特許 7669848 生体情報検出装置

(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】2025-04-21

(45)【発行日】2025-04-30

(54)【発明の名称】生体情報検出装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/11 20060101AFI20250422BHJP

   A61B 5/0245 20060101ALI20250422BHJP

【ＦＩ】

A61B5/11 110

A61B5/0245 A

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2021121133

(22)【出願日】2021-07-23

(65)【公開番号】P2023016642

(43)【公開日】2023-02-02

【審査請求日】2024-04-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110001128

【氏名又は名称】弁理士法人ゆうあい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 領

(72)【発明者】

【氏名】柴田 俊輔

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 里穂

【審査官】▲高▼ 芳徳

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／１５９３１５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０２１－０７９０２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ５／０６ － ５／２２

Ａ６１Ｂ ５／０２ － ５／０３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象者の生体情報を検出する生体情報検出装置であって、
第１電波を前記対象者に向けて放射する送信アンテナ（１２、１２Ａ）と、
前記送信アンテナから放射されて前記対象者を透過した電波を、前記対象者に向けて反射する反射部材（１３、１３Ａ、１３Ｂ）と、
前記反射部材で反射された電波を第２電波として受信する受信アンテナ（１４、１４Ａ）と、
前記送信アンテナから前記第１電波が放射されている際に、前記受信アンテナが受ける前記第２電波に応じた受信信号を取得する信号取得部（２１）と、
前記信号取得部が取得した前記受信信号に基づいて、前記生体情報を算出する演算部（２４）と、を備え、
前記第１電波および前記第２電波は、互いに異なる方向の偏波を持つ電波であり、
前記受信アンテナは、前記第２電波の偏波の受信感度が前記第１電波の偏波に比べて高くなっており、
前記送信アンテナ（１２Ａ）は、前記第１電波として所定旋回方向の円偏波または楕円偏波の電波を前記対象者に向けて放射し、
前記反射部材（１３Ｂ）は、前記第２電波の旋回方向が前記所定旋回方向と逆向きとなるように、前記送信アンテナから放射される前記第１電波を反射する際に前記第１電波の偏波方向を回転させる、生体情報検出装置。

【請求項2】

前記送信アンテナおよび前記受信アンテナは、前記対象者に対して前記反射部材とは反対側に配置されている、請求項１に記載の生体情報検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、対象者の生体情報を検出する生体情報検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電波透過式の生体情報検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１には、送信アンテナから対象者に向けて放射された電波を受信アンテナで受信する構成になっている。受信アンテナ側で受信される電波は、対象者の心拍の変動に合わせて変動する。このため、受信アンテナ側で受信される電波の変動を観測することで対象者の心拍数を算出することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１３－１５３７８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、従来の生体情報検出装置は、受信アンテナで受信する成分に、対象者の身体を透過した透過波の他に、送信アンテナから直接受信する直接波や対象者の身体の表面で回折して受信する体表面反射波が含まれる。透過波には、対象者の心拍の変動に対応する心拍成分が含まれるが、直接波と体表面反射波には、心拍成分が含まれない。すなわち、直接波と体表面反射波は、透過波と異なり、生体情報の検出精度を低下させるノイズ成分となってしまう。これらは本発明者らの鋭意検討の末に見出された。

【0005】

本開示は、生体情報の検出精度の向上を図ることが可能な生体情報検出装置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】

【0006】

請求項１に記載の発明は、
対象者の生体情報を検出する生体情報検出装置であって、
第１電波を前記対象者に向けて放射する送信アンテナ（１２、１２Ａ）と、
送信アンテナから放射されて対象者を透過した電波を、対象者に向けて反射する反射部材（１３、１３Ａ、１３Ｂ）と、
反射部材で反射された電波を第２電波として受信する受信アンテナ（１４、１４Ａ）と、
送信アンテナから前記第１電波が放射されている際に、受信アンテナが受ける第２電波に応じた受信信号を取得する信号取得部（２１）と、
信号取得部が取得した受信信号に基づいて、生体情報を算出する演算部（２４）と、を備え、
第１電波および第２電波は、互いに異なる方向の偏波を持つ電波であり、
受信アンテナは、第２電波の偏波の受信感度が第１電波の偏波に比べて高くなっており、
送信アンテナ（１２Ａ）は、第１電波として所定旋回方向の円偏波または楕円偏波の電波を対象者に向けて放射し、
反射部材（１３Ｂ）は、第２電波の旋回方向が所定旋回方向と逆向きとなるように、送信アンテナから放射される第１電波を反射する際に第１電波の偏波方向を回転させる。

【0007】

これによれば、第２電波の偏波に対する受信アンテナの受信感度が高いので、対象者を透過して対象者の生体情報に対応する成分が含まれる第２電波を受信アンテナで適切に受信することができる。加えて、第１電波の偏波に対する受信アンテナの受信感度が低いので、ノイズ成分となる第１電波の受信アンテナでの受信が抑制される。

【0008】

したがって、本開示の生体情報検出装置によれば、受信アンテナが第１電波および第２電波それぞれを区別せずに受信するものに比べて、生体情報の検出精度の向上を図ることができる。

【0009】

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１実施形態に係る生体情報検出装置の概略構成図である。

【図2】シートベルト等を説明するための説明図である。

【図3】送信アンテナを説明するための説明図である。

【図4】反射部材を説明するための説明図である。

【図5】反射部材による電波の変化を説明するための説明図である。

【図6】受信アンテナの特性を説明するための説明図である。

【図7】第１実施形態に係る生体情報検出装置の情報制御部が実行する処理の流れを示すフローチャートである。

【図8】受信信号の処理の流れを説明するための説明図である。

【図9】受信信号の周波数特性を説明するための説明図である。

【図10】比較例における受信アンテナが受信する電波を説明するための説明図である。

【図11】比較例における受信信号の周波数特性を説明するための説明図である。

【図12】第２実施形態に係る反射部材を説明するための説明図である。

【図13】反射部材の模式的な拡大図である

【図14】反射部材における電波の変化を説明するための説明図である。

【図15】第３実施形態に係る生体情報検出装置の概略構成図である。

【図16】送信アンテナが放射する第１電波を説明するための説明図である。

【図17】反射部材における電波の変化を説明するための説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態において、先行する実施形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。また、実施形態において、構成要素の一部だけを説明している場合、構成要素の他の部分に関しては、先行する実施形態において説明した構成要素を適用することができる。以下の実施形態は、特に組み合わせに支障が生じない範囲であれば、特に明示していない場合であっても、各実施形態同士を部分的に組み合わせることができる。

【0012】

（第１実施形態）
本実施形態について、図１～図１１を参照して説明する。本実施形態では、本開示の生体情報検出装置１を用いて、車両の座席Ｓに着座した乗員Ｐの一人の心拍数を生体情報として算出する例について説明する。なお、図面に図示した前後、左右、上下を付した各矢印は、車両に乗員Ｐが搭乗した際の前後方向ＤＲ１、左右方向ＤＲ２、上下方向ＤＲ３を示している。

【0013】

車両は、例えば、自動運転システムが搭載された自動運転車両である。自動運転システムは、所定の指標レベル以下（例えば、ＮＨＴＳＡの指標レベル３以下）では、運転手の監視下で作動し、運転責任は運転手が負うものとされている。一方、自動運転システムにより運転手を含む乗員Ｐの心理的負荷が減り、乗員Ｐの覚醒度が低下することが多くの学会で報告されている。そのため、近年、乗員Ｐの覚醒度を検出し、その結果に応じて警告表示等を行うシステムの開発が進められている。乗員Ｐの覚醒度を検出するために、乗員Ｐの心拍数や呼吸数といった生体情報を計測する場合、「運転の妨げとならないこと」および「常時計測が必要であること」といった制約から、乗員Ｐの身体に対して非接触、且つ、非拘束の手法による計測が望まれている。

【0014】

これらを加味して、生体情報検出装置１は、乗員Ｐを透過した電波信号に基づいて、乗員Ｐの生体情報を検出する電波透過式の装置として構成されている。生体情報検出装置１は、車両の座席Ｓに着座した乗員Ｐを対象者とし、当該対象者の心拍数を生体情報として算出する。

【0015】

ここで、座席Ｓは、図１に示すように、乗員Ｐの下半身を支持するシートクッションＳＣ、乗員Ｐの上半身を背後から支持するシートバックＳＢ、乗員Ｐの頭部を支持するヘッドレストＨＲを有している。車両の走行時等のように乗員ＰがシートベルトＢを装着した状態では、乗員Ｐの背中がシートバックＳＢに接する。

【0016】

シートベルトＢは、図２に示すように、乗員Ｐの胸部を肩から腰にかけて斜めに固定する肩ベルトＢＳ、乗員Ｐの腰部を横切る腰ベルトＢＲを有する３点式のものが採用されている。乗員ＰがシートベルトＢを装着した状態では、乗員Ｐの胸部が肩ベルトＢＳに密着し、乗員Ｐの腰部が腰ベルトＢＲに密着する。

【0017】

図１に示すように、生体情報検出装置１は、発信機１１、送信アンテナ１２、反射部材１３、受信アンテナ１４、受信機１５、および情報制御部２０を備えている。生体情報検出装置１の各種構成は、基本的に車両に搭載されるが、一部が車両の外部に設置されるようになっていてもよい。

【0018】

発信機１１は、所定の周波数（例えば、９００ＭＨｚ帯の周波数）の送信信号を送信アンテナ１２に出力する。送信アンテナ１２は、座席Ｓのうち、シートバックＳＢの内部に配置されている。送信アンテナ１２は、発信機１１からの送信信号に応じた電波を第１電波として座席Ｓに着座した乗員Ｐの上半身に向けて放射する。

【0019】

反射部材１３は、乗員Ｐに対して送信アンテナ１２とは反対側に配置されている。反射部材１３は、座席Ｓに着座した乗員Ｐを挟んで送信アンテナ１２と対向して配置されている。反射部材１３は、外部から放射された電波を、当該電波の入射方向に反射する反射アンテナで構成されている。本実施形態の反射部材１３は、送信アンテナ１２から放射されて乗員Ｐを透過した電波を、乗員Ｐに向けて反射する。具体的には、反射部材１３は、図２に示すように、シートベルトＢの肩ベルトＢＳに配置されている。これにより、乗員ＰがシートベルトＢを装着すると、乗員Ｐの衣服等を介して乗員Ｐの身体に反射部材１３が密着する。

【0020】

受信アンテナ１４は、反射部材１３で反射された電波を第２電波として受信する。第２電波は、反射部材１３にて乗員Ｐに向けて反射された反射波である。受信アンテナ１４は、送信アンテナ１２と同様に、座席Ｓのうち、シートバックＳＢの内部に配置されている。すなわち、受信アンテナ１４および送信アンテナ１２は、乗員Ｐに対して反射部材１３とは反対側に配置されている。受信アンテナ１４は、送信アンテナ１２から放射されて乗員Ｐを透過した電波のうち、反射部材１３で反射されて再び乗員Ｐを透過した電波を受信する。図１では、受信アンテナ１４と送信アンテナ１２とが離間して配置されているが、受信アンテナ１４と送信アンテナ１２は、近接して配置されていてもよい。

【0021】

受信機１５は、受信アンテナ１４が受信した電波信号を増幅して出力する。具体的には、受信機１５は、受信アンテナ１４が受信した電波信号を増幅して生体信号Ｐ１として情報制御部２０に出力する。

【0022】

情報制御部２０は、受信機１５から取得した生体信号Ｐ１に基づいて、乗員Ｐの心拍数を算出する。情報制御部２０は、入力部２１、記憶部２２、出力部２３、処理部２４を含んでいる。

【0023】

入力部２１は、送信アンテナ１２から電波が放射されている際に受信アンテナ１４が受けた電波に応じた受信信号を取得する信号取得部である。入力部２１は、受信機１５から入力されたアナログ信号である生体信号Ｐ１をデジタル信号として処理部２４に出力する。

【0024】

記憶部２２は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、書き込み可能な不揮発性記憶媒体等を含む。記憶部２２を構成するＲＡＭ、ＲＯＭ、書き込み可能な不揮発性記憶媒体は、いずれも非遷移的実体的記憶媒体である。

【0025】

出力部２３は、処理部２４から入力された信号を情報制御部２０の外部の装置に出力する。出力先の外部の装置は、例えば、経路案内等を行う車載ナビゲーション装置でもよいし、車両の外部と通信を行う車載データ通信モジュールでもよいし、乗員Ｐが携帯する携帯通信端末でもよい。

【0026】

処理部２４は、記憶部２２のＲＯＭまたは書き込み可能な不揮発性記憶媒体に記録されたプログラムに従った処理を実行する装置である。本実施形態の処理部２４は、記憶部２２のＲＡＭを作業領域として使用する。処理部２４は、入力部２１が取得した受信信号に基づいて生体情報を算出する演算部として機能する。

【0027】

ここで、乗員Ｐの身体を透過した透過波には、乗員Ｐの心拍の変動に対応する心拍成分が含まれるが、乗員Ｐの身体を透過していない電波には、心拍成分が含まれない。すなわち、乗員Ｐの身体を透過していない電波は、透過波と異なり、生体情報の検出精度を低下させるノイズ成分となる。なお、乗員Ｐの身体を透過していない電波としては、送信アンテナ１２から受信アンテナ１４に向かう直接波Ｗ１と乗員Ｐの身体の表面を回折して受信アンテナ１４に向かう体表面反射波Ｗ２等が含まれる。

【0028】

例えば、送信アンテナ１２が放射する第１電波の強度を“Ｅ０”とし、第１電波の偏波面と第２電波の偏波面とのなす角度を“θ”としたとき、受信アンテナ１４が受信する第１電波の受信強度Ｅは、以下の数式Ｆ１で表すことができる。

【0029】

Ｅ＝Ｅ０×ｃｏｓθ ・・・（Ｆ１）
数式Ｆ１に示すように、第１電波の受信強度Ｅは、が“θ＝０”のときに“Ｅ０”となり、“θ＝π／２”のときに“０”となる。このため、送信アンテナ１２が放射する第１電波の偏波を反射部材１３によって“π／２”を回転させることができれば、受信アンテナ１４における第１電波の受信強度Ｅを“０”にすることができる。すなわち、送信アンテナ１２が放射する第１電波の偏波を反射部材１３によって“π／２”を回転させることができれば、受信アンテナ１４では、ノイズとなる第１電波を受信することなく、乗員Ｐの身体を透過した電波を受信することが可能となる。

【0030】

上記事項を加味して、生体情報検出装置１は、送信アンテナ１２が放射する第１電波と受信アンテナ１４が受信する第２電波とが、互いに異なる方向の偏波を持つ電波になっている。そして、受信アンテナ１４は、第２電波の偏波の受信感度が第１電波の偏波に比べて高くなっている。以下、本実施形態の送信アンテナ１２、反射部材１３、受信アンテナ１４について、図２～図６を参照しつつ説明する。

【0031】

図３に示すように、送信アンテナ１２は、第１電波として平面状の偏波面を有する電波を乗員Ｐに向けて放射する。具体的には、送信アンテナ１２は、電波を発するエレメントを上下方向ＤＲ３に沿って垂直に配設されたダイポール型のアンテナで構成されている。送信アンテナ１２は、垂直面内で振動する垂直偏波ＶＰを乗員Ｐに向けて放射する。

【0032】

ここで、本明細書における“平面状の偏波面を有する電波”とは、電波の偏波面が実質的に一平面内にあるものをいう。“平面状の偏波面を有する電波”としては、例えば、水平偏波ＨＰ、垂直偏波ＶＰ等の直線偏波を有するものが挙げられる。なお、水平偏波ＨＰは、電場の振動方向が地面に対して略水平な直線偏波である。垂直偏波ＶＰは、電場の振動方向が地面に対して略垂直な直線偏波である。

【0033】

反射部材１３は、送信アンテナ１２から放射されて乗員Ｐを透過した第１電波を反射するだけでなく、第１電波を反射する際に第１電波の偏波面を回転させる。具体的には、反射部材１３は、第１電波の偏波面と反射波となる第２電波の偏波面とが直交または平行よりも直交に近い態様で交差するように、送信アンテナ１２から放射される第１電波を反射する際に第１電波の偏波方向を回転させる。送信アンテナ１２から放射される第１電波を反射する際に回転させることができるように、反射部材１３は、送信アンテナ１２に対して傾いた姿勢で配設されている。

【0034】

図２および図４に示すように、反射部材１３は、送信アンテナ１２の延在方向である上下方向ＤＲ３に対し所定の傾斜角度αを有する姿勢で配設されたダイポール型の反射アンテナで構成されている。本実施形態の反射部材１３は、肩ベルトＢＳに対して固定されている。反射部材１３は、肩ベルトＢＳとともに、肩から腰に向かって斜めに延びている。

【0035】

ここで、傾斜角度αは、第１電波の偏波方向を回転可能なように“０”よりも大きい角度に設定される。傾斜角度αは、第１電波を反射可能なように“π／２”未満の角度に設定される。例えば、傾斜角度αは、“π／６”から“π／３”の角度の範囲内に設定される。傾斜角度αは、反射後の偏波の向きおよび反射に伴う損失を考慮して、“π／４”±“π／１８”の角度の範囲内に設定されていることが望ましい。なお、前記の傾斜角度αは、反射部材１３を設置する際の目安であり、実際には生体情報の検出精度を加味して最適な角度に調整することが望ましい。

【0036】

このように構成される反射部材１３は、第１電波を反射する際に、第１電波の偏波面と反射波の偏波面とが直交または平行よりも直交に近い態様となるように、偏波面を第１電波の偏波方向を回転させる。例えば、図５に示すように、反射部材１３は、反射波が垂直偏波ＶＰよりも水平偏波ＨＰに近くなるように、第１電波の偏波方向を回転させる。なお、平行よりも直交に近い態様は、例えば、第１電波の偏波面と反射波である第２電波の偏波面とのなす角度が“π／４”から“π／２”の範囲内となる態様として解釈することができる。

【0037】

受信アンテナ１４は、反射部材１３で反射された電波を第２電波として受信する。受信アンテナ１４は、送信アンテナ１２と同様に、座席Ｓのうち、シートバックＳＢの内部に配置されている。受信アンテナ１４は、送信アンテナ１２から放射されて乗員Ｐを透過した電波のうち、反射部材１３で反射されて再び乗員Ｐを透過した電波を受信する。

【0038】

受信アンテナ１４は、第１電波とは異なる方向の偏波を有する第２電波を受信可能に構成され、当該第２電波の偏波の受信感度が第１電波の偏波に比べて高くなっている。すなわち、受信アンテナ１４は、例えば、垂直偏波ＶＰの受信が抑制され、且つ、水平偏波ＨＰの受信が促進される構造になっている。受信アンテナ１４は、例えば、受信アンテナ１４は、図６に示すように水平面内で振動する水平偏波ＨＰを受信可能なダイポール型のアンテナで構成される。

【0039】

次に、生体情報検出装置１の作動について説明する。発信機１１は、所定の周波数の送信信号を送信アンテナ１２に出力する。送信アンテナ１２は、発信機１１からの送信信号に応じた電波を座席Ｓに乗車した乗員Ｐに向けて放射する。具体的には、送信アンテナ１２は、垂直偏波ＶＰを第１電波として乗員Ｐに向けて放射する。送信アンテナ１２から送信された第１電波の一部は、座席Ｓに乗車した乗員Ｐを透過する。

【0040】

電波に対して乗員Ｐの身体は誘電体として機能する。このため、乗員Ｐの身体を電波が通過する際に、電波の電界強度に誘電体損失が生じる。乗員Ｐの身体のうち、心臓Ｈは、拡張、収縮に伴ってその形状が変化する。このため、心臓Ｈを透過して反射部材１３に至る電波において、電界強度に生じる誘電体損失は、心臓Ｈの心拍に応じて変化する。

【0041】

乗員Ｐを透過した第１電波は、反射部材１３で反射される。この際、反射部材１３は、第１電波の偏波方向を回転させる。反射部材１３で反射された電波は、乗員Ｐの身体を透過した後、そのうちの水平偏波ＨＰの成分が第２電波として受信アンテナ１４で受信される。このようにして受信アンテナ１４が受信する受信信号の強度は、心臓Ｈの心拍に応じて周期的に変化する成分を含む。したがって、送信アンテナ１２からの電波を受信アンテナ１４が受信した際に受信アンテナ１４から受信機１５に出力される電気信号のレベルは、心臓Ｈの心拍に応じて変動する成分が含まれる。

【0042】

以下、情報制御部２０の処理部２４が実行する処理の流れについて図７、図８、図９を参照しつつ説明する。図７に示す処理は、車両の座席Ｓに乗員Ｐが着座した状態において、情報制御部２０によって定期的または不定期に実行される。

【0043】

図７に示すように、処理部２４は、ステップＳ１００にて、送信アンテナ１２から電波が送信された際に、受信アンテナ１４で受信される受信信号の時間波形を、受信機１５を介して取得する。受信信号の時間波形は、受信信号の信号強度の時間変化である。時間波形は、例えば、図８の上段に示すような波形となる。この時間波形には、心拍に相関性を有する成分だけでなく心拍とは無関係な成分が含まれる。

【0044】

続いて、処理部２４は、ステップＳ１１０にて、受信信号に含まれるノイズ成分を除去するフィルタ処理を行う。例えば、処理部２４は、心拍に相関性を有する成分の周波数帯を通すフィルタを用いて、受信信号に含まれるノイズ成分を除去する。これにより、例えば、図８の中段に示す時間波形が得られる。

【0045】

続いて、処理部２４は、ステップＳ１２０にて、ステップＳ１１０で得られた時間波形をフーリエ変換して受信信号の周波数特性を算出する。周波数特性は、周波数と強度と関係を示す特性である。これにより、例えば、図８の下段に示す周波数特性が得られる。なお、図８の下段では、横軸が周波数を示し、縦軸が信号の強度を示している。

【0046】

続いて、処理部２４は、ステップＳ１３０に移行して、周波数特性において、心拍に相関性を有するピーク強度ＳＰを特定する。例えば、図９に示すように、周波数特性において強度が最も大きくなるピーク強度ＳＰを心拍に相関性を有する強度として特定する。そして、処理部２４は、特定したピーク強度ＳＰおよびピーク強度ＳＰに対応する周波数を、心拍に相関性を有する成分として抽出する。

【0047】

続いて、処理部２４は、ステップＳ１４０に移行し、ステップＳ１３０で抽出した心拍に相関性を有する成分から心拍数を算出する。具体的には、処理部２４は、受信信号の周波数特性においてピーク強度ＳＰに対応する周波数をＨｚ単位で表した値に６０を乗算することで、ｂｍｐ単位で表した心拍数を得る。ｂｐｍは、beat per minuteの略称であり、１分間当たりの心拍数を表す単位である。例えば、ピーク強度ＳＰに対応する周波数Ｈｚが１Ｈｚであった場合、心拍数はそれに６０を乗じた６０ｂｐｍとなる。

【0048】

続いて、処理部２４は、ステップＳ１５０にて、ステップＳ１４０で算出した心拍数を出力部２３から生体情報検出装置１の外部の装置に出力する。処理部２４は、例えば、乗員Ｐの心拍数に基づいて乗員Ｐの覚醒度等を検出するドライバステータスモニタＤＳＭに対して心拍数を出力するようになっていてもよい。

【0049】

ここで、受信アンテナ１４が第１電波の偏波を受信可能に構成されている場合、図１０に示すように、受信アンテナ１４で受信する成分に、送信アンテナ１２から直接受信する直接波Ｗ１や乗員Ｐの身体の表面で回折して受信する体表面反射波Ｗ２が含まれる。この場合、直接波Ｗ１および体表面反射波Ｗ２によって、受信信号の周波数特性が変化する。例えば、図１１に示すように、受信信号の周波数特性は、心拍に相関性を有するピーク強度ＳＰ以外に、直接波Ｗ１および体表面反射波Ｗ２に起因するピークＮＰが現れる。このように、受信信号の周波数特性に対して、心拍に相関性を有するピーク強度ＳＰ以外の他のピークが現れると、当該他のピークを心拍に相関性を有する強度として誤検出してしまう虞がある。

【0050】

これに対して、本実施形態の生体情報検出装置１は、送信アンテナ１２が放射する第１電波と受信アンテナ１４が受信する第２電波とが、互いに異なる方向の偏波を持つ電波になっている。そして、受信アンテナ１４は、第２電波の偏波の受信感度が第１電波の偏波に比べて高くなっている。

【0051】

これによれば、第２電波の偏波に対する受信アンテナ１４の受信感度が高いので、乗員Ｐを透過して乗員Ｐの生体情報に対応する成分が含まれる第２電波を受信アンテナ１４で適切に受信することができる。加えて、第１電波の偏波に対する受信アンテナ１４の受信感度が低いので、ノイズ成分となる第１電波の受信アンテナ１４での受信（すなわち、自己干渉）が抑制される。

【0052】

したがって、本実施形態の生体情報検出装置１によれば、受信アンテナ１４が第１電波および第２電波それぞれを区別せずに受信するものに比べて、生体情報の検出精度の向上を図ることができる。

【0053】

また、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

【0054】

（１）送信アンテナ１２は、第１電波として平面状の偏波面を有する電波を乗員Ｐに向けて放射する。そして、反射部材１３は、第１電波の偏波面と第２電波の偏波面とが直交または平行よりも直交に近い態様で交差するように、送信アンテナ１２から放射される第１電波を反射する際に第１電波の偏波方向を回転させる。このように、反射部材１３によって第１電波の偏波方向を“π／２”または“π／２”に近い態様で回転させる構成であれば、受信アンテナ１４側にて第１電波および第２電波それぞれを適切に区別し易くなるので、生体情報の検出精度の向上を図ることができる。

【0055】

（２）ここで、本実施形態とは異なり、送信アンテナ１２および受信アンテナ１４が対象者を挟んで対向する位置に配置されている場合、乗員Ｐの身体を透過した電波だけでなく、乗員Ｐの体表で回折した電波を受信アンテナ１４で受信してしまう虞がある。

【0056】

これに対して、本実施形態の生体情報検出装置１では、送信アンテナ１２および受信アンテナ１４が乗員Ｐに対して反射部材１３とは反対側に配置されている。このような配置態様によれば、乗員Ｐの体表を回折した電波が反射部材１３で反射されない限り、受信アンテナ１４で受信しに難くなる。したがって、乗員Ｐの体表で回折した電波の受信アンテナ１４での受信を抑制して、生体情報の検出精度の向上を図ることができる。

【0057】

（第１実施形態の変形例）
第１実施形態の如く、垂直偏波ＶＰを反射部材１３によって完全に水平偏波ＨＰに回転させることができればよいが、現実的に難しい場合がある。この場合、単に水平偏波ＨＰを受信する受信アンテナ１４を用いると、効率の低下が懸念される。このため、送信アンテナ１２から受信アンテナ１４に直に入力される電波の強度と反射部材１３で反射されて入力される電波の強度とを比較考慮して、最も効率の良い角度の偏波面を有する電波を受信可能なアンテナを受信アンテナ１４に採用することが望ましい。このことは、以降の実施形態でも同様である。

【0058】

第１実施形態では、送信アンテナ１２および受信アンテナ１４としてダイポール型のアンテナを例示したが、送信アンテナ１２および受信アンテナ１４は、ダイポール型のアンテナ以外のものが採用されていてもよい。このことは、以降の実施形態でも同様である。

【0059】

また、第１実施形態では、送信アンテナ１２として、垂直面内で振動する垂直偏波ＶＰを乗員Ｐに向けて放射するものを例示したが、送信アンテナ１２は、これに限定されない。送信アンテナ１２は、例えば、水平面内で振動する水平偏波ＨＰを乗員Ｐに向けて放射するようになっていてもよい。この場合、受信アンテナ１４は、例えば、水平偏波ＨＰの受信が抑制され、且つ、垂直偏波ＶＰの受信が促進される構造になっているものを採用すればよい。このことは、以降の実施形態でも同様である。

【0060】

反射部材１３は、シートベルトＢの肩ベルトＢＳに固定されたものを例示したが、これに限定されない。反射部材１３は、例えば、乗員Ｐの前方のインストルメントパネルに固定されていてもよい。このことは、以降の実施形態でも同様である。

【0061】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について、図１２～図１４を参照して説明する。本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について主に説明する。本実施形態では、メタマテリアル構造を有する反射アンテナで反射部材１３Ａを構成した例について説明する。

【0062】

図１２に示すように、反射部材１３Ａは、金属製の複数の微細素子１３１を周期的に配列された構造を有し、複数の微細素子１３１によって入射される電波の偏波方向を回転して反射する。反射部材１３Ａは、図１３に示す微細素子１３１を周期的に配列して板状に形成したものである。微細素子１３１の各々は、上下方向ＤＲ３および左右方向ＤＲ２に対して傾きを有する四角形状の格子枠を有する。

【0063】

このように構成される反射部材１３Ａは、微細素子１３１の格子枠の縦寸法Ｌｕ、横寸法Ｌｖ、幅寸法Ｌｄ、傾き角βを調整することで、共振特性を変化させて、入力される電波の偏波面を回転させることができる。本発明者らの実験によれば、本実施形態の反射部材１３Ａを用いる場合、９０％以上の高効率で偏波を回転させることが判っている。例えば、図１４に示すように、送信アンテナ１２から送信される垂直偏波ＶＰを高効率で水平偏波ＨＰに回転させることができる。なお、第１実施形態の反射部材１３を用いる場合は２５％程度の効率で偏波を回転させることができる。

【0064】

その他については、第１実施形態と同様である。本実施形態の生体情報検出装置１は、第１実施形態と共通の構成または均等な構成から奏される効果を第１実施形態と同様に得ることができる。

【0065】

また、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

【0066】

（１）反射部材１３Ａは、金属製の複数の微細素子１３１を周期的に配列された構造を有し、複数の微細素子１３１によって入射される電波の偏波方向を回転して反射する。このように、反射部材１３Ａが複数の微細素子１３１によって電波の偏波方向を回転させて反射するものであれば、高い効率で偏波方向を回転させることができる。

【0067】

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について、図１５～図１７を参照して説明する。本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について主に説明する。

【0068】

図１５に示す送信アンテナ１２Ａは、第１電波として所定旋回方向の円偏波または惰円偏波の電波を乗員Ｐに向けて放射する。“円偏波”および“楕円偏波”は、電波の進行方向とその電場の振動方向を含む面が回転する偏波である。本実施形態の送信アンテナ１２Ａは、図１６に示すように、右旋回の円偏波ＲＰを放射する。なお、送信アンテナ１２Ａは、右旋回の楕円偏波を放射するようになっていてもよい。

【0069】

反射部材１３Ｂは、受信アンテナ１４に入力される第２電波の旋回方向が第１電波の所定旋回方向と逆向きとなるように、送信アンテナ１２から放射される第１電波を反射する際に第１電波の偏波方向を回転させる。

【0070】

ここで、円偏波および楕円偏波は、金属の表面で反射する際に旋回方向が逆転する特性がある。このため、本実施形態では、少なくとも乗員Ｐを挟んで送信アンテナ１２に対向する表面部位が金属で構成された金属部材を反射部材１３Ｂとして採用している。このような反射部材１３Ｂは、例えば、シートベルトＢに対して金属板を取り付けることによって実現可能である。

【0071】

受信アンテナ１４Ａは、第１電波の所定旋回方向と逆向きとなる円偏波または惰円偏波の電波を受信する。受信アンテナ１４Ａは、図１７に示すように、左旋回の円偏波ＬＰを受信する。なお、受信アンテナ１４Ａは、左旋回の楕円偏波を受信するようになっていてもよい。

【0072】

その他については、第１実施形態と同様である。本実施形態の生体情報検出装置１は、第１実施形態と共通の構成または均等な構成から奏される効果を第１実施形態と同様に得ることができる。

【0073】

また、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

【0074】

（１）本実施形態の生体情報検出装置１は、送信アンテナ１２Ａから放射される第１電波の旋回方向を反射部材１３Ｂによって逆向きに回転させるように構成されている。このように、反射部材１３Ｂによって第１電波の旋回方向を逆向きに回転させる構成であれば、受信アンテナ１４Ａ側にて第１電波および第２電波それぞれを適切に区別し易くなるので、生体情報の検出精度の向上を図ることができる。

【0075】

（第３実施形態の変形例）
生体情報検出装置１は、送信アンテナ１２Ａが左旋回の円偏波ＬＰまたは惰円偏波を放射し、受信アンテナ１４Ａが右旋回の円偏波ＲＰまたは惰円偏波を受信するように構成されていてもよい。また、反射部材１３Ｂは、金属板の表面での反射ではなく、電波の反転を行うようなアンテナで構成されていてもよい。

【0076】

（他の実施形態）
以上、本開示の代表的な実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されることなく、例えば、以下のように種々変形可能である。

【0077】

送信アンテナ１２および受信アンテナ１４が乗員Ｐに対して反射部材１３とは反対側に配置されているものを例示したが、生体情報検出装置１は、これに限定されない。生体情報検出装置１は、受信アンテナ１４にて第２電波を検出可能であれば、受信アンテナ１４が反射部材１３と同様に乗員Ｐに対して送信アンテナ１２とは反対側に配置されていてもよい。

【0078】

上述の実施形態では、生体情報として心拍数を算出するものを例示したが、生体情報検出装置１は、心拍数以外の生体情報（例えば、呼吸数、脈拍数）を算出するようになっていてもよい。

【0079】

上述の実施形態では、本開示の生体情報検出装置１を自動運転システムが搭載された車両に適用した例を説明したが、生体情報検出装置１の適用対象は、これに限定されない。生体情報検出装置１は、例えば、自動運転システムが搭載されていない車両にも適用可能である。生体情報検出装置１は、例えば、送信アンテナ１２および受信アンテナ１４と反射部材１３とが乗員Ｐを挟んで左右方向ＤＲ２に並ぶように配置されていてもよい。生体情報検出装置１は、運転手だけでなく、他の乗員Ｐの生体情報を算出するように構成されていてもよい。また、生体情報検出装置１は、車両の乗員Ｐの生体情報を算出する用途だけでなく、車両の外部（例えば、建造物の内部）にいる人の生体情報を算出する用途に用いられていてもよい。

【0080】

上述の実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

【0081】

上述の実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。

【0082】

上述の実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。

【0083】

本開示の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータで、実現されてもよい。本開示の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータで、実現されてもよい。本開示の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせで構成された一つ以上の専用コンピュータで、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

【符号の説明】

【0084】

１ 生体情報検出装置
１２、１２Ａ 送信アンテナ
１３、１３Ａ、１３Ｂ 反射部材
１４、１４Ａ 受信アンテナ
２１ 入力部（信号取得部）
２４ 処理部（演算部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】