(57)【要約】【課題】移動局を設けた設置対象の状態を推定する。【解決手段】移動局タグＴは偏波方向が固定であるタグアンテナ３２を備える。固定局リーダＲは、互いに交差する２つの偏波面を生成可能な備えたリーダアンテナ１２と、電波信号の受信時刻を検出する到来時間検出部１９と、リーダアンテナ１２の２つの偏波方向における受信信号強度をそれぞれ検出するＲＳＳＩ部１７とを備える。管理サーバＳは、到来時間検出部１９で検出した受信時刻に基づき移動局タグＴから固定局リーダＲまでの距離を検出し、かつＲＳＳＩ部１７で検出した２つの偏波方向での受信信号強度に基づき移動局タグＴの姿勢を検出し、それら距離及び姿勢検出結果に応じ移動局タグＴの状態判定を行う。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の移動可能領域を移動可能な移動局と、
既知の位置に固定に配置された基地局と、
前記移動局から送信され前記基地局で受信した電波信号に基づき、前記移動局の状態判定を行う状態判定手段とを有する移動局の状態検出システムであって、
前記移動局は、
偏波面が固定の直線偏波である送信アンテナ手段と、
前記送信アンテナ手段を介し電波信号を送信する第１送信部と、
電波信号を受信する第１受信部と
を備えており、
前記基地局は、
電波信号を送信する第２送信部と、
互いに交差する２つの偏波面を生成可能な受信アンテナ手段と、
前記受信アンテナ手段を介し電波信号を受信する第２受信部と、
前記第２受信部で受信した電波信号の到来時間を検出する到来時間検出部と、
前記受信アンテナ手段で生成された前記２つの偏波面における前記受信部での受信信号強度をそれぞれ検出する強度検出手段と
を備えており、
前記状態判定手段は、
前記基地局の前記到来時間検出部で検出した前記到来時間に基づき、前記移動局から前記基地局までの距離検出処理を行う距離検出手段と、
前記強度検出手段で検出した前記２つの偏波面での前記受信信号強度の大小に基づき、前記移動局の姿勢検出処理を行う姿勢検出手段とを備え、
前記距離検出手段の検出結果と前記姿勢検出手段の検出結果とに応じて、前記移動局の状態判定を行う
ことを特徴とする移動局の状態検出システム。
【請求項２】
前記基地局は３局以上配設されており、
前記距離検出手段は、
前記３局以上の基地局それぞれの前記到来時間検出部で検出した前記移動局の到来時間に基づき、前記移動局の位置を判定する位置判定手段であり、
前記状態判定手段は、
前記姿勢検出手段による前記移動局の姿勢検出処理と、前記位置判定手段による前記位置判定を、同時に行う
ことを特徴とする請求項１記載の移動局の状態検出システム。
【請求項３】
前記３局以上の基地局を構成する基地局ごとに、前記強度検出手段での前記２つの偏波面での前記受信信号強度の大小比較結果を取得する受信信号強度取得手段を有し、
前記姿勢検出手段は、
前記受信信号強度取得手段で取得した、各基地局ごとの前記大小比較結果に基づき、前記移動局の姿勢を決定する
ことを特徴とする請求項２記載の移動局の状態検出システム。
【請求項４】
前記姿勢検出手段は、
前記３局以上の基地局における前記大小比較結果が全局で一致しなかった場合、所定の優先度に沿って少なくとも１つの前記大小比較結果を選択し、当該選択された大小比較結果に応じて前記移動局の姿勢を決定する
ことを特徴とする請求項３記載の移動局の状態検出システム。
【請求項５】
前記姿勢検出手段は、
前記位置判定手段で判定された前記移動局の位置と各基地局の位置とにより決定される、前記所定の優先度に沿って、前記少なくとも１つの大小比較結果を選択し、当該選択された大小比較結果に応じて前記移動局の姿勢を決定する
ことを特徴とする請求項４記載の移動局の状態検出システム。
【請求項６】
前記基地局は、
前記受信アンテナ手段を前記２つの偏波面にそれぞれ切り替え制御する偏波面制御手段を有し、
前記強度検出手段は、
前記偏波面制御手段により切り替えられた前記２つの偏波面における前記受信部での受信信号強度をそれぞれ検出する
ことを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれか１項記載の移動局の状態検出システム。
【請求項７】
前記基地局の到来時間検出部は、
前記第１送信部から送信され前記第２受信部で受信された距離検出用の前記電波信号の到来時間を検出し、
前記状態判定手段の前記位置判定手段は、
前記距離検出用電波信号に基づき前記到来時間検出部で検出された到来時間に基づき、前記位置判定を行い、
前記基地局の前記強度検出手段は、
前記距離検出用の電波信号の送信後に、前記第１送信部から送信された偏波面探索用の電波信号が、前記切り替えられた前記２つの偏波面を介し前記受信部で受信されたときの受信信号強度をそれぞれ検出し、
前記状態判定手段の前記姿勢検出手段は、
前記偏波面探索用電波信号に基づき前記強度検出手段で検出された受信信号強度の大小に基づき、前記姿勢検出処理を行う
ことを特徴とする請求項２乃至請求項６のいずれか１項記載の移動局の状態検出システム。
【請求項８】
前記基地局は、
前記移動局の前記第１送信部へ前記距離検出用電波信号を要求するための距離検出用送信要求信号を送信した後、前記移動局の前記第１送信部へ前記偏波面探索用電波信号を要求するための偏波面探索用送信要求信号を送信するように、前記第２送信部を制御する送信制御手段
を有することを特徴とする請求項７記載の移動局の状態検出システム。
【請求項９】
前記送信制御手段の制御に基づく前記第２送信部からの前記距離検出用送信要求信号の送信後、前記位置判定手段による前記位置判定結果に基づき、前記移動局が静止状態であるかどうかを判定する静止判定手段を有し、
前記送信制御手段は、
前記静止判定手段で前記移動局が静止状態であると判定された場合に、前記偏波面探索用送信要求信号を送信するように前記第２送信部を制御する
ことを特徴とする請求項８記載の移動局の状態検出システム。
【請求項１０】
前記基地局の受信アンテナ手段は、
互いに偏波面の向きが直交するように配置された２つの受信アンテナを備えており、
前記偏波面制御手段は、
前記２つの受信アンテナと前記第２受信部とを選択的に接続する切替手段を備える
ことを特徴とする請求項２乃至請求項９のいずれか１項記載の移動局の状態検出システム。
【請求項１１】
前記基地局の受信アンテナ手段は、
偏波面の向きを、互いに直交する２つの方向に切り替え可能な１つの受信アンテナであり、
前記偏波面制御手段は、
前記１つの受信アンテナの前記偏波面を前記直交する２つの偏波面にそれぞれ切り替え制御する
ことを特徴とする請求項２乃至請求項９のいずれか１項記載の移動局の状態検出システム。
【請求項１２】
前記状態判定手段の前記姿勢検出手段における姿勢検出結果に応じて、対応する報知を行うための報知信号を出力する報知信号生成手段を有する
ことを特徴とする請求項１０又は請求項１１記載の移動局の状態検出システム。
【請求項１３】
前記状態判定手段は、
少なくとも、前記位置判定手段の判定結果及び前記姿勢検出手段の検出結果と、時刻情報とに応じて、前記移動局の状態判定を行う
ことを特徴とする請求項１０乃至請求項１２のいずれか１項記載の移動局の状態検出システム。
【請求項１４】
前記状態判定手段は、
前記位置判定手段の判定結果と前記時刻情報とに基づき算出される、前記移動局の移動量に基づき、前記移動局の状態判定を行う
ことを特徴とする請求項１３記載の移動局の状態検出システム。
【請求項１５】
前記状態判定手段は、
あらかじめ設定された移動パターン情報又はあらかじめ検出され蓄積された移動履歴情報に応じて、前記移動局の状態判定を行う
ことを特徴とする請求項１３又は請求項１４記載の移動局の状態検出システム。
【請求項１６】
前記状態判定手段は、
前記時刻情報に従ってあらかじめ定められた移動予定情報又は姿勢予定情報に応じて、前記移動局の状態判定を行う
ことを特徴とする請求項１３乃至請求項１５のいずれか１項記載の移動局の状態検出システム。
【請求項１７】
前記状態判定手段は、
前記位置判定手段の判定結果及び前記姿勢検出手段の検出結果と、前記所定の移動可能領域の地図情報とに基づき、前記移動局の状態判定を行う
ことを特徴とする請求項１３乃至請求項１６のいずれか１項記載の移動局の状態検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動局と基地局との間で行なわれる無線通信の結果に基づき、移動局の状態を検出する移動局の状態検出システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無線通信機能を備えた移動局を、移動する物品などの設置対象に取り付け、この移動局に対する固定側からの無線通信結果に基づき、設置対象の向きや姿勢を検出するものとして、例えば特許文献１記載の技術が既に提唱されている。
【０００３】
この従来技術では、荷物やボール等の設置対象に対し、所定の配置態様で複数の無線タグ回路素子（移動局）が設けられている。そして、アンテナを介したそれら複数の無線タグ回路素子との通信結果に基づき、制御装置のＣＰＵが荷物やボール等の姿勢（正立しているか横倒しになっているか、回転しているか等）を検出するようになっている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−８０１０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術では、移動局の設置対象がどのような姿勢となっているかを検出することはできる。しかしながら、（例えばある程度広い領域の中で）設置対象がどの位置においてその姿勢をとっているのかはわからなかった。すなわち、設置対象の姿勢と位置との両方の検出は困難であり、このため当該設置対象の正確な状態を推定するのが困難であるという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、設置対象の姿勢及び位置の両方を検出することで、設置対象の状態を推定することができる、移動局の状態検出システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、第１の発明は、所定の移動可能領域を移動可能な移動局と、既知の位置に固定に配置された基地局と、前記移動局から送信され前記基地局で受信した電波信号に基づき、前記移動局の状態判定を行う状態判定手段とを有する移動局の状態検出システムであって、前記移動局は、偏波面が固定の直線偏波である送信アンテナ手段と、前記送信アンテナ手段を介し電波信号を送信する第１送信部と、電波信号を受信する第１受信部とを備えており、前記基地局は、電波信号を送信する第２送信部と、互いに交差する２つの偏波面を生成可能な受信アンテナ手段と、前記受信アンテナ手段を介し電波信号を受信する第２受信部と、前記第２受信部で受信した電波信号の到来時間を検出する到来時間検出部と、前記受信アンテナ手段で生成された前記２つの偏波面における前記受信部での受信信号強度をそれぞれ検出する強度検出手段とを備えており、前記状態判定手段は、前記基地局の前記到来時間検出部で検出した前記到来時間に基づき、前記移動局から前記基地局までの距離検出処理を行う距離検出手段と、前記強度検出手段で検出した前記２つの偏波面での前記受信信号強度の大小に基づき、前記移動局の姿勢検出処理を行う姿勢検出手段とを備え、前記距離検出手段の検出結果と前記姿勢検出手段の検出結果とに応じて、前記移動局の状態判定を行うことを特徴とする。
【０００８】
移動局の送信アンテナ手段から電波信号が送信されると、その電波信号が基地局の第２受信部にて受信され、このときの電波信号の到来時間が到来時間検出部で検出される。これにより、移動局と基地局との時計合わせを行わず複数の基地局同士で時計あわせを行う場合（いわゆるＴＤＯＡ方式）には、同一の電波信号に対する各基地局の受信時刻同士の比較（言い換えれば到来時間同士の比較）により、状態判定手段の距離検出手段で距離検出処理を行うことができる。移動局と基地局との時計合わせを行う場合（いわゆるＴＯＡ方式）には、移動局の送信時刻と基地局の受信時刻とにより移動局から基地局までの到来時間（伝搬時間）を算出し、これに基づき状態判定手段の距離検出手段で距離検出処理を行うことができる。
【０００９】
ここで、無線通信における電波信号の送受信においては、（同一送信強度の条件では）送信側と受信側との偏波面の方向が一致しているほど受信側での受信信号強度が大きくなり、送信側と受信側との偏波面の方向が不一致となる（ずれる）ほど受信側での受信信号強度が小さくなる。本願第１発明では、移動局の送信アンテナ手段の偏波面が固定の直線偏波であるのに対し、基地局の受信アンテナ手段では互いに交差する２つの偏波面が生成可能である。そして各偏波面における受信信号強度が強度検出手段で検出される。この結果、受信アンテナ手段の一方の偏波面での受信信号強度が、交差する他方の偏波面での受信信号強度よりも大きければ、送信アンテナ手段の偏波面の方向は当該受信アンテナ手段の一方の偏波面に近い方向であることが推定される。上記のように送信側アンテナ手段の偏波面は移動局において固定であることから、この推定された送信アンテナ手段の偏波面の方向は、移動局自体の姿勢に一対一に対応しているはずである。そこで、本願第１発明においては、上記２つの偏波面における受信信号強度の大小（いずれの偏波面において受信信号強度が大であったか）に応じて、状態判定手段の姿勢検出手段が移動局（言い換えれば設置対象。以下同様）の姿勢検出処理を行う。
【００１０】
以上のようにして、距離検出手段によって移動局の位置検出（基地局から移動局までの距離検出）を行え、姿勢検出手段によって移動局の姿勢検出を行うことができる。この結果、移動局を所定の設置対象（人間や物体）の適宜の部位に設けることで、当該設置対象の状態（人間の着座・横臥状態や物体の正立・横転状態等）を推定することが可能となる。
【００１１】
第２発明は、上記第１発明において、前記基地局は３局以上配設されており、前記距離検出手段は、前記３局以上の基地局それぞれの前記到来時間検出部で検出した前記移動局の到来時間に基づき、前記移動局の位置を判定する位置判定手段であり、前記状態判定手段は、前記姿勢検出手段による前記移動局の姿勢検出処理と、前記位置判定手段による前記位置判定を、同時に行うことを特徴とする。
【００１２】
３局以上の基地局での検出結果に基づき移動局の位置を位置判定手段で精度よく判定できるので、姿勢検出手段で検出した姿勢と併せ、設置対象の状態を精度よく推定することが可能となる。
【００１３】
第３発明は、上記第２発明において、前記３局以上の基地局を構成する基地局ごとに、前記強度検出手段での前記２つの偏波面での前記受信信号強度の大小比較結果を取得する受信信号強度取得手段を有し、前記姿勢検出手段は、前記受信信号強度取得手段で取得した、各基地局ごとの前記大小比較結果に基づき、前記移動局の姿勢を決定することを特徴とする。
【００１４】
基地局を複数局設けた場合、各基地局における２つの偏波面での受信信号強度の大小が、全局で完全に一致せずばらついたり、特定の基地局がマルチパスによる影響を受け本来とは異なる結果となる可能性がある。そこで本願第３発明においては、（このような複数基地局での差異の存在を前提として）基地局ごとの２つの偏波面での受信信号強度の大小結果を受信信号強度取得手段で取得し、それらを集計した各基地局ごとの大小比較結果に基づいて、姿勢検出手段が移動局の姿勢を検出する。これにより、上記ばらついた受信信号強度の大小比較結果の中から適宜のものを選択したり、上記マルチパスの影響を受けた基地局での大小比較結果を除外する等が可能となるので、さらに精度のよい姿勢検出を行うことができる。
【００１５】
第４発明は、上記第３発明において、前記姿勢検出手段は、前記３局以上の基地局における前記大小比較結果が全局で一致しなかった場合、所定の優先度に沿って少なくとも１つの前記大小比較結果を選択し、当該選択された大小比較結果に応じて前記移動局の姿勢を決定することを特徴とする。
【００１６】
これにより、各基地局における２つの偏波面での受信信号強度の大小が、全局で完全に一致せずばらついた場合であっても、あらかじめ設定された所定の優先度に沿って受信信号強度の大小比較結果を選択し、これを用いて姿勢検出を行うことで、確実に高精度の姿勢検出を行うことができる。
【００１７】
第５発明は、上記第４発明において、前記姿勢検出手段は、前記位置判定手段で判定された前記移動局の位置と各基地局の位置とにより決定される、前記所定の優先度に沿って、前記少なくとも１つの大小比較結果を選択し、当該選択された大小比較結果に応じて前記移動局の姿勢を決定することを特徴とする。
【００１８】
移動局の送信アンテナ手段は、アンテナ種類によって固有の指向性がある（例えばダイポールアンテナの場合にはドーナッツ状の指向性となる）。このため、その固有の指向性の態様（形状）によっては、ある位置の基地局では２つの偏波面での受信信号強度の大小比較結果が本来検出したい移動局の姿勢に良好に対応するが、別の位置の基地局では２つの偏波面での受信信号強度の大小比較結果が本来検出したい移動局の姿勢にあまり良好に対応しない可能性がある。そこで本願第５発明においては、移動局と各基地局の位置とに応じて所定の優先度を決定しておき、その優先度に沿って受信信号強度の大小比較結果を選択し姿勢検出を行う。これにより、最適な基地局での大小比較結果を利用し、確実に高精度の姿勢検出を行うことができる。
【００１９】
第６発明は、上記第２乃至第５発明のいずれかにおいて、前記基地局は、前記受信アンテナ手段を前記２つの偏波面にそれぞれ切り替え制御する偏波面制御手段を有し、前記強度検出手段は、前記偏波面制御手段により切り替えられた前記２つの偏波面における前記受信部での受信信号強度をそれぞれ検出することを特徴とする。
【００２０】
偏波面制御手段は受信アンテナ手段を互いに交差する２つの偏波面に切り替え可能である。そして、互いに交差する２つの偏波面に切り替えられるごとに、各偏波面における受信信号強度が強度検出手段で検出される。この結果、検出される強度の大小に基づき、送信アンテナ手段の偏波面の方向を、当該受信アンテナ手段の偏波面との関係において推定することができる。
【００２１】
第７発明は、上記第２乃至第６発明のいずれかにおいて、前記基地局の到来時間検出部は、前記第１送信部から送信され前記第２受信部で受信された距離検出用の前記電波信号の到来時間を検出し、前記状態判定手段の前記位置判定手段は、前記距離検出用電波信号に基づき前記到来時間検出部で検出された到来時間に基づき、前記位置判定を行い、前記基地局の前記強度検出手段は、前記距離検出用の電波信号の送信後に、前記第１送信部から送信された偏波面探索用の電波信号が、前記切り替えられた前記２つの偏波面を介し前記受信部で受信されたときの受信信号強度をそれぞれ検出し、前記状態判定手段の前記姿勢検出手段は、前記偏波面探索用電波信号に基づき前記強度検出手段で検出された受信信号強度の大小に基づき、前記姿勢検出処理を行うことを特徴とする。
【００２２】
移動局が移動中であれば、その移動動作によって姿勢が刻々と変化し、静的な姿勢を検出するのは困難である可能性が高い。そこで本願第３発明においては、まず、距離検出用の電波信号を第１送信部より送信してその到来時間に基づき位置判定手段で位置判定を行い、その後偏波面探索用の電波信号を第１送信部より送信してその受信信号強度に基づき姿勢検出手段で姿勢検出処理を行うようにする。このように処理を前後２つに分けることにより、最初の位置判定によって位置が時間的に変化する、すなわち移動局が移動していることが検出されている場合には、偏波面探索用の電波信号を送信せず姿勢検出処理を行わないようにすることが可能となる。これにより、無駄な姿勢検出処理を行うのを防止し、制御の安定化や通信効率の向上を図ることができる。
【００２３】
第８発明は、上記第７発明において、前記基地局は、前記移動局の前記第１送信部へ前記距離検出用電波信号を要求するための距離検出用送信要求信号を送信した後、前記移動局の前記第１送信部へ前記偏波面探索用電波信号を要求するための偏波面探索用送信要求信号を送信するように、前記第２送信部を制御する送信制御手段を有することを特徴とする。
【００２４】
基地局の第２送信部から距離検出用送信要求信号を送信し、これに応じる形で移動局の第１送信部から距離検出用電波信号を送信させて位置判定を行う。また同様に、基地局の第２送信部から偏波面探索用送信要求信号を送信し、これに応じる形で移動局の第１送信部から偏波面探索用電波信号を送信させて姿勢検出処理を行う。このように、基地局からの要求にその都度応じて移動局側から電波信号を送信させることにより、基地局から常時電波信号を送信する場合に比べ、無駄を省きつつ通信を円滑かつ効率的に行うことができる。
【００２５】
第９発明は、上記第８発明において、前記送信制御手段の制御に基づく前記第２送信部からの前記距離検出用送信要求信号の送信後、前記位置判定手段による前記位置判定結果に基づき、前記移動局が静止状態であるかどうかを判定する静止判定手段を有し、前記送信制御手段は、前記静止判定手段で前記移動局が静止状態であると判定された場合に、前記偏波面探索用送信要求信号を送信するように前記第２送信部を制御することを特徴とする。
【００２６】
最初の位置判定によって移動局が移動していることが検出された場合には、静止判定手段の判定が満たされず、偏波面探索用の電波信号を送信せず姿勢検出処理を行わない。これにより、無駄な姿勢検出処理を行うのを確実に防止し、制御の安定化や通信効率の向上を図ることができる。
【００２７】
第１０発明は、上記第２乃至第９発明のいずれかにおいて、前記基地局の受信アンテナ手段は、互いに偏波面の向きが直交するように配置された２つの受信アンテナを備えており、前記偏波面制御手段は、前記２つの受信アンテナと前記第２受信部とを選択的に接続する切替手段を備えることを特徴とする。
【００２８】
偏波面の向きがある方向である１つの受信アンテナと、偏波面の向きがそのアンテナとは直交する方向である別の受信アンテナとを用意し、それらを選択的に切り替えて第２受信部と接続する。これにより、受信アンテナ手段における直交する２つの偏波面の切り替えを実現することができる。また、アンテナの単純な切り替えだけで足りることから、１つのアンテナにおける偏波面方向の制御を行う場合に比べ、制御を簡素化することができる。
【００２９】
第１１発明は、上記第２乃至第９発明のいずれかにおいて、前記基地局の受信アンテナ手段は、偏波面の向きを、互いに直交する２つの方向に切り替え可能な１つの受信アンテナであり、前記偏波面制御手段は、前記１つの受信アンテナの前記偏波面を前記直交する２つの偏波面にそれぞれ切り替え制御することを特徴とする。
【００３０】
１つの受信アンテナの偏波面の向きを切り替え制御することで、受信アンテナ手段における直交する２つの偏波面の切り替えを実現することができる。また、２つの受信アンテナを切り替えて第２受信部に接続する場合に比べ、アンテナが１つで足りることから、基地局の構成部品数を低減でき小型化も可能となる。
【００３１】
第１２発明は、上記第１０又は第１１発明において、前記状態判定手段の前記姿勢検出手段における姿勢検出結果に応じて、対応する報知を行うための報知信号を出力する報知信号生成手段を有することを特徴とする。
【００３２】
これにより、例えば移動局の状態が（想定されていない）異常な挙動を示した場合等において、その旨を直ちに管理者等に対し報知することが可能となる。
【００３３】
第１３発明は、上記第１０乃至第１２発明のいずれかにおいて、前記状態判定手段は、少なくとも、前記位置判定手段の判定結果及び前記姿勢検出手段の検出結果と、時刻情報とに応じて、前記移動局の状態判定を行うことを特徴とする。
【００３４】
これにより、移動局の状態を時間の流れ（午前か午後か、その他具体的な時刻、期日等）と関連づけて管理することが可能となる。
【００３５】
第１４発明は、上記第１３発明において、前記状態判定手段は、前記位置判定手段の判定結果と前記時刻情報とに基づき算出される、前記移動局の移動量に基づき、前記移動局の状態判定を行うことを特徴とする。
【００３６】
これにより、移動局の状態を、その移動量や移動速度と関連づけて管理することが可能となる。また例えば、移動局の移動量や移動速度が（想定されている）所定の範囲を逸脱するような異常な挙動を示した場合等において、その旨を直ちに管理者等に対し報知することも可能となる。
【００３７】
第１５発明は、上記第１３又は第１４発明において、前記状態判定手段は、あらかじめ設定された移動パターン情報又はあらかじめ検出され蓄積された移動履歴情報に応じて、前記移動局の状態判定を行うことを特徴とする。
【００３８】
これにより、移動局の状態を、あらかじめ設定された移動パターンや蓄積された移動履歴と関連づけて管理することが可能となる。例えば、移動局の挙動がそれら移動パターンや移動履歴から大きく逸脱している場合には、その旨を直ちに管理者等に対し報知することも可能となる。
【００３９】
第１６発明は、上記第１３乃至第１５発明のいずれかにおいて、前記状態判定手段は、前記時刻情報に従ってあらかじめ定められた移動予定情報又は姿勢予定情報に応じて、前記移動局の状態判定を行うことを特徴とする。
【００４０】
これにより、移動局の状態を、あらかじめ定められた移動予定や姿勢予定と関連づけて管理することが可能となる。そして、移動局の移動や姿勢がそれらの予定と異なっている場合には、その旨を直ちに管理者等に対し報知することも可能である。
【００４１】
第１７発明は、上記第１３乃至第１６発明のいずれかにおいて、前記状態判定手段は、前記位置判定手段の判定結果及び前記姿勢検出手段の検出結果と、前記所定の移動可能領域の地図情報とに基づき、前記移動局の状態判定を行うことを特徴とする。
【００４２】
地図情報を参照して判定を行うことで、地図上に表されるどの場所に移動局が存在し、その場所で移動局がどのような姿勢にあるかを検出することができるので移動局の位置・姿勢状態を正しく判定することができる（例えば同じ横向きでもベッドなら寝ているがトイレでは倒れているなどの判定が可能となる）。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、設置対象の姿勢及び位置の両方を検出することで、設置対象の状態を推定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。なお、この実施形態では、前述のＴＤＯＡ方式により距離検出を行う場合を例にとって説明する。
【００４５】
図１は、本発明の移動局の状態検出システムの一実施形態である、入院患者管理システムの全体構成を概略的に示す説明図である。
【００４６】
図１において、この例では、本実施形態の入院患者管理システム１を、病院病棟の１フロア（患者Ｍが通常移動可能な範囲）全体に適用した場合を示している。当該フロアにある病室と、トイレと、休憩室と、検査室と、食堂と、それら複数の部屋を連絡する廊下とが、管理対象領域（所定の移動可能領域）となっている。また、それらとは別に、管理担当の操作者（図示せず、以下管理者という）が待機する管理室が、同じフロアに設けられている。上記病室内に設置されたベッドの一つを割り当てられた特定の患者Ｍ（この例では一人）が、この入院患者管理システム１の管理対象として設定されている。
【００４７】
そして、本実施形態の入院患者管理システム１は、管理対象の患者Ｍが所持する移動局タグ（移動局）Ｔと、フロア内で上記管理対象領域となる各部屋に設置された複数（図示の例では５つ）の固定局リーダ（基地局）Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５と、管理室内に設置されて上記各固定局リーダＲ１〜Ｒ５と通信ネットワークＮＷを介して接続されている管理サーバＳとを有している。
【００４８】
各固定局リーダＲ１〜Ｒ５は、各部屋の例えば壁面に設置され、互いに同じ構成となっている。そして、各固定局リーダＲ１〜Ｒ５は、管理対象領域内を患者Ｍとともに移動する移動局タグＴに対し、無線通信を介して情報を送受信できるようになっている（詳細については後述する）。
【００４９】
管理サーバＳは、当該フロアの地図情報と入院患者のスケジュール情報とを記憶している。そして管理サーバＳは、各固定局リーダＲ１〜Ｒ５にそれぞれ検出させた移動局タグＴまでの距離に基づく、移動局タグＴのフロア内存在位置（つまり患者Ｍの存在位置）の監視(検出)を（例えば所定時間ごとに）行う。また管理サーバＳは、各固定局リーダＲ１〜Ｒ５に検出させた移動局タグＴの姿勢（つまり患者Ｍの身体の姿勢）の監視も（必要に応じて適宜）併せて行う。そして、管理サーバＳは、それら監視結果に応じた報知処理を実行する（詳しくは後述する）。なお、管理対象領域には例えば平面座標系が設定され、あらかじめ各部屋が占有する座標領域及び各固定局リーダＲ１〜Ｒ５の設置位置が図１に示すような地図情報として管理サーバＳに記憶されている。
【００５０】
図２は、本実施形態の入院患者管理システム１の機能的構成を表す機能ブロック図である。なお、図示の煩雑を回避するために固定局リーダは一つのみ示す。
【００５１】
図２において、入院患者管理システム１は、前述したように、患者Ｍが所持する上記移動局タグＴと、この移動局タグＴと無線通信を行う上記複数の固定局リーダＲ１〜Ｒ５と、これら固定局リーダＲ１〜Ｒ５に適宜の通信ネットワークＮＷでそれぞれ接続された上記管理サーバＳとを有している。
【００５２】
固定局リーダＲ１〜Ｒ５（以下、単体を指す場合は単に「固定局リーダＲ」と称する）は、リーダ本体部１１と、リーダアンテナ（１つの受信アンテナ、受信アンテナ手段）１２とを有している。
【００５３】
リーダ本体部１１は、水平偏波制御部１３と、垂直偏波制御部１４と、偏波合成部１５と、無線部（第２送信部、第２受信部）１６と、ＲＳＳＩ部（強度検出手段）１７と、ネットワーク通信制御部１８と、時計部１９Ａと、到来時間検出部１９と、制御部（偏波面制御手段、送信制御手段）２０とを有する。
【００５４】
水平偏波制御部１３及び垂直偏波制御部１４は、リーダアンテナ１２が送受する電波信号の水平偏波成分と垂直偏波成分をそれぞれ制御する。偏波合成部１５は、上記水平偏波制御部１３及び垂直偏波制御部１４からのそれぞれの受信信号を一つに合成（又は一つの送信信号を各偏波成分に分割）する。無線部１６は、電波信号を送受信するための変調、復調、増幅などの無線機能を実行する。ＲＳＳＩ部１７は、受信信号の信号強度を検出する。
【００５５】
ネットワーク通信制御部１８は、上記通信ネットワークＮＷを介して管理サーバＳとの制御信号及び情報信号の授受の制御を行う。時計部１９Ａは、現在時刻（時刻情報）を出力する機能を備えており、全固定局リーダＲ１〜Ｒ５の時計部１９Ａ同士の間で、公知の適宜の手法により互いの時刻合わせを行うことができる。なお、本実施形態では、通信ネットワークＮＷにケーブル等を使用した有線ネットワークを想定しているが、これに限らず、無線ネットワークを用いてもよい。
【００５６】
制御部２０は、上記水平偏波制御部１３、垂直偏波制御部１４、偏波合成部１５、無線部１６、ＲＳＳＩ部１７、ネットワーク通信制御部１８、到来時間検出部１９、及び時計部１９Ａを含む固定局リーダＲ全体の動作を制御する。すなわち、制御部２０は、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭにあらかじめ記憶されたプログラムに従って信号処理を行う。具体的には、制御部２０は、管理サーバＳからの検出処理の実行命令の入力を受け付け、リーダアンテナ１２を介した無線通信により移動局タグＴの検出処理を行い、その検出結果を上記通信ネットワークＮＷを介して管理サーバＳへ出力する。
【００５７】
リーダアンテナ１２は、この例では、略正方形形状の平面型アンテナ（いわゆるパッチアンテナ）で構成されている。そして、リーダアンテナ１２は、その略正方形形状の面方向が当該固定局リーダＲの設置空間に対し鉛直方向となる姿勢で立設されている。リーダアンテナ１２の上記略正方形の下辺中央位置近傍には、上記垂直偏波制御部１４に接続する垂直偏波用給電点Ｐｖが設けられている。リーダアンテナ１２の上記略正方形の一方の側辺中央位置近傍には、上記水平偏波制御部１３に接続する水平偏波用給電点Ｐｈが設けられている。そして、垂直偏波制御部１４及び水平偏波制御部１３からリーダアンテナ１２の各給電点Ｐｖ，Ｐｈに高周波電力が供給されると、それぞれ対応する偏波方向成分の電波信号が生成されて、リーダアンテナ１２から送信される。逆に、リーダアンテナ１２が電波信号を受信すると、その受信された電波信号の各偏波方向成分が、それぞれ対応する給電点Ｐｖ，Ｐｈに入力され、垂直偏波制御部１４及び水平偏波制御部１３へと出力される。
【００５８】
管理サーバＳは、ＣＰＵ（中央演算装置）２１と、メモリ２２と、操作部２３と、表示部２４と、大容量記憶装置２５と、ネットワーク通信制御部２６とを備えている。
【００５９】
メモリ２２は、例えばＲＡＭやＲＯＭ等から構成される。操作部２３には、管理者からの指示や情報が入力される。表示部２４では、各種情報やメッセージを表示される。大容量記憶装置２５は、ハードディスク装置からなり、フロアの地図情報や患者Ｍなどに関する各種情報を記憶するデータベースとして機能する。ネットワーク通信制御部２６は、上記通信ネットワークＮＷを介し、各固定局リーダＲ１〜Ｒ５との制御信号及び情報信号の授受の制御を行う。
【００６０】
移動局タグＴは、ＩＣ回路部３１と、タグアンテナ（送信アンテナ手段）３２とを有している。なお、時計部３５については後述する。
【００６１】
ＩＣ回路部３１は、電波信号を送受信するための変調、復調、増幅などの無線機能を実現する無線部（第１送信部、第１受信部）３３と、この無線部３３を含む移動局タグＴ全体の動作を制御する制御部３４とを有する。
【００６２】
タグアンテナ３２は、例えば直線型アンテナ（いわゆるダイポールアンテナ）で構成されている。このタグアンテナ３２は、例えば、当該移動局タグＴを所持する患者Ｍの上半身（背骨）の長手方向に対して常に平行な配置関係を維持するよう所持（固定）される（後述の図５参照）。タグアンテナ３２の中央部には、給電点Ｐｃが設けられ、ＩＣ回路部３１の無線部３３に接続されている。そして、送信時にはこのタグアンテナ３２の方向と平行な偏波方向（つまり電位が変化する偏波面に沿う方向）で電波信号を送信し、受信時にはタグアンテナ３２の方向と平行な偏波方向成分の電波信号に対して高い感度で受信するようになっている。
【００６３】
なお、この例で用いる移動局タグＴは、その内部に独自に備えた電源（特に図示せず）により駆動するアクティブタグである。この結果、移動局タグＴは、比較的弱い電波信号も受信可能である。
【００６４】
以上において、本実施形態の最も大きな特徴は、移動局タグＴの位置及び姿勢の両方の検出を行うことで、移動局タグＴを所持している患者Ｍの状態を検出することにある。以下、その詳細を順次説明する。
【００６５】
（Ａ）移動局の位置検出の手法原理
図３は、本実施形態の入院患者管理システム１において移動局タグＴの位置を検出する方法の原理を説明する図である。なお、図３中においては、図示の煩雑を避けるために３つの固定局リーダＲ１〜Ｒ３によって一つの移動局タグＴの位置を検出する例を示している。
【００６６】
この図３において、患者Ｍが所持する移動局タグＴは上述したように平面座標系が設定されている管理対象領域内を自由な座標位置に移動できるのに対し、３つの固定局リーダＲ１〜Ｒ３は同じ管理対象領域内でそれぞれ既知の設置位置に固定的に配置されている。そして各固定局リーダＲ１〜Ｒ３は通信ネットワークＮＷを介して一つの管理サーバＳに情報を送受可能に接続されている。
【００６７】
この構成において、各固定局リーダＲ１〜Ｒ３での移動局タグＴからの電波信号の受信時刻差に基づき、管理サーバＳは、各固定局リーダＲ１〜Ｒ３から移動局タグＴまでの距離をそれぞれ測定検出する。つまり、各固定局リーダＲ１〜Ｒ３の少なくとも１つが移動局タグＴに対し所定の送信要求信号を送信し、それに対応して移動局タグＴが電波信号（距離検出用の電波信号）を各固定局リーダＲ１〜Ｒ３に向けて送信する。このとき、移動局タグＴが距離検出用の電波信号が送信してから固定局リーダＲにおいて受信されるまでの時間（到来時間）は、固定局リーダＲと移動局タグＴとの空間的な距離に比例する。各固定局リーダＲから移動局タグＴまでの距離が異なる場合には、上記到来時間は、各固定局リーダＲごとに異なる値となって時間差が生じる。管理サーバＳは、その時間差に基づいて各固定局リーダＲと移動局タグＴとの間の距離を算出することができる。
【００６８】
すなわち、例えば座標（ｘ１，ｙ１）に位置する第１固定局リーダＲ１と座標（ｘ，ｙ）に位置する移動局タグＴとの距離をｒ１、座標（ｘ２，ｙ２）に位置する第２固定局リーダＲ２と移動局タグＴとの距離をｒ２、座標（ｘ３，ｙ３）に位置する第３固定局リーダＲ３と移動局タグＴとの距離をｒ３とする。また、固定局リーダＲ１〜Ｒ３の時計部１９Ａがそれぞれ有する時刻のずれに基づく誤差ｓとする。そして、第１固定局リーダＲ１、第２固定局リーダＲ２、第３固定局リーダＲ３それぞれにおいて、移動局タグＴから時刻Ｔ０で送信された距離検出用の電波信号を受信した受信時刻をＴ１，Ｔ２，Ｔ３とする。
【００６９】
以上のような条件においては、図３において、
ｒ１＋ｓ＝√｛（ｘ−ｘ１）２＋（ｙ−ｙ１）２｝  ・・（１Ａ）
ｒ２＋ｓ＝√｛（ｘ−ｘ２）２＋（ｙ−ｙ２）２｝  ・・（１Ｂ）
ｒ３＋ｓ＝√｛（ｘ−ｘ３）２＋（ｙ−ｙ３）２｝  ・・（１Ｃ）
が成り立つ。
【００７０】
すると、式（１Ａ）から式（１Ｂ）を減じることで、
｜ｒ１-ｒ２｜＝ｃ×｜Ｔ１-Ｔ２｜      …（１Ｄ）
また、式（１Ａ）から式（１Ｃ）を減じることで、
｜ｒ１-ｒ３｜＝ｃ×｜Ｔ１-Ｔ３｜      …（１Ｅ）
で表される関係が成り立つ。なお、ｃは電波速度（光速：約３．０×１０8［ｍ／ｓ］）である。
【００７１】
このとき、（受信時刻Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は測定値として既知であり）変数はｒ１，ｒ２，ｒ３の３つのみであるから、上記（１Ｄ）（１Ｅ）の２つの式を例えばニュートンラプソン法などにより解くことにより、移動局タグＴの位置のｘ，ｙ座標（ｘ，ｙ）を特定することができる。なお、本実施形態のように５つの固定局リーダＲ１〜Ｒ５を設けることで、さらに精度のよい位置検出を行うことができる。
【００７２】
なお、上記の例では、各固定局リーダＲ１〜Ｒ３は電波信号の受信時刻を検出し管理サーバＳに送信するのみであり、測距処理（固定局リーダＲ１〜Ｒ３から移動局タグＴまでの距離の算出及び位置判定）は管理サーバＳが行うが、これに限られない。すなわち、各固定局リーダＲ１〜Ｒ３の制御部２０同士でお互いの受信時刻情報の送受信を行い、各固定局リーダＲ１〜Ｒ３が移動局タグＴまでの距離の算出まで行って、その算出結果（距離データ）を管理サーバＳへ送信するようにしてもよい。管理サーバＳでは、それら各固定局リーダＲ１〜Ｒ３からの３つの距離データを集計して、移動局タグＴの位置検出を行う（位置判定手段としての機能）。
【００７３】
（Ｂ）移動局の姿勢検出の手法原理
図４（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態の入院患者管理システム１において移動局タグＴの姿勢を検出する手法原理を説明するための説明図である。なお、図中、図示の煩雑を避けるために、固定局リーダＲの構成のうちリーダアンテナ１２、水平偏波制御部１３、垂直偏波制御部１４、偏波合成部１５、及び制御部２０だけを示している。
【００７４】
これら図４（ａ）〜（ｃ）において、上述したように、移動局タグＴは患者Ｍの上半身に対して一体となるよう固定されている。そして、移動局タグＴのタグアンテナ３２の長手方向は、患者Ｍの背骨（上半身の長手方向）と平行な配置関係を維持している。この結果、図４（ａ）や図４（ｂ）に示すように、患者Ｍが、部屋の移動などで直立姿勢となっている場合（又はベッドやイスなどの上で着座姿勢となっている場合。以下直立姿勢等という）には、タグアンテナ３２の長手方向は鉛直方向とほぼ平行となり、つまりタグアンテナ３２の偏波方向が鉛直方向となる。また、図４（ｃ）に示すように、患者Ｍが横姿勢（何らかの病的不具合などによりベッドなどに横臥している状態や床面に転倒している姿勢）となっている際には、タグアンテナ３２の長手方向は水平方向とほぼ平行となり、つまりタグアンテナ３２の偏波方向が水平方向となっている。
【００７５】
本実施形態では、上記を利用し、移動局タグＴの偏波方向を検出することによって患者Ｍの姿勢を検知する。すなわち、リーダアンテナ１２の偏波方向がタグアンテナ３２の偏波方向に近いほど、より高い受信信号強度で移動局タグＴからの電波信号を受信できる。固定局リーダＲは、前述したように、制御部２０が水平偏波制御部１３及び垂直偏波制御部１４を制御することで、リーダアンテナ１２（パッチアンテナ）における偏波方向を制御可能である。したがって、リーダアンテナ１２の偏波方向を垂直方向及び水平方向に切り替え、それぞれで受信した移動局タグＴからの電波信号の受信信号強度を比較する。その比較結果に基づき、その時点でのタグアンテナ３２の長手方向（姿勢）が垂直方向と水平方向のいずれに近いかの比較検知を行うことができる。この結果、移動局タグＴの姿勢、ひいては患者Ｍの姿勢を検出することができるのである。
【００７６】
例えば固定局リーダＲの制御部２０が垂直偏波制御部１４を作動させると、リーダアンテナ１２で生成する偏波面が垂直偏波状態となる。この状態では、上記図４（ａ）に示すように、患者Ｍが直立姿勢等の場合（タグアンテナ３２の偏波方向はほぼ鉛直方向）に、固定局リーダＲと移動局タグＴのそれぞれの偏波方向がかなり近い（ほぼ平行一致する）関係となる。この結果、固定局リーダＲは移動局タグＴからの電波信号を高い受信信号強度で受信できる。一方、固定局リーダＲの制御部２０が水平偏波制御部１３を作動させると、リーダアンテナ１２で生成する偏波面は水平偏波状態となる。この状態では、患者Ｍが直立姿勢等の場合（タグアンテナ３２の偏波方向はほぼ鉛直方向）には、上記図４（ｂ）に示すように、固定局リーダＲと移動局タグＴの偏波方向が大きく異なる（ほぼ直交する）関係となる。このため、固定局リーダＲは移動局タグＴからの電波信号を低い受信信号強度でしか受信できない。
【００７７】
したがって、上記の、垂直偏波状態で大きな受信信号強度が得られ、水平偏波状態で小さな受信信号強度しか得られなかったという結果に基づき、患者Ｍが直立姿勢等であることを検出することができる。
【００７８】
上記同様、患者Ｍが横姿勢等の場合（タグアンテナ３２の偏波方向はほぼ水平方向）には、リーダアンテナ１２の偏波面が水平偏波状態のときに、図４（ｃ）に示すように固定局リーダＲと偏波方向が一致する。この結果、固定局リーダＲは移動局タグＴからの電波信号を高い受信信号強度で受信することができる。逆にリーダアンテナ１２の偏波面が垂直偏波状態の時には固定局リーダＲと偏波方向が一致せず、移動局タグＴからの受信信号強度が小さくなる（図示省略）。
【００７９】
したがって、上記の、水平偏波状態で大きな受信信号強度が得られ、垂直偏波状態で小さな受信信号強度しか得られなかったという結果に基づき、患者Ｍが横姿勢等であることを検出することができる。
【００８０】
なお、特に図示しないが、固定局リーダＲの制御部２０は、水平偏波制御部１３及び垂直偏波制御部１４における搬送波の振幅と位相差を制御することで、リーダアンテナ１２における偏波方向を任意の角度に合成することや、あらゆる角度に対応可能ないわゆる円偏波を合成することも可能である。これらの各偏波方向を必要に応じて移動局タグＴの姿勢検出に利用するようにしてもよい。
【００８１】
なお、上記の例では、各固定局リーダＲは電波信号の受信信号強度を検出し管理サーバＳに送信するのみであり、姿勢検出処理（偏波面ごとの受信信号強度の比較により移動局タグＴの姿勢の検出）は管理サーバＳが行うが、これに限られない。すなわち、各固定局リーダＲごとに２つの偏波面における受信信号強度の送受信を行い、その比較に基づく姿勢の検出まで行って（＝姿勢検出手段としての機能）、その算出結果（距離データ）を管理サーバＳへ送信するようにしてもよい。この場合、管理サーバＳでは、それら各固定局リーダＲからの姿勢検出結果を集計して、最終的な移動局タグＴの姿勢を決定する。
【００８２】
また、移動局タグＴを患者Ｍの手足に取り付けると、移動局タグＴの姿勢と患者Ｍの姿勢とが異なる可能性がある。これを回避して患者Ｍの姿勢と移動局タグＴの姿勢との一致性を確保するには、例えば図５に示すように、移動局タグＴ（平板形状に形成可能）を患者Ｍの脇腹などの胴部に配置させ、ベルト４１などで上半身に固定するようにしてもよい。
【００８３】
（Ｃ）状態検出のための制御
【００８４】
図６及び図７は、管理サーバＳ、固定局リーダＲ１〜Ｒ５、及び移動局タグＴの間で送受される各種信号の送受と制御動作の一例を表すシーケンス図である。これら図６及び図７において、基本的に図中上側から下側に向かっての時系列変化で各手順を表している。上述したように、管理サーバＳと固定局リーダＲ１〜Ｒ５（複数設置しているうちの一つのみ図示）との間は、通信ネットワークＮＷを介した信号の送受である。また、固定局リーダＲ１〜Ｒ５と移動局タグＴとの間は、無線通信を介した信号の送受となっている。
【００８５】
まず最初に、図６に示すステップＳＳ１０において、管理サーバＳのＣＰＵ２１がネットワーク通信制御部２６を介し、各固定局リーダＲ１〜Ｒ５（あるいは特定の１つの固定局リーダＲのみでもよい）に対し、移動局タグＴへの距離検出用の電波送信要求を送信するよう指示信号を出力する。これにより、ステップＳＲ１０で、対応する固定局リーダＲの無線部１６がリーダアンテナ１２を介し移動局タグＴに向けて電波送信要求信号（距離検出用送信要求信号）を送信する。
【００８６】
そして、この送信要求信号を受信した移動局タグＴの無線部３３が、ステップＳＴ１０において、タグアンテナ３２を介し、対応する電波信号（距離検出用の電波信号）を送信する。各固定局リーダＲ１〜Ｒ５の無線部１６は、ステップＳＲ２０で、リーダアンテナ１２を介しそれぞれ距離検出用の電波信号を受信する。そして、到来時間検出部１９がそのときの受信時刻情報を検出し、制御部２０がその受信時刻情報をネットワーク通信制御部１８を介して管理サーバＳに出力する。
【００８７】
そして管理サーバＳのＣＰＵ２１が、ステップＳＳ２０において、各固定局リーダＲ１〜Ｒ５から入力した受信時刻の差（＝到来時間の差）に基づき、それぞれの移動局タグＴとの間の距離・位置を算出する。
【００８８】
なお、上記ステップＳＴ１０では、固定局リーダＲからの送信要求に応じて距離検出用の電波信号を移動局タグＴから送信するようにしたが、これに限られない。すなわち、移動局タグＴが一定時間間隔で自発的に電波信号を発信し続け、各固定局リーダＲがその発信し続ける電波信号を受信し、これに基づき管理サーバＳで距離検出を行うようにしてもよい。
【００８９】
次にステップＳＳ４０で、管理サーバＳのＣＰＵ２１は、上記ステップＳＳ２０で算出した移動局タグＴの位置座標と、あらかじめ大容量記憶装置２５に記憶している当該フロアの地図情報（管理対象領域内において各部屋が占有する座標領域などが記録されている情報）に基づき、患者Ｍがその時点で所在している部屋（または廊下）を判別する。
【００９０】
次に管理サーバＳのＣＰＵ２１は、ステップＳＳ５０で、移動局タグＴが前回検出された位置座標から大きく移動しているか否かを（例えば移動量に関してあらかじめ設定記憶されたしきい値との大小比較により）判定する。移動局タグＴの大きな移動、すなわち患者Ｍの移動がない場合、判定が満たされず、次のステップＳＳ６０へ移る。
【００９１】
ステップＳＳ６０では、管理サーバＳのＣＰＵ２１が、当該患者Ｍに対してあらかじめ設定記憶された所定のスケジュールテーブル（後述の図８参照）を参照し、上記ステップＳＳ４０で判別された部屋がその時点に対応して設定されている行き先候補の部屋に含まれているか否か（すなわち患者Ｍがその時点で適切とされている部屋に所在しているか否か）を判定する。その時点で患者Ｍが所在している部屋が、上記スケジュールテーブルにおいてその時点に対応して行き先候補となっている部屋であった場合、判定は満たされず、図７のステップＳＳ８０へ移る。一方、判別された部屋が行き先候補の部屋に含まれている場合、判定が満たされ、ステップＳＳ７０へ移る。
【００９２】
ステップＳＳ７０では、管理サーバＳのＣＰＵ２１が、上記スケジュールテーブルを参照して、その時点で患者Ｍが所在していると判別された部屋が横姿勢を取りうる部屋であるか否かを判定する。スケジュールテーブルにおいて当該所在中の部屋では患者Ｍが横姿勢となる可能性がない場合、判定が満たされず、図７のステップＳＳ８０へ移る。
【００９３】
なお、上記判定ステップＳＳ５０において患者Ｍの移動が確認されて判定が満たされた場合、又は、上記判定ステップＳＳ７０において患者Ｍがその時点に所在する部屋が横姿勢を取りうる部屋であって判定が満たされる場合には、管理サーバＳの上記ステップ１０に戻り、同様の制御動作を繰り返す。
【００９４】
図７において、ステップＳＳ８０では、管理サーバＳのＣＰＵ２１が、ネットワーク通信制御部２６を介し、各固定局リーダＲ１〜Ｒ５（あるいは特定の１つの固定局リーダＲのみでもよい）に対し、移動局タグＴへの偏波面探索用の電波送信要求を送信するよう指示信号を出力する。これにより、ステップＳＲ３０で、対応する固定局リーダＲの無線部１６がリーダアンテナ１２を介し移動局タグＴに向けて電波送信要求信号（偏波面探索用送信要求信号）を送信する。
【００９５】
そして、この送信要求信号を受信した移動局タグＴの無線部３３が、ステップＳＴ２０で、タグアンテナ３２を介し対応する電波信号（偏波面探索用の電波信号）を送信する。各固定局リーダＲ１〜Ｒ５の制御部２０は、ステップＳＲ４０で、垂直偏波制御部１４によりリーダアンテナ１２を垂直偏波状態としてこの電波信号を受信する。そしてそのときの受信信号強度をＲＳＳＩ部１７が検出し、検出結果をネットワーク通信制御部１８を介し管理サーバＳに出力し、管理サーバＳがその出力された受信信号強度を取得する（受信信号強度取得手段）。
【００９６】
次に、管理サーバＳは、ステップＳＳ９０で、上記同様、管理サーバＳが、各固定局リーダＲ１〜Ｒ５（あるいは特定の固定局リーダＲ）に対し、移動局タグＴへの偏波面探索用の電波送信要求を送信するよう指示信号を出力する。これにより、対応する固定局リーダＲがステップＳＲ５０で移動局タグＴに向けて電波送信要求信号（偏波面探索用送信要求信号）を送信する。送信要求信号を受信した移動局タグＴはステップＳＴ３０で対応する電波信号（偏波面探索用の電波信号）を送信し、各固定局リーダＲ１〜Ｒ５がステップＳＲ６０でリーダアンテナ１２を（水平偏波制御部１３により）水平偏波状態としてこの電波信号を受信する。そして、ＲＳＳＩ部１７よりその受信信号強度を検出して管理サーバＳに出力し、管理サーバＳがその出力された受信信号強度を取得する（受信信号強度取得手段）。
【００９７】
なお、上記ステップＳＴ２０やステップＳＴ３０では、固定局リーダＲからの送信要求に応じて偏波面探索用の電波信号を移動局タグＴから送信するようにしたが、これに限られない。すなわち、移動局タグＴが一定時間間隔で自発的に電波信号を発信し続け、各固定局リーダＲがその発信し続ける電波信号を受信し、これに基づき管理サーバＳで偏波面を探索するようにしてもよい。
【００９８】
その後、管理サーバＳのＣＰＵ２１が、ステップＳＳ１００で、上記ステップＳＲ４０において入力した各固定局リーダＲ１〜Ｒ５における垂直偏波状態での受信信号強度と、上記ステップＳＲ６０において入力した各固定局リーダＲ１〜Ｒ５における水平偏波状態での受信信号強度とを比較する。そして、その時点での移動局タグＴからの偏波面探索用電波信号が、垂直偏波状態での受信より水平偏波状態での受信の方が受信信号強度が高いか否か（＝言い換えれば、移動局タグＴや患者Ｍの姿勢が垂直よりも水平に近いか否か）を判定する。このときの判定は、まず全体的に受信信号強度が最大の固定局リーダＲを１つ特定し、その固定局リーダＲについて垂直偏波状態と水平偏波状態とを比較してもよい。あるいは、全固定局リーダＲ１〜Ｒ５のうちいずれかについて垂直偏波状態での受信信号強度の最大値と、全固定局リーダＲ１〜Ｒ５のうちいずれかについて水平偏波状態での受信信号強度の最大値とを比較するようにしてもよい。
【００９９】
上記のような比較手法に基づき、水平偏波状態での受信信号強度が、垂直偏波状態での高い場合、判定が満たされ、移動局タグＴ及び患者Ｍの姿勢が垂直よりも水平に近いとみなされ、ステップＳＳ１１０に移る。ステップＳＳ１１０では、管理サーバＳのＣＰＵ２１が表示部２４に報知信号を出力し、患者Ｍが横転し異常状態となっている可能性が高い旨を表示させ、管理者に報知する。そしてこのフローを終了する。
【０１００】
なお、上記ステップＳＳ１００において、移動局タグＴ及び患者Ｍの姿勢が水平よりも垂直に近く判定が満たされない場合、図６に示した管理サーバＳの上記ステップ１０に戻り、同様の制御動作を繰り返す。
【０１０１】
以上により、患者Ｍがその時点でスケジュールテーブルに設定されていない不適切な部屋で横姿勢状態となっていることが検出された場合（又はスケジュールテーブルで横姿勢となる可能性がないとされている部屋において患者Ｍが横姿勢状態となっていることが検出された場合）に、患者Ｍが何らかの病的な原因により横転している異常状態を、管理者に報知することが可能となる。
【０１０２】
図８は、前述した、各時間区分における患者Ｍの適切な所在位置を管理するスケジュールテーブルを表す説明図である。
【０１０３】
図８において、このスケジュールテーブルは、管理サーバＳの上記大容量記憶装置２５に格納保持されている。この例では、１０分ごとに患者Ｍが通常の場合に所在すると予想される行き先候補（移動予定情報）が３つまで設定されている。そして、それぞれの行き先候補に対応して、患者Ｍが横姿勢となりうる可能性の有無の情報（姿勢予定情報）が記載されている。例えば、図示する例において患者Ｍは７：００まで病室のベッドで就寝している予定となっており、７：００以降に起床して７：２０から３０分間で食堂で朝食を取り、８：００から３０分間の間は検査室で検査を受けるスケジュールとなっている。そして常にトイレが２つ目の行き先候補として設定されており、また就寝時間と検査時間以外には患者Ｍが休憩室へ行く可能性があるものとして３つ目の行き先候補として設定されている。
【０１０４】
管理サーバＳは、このスケジュールテーブルを参照することで、患者Ｍがその時点において不適切な位置に不必要な時間滞在したままとなっていないか、さらに不適切な位置で横姿勢となっていないかを判断し、例えば患者Ｍが病的原因により床に横転しているなどの異常状態が発生している可能性を検知することができる。
【０１０５】
以上において、上記図６及び図７において実行される、ステップＳＳ２０、及びステップＳＳ１００が各請求項記載の状態判定手段を構成する。またそのうちステップＳＳ２０が距離検出手段を構成するとともに、位置判定手段をも構成する。またステップＳＳ１００が姿勢検出手段を構成する。また、図７のステップＳＳ１１０が、報知信号生成手段を構成する。また、図６のステップＳＳ５０が、静止判定手段を構成する。
【０１０６】
以上のように構成した本実施形態においては、移動局タグＴのタグアンテナ３２から電波信号が送信されると、その電波信号が固定局Ｒ１〜Ｒ５の無線部１６にて受信され、このときの電波信号の受信時刻が到来時間検出部１９で検出される。これにより、管理サーバＳが、固定局リーダＲ１〜Ｒ５の受信時刻差情報に基づき位置判定を行う（ステップＳＳ２０）。
【０１０７】
一方、移動局タグＴのタグアンテナ３２の偏波方向はタグ自体に固定であるのに対し、固定局リーダＲ１〜Ｒ５のリーダアンテナ１２の偏波方向は互いに交差する（この例では直交する）２つの偏波方向に切り替え可能である。そしてこの切り替え時において、各偏波方向における受信信号強度はＲＳＳＩ部１７で検出される。そして、無線通信における電波信号の送受信において、送信側と受信側との偏波方向が一致しているほど受信側での受信信号強度が大きくなる性質を利用し、上記２つの偏波方向における受信信号強度の大小（いずれの偏波方向において受信信号強度が大であったか）に応じて、管理サーバＳが移動局タグＴの姿勢検出処理を行う（ステップＳＳ１００）。
【０１０８】
以上のようにして、移動局タグＴ（言い換えれば患者Ｍ。以下同様）の位置判定と姿勢検出との両方を併せて行うことができる。この結果、移動局タグＴを所持する患者Ｍの正確な状態を推定することができる。
【０１０９】
また、本実施形態では特に、姿勢検出処理結果に応じて対応する報知を行うための報知信号を出力する。これにより、患者Ｍの状態が（想定されていない）異常な挙動を示した場合等において、その旨を直ちに管理者等に対し報知することができる。
【０１１０】
また、本実施形態では特に、位置判定及び姿勢検出処理のそれぞれの検出結果に加え、（例えば固定リーダＲの時計部１９Ａや管理サーバＳ内で取得した）時刻情報を用い患者Ｍの状態判定を行う。これにより、移動局タグＴを所持する患者Ｍの状態を時間の流れと関連づけて管理することができる。詳細には、図８に示したように、時刻情報に従ってあらかじめ定められた予定が記載されているスケジュールテーブルを参照して患者Ｍの状態判定を行っている。これにより、患者Ｍの状態を、あらかじめ定められた移動予定（この例では行き先候補の部屋）や姿勢予定（この例では部屋に対応する横姿勢の有無）と関連づけて管理することができる。この結果、移動局タグＴを所持する患者Ｍの移動や姿勢がそれらの予定と異なっている場合には、その旨を直ちに管理者等に対し報知することができる。
【０１１１】
なお、上記スケジュールテーブルは、標準的に設定された情報だけでなく、さらにあらかじめ設定された患者Ｍ個人の移動パターン情報やあらかじめ検出され蓄積された移動履歴情報（午前中は時折惰眠・昼寝する傾向がある、春先は８００〜８１５頃に起床する傾向にある、等）を付加するようにしてもよい。これにより、患者Ｍの状態を、あらかじめ設定された個人特有の移動パターンや蓄積された移動履歴と関連づけて管理することが可能となる。そして、例えば、患者Ｍの挙動がそれら移動パターンや移動履歴から大きく逸脱している場合には、その旨を直ちに管理者等に対し報知することも可能である。
【０１１２】
さらにこのとき、位置判定結果と上記時刻情報とに基づき算出される、移動局タグＴ（患者Ｍ）の移動量（又は移動速度）に基づき、状態判定を行うようにしてもよい。これにより、患者Ｍの状態を、その移動量や移動速度と関連づけて管理できる。したがって、想定されている所定の範囲を逸脱するような異常な挙動を示した場合（例えば、夜中に歩いた距離が不自然に遠くないか、歩いているにしては移動速度があまりにも遅くないか、通常の動きにしては移動が急激過ぎて不自然である、等）において、その旨を直ちに管理者等に対し報知することができる。さらに、移動量や移動速度が所定のしきい値を超えた場合（異常動作や所定の注目動作に対応するようにあらかじめ設定しておく）にのみ、状態判定を行ったり、報知を行うようにしてもよい。
【０１１３】
また、本実施形態では特に、管理サーバＳの大容量記憶装置２５が記憶した地図情報（図１参照）を参照して移動局タグＴの状態判定を行う。これにより、地図上に表されるどの場所に移動局タグＴが存在し、その場所で移動局タグＴがどのような姿勢にあるかを検出することができる。
【０１１４】
また、移動局タグＴが移動中であれば、その移動動作によって姿勢が刻々と変化し、静的な姿勢を検出するのは困難である可能性が高い。そこで、本実施形態では特に、まず、距離検出用の電波信号を移動局タグＴより送信して（ステップＳＴ１０）位置判定を行い、その後偏波面探索用の電波信号を移動局タグＴより送信して（ステップＳＴ２０及びステップＳＴ３０）姿勢検出処理を行うようにする。このように処理を前後２つに分けることにより、最初の位置判定によって移動局タグＴが移動していた場合には、偏波面探索用の電波信号を送信せず姿勢検出処理を行わないようにする（ステップＳＳ５０）。これにより、無駄な姿勢検出処理を行うのを防止し、制御の安定化や通信効率の向上を図ることができる。
【０１１５】
また、本実施形態では特に、固定局リーダＲから距離検出用電波信号の送信要求を送信し（ステップＳＳ１０）、これに応じる形で移動局タグＴから距離検出用の電波信号を送信させて位置判定を行う。また同様に、固定局リーダＲから偏波面探索用電波信号の送信要求を送信し（ステップＳＳ８０及びステップＳＳ９０）、これに応じる形で移動局タグＴから偏波面探索用の電波信号を送信させて姿勢検出処理を行う。このように、固定局リーダＲからの要求にその都度応じて移動局タグＴ側から電波信号を送信させることにより、固定局リーダＲから常時電波信号を送信する場合に比べ、無駄を省きつつ通信を円滑かつ効率的に行うことができる。
【０１１６】
また、本実施形態では特に、少なくとも３つの固定局リーダＲ１〜Ｒ５（この例では５つ）で位置判定を行う。これにより、管理サーバＳにおいて、移動局タグＴが各固定局リーダＲ１〜Ｒ５からどれだけの距離に位置するかを合算し、移動局タグＴの存在位置を特定して位置検出を行うことができる。なお、本発明はこれに限られず、距離検出処理を例えば１つの固定局リーダＲのみで行うようにしてもよい（但しこの場合はＴＤＯＡ方式ではなく、後述のＴＯＡ方式による測距処理を行う）。この場合、例えば、移動局タグＴが当該固定局リーダＲからどれだけの距離に位置するか、すなわち所定の近傍領域（つまり当該固定局リーダＲが設置されている部屋など）に移動局タグＴが存在するかどうかを検出することとなる。
【０１１７】
また、上記実施形態では特に、１つのリーダアンテナ１２において直交する２つの偏波方向の切り替えを行う。これにより、複数のリーダアンテナ１２を用意してそれらを切り替える場合に比べ、アンテナが１つで足りることから、固定局リーダＲの構成部品数を低減でき小型化も可能となる。なお、本発明はこれに限られない。すなわち、例えば図４に相当する図９に示すように、固定局リーダＲに、互いに偏波面の向きが交差する（この例では直交する）ように配置された２つの受信アンテナ１２Ａ，１２Ｂを受信アンテナ手段として設けてもよい。つまり、偏波方向がある方向に向く１つの受信アンテナ１２Ａと、偏波方向がそのアンテナ１２Ａとは直交する方向に向く別の受信アンテナ１２Ｂとを用意し、それらを選択的に切り替えて無線部１６と接続する。これにより、固定局リーダＲにおける直交する２つの偏波方向の切り替えを実現することができる（偏波面制御手段としての機能）。そして、アンテナの単純な切り替えだけで足りることから、前述のように１つのアンテナにおける偏波面方向の制御を行う場合に比べ、制御を簡素化できる。また、この変形例において、２つの受信アンテナ１２Ａ，１２Ｂに対応して強度検出手段としてのＲＳＳＩ部をそれぞれ別々に設け、（アンテナを切り替えることなく）同時にそれぞれの受信信号強度を検出するようにしてもよい（偏波面制御手段を省略した構成）。この場合も、上記実施形態と同等の効果を得る。
【０１１８】
なお、以上においては、移動局タグＴからの距離検出用の電波信号に対する各固定局リーダＲの受信時刻差により測距処理を行う、いわゆるＴＤＯＡ方式を例にとって説明した。しかしながら本発明はこれに限られず、ＴＯＡ方式を用いて測距処理することもできる。
【０１１９】
図１０は、ＴＯＡ方式を行う本変形例における測距原理の手法を説明するための説明図であり、上記図３に対応する図である。図３と同様、３つの固定局リーダＲ１〜Ｒ３を用いる場合を例にとって説明する。
【０１２０】
図１０において、前述の図３と同様、座標（ｘ１，ｙ１）に位置する第１固定局リーダＲ１と座標（ｘｔ，ｙｔ）に位置する移動局タグＴ（後述のようにＴＯＡ方式の場合には時計部３５を備えている。図２参照）との距離をｒ１、座標（ｘ２，ｙ２）に位置する第２固定局リーダＲ２と移動局タグＴとの距離をｒ２、座標（ｘ３，ｙ３）に位置する第３固定局リーダＲ３と移動局タグＴとの距離をｒ３とすると、下記の式（２）で表される関係が成り立つ。
（ｘ−ｘ１）2＋（ｙ−ｙ１）2＝ｒ１2
（ｘ−ｘ２）2＋（ｙ−ｙ２）2＝ｒ２2
（ｘ−ｘ３）2＋（ｙ−ｙ３）2＝ｒ３2      …（２）
【０１２１】
これらの３つの式を解くことにより、ｘ，ｙの値を算出し、移動局タグＴの位置のｘ，ｙ座標（ｘｔ，ｙｔ）を特定することができる。
【０１２２】
前述の図２において、本変形例では、移動局タグＴの時計部３５が必須の構成となる。そして、この移動局タグＴの時計部３５と各固定局リーダＲ１〜Ｒ５の時計部１９Ａとは、所定の方法で時刻合わせが行われる。本変形例では、固定局リーダＲ１〜Ｒ５に備えられた到来時間検出部１９（図２参照）が、移動局タグＴから距離検出用の電波信号が送信された時刻と、その距離検出用電波信号が固定局リーダＲ１〜Ｒ５で受信された時刻とを検出する。移動局タグＴからの距離検出用電波信号の送信時刻は、例えば、制御部２０に備えられたベースバンド信号生成復元部（図示せず）が距離検出用電波信号に含まれるベースバンド信号を復元することによって取得することができる。なお、例えば移動局タグＴと各固定局リーダＲ１〜Ｒ５とで、あらかじめ所定の時隔で移動局タグＴから送信する旨の事前設定をしておき、これに基づき固定局リーダＲ１〜Ｒ５側で移動局タグＴからの送信時刻を決定する等、他の手法でもよい。このようにして得られた移動局タグＴの送信時刻と各固定局リーダＲ１〜Ｒ５の受信時刻とが管理サーバＳへ出力される。管理サーバＳは、その送信時刻と受信時刻との差で距離検出用電波信号の伝搬時間を求める。そして、この伝搬時間に電波速度（光速）ｃ（＝３．０×１０8［ｍ／ｓ］）を乗じることで、移動局タグＴと各固定局リーダＲ１〜Ｒ５との距離（上記のｒ１，ｒ２，ｒ３等）を算出することができる。なお、前述と同様、上記伝搬時間の算出や距離算出を固定局リーダＲ１〜Ｒ５側で実行するようにしてもよい。
【０１２３】
本変形例によっても、上記実施形態や各変形例と同様の効果を得る。
【０１２４】
なお、以上では触れなかったが、例えば上記のように複数個の固定局リーダＲ１〜Ｒ５を設けた場合、各固定局リーダＲにおける受信信号強度の大小（上記の例では水平偏波状態での値と垂直偏波状態での値との大小関係）が、全ての固定局リーダＲで完全には一致せずばらつく可能性がある。また、特定の固定局リーダＲの周囲でマルチパスによる影響によりある偏波方向の強度が低下する場合等もある。そこでこれに対応し、各固定局リーダＲごとの上記水平偏波状態・垂直偏波状態での受信信号強度の（大小の）結果を上記ステップＳＲ４０及びステップＳＲ６０で取得して集計し、その各固定局リーダＲごとの大小比較結果を参酌して、移動局タグＴの姿勢を検出するようにしてもよい。
【０１２５】
このとき、５つの固定局リーダＲ１〜Ｒ５に含まれる異なる受信信号強度の大小比較結果から、適宜の規則性に沿って固定局リーダＲの優先度を設定することで、上記ばらついた受信信号強度の大小比較結果の中から適宜のものを選択したり、上記マルチパスの影響を受けた基地局での大小比較結果を除外する等が可能となる。優先度設定の一例としては、例えば多数決とし、該当する固定局リーダＲの数が最も多数である受信信号強度の大小比較結果を優先して選択する手法がある。
【０１２６】
あるいは、移動局タグＴと各固定局リーダＲとの位置関係を考慮に入れるようにしてもよい。すなわち、移動局タグＴのアンテナは、アンテナ種類によって固有の指向性がある（例えば上記のダイポールアンテナの場合にはドーナッツ状の指向性となる）。このため、その固有の指向性の態様（形状）によっては、ある位置の固定局リーダＲでは水平偏波状態・垂直偏波状態の受信信号強度の大小比較結果が本来検出したい移動局タグＴの姿勢に良好に対応するが、別の位置の固定局リーダＲでは上記受信信号強度の大小比較結果が本来検出したい移動局タグＴの姿勢にあまり良好に対応しない可能性がある。そこで、移動局タグＴと各固定局リーダＲの位置関係に応じてあらかじめ所定の優先度を決定しておき、その優先度に沿って、５つの固定局リーダＲ１〜Ｒ５に含まれる異なる受信信号強度の大小比較結果から適宜のものを選択し、それに基づいて姿勢検出を行う。
【０１２７】
以上のようにして、最適な固定局リーダＲでの受信信号強度の大小比較結果を利用し、確実に高精度の姿勢検出を行うことができる。
【０１２８】
また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。
【０１２９】
その他、一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の移動局の状態検出システムの一実施形態である入院患者管理システムの全体構成を概略的に示す説明図である。
【図２】入院患者管理システムの機能的構成を表す機能ブロック図である。
【図３】移動局タグの位置検出の手法原理を説明するための説明図である。
【図４】移動局タグの姿勢検出の手法原理を説明するための説明図である。
【図５】入院患者の身体に対する移動局タグの取り付け構成の一例を示す図である。
【図６】管理サーバ、固定局リーダ、及び移動局タグの間で送受される各種信号の送受と制御動作の一例を表すシーケンス図である。
【図７】管理サーバ、固定局リーダ、及び移動局タグの間で送受される各種信号の送受と制御動作の一例を表すシーケンス図である。
【図８】各時間区分における入院患者の適切な所在位置を管理するスケジュールテーブルを概念的に表す図である。
【図９】固定局リーダのリーダアンテナをそれぞれ偏波方向が直交する２つの独立したアンテナで構成した場合を示す図である。
【図１０】ＴＯＡ方式を行う変形例における移動局タグの位置検出の手法原理を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１                入院患者管理システム（移動局の状態検出システム）
１２              リーダアンテナ（１つの受信アンテナ、受信アンテナ手段）
１２Ａ，１２Ｂ    受信アンテナ（受信アンテナ手段）
１３              水平偏波制御部
１４              垂直偏波制御部
１５              偏波合成部
１６              無線部（第２送信部、第２受信部）
１７              ＲＳＳＩ部（強度検出手段）
１８              ネットワーク通信制御部
１９              到来時間検出部
１９Ａ            時計部
２０              制御部（偏波面制御手段、送信制御手段）
３２              タグアンテナ（送信アンテナ手段）
３３              無線部（第１送信部、第１受信部）
Ｔ                移動局タグ（移動局）
Ｒ，Ｒ１〜５      固定局リーダ（基地局）
Ｓ                管理サーバ
Ｍ                患者（設置対象）
【図１】
2009250661.tif 000003
【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】
2009250661.tif 000009
【図８】
2009250661.tif 000010
【図９】
2009250661.tif 000011
【図１０】
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