特許 7065808 バイタルサイン検出システム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-04-28

(45)【発行日】2022-05-12

(54)【発明の名称】バイタルサイン検出システム及び方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/00 20060101AFI20220502BHJP

   A61B 5/11 20060101ALI20220502BHJP

   A61B 90/98 20160101ALI20220502BHJP

【ＦＩ】

A61B5/00 102B

A61B5/11 110

A61B90/98

A61B5/00 ZDM

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019118449

(22)【出願日】2019-06-26

(65)【公開番号】P2020142048

(43)【公開日】2020-09-10

【審査請求日】2019-06-28

(31)【優先権主張番号】108107259

(32)【優先日】2019-03-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(31)【優先権主張番号】108107258

(32)【優先日】2019-03-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(73)【特許権者】

【識別番号】504429600

【氏名又は名称】緯創資通股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＷＩＳＴＲＯＮ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

(74)【代理人】

【識別番号】100082418

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 朔生

(74)【代理人】

【識別番号】100167601

【弁理士】

【氏名又は名称】大島 信之

(74)【代理人】

【識別番号】100201329

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 真二郎

(72)【発明者】

【氏名】張耀宗

(72)【発明者】

【氏名】陳胤語

(72)【発明者】

【氏名】高全淵

(72)【発明者】

【氏名】曾耀順

(72)【発明者】

【氏名】邱聖倫

【審査官】▲瀬▼戸井 綾菜

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／２３２４１４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２７０４６１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ５／００－５／３９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被験者にそれぞれ取り付けられる複数のＲＦタグであって、一度にこれら前記ＲＦタグのうちの１つのみが起動されると、起動された前記ＲＦタグにより既定周波数の入射ＲＦ信号が生成され、前記入射ＲＦ信号が起動された前記ＲＦタグに対応する被験者に投射されると対応する反射ＲＦ信号が生成される複数のＲＦタグと、
これら前記ＲＦタグのうちの１つを起動させるために用いられ、且つ前記反射ＲＦ信号が復調されることにより対応する被験者のバイタルサインが取得され、起動された前記ＲＦタグに基づいて被験者が識別される少なくとも１つのＲＦＩＤレーダーと、を備え、
前記ＲＦＩＤレーダーは、前記入射ＲＦ信号を生成させる前記ＲＦタグに送信されるＲＦ信号を生成しないことを特徴とする、
バイタルサイン検出システム。

【請求項2】

前記ＲＦＩＤレーダーは、前記反射ＲＦ信号を受信させるためのＲＦレシーバーと、前記反射ＲＦ信号を復調させてベースバンド信号を取得させるためのＲＦ復調器と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のバイタルサイン検出システム。

【請求項3】

複数のＲＦタグが被験者にそれぞれ取り付けられるステップと、
少なくとも１つのＲＦＩＤレーダーと前記ＲＦタグの間のＲＦＩＤ通信が行われることにより一度に前記ＲＦタグのうちの１つのみが起動されるステップと、
起動された前記ＲＦタグにより既定周波数の入射ＲＦ信号が生成されるステップと、
起動された前記ＲＦタグに対応する被験者に前記入射ＲＦ信号が投射されると対応する反射ＲＦ信号が生成されるステップと、
前記反射ＲＦ信号が復調されることにより起動された前記ＲＦタグに対応する前記被験者のバイタルサインが取得されるステップと、
起動された前記ＲＦタグに基づいて前記被験者が識別されるステップと、を含み、
前記ＲＦＩＤレーダーは、前記入射ＲＦ信号を生成させる前記ＲＦタグに送信されるＲＦ信号を生成しないことを特徴とする、
バイタルサイン検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バイタルサイン検出（ｖｉｔａｌ－ｓｉｇｎ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）に関し、更に詳しくは、被験者の身元を識別可能なバイタルサイン検出システム及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

体温（ｂｏｄｙ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ＢＴ）、血圧（ｂｌｏｏｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ＢＰ）、心拍数（ｈｅａｒｔ ｒａｔｅ，ＨＲ）、及び呼吸数（ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ ｒａｔｅ，ＲＲ）は４つの主要なバイタルサイン（ｖｉｔａｌ ｓｉｇｎｓ）である。バイタルサインを検出または測定することで身体の健康状態を評価し、且つ疾病の兆候を捉える。

【0003】

従来の非接触式バイタルサイン検出システムは被験者のバイタルサインを遠隔測定するために用いられ、例えば、心拍数や呼吸数の遠隔測定に用いられる。検出システムはコストが高いため、通常１つの検出システムを使用して複数の被験者の測定を行っている。

【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、複数の被験者の対応する信号同士が干渉し合うことで測定精度が低下してしまう。また、複数の被験者が互いに近い位置に居る場合、検出システムによって個別の被験者を識別するのが困難になり、往々にして識別ミスが発生した。

【0005】

このため、被験者の身元を識別可能なバイタルサイン検出メカニズムを提供し、従来のバイタルサイン検出システムの欠点を早急に改善する必要があった。

【0006】

以上の実情に鑑みて、本発明は、バイタルサイン検出システム及び方法を提供することを目的とする。これにより、被験者の身元を識別し、検出精度を向上させる。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するための本発明のある態様のバイタルサイン検出システムは、複数のＲＦタグ及び少なくとも１つのＲＦＩＤレーダーを備える。ＲＦタグは被験者にそれぞれ取り付けられ、これら前記ＲＦタグのうちの１つが起動されると、既定周波数の入射ＲＦ信号が生成され、これが対応する被験者に投射されると対応する反射ＲＦ信号が生成される。ＲＦＩＤレーダーによりこれら前記ＲＦタグのうちの１つが起動され、反射ＲＦ信号が復調されることにより対応する被験者のバイタルサインが取得され、起動されたＲＦタグに基づいて被験者が識別される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の第１実施形態によるバイタルサイン検出システムを示したブロック図である。

【図2】図１の検出システムの詳細なブロック図である。

【図3A】本発明の第１実施形態によるバイタルサイン検出方法を示したフローチャートである。

【図3B】図３Ａに対応する検出システムを示したブロック図である。

【図4】本発明の第１実施形態の第１変形例による検出システムを示したブロック図である。

【図5】本発明の第１実施形態の第２変形例による検出システムを示したブロック図である。

【図6】本発明の第２実施形態によるバイタルサイン検出システムを示したブロック図である。

【図7A】本発明の第２実施形態によるバイタルサイン検出方法を示したブロック図である。

【図7B】図７Ａに対応する検出システムを示したブロック図である。

【図8】本発明の第２実施形態の第１変形例による検出システムを示したブロック図である。

【図9】本発明の第２実施形態の第２変形例による検出システムを示したブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。

【0010】

[第１実施形態]
図１は本発明の第１実施形態によるバイタルサイン検出システム１００（以下、検出システムと略称する）を示したブロック図である。本実施例では、検出システム１００はＲＦＩＤレーダー１１及び複数の高調波ＲＦタグ（ｈａｒｍｏｎｉｃ ＲＦ ｔａｇ）１２（以下、タグと略称する）を備える。ＲＦＩＤレーダー１１はＲＦＩＤアンテナ１１０Ａを介してこれら前記タグ１２との通信を行い、何れか１つのタグ１２を起動させる。タグ１２は被験者１３にそれぞれ取り付けられる（例えば、被験者１３の胸元に装着される）。

【0011】

本実施形態に係るＲＦＩＤレーダー１１は送信アンテナ１１１により既定周波数のＲＦ信号を送信させる。タグ１２が起動されると、ＲＦ信号に基づいて対応する入射高調波信号が生成される。例えば、タグ１（１２）が起動されると、送信アンテナ１１１から送信されたＲＦ信号Ｆを受信させ、対応する入射高調波信号ＦＨを生成させ、例えば、第二次高調波信号を生成させる（ＦＨの周波数はＦの２倍）。
入射高調波信号ＦＨが被験者１３に投射されると反射高調波信号ＦＮが生成され、ＲＦＩＤレーダー１１が受信アンテナ１１２によりこれを受信させる。起動されたタグ１２が取り付けられた被験者１３の身体が移動（ｍｏｔｉｏｎ）すると入射高調波信号が変調されてその位相が改変され、これによりＲＦＩＤレーダー１１が反射高調波信号を復調させて被験者１３の呼吸数や心拍数等のバイタルサインを取得させる。１つの時間には１つのタグ１２しか起動されず、よってＲＦＩＤレーダー１１は受信された反射高調波信号に対応する被験者１３を識別可能になる。

【0012】

図２は図１の検出システム１００の詳細なブロック図である。１人の被験者１３及び対応するタグ１２のみを示す。本実施例では、ＲＦＩＤレーダー１１はマスター（ｍａｓｔｅｒ）ＲＦＩＤユニット１１８を備え、タグ１２はスレーブ（ｓｌａｖｅ）ＲＦＩＤユニット１２０を含む。マスターＲＦＩＤユニット１１８及びスレーブＲＦＩＤユニット１２０は（ＲＦＩＤレーダー１１の）ＲＦＩＤアンテナ１１０Ａを介して（タグ１２の）ＲＦＩＤアンテナ１１０Ｂと通信を行い、１つの時間中に１つのタグ１２のみを起動させる。

【0013】

本実施例では、ＲＦＩＤレーダー１１は、既定周波数のＲＦ信号Ｆを生成させると共に送信アンテナ１１１によりタグ１２に送信させるトランスミッタ１１３を備える。タグ１２は高調波送信アンテナユニット１２１を含み、その共振周波数がＲＦ信号Ｆの周波数と同じであることにより共振反応を生成させ、これにより対応する入射高調波信号ＦＨ、例えば、第二次高調波信号が生成される。

【0014】

本実施形態に係るＲＦＩＤレーダー１１は高調波レシーバー１１４を備える。高調波レシーバー１１４は受信アンテナ１１２により反射高調波信号ＦＮを受信させる。その周波数は入射高調波信号ＦＨと同じであるが、その位相は起動されたタグ１２が取り付けられた被験者１３の身体の移動に応じて変調される。

【0015】

本実施形態に係るＲＦＩＤレーダー１１は、（高調波レシーバー１１４により）受信された反射高調波信号ＦＮに対して復調を行い、位相変化情報を含むベースバンド（Ｂａｓｅｂａｎｄ）信号を取得させる高調波復調器１１５を備える。ＲＦＩＤレーダー１１はプロセッサ１１６を具備し、プロセッサ１１６はアナログ－デジタル変換器及びデジタル信号プロセッサを含む。プロセッサ１１６は（高調波復調器１１５により出力された）ベースバンド信号に対してアナログ－デジタル変換を行い、且つ高周波成分を除去し、演算後に被験者１３の呼吸数や心拍数等のバイタルサインを取得させる。
前記高周波成分の除去操作は前記デジタル信号プロセッサにより実行され、これは呼吸に関する不要な高調波やノイズ等の除去を含むがこれらに限られない。本実施形態に係るＲＦＩＤレーダー１１は、マスターＲＦＩＤユニット１１８、トランスミッタ１１３、高調波レシーバー１１４、高調波復調器１１５、及びプロセッサ１１６の操作の制御に用いられるコントローラ１１７を備える。本実施形態において、図２に示されるように、トランスミッタ１１３は送信アンテナ１１１に接続されてＲＦ信号Ｆを送信させ、高調波レシーバー１１４は受信アンテナ１１２に接続されて反射高調波信号ＦＮを受信させ、高調波復調器１１５は高調波レシーバー１１４に接続されて反射高調波信号ＦＮを復調させ、プロセッサ１１６は高調波復調器１１５に接続されてベースバンド信号を処理し、マスターＲＦＩＤユニット１１８はＲＦＩＤアンテナ１１０Ａに接続されると共にこれを介してスレーブＲＦＩＤユニット１２０のＲＦＩＤアンテナ１１０Ｂとの通信を行う。

【0016】

図３Ａは本発明の第１実施形態によるバイタルサイン検出方法３００（以下、検出方法と略称する）を示したフローチャートである。図３Ｂは図３Ａに対応する検出システム１００を示したブロック図である。
ステップ３１において、ＲＦＩＤレーダー１１により何れか１つのタグ１２が起動される。ステップ３２において、ＲＦＩＤレーダー１１のトランスミッタ１１３は送信アンテナ１１１により起動されたタグ１（１２）に対して既定周波数のＲＦ信号Ｆを送信させる。前記タグ１２の高調波送信アンテナユニット１２１はＲＦ信号Ｆとの共振反応を生成させ、対応する被験者１３に対して対応する入射高調波信号ＦＨを生成させる（ステップ３３参照）。

【0017】

ステップ３４において、前記起動されたタグ１２が取り付けられた被験者１３の身体が移動すると入射高調波信号ＦＨが変調されてその位相が改変され、これにより反射高調波信号ＦＮが生成される。ステップ３５において、ＲＦＩＤレーダー１１の高調波レシーバー１１４が反射高調波信号ＦＮを受信させる。次いで、ＲＦＩＤレーダー１１の高調波復調器１１５が反射高調波信号ＦＮに対する復調を行い、ベースバンド信号を取得させる。その後、ＲＦＩＤレーダー１１のプロセッサ１１６により位相変化情報を含むベースバンド信号に対するアスルアナログ－デジタル変換が行われ、且つ高周波成分が除去され、演算処理後に被験者１３の呼吸数や心拍数等のバイタルサインが取得される。

【0018】

最後に、ステップ３６において、取得されたバイタルサイン、対応するタグ１２、及び被験者１３が統合される。起動されたタグ１２は身元（ＩＤ）の識別に用いられる。

【0019】

そして、ＲＦＩＤレーダー１１による検出を待つ他の被験者１３が居る場合（ステップ３７参照）、ＲＦＩＤレーダー１１が次の身元のタグを選択させる（ステップ３８参照）。次いで、ステップ３１乃至３６が重複実行される。即ち、選択されたタグ１２が起動され（ステップ３１参照）、起動されたタグ１２に対して既定周波数のＲＦ信号Ｆが送信され（ステップ３２参照）、対応する被験者１３に対して対応する入射高調波信号ＦＨが生成され（ステップ３３）、反射高調波信号ＦＮが生成され（ステップ３４参照）、被験者１３のバイタルサインが取得され（ステップ３５参照）、取得されたバイタルサイン、対応するタグ１２、及び被験者１３が統合される（ステップ３６参照）。ステップ３７において判定ＲＦＩＤレーダー１１による検出を待つ他の被験者１３が居ないと判定された場合、検出方法３００のフローチャートが終了する。

【0020】

図４は本発明の第１実施形態の第１変形例による検出システム１００Ｂを示したブロック図である。図３Ｂに示される検出システム１００との違いは、本実施形態（図４参照）では単一の被験者１３に取り付けられる複数の（例えば、２つの）タグ１２Ａ、１２Ｂが使用される。これにより、ＲＦＩＤレーダー１１が同一の時間周期内に時分割多重化によりタグ１２Ａ、１２Ｂを順に起動させて単一の被験者１３の複数のバイタルサインを検出させる。

【0021】

図５は本発明の第１実施形態の第２変形例による検出システム１００Ｃを示したブロック図である。図２に示される検出システム１００との違いは、本実施形態（図５参照）に係るＲＦＩＤレーダー１１はデュアルバンド（ｄｕａｌ ｂａｎｄ）受信機１１４Ｂを使用して高調波レシーバー１１４を代替させ、そのうちの１つのバンドは図２と同じであり、反射高調波信号ＦＮを受信させるために用いられる。また、もう１つのバンドは、ＲＦ信号Ｆが被験者１３に送信されて（但し、タグ１２を経ない）から反射されて戻ってきた反射ＲＦ信号ＦＲを受信させるために用いられ、その後に復調器１１５Ｂにより復調が行われる。これにより、ＲＦＩＤレーダー１１が同一の時間周期内で時分割多重化により単一の被験者１３の複数のバイタルサインを検出可能となる。

【0022】

[第２実施形態]
図６は本発明の第２実施形態によるバイタルサイン検出システム６００（以下、検出システムと略称する）を示したブロック図である。第２実施形態は第１実施形態に類似し、以下では相異点について説明する。

【0023】

本実施例では、ＲＦタグ１２（以下、タグと略称する）はＲＦトランスミッタ１２２を備える。タグ１２が起動されると、既定周波数の入射ＲＦ信号ＦＨが送信される。本実施形態に係るＲＦＩＤレーダー１１はＲＦレシーバー１１４Ｃを含み、これは第１実施形態に係る高調波レシーバー１１４に類似し、反射ＲＦ信号ＦＮを受信させるために用いられる。ＲＦＩＤレーダー１１はＲＦ復調器１１５Ｃを具備し、これは第１実施形態に係る高調波復調器１１５に類似し、（ＲＦレシーバー１１４Ｃにより）受信された反射ＲＦ信号ＦＮに対する復調を行い、位相変化情報を含むベースバンド信号を取得させるために用いられる。

【0024】

入射ＲＦ信号ＦＨが被験者１３に投射されると反射ＲＦ信号ＦＮが生成され、ＲＦＩＤレーダー１１が受信アンテナ１１２によりこれを受信させる。起動されたタグ１２が取り付けられた被験者１３の身体が移動すると入射ＲＦ信号ＦＨが変調されてその位相が改変され、これによりＲＦＩＤレーダー１１は反射ＲＦ信号ＦＮｘを復調させることにより、被験者１３の呼吸数や心拍数等のバイタルサインを取得させる。本実施形態に係るＲＦＩＤレーダー１１には（第１実施形態の）トランスミッタ１１３及び送信アンテナ１１１が不要である。

【0025】

図７Ａは本発明の第２実施形態によるバイタルサイン検出方法７００（以下、検出方法と略称する）を示したブロック図である。図７Ｂは図７Ａに対応する検出システム６００を示したブロック図である。ステップ７１において、ＲＦＩＤレーダー１１により何れか１つのタグ１２が起動される。ステップ７２において、起動されたタグ１２のＲＦトランスミッタ１２２により既定周波数の入射ＲＦ信号ＦＨが送信される。

【0026】

ステップ７３において、起動されたタグ１２が取り付けられた被験者１３の身体が移動すると入射ＲＦ信号ＦＨが変調されてその位相が改変され、これにより反射ＲＦ信号ＦＮが生成される。ステップ７４において、ＲＦＩＤレーダー１１のＲＦレシーバー１１４Ｃが反射ＲＦ信号ＦＮを受信させる。次いで、ＲＦＩＤレーダー１１のＲＦ復調器１１５Ｃが反射ＲＦ信号ＦＮに対する復調を行い、位相変化情報を含むベースバンド信号を取得させる。その後、ＲＦＩＤレーダー１１のプロセッサ１１６により位相変化情報を含むベースバンド信号に対するアナログ－デジタル変換が行われ、且つ高周波成分が除去され、演算処理後に被験者１３の呼吸数や心拍数等のバイタルサインが取得される。

【0027】

最後に、ステップ７５において、取得されたバイタルサイン、対応するタグ１２、及び被験者１３が統合される。起動されたタグ１２は身元（ＩＤ）の識別に用いられる。

【0028】

そして、ＲＦＩＤレーダー１１による検出を待つ他の被験者１３が居る場合（ステップ７６参照）、ＲＦＩＤレーダー１１が次の身元のタグを選択し（ステップ７７参照）、次いで、ステップ７１乃至７５が重複実行される。ステップ７６においてＲＦＩＤレーダー１１による検出を待つ他の被験者１３が居ないと判定されると、検出方法７００のフローチャートが終了する。

【0029】

図８は本発明の第２実施形態の第１変形例による検出システム６００Ｂを示したブロック図である。図７Ｂに示される検出システム６００との違いは、本実施形態（図８参照）では、異なるタグ１２及び被験者１３にそれぞれ対応させる複数の（例えば、２つの）ＲＦＩＤレーダー１１Ａ、１１Ｂが使用される。これにより、これら前記ＲＦＩＤレーダー１１Ａ、１１Ｂが同時に異なる身元の識別を行えるようになるが、第２実施形態（図７Ｂ参照）では１つの時間においては単一の身元の識別しか行えない。

【0030】

図９は本発明の第２実施形態の第２変形例による検出システム６００Ｃを示したブロック図である。図６に示される検出システム６００との違いは、本実施形態（図９参照）では単一の被験者１３に取り付けられる複数の（例えば、２つの）タグ１２Ａ、１２Ｂが使用される。これにより、ＲＦＩＤレーダー１１が単一の被験者１３の複数のバイタルサインを検出可能となる。

【0031】

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

【符号の説明】

【0032】

１００ バイタルサイン検出システム
１００Ｂ バイタルサイン検出システム
６００ バイタルサイン検出システム
６００Ｂ バイタルサイン検出システム
６００Ｃ バイタルサイン検出システム
１１ ＲＦＩＤレーダー
１１Ａ ＲＦＩＤレーダー
１１Ｂ ＲＦＩＤレーダー
１１０Ａ ＲＦＩＤアンテナ
１１０Ｂ ＲＦＩＤアンテナ
１１１ 送信アンテナ
１１２ 受信アンテナ
１１３ トランスミッタ
１１４ 高調波レシーバー
１１４Ｂ デュアルバンド受信機
１１４Ｃ ＲＦレシーバー
１１５ 高調波復調器
１１５Ｂ 復調器
１１５Ｃ ＲＦ復調器
１１６ プロセッサ
１１７ コントローラ
１１８ マスターＲＦＩＤユニット
１２ タグ
１２Ａ タグ
１２Ｂ タグ
１２０ スレーブＲＦＩＤユニット
１２１ 高調波送信アンテナユニット
１２２ ＲＦトランスミッタ
１３ 被験者
３００ バイタルサイン検出方法
３１ ステップ
３２ ステップ
３３ ステップ
３４ ステップ
３５ ステップ
３６ ステップ
３７ ステップ
３８ ステップ
７００ バイタルサイン検出方法
７１ ステップ
７２ ステップ
７３ ステップ
７４ ステップ
７５ ステップ
７６ ステップ
７７ ステップ
Ｆ ＲＦ信号
ＦＨ 入射高調波信号
ＦＮ 反射高調波信号
ＦＲ 反射ＲＦ信号

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】