コンピュータに、
前記レーダー検出信号に含まれている、前記第２信号成分の推定値を前記センサ信号に基づいて推定させ、
前記レーダー検出信号から前記第２信号成分の推定値を除去させた後の信号に基づいて、前記生体の心拍又は脈拍に応じた生体情報を抽出させる、
ことを特徴とする測定プログラム。
【符号の説明】
【００４２】
１００      測定装置
１          中央制御部
３          センサ部
３ａ        ３軸加速度センサ
３ｂ        ３軸角速度センサ
３ｃ        ３軸地磁気センサ
３ｄ        ドップラーレーダーセンサ
４          測定部
４ａ        取得部
４ｂ        推定部
４ｃ        抽出部
【図１】
2017169726.tif 000003
【図２】
2017169726.tif 000004
【図３】
2017169726.tif 000005
【図４】
2017169726.tif 000006
【図５】
2017169726.tif 000007