1.本发明涉及检测受检者的生命体征的生命体征检测装置、在座椅上具备该装置的车辆以及生命体征检测方法。
背景技术：2.以往，作为这种生命体征检测装置以及生命体征检测方法，例如存在专利文献1所公开的内容。在该生命体征检测装置以及检测方法中，通过确定部将测定部位确定为适于生命体征的检测的确定部位，该测定部位的与对受检者照射的电磁波的反射波有关的频率解析结果表示较强地表现受检者的生命体征的身体状况下的频率特性。而且，由控制部控制电磁波的照射区域的扫描，使得向由确定部确定出的确定部位照射电磁波。通过检测部基于在由确定部确定出的确定部位接收到的反射波的解析结果，来检测受检者的生命体征。
3.另外，以往，作为这种生命体征检测装置，例如，也存在专利文献2所公开的生物体传感器。在该生物体传感器中，相对于人就座的座椅设置有两组通过电磁波检测人的生物体信息的非接触型的传感器。各组的生物体传感器通过将向人发出不同的频率的电磁波的第一传感器以及第二传感器相邻配置而构成。第一传感器和第二传感器中的任一方用于检测包含噪声元素的生物体信息，另一方用于检测噪声元素。通过取噪声元素的量的差分来提取受检者的生物体信息。
4.专利文献1：日本特开2019-115464号公报
5.专利文献2：日本特开2019-180451号公报
6.然而，专利文献1所公开的上述现有的生命体征检测装置以及生命体征检测方法是确定较强地表现受检者的生命体征的测定部位，仅根据该测定部位检测受检者的生命体征的结构。因此，在被检测的受检者的生命体征中包含叠加在较强地表现受检者的生命体征的测定部位的受检者的体动等噪声，而无法正确地检测受检者的生命体征。
7.另外，在专利文献2所公开的上述现有的生物体传感器中，从由生物体传感器所具有的第一传感器和第二传感器中的任一方检测出的包含噪声元素的生物体信息中取得由另一方检测出的噪声元素的量的差分，从而正确地提取受检者的生命体征。然而，若受检者的体型、姿势改变，则从第一传感器和第二传感器分别向受检者照射的各电磁波的照射部位改变，而存在电磁波不会照射到生物体信息容易显现的部位。在这样的情况下，即使取得由各传感器检测出的信息的差分，也不会正确地提取受检者的生命体征。另外，必须相邻地配置第一传感器和第二传感器，因此在设置生物体传感器的车辆的座椅等中，生物体传感器所占的空间增大。因此，在车辆的座椅等中配置生物体传感器的场所受到限制，设计的自由度降低。另外，由于使用第一传感器和第二传感器多个传感器，因此装置的成本提高。
技术实现要素：8.本发明是为了解决这样的课题而完成的，具备如下部件而构成生命体征检测装置：照射部，向受检者射出电磁波；扫描部，通过改变从照射部射出的电磁波的指向性来扫描向受检者照射的电磁波的照射区域；接收部，接收碰到受检者而反射的电磁波；指向性决定部，根据接收部中的电磁波的接收结果来决定使电磁波照射到受检者的生命体征容易显现的照射区域的电磁波的第一指向性以及使电磁波照射到受检者的生命体征难以显现的照射区域的电磁波的第二指向性；控制部，对扫描部进行由指向性决定部决定第一指向性和第二指向性时所进行的电磁波的扫描的控制以及使向受检者照射的电磁波的指向性成为由指向性决定部决定的第一指向性或者第二指向性的控制；以及生命体征提取部，基于根据被受检者反射并由接收部接收的第一指向性的电磁波计算出的从生命体征检测装置到向受检者照射电磁波的照射部位的距离信息和根据被受检者反射并由接收部接收的第二指向性的电磁波计算出的从生命体征检测装置到向受检者照射电磁波的照射部位的距离信息的差分，来提取受检者的生命体征。
9.另外，本发明具备如下步骤而构成生命体征检测方法：
10.电磁波扫描步骤，通过改变从照射部向受检者照射的电磁波的指向性而由扫描部扫描电磁波向受检者的照射区域；
11.指向性决定步骤，通过指向性决定部基于在电磁波扫描步骤中扫描并碰到受检者而反射并由接收部接收的电磁波的接收结果，来决定使电磁波照射到受检者的生命体征容易显现的照射区域的电磁波的第一指向性以及使电磁波照射到受检者的生命体征难以显现的照射区域的电磁波的第二指向性；
12.电磁波照射步骤，从照射部向受检者射出具有在指向性决定步骤中决定的第一指向性和第二指向性的各电磁波，使电磁波照射到受检者的生命体征容易显现的照射区域以及受检者的生命体征难以显现的照射区域；
13.生命体征提取步骤，基于根据被受检者反射并由接收部接收的第一指向性的电磁波计算出的从生命体征检测装置到向受检者照射电磁波的照射部位的距离信息和根据被受检者反射并由接收部接收的第二指向性的电磁波计算出的从生命体征检测装置到向受检者照射电磁波的照射部位的距离信息的差分，来提取受检者的生命体征；
14.比较步骤，将在生命体征提取步骤中提取的受检者的生命体征的大小与规定阈值进行比较；以及
15.生命体征再提取步骤，在比较步骤的比较结果为在生命体征提取步骤中提取的受检者的生命体征的大小未超过规定阈值的情况下，反复执行电磁波扫描步骤、指向性决定步骤、电磁波照射步骤以及生命体征提取步骤。
16.根据本结构，从一个照射部向受检者射出的电磁波的指向性通过控制部对扫描部的控制改变为第一指向性和第二指向性，从照射部向受检者的生命体征容易显现的照射区域以及受检者的生命体征难以显现的照射区域照射电磁波。通过由生命体征提取部取得根据被受检者反射并由接收部接收的第一指向性的电磁波计算出的从生命体征检测装置到向受检者照射电磁波的照射部位的距离信息和根据由被检者反射并由接收部接收的第二指向性的电磁波计算出的从生命体征检测装置到向受检者照射电磁波的照射部位的距离信息的差分，来去除受检者的生命体征所包含的噪声，准确地提取受检者的生命体征。
17.另外，即使受检者的体型、姿势改变，从照射部向受检者射出的电磁波的指向性也通过控制部对扫描部的控制，变化为使电磁波照射到受检者的生命体征容易显现的照射区域的电磁波的第一指向性和使电磁波照射到受检者的生命体征难以显现的照射区域的电磁波的第二指向性。因此，即使受检者的体型、姿势改变，从照射部向受检者射出的电磁波也被照射到受检者的生命体征容易显现的照射区域和受检者的生命体征难以显现的照射区域，通过生命体征提取部去除受检者的生命体征所包含的噪声，仅准确地提取受检者的生命体征。
18.另外，由于使用一个照射部如上述那样准确地提取受检者的生命体征，因此能够抑制生命体征检测装置占其设置部位的空间，生命体征检测装置的设置部位的选择的宽度变宽，设计的自由度提高。另外，也能够抑制生命体征检测装置的成本。
19.另外，本发明具备如下的部件而构成生命体征检测装置：
20.照射部，向受检者射出电磁波；
21.扫描部，通过改变从照射部射出的电磁波的指向性来扫描向受检者照射的电磁波的照射区域；
22.接收部，接收碰到受检者而反射的、指向性不同的多个电磁波；以及
23.生命体征提取部，使用根据由接收部接收到的多个电磁波中的表示受检者的生命体征的信号强度最强的电磁波计算出的受检者的距离信息和根据表示受检者的生命体征以外的信号强度最强的电磁波计算出的受检者的距离信息的差分，来提取受检者的生命体征。
24.另外，本发明具备如下步骤而构成生命体征检测方法：
25.电磁波扫描步骤，通过改变从照射部向受检者照射的电磁波的指向性而由扫描部扫描电磁波向受检者的照射区域；
26.电磁波接收步骤，接收在电磁波扫描步骤中扫描并碰到受检者而反射并由接收部接收的指向性不同的多个电磁波；
27.生命体征提取步骤，使用根据由接收部接收到的多个电磁波中的表示受检者的生命体征的信号强度最强的电磁波计算出的受检者的距离信息、和根据表示受检者的生命体征以外的信号强度最强的电磁波计算出的受检者的距离信息的差分，来提取受检者的生命体征；
28.比较步骤，将在生命体征提取步骤中提取的受检者的生命体征的大小与规定阈值进行比较；以及
29.生命体征再提取步骤，在比较步骤的比较结果为在生命体征提取步骤中提取的受检者的生命体征的大小不超过规定阈值的情况下，反复执行电磁波扫描步骤、电磁波接收步骤以及生命体征提取步骤。
30.根据本结构，从一个照射部向受检者射出的电磁波的指向性被改变为多个指向性，从照射部照射电磁波。从照射部照射的电磁波作为具有多个指向性的电磁波被接收部接收。而且，在生命体征提取部中，通过取得根据由接收部接收到的多个电磁波中的表示受检者的生命体征的信号强度最强的电磁波计算出的受检者的距离信息和根据表示受检者的生命体征以外的信号强度最强的电磁波计算出的受检者的距离信息的差分，来去除受检者的生命体征所包含的噪声，准确地提取受检者的生命体征。
31.另外，即使受检者的体型、姿势改变，通过利用扫描部改变从照射部向受检者射出的电磁波的指向性，具有新的多个指向性的电磁波也被接收部接收。而且，在生命体征提取部中，通过根据由接收部接收到的新的多个电磁波，取得根据表示受检者的生命体征的信号强度最强的电磁波计算出的受检者的距离信息和根据表示受检者的生命体征以外的信号强度最强的电磁波计算出的受检者的距离信息的差分，来去除受检者的生命体征所包含的噪声，准确地提取受检者的新的生命体征。因此，即使受检者的体型、姿势改变，也准确地提取受检者的生命体征。
32.另外，在本结构中，由于也使用一个照射部如上述那样准确地提取受检者的生命体征，因此能够抑制生命体征检测装置占其设置部位的空间，生命体征检测装置的设置部位的选择的宽度变宽，设计的自由度提高。另外，也能够抑制生命体征检测装置的成本。
33.根据本发明，能够提供一种即使受检者的体型、姿势改变也能够去除受检者的生命体征所包含的噪声，始终仅准确地提取受检者的生命体征，并且，提高设计的自由度且抑制成本的生命体征检测装置以及生命体征检测方法。
附图说明
34.图1是表示应用本发明的第一实施方式的生命体征检测装置以及生命体征检测方法的、受检者就座于车辆中的座椅的状态的示意侧视图。
35.图2是表示本发明的第一实施方式的生命体征检测装置的示意结构的框图。
36.图3是表示本发明的第一实施方式的生命体征检测方法的粗略处理的示意流程图。
37.图4是表示本发明的第一实施方式的生命体征检测方法的详细处理的详细流程图。
38.图5是对在本发明的第一实施方式的生命体征检测装置以及生命体征检测方法中计算出的受检者的身体表面位移来检测受检者的生命体征的图表。
39.图6是表示应用本发明的第二实施方式的生命体征检测装置以及生命体征检测方法的、受检者就座于车辆中的座椅的状态的示意侧视图。
40.图7是表示使用本发明的第四实施方式的生命体征检测装置的生命体征检测方法的概要的流程图。
41.图8的(a)是表示将各实施方式的生命体征检测装置配置于各部位的汽车的车室内的立体图，(b)是表示将各实施方式的生命体征检测装置配置于各部位的医院的病房内的立体图。
具体实施方式
42.接下来，对用于实施本发明的生命体征检测装置、在座椅上具备该装置的车辆以及生命体征检测方法的方式进行说明。
43.图1是表示本发明的第一实施方式的生命体征检测装置1以及生命体征检测方法被用作驾驶员监控系统(dms)的、受检者3就座于车辆中的座椅2的状态的示意侧视图。本实施方式的生命体征检测装置1以及生命体征检测方法检测驾驶车辆的受检者3的心率、心率变动、呼吸数以及呼吸的深度这样的成为生命体征的指标的受检者3的身体表面位移、即从
生命体征检测装置1到向受检者3照射电磁波的照射部位的身体表面的距离的变动，作为生命体征。
44.第一实施方式的生命体征检测装置1配置在座椅2的内部，在图2的框图中示出示意结构。生命体征检测装置1具备照射部11、扫描部12、接收部13、指向性决定部14、控制部15以及生命体征提取部16而构成。这些各部通过微型计算机的软件控制处理、或者通过电子电路的硬件结构、或者通过这些微型计算机的软件控制处理和电子电路的硬件结构两者来实现。一般而言，照射部11被构成为天线，扫描部12、接收部13、指向性决定部14、控制部15以及生命体征提取部16被构成为ic(集成电路)。
45.照射部11由具有一个或多个发送天线和从该发送天线射出电波的发送器的多普勒雷达、fmcw(frequency modulated continuous wave radar调频连续波雷达)雷达等构成。除了生命体征提取部16之外的照射部11、扫描部12、接收部13、指向性决定部14以及控制部15构成这些雷达。天线由使用电波透镜的天线、由电路基板中的导体图案形成的贴片天线等构成。在本实施方式中，将照射部11射出的电磁波作为电波来进行说明，电磁波中广泛包含声波、光波等。扫描部12通过改变从照射部11射出的电波的指向性来扫描向受检者3照射的电波的照射区域。因此，照射部11成为射出电磁波并且使射出的电磁波的指向性可变的结构。
46.通过模拟波束成形方式变更从照射部11射出的电波的相位/振幅、或者通过控制/计算的数字波束成形方式变更由接收部13接收的电波的相位/振幅，来改变从照射部11射出的电波的指向性。在模拟波束成形方式中，通过照射部11从扫描部12或者控制部15接受的电波的相位/振幅信息，改变从照射部11射出的电波的指向性。在数字波束成形方式中，通过控制部15或者扫描部12计算由接收部13接收到的电波的相位/振幅，从而能够获得与变更从照射部11射出的电波的指向性相同的效果。
47.接收部13具有一个或者多个接收天线，接收由扫描部12扫描并碰到受检者3而反射的电波。指向性决定部14根据接收部13中的电波的接收结果来决定使电波照射到受检者3的生命体征容易显现的照射区域的电波的第一指向性以及使电波照射到受检者3的生命体征难以显现的照射区域的电波的第二指向性。在图1中例示出了具有该第一指向性的电波a以及具有第二指向性的电波b。在本实施方式中，第一指向性的电波a和第二指向性的电波b的各频带被设定为相同。
48.接收部13具备计算部，该计算部计算根据被受检者3反射并由接收部13接收到的第一指向性的电磁波计算出的从生命体征检测装置1到向受检者3照射电磁波的照射部位的距离信息和根据被受检者3反射并由接收部13接收到的第二指向性的电磁波计算出的从生命体征检测装置1到向受检者3照射电磁波的照射部位的距离信息的差分，作为受检者3的身体表面位移。指向性决定部14具有：候补决定部，决定成为第一指向性和第二指向性的各候补的电磁波的照射方向，并指示控制部15以使从照射部11射出的电磁波的照射方向成为所决定的照射方向；以及方向决定部，决定第一指向性以及第二指向性，并指示控制部15以使从照射部11射出的电磁波的指向性成为所决定的第一指向性和第二指向性。
49.候补决定部对第一指向性以及第二指向性的各候补，决定从照射部11向受检者3射出的电磁波的照射范围以及在该照射范围内扫描电磁波的扫描角的大小。例如，对于第一指向性的候补，在以照射部11的主波瓣的方向为基准
±
30
°
的电磁波的照射范围内，将扫
描角决定为1
°
的大小。在该情况下，电磁波例如以照射部11的主波瓣的方向为基准，向+30
°
、+29
°
、+28
°…
的方向照射并扫描。对于第二指向性的候补，决定与对第一指向性的候补决定的电磁波的照射范围不同的照射范围以及在该照射范围内扫描电磁波的扫描角的大小。然后，候补决定部指示控制部15，使得以所决定的照射范围以及扫描角的大小从照射部11射出电磁波。
50.方向决定部将向由候补决定部决定为第一指向性的候补的照射方向照射并碰到受检者3而由接收部13接收的电磁波的多个接收波形与预先准备的具有第一指向性的电磁波的模型波形进行比较，计算各接收波形和模型波形的相似度，决定第一指向性。具有第一指向性的电磁波的波形成为无论受检者3是谁都具有大致相似的趋势的波形，因此该大致波形被设为模型波形。另外，该模型波形与各接收波形的相似度的计算使用动态时间伸缩法(dynamic time warping)、互相关函数(cross correlation function)这样的波形比较方法来进行。与模型波形的相似度最高的接收波形的电磁波所具有的指向性被决定为第一指向性。
51.控制部15对扫描部12进行由指向性决定部14决定第一指向性以及第二指向性时所进行的电波的扫描的控制、以及使向受检者3照射的电波成为由指向性决定部14决定的第一指向性或者第二指向性的控制。通过控制部15对扫描部12进行的该控制，在规定的照射时间以规定的时间间隔进行从照射部11向受检者3的电波a和电波b的照射。规定的照射时间例如被设为数10μsec～一直，规定的时间间隔例如被设为一直～10msec左右。若规定的时间间隔被设为一直，则各电波a、b从照射部11持续射出。也存在电波a和电波b同时射出的情况，另外，也存在一边切换一边射出的情况。生命体征提取部16基于根据被受检者3反射并由接收部13接收的第一指向性的电波a计算出的从生命体征检测装置1到向受检者3照射电磁波的照射部位的距离信息和根据被受检者3反射并由接收部13接收的第二指向性的电波b计算出的从生命体征检测装置1到向受检者3照射电磁波的照射部位的距离信息的、由接收部13的计算部计算出的差分，来提取受检者3的生命体征。
52.图3是表示第一实施方式的生命体征检测方法的粗略处理的示意流程图。
53.在检测受检者3的生命体征时，首先，在图3的步骤(以下，记为s)101中，进行电波扫描步骤。在该电波扫描步骤中，通过控制部15对扫描部12的控制，改变从照射部11向受检者3照射的电波的指向性，从而通过扫描部12扫描向受检者3照射电波的照射区域。以由指向性决定部14的候补决定部决定出的从照射部11向受检者3射出的电磁波的照射范围和在该照射范围内扫描电磁波的扫描角的大小来进行该扫描。接下来，在s102的指向性决定步骤中，通过指向性决定部14的方向决定部决定使电波照射到受检者3的生命体征容易显现的照射区域的电波a的第一指向性以及使电波b照射到受检者3的生命体征难以显现的照射区域的电波的第二指向性。该指向性的决定基于在s101的电波扫描步骤中扫描并碰到受检者3而反射并由接收部13接收的电波的接收结果计算接收电波的波形和模型波形的相似度来进行。
54.接下来，在s103的电波照射步骤中，使具有在上述的指向性决定步骤中决定的第一指向性以及第二指向性的各电波a、b以上述的规定的照射时间以及规定的时间间隔从照射部11向受检者3射出，使电波照射到受检者3的生命体征容易显现的照射区域以及受检者3的生命体征难以显现的照射区域。接下来，在s104的生命体征提取步骤中，基于根据被受
检者3反射并由接收部13接收的第一指向性的电波a计算出的到受检者3的距离信息、以及根据被受检者3反射并由接收部13接收的第二指向性的电波b计算出的到受检者的距离信息的差分，来检测受检者3的身体表面位移，并提取受检者3的生命体征。
55.接下来，在s105的比较步骤中，将在上述的生命体征提取步骤中提取的受检者3的生命体征的大小与规定阈值进行比较。在受检者3的生命体征的大小为规定阈值以上、s105的比较结果为“是”的情况下，返回到s104的处理，反复s104的处理。另一方面，在受检者3的生命体征的大小未超过规定阈值的情况下，处理返回到s101的处理，反复执行s101的电波扫描步骤、s102的指向性决定步骤、s103的电波照射步骤以及s104的生命体征提取步骤，进行生命体征再提取步骤。通过该生命体征再提取步骤，进行针对由指向性决定部14的候补决定部决定的从照射部11向受检者3射出的电磁波的照射范围中的所有扫描角的扫描。
56.图4是表示第一实施方式的生命体征检测方法的详细处理的详细流程图。
57.在提取受检者3的生命体征时，详细而言，首先，进行图4的s201。在该s201中，通过指向性决定部14，通过上述的候补决定部对照射到受检者3的生命体征容易显现的照射区域的电波a的第一指向性以及照射到受检者3的生命体征难以显现的照射区域的电波b的第二指向性中的每个指向性，决定多个候补。该候补的决定可以对第一指向性和第二指向性中的每个指向性独立地决定候补，也可以作为第一指向性和第二指向性的组合来决定候补。
58.接下来，在s202中，通过控制部15对扫描部12的控制，以针对第一指向性和第二指向性的多个候补中的由上述的候补决定部决定的一个候补的指向性，从照射部11向受检者3射出电波。接下来，在s203中，根据被受检者3反射并由接收部13接收的第一指向性和第二指向性的电波a、b，对各指向性，由接收部13计算受检者3的身体表面位移、即从生命体征检测装置1到向受检者3照射电磁波的照射部位的身体表面的距离的变动。
59.接下来，在s204中判断是否对在s201中决定出的各指向性的所有多个候补计算了受检者3的身体表面位移。在没有对各指向性的所有多个候补计算出受检者3的身体表面位移、s204的判断结果为“否”的情况下，处理返回到s202，反复进行s202以及s203的处理。通过该反复处理，对各指向性的所有多个候补计算受检者3的身体表面位移。
60.若对各指向性的所有多个候补计算了受检者3的身体表面位移、s204的判断结果为“是”，则接下来进行s205的处理。在该s205的处理中，通过指向性决定部14，在对多个候补的第一指向性的电波a计算出的受检者3的多个身体表面位移中，将产生具有生命体征的特征的身体表面位移的最强的电波a的指向性、即与模型波形的相似度最高的波形的电波a的指向性决定为使电波a照射到受检者3的生命体征容易显现的照射区域的第一指向性。另外，通过指向性决定部14，在对多个候补的第二指向性的电波b计算出的受检者3的多个身体表面位移中，将产生具有受检者3的体动、车辆的振动这样的噪声的特征的身体表面位移的最强的电波b的指向性决定为使电波b照射到受检者3的生命体征难以显现的照射区域的第二指向性。
61.接下来，在s206中，通过控制部15对扫描部12的控制，从照射部11朝向受检者3射出具有如上述那样决定的第一指向性的电波a以及具有如上述那样决定的第二指向性的电波b。接下来，在s207中，根据被受检者3反射并由接收部13接收的第一指向性和第二指向性的电波a、b，对各指向性通过接收部13计算受检者3的身体表面位移。
62.认为在根据照射到受检者3的生命体征容易显现的照射区域并由接收部13接收的第一指向性的电波a计算出的受检者3的身体表面位移中一并包含受检者3的生命体征和受检者3的体动、车辆的振动这样的噪声。另外，认为在根据照射到受检者3的生命体征难以显现的照射区域并由接收部13接收的第二指向性的电波b计算出的受检者3的身体表面位移中不包含受检者3的生命体征，仅包含受检者3的体动、车辆的振动这样的噪声。因此，接下来，在s208中，取得对第一指向性和第二指向性计算出的受检者3的身体表面位移的差分，提取受检者3的生命体征。
63.该身体表面位移的差分通过从根据由接收部13接收的第一指向性的电波a计算出的受检者3的身体表面位移减去根据由接收部13接收的第二指向性的电波b计算出的受检者3的身体表面位移来计算。另外，在根据各电波a、b计算出的受检者3的身体表面位移中应用卡尔曼滤波器、应用滤波器，并使在身体表面位移中突发出现的浪涌信号钝化、或取某种程度的时间中的身体表面位移的平均值，然后进行上述的减法运算，也能够计算身体表面位移的差分。另外，通过独立成分分析、独立矢量分析这样的声源分离方法，从各电波a、b中分离体动、振动和生命体征，也能够取得受检者3的身体表面位移的差分。
64.图5是表示根据在s205的处理中决定出的第一指向性的电波a计算出的受检者3的身体表面位移、根据在s205的处理中决定出的第二指向性的电波b计算出的受检者3的身体表面位移、以及这些身体表面位移的差分的各时间变化的图表。该图表的横轴是时间[秒]，纵轴表示受检者3的身体表面位移的位移量[μm]。该身体表面位移的位移量将某个时间区分中的平均值表示为0。另外，虚线所示的特性线21表示根据第一指向性的电波a计算出的受检者3的身体表面位移，点划线所示的特性线22表示根据第二指向性的电波b计算出的受检者3的身体表面位移，实线所示的特性线23表示各身体表面位移的差分的各时间变化。表示差分的特性线23所示的特性表示受检者3的生命体征。如该特性线23的波形那样，明确表现生命体征的波形被用作与由接收部13接收的各接收波形进行比较的上述的模型波形。
[0065]
接下来，将在图4的s208中提取的受检者3的生命体征的大小在s209中与规定阈值进行比较。此时，作为生命体征的大小，使用规定期间的生命体征的平均值。接下来，在s210中判断所提取的受检者3的生命体征的大小是否为规定阈值以上。在所提取的受检者3的生命体征的大小为规定阈值以上，s210的判断结果为“是”的情况下，处理返回到s206，反复s206～s209的处理。通过该反复处理，继续提取受检者3的生命体征。
[0066]
s210中的规定阈值例如使用在对图5中用特性线23表示的生命体征进行快速傅里叶变换(fft)而得到的生命体征信号强度的频率变化波形中求出的、生命体征信号强度s相对于噪声功率n的功率比snr(信号噪声功率比)的预先决定的值。若该snr的值大于预先决定的值，则在s210中判断为受检者3的生命体征的大小超过规定阈值。
[0067]
另外，在生命体征检测装置1由fmcw雷达构成的情况下，也能够将对由接收部13接收的反射信号的if(中间频率)信号应用fft而得到的if波形的假定为存在受检者3的频率(距离)范围中的snr的预先决定的值、或者信号强度的预先决定的值用于s210中的规定阈值。在fmcw雷达中，若对if信号应用fft，则能够看到与距离对应的反射功率，假定为存在受检者3的频率(距离)范围中的反射功率较高的信号被判断为生命体征。因此，若对由接收部13接收的反射信号的if信号应用fft而得到的if波形的、假定为存在受检者3的频率(距离)范围中的snr的值或者信号强度的值大于预先决定的值，则在s210中判断为受检者3的生命
体征的大小超过规定阈值。
[0068]
另一方面，在所提取的受检者3的生命体征的大小未超过规定阈值，s210的判断结果为“否”的情况下，处理返回到s201，反复s201～s209的处理。通过该反复处理，决定使电波a照射到受检者3的生命体征容易显现的新的照射区域的新的第一指向性和使电波b照射到受检者3的生命体征难以显现的新的照射区域的新的第二指向性，对新的各照射区域照射各电波a、b，重新持续地提取受检者3的生命体征。
[0069]
根据这样的第一实施方式的生命体征检测装置1以及生命体征检测方法，从一个照射部11向受检者3射出的电波a、b的指向性通过控制部15对扫描部12的控制而被改变为第一指向性和第二指向性，电波a、b从照射部11照射到受检者3的生命体征容易显现的照射区域以及受检者3的生命体征难以显现的照射区域。通过利用生命体征提取部16取得根据被受检者3反射并由接收部13接收的第一指向性的电波a计算出的从生命体征检测装置1到向受检者3照射电磁波的照射部位的距离信息和根据被受检者3反射并由接收部13接收的第二指向性的电波b计算出的从生命体征检测装置1到向受检者3照射电磁波的照射部位的距离信息的差分，来去除受检者3的生命体征所包含的噪声，准确地提取受检者3的生命体征。
[0070]
另外，即使受检者3的体型、姿势改变，从照射部11向受检者3射出的电波a、b的指向性通过控制部15对扫描部12的控制，也变化为使电波a照射到受检者3的生命体征容易显现的照射区域的第一指向性和使电波b照射到受检者3的生命体征难以显现的照射区域的第二指向性。因此，即使受检者3的体型、姿势改变，从照射部11向受检者3射出的电波a、b也照射到受检者3的生命体征容易显现的照射区域和受检者3的生命体征难以显现的照射区域，通过生命体征提取部16去除受检者3的生命体征所包含的体动、振动这样的噪声，仅准确地提取受检者3的生命体征。
[0071]
另外，根据第一实施方式的生命体征检测装置1以及生命体征检测方法，由于使用一个照射部11如上述那样准确地提取受检者3的生命体征，因此能够抑制生命体征检测装置1占其设置部位的空间，生命体征检测装置1的设置部位的选择的宽度变宽，设计的自由度提高。另外，也能够抑制生命体征检测装置1的成本。
[0072]
其结果是，根据第一实施方式，能够提供一种即使受检者3的体型、姿势改变也能够去除受检者3的生命体征所包含的噪声，始终仅准确地提取受检者3的生命体征，并且提高设计的自由度且抑制成本的生命体征检测装置1以及生命体征检测方法。
[0073]
另外，在第一实施方式中，由于第一指向性的电波a和第二指向性的电波b的各频带被设定为相同，因此无需像以往的生物体传感器那样发出不同频带的电波，因此生命体征检测装置1以及生命体征检测方法的设计变得容易。因此，能够有助于以低成本准确地提取受检者3的生命体征。此外，第一指向性的电波a和第二指向性的电波b的各频带无需必须是相同的频带，也可以设定为不同的频带。
[0074]
图6是表示应用第二实施方式的生命体征检测装置时的、受检者3就座于车辆中的座椅2的状态的示意侧视图。该第二实施方式的生命体征检测装置除了在上述的第一实施方式的生命体征检测装置1的基础上，在座椅2的内部配置有反射体31这一点以外，形成与上述的第一实施方式的生命体征检测装置1相同的结构。反射体31由金属等容易反射电波的材质构成，将从照射部11射出的第二指向性的电波b反射到接收部13。
[0075]
认为根据受检者3的生命体征难以显现的第二指向性的电波b得到的受检者3的身体表面位移的计算结果在电波b照射到受检者3的情况下和照射到反射体31的情况下，为相同的结果。因此，根据该第二实施方式的生命体征检测装置，通过控制部15对扫描部12的控制，使从照射部11射出的电波b成为照射到反射体31的指向性，从而能够容易且可靠地进行将从照射部11向受检者3射出的电波的指向性改变为使电波b照射到受检者3的生命体征难以显现的照射区域的第二指向性的控制。因此，在图4的s201～s204的处理中，不需要进行第二指向性的候补的决定的处理，能够简化指向性决定部14的控制处理，并且通过生命体征提取部16容易且可靠地去除受检者3的生命体征所包含的噪声。
[0076]
此外，在上述的第一实施方式以及第二实施方式中，对如下情况进行了说明：在决定电磁波的第一指向性以及第二指向性时，在图3的s101中，从照射部11向受检者3照射电磁波，并且在提取受检者3的生命体征时，在图3的s103中，以所决定的指向性，从照射部11向受检者3再次照射电磁波。但是，也可以构成为从照射部11向受检者3仅照射一次具有多个指向性的电磁波，通过该照射由接收部13接收从受检者3反射的具有多个指向性的电磁波，根据接收到的电磁波来决定电磁波的第一指向性以及第二指向性，并根据决定的各指向性的电磁波来提取受检者3的生命体征。
[0077]
具有这样的结构的本发明的第三实施方式的生命体征检测装置1由照射部11、扫描部12、接收部13以及生命体征提取部16构成，其中，上述照射部11向受检者3射出电磁波，上述扫描部12通过改变从照射部11射出的电磁波的指向性来扫描向受检者3照射的电磁波的照射区域，上述接收部13接收碰到受检者3而反射的指向性不同的多个电磁波，上述生命体征提取部16使用根据由接收部13接收到的多个电磁波中的表示受检者3的生命体征的信号强度最强的电磁波计算出的受检者3的距离信息和根据表示受检者3的生命体征以外、即体动、振动这样的噪声的信号强度最强的电磁波计算出的受检者3的距离信息的差分，来提取受检者3的生命体征。
[0078]
另外，具有如上述那样的结构的生命体征检测方法具备如下步骤而构成：电磁波扫描步骤，通过改变从照射部11向受检者3照射的电磁波的指向性而通过扫描部12扫描电磁波对受检者3照射的照射区域；电磁波接收步骤，接收在电磁波扫描步骤中扫描并碰到受检者3而反射并由接收部13接收的指向性不同的多个电磁波；生命体征提取步骤，使用根据由接收部13接收到的多个电磁波中的表示受检者3的生命体征的信号强度最强的电磁波计算出的受检者3的距离信息和根据表示受检者3的生命体征以外、即体动、振动这样的噪声的信号强度最强的电磁波计算出的受检者3的距离信息的差分，来提取受检者3的生命体征；比较步骤，将在生命体征提取步骤中提取的受检者3的生命体征的大小与规定阈值进行比较；以及生命体征再提取步骤，在比较步骤的比较结果为在生命体征提取步骤中提取的受检者3的生命体征的大小未超过规定阈值的情况下，反复执行上述的电磁波扫描步骤、电磁波接收步骤以及生命体征提取步骤。
[0079]
根据这样的第三实施方式的生命体征检测装置1以及生命体征检测方法，从一个照射部11向受检者3射出的电磁波的指向性被改变为多个指向性，从照射部11照射电磁波。从照射部11照射的电磁波作为具有多个指向性的电磁波被接收部13接收。而且，在生命体征提取部16中，通过取得根据由接收部13接收到的多个电磁波中的表示受检者3的生命体征的信号强度最强的电磁波计算出的受检者3的距离信息和根据表示受检者3的生命体征
以外的信号强度最强的电磁波计算出的受检者3的距离信息的差分，来去除受检者3的生命体征所包含的噪声，准确地提取受检者3的生命体征。
[0080]
另外，即使受检者3的体型、姿势改变，通过利用扫描部12改变从照射部11向受检者3射出的电磁波的指向性，具有新的多个指向性的电磁波也被接收部13接收。而且，在生命体征提取部16中，根据由接收部13接收到的新的多个电磁波，取得根据表示受检者3的生命体征的信号强度最强的电磁波计算出的受检者3的距离信息和根据表示受检者3的生命体征以外的信号强度最强的电磁波计算出的受检者3的距离信息的差分，从而去除受检者3的生命体征所包含的噪声，准确地提取受检者3的新的生命体征。因此，即使受检者3的体型、姿势改变，也能准确地提取受检者3的生命体征。
[0081]
另外，在该第三实施方式的生命体征检测装置1以及生命体征检测方法中，由于也使用一个照射部11如上述那样准确地提取受检者3的生命体征，因此能够抑制生命体征检测装置1占其设置部位的空间，生命体征检测装置1的设置部位的选择的宽度变宽，设计的自由度提高。另外，也能够抑制生命体征检测装置1的成本。
[0082]
另外，上述的第三实施方式的生命体征检测装置1还可以构成为具备指向性决定部14和控制部15。在形成该结构的第四实施方式的生命体征检测装置1的情况下，指向性决定部14根据接收部13中的电磁波的接收结果来决定由接收部13接收到的多个电磁波中的表示受检者3的生命体征的信号强度最强的电磁波的第一指向性以及表示受检者3的生命体征以外的信号强度最强的电磁波的第二指向性，并存储于存储部。另外，控制部15对扫描部12进行改变从照射部11射出的电磁波的指向性时所进行的电磁波的扫描的控制。另外，生命体征提取部16读出存储于存储部的电磁波的第一指向性以及第二指向性，基于根据读出的第一指向性的电磁波计算出的从生命体征检测装置1到向受检者3照射电磁波的照射部位的距离信息和根据读出的第二指向性的电磁波计算出的从生命体征检测装置1到向受检者3照射电磁波的照射部位的距离信息的差分，来提取受检者3的生命体征。
[0083]
图7是表示使用上述的第四实施方式的生命体征检测装置1的生命体征检测方法的概要的流程图。
[0084]
在该生命体征检测方法中，首先，在s301的电磁波扫描步骤中，通过控制部15对操作部12的控制，通过改变从照射部11向受检者3照射的电波的指向性，由扫描部12扫描向受检者3照射电波的照射区域。接下来，在s302的电磁波接收步骤中，接收在s301的电磁波扫描步骤中扫描且碰到受检者3而反射并由接收部13接收的指向性不同的多个电磁波。接下来，在s303的指向性决定步骤中，通过指向性决定部14，根据接收部13中的电磁波的接收结果来决定由接收部13接收到的多个电磁波中的表示受检者3的生命体征的信号强度最强的电磁波的第一指向性以及表示受检者3的生命体征以外的信号强度最强的电磁波的第二指向性。通过指向性决定部14将所决定的电磁波的第一指向性以及第二指向性存储于存储部。
[0085]
接下来，在s304的指向性读出步骤中，通过生命体征提取部16读出存储于存储部的电磁波的第一指向性以及第二指向性。而且，在s305的生命体征提取步骤中，通过生命体征提取部16，基于根据读出的第一指向性的电磁波计算出的从生命体征检测装置1到向受检者3照射电磁波的照射部位的距离信息和根据读出的第二指向性的电磁波计算出的从生命体征检测装置1到向受检者3照射电磁波的照射部位的距离信息的差分，来提取受检者3
的生命体征。接下来，在s306的比较步骤中，将在上述的s305的生命体征提取步骤中提取的受检者3的生命体征的大小与规定阈值进行比较。在受检者3的生命体征的大小为规定阈值以上，s306的比较结果为“是”的情况下，返回到s305的处理，反复s305的处理。另一方面，在受检者3的生命体征的大小不超过规定阈值的情况下，处理返回到s301的处理，反复执行s301的电波扫描步骤、s302的电磁波接收步骤、s303的指向性决定步骤、s304的指向性读出步骤以及s305的生命体征提取步骤，进行生命体征再提取步骤。
[0086]
根据这样的第四实施方式的生命体征检测装置1以及生命体征检测方法，也与上述的第三实施方式的生命体征检测装置1以及生命体征检测方法同样地、通过取得根据由接收部13接收到的多个电磁波中的表示受检者3的生命体征的信号强度最强的电磁波计算出的受检者3的距离信息和根据表示受检者3的生命体征以外的信号强度最强的电磁波计算出的受检者3的距离信息的差分，来去除受检者3的生命体征所包含的噪声，准确地提取受检者3的生命体征。另外，即使受检者3的体型、姿势改变，通过控制部15对扫描部12的控制，由扫描部12改变从照射部11向受检者3射出的电磁波的指向性，从而具有新的多个指向性的电磁波也被接收部13接收，准确地提取受检者3的新的生命体征。因此，即使受检者3的体型、姿势改变，也能准确地提取受检者3的生命体征。另外，在该第四实施方式的生命体征检测装置1以及生命体征检测方法中，也使用一个照射部11如上述那样准确地提取受检者3的生命体征，因此能够抑制生命体征检测装置1占其设置部位的空间，生命体征检测装置1的设置部位的选择的宽度变宽，设计的自由度提高。另外，也能够抑制生命体征检测装置1的成本。
[0087]
另外，在上述的第三以及第四各实施方式中，第一指向性的电波a和第二指向性的电波b的各频带也被设定为相同，从而无需如以往的生物体传感器那样发出不同的频带的电波，因此生命体征检测装置1以及生命体征检测方法的设计变得容易。因此，能够有助于以低成本准确地提取受检者3的生命体征。
[0088]
另外，在上述的第三以及第四各实施方式中，也与第二实施方式的生命体征检测装置同样地，也可以构成为在座椅2的内部配置反射体31。根据这样的结构的生命体征检测装置，通过使从照射部11射出的电波b成为照射到反射体31的指向性，能够通过生命体征提取部16容易且可靠地去除受检者3的生命体征所包含的噪声。
[0089]
此外，在上述的各实施方式中，对如图8的(a)所示的汽车的车室内那样，将生命体征检测装置1配置于座椅41的情况进行了说明，但也可以构成为在仪表盘42、后视镜43、车辆室内的顶棚44、安全带45、手套箱46等配置生命体征检测装置1。
[0090]
在上述的各实施方式中，对将本发明应用于汽车的驾驶员监控系统的情况进行了说明，但也可以在飞机、电车等车辆的驾驶室的座椅设置各实施方式的生命体征检测装置，应用于飞机、电车等车辆的驾驶员监控系统。另外，也可以如图8的(b)所示的医院的病房内那样，通过在医疗设施的床51、墙壁52、顶棚53、椅子54、照明55等配置本发明的生命体征检测装置，来检测患者等的生命体征，应用于患者等的看护。
[0091]
附图标记说明
[0092]1…
生命体征检测装置；2
…
座椅；3
…
受检者；11
…
照射部；12
…
扫描部；13
…
接收部；14
…
指向性决定部；15
…
控制部；16
…
生命体征提取部；31
…
反射体；a
…
第一指向性的电波；b
…
第二指向性的电波。
技术特征：1.一种生命体征检测装置，具备：照射部，向受检者射出电磁波；扫描部，通过改变从上述照射部射出的电磁波的指向性来扫描向上述受检者照射的电磁波的照射区域；接收部，接收碰到上述受检者而反射的、指向性不同的多个电磁波；以及生命体征提取部，使用根据由上述接收部接收到的多个电磁波中的表示上述受检者的生命体征的信号强度最强的电磁波计算出的上述受检者的距离信息和根据表示上述受检者的生命体征以外的信号强度最强的电磁波计算出的上述受检者的距离信息的差分，来提取上述受检者的生命体征。2.根据权利要求1所述的生命体征检测装置，其特征在于，具备：指向性决定部，根据上述接收部中的电磁波的接收结果来决定由上述接收部接收到的多个电磁波中的表示上述受检者的生命体征的信号强度最强的电磁波的第一指向性以及表示上述受检者的生命体征以外的信号强度最强的电磁波的第二指向性，并存储至存储部；以及控制部，对上述扫描部进行改变从上述照射部射出的电磁波的指向性时所进行的电磁波的扫描的控制，上述生命体征提取部读出存储于上述存储部的电磁波的上述第一指向性以及上述第二指向性，并基于根据读出的上述第一指向性的电磁波计算出的从生命体征检测装置到向上述受检者照射电磁波的照射部位的距离信息和根据读出的上述第二指向性的电磁波计算出的从生命体征检测装置到向上述受检者照射电磁波的照射部位的距离信息的差分，来提取上述受检者的生命体征。3.一种生命体征检测装置，具备：照射部，向受检者射出电磁波；扫描部，通过改变从上述照射部射出的电磁波的指向性来扫描向上述受检者照射的电磁波的照射区域；接收部，接收碰到上述受检者而反射的电磁波；指向性决定部，根据上述接收部中的电磁波的接收结果来决定使电磁波照射到上述受检者的生命体征容易显现的上述照射区域的电磁波的第一指向性以及使电磁波照射到上述受检者的生命体征难以显现的上述照射区域的电磁波的第二指向性；控制部，对上述扫描部进行由上述指向性决定部决定上述第一指向性以及上述第二指向性时所进行的电磁波的扫描的控制、以及使向上述受检者照射的电磁波的指向性成为由上述指向性决定部决定的上述第一指向性或上述第二指向性的控制；以及生命体征提取部，基于根据被上述受检者反射并由上述接收部接收的上述第一指向性的电磁波计算出的从生命体征检测装置到向上述受检者照射电磁波的照射部位的距离信息和根据被上述受检者反射并由上述接收部接收的上述第二指向性的电磁波计算出的从生命体征检测装置到向上述受检者照射电磁波的照射部位的距离信息的差分，来提取上述受检者的生命体征。4.根据权利要求3所述的生命体征检测装置，其特征在于，上述接收部具备计算部，上述计算部计算根据被上述受检者反射并由上述接收部接收
的上述第一指向性的电磁波计算出的从生命体征检测装置到向上述受检者照射电磁波的照射部位的距离信息和根据被上述受检者反射并由上述接收部接收的上述第二指向性的电磁波计算出的从生命体征检测装置到向上述受检者照射电磁波的照射部位的距离信息的差分。5.根据权利要求3或4所述的生命体征检测装置，其特征在于，上述指向性决定部具有：候补决定部，决定成为上述第一指向性以及上述第二指向性的各候补的电磁波的照射方向，并指示上述控制部以使从上述照射部射出的电磁波的照射方向成为所决定的照射方向；以及方向决定部，决定上述第一指向性以及上述第二指向性，并指示上述控制部以使从上述照射部射出的电磁波的指向性成为所决定的上述第一指向性以及上述第二指向性。6.根据权利要求5所述的生命体征检测装置，其特征在于，上述候补决定部针对各上述候补，决定从上述照射部向上述受检者射出的电磁波的照射范围和在上述照射范围内扫描电磁波的扫描角的大小，并指示上述控制部使得以所决定的上述照射范围以及上述扫描角的大小从上述照射部射出电磁波。7.根据权利要求5或6所述的生命体征检测装置，其特征在于，上述方向决定部将向由上述候补决定部决定为上述第一指向性的候补的照射方向照射并碰到上述受检者并由上述接收部接收的电磁波的多个接收波形与预先准备的具有上述第一指向性的电磁波的模型波形进行比较，并计算各上述接收波形和上述模型波形的相似度，决定上述第一指向性。8.根据权利要求2～7中任一项所述的生命体征检测装置，其特征在于，上述第一指向性的电磁波和上述第二指向性的电磁波的各频带相同。9.根据权利要求2～8中任一项所述的生命体征检测装置，其特征在于，具备反射体，将从上述照射部射出的上述第二指向性的电磁波反射到上述接收部。10.一种车辆，其中，在座椅上具备权利要求1～9中任一项所记载的生命体征检测装置。11.一种生命体征检测方法，具备：电磁波扫描步骤，通过改变从照射部向受检者照射的电磁波的指向性而由扫描部扫描电磁波向受检者的照射区域；电磁波接收步骤，接收在上述电磁波扫描步骤中扫描并碰到上述受检者而反射并由接收部接收的指向性不同的多个电磁波；生命体征提取步骤，使用根据由上述接收部接收到的多个电磁波中的表示上述受检者的生命体征的信号强度最强的电磁波计算出的上述受检者的距离信息和根据表示上述受检者的生命体征以外的信号强度最强的电磁波计算出的上述受检者的距离信息的差分，来提取上述受检者的生命体征；比较步骤，将在上述生命体征提取步骤中提取的上述受检者的生命体征的大小与规定阈值进行比较；以及生命体征再提取步骤，在上述比较步骤的比较结果为在上述生命体征提取步骤中提取的上述受检者的生命体征的大小未超过规定阈值的情况下，反复执行上述电磁波扫描步
骤、上述电磁波接收步骤以及上述生命体征提取步骤。12.一种生命体征检测方法，具备：电磁波扫描步骤，通过改变从照射部向受检者照射的电磁波的指向性而由扫描部扫描电磁波向受检者的照射区域；指向性决定步骤，通过指向性决定部基于在上述电磁波扫描步骤中扫描并碰到上述受检者而反射并由接收部接收的电磁波的接收结果来决定使电磁波照射到上述受检者的生命体征容易显现的上述照射区域的电磁波的第一指向性以及使电磁波照射到上述受检者的生命体征难以显现的上述照射区域的电磁波的第二指向性；电磁波照射步骤，使具有在上述指向性决定步骤中决定的上述第一指向性以及上述第二指向性的各电磁波从上述照射部向上述受检者射出，使电磁波照射到上述受检者的生命体征容易显现的上述照射区域以及上述受检者的生命体征难以显现的上述照射区域；生命体征提取步骤，基于根据被上述受检者反射并由上述接收部接收的上述第一指向性的电磁波计算出的从生命体征检测装置到向上述受检者照射电磁波的照射部位的距离信息和根据被上述受检者反射由被上述接收部接收的上述第二指向性的电磁波计算出的从生命体征检测装置到向上述受检者照射电磁波的照射部位的距离信息的差分，来提取上述受检者的生命体征；比较步骤，将在上述生命体征提取步骤中提取的上述受检者的生命体征的大小与规定阈值进行比较；以及生命体征再提取步骤，在上述比较步骤的比较结果为在上述生命体征提取步骤中提取的上述受检者的生命体征的大小未超过规定阈值的情况下，反复执行上述电磁波扫描步骤、上述指向性决定步骤、上述电磁波照射步骤以及上述生命体征提取步骤。
技术总结本发明提供一种生命体征检测装置以及生命体征检测方法，即使受检者的体型、姿势改变，也能够始终仅准确地提取受检者的生命体征，并且提高设计的自由度且抑制成本。从一个照射部(11)向受检者(3)射出的电波(A)、(B)的指向性通过控制部(15)对扫描部(12)的控制被改变为第一指向性和第二指向性，电波(A)、(B)从照射部(11)照射到受检者(3)的生命体征容易显现以及难以显现的各照射区域。通过利用生命体征提取部(16)取得根据由接收部(13)接收的第一指向性的电波(A)计算出的到受检者(3)的距离信息和根据由接收部(13)接收的第二指向性的电波B计算出的到受检者(3)的距离信息的差分，来去除受检者(3)的生命体征所包含的噪声，准确地提取受检者(3)的生命体征。地提取受检者(3)的生命体征。地提取受检者(3)的生命体征。
技术研发人员：植木大地
受保护的技术使用者：株式会社村田制作所
技术研发日：2021.02.10
技术公布日：2022/11/1
