(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】2022-05-13
(45)【発行日】2022-05-23
(54)【発明の名称】生体情報検知システム、および、生体情報検知方法
(51)【国際特許分類】
A61B 5/11 20060101AFI20220516BHJP
A61B 5/113 20060101ALI20220516BHJP
【ＦＩ】
A61B5/11 110
A61B5/113
A61B5/11 ZDM
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2019512354
(86)(22)【出願日】2018-01-10
(86)【国際出願番号】 JP2018000236
(87)【国際公開番号】W WO2018189970
(87)【国際公開日】2018-10-18
【審査請求日】2020-10-02
(31)【優先権主張番号】PCT/JP2017/014754
(32)【優先日】2017-04-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】519375446
【氏名又は名称】岸 孝彦
(74)【代理人】
【識別番号】110002952
【氏名又は名称】特許業務法人鷲田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】坂井 祐介
(72)【発明者】
【氏名】岸 孝彦
【審査官】永田 浩司
(56)【参考文献】
【文献】米国特許第０４９２６８６８（ＵＳ，Ａ）
【文献】米国特許第４３６０８１０（ＵＳ，Ａ）
【文献】米国特許第４５７２１９７（ＵＳ，Ａ）
【文献】米国特許第４６３８８０８（ＵＳ，Ａ）
【文献】道下尚文，電波を遮蔽するEBG構造，通信ソサイエティマガジン，No.15，2010年
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ６１Ｂ ５／１１
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
生体の生体情報を検知する生体情報検知システムであって、前記生体の一方側に配置され、所定の偏波の電波を前記生体に照射する送信アンテナと、
前記生体の他方側に配置され、前記電波と直交する偏波以外の偏波を受信する特性よりも、前記電波が前記生体の体内を透過する過程で生じる偏波であり、かつ、前記電波と直交する偏波である透過波を受信する特性が強い受信アンテナと、
前記受信アンテナが受信した前記透過波に基づいて、前記生体情報を検知する検知部と、
を備える生体情報検知システム。
【請求項2】
前記送信アンテナおよび前記受信アンテナのうちの少なくとも何れか一方は、ＥＢＧ構造を備えていることを特徴とする請求項１に記載の生体情報検知システム。
【請求項3】
前記送信アンテナと前記生体との間、かつ、前記生体の近傍に、前記送信アンテナと離間して配置されており、前記所定の偏波の電波以外の電波を除去する第１の偏波フィルタ、および、前記受信アンテナと前記生体との間、かつ、前記生体の近傍に、前記受信アンテナと離間して配置されており、前記所定の偏波の電波と直交する偏波以外の電波を除去する第２の偏波フィルタの少なくとも一方をさらに備える請求項１に記載の生体情報検知システム。
【請求項4】
前記第１の偏波フィルタ、および、前記第２の偏波フィルタの少なくとも一方は、前記生体を支える器具に設けられている請求項３に記載の生体情報検知システム。
【請求項5】
前記第１の偏波フィルタ、および、前記第２の偏波フィルタの少なくとも一方は、前記生体が着用する着衣、または、前記生体が用いる寝具に設けられている請求項３に記載の生体情報検知システム。
【請求項6】
生体の生体情報を検知する生体情報検知方法であって、前記生体の一方側から、所定の偏波の電波を前記生体に照射する送信ステップと、
前記生体の他方側で、前記電波と直交する偏波以外の偏波の受信を抑制し、前記電波が前記生体の体内を透過する過程で生じる偏波であり、かつ、前記電波と直交する偏波である透過波を選択的に受信する受信ステップと、
前記受信ステップにおいて受信した透過波に基づいて、前記生体情報を検知する検知ステップと、
を含む生体情報検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、生体の生体情報を検知する生体情報検知システム、および、生体情報検知方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、人体に照射されたマイクロ波などの電波を受信し、受信した電波に基づいて心拍などの生体情報を非侵襲で検知する技術が開発されている。
【0003】
例えば、特許文献１には、測定対象者の所定の部位に照射され、測定対象者の体内を透過したマイクロ波を受信し、受信したマイクロ波に対して位相検波、もしくは、振幅検波を行い、その結果に基づいて測定対象者の心拍を検出する心拍検知装置が開示されている。
【0004】
また、特許文献２には、生体に電磁波を照射する電磁波発振部と、生体の体表で反射する際に電磁波発振部で照射された電磁波に対して偏波面が９０°回転した電磁波を受信する散乱電磁波受信部とを備え、散乱電磁波受信部が受信した電磁波から生体の生理学的指標を算出する生体情報検知システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１３－１５３７８３号公報
【文献】特開２０１４－９０８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上述した特許文献１の従来技術では、受信したマイクロ波に、測定対象者の体内を透過した透過波だけでなく、体外で回折して到達した回折波、および、体の表面に沿って伝搬した表面波（以降、このような表面波を体表波と呼ぶ。）が含まれており、透過波、回折波、および、体表波が互いに干渉するため、心拍の検出を安定して行うことが難しい場合があった。
【0007】
具体的には、体動により変動はしても生体情報を含むことはない回折波が受信されると、透過波に含まれる生体情報は回折波の強度に応じて抑圧される。そのため、回折波の強度が大きくなるほど生体情報の検知が難しくなり、体動しか検知できなくなる。
【0008】
また、上述した体表波は、体表に大きく表れる体動および呼吸により変動を受ける。例えば、透過波を用いて心拍を検知する際に呼吸により変動を受けた体表波の成分である呼吸波が受信されると、呼吸波と透過波とが干渉するだけでなく、呼吸波の高調波による透過波への干渉も生じ得る。このような体動および呼吸の影響は、体表波の強度が大きくなるほど大きくなり、心拍の検知を安定して行うことが難しくなる。
【0009】
また、上述した特許文献２の従来技術では、散乱電磁波受信部は、生体の体表で反射した反射波を受信するため、体表に表れる体動を検知することはできても、心拍などの生体情報を検知することは困難であった。また、電磁波を体内に照射したとしても、体内で反射する反射波の強度よりも体表で反射する反射波の強度の方が大きく、さらに、これらの反射波は互いに干渉するため、体内で反射する反射波から生体情報を検知することは困難であった。
【0010】
本発明の目的は、心拍、呼吸、脈波などの生体情報を安定して検出することを可能とする生体情報検知システム、および、生体情報検知方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明にかかる生体情報検知システムは、生体の生体情報を検知する生体情報検知システムであって、上記生体の一方側に配置され、所定の偏波の電波を生体に照射する送信アンテナと、上記生体の他方側に配置され、上記電波と直交する偏波以外の偏波を受信する特性よりも、上記電波が上記生体の体内を透過する過程で生じる偏波であり、かつ、上記電波と直交する偏波である透過波を受信する特性が強い受信アンテナと、受信アンテナが受信した上記透過波に基づいて、生体情報を検知する検知部と、を備える。
【0012】
また、本発明にかかる生体情報検知方法は、生体の生体情報を検知する生体情報検知方法であって、所定の偏波の電波を上記生体の一方側から生体に照射する送信ステップと、上記生体の他方側で、上記電波と直交する偏波以外の偏波の受信を抑制し、上記電波が上記生体の体内を透過する過程で生じる偏波であり、かつ、上記電波と直交する偏波である透過波を選択的に受信する受信ステップと、受信ステップにおいて受信した上記透過波に基づいて、生体情報を検知する検知ステップと、を含む。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、心拍、呼吸、脈波などの生体情報を安定して検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本実施の形態に係る生体情報検知システムの構成の一例を示す図
【図2】本発明における生体情報検知の概要について説明する図
【図3】送信アンテナから放射されたマイクロ波の受信アンテナにおける受信状態を説明する図
【図4】第１の偏波フィルタ、および、第２の偏波フィルタについて説明する図
【図5】第１の偏波フィルタが設けられたエプロンを示す図
【図6】第２の偏波フィルタが設けられた椅子の一例を示す図
【図7】第１の偏波フィルタが設けられたベッドと第２の偏波フィルタが設けられた布団の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0016】
以下では、生体情報検知システムにより生体情報が検知される生体が人であり、検知される生体情報が心拍である場合について説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、人以外の生体や、脈波や呼吸などの他の生体情報の検知にも広く適用できる。
【0017】
なお、心拍とは、心臓の拍動のことである。また、脈波とは、心臓の拍動に伴って生じる血管の容積変化や血圧変化を示す波形である。心拍の検知では、心臓の拍動が検知され、脈波の検知では、血管の容積変化や血圧変化が検知される。
【0018】
図１は、本実施の形態に係る生体情報検知システム１０の構成の一例を示す図である。図１に示すように、この生体情報検知システム１０は、送信アンテナ１１、送信部１３および制御部１６を有する送信装置１０ａと、受信アンテナ１２、受信部１４、信号処理部１５および判定部１７を有する受信装置１０ｂを備える。
【0019】
送信アンテナ１１は、所定の偏波のマイクロ波を人に照射するアンテナである。所定の偏波とは、例えば、右旋円偏波、または、左旋回円偏波である。あるいは、水平偏波などの直線偏波であってもよい。また、ここでは、送信アンテナ１１が放射する電波をマイクロ波としたが、これに限定されず、他の波長の電波であってもよい。
【0020】
以下では、マイクロ波の伝搬方向などの説明を理解しやすくするため、互いに直交するｘ軸、ｙ軸、ｚ軸からなる３次元空間の直交座標系を用いる。ここで、送信アンテナ１１がマイクロ波を最も強く放射する方向をｚ軸の正の方向とする。
【0021】
送信アンテナ１１は、例えば、マイクロストリップアンテナなどの平面アンテナである。送信アンテナ１１が平面アンテナである場合、送信アンテナ１１は、基板面に垂直に交わる方向に最大の放射強度を有する。
【0022】
特に、送信アンテナ１１を人に隣接させて設置する場合は、送信アンテナ１１は、薄型の平面アンテナであることが好ましい。この場合、送信アンテナ１１の基板面を人に平行にすれば、椅子の背もたれ部などの設置スペースの制約ある箇所にも容易に送信アンテナ１１を設置することができるからである。
【0023】
送信アンテナ１１は、ｚ軸の負の方向（マイクロ波が放射される方向と反対の方向）並びにｘ軸方向またはｙ軸方向への電波の放射を防止する電波放射防止構造を備える。
【0024】
電波放射防止構造は、例えば、ＥＢＧ（Electromagnetic Band Gap）構造である。ＥＢＧ構造とは、電波の波長よりも小さい単位構造を周期的に配列した構造である。ＥＢＧ構造は、例えば、誘電体基板の表面に、矩形の金属電極を周期的に配列するとともに、誘電体基板の裏側に金属膜を形成し、金属電極と金属膜とを短絡ピンにて接続した構造である。これは、マッシュルーム構造のＥＢＧとして知られている。
【0025】
このような構造のＥＢＧは、その表面における特定の周波数帯域の電波の伝搬を抑制する特性を持つ。したがって、送信アンテナ１１の周囲に該送信アンテナ１１と同じ共振周波数のＥＢＧ構造を配置した場合、該ＥＢＧ構造は、ｘ軸方向またはｙ軸方向に向かって放射されるマイクロ波を減衰させることができる。
【0026】
なお、ＥＢＧ構造は、該構造の表面を伝搬して端部で回折したマイクロ波が、ｚ軸の負の方向へと放射されることを抑制することもできる。換言すれば、本発明の実施の形態に係る送信アンテナ１１は、従来のアンテナと比べ、指向性が改善される。
【0027】
送信アンテナ１１が円偏波のマイクロ波を放射する場合、円偏波の軸比は、ｚ軸の正の方向が最も良く、ｘ軸またはｙ軸方向に向かうにつれて劣化する。ＥＢＧ構造は、この軸比が劣化した領域の円偏波のマイクロ波を減衰させることができる。そのため、送信アンテナ１１は、受信アンテナ１２に向けて目的とする偏波のマイクロ波を効率的に送信することができる。
【0028】
なお、ＥＢＧ構造は、送信アンテナ１１から放射されるマイクロ波のｘ軸およびｙ軸方向並びにｚ軸の負の方向への放射を減衰させることができれば、送信アンテナ１１のどの位置に配置されていてもよい。
【0029】
また、送信アンテナ１１は、マイクロストリップアンテナに限られず、他のアンテナを用いてもよい。例えば、送信アンテナ１１として、ヘリカルアンテナを用いてもよい。この場合、送信アンテナ１１は、軸比特性の優れたマイクロ波を送信することができる。
【0030】
送信部１３は、送信アンテナ１１を介して、マイクロ波を送信する装置である。制御部１６は、送信部１３を制御してマイクロ波を送信させる装置である。制御部１６は、送信部１３が送信するマイクロ波の周波数の設定などを行う。なお、制御部１６を設けることは必須ではなく、送信部１３が既定のマイクロ波を送信するようにしてもよい。
【0031】
受信アンテナ１２は、人の体内における反射により、上記マイクロ波と直交する偏波となったマイクロ波を受信するアンテナである。例えば、所定の偏波が、右旋円偏波である場合、受信アンテナ１２は、右旋円偏波のマイクロ波と直交する偏波である左旋円偏波のマイクロ波を受信する。
【0032】
受信アンテナ１２は、例えば、マイクロストリップアンテナなどの平面アンテナである。
【0033】
特に、受信アンテナ１２を人の近くに設置する場合は、受信アンテナ１２は、薄型の平面アンテナであることが好ましい。受信アンテナ１２の基板面を人に平行にすれば、設置スペースの制約ある箇所にも容易に設置することができるからである。
【0034】
受信アンテナ１２は、送信アンテナ１１と同様、上記電波放射防止構造を備える。そのため、受信アンテナ１２は、従来のアンテナと比べて、指向性が改善される。
【0035】
さらに、受信アンテナ１２が円偏波のマイクロ波を受信する場合、受信アンテナ１２の電波放射防止構造は、軸比が劣化している領域において、目的としない偏波のマイクロ波の受信を抑制することができる。そのため、受信アンテナ１２は、目的とする偏波のマイクロ波を効率的に受信することができる。
【0036】
なお、受信アンテナ１２は、マイクロストリップアンテナに限られず、他のアンテナであってもよい。
【0037】
受信部１４は、受信アンテナ１２を介して、マイクロ波を受信する装置である。受信部１４は、受信アンテナ１２が受信するマイクロ波の周波数の設定などを行う。なお、受信装置１０ｂに制御部を設け、制御部が、受信部１４が受信するマイクロ波の周波数の設定などを行ってもよい。
【0038】
信号処理部１５は、受信部１４が受信したマイクロ波のアナログ波形から心拍情報の抽出処理を行うことにより、人の心拍を検知する検知部である。なお、マイクロ波を人に照射して心拍を検知する技術は公知であるため、ここでは詳しい説明を省略する。
【0039】
判定部１７は、信号処理部１５が検知した心拍に基づいて各種判定を行う処理部である。判定部１７は、例えば、心拍数が予め定められたしきい値を超えているか、あるいは、下回っているかを判定する。
【0040】
【0041】
送信アンテナ１１は、人２０の一方側に配置される。一方側とは、例えば、人２０の正面側である。また、受信アンテナ１２は、人２０の他方側に配置される。他方側とは、例えば、人２０の背面側である。すなわち、受信アンテナ１２は、人２０を挟んで、送信アンテナ１１と対向する位置に設けられる。
【0042】
図２に示すように、受信アンテナ１２まで到達する主なマイクロ波は、人２０の体外を回り込んで反対側に到達する回折波３０と、人２０の体の表面を伝搬する体表波３１と、人２０の体内を透過した透過波３２である。
【0043】
例えば、右旋円偏波のマイクロ波が人２０に照射されると、人２０の体内の誘電率に差がある器官２０ａの境界面で反射が生じる。そして、器官２０ａの内部を透過した透過波３２は、体内における反射により、送信アンテナ１１が放射したマイクロ波と直交する左旋円偏波となりやすい。
【0044】
これに対して、回折波３０および体表波３１は、送信アンテナ１１が放射した右旋円偏波のマイクロ波と直交する左旋円偏波にはならない。生体周辺のものに反射することにより、送信アンテナ１１が放射した右旋円偏波のマイクロ波が、これに直交する左旋円偏波となることはあるが、頻度と強度は周辺設置物の状況による。また、周辺での反射により信号レベルは弱くなる。
【0045】
一般に、所定の偏波のマイクロ波を受信するためには同じ偏波のマイクロ波を受信するアンテナを用いる。しかし、本発明では、受信アンテナ１２を、送信アンテナ１１が放射したマイクロ波と直交する偏波のマイクロ波を受信するアンテナとすることにより、回折波３０、および、体表波３１の受信を抑制しつつ、生体情報を反映する透過波３２の受信を選択的に行うことができるようになる。
【0046】
その結果、回折波３０や体表波３１と透過波３２とが互いに干渉することを抑制でき、心拍、呼吸、脈波などの生体情報を安定して検出することができる。
【0047】
また、上述したように、送信アンテナ１１は、ＥＢＧ構造によって従来のアンテナと比べて指向性が改善されるため、回折波３０や体表波３１の発生を低減することができる。このため、受信アンテナ１２は、人２０の体内を透過した透過波３２を安定して受信することができる。
【0048】
換言すれば、送信アンテナ１１は、回折波３０および体表波３１に対する透過波３２の強度を大きくすることができる。このため、信号処理部１５は受信部１４が受信したアナログ信号から生体情報を安定して抽出することができる。
【0049】
また、透過波３２に対する回折波３０や体表波３１の強度は相対的に小さくなるため、回折波３０や体表波３１が、送信アンテナ１１から放射されたマイクロ波と直交する偏波となった場合であっても、これらのマイクロ波の透過波３２に対する影響を小さくすることができる。
【0050】
また、上述したように、受信アンテナ１２は、従来と比べて指向性が改善されるため、回折波３０や体表波３１の受信を抑制することができる。このため、受信アンテナ１２は、人２０の体内を透過した透過波３２を安定して受信することができる。
【0051】
すなわち、本発明の生体情報検知システム１０は、生体情報を含まない回折波３０および体表波３１の強度に対する透過波３２の強度（Ｄ／Ｕ比）を大きくして、生体情報を安定的に検知することができる。
【0052】
上述した実施の形態では、人２０の正面側に送信アンテナ１１を配置し、人２０の背面側に受信アンテナ１２を配置したが、このような構成に限られるものではない。例えば、人２０の背面側に送信アンテナ１１を配置し、人２０の正面側に受信アンテナ１２を配置してもよい。
【0053】
また、本発明の生体情報検知システム１０では、電波法の微弱無線規格等に適合した微弱な電波を利用してもよい。
【0054】
生体情報検知システム１０において、例えば、電波法上の微弱電波として扱えない電波を利用する場合は、特定の免許が必要とされ、免許を取得するための費用がかかる。
【0055】
また、特定の免許を必要としない特定小電力無線を利用する場合であっても、技術基準適合証明を取得する必要がある。この場合は、無線通信機能などをシステムに実装する必要があり、機能追加のためのコストがかかる。
【0056】
したがって、電波法上の微弱無線規格に合わせた微弱な電波を用いれば、これらのコストの上昇を抑制することができる。
【0057】
ただし、一般に、送信アンテナ１１が微弱な電波を放射する場合、受信アンテナ１２は、送信アンテナ１１が放射した電波を精度よく受信することが困難になる。また、受信アンテナ１２が受信する電波に対するノイズの影響も大きくなる。
【0058】
そのため、本発明では、送信アンテナ１１が微弱な電波を放射する場合、受信アンテナ１２には、例えば、平面ヘリカルアンテナなどの高利得で、かつ、指向性の鋭いアンテナを用いる。平面ヘリカルアンテナは、巻き数を増加させれば、さらに指向性を鋭くすることができる。
【0059】
また、送信アンテナ１１が微弱な電波を放射する場合、送信アンテナ１１は、人２０に接するか、あるいは、可能な限り人２０に近づけて配置されるのが好ましい。このようにすれば、回折波３０や体表波３１の発生を低減することができる。その結果、受信アンテナ１２は、人２０の体内を透過した透過波３２を安定して受信することができる。
【0060】
なお、送信アンテナ１１が放射する電波を微弱な電波とした場合、生体情報検知システム１０は、人２０に対する電波の暴露量を低減することができるという副次的な効果をもたらすことができる。
【0061】
また、本発明の生体情報検知システム１０は、車両を運転中のドライバの異常検知などに用いることができる。例えば、車両のインストルメントパネル部に送信アンテナ１１を設置し、運転席の着座シートの背もたれ部に受信アンテナ１２を設置することで、運転中のドライバの生体情報を逐次検知することが可能になる。
【0062】
この場合、送信アンテナ１１には、アンテナの基板面に平行な方向に指向性を有する平面ヘリカルアンテナなどの平面アンテナを採用し、基板面が人２０に対して垂直になるように配置する。これにより、送信アンテナ１１をインストルメントパネル部に目立たないように設置することができる。
【0063】
また、受信アンテナ１２には、基板面に垂直に交わる方向に指向性を有する平面アンテナを採用し、基板面を人２０に平行にすれば、受信アンテナ１２を着座シートの背もたれ部に容易に収納することができる。
【0064】
本発明の生体情報検知システム１０は、さらに、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）を操作中の人２０の生体情報の検知にも適用することができる。例えば、キーボードの前に送信アンテナ１１を設置し、椅子の背もたれ部に受信アンテナ１２を設置することで、ＰＣを操作中の人２０の生体情報を逐次検知することが可能になる。
【0065】
この場合、送信アンテナ１１に厚みがあると、設置スペースの制約から送信アンテナ１１の設置が困難になる場合や、人２０がキーボードのデザインなどに違和感を覚える場合がある。そのため、この場合、送信アンテナ１１は、平面ヘリカルアンテナなどの平面アンテナを採用する。また、送信アンテナ１１の指向性は、当該アンテナの一端面方向となる。
【0066】
また、受信アンテナ１２に、基板面に垂直に交わる方向に指向性を有する平面アンテナを採用し、基板面を人２０に平行にすれば、受信アンテナ１２を椅子の背もたれ部に容易に収納することができる。
【0067】
図３は、送信アンテナ１１から放射されるマイクロ波の受信アンテナ１２における受信状態を説明する図である。図３中、「○」は、受信アンテナ１２におけるマイクロ波の受信状態が安定していること示している。また、「△」は、受信アンテナ１２におけるマイクロ波の受信状態が不安定であることを示している。また、「×」は、受信アンテナ１２におけるマイクロ波の受信が不可、すなわち、受信アンテナ１２は、マイクロ波を受信しないこと示している。
【0068】
送信アンテナ１１が水平偏波のマイクロ波を照射する場合であって受信アンテナ１２が水平偏波のマイクロ波を受信する特性を備えている場合、受信アンテナ１２における透過波３２、表面波２１および回折波３０の受信状態は安定している。
【0069】
送信アンテナ１１が水平偏波のマイクロ波を照射する場合であって受信アンテナ１２が垂直偏波のマイクロ波を受信する特性を備えている場合、受信アンテナ１２における透過波３２の受信状態は安定している。一方、受信アンテナ１２は、表面波２１および回折波３０を受信しない。
【0070】
送信アンテナ１１が水平偏波のマイクロ波を照射する場合であって受信アンテナ１２が右旋円偏波のマイクロ波を受信する特性を備えている場合、受信アンテナ１２における透過波３２、表面波２１および回折波３０の受信状態は不安定である。
【0071】
送信アンテナ１１が水平偏波のマイクロ波を照射する場合であって受信アンテナ１２が左旋円偏波のマイクロ波を受信する特性を備えている場合、受信アンテナ１２における透過波３２、表面波２１および回折波３０の受信状態は不安定である。
【0072】
すなわち、図３は、送信アンテナ１１が水平偏波のマイクロ波を照射する場合、垂直偏波のマイクロ波を受信する特性を備えた受信アンテナ１２を用いれば、透過波３２のみを安定して受信することが可能であることを示している。
【0073】
同様に、図３は、送信アンテナ１１が垂直偏波のマイクロ波を照射する場合、水平偏波のマイクロ波を受信する特性を備えた受信アンテナ１２を用いれば、透過波３２のみを安定して受信することが可能であることを示している。
【0074】
同様に、図３は、送信アンテナ１１が右旋円偏波のマイクロ波を照射する場合、左旋円偏波のマイクロ波を受信する特性を備えた受信アンテナ１２を用いれば、透過波３２のみを安定して受信することが可能であることを示している。
【0075】
同様に、図３は、送信アンテナ１１が左旋円偏波のマイクロ波を照射する場合、右旋円偏波のマイクロ波を受信する特性を備えた受信アンテナ１２を用いれば、透過波３２のみを安定して受信することが可能であることを示している。
【0076】
換言すれば、図３は、送信アンテナ１１から人２０に向けて照射された偏波のマイクロ波は、人２０の体内において、照射されたマイクロ波に直交する成分を有する偏波となることを示している。
【0077】
これは、上述したように、体内における誘電率に差がある器官２０ａの境界面でマイクロ波の反射または回折が繰り返されると、反射または回折したマイクロ波は、体内に入射した所定の偏波と直交する成分を有する偏波のマイクロ波となるとためであると考えられる。
【0078】
このような知見に基づいて、本発明では、受信アンテナ１２として、人２０に向けて照射された偏波と直交する偏波となったマイクロ波を受信するアンテナを用いている。
【0079】
なお、図１に示した生体情報検知システム１０は、さらに第１の偏波フィルタ４０、および、第２の偏波フィルタ４１の少なくとも一方をさらに備えることとしてもよい。
【0080】
図４は、第１の偏波フィルタ４０、および、第２の偏波フィルタ４１について説明する図である。
【0081】
図４に示すように、第１の偏波フィルタ４０とは、送信アンテナ１１が人２０の近傍に設けられていない場合に、送信アンテナ１１と人２０との間に配置され、送信アンテナ１１が送信する水平偏波のマイクロ波以外のマイクロ波を除去する偏波フィルタである。
【0082】
第１の偏波フィルタ４０を設けることにより、生体内に水平偏波のマイクロ波以外のマイクロ波が照射されることを防止できる。その結果、受信アンテナ１２で受信される透過波３２の偏波状態が不安定になることを抑制でき、心拍などの生体情報の安定した検出が実現できる。
【0083】
第２の偏波フィルタ４１とは、受信アンテナ１２が人２０の近傍に設けられていない場合に、人２０と受信アンテナ１２との間に配置され、人２０の体内における反射により送信アンテナ１１が送信する水平偏波のマイクロ波と直交する偏波となった透過波３２以外のマイクロ波を除去する偏波フィルタである。
【0084】
受信アンテナ１２を人２０から離して設置すると、人２０の体内を透過する際に水平偏波のマイクロ波と直交する偏波とならなかった透過波３２、回折波３０、または、体表波３１が、人２０と受信アンテナ１２との間にある物体の影響で水平偏波のマイクロ波と直交する偏波となる可能性がある。
【0085】
この場合、人２０の体内における反射により水平偏波のマイクロ波と直交する偏波となった透過波３２と、人２０と受信アンテナ１２との間にある物体の影響で水平偏波のマイクロ波と直交する偏波となった透過波３２、回折波３０、または、体表波３１とが干渉し、受信状態が不安定になる可能性がある。
【0086】
そのため、第２の偏波フィルタ４１を設け、人２０の近傍で水平偏波のマイクロ波と直交する偏波の透過波３２以外のマイクロ波を除去し、目的とする偏波の透過波３２のみを通過させる。
【0087】
これにより、送信アンテナ１１により送信されたマイクロ波が、人２０と受信アンテナ１２との間で複数回反射するなどして水平偏波のマイクロ波と直交する偏波となるような場合を除き、受信アンテナ１２で受信される透過波３２の偏波状態が不安定になることを抑制できる。すなわち、人２０の体内における反射により水平偏波のマイクロ波と直交する偏波となった透過波３２により心拍などの生体情報の安定した検出が実現できる。
【0088】
ここで、送信アンテナ１１、または、受信アンテナ１２を人２０から離して設置する理由の１つとして、送信アンテナ１１、および、受信アンテナ１２が人体に近い位置に設けられると送信アンテナ１１、および、受信アンテナ１２の特性が変化してしまうことが挙げられる。
【0089】
送信アンテナ１１、または、受信アンテナ１２を人２０から離して設置する場合であっても、本実施の形態に係る生体情報検知システム１０では、第１の偏波フィルタ４０、または、第２の偏波フィルタ４１を設けることにより安定した生体情報の検出が実現できる。
【0090】
その結果、送信アンテナ１１、および、受信アンテナ１２の配置の自由度を高めることができる。
【0091】
なお、第１の偏波フィルタ４０、および、第２の偏波フィルタ４１の少なくとも一方は、人２０が着用するエプロンなどの着衣に設けられることとしてもよい。
【0092】
図５は、第１の偏波フィルタ４０が設けられたエプロン５０を示す図である。図５に示すエプロン５０を人２０が着用し、人２０が送信アンテナ１１のある方向を向くことにより、送信アンテナ１１から放射されたマイクロ波が第１の偏波フィルタ４０を介して人２０の体内を透過する一方で、送信アンテナ１１が送信する水平偏波のマイクロ波以外のマイクロ波を除去することができる。
【0093】
なお、人２０が着用する着衣の背中側に第２の偏波フィルタ４１を設けることとしてもよい。これにより、送信アンテナ１１が送信する水平偏波のマイクロ波と直交する垂直偏波のマイクロ波以外のマイクロ波を除去することができる。
【0094】
また、人２０が着用する着衣の腹部側に第１の偏波フィルタ４０を設け、背中側に第２の偏波フィルタ４１を設けることとしてもよい。
【0095】
これにより、第１の偏波フィルタ４０、および、第２の偏波フィルタ４１をそれらの機能を発揮する状態で容易に配置することができる。
【0096】
また、第１の偏波フィルタ４０、および、第２の偏波フィルタ４１の少なくとも一方は、人２０を支える椅子やベッドなどの器具に設けられることとしてもよい。
【0097】
図６は、第２の偏波フィルタ４１が設けられた椅子６０の一例を示す図である。図６に示す椅子６０に人２０が座ることにより、送信アンテナ１１から放射され、人２０の体内を透過したマイクロ波が第２の偏波フィルタ４１を通過する。その結果、人２０が椅子６０に座った状態で、安定した生体情報の検出を実現することができる。
【0098】
また、図７は、第１の偏波フィルタ４０が設けられたベッド７０と第２の偏波フィルタ４１が設けられた布団７１の一例を示す図である。
【0099】
図７に示されていないが、この場合、送信アンテナ１１がベッド７０の下側（例えば、床など）に設けられ、受信アンテナ１２が布団７１の上側（例えば、部屋の天井など）に設けられる。
【0100】
この場合も同様に、第１の偏波フィルタ４０、および、第２の偏波フィルタ４１をそれらの機能を発揮する状態で容易に配置することができる。特に、図７の場合には、寝たきりの状態にある人２０であっても、その人２０の生体情報を容易に検知することができる。
【0101】
なお、第１の偏波フィルタ４０を布団７１に設け、第２の偏波フィルタ４１をベッド７０に設け、送信アンテナ１１を布団７１の上側に設け、受信アンテナ１２をベッド７０の下側に設けて、人２０の生体情報を検知することとしてもよい。
【0102】
２０１７年４月１１日出願のＰＣＴ／ＪＰ２０１７／０１４７５４の国際出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
【産業上の利用可能性】
【0103】
本発明は、生体の生体情報を検知する生体情報検知システムに用いるのに好適である。
【符号の説明】
【0104】
１０ 生体情報検知システム
１０ａ 送信装置
１０ｂ 受信装置
１１ 送信アンテナ
１２ 受信アンテナ
１３ 送信部
１４ 受信部
１５ 信号処理部
１６ 制御部
１７ 判定部
２０ 人
２０ａ 器官
３０ 回折波
３１ 体表波
３２ 透過波
４０ 第１の偏波フィルタ
４１ 第２の偏波フィルタ
５０ エプロン
６０ 椅子
７０ ベッド
７１ 布団
１０ａ 送信装置
１０ｂ 受信装置
１１ 送信アンテナ
１２ 受信アンテナ
１３ 送信部
１４ 受信部
１５ 信号処理部
１６ 制御部
１７ 判定部
２０ 人
２０ａ 器官
３０ 回折波
３１ 体表波
３２ 透過波
４０ 第１の偏波フィルタ
４１ 第２の偏波フィルタ
５０ エプロン
６０ 椅子
７０ ベッド
７１ 布団
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】