WO2018216363A1 - Care support system and radio wave control method - Google Patents
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Definitions
- the present invention provides a care support system in which a sensor unit disposed in a casing of a moving object detection unit installed in a subject's living room detects biological information (for example, a respiratory state) of the subject by radiating and receiving radio waves. And a radio wave control method for controlling the radiation frequency of radio waves.
- JP 2006-3289 A (refer to claim 1, paragraphs [0022], [0023], etc.)
- Patent Document 1 The method described in Patent Document 1 is effective only when the signal to be observed (the reflected wave from the object) is larger than the clutter signal.
- the signal to be observed is smaller than the clutter signal, the signal to be observed is buried in the clutter signal. Therefore, when the subtraction process is performed, the signal to be observed cannot be detected.
- a signal for example, a respiratory signal
- the signal (breathing signal) to be observed is often smaller than the clutter signal. Therefore, in the care support system, a method of removing the clutter signal by subtraction processing cannot be adopted.
- the sensor unit Doppler sensor
- the sensor unit is covered with a casing, and is installed on the ceiling of a living room, for example.
- the direction of a sensor part is normally adjusted so that it may face the direction of the bed and the futon in a living room (in order to detect the respiratory state in bedtime).
- the relative positional relationship for example, the relative distance
- the present invention has been made in order to solve the above-described problems.
- the object of the present invention is to reduce detection accuracy in a sensor unit (Doppler sensor) by reducing clutter as noise without performing subtraction processing of the clutter signal.
- An object of the present invention is to provide a care support system and a radio wave control method that can suppress variation in detection performance due to the orientation of a sensor unit.
- a care support system is disposed in a casing of a moving object detection unit installed in a subject's room, and detects a biological information of the subject by emitting and receiving radio waves,
- a radiation control unit that controls a radiation frequency of the radio wave, and the radiation control unit is configured to detect a noise level at the sensor unit by receiving the radio wave while changing the radiation frequency of the radio wave when the biological information is not detected.
- a radiation frequency at which the detected noise level is smaller than a predetermined level at which the biological information can be detected is set as a radiation frequency of a radio wave radiated from the sensor unit when the biological information is detected.
- a radio wave control method is provided in a sensor unit that is disposed in a casing of a moving object detection unit installed in a subject's room and detects biological information of the subject by radiation and reception of radio waves.
- a noise detecting step of detecting a noise level by receiving the radio wave while changing a radiation frequency of the radio wave when the biometric information is not detected, and the detected noise level is a predetermined value capable of detecting the biometric information.
- the clutter signal subtraction process is not performed in post-processing, and noise clutter can be reduced to increase detection accuracy at the sensor unit, and variations in detection performance due to the orientation of the sensor unit can be suppressed. .
- FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a care support system 1 of the present embodiment.
- the care support system 1 is a system for supporting the daily life of a cared person living in a nursing facility or a general house, or a patient admitted to a hospital (nurse), and is also called a monitoring system. It is.
- the cared person and the cared person are objects to be supported by the care support system 1, that is, a target person (subject) managed by recognition or detection in the image recognition system 20 or the radio wave detection unit 30 described later. .
- a target person subject
- the care support system 1 is constructed in a care facility will be described.
- the staff station 100 is a so-called stuffing station for caregivers who support the lives of the care recipients who spend at the care facilities.
- the staff station 100 is provided with a management server 100a and a display unit 100b.
- the management server 100a is a terminal device that is communicably connected to a later-described moving object detection unit 10 installed in the living room 101 via the communication line 200, and includes a central processing unit (CPU; Central Processing Unit). Composed.
- the communication line 200 is configured by, for example, a wired LAN (Local Area Network), but may be a wireless LAN.
- the management server 100a receives and manages various types of information transmitted (output) from the moving body detection unit 10 (for example, a captured image in the living room 101 and biological information of the care recipient) via the communication line 200, The received information is displayed on the display unit 100b. Thereby, the caregiver of the care facility can grasp the state in the living room 101 and the biological information of the care recipient by looking at the information displayed on the display unit 100b.
- the display unit 100b can be configured by a display of a personal computer, for example.
- the management server 100a moves the moving object detection unit.
- At least one living room 101 is provided in a care facility, and FIG. 1 shows a case where two living rooms 101 are provided as an example.
- each living room 101 one bed 102 used by a care recipient is installed.
- a plurality of beds 102 corresponding to each of the care recipients are installed.
- FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing the inside of the living room 101 in which the moving object detection unit 10 is installed.
- the moving body detection unit 10 is installed on the ceiling portion 101 a of each living room 101 and is communicably connected to a communication line 200.
- the living room 101 is a multi-bed room in which a plurality of beds 102 are installed
- the moving object detection unit 10 is installed on the ceiling 101 a of the living room 101 corresponding to each bed 102.
- the care support system 1 described above includes a moving body detection unit 10 (at least one moving body detection unit 10) installed in at least one living room 101 and a management server 100a provided in the staff station 100 via a communication line 200. Are connected to communicate with each other.
- FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the moving object detection unit 10.
- the moving body detection unit 10 is a unit that detects information on a cared person in the living room 101, and includes an image recognition system 20, a radio wave detection unit 30, and a unit control unit 40 in a housing 11 (see FIG. 6). Yes. Since the moving body detection unit 10 includes various sensors such as the above-described radio wave detection unit 30 and an optical detection unit 23 described later, it is also called a sensor box.
- the image recognition system 20 includes an illumination unit 21, an illumination control unit 22, and an optical detection unit 23.
- the illumination unit 21 includes an LED (LightLEDEmitting Diode) that emits infrared light (for example, near-infrared light) to enable photographing in the dark, and is provided at the center of the ceiling 101a of the living room 101. Located to illuminate the interior of the living room 101.
- the illumination unit 21 has a plurality of LEDs and illuminates a floor surface 101b (see FIG. 2) in the living room 101 and a wall connecting the ceiling portion 101a and the floor surface 101b.
- the illumination control part 22 is comprised, for example with CPU, and controls the illumination (infrared light emission) by the illumination part 21.
- the optical detection unit 23 is an imaging unit that captures an image of the interior of the living room 101 under the illumination of the illumination unit 21 and is configured by a camera, for example.
- FIG. 4 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the optical detection unit 23, and FIG. 5 schematically illustrates an example of an image acquired by photographing with the optical detection unit 23.
- the optical detection unit 23 is disposed adjacent to the illumination unit 21 in the center of the ceiling 101a (see FIG. 2) of the living room 101, and acquires an image of a viewpoint directly above that has a viewing direction immediately below by photographing.
- the optical detection unit 23 includes a lens 51, an image sensor 52, an AD conversion unit 53, an image processing unit 54, and a control calculation unit 55.
- the lens 51 is, for example, a fixed focus lens, and is configured by a general super wide angle lens or fisheye lens.
- a lens having a diagonal angle of view of 150 ° or more can be used.
- the entire living room 101 can be photographed from the ceiling 101a, and the care recipient in the room and the entire room can be photographed without blind spots.
- the imaging element 52 is configured by an image sensor such as a CCD (Charge Coupled Device) or CMOS (Complementary Metal Metal Oxide Semiconductor).
- the image sensor 52 is configured by removing the IR cut filter so that the state of the cared person can be detected as an image even in a dark environment.
- An output signal from the image sensor 52 is input to the AD conversion unit 53.
- the AD conversion unit 53 receives an analog image signal of an image captured by the image sensor 52 and converts the analog image signal into a digital image signal.
- the digital image signal output from the AD conversion unit 53 is input to the image processing unit 54.
- the image processing unit 54 receives the digital image signal output from the AD conversion unit 53 and executes image processing such as black correction, noise correction, color interpolation, and white balance on the digital image signal. .
- image processing such as black correction, noise correction, color interpolation, and white balance on the digital image signal.
- the image-processed signal output from the image processing unit 54 is input to the image recognition unit 25 described later.
- the control calculation unit 55 executes calculations such as AE (Automatic Exposure) related to the control of the image sensor 52 and controls the image sensor 52 such as exposure time and gain. Moreover, the control calculating part 55 performs control while performing calculations, such as a suitable light quantity setting and light distribution setting, with respect to the illumination part 21, as needed.
- the control calculation unit 55 may have the function of the illumination control unit 22 described above.
- the image processing unit 54 and the control calculation unit 55 are configured by separate CPUs, for example. However, the image processing unit 54 and the control calculation unit 55 may be configured by a single CPU or by dedicated circuits that perform image processing and calculation processing. May be.
- the image recognition system 20 described above further includes a storage unit 24 and an image recognition unit 25.
- the storage unit 24 is a memory that stores a control program executed by the unit control unit 40 and various types of information, and includes, for example, a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a nonvolatile memory, and the like.
- the image recognition unit 25 performs image recognition processing on the image data of the image acquired by the optical detection unit 23. More specifically, the image recognition unit 25 receives a signal after the image processing unit 54 of the optical detection unit 23 performs image processing, extracts the contour of the object, for example, and shapes it by a method such as pattern matching. An image recognition process for recognizing the image is executed. Thereby, the image recognition part 25 can recognize the state of the cared person in the living room 101.
- the state of the cared person in the living room 101 is assumed to be rising, getting out of bed, entering the floor, falling over, and the like.
- Waking up refers to the state from when the cared person wakes up to wake up on the bed.
- Getting out of bed refers to the state from when the cared person wakes up on the bed until it gets off the floor and leaves the bed.
- Entering the floor refers to the movement of the care recipient from the floor to the bed and lying down. Falling refers to an action in which the care recipient falls on the floor.
- the above-mentioned getting-up, getting-off, getting-in, falling-over is accompanied by the movement of the cared person's body (body movement), and the minute movement detected by the radio wave detection unit 30 (the minute movement of the body by breathing etc.) ).
- the image recognition unit 25 can also recognize (understand) the presence or absence of a cared person in the living room 101 by image recognition. For example, if an area that matches the shape pattern of at least a part of the cared person's body (including the head, for example) is not detected in the image acquired by photographing, the cared person is placed in the living room 101. When it is recognized and detected that there is no caregiver (absence), it can be recognized that there is a cared person in the living room 101.
- the radio wave detection unit 30 is a block that detects a moving object in the room 101 by emitting and receiving radio waves.
- the reflected wave reflected by Doppler and shifted by Doppler is received by a receiving unit (not shown).
- the radio wave detection unit 30 can detect biological information (information such as a respiratory state, a sleep state, and a heart rate) of the cared person from the received reflected wave.
- the radio wave detection unit 30 functions as a microscopic motion detection unit that detects microscopic motion of a care recipient (subject).
- the unit control unit 40 controls the operations of the image recognition system 20 and the radio wave detection unit 30, and performs image processing and signal processing on information obtained from the image recognition system 20 and the radio wave detection unit 30, and results obtained Is a control board that outputs to the management server 100a as information on the status of the care recipient.
- the unit control unit 40 includes a main control unit 41, an information processing unit 42, and an interface unit 43, and further includes the storage unit 24 and the image recognition unit 25 described above. Note that the storage unit 24 and the image recognition unit 25 may be provided independently of the unit control unit 40.
- the main control unit 41 is composed of a CPU that controls the operation of each unit in the moving object detection unit 10.
- the information processing unit 42 and the image recognition unit 25 may be configured by the above-described CPU (may be integrated with the main control unit 41), or may be another arithmetic unit or a circuit that performs a specific process. It may be configured.
- the information processing unit 42 uses a predetermined algorithm for information (for example, image data) output from the optical detection unit 23 of the image recognition system 20 and information (for example, data related to a respiratory state) output from the radio wave detection unit 30. Based on the signal processing. Information obtained by the signal processing is used for image recognition in the image recognition system 20 (particularly, the image recognition unit 25).
- information for example, image data
- information for example, data related to a respiratory state
- the network cable (not shown) of the communication line 200 is electrically connected to the interface unit 43.
- Information relating to the status of the cared person detected by the moving object detection unit 10 based on images and microwaves is transmitted to the management server 100a via the interface unit 43 and the communication line 200.
- FIG. 6 is a cross-sectional view of the moving object detection unit 10 and the radio wave detection unit 30 in an attached state and a detached state of the front cover 11a with respect to a main body 11b described later of the housing 11.
- the radio wave detection unit 30 includes a sensor unit 31 and a radome lens 32.
- the sensor unit 31 is a chip composed of a microwave Doppler sensor for individually detecting biological information of a cared person by emitting and receiving radio waves, and is mounted on a substrate 33.
- the sensor unit 31 includes an RFLSI (high frequency integrated circuit element), and a transmission antenna and a reception antenna for transmitting and receiving radio waves.
- the radome lens 32 is a radio wave lens that protects the sensor unit 31 and controls (for example, narrows) the directivity of radio waves radiated from the sensor unit 31, and is located in front of the sensor unit 31 (on the radio wave emission side). It is provided integrally with the sensor unit 31 via the holding unit 34 so as to be positioned.
- the surface 32a on the sensor unit 31 side is a flat surface
- the surface 32b on the opposite side to the sensor unit 31 is formed of a plano-convex lens having a convex shape on the radio wave radiation side. It is held by the holding part 34 so as to pass through the center. Therefore, the direction of the sensor unit 31 coincides with the direction of the main axis of the radome lens 32.
- the main axis of the radome lens 32 is an axis that passes through the center of curvature of the surface 32b of the radome lens 32 and is perpendicular to the surface 32a, and is synonymous with the optical axis or rotational symmetry axis.
- the angle that defines the “direction of the sensor unit 31” described above is such that the sensor unit 31 has a rotation axis in a direction perpendicular to a horizontal plane (here, the ceiling 101a of the living room 101 where the moving object detection unit 10 is installed).
- the pitch angle that is a rotation angle when rotating around one rotation axis for example, the left-right direction
- the yaw angle that is the rotation angle when rotating around the rotation axis for example, the front-rear direction
- both are treated as a pitch angle in a unified manner.
- the casing 11 of the moving object detection unit 10 described above includes a front cover 11a located in front of the radome lens 32 (on the side opposite to the sensor unit 31) and the remaining main body 11b.
- the front cover 11a is detachably installed on the main body 11b.
- the substrate 33 on which the sensor unit 31 is mounted is fixed to a fixing member 38.
- the fixing member 38 is rotatably supported by the support body 39 fixed to the main body 11b of the housing
- a signal (data) detected by the sensor unit 31 constituted by a Doppler sensor is obtained as time-series (continuous) amplitude data.
- signal analysis in the frequency domain becomes possible.
- the Fourier transform spectrum of the signal detected by the sensor unit 31 is obtained as a waveform as shown in FIG.
- the power level on the vertical axis in FIG. 7 is indicated in an arbitrary unit corresponding to the intensity (dB) of the radio wave detected by the sensor unit 31.
- the noise level refers to the spectrum shown in FIG. 7, that is, the magnitude (power level) of a signal detected by the sensor unit 31 when the care receiver who is the detection target is not in the living room 101.
- the sensor unit 31 detects the respiratory state of the care recipient sleeping on the bed 102 in the living room 101
- the Fourier transform spectrum of the detection signal has a waveform as shown in FIG.
- the spectrum is such that the respiration signal is added.
- the ratio of the signal level at the breathing frequency (about 0.2 Hz (around 12 times / minute)) and the noise level becomes the S / N (signal to noise) ratio, and the larger this S / N ratio, The detection accuracy of the breathing state is increased.
- the S / N ratio is large, not only the respiratory frequency but also its harmonic components can be detected.
- the noise level be as small as possible than the level of the detection signal (respiration signal) of the biological information of the care recipient. That is, in order to increase the detection accuracy of the sensor unit 31, it is necessary to reduce the noise level detected by the sensor unit 31 as much as possible.
- the clutter signal is a received wave that has not been Doppler shifted, that is, a received wave having the same frequency as the radiated radio wave (transmitted wave).
- a Doppler sensor is a sensor that detects a reflected wave that is reflected back by a moving object, but the transmitted wave is also a radio wave, so it is directly reflected by a stationary object that is not moving and received by the sensor. There are also reflected waves.
- the directly reflected wave is called a clutter signal.
- a clutter cancel circuit is built in the Doppler sensor and has a function of canceling the clutter signal by electrical processing using a filter or the like.
- a clutter signal exceeding the capacity that can be canceled by the clutter cancellation circuit is generated.
- FIG. 9 schematically shows several generation paths of clutter signals generated inside the moving object detection unit 10 shown in FIG.
- (1) A path A in which a radio wave transmitted from the transmission antenna of the sensor unit 31 directly enters (leaks) into the reception antenna.
- (2) The radio wave transmitted from the transmission antenna of the sensor unit 31 is reflected by the surface 32a on the sensor unit 31 side of the radome lens 32, which is a stationary object located in the very vicinity of the transmission antenna, and directly enters the sensor unit 31.
- Path B (3)
- a path C in which the radio wave transmitted from the transmission antenna of the sensor unit 31 is reflected by the inner surface of the front cover 11a of the housing 11 that is a stationary object located in the vicinity of the transmission antenna and directly enters the sensor unit 31.
- the influence of the clutter signal generated in the path C has the greatest influence on the noise compared to the clutter signal generated in the other paths. This is suppressed to some extent by the clutter signal generated in the route A and the route B by the design of the sensor unit 31 and the design of the radio wave detection unit 30 (including the setting of the positional relationship between the sensor unit 31 and the radome lens 32). Although the relative positional relationship between the sensor unit 31 and the front cover 11a is not fixed for the clutter signal generated in the path C (the direction of the sensor unit 31 varies depending on the position of the bed 102 in the living room 101). To control) by design.
- FIG. 10 schematically shows the relationship between the magnitude of the respiratory signal detected by the sensor unit 31 and the noise level.
- the upper diagram shows a case where the noise level is relatively low, and the lower diagram shows noise.
- the case where the level is relatively large is shown.
- the “magnitude of the respiratory signal” on the horizontal axis represents a respiratory detection spectrum (for example, a respiratory frequency (near 0.2 Hz) in the Fourier transform spectrum of the detection signal shown in FIG. This corresponds to the integrated value (area) in the respiration frequency band of 0.5 Hz, and the person with a small respiration signal (for example, an elderly person) is to the left of the center of the horizontal axis (the person with a normal respiration signal magnitude).
- a person with a large respiratory signal (for example, a young person) is distributed on the right side with respect to the center of the horizontal axis.
- the “frequency” on the vertical axis corresponds to the total number (frequency) of people indicating the magnitude of a certain respiratory signal.
- the noise level shown in FIG. 10 is equivalent to the integral value in the said respiration detection area of the signal detected by the sensor part 31 when it is unattended.
- the respiratory signal can be detected even if the respiratory signal is small (the respiratory signal is not reported). .
- the respiratory signal below the noise level is buried in the noise level, so that the respiratory signal cannot be detected (the respiratory signal is lost). ). Therefore, in order to increase the detection accuracy of the respiratory signal, it is necessary to suppress an increase in noise level due to the clutter signal.
- FIG. 11 is a Fourier transform spectrum of a signal detected by the sensor unit 31 when there is no cared person in the living room 101, and shows a case where the clutter signal is large and a case where the clutter signal is small. Since noise generated by the clutter signal is white noise generated at all frequencies, when the clutter signal is large, the spectrum is such that the entire power level is offset upward compared to when the clutter signal is small.
- FIG. 12 shows a Fourier transform spectrum of the detection signal when the respiratory signal of the care recipient is acquired, and shows a case where the clutter signal is larger than the power level of the respiratory signal to be detected. As shown in the figure, when the level of the respiratory signal to be detected is lower than the noise level raised by the clutter signal, the respiratory signal to be detected is buried in the noise, so that the respiratory signal cannot be detected.
- the above clutter signal is considered to be a composite wave of a transmission wave and a reflected wave, similarly to the wave interference phenomenon.
- the synthesized wave becomes stronger or weaker depending on the position of the fixed end.
- the fixed end corresponds to the radome lens 32 (surface 32a) or the front cover 11a of the housing 11 shown in FIG. Therefore, the clutter signal is strengthened or weakened depending on the positional relationship between the radome lens 32 and the front cover 11a and the sensor unit 31 (particularly the transmission antenna). That is, as shown in the upper diagram of FIG.
- FIG. 14 schematically shows the orientation of the sensor unit 31 that changes in accordance with the positions of the plurality of beds 102 in the living room 101.
- the vertical direction perpendicular to the ceiling 101a (horizontal plane) is defined as a reference (0 °)
- the pitch angle ⁇ of the sensor unit 31 from the vertical direction here, the angle of the main axis of the radome lens 32 (the radome angle)).
- the care support system 1 in order to detect the respiratory state of the cared person P lying on the bed 102 by the sensor unit 31 while the cared person P is sleeping, the inside of the moving object detection unit 10 installed in the ceiling part 101a The sensor unit 31 is operated in the direction of the bed 102.
- the relative positional relationship (relative distance) between the sensor unit 31 (especially the transmission antenna) and the radome lens 32 changes.
- the relative positional relationship (relative distance) between the sensor unit 31 and the front cover 11a changes. This depends on the position of the bed 102 installed in the living room 101 (depending on the distance between the moving object detection unit 10 and the bed 102 and the direction of the bed 102 as viewed from the moving object detection unit 10), and the sensor unit 31 and the front cover 11a. This means that the relative distance between and changes.
- FIG. 15 shows an example of the relationship between the radome angle and the noise level.
- the radiation frequency (transmission wave frequency) of the radio wave from the sensor unit 31 is constant at A (Hz).
- the noise level on the vertical axis indicates the integral value of the breath detection interval in the Fourier transform spectrum of the signal detected by the sensor unit 31 when unattended. Since each of the radome angles ⁇ 1 to ⁇ 4 has a different relative distance between the sensor unit 31 and the front cover 11a, it can be seen that the noise level changes according to the radome angle as shown in FIG. In other words, the noise level depends on the radome angle.
- the detected noise level varies (varies) depending on the positional relationship between the moving body detection unit 10 and the bed 102 (the direction of the set sensor unit 31), and the micro body movement detection is performed depending on the direction of the sensor unit 31. There will be a difference in ability.
- the amplitude of the synthesized wave is 30 to 40% smaller than that of the transmission wave (or reflected wave) than when the radiation frequency is A. This is because the phase of the transmission wave at the fixed end position is changed by changing the radiation frequency.
- FIG. 17 shows the radome angle dependence of the noise level at different radiation frequencies A and B.
- the noise level increases as the radome angle increases.
- the noise level decreases as the radome angle increases. ing.
- the noise level is minimum at the radiation frequency A, and when the radome angle is ⁇ 3 and ⁇ 4, the noise level is minimum at the radiation frequency B.
- the radiation frequency at which the noise level is minimized differs depending on the radome angle
- the radiation frequency is changed every time the radome angle is changed (each time the direction of the sensor unit 31 is changed according to the change in the position of the bed 102). If the noise level is actually detected by scanning (changing) once in the range from the lower limit to the upper limit, and the radiation frequency that has the lowest detected noise level is found among the scanned radiation frequencies, detection of the respiratory signal
- the respiratory signal can be detected with the noise level minimized.
- the noise level can be minimized at any radome angle
- variations in detection performance due to the radome angle can be reduced.
- the radiation frequency of the radio wave radiated from the sensor unit 31 is set based on such a concept.
- a specific example of a characteristic configuration of the care support system 1 of the present embodiment will be described.
- FIG. 18 is a block diagram showing the configuration of the care support system 1 of this example.
- the radio wave detection unit 30 described above further includes a radiation control unit 36 and an interface unit 37 in addition to the sensor unit 31 and the radome lens 32 and the like.
- the radiation control unit 36 is a control unit that controls the radiation frequency of the radio wave in the sensor unit 31, and is configured by a CPU, for example.
- the interface unit 37 is an interface for inputting / outputting information or control signals to / from the unit control unit 40, and includes an input / output port (terminal).
- the moving body detection unit 10 includes the optical detection unit 23 and the unit control unit 40 described above.
- the unit control unit 40 is communicably connected to the management server 100a via the communication line 200, whereby adjustment completion information indicating that the adjustment of the orientation of the sensor unit 31 has been completed from the management server 100a. Can be obtained.
- the adjustment of the orientation of the sensor unit 31 described above may be performed by setting the orientation of the sensor unit 102 (initial setting) performed when the moving body detection unit 10 is installed in the living room 101 or changing the position of the bed 102 after the unit is installed.
- the adjustment (change) of the direction of the corresponding sensor unit 31 is included.
- system users own (carry) an external terminal 300 that can wirelessly communicate with the management server 100a via the communication line 200.
- the service person installs the moving body detection unit 10 on the ceiling 101 a of the living room 101, adjusts the orientation of the sensor unit 31, and then provides adjustment completion information to the management server 100 a via the external terminal 300.
- the external terminal 300 for example, a terminal having at least an input unit such as a multifunctional portable terminal such as a tablet or a smartphone or a notebook personal computer can be assumed.
- the image recognition unit 25 of the unit control unit 40 detects the presence / absence (presence / absence) of a care recipient in the living room 101 from the image acquired by the optical detection unit 23 by image recognition.
- the radiation control unit 36 of the radio wave detection unit 30 controls the radiation frequency of the sensor unit 31 as follows based on the acquisition of the adjustment completion information in the unit control unit 40 and the recognition result in the image recognition unit 25.
- FIG. 19 is a flowchart showing a flow of operations in the care support system 1 of a specific example.
- the service person adjusts the orientation of the sensor unit 102 in accordance with the position of the bed 102 in the living room 101, and when the adjustment is completed (S1), the adjustment completion information is sent to the management server 100a by operating the external terminal 300. Is transmitted (S2).
- the management server 100a transmits adjustment completion information to the moving object detection unit 10 (S3).
- S ⁇ b> 1 when the care recipient sleeps with a futon placed on the floor instead of the bed 102, the service person sets the futon according to the position of the futon in the living room 101 (to face the futon). )
- the direction of the sensor unit 31 is adjusted.
- the optical detection unit 23 takes a picture of the inside of the living room 101 under the control of the unit control unit 40. Is started (S5; photographing process). And the image recognition part 25 performs image recognition with respect to the image acquired by imaging
- S6, S7 image recognition process
- the radiation control unit 36 of the radio wave detection unit 30 starts scanning the radio wave radiation frequency, and the sensor unit 31 receives the radio wave radiation.
- the noise level received at is detected (S8).
- such a noise level is detected while changing the radiation frequency over the entire frequency from the lower limit to the upper limit (S9).
- the radio wave radiation frequency is changed. This corresponds to the noise detection process in which the sensor unit 31 detects the noise level by receiving the radio wave.
- FIG. 20 shows the correspondence between the radiation frequencies f1 to f4 obtained when the radiation frequencies are changed to f1, f2, f3 and f4 (all in Hz) and the detected noise levels N1 to N4.
- the noise level indicates an integrated value in a breath detection section in a Fourier transform spectrum of a detected signal (noise signal).
- the noise level at that time is acquired for each changed radiation frequency, and a table as shown in FIG. 20 is constructed.
- the table is stored in the storage unit 24 of the unit control unit 40, for example, but a storage unit may be provided in the radio wave detection unit 30 and stored therein.
- the radiation control unit 36 grasps the radiation frequency that minimizes the detected noise level from the constructed table, and detects the radiation frequency using the detected biological information. It is sometimes set as the radiation frequency of the radio wave radiated from the sensor unit 31 (S10; setting step).
- FIG. 21 is a graph showing the relationship between the radiation frequencies f1 to f4 and the noise levels N1 to N4.
- the noise level N2 obtained at the radiation frequency f2 is the smallest among the noise levels N1 to N4.
- the radiation control unit 36 sets the radiation frequency f2 at which the noise level is minimum with respect to the direction of the sensor unit 31 adjusted in S1 to the radiation frequency of the radio wave radiated from the sensor unit 31 when detecting biological information. Set as. Thereafter (until the direction of the sensor unit 31 is changed next), when detecting the biological information of the care recipient, the radiation control unit 36 radiates radio waves from the sensor unit 31 at the set radiation frequency, and the radio waves The biological information is detected by receiving.
- the radiation control unit 36 causes the sensor unit 31 to detect the noise level by receiving the radio wave while changing the radio wave radiation frequency (S8, S9).
- the radiation frequency that minimizes the noise level is set as the radiation frequency of the radio wave radiated from the sensor unit 31 when detecting biological information (S10).
- noise can be reduced without performing post-processing for subtracting the clutter signal from the detection signal as in the prior art, and detection accuracy at the sensor unit 31 can be increased.
- the noise level is small in any direction of the sensor unit 31, it is possible to suppress variation in detection performance depending on the direction of the sensor unit 31.
- the radiation control unit 36 changes the radiation frequency and causes the sensor unit 31 to detect the noise level. That is, the noise detection process (S8, S9) is performed after the information acquisition process (S4). Thereby, the radiation control unit 36 changes the radiation frequency and changes the noise level only when the radiation frequency needs to be set according to the orientation of the sensor unit 31 after the orientation of the sensor unit 31 is adjusted. In S10, an appropriate radiation frequency can be set according to the orientation of the sensor unit 31.
- the moving object detection unit 10 acquires the adjustment completion information from the management server 100a. In this case, it is not necessary to detect the completion of the adjustment of the orientation of the sensor unit 31 on the moving body detection unit 10 side.
- the detection unit when adjusting the orientation of the sensor unit 31, it is necessary to remove the front cover 11a from the main body cover 11b. By detecting the attachment / detachment by the detection unit, it is detected whether the adjustment of the orientation of the sensor unit 31 has been completed. it can. In addition, if the reset button is provided in the moving object detection unit 10, the adjustment of the orientation of the sensor unit 31 is completed when the service person presses the reset button after the orientation of the sensor unit 31 is adjusted. Can be detected. Although these methods are also possible, there is a concern that by providing the moving body detection unit 10 with a detection unit and a reset button, the structure of the moving body detection unit 10 may be complicated, increased in size, and increased in cost. As described above, by obtaining the adjustment completion information from the management server 100a, the detection unit and the reset button are not required, and the configuration of the moving object detection unit 10 can be simplified, downsized, and cost can be reduced.
- the radiation control unit 36 detects the noise level at the sensor unit 31 by changing the radiation frequency after the image recognition unit 25 detects that the care receiver is absent in the living room 101. That is, the noise detection step (S8, S9) is performed after detecting that the care receiver is absent in the living room 101 in the image recognition step (S6, S7).
- the noise level is a signal detected by the sensor unit 31 when the cared person is not in the living room 101, and the noise level is detected under the condition that there is no cared person in the living room 101. As described above, by detecting the noise level by scanning the radiation frequency after detecting the absence of the care recipient, it is possible to reliably acquire an appropriate signal as the noise level.
- the above-described radome lens 32 of the radio wave detection unit 30 is integrally provided via the sensor unit 31 and the holding unit 34.
- the orientation of the sensor unit 31 is set together with the radome lens 32 according to the position of the bed 102, the direction of the radio wave is appropriately controlled by the radome lens 32, and the orientation of the sensor unit 31 is set.
- An appropriate radiation frequency can be set to increase the detection accuracy of the sensor unit 31, and variations in detection performance due to the orientation of the sensor unit 31 can be reduced.
- the radiation frequency that minimizes the detected noise level is set as the radiation frequency of the radio wave radiated from the sensor unit 31 when detecting biological information.
- the radiation frequency set in S10 is not limited to a radiation frequency that minimizes the noise level detected in S8 and S9.
- the radiation frequency is f1
- the noise level N1 detected at the radiation frequency f1 is larger than the noise level N2 detected at the radiation frequency f2, but is smaller than a predetermined level Nth at which biological information can be detected, and the level of the respiratory signal to be detected. Therefore, as shown in FIG. 12, the noise level is higher than the level of the respiration signal, and the detection accuracy of the respiration signal can be improved as compared with the case where the respiration signal is buried in the noise level. .
- the noise level is minimized.
- both the radiation frequencies can be set to be shifted from each other. As a result, it is possible to avoid erroneous detection due to radio wave interference, which occurs when the adjacent living rooms 101 have the same radiation frequency.
- step S7 the presence / absence of a cared person is detected from the image acquired by the optical detection unit 23 by image recognition.
- the method is not limited.
- the image information acquired by the optical detection unit 23 is transmitted to the management server 100a, the image is displayed on the display unit 100b, and the system user confirms the display screen. You may make it judge the presence or absence of a care receiver. If it is determined that the care receiver is absent, the user operates a control unit (not shown) of the management server 100a (for example, a keyboard of a personal computer) to send a control signal instructing the start of scanning of the radiation frequency to the moving object.
- the moving body detection unit 10 can also start scanning of the radiation frequency by the radiation control unit 36 based on the reception of the control signal.
- the radome lens 32 should just be provided as needed, and installation of the radome lens 32 is also omissible.
- the direction of the sensor unit 31 may be a direction perpendicular to the substrate 33 on which the sensor unit 31 is mounted.
- the “radome angle” described above may be read as “the pitch angle of the sensor unit 31”.
- the radiation control unit 36 of the radio wave detection unit 30 may be provided in the unit control unit 40, and the main control unit 41 of the unit control unit 40 also functions as the radiation control unit 36 described above. Also good.
- the care support system described in the present embodiment is disposed in a casing of a moving body detection unit installed in a subject's room, and detects a biological information of the subject by emitting and receiving radio waves,
- a radiation control unit that controls a radiation frequency of the radio wave, and the radiation control unit changes a noise level in the sensor unit by receiving the radio wave while changing the radiation frequency of the radio wave when the biological information is not detected.
- a radiation frequency at which the detected noise level is smaller than a predetermined level at which the biological information can be detected is set as a radiation frequency of a radio wave radiated from the sensor unit when the biological information is detected.
- the radiation control unit sets a radiation frequency at which the noise level detected by the sensor unit when the biological information is not detected becomes smaller than a predetermined level as the radiation frequency when the biological information is detected. To do. This reduces noise (including clutter) from the beginning when radio waves are emitted from the sensor unit at the set emission frequency to detect biological information, regardless of the orientation of the sensor unit. Signal (detection signal of biological information) is obtained. Thereby, noise can be reduced without performing post-processing of subtracting the clutter signal from the detection signal as in the prior art, and detection accuracy at the sensor unit can be increased. In addition, since the noise level is small in any direction of the sensor unit, it is possible to suppress variation in detection performance depending on the direction of the sensor unit.
- the radio wave control method described in the present embodiment is arranged in a housing of a moving object detection unit installed in the subject's room, and in a sensor unit that detects biological information of the subject by radiation and reception of radio waves, A noise detecting step of detecting a noise level by receiving the radio wave while changing a radiation frequency of the radio wave when the biometric information is not detected; and the detected noise level is higher than a predetermined level at which the biometric information can be detected. And a setting step of setting a radiation frequency that becomes smaller as a radiation frequency of a radio wave radiated from the sensor unit when the biological information is detected. In this case, it is possible to obtain the same effect as the effect of the configuration of the care support system described above.
- the care support system further includes a management server that is communicably connected to the moving object detection unit, and the radiation control unit has completed adjustment indicating that adjustment of the orientation of the sensor unit has been completed from the management server After acquiring information, it is desirable to change the radiation frequency and detect the noise level at the sensor unit. Further, in the radio wave control method described above, the moving object detection unit obtains adjustment completion information indicating that the adjustment of the orientation of the sensor unit has been completed from a management server that is communicably connected to the moving object detection unit. It is preferable that the method further includes an acquisition step, and the noise detection step is performed after the information acquisition step.
- the radiation frequency is used only when it is necessary to set an appropriate radiation frequency according to the sensor unit orientation based on the fact that the sensor unit orientation adjustment is completed.
- the noise level can be detected by the sensor unit.
- the moving object detection unit acquires the adjustment completion information from the management server, it is not necessary to provide a detection unit that detects the adjustment completion of the orientation of the sensor unit on the moving object detection unit side. Therefore, the configuration of the moving body detection unit can be simplified and the cost can be reduced by the amount that such a detection unit is unnecessary.
- the moving body detection unit captures the presence or absence of a subject in the room by image recognition from an image capturing unit that captures an image by capturing an image of the room and an image acquired by the image capturing unit.
- An image recognizing unit for detecting, and the radiation control unit detects that the subject is absent in the room and then changes the radiation frequency to change the radiation frequency in the sensor unit. It is desirable to detect the noise level.
- the radio wave control method further includes a photographing step of photographing a room to acquire an image, and an image recognition step of detecting presence or absence of a subject in the room by image recognition from the image, The noise detection step is preferably performed after detecting that the subject is absent in the room in the image recognition step.
- the sensor unit After detecting the absence of the subject by image recognition from the image taken in the room, the sensor unit detects the noise level by changing the radiation frequency, so that an appropriate signal (in the room) The signal detected when the subject is absent can be reliably acquired.
- the radiation control unit may set a radiation frequency at which the detected noise level is minimized as a radiation frequency of a radio wave radiated from the sensor unit when the biological information is detected. desirable. Further, in the radio wave control method, in the setting step, a radiation frequency that radiates from the sensor unit when detecting the biological information is set to a radiation frequency that minimizes the noise level detected in the noise detection step. It is desirable to set it as a frequency.
- the noise level detected by the sensor unit is minimized, so a signal to be detected by the sensor unit (detection of biological information to be observed) Signal) can be reliably acquired.
- the present invention can be used for a care support system that supports the daily life of a subject such as a care recipient in a living room.
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Abstract
Description
本発明は、被検者の居室に設置される動体検知ユニットの筐体内に配置されるセンサ部が、電波の放射および受信によって被検者の生体情報(例えば呼吸状態)を検知するケアサポートシステムと、電波の放射周波数を制御する電波制御方法とに関するものである。 The present invention provides a care support system in which a sensor unit disposed in a casing of a moving object detection unit installed in a subject's living room detects biological information (for example, a respiratory state) of the subject by radiating and receiving radio waves. And a radio wave control method for controlling the radiation frequency of radio waves.
従来から、物体に向けて電波を放射し、物体で反射してドップラーシフトした反射波を受信することで、物体の動きを検知するドップラーセンサが種々提案されている。このようなドップラーセンサでは、検知精度を上げるために、クラッターと呼ばれる不要なノイズ(検知対象以外の物体での反射波)を極力低減することが必要とされる。そこで、例えば特許文献1では、検知対象の物体が存在しない状態(クラッターのみが存在する状態)で取得した信号と、検知対象の物体が存在する状態(物体およびクラッターが存在する状態)で取得した信号との差をとることにより、ノイズとなるクラッター信号を除去するようにしている。
Conventionally, various Doppler sensors that detect the movement of an object by radiating a radio wave toward the object and receiving a reflected wave reflected by the object and Doppler shifted have been proposed. In such a Doppler sensor, in order to improve detection accuracy, it is necessary to reduce unnecessary noise called a clutter (a reflected wave from an object other than the detection target) as much as possible. Therefore, in
近年では、介護施設や病院などにおいて、被介護者等の被検者の日常の生活を支援することを目的として、ドップラーセンサ(以下、センサ部とも称する)を用いて被検者の状態を検知し、これをサーバーで管理するケアサポートシステムが利用されつつある。このようなケアサポートシステムにおいても、センサ部での検知精度を上げることが望まれるが、このときに上記した特許文献1の方法を適用することは、以下の理由により適切ではない。
In recent years, for the purpose of supporting the daily life of a subject such as a care recipient in a nursing facility or a hospital, the state of the subject is detected using a Doppler sensor (hereinafter also referred to as a sensor unit). However, a care support system that manages this with a server is being used. Even in such a care support system, it is desired to increase the detection accuracy in the sensor unit, but it is not appropriate to apply the method of
上記した特許文献1の方法は、観測したい信号(物体での反射波)がクラッター信号よりも大きい場合のみ有効である。観測したい信号がクラッター信号よりも小さい場合、観測したい信号がクラッター信号の中に埋もれてしまうため、減算処理を行うと、観測したい信号を検知することができなくなる。特に、介護施設では、高齢者が入居している場合が多く、高齢者の場合、センサ部で検知される信号(例えば呼吸信号)は、中年層や若年層の人に比べて小さい。このため、観測したい信号(呼吸信号)がクラッター信号よりも小さい場合が多い。したがって、ケアサポートシステムでは、減算処理によってクラッター信号を除去する方法は採用できない。
The method described in
また、介護施設では、高齢や身体不自由などの理由により、一日の大半を居室内で過ごす被介護者も多い。このため、介護施設で構築されるケアサポートシステムにおいて、居室内で被介護者が存在せず、クラッターのみが存在する状況を自由に作り出すことができない。このため、ケアサポートシステムの用途では、クラッターのみが存在する状況を故意に作り出して減算処理を行う特許文献1の方法を使用することは困難である。
Also, in nursing care facilities, there are many cared people who spend most of their day in the room due to reasons such as aging and physical disabilities. For this reason, in the care support system constructed in the care facility, it is not possible to freely create a situation in which no care recipient exists in the room and only the clutter exists. For this reason, in the use of the care support system, it is difficult to use the method of
また、ケアサポートシステムにおいて、センサ部(ドップラーセンサ)は筐体で覆われており、例えば居室の天井に設置される。そして、センサ部の向きは、通常、居室内のベッドや布団の方向を向くように調整される(就寝中の呼吸状態を検知するため)。センサ部の向きを調整すると、センサ部とその前方の筐体との相対的な位置関係(例えば相対距離)が変化するため、センサ部から放射される電波の放射周波数を一定としたとき、センサ部の向きによっては、センサ部から放射されて筐体内面で反射され、センサ部に戻ってくる不要な反射波(クラッター)が増大し、センサ部の向きによって検知性能がばらつく。したがって、センサ部がどの向きに設定されても、筐体との相対位置の変化に起因するノイズの増大を抑え、センサ部の向きによる検知性能のばらつきを抑えることが望まれる。 In the care support system, the sensor unit (Doppler sensor) is covered with a casing, and is installed on the ceiling of a living room, for example. And the direction of a sensor part is normally adjusted so that it may face the direction of the bed and the futon in a living room (in order to detect the respiratory state in bedtime). When the orientation of the sensor unit is adjusted, the relative positional relationship (for example, the relative distance) between the sensor unit and the housing in front of the sensor unit changes. Therefore, when the radiation frequency of the radio wave radiated from the sensor unit is constant, the sensor Depending on the orientation of the part, unnecessary reflected waves (clutter) radiated from the sensor part and reflected by the inner surface of the housing and returning to the sensor part increase, and the detection performance varies depending on the orientation of the sensor part. Therefore, it is desired to suppress an increase in noise caused by a change in the relative position with respect to the housing, and to suppress a variation in detection performance due to the orientation of the sensor unit, regardless of the orientation of the sensor unit.
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、クラッター信号の減算処理を行うことなく、ノイズとなるクラッターを低減してセンサ部(ドップラーセンサ)での検知精度を上げるとともに、センサ部の向きによる検知性能のばらつきを抑えることができるケアサポートシステムおよび電波制御方法を提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems. The object of the present invention is to reduce detection accuracy in a sensor unit (Doppler sensor) by reducing clutter as noise without performing subtraction processing of the clutter signal. An object of the present invention is to provide a care support system and a radio wave control method that can suppress variation in detection performance due to the orientation of a sensor unit.
本発明の一側面に係るケアサポートシステムは、被検者の居室に設置される動体検知ユニットの筐体内に配置され、電波の放射および受信によって被検者の生体情報を検知するセンサ部と、前記電波の放射周波数を制御する放射制御部とを備え、前記放射制御部は、前記生体情報の非検知時に、前記電波の放射周波数を変化させながら前記電波の受信によって前記センサ部にてノイズレベルを検知させ、検知された前記ノイズレベルが、前記生体情報を検知可能な所定レベルよりも小さくなるような放射周波数を、前記生体情報の検知時に前記センサ部から放射する電波の放射周波数として設定する。 A care support system according to one aspect of the present invention is disposed in a casing of a moving object detection unit installed in a subject's room, and detects a biological information of the subject by emitting and receiving radio waves, A radiation control unit that controls a radiation frequency of the radio wave, and the radiation control unit is configured to detect a noise level at the sensor unit by receiving the radio wave while changing the radiation frequency of the radio wave when the biological information is not detected. And a radiation frequency at which the detected noise level is smaller than a predetermined level at which the biological information can be detected is set as a radiation frequency of a radio wave radiated from the sensor unit when the biological information is detected. .
本発明の他の側面に係る電波制御方法は、被検者の居室に設置される動体検知ユニットの筐体内に配置され、電波の放射および受信によって被検者の生体情報を検知するセンサ部にて、前記生体情報の非検知時に、前記電波の放射周波数を変化させながら前記電波の受信によってノイズレベルを検知させるノイズ検知工程と、検知された前記ノイズレベルが、前記生体情報を検知可能な所定レベルよりも小さくなるような放射周波数を、前記生体情報の検知時に前記センサ部から放射する電波の放射周波数として設定する設定工程とを含む。 A radio wave control method according to another aspect of the present invention is provided in a sensor unit that is disposed in a casing of a moving object detection unit installed in a subject's room and detects biological information of the subject by radiation and reception of radio waves. A noise detecting step of detecting a noise level by receiving the radio wave while changing a radiation frequency of the radio wave when the biometric information is not detected, and the detected noise level is a predetermined value capable of detecting the biometric information. A setting step of setting a radiation frequency that is smaller than a level as a radiation frequency of a radio wave radiated from the sensor unit when the biological information is detected.
ケアサポートシステムにおいて、クラッター信号の減算処理を後処理で行うことなく、ノイズとなるクラッターを低減してセンサ部での検知精度を上げるとともに、センサ部の向きによる検知性能のばらつきを抑えることができる。 In the care support system, the clutter signal subtraction process is not performed in post-processing, and noise clutter can be reduced to increase detection accuracy at the sensor unit, and variations in detection performance due to the orientation of the sensor unit can be suppressed. .
本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
〔ケアサポートシステムの概略〕
図1は、本実施形態のケアサポートシステム1の概略の構成を示す説明図である。ケアサポートシステム1は、介護施設や一般住宅に入居している被介護者や、病院に入院している患者(被看護者)の日常の生活を支援するためのシステムであり、見守りシステムとも呼ばれている。被介護者および被看護者は、ケアサポートシステム1による支援の対象、つまり、後述する画像認識システム20や電波検出部30での認識や検出等によって管理される対象者(被検者)である。ここでは、例として、ケアサポートシステム1が介護施設内で構築されている場合について説明する。
[Outline of care support system]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a
介護施設には、スタッフステーション100および居室101が設けられている。スタッフステーション100は、介護施設で過ごす被介護者の生活をサポートする介護者のいわゆる詰め所である。このスタッフステーション100には、管理サーバー100aおよび表示部100bが設けられている。管理サーバー100aは、通信回線200を介して、居室101に設置される後述の動体検知ユニット10と通信可能に接続される端末装置であり、中央演算処理装置(CPU;Central Processing Unit)を含んで構成される。なお、通信回線200は、例えば有線LAN(Local Area Network)で構成されるが、無線LANであっても勿論構わない。
In the nursing facility, a
管理サーバー100aは、通信回線200を介して、動体検知ユニット10から送信(出力)される各種の情報(例えば居室101内の撮影画像や被介護者の生体情報)を受信して管理するとともに、受信した情報を表示部100bに表示する処理を行う。これにより、介護施設の介護者は、表示部100bに表示された情報を見て、居室101内の様子や被介護者の生体情報を把握することができる。表示部100bは、例えばパーソナルコンピュータのディスプレイで構成することができる。また、後述する画像認識システム20での画像認識処理により、被介護者が床面で転倒するなど、被介護者の動作が異常であることが認識されたときには、管理サーバー100aは、動体検知ユニット10からその旨の情報を受信して、動体検知ユニット10の光学検出部23で取得される居室101内の撮影画像のデータを、介護者が所有する携帯端末に送信し、被介護者の異常を介護者に知らせることも可能である。なお、管理サーバー100aから上記携帯端末への画像データの送信時には、画像のサイズや解像度は適宜調整される。
The
居室101は、介護施設において少なくとも1つ設けられており、図1では例として居室101が2つ設けられている場合を示している。各居室101内には、被介護者が使用するベッド102が1つ設置されている。なお、1つの居室101内に被介護者が二人以上入居する場合、被介護者の各々に対応する複数のベッド102が設置される。
At least one
図2は、動体検知ユニット10が設置された居室101内の様子を模式的に示す説明図である。図1および図2に示すように、動体検知ユニット10は、各居室101の天井部101aに設置され、通信回線200と通信可能に接続されている。居室101が複数のベッド102が設置された多床室である場合、動体検知ユニット10は各ベッド102に対応して居室101の天井部101aに設置される。
FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing the inside of the
上述したケアサポートシステム1は、少なくとも1つの居室101に設置される動体検知ユニット10(少なくとも1つの動体検知ユニット10)と、スタッフステーション100に設けられた管理サーバー100aとを、通信回線200を介して通信可能に接続して構成されている。
The
〔動体検知ユニット〕
次に、上記した動体検知ユニット10の詳細について説明する。図3は、動体検知ユニット10の概略の構成を示すブロック図である。動体検知ユニット10は、居室101内の被介護者の情報を検知するユニットであり、筐体11(図6参照)内に、画像認識システム20、電波検出部30およびユニット制御部40を備えている。動体検知ユニット10は、上記の電波検出部30をはじめ、後述する光学検出部23など、種々のセンサを備えていることから、センサボックスとも呼ばれる。
[Motion detection unit]
Next, the details of the moving
画像認識システム20は、照明部21、照明制御部22および光学検出部23を備えている。照明部21は、暗闇での撮影を可能にすべく、赤外線(例えば近赤外光)を発光するLED(Light Emitting Diode)を含んで構成されており、居室101の天井部101aの中央部に位置して、居室101内を照明する。例えば、照明部21は、複数のLEDを有しており、居室101内の床面101b(図2参照)や、天井部101aと床面101bとをつなぐ壁を照明する。照明制御部22は、例えばCPUで構成されて、照明部21による照明(赤外線の発光)を制御する。
The
光学検出部23は、照明部21の照明のもとで居室101内を撮影して画像を取得する撮像部であり、例えばカメラで構成される。図4は、光学検出部23の詳細な構成を示すブロック図であり、図5は、光学検出部23での撮影によって取得された画像の一例を模式的に示している。光学検出部23は、居室101の天井部101a(図2参照)の中央部に、照明部21と隣接して配置されており、撮影によって視野方向が直下である直上視点の画像を取得する。この光学検出部23は、レンズ51、撮像素子52、AD変換部53、画像処理部54および制御演算部55を備えている。
The
レンズ51は、例えば固定焦点レンズであり、一般的な超広角レンズや魚眼レンズで構成されている。超広角レンズとしては、対角画角が150°以上のレンズを用いることができる。これにより、図5で示したように、天井部101aから居室101の全体を撮影することが可能となり、室内の被介護者と部屋全体とを死角レスで撮影することが可能となる。
The
撮像素子52は、例えばCCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)といったイメージセンサで構成されている。撮像素子52は、真っ暗な環境でも被介護者の状態が画像として検出できるように、IRカットフィルタを除去して構成されている。撮像素子52からの出力信号は、AD変換部53に入力される。
The
AD変換部53は、撮像素子52によって撮像された画像のアナログの画像信号を受信し、そのアナログの画像信号をデジタルの画像信号に変換する。AD変換部53から出力されるデジタルの画像信号は、画像処理部54に入力される。
The
画像処理部54は、AD変換部53から出力されるデジタルの画像信号を受信し、そのデジタルの画像信号に対して、例えば黒補正、ノイズ補正、色補間、ホワイトバランスなどの画像処理を実行する。画像処理部54から出力される画像処理後の信号は、後述する画像認識部25に入力される。
The
制御演算部55は、撮像素子52の制御に関する例えばAE(Automatic Exposure)などの演算を実行するとともに、撮像素子52に対して露光時間やゲインなどの制御を実行する。また、制御演算部55は、必要に応じて、照明部21に対して好適な光量設定や配光設定などの演算を実行するとともに、制御を実行する。なお、制御演算部55に、上述の照明制御部22の機能を持たせるようにしてもよい。
The
上記の画像処理部54および制御演算部55は、例えば別々のCPUで構成されるが、1つのCPUで一体的に構成されてもよいし、画像処理や演算処理を行う専用の回路でそれぞれ構成されてもよい。
The
上記した画像認識システム20は、さらに、記憶部24および画像認識部25を備えている。
The
記憶部24は、ユニット制御部40が実行する制御プログラムや各種の情報を記憶するメモリであり、例えばRAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、不揮発性メモリなどで構成されている。
The
画像認識部25は、光学検出部23にて取得された画像の画像データに対して画像認識処理を行う。より具体的には、画像認識部25は、光学検出部23の画像処理部54が画像処理を実行した後の信号を受信し、例えば対象物の輪郭を抽出してパターンマッチング等の手法で形状を認識する画像認識処理を実行する。これにより、画像認識部25は、居室101内にいる被介護者の状態を認識することができる。
The
ここで、居室101内にいる被介護者の状態としては、起床、離床、入床、転倒などが想定される。起床は、被介護者が目を覚ましてから、ベッドの上で体を起こすまでの状態を指す。離床は、被介護者がベッドの上で体を起こしてから、床面に降りてベッドから離れるまでの状態を指す。入床は、被介護者が床面からベッドの上に上がり、横になるまでの動作を指す。転倒は、被介護者が床面上で転倒する動作を指す。上記の起床、離床、入床、転倒は、被介護者の体の大きさ動作(体動)を伴う点で、電波検出部30で検出される微体動(呼吸等による体の微小な動き)と区別される。
Here, the state of the cared person in the
なお、画像認識部25は、画像認識によって、居室101内の被介護者の有無も認識(把握)することができる。例えば、撮影によって取得された画像内で、被介護者の身体の少なくとも一部(例えば頭部を含む)の形状パターンとマッチングする領域が検出されなかった場合は、居室101内に被介護者がいない状態(不在)と認識し、検出された場合は、居室101内に被介護者がいる状態と認識することができる。
Note that the
電波検出部30は、電波の放射および受信によって居室101内の動体を検出するブロックであり、不図示の放射部から例えば24GHz帯のマイクロ波を各居室のベッドに向けて放射し、被介護者にて反射してドップラーシフトした反射波を不図示の受信部にて受信する。これにより、電波検出部30は、受信した反射波から被介護者の生体情報(呼吸状態、睡眠状態、心拍数などの情報)を検出することができる。
The radio
なお、被介護者が呼吸しているとき(睡眠中も含む)、被介護者の呼吸による体の微小な動き(微体動)が生じる。このため、被介護者の呼吸状態や睡眠状態を検出することは、被介護者の微体動を検出するのと同じである。このことから、電波検出部30は、被介護者(被検者)の微体動を検出する微体動検出部として機能しているとも言うことができる。
In addition, when the cared person is breathing (including during sleep), minute movements of the body due to the cared person's breathing (micromotion) occur. For this reason, detecting the care recipient's breathing state and sleep state is the same as detecting the care receiver's micromotion. From this, it can also be said that the radio
ユニット制御部40は、画像認識システム20および電波検出部30の動作を制御するとともに、画像認識システム20および電波検出部30から得た情報に対して画像処理や信号処理を行い、得られた結果を被介護者の状態に関する情報として管理サーバー100aに出力する制御基板である。このユニット制御部40は、主制御部41、情報処理部42、およびインターフェース部43を備えており、さらに上記した記憶部24および画像認識部25を備えている。なお、記憶部24および画像認識部25は、ユニット制御部40とは独立して設けられていてもよい。
The
主制御部41は、動体検知ユニット10内の各部の動作を制御するCPUで構成されている。情報処理部42および画像認識部25は、上記のCPUで構成されてもよいし(主制御部41と一体化されていてもよいし)、他の演算部や、特定の処理を行う回路で構成されてもよい。
The
情報処理部42は、画像認識システム20の光学検出部23から出力される情報(例えば画像データ)や、電波検出部30から出力される情報(例えば呼吸状態に関するデータ)に対して、所定のアルゴリズムに基づいた信号処理を行う。信号処理によって得られた情報は、画像認識システム20(特に画像認識部25)での画像認識に利用される。
The
インターフェース部43には、通信回線200のネットワークケーブル(不図示)が電気的に接続される。画像やマイクロ波に基づいて動体検知ユニット10が検出した被介護者の状態に関する情報は、インターフェース部43および通信回線200を介して管理サーバー100aに送信される。
The network cable (not shown) of the
〔電波検出部についての補足〕
次に、上記した電波検出部30について説明を補足する。図6は、筐体11の後述する本体11bに対する前カバー11aの取付状態および離脱状態のそれぞれにおける、動体検知ユニット10および電波検出部30の断面図である。電波検出部30は、センサ部31と、レドームレンズ32とを有している。
[Supplemental information on radio wave detector]
Next, the description of the radio
センサ部31は、電波の放射および受信によって被介護者の生体情報を個別に検出するためのマイクロ波ドップラーセンサによって構成されるチップであり、基板33に搭載されている。このセンサ部31は、RFLSI(高周波用集積回路素子)や、電波を送受信するための送信アンテナおよび受信アンテナを含んで構成されている。
The
レドームレンズ32は、センサ部31を保護するとともに、センサ部31から放射される電波の指向性を制御する(例えば狭くする)ための電波レンズであり、センサ部31の前方(電波放射側)に位置するように、保持部34を介してセンサ部31と一体的に設けられている。レドームレンズ32は、例えばセンサ部31側の面32aが平面で、センサ部31とは反対側の面32bが電波放射側に凸形状の平凸レンズで構成されており、その主軸がセンサ部31の中心を通るように保持部34で保持されている。それゆえ、センサ部31の向きは、レドームレンズ32の主軸の方向と一致している。
The
ここで、レドームレンズ32の主軸とは、レドームレンズ32の面32bの曲率中心を通り、面32aに垂直な軸であり、光軸または回転対称軸と同義である。また、上記した「センサ部31の向き」を規定する角度は、水平面(ここでは動体検知ユニット10が設置される居室101の天井部101aを想定)に垂直な方向を回転軸としてセンサ部31が回転するときのヨー角、および上記水平面に平行な方向を回転軸としてセンサ部31が回転するときのピッチ角によって規定されるが、ここでは説明の理解をしやすくするために、特に断らない限り、ピッチ角を指すものとする。
Here, the main axis of the
また、ここでは、水平面に平行な面内で互いに垂直な2つの回転軸を考えたときに、一方の回転軸(例えば左右方向)を中心として回転するときの回転角であるピッチ角と、他方の回転軸(例えば前後方向)を中心として回転するときの回転角であるヨー角とを区別する必要がないため(水平面に平行な方向の回転によって上記一方の回転軸は上記他方の回転軸にもなり得るため)、両者はピッチ角として統一して扱うことにする。 Further, here, when considering two rotation axes perpendicular to each other in a plane parallel to the horizontal plane, the pitch angle that is a rotation angle when rotating around one rotation axis (for example, the left-right direction), and the other It is not necessary to distinguish the yaw angle that is the rotation angle when rotating around the rotation axis (for example, the front-rear direction) (the one rotation axis becomes the other rotation axis by rotation in a direction parallel to the horizontal plane). Therefore, both are treated as a pitch angle in a unified manner.
また、上述した動体検知ユニット10の筐体11は、レドームレンズ32の前方(センサ部31とは反対側)に位置する前カバー11aと、残りの本体11bとを含んで構成されている。前カバー11aは、本体11bに対して着脱自在に設置されている。これにより、後述するように就寝中の被介護者の呼吸状態をセンサ部31で検知すべく、センサ部31の向きを、ベッド102の方向を向くように調整する際には、本体11bから前カバー11aを取り外して調整することが可能となる。センサ部31の向きの調整が完了すると、前カバー11aは本体11bに再び装着される。
The
センサ部31が搭載される上記の基板33は、固定部材38に固定されている。そして、固定部材38は、センサ部31の向きを変更できるように、筐体11の本体11bに固定された支持体39に回動自在に支持されている。
The
〔センサ部の向きとノイズレベルとの関係について〕
次に、上記したセンサ部31の向きと、センサ部31にて検知されるノイズレベルとの関係について説明する。
[Relationship between sensor direction and noise level]
Next, the relationship between the orientation of the
(ノイズレベルについて)
ドップラーセンサで構成されるセンサ部31にて検知される信号(データ)は、時系列の(連続した)振幅データとして得られる。これらのデータをフーリエ変換することにより、周波数領域での信号解析が可能となる。例えば、居室101内に被介護者がいないとき、センサ部31にて検知される信号のフーリエ変換スペクトルは、図7のような波形として得られる。なお、図7の縦軸のパワーレベルは、便宜的に、センサ部31にて検出される電波の強さ(dB)に対応する任意単位(arbitary unit)で示している。ノイズレベルとは、図7で示したスペクトル、つまり、検知対象である被介護者が居室101にいないときに、センサ部31にて検知される信号の大きさ(パワーレベル)を指す。
(About noise level)
A signal (data) detected by the
一方、居室101内のベッド102で寝ている被介護者の呼吸状態をセンサ部31で検知したとき、検知信号のフーリエ変換スペクトルは、例えば図8のような波形となり、上記のノイズレベルに、呼吸信号が上乗せされたようなスペクトルとなる。このとき、呼吸周波数(約0.2Hz(12回/分)付近)での信号レベルと、ノイズレベルとの比がS/N(signal to noise)比となり、このS/N比が大きいほど、呼吸状態の検知精度が高くなる。なお、S/N比が大きいと、呼吸周波数のみならず、その高調波成分も検知できる。
On the other hand, when the
したがって、良好なS/N比で呼吸信号を検知するためには、ノイズレベルを、被介護者の生体情報の検知信号(呼吸信号)のレベルよりもできるだけ小さくすることが望ましい。つまり、センサ部31での検知精度を上げるためには、センサ部31にて検知されるノイズレベルを極力低減することが必要である。
Therefore, in order to detect a respiration signal with a good S / N ratio, it is desirable that the noise level be as small as possible than the level of the detection signal (respiration signal) of the biological information of the care recipient. That is, in order to increase the detection accuracy of the
ここで、本願発明者らによる種々の検討および解析の結果、ノイズレベルを悪化させる主要因は、クラッター信号であることが分かっている。クラッター信号とは、ドップラーシフトしていない受信波、つまり、放射電波(送信波)と同一の周波数の受信波のことである。本来、ドップラーセンサは、送信波が動く物体で反射されて戻ってくる反射波を検知するセンサであるが、送信波も電波であるため、動いていない静止物体で直接反射されてセンサで受信される反射波も存在する。その直接反射波のことを、クラッター信号と呼ぶ。 Here, as a result of various examinations and analyzes by the inventors of the present application, it is known that the main factor that deteriorates the noise level is the clutter signal. The clutter signal is a received wave that has not been Doppler shifted, that is, a received wave having the same frequency as the radiated radio wave (transmitted wave). Originally, a Doppler sensor is a sensor that detects a reflected wave that is reflected back by a moving object, but the transmitted wave is also a radio wave, so it is directly reflected by a stationary object that is not moving and received by the sensor. There are also reflected waves. The directly reflected wave is called a clutter signal.
通常、ドップラーセンサ内部には、クラッターキャンセル回路が内蔵されており、フィルタ等を使用した電気的な処理によってクラッター信号をキャンセルさせる機能が備わっている。しかし、センサの電波送信部(送信アンテナ)の近傍に反射物体が存在する場合は、クラッターキャンセル回路でキャンセルできる能力以上のクラッター信号が発生してしまう。 Normally, a clutter cancel circuit is built in the Doppler sensor and has a function of canceling the clutter signal by electrical processing using a filter or the like. However, when there is a reflective object in the vicinity of the radio wave transmission unit (transmission antenna) of the sensor, a clutter signal exceeding the capacity that can be canceled by the clutter cancellation circuit is generated.
図9は、図6で示した動体検知ユニット10の内部で発生するクラッター信号の幾つかの発生経路を模式的に示している。上記クラッター信号の発生経路は、主に、以下の3つである。
(1)センサ部31の送信アンテナから送信された電波が、受信アンテナに直接入射する(漏れ込む)経路A。
(2)センサ部31の送信アンテナから送信された電波が、送信アンテナの極近傍に位置する静止物体であるレドームレンズ32のセンサ部31側の面32aで反射されてセンサ部31に直接入射する経路B。
(3)センサ部31の送信アンテナから送信された電波が、送信アンテナの近傍に位置する静止物体である筐体11の前カバー11aの内面で反射されてセンサ部31に直接入射する経路C。
FIG. 9 schematically shows several generation paths of clutter signals generated inside the moving
(1) A path A in which a radio wave transmitted from the transmission antenna of the
(2) The radio wave transmitted from the transmission antenna of the
(3) A path C in which the radio wave transmitted from the transmission antenna of the
上記3つの経路A~Cのうち、経路Cで発生するクラッター信号の影響が他の経路で発生するクラッター信号に比べて、ノイズへの影響が最も大きい。これは、経路Aおよび経路Bで発生するクラッター信号については、センサ部31の設計、および電波検出部30の設計(センサ部31とレドームレンズ32との位置関係の設定を含む)によって、ある程度抑えることができるが、経路Cで発生するクラッター信号については、センサ部31と前カバー11aとの相対的な位置関係が固定でないため(居室101内のベッド102の位置によってセンサ部31の向きが変化するため)、設計でコントロールすることができないことによる。
Among the above three paths A to C, the influence of the clutter signal generated in the path C has the greatest influence on the noise compared to the clutter signal generated in the other paths. This is suppressed to some extent by the clutter signal generated in the route A and the route B by the design of the
ここで、図10は、センサ部31にて検知される呼吸信号の大きさと、ノイズレベルとの関係を模式的に示しており、上図はノイズレベルが相対的に小さい場合を、下図はノイズレベルが相対的に大きい場合を示している。なお、同図において、横軸の「呼吸信号の大きさ」は、図8で示した検知信号のフーリエ変換スペクトルの、呼吸検知区間(例えば呼吸周波数(0.2Hz付近)を含む0.1~0.5Hzの呼吸周波数帯)における積分値(面積)に相当し、呼吸信号の小さい人(例えば高齢者)は、横軸の中央(呼吸信号の大きさが標準的な人)に対して左側に分布し、呼吸信号の大きい人(例えば若年層の人)は、横軸の中央に対して右側に分布する。また、縦軸の「頻度」とは、ある呼吸信号の大きさを示す人のトータルの数(度数)に対応している。また、図10で示すノイズレベルは、無人のときにセンサ部31にて検知される信号の上記呼吸検知区間での積分値に相当する。
Here, FIG. 10 schematically shows the relationship between the magnitude of the respiratory signal detected by the
図10の上図のように、呼吸信号の大きさの分布に対して、ノイズレベルが十分小さければ、呼吸信号が小さくてもその呼吸信号を検知できる(呼吸信号を失報することはない)。しかし、図10の下図のように、クラッター信号によってノイズレベルが悪化(増大)すると、ノイズレベル以下の呼吸信号はノイズレベルに埋もれてしまうため、上記呼吸信号を検知できない(呼吸信号を失報する)。したがって、呼吸信号の検知精度を上げるためには、クラッター信号によるノイズレベルの増大を抑えることが必要である。 As shown in the upper diagram of FIG. 10, if the noise level is sufficiently small with respect to the distribution of the magnitude of the respiratory signal, the respiratory signal can be detected even if the respiratory signal is small (the respiratory signal is not reported). . However, as shown in the lower diagram of FIG. 10, when the noise level is deteriorated (increased) by the clutter signal, the respiratory signal below the noise level is buried in the noise level, so that the respiratory signal cannot be detected (the respiratory signal is lost). ). Therefore, in order to increase the detection accuracy of the respiratory signal, it is necessary to suppress an increase in noise level due to the clutter signal.
また、図11は、居室101内に被介護者がいないときに、センサ部31にて検知される信号のフーリエ変換スペクトルであって、クラッター信号が大きい場合と小さい場合とを示している。クラッター信号によって発生するノイズは、全周波数に発生するホワイトノイズであるため、クラッター信号が大きい場合は、クラッター信号が小さい場合に比べて、パワーレベル全体が上方にオフセットされたようなスペクトルとなる。
FIG. 11 is a Fourier transform spectrum of a signal detected by the
図12は、被介護者の呼吸信号の取得時の検知信号のフーリエ変換スペクトルであって、クラッター信号が、検知したい呼吸信号のパワーレベルよりも大きい場合を示している。同図のように、クラッター信号によって持ち上がったノイズレベルよりも、検知したい呼吸信号のレベルが小さい場合、検知したい呼吸信号がノイズに埋もれてしまうため、呼吸信号を検知できなくなることがわかる。 FIG. 12 shows a Fourier transform spectrum of the detection signal when the respiratory signal of the care recipient is acquired, and shows a case where the clutter signal is larger than the power level of the respiratory signal to be detected. As shown in the figure, when the level of the respiratory signal to be detected is lower than the noise level raised by the clutter signal, the respiratory signal to be detected is buried in the noise, so that the respiratory signal cannot be detected.
前述の特許文献1のように、ノイズレベルを減算処理してクラッター信号をキャンセルする場合、図8で示したように、検知したい呼吸信号のパワーレベルがノイズレベルよりも大きければ、上記減算処理によってクラッター信号をキャンセルすることができる。しかし、図12のように、呼吸信号のパワーレベルがノイズレベルよりも小さい場合、呼吸信号がノイズに埋もれているため、上記減算処理を行っても呼吸信号を検知することができない。ケアサポートシステム1では、呼吸信号が決して大きくはない高齢者も被検者に含まれ、クラッター信号もかなり大きい場合を想定しているため、特許文献1のような減算処理でクラッター信号をキャンセルする手法を採用することはできない。そのため、減算処理以外の方法で、クラッター信号を低減することが必要となる。
When the noise level is subtracted and the clutter signal is canceled as in
ところで、上記のクラッター信号は、波の干渉現象と同様に、送信波と反射波との合成波であると考えられる。波の場合、固定端の位置によって合成波が強まったり、弱まったりする。クラッター信号の場合、固定端は、図9で示したレドームレンズ32(面32a)や筐体11の前カバー11aに相当する。したがって、レドームレンズ32や前カバー11aと、センサ部31(特に送信アンテナ)との位置関係によって、クラッター信号も強まったり、弱まったりする。つまり、図13の上図に示すように、固定端での反射波が送信波(入射波)と逆位相となるような位置に固定端がある場合、送信波と反射波とは互いに打ち消される(振幅がゼロの合成波(定常波)が得られる)。一方、図13の下図に示すように、固定端での反射波が送信波と同位相となるような位置に固定端がある場合、送信波と反射波とは互いに強め合う(振幅が送信波の2倍である合成波(定常波)が得られる)。
By the way, the above clutter signal is considered to be a composite wave of a transmission wave and a reflected wave, similarly to the wave interference phenomenon. In the case of a wave, the synthesized wave becomes stronger or weaker depending on the position of the fixed end. In the case of a clutter signal, the fixed end corresponds to the radome lens 32 (
図14は、居室101内の複数のベッド102の位置に応じて変化するセンサ部31の向きを模式的に示している。なお、図14では、天井部101a(水平面)に垂直な鉛直方向を基準(0°)とし、その鉛直方向からのセンサ部31のピッチ角θ(ここではレドームレンズ32の主軸の角度(レドーム角度)とする)を、ベッド102の位置に応じて、θ=0°から、θ=+20°およびθ=+45°に変化させた場合を示している。ケアサポートシステム1では、センサ部31により、被介護者Pの就寝中に、ベッド102に横たわっている被介護者Pの呼吸状態を検知するため、天井部101aに設置された動体検知ユニット10内のセンサ部31は、ベッド102の方向に向けられて運用される。
FIG. 14 schematically shows the orientation of the
同図に示すように、センサ部31の向きをベッド102の位置に応じて変化させても、センサ部31(特に送信アンテナ)とレドームレンズ32との相対的な位置関係(相対距離)は変化しないが、センサ部31と前カバー11aとの相対的な位置関係(相対距離)は変化する。このことは、居室101内に設置されるベッド102の位置によって(動体検知ユニット10とベッド102との距離、および動体検知ユニット10から見たベッド102の方角によって)、センサ部31と前カバー11aとの相対距離が変化することを意味する。
As shown in the figure, even if the orientation of the
このように、センサ部31の向きによって、センサ部31と前カバー11aとの相対的な位置関係が変化すると、センサ部31に対して、図13で示した固定端(前カバー11a)の位置が変化する。これは、センサ部31の向きによってクラッター信号の大きさ(合成波の振幅、レベル)が変化し、センサ部31にて検知されるノイズレベルがセンサ部31の向きによって変化することを意味する。
Thus, when the relative positional relationship between the
図15は、レドーム角度とノイズレベルとの関係の一例を示している。ただし、同図では、センサ部31からの電波の放射周波数(送信波周波数)はA(Hz)で一定とする。また、縦軸のノイズレベルは、無人のときにセンサ部31にて検知される信号のフーリエ変換スペクトルにおける呼吸検知区間の積分値を指す。レドーム角度θ1~θ4のそれぞれにおいて、センサ部31と前カバー11aとの相対距離が異なるため、同図のように、ノイズレベルがレドーム角度に応じて変化していることがわかる。つまり、ノイズレベルにレドーム角度依存性がある。このような特性では、動体検知ユニット10とベッド102との位置関係(設定されるセンサ部31の向き)によって、検知されるノイズレベルが異なり(ばらつき)、センサ部31の向きによって微体動検知能力に差が出ることになる。
FIG. 15 shows an example of the relationship between the radome angle and the noise level. However, in the figure, the radiation frequency (transmission wave frequency) of the radio wave from the
〔ノイズレベルを低減する考え方〕
センサ部31の向きによるノイズレベルのばらつきを抑えるためには、センサ部31の向きを変化させたときに、検知されるノイズレベルの変化を抑えることが必要であり、そのためには、例えば、センサ部31の向きごとに、固定端となる前カバー11aの位置を、ノイズレベルが小さくなる位置(クラッター信号を打ち消すことができる位置)に変化させればよいとも考えられる。しかし、動体検知ユニット10において、センサ部31の向きごとに前カバー11aを上記の位置を変化させることは現実的には困難であり(ほぼ不可能に近く)、また、センサ部31の向きによらずにノイズレベルを低減できるような、前カバー11aの形状の設計も実際には困難である。
[Concept of reducing noise level]
In order to suppress the variation in the noise level due to the direction of the
そこで、再び波の性質に戻って検討する。波の場合、固定端の位置は同じであっても、送信波の周波数(放射周波数)を変えることにより、合成波の大きさを下げることができる。図16は、送信波の放射周波数をA(Hz)、B(Hz)、C(Hz)とした場合の、送信波、反射波および合成波の各波形を模式的に示している。なお、B=1.1Aであり、C=0.9Aである。同図のように、固定端の位置は同じであっても、送信波の放射周波数を変化させることにより、合成波の大きさ(振幅)は変化する。例えば、放射周波数がBおよびCの場合、放射周波数がAの場合よりも、合成波の振幅が送信波(または反射波)よりも30~40%ほど小さくなっている。これは、放射周波数を変化させることで、固定端の位置での送信波の位相を変えているからである。 So, go back to the nature of the wave and consider again. In the case of a wave, even if the position of the fixed end is the same, the magnitude of the synthesized wave can be reduced by changing the frequency (radiation frequency) of the transmission wave. FIG. 16 schematically shows waveforms of a transmission wave, a reflected wave, and a composite wave when the radiation frequency of the transmission wave is A (Hz), B (Hz), and C (Hz). Note that B = 1.1A and C = 0.9A. As shown in the figure, even if the position of the fixed end is the same, the magnitude (amplitude) of the combined wave changes by changing the radiation frequency of the transmission wave. For example, when the radiation frequencies are B and C, the amplitude of the synthesized wave is 30 to 40% smaller than that of the transmission wave (or reflected wave) than when the radiation frequency is A. This is because the phase of the transmission wave at the fixed end position is changed by changing the radiation frequency.
図16に示すように、固定端の位置が同じであれば、送信波の放射周波数が変化すると、合成波の大きさ、つまり、クラッター信号の大きさも変化するため、ノイズレベルのレドーム角度依存性も放射周波数によって異なる特性を示す。図17は、異なる放射周波数AおよびBでのノイズレベルのレドーム角度依存性を示している。同図において、放射周波数Aでは、レドーム角度が増大するに伴ってノイズレベルが増大する特性となっているが、放射周波数Bでは、レドーム角度が増大するに伴ってノイズレベルが減少する特性となっている。この結果、レドーム角度がθ1およびθ2では、放射周波数Aのときにノイズレベルが最小となり、レドーム角度がθ3およびθ4では、放射周波数Bのときにノイズレベルが最小となっている。 As shown in FIG. 16, if the position of the fixed end is the same, the magnitude of the synthesized wave, that is, the magnitude of the clutter signal changes when the radiation frequency of the transmission wave changes. Also show different characteristics depending on the radiation frequency. FIG. 17 shows the radome angle dependence of the noise level at different radiation frequencies A and B. In the figure, at the radiation frequency A, the noise level increases as the radome angle increases. At the radiation frequency B, the noise level decreases as the radome angle increases. ing. As a result, when the radome angle is θ1 and θ2, the noise level is minimum at the radiation frequency A, and when the radome angle is θ3 and θ4, the noise level is minimum at the radiation frequency B.
このように、レドーム角度によって、ノイズレベルが最小となる放射周波数が異なるため、レドーム角度の変更ごとに(ベッド102の位置に変更に応じてセンサ部31の向きを変更するごとに)、放射周波数を下限から上限までの範囲で一度スキャン(変化)してノイズレベルを実際に検知し、スキャンした放射周波数のうちで、検知されたノイズレベルが最小となる放射周波数を見つけ出せば、呼吸信号の検知時に、見つけ出した上記放射周波数でセンサ部31から電波を放射させることで、ノイズレベルを最小に抑えて、呼吸信号を検知することができる。また、どのレドーム角度でも、ノイズレベルを最小に抑えることができるため、レドーム角度による検知性能のばらつきを低減することもできる。本実施形態のケアサポートシステム1では、このような考え方に基づき、センサ部31から放射する電波の放射周波数を設定している。以下、本実施形態のケアサポートシステム1の特徴的な構成の具体例について説明する。
As described above, since the radiation frequency at which the noise level is minimized differs depending on the radome angle, the radiation frequency is changed every time the radome angle is changed (each time the direction of the
〔具体例〕
図18は、本具体例のケアサポートシステム1の構成を示すブロック図である。なお、同図では、便宜的に、画像認識ユニット20の一部の構成を省略しているが、画像認識ユニット20の構成は、図3で示した通りである。本具体例のケアサポートシステム1では、上述した電波検出部30が、上記のセンサ部31およびレドームレンズ32等に加えて、放射制御部36と、インターフェース部37とをさらに備えている。放射制御部36は、センサ部31における電波の放射周波数を制御する制御部であり、例えばCPUで構成される。インターフェース部37は、ユニット制御部40との間で情報または制御信号を入出力するためのインターフェースであり、入出力ポート(端子)を含む。
〔Concrete example〕
FIG. 18 is a block diagram showing the configuration of the
また、動体検知ユニット10は、上述した光学検出部23およびユニット制御部40を有している。特に、ユニット制御部40は、管理サーバー100aと通信回線200を介して通信可能に接続されており、これによって、管理サーバー100aから、センサ部31の向きの調整が完了したことを示す調整完了情報を取得することができる。なお、上記したセンサ部31の向きの調整には、居室101に動体検知ユニット10を設置する際に行うセンサ部102の向きの設定(初期設定)や、ユニット設置後のベッド102の位置変更に応じたセンサ部31の向きの調整(変更)が含まれる。
Moreover, the moving
また、システムの利用者(動体検知ユニット10の設置を行うサービスマンを含む)は、管理サーバー100aと通信回線200を介して無線通信可能な外部端末300を所有(携帯)している。これにより、例えばサービスマンは、居室101の天井部101aに動体検知ユニット10を設置し、センサ部31の向きを調整した後、外部端末300を介して管理サーバー100aに調整完了情報を提供することが可能となる。なお、外部端末300としては、例えば、タブレットやスマートフォンなどの多機能型携帯端末や、ノート型パーソナルコンピュータなど、少なくとも入力部を有する端末を想定することができる。
In addition, system users (including a service person who installs the motion detection unit 10) own (carry) an
また、ユニット制御部40の画像認識部25は、光学検出部23にて取得された画像から、画像認識によって居室101内の被介護者の有無(存在/不在)を検知する。電波検出部30の放射制御部36は、ユニット制御部40での調整完了情報の取得および画像認識部25での認識結果を踏まえて、センサ部31の放射周波数を以下のように制御する。
Also, the
図19は、具体例のケアサポートシステム1における動作の流れを示すフローチャートである。まず、サービスマンが、居室101内のベッド102の位置に応じてセンサ部102の向きを調整し、その調整が完了すると(S1)、外部端末300を操作して、管理サーバー100aに調整完了情報を送信する(S2)。これを受けて、管理サーバー100aは、動体検知ユニット10に対して調整完了情報を送信する(S3)。なお、S1において、被介護者がベッド102ではなく、床面に布団を敷いて寝る場合には、サービスマンは、居室101内での上記布団の位置に応じて(布団の方向を向くように)センサ部31の向きを調整することになる。
FIG. 19 is a flowchart showing a flow of operations in the
動体検知ユニット10(特にユニット制御部40)が管理サーバー100aからの調整完了情報を取得すると(S4;情報取得工程)、ユニット制御部40の制御により、光学検出部23は、居室101内の撮影を開始する(S5;撮影工程)。そして、画像認識部25は、光学検出部23での撮影によって取得された画像に対して画像認識を行い、居室101内の被介護者の有無を検知する(S6、S7;画像認識工程)。居室101内に被介護者が存在する場合は(S7にてNo)、S6以降の工程を繰り返し、被介護者が不在になるまで次のステップには進まない。
When the moving body detection unit 10 (particularly the unit control unit 40) acquires the adjustment completion information from the
一方、被介護者が不在であることが検知されると(S7にてYes)、電波検出部30の放射制御部36は、電波の放射周波数のスキャンを開始し、電波の放射によってセンサ部31にて受信されるノイズレベルを検知する(S8)。そして、このようなノイズレベルの検知を、下限から上限まで全周波数にわたって放射周波数を変化させながら行う(S9)。なお、上記したS8およびS9の工程は、居室101内に被介護者が存在しない状態で、つまり、被介護者の生体情報(例えば呼吸情報)の非検知時に、電波の放射周波数を変化させながら上記電波の受信によってノイズレベルをセンサ部31にて検知させるノイズ検知工程に対応する。
On the other hand, when it is detected that the care receiver is absent (Yes in S7), the
図20は、放射周波数をf1、f2、f3およびf4(単位はいずれもHz)に変化させたときに得られる、各放射周波数f1~f4と、検知されるノイズレベルN1~N4との対応関係を示すテーブルを例として示している。なお、上記ノイズレベルは、検知された信号(ノイズ信号)のフーリエ変換スペクトルにおける呼吸検知区間での積分値を示す。上記したノイズ検知工程では、変化させた放射周波数ごとに、そのときのノイズレベルを取得して、図20のようなテーブルを構築していく。上記テーブルは、例えばユニット制御部40の記憶部24に記憶されるが、電波検出部30内に記憶部を設けてそこに記憶するようにしてもよい。
FIG. 20 shows the correspondence between the radiation frequencies f1 to f4 obtained when the radiation frequencies are changed to f1, f2, f3 and f4 (all in Hz) and the detected noise levels N1 to N4. As an example, a table is shown. The noise level indicates an integrated value in a breath detection section in a Fourier transform spectrum of a detected signal (noise signal). In the noise detection step described above, the noise level at that time is acquired for each changed radiation frequency, and a table as shown in FIG. 20 is constructed. The table is stored in the
S9にて、放射周波数のスキャンが終了すると、放射制御部36は、構築されたテーブルから、検知されたノイズレベルが最小となるような放射周波数を把握し、その放射周波数を、生体情報の検知時にセンサ部31から放射する電波の放射周波数として設定する(S10;設定工程)。
When the scan of the radiation frequency is completed in S9, the
図21は、放射周波数f1~f4と、ノイズレベルN1~N4との関係をグラフで示したものである。同図の例では、ノイズレベルN1~N4のうち、放射周波数f2のときに得られるノイズレベルN2が最も小さい。このため、放射制御部36は、S1で調整が完了したセンサ部31の向きに対して、ノイズレベルが最小となる放射周波数f2を、生体情報の検知時にセンサ部31から放射する電波の放射周波数として設定する。以降(次にセンサ部31の向きが変更されるまで)、被介護者の生体情報の検知時には、放射制御部36は、上記設定された放射周波数でセンサ部31から電波を放射させ、上記電波を受信することによって生体情報を検知することになる。
FIG. 21 is a graph showing the relationship between the radiation frequencies f1 to f4 and the noise levels N1 to N4. In the example shown in the figure, the noise level N2 obtained at the radiation frequency f2 is the smallest among the noise levels N1 to N4. For this reason, the
以上のように、放射制御部36は、生体情報の非検知時に、電波の放射周波数を変化させながら上記電波の受信によってセンサ部31にてノイズレベルを検知させ(S8、S9)、検知されたノイズレベルが最小となるような放射周波数を、生体情報の検知時にセンサ部31から放射する電波の放射周波数として設定する(S10)。これにより、生体情報を検知すべく、設定された放射周波数でセンサ部31から電波を放射したときに、センサ部31が居室101内でどの向きに設定されていても、ノイズ(クラッターを含む)を最初から低減した信号(生体情報の検知信号)が得られる。これにより、従来のように、検知信号からクラッター信号を減算する後処理を行うことなくノイズを低減して、センサ部31での検知精度を上げることができる。また、センサ部31のどの向きにおいてもノイズレベルが小さいため、センサ部31の向きによって検知性能にばらつきが生じるのを抑えることが可能となる。
As described above, when the biological information is not detected, the
また、放射制御部36は、上記調整完了情報を取得した後に、放射周波数を変化させてセンサ部31にてノイズレベルを検知させる。つまり、情報取得工程(S4)の後にノイズ検知工程(S8、S9)が行われる。これにより、放射制御部36は、センサ部31の向きの調整後の、センサ部31の向きに応じた放射周波数の設定が必要になる場合のみ、放射周波数を変化させてノイズレベルをセンサ部31にて検知させることができ、S10にて、センサ部31の向きに応じた適切な放射周波数を設定することができる。
Further, after obtaining the adjustment completion information, the
しかも、S4の情報取得工程では、動体検知ユニット10は、上記調整完了情報を管理サーバー100aから取得する。この場合、動体検知ユニット10側で、センサ部31の向きの調整完了を検知する必要がなくなる。
Moreover, in the information acquisition step of S4, the moving
例えば、センサ部31の向きの調整時には、本体カバー11bから前カバー11aを外す必要があり、その着脱を検知部にて検知することで、センサ部31の向きの調整が完了したかどうかを検知できる。また、動体検知ユニット10にリセットボタンを設けておけば、センサ部31の向きを調整した後に、サービスマンがリセットボタンを押圧することで、動体検知ユニット10は、センサ部31の向きの調整完了を検知できる。これらの手法も可能であるが、動体検知ユニット10に検知部やリセットボタンを設けることで、動体検知ユニット10の構成の複雑化、大型化、コスト増大が懸念される。上記のように、管理サーバー100aから調整完了情報を取得することにより、上記の検知部やリセットボタンを不要として、動体検知ユニット10の構成の簡素化、小型化およびコストダウンを図ることができる。
For example, when adjusting the orientation of the
また、放射制御部36は、画像認識部25が居室101内で被介護者が不在であることを検知した後に、放射周波数を変化させてセンサ部31にてノイズレベルを検知させる。つまり、ノイズ検知工程(S8、S9)は、画像認識工程(S6、S7)にて、居室101内で被介護者が不在であることを検知した後に行われる。ノイズレベルは、被介護者が居室101にいないときに、センサ部31にて検知される信号であり、ノイズレベルの検知は、居室101内に被介護者がいないことが条件となる。上記のように、被介護者の不在を検知した後に放射周波数のスキャンを行ってノイズレベルを検知することで、ノイズレベルとして適切な信号を確実に取得することができる。
Also, the
また、電波検出部30の上述したレドームレンズ32は、センサ部31と保持部34を介して一体的に設けられている。これにより、ベッド102の位置に応じて、レドームレンズ32とともにセンサ部31の向きがどのように設定されても、電波の指向性をレドームレンズ32によって適切に制御しながら、センサ部31の向きに応じた適切な放射周波数を設定して、センサ部31での検知精度を上げることができるとともに、センサ部31の向きによる検知性能のばらつきを低減することができる。
Further, the above-described
また、S10の設定工程では、検知されたノイズレベルが最小となるような放射周波数を、生体情報の検知時にセンサ部31から放射する電波の放射周波数として設定している。これにより、生体情報を検知すべく、設定された放射周波数で電波を放射したときに、クラッター信号を含むノイズの影響を最も低減することができ、センサ部31にて検知すべき信号(観測したい生体情報の検知信号)を確実に取得することができる。
In the setting step of S10, the radiation frequency that minimizes the detected noise level is set as the radiation frequency of the radio wave radiated from the
なお、S10で設定される放射周波数は、S8およびS9で検知されるノイズレベルが最小となるような放射周波数には限定されない。例えば、図22に示すように、放射周波数がf1であっても、そのノイズレベルN1が、生体情報を検知可能な所定レベルNthよりも小さくなるのであれば、そのような放射周波数f1を、S10で設定してもよい。放射周波数f1のときに検知されるノイズレベルN1は、放射周波数f2のときに検知されるノイズレベルN2よりも大きいが、生体情報を検知可能な所定レベルNthよりも小さく、検知したい呼吸信号のレベルよりも小さいため、図12のように、ノイズレベルが呼吸信号のレベルよりも大きく、呼吸信号がノイズレベルに埋もれてしまう場合に比べて、呼吸信号の検知精度を上げることができることに変わりはない。 Note that the radiation frequency set in S10 is not limited to a radiation frequency that minimizes the noise level detected in S8 and S9. For example, as shown in FIG. 22, even if the radiation frequency is f1, if the noise level N1 is smaller than a predetermined level Nth at which biological information can be detected, such radiation frequency f1 is set to S10. It may be set with. The noise level N1 detected at the radiation frequency f1 is larger than the noise level N2 detected at the radiation frequency f2, but is smaller than a predetermined level Nth at which biological information can be detected, and the level of the respiratory signal to be detected. Therefore, as shown in FIG. 12, the noise level is higher than the level of the respiration signal, and the detection accuracy of the respiration signal can be improved as compared with the case where the respiration signal is buried in the noise level. .
このように、S10で設定される放射周波数を、ノイズレベルが最小となる放射周波数以外の周波数とすることで、例えば隣り合う居室101に設置された各動体検知ユニット10で、ノイズレベルが最小となるセンサ部31の放射周波数が一致する場合に、双方の放射周波数を互いにずらして設定することが可能となる。その結果、隣り合う居室101間で同一の放射周波数の場合に起こる、電波の混信による誤検知を避けることが可能となる。
Thus, by setting the radiation frequency set in S10 to a frequency other than the radiation frequency that minimizes the noise level, for example, in each moving
なお、上記したS7の工程では、光学検出部23にて取得された画像から、画像認識によって居室101内での被介護者の有無を検知しているが、被介護者の有無の検知はこの方法には限定されない。例えば、S5の工程で、光学検出部23にて取得された画像の情報を管理サーバー100aに送信し、表示部100bにその画像を表示させて、システムの利用者が表示画面を確認して、被介護者の有無を判断するようにしてもよい。被介護者が不在と判断できた場合は、上記利用者が管理サーバー100aの図示しない操作部(例えばパーソナルコンピュータのキーボード等)を操作して、放射周波数のスキャンの開始を指示する制御信号を動体検知ユニット10に送信することにより、動体検知ユニット10では、上記制御信号の受信に基づいて、放射制御部36にて放射周波数のスキャンを開始させることもできる。
In the above-described step S7, the presence / absence of a cared person is detected from the image acquired by the
なお、以上では、電波検出部30がレドームレンズ32を有する構成について説明したが、レドームレンズ32は必要に応じて設けられればよく、レドームレンズ32の設置を省略することも可能である。電波検出部30において、レドームレンズ32がない場合、センサ部31の向きは、センサ部31が搭載される基板33に垂直な方向を考えればよい。また、上述した「レドーム角度」は「センサ部31のピッチ角」と読み替えればよい。
In addition, although the structure which the radio
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。例えば、電波検出部30の放射制御部36は、ユニット制御部40に設けられていてもよく、また、ユニット制御部40の主制御部41が、上記した放射制御部36の機能を兼ねていてもよい。
The embodiment of the present invention has been described above, but the scope of the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. For example, the
〔その他〕
以上で説明した本実施形態のケアサポートシステムおよび電波制御方法は、以下のように表現することができ、これによって以下の作用効果を奏する。
[Others]
The care support system and radio wave control method of the present embodiment described above can be expressed as follows, and thereby have the following effects.
本実施形態で説明したケアサポートシステムは、被検者の居室に設置される動体検知ユニットの筐体内に配置され、電波の放射および受信によって被検者の生体情報を検知するセンサ部と、前記電波の放射周波数を制御する放射制御部とを備え、前記放射制御部は、前記生体情報の非検知時に、前記電波の放射周波数を変化させながら前記電波の受信によって前記センサ部にてノイズレベルを検知させ、検知された前記ノイズレベルが、前記生体情報を検知可能な所定レベルよりも小さくなるような放射周波数を、前記生体情報の検知時に前記センサ部から放射する電波の放射周波数として設定する。 The care support system described in the present embodiment is disposed in a casing of a moving body detection unit installed in a subject's room, and detects a biological information of the subject by emitting and receiving radio waves, A radiation control unit that controls a radiation frequency of the radio wave, and the radiation control unit changes a noise level in the sensor unit by receiving the radio wave while changing the radiation frequency of the radio wave when the biological information is not detected. A radiation frequency at which the detected noise level is smaller than a predetermined level at which the biological information can be detected is set as a radiation frequency of a radio wave radiated from the sensor unit when the biological information is detected.
上記の構成によれば、放射制御部は、生体情報の非検知時にセンサ部にて検知されるノイズレベルが所定レベルよりも小さくなるような放射周波数を、生体情報の検知時の放射周波数として設定する。これにより、生体情報を検知すべく、設定された上記放射周波数でセンサ部から電波を放射したときに、上記センサ部がどの向きに設定されていても、ノイズ(クラッターを含む)を最初から低減した信号(生体情報の検知信号)が得られる。これにより、従来のように、検知信号からクラッター信号を減算する後処理を行うことなくノイズを低減して、センサ部での検知精度を上げることができる。また、センサ部のどの向きにおいてもノイズレベルが小さいため、センサ部の向きによって検知性能にばらつきが生じるのを抑えることが可能となる。 According to the above configuration, the radiation control unit sets a radiation frequency at which the noise level detected by the sensor unit when the biological information is not detected becomes smaller than a predetermined level as the radiation frequency when the biological information is detected. To do. This reduces noise (including clutter) from the beginning when radio waves are emitted from the sensor unit at the set emission frequency to detect biological information, regardless of the orientation of the sensor unit. Signal (detection signal of biological information) is obtained. Thereby, noise can be reduced without performing post-processing of subtracting the clutter signal from the detection signal as in the prior art, and detection accuracy at the sensor unit can be increased. In addition, since the noise level is small in any direction of the sensor unit, it is possible to suppress variation in detection performance depending on the direction of the sensor unit.
本実施形態で説明した電波制御方法は、被検者の居室に設置される動体検知ユニットの筐体内に配置され、電波の放射および受信によって被検者の生体情報を検知するセンサ部にて、前記生体情報の非検知時に、前記電波の放射周波数を変化させながら前記電波の受信によってノイズレベルを検知させるノイズ検知工程と、検知された前記ノイズレベルが、前記生体情報を検知可能な所定レベルよりも小さくなるような放射周波数を、前記生体情報の検知時に前記センサ部から放射する電波の放射周波数として設定する設定工程とを含む。この場合、上記したケアサポートシステムの構成による効果と同様の効果を得ることができる。 The radio wave control method described in the present embodiment is arranged in a housing of a moving object detection unit installed in the subject's room, and in a sensor unit that detects biological information of the subject by radiation and reception of radio waves, A noise detecting step of detecting a noise level by receiving the radio wave while changing a radiation frequency of the radio wave when the biometric information is not detected; and the detected noise level is higher than a predetermined level at which the biometric information can be detected. And a setting step of setting a radiation frequency that becomes smaller as a radiation frequency of a radio wave radiated from the sensor unit when the biological information is detected. In this case, it is possible to obtain the same effect as the effect of the configuration of the care support system described above.
上記のケアサポートシステムは、前記動体検知ユニットと通信可能に接続される管理サーバーをさらに含み、前記放射制御部は、前記管理サーバーから、前記センサ部の向きの調整が完了したことを示す調整完了情報を取得した後に、前記放射周波数を変化させて前記センサ部にて前記ノイズレベルを検知させることが望ましい。また、上記の電波制御方法は、前記動体検知ユニットが、該動体検知ユニットと通信可能に接続される管理サーバーから、前記センサ部の向きの調整が完了したことを示す調整完了情報を取得する情報取得工程をさらに含み、前記ノイズ検知工程は、前記情報取得工程の後に行われることが望ましい。 The care support system further includes a management server that is communicably connected to the moving object detection unit, and the radiation control unit has completed adjustment indicating that adjustment of the orientation of the sensor unit has been completed from the management server After acquiring information, it is desirable to change the radiation frequency and detect the noise level at the sensor unit. Further, in the radio wave control method described above, the moving object detection unit obtains adjustment completion information indicating that the adjustment of the orientation of the sensor unit has been completed from a management server that is communicably connected to the moving object detection unit. It is preferable that the method further includes an acquisition step, and the noise detection step is performed after the information acquisition step.
上記調整完了情報の取得後にノイズレベルの検知が行われるため、センサ部の向きの調整完了という事実に基づき、センサ部の向きに応じた適切な放射周波数を設定する必要がある場合のみ、放射周波数を変化させてノイズレベルをセンサ部にて検知させることができる。しかも、動体検知ユニットが、上記調整完了情報を管理サーバーから取得することで、動体検知ユニット側で、センサ部の向きの調整完了を検知する検知部を設ける必要がなくなる。したがって、そのような検知部を不要とする分、動体検知ユニットの構成の簡素化およびコストダウンを図ることができる。 Since the noise level is detected after the adjustment completion information is acquired, the radiation frequency is used only when it is necessary to set an appropriate radiation frequency according to the sensor unit orientation based on the fact that the sensor unit orientation adjustment is completed. The noise level can be detected by the sensor unit. In addition, since the moving object detection unit acquires the adjustment completion information from the management server, it is not necessary to provide a detection unit that detects the adjustment completion of the orientation of the sensor unit on the moving object detection unit side. Therefore, the configuration of the moving body detection unit can be simplified and the cost can be reduced by the amount that such a detection unit is unnecessary.
上記のケアサポートシステムにおいて、前記動体検知ユニットは、居室内を撮影して画像を取得する撮像部と、前記撮像部にて取得された画像から、画像認識によって居室内の被検者の有無を検知する画像認識部とをさらに含み、前記放射制御部は、前記画像認識部が居室内で被検者が不在であることを検知した後に、前記放射周波数を変化させて前記センサ部にて前記ノイズレベルを検知させることが望ましい。また、上記の電波制御方法は、居室内を撮影して画像を取得する撮影工程と、前記画像から、画像認識によって居室内の被検者の有無を検知する画像認識工程とをさらに含み、前記ノイズ検知工程は、前記画像認識工程にて、居室内で被検者が不在であることを検知した後に行われることが望ましい。 In the care support system, the moving body detection unit captures the presence or absence of a subject in the room by image recognition from an image capturing unit that captures an image by capturing an image of the room and an image acquired by the image capturing unit. An image recognizing unit for detecting, and the radiation control unit detects that the subject is absent in the room and then changes the radiation frequency to change the radiation frequency in the sensor unit. It is desirable to detect the noise level. In addition, the radio wave control method further includes a photographing step of photographing a room to acquire an image, and an image recognition step of detecting presence or absence of a subject in the room by image recognition from the image, The noise detection step is preferably performed after detecting that the subject is absent in the room in the image recognition step.
居室内を撮影した画像から画像認識によって被検者が不在であることを検知した後、放射周波数を変化させてセンサ部にてノイズレベルを検知させることで、ノイズレベルとして適切な信号(居室内に被検者が不在であるときに検出される信号)を確実に取得することができる。 After detecting the absence of the subject by image recognition from the image taken in the room, the sensor unit detects the noise level by changing the radiation frequency, so that an appropriate signal (in the room) The signal detected when the subject is absent can be reliably acquired.
上記のケアサポートシステムにおいて、前記放射制御部は、検知された前記ノイズレベルが最小となるような放射周波数を、前記生体情報の検知時に前記センサ部から放射する電波の放射周波数として設定することが望ましい。また、上記の電波制御方法において、前記設定工程では、前記ノイズ検知工程で検知された前記ノイズレベルが最小となるような放射周波数を、前記生体情報の検知時に前記センサ部から放射する電波の放射周波数として設定することが望ましい。 In the care support system, the radiation control unit may set a radiation frequency at which the detected noise level is minimized as a radiation frequency of a radio wave radiated from the sensor unit when the biological information is detected. desirable. Further, in the radio wave control method, in the setting step, a radiation frequency that radiates from the sensor unit when detecting the biological information is set to a radiation frequency that minimizes the noise level detected in the noise detection step. It is desirable to set it as a frequency.
生体情報を検知すべく、設定された放射周波数で電波を放射したときに、センサ部にて検知されるノイズレベルが最小となるため、センサ部にて検知すべき信号(観測したい生体情報の検知信号)を確実に取得することができる。 When radio waves are radiated at a set radiation frequency to detect biological information, the noise level detected by the sensor unit is minimized, so a signal to be detected by the sensor unit (detection of biological information to be observed) Signal) can be reliably acquired.
本発明は、例えば居室内での被介護者等の被検者の日常の生活を支援するケアサポートシステムに利用可能である。 The present invention can be used for a care support system that supports the daily life of a subject such as a care recipient in a living room.
1 ケアサポートシステム
10 動体検知ユニット
11 筐体
11a 前カバー
23 光学検出部(撮像部)
25 画像認識部
31 センサ部
32 レドームレンズ
34 保持部
36 放射制御部
40 ユニット制御部
100a 管理サーバー
101 居室
102 ベッド
DESCRIPTION OF
25
Claims (8)
前記電波の放射周波数を制御する放射制御部とを備え、
前記放射制御部は、前記生体情報の非検知時に、前記電波の放射周波数を変化させながら前記電波の受信によって前記センサ部にてノイズレベルを検知させ、検知された前記ノイズレベルが、前記生体情報を検知可能な所定レベルよりも小さくなるような放射周波数を、前記生体情報の検知時に前記センサ部から放射する電波の放射周波数として設定する、ケアサポートシステム。 A sensor unit that is arranged in a housing of a moving object detection unit installed in the subject's room and detects biological information of the subject by radiating and receiving radio waves;
A radiation control unit for controlling the radiation frequency of the radio wave,
The radiation control unit causes the sensor unit to detect a noise level by receiving the radio wave while changing a radiation frequency of the radio wave when the biological information is not detected, and the detected noise level is the biological information. A care support system that sets a radiation frequency that is smaller than a predetermined level at which detection is possible as a radiation frequency of a radio wave radiated from the sensor unit when the biological information is detected.
前記放射制御部は、前記管理サーバーから、前記センサ部の向きの調整が完了したことを示す調整完了情報を取得した後に、前記放射周波数を変化させて前記センサ部にて前記ノイズレベルを検知させる、請求項1に記載のケアサポートシステム。 A management server communicatively connected to the motion detection unit;
The radiation control unit acquires adjustment completion information indicating that the adjustment of the orientation of the sensor unit is completed from the management server, and then changes the radiation frequency to cause the sensor unit to detect the noise level. The care support system according to claim 1.
居室内を撮影して画像を取得する撮像部と、
前記撮像部にて取得された画像から、画像認識によって居室内の被検者の有無を検知する画像認識部とをさらに含み、
前記放射制御部は、前記画像認識部が居室内で被検者が不在であることを検知した後に、前記放射周波数を変化させて前記センサ部にて前記ノイズレベルを検知させる、請求項2に記載のケアサポートシステム。 The moving object detection unit is
An image capturing unit that captures an image of a room and acquires an image;
An image recognition unit that detects presence or absence of a subject in the room by image recognition from the image acquired by the imaging unit;
The said radiation control part changes the said radiation frequency, and detects the said noise level in the said sensor part, after the said image recognition part detects that a subject is absent in a room. The described care support system.
検知された前記ノイズレベルが、前記生体情報を検知可能な所定レベルよりも小さくなるような放射周波数を、前記生体情報の検知時に前記センサ部から放射する電波の放射周波数として設定する設定工程とを含む、電波制御方法。 A sensor unit, which is disposed in a casing of a moving object detection unit installed in the subject's room and detects biological information of the subject by radiation and reception of radio waves, detects the radio waves when the biological information is not detected. A noise detection step of detecting a noise level by receiving the radio wave while changing a radiation frequency;
A setting step of setting a radiation frequency at which the detected noise level is smaller than a predetermined level at which the biological information can be detected as a radiation frequency of a radio wave radiated from the sensor unit when the biological information is detected. Including radio wave control method.
前記ノイズ検知工程は、前記情報取得工程の後に行われる、請求項5に記載の電波制御方法。 The moving object detection unit further includes an information acquisition step of acquiring adjustment completion information indicating that the adjustment of the orientation of the sensor unit is completed from a management server that is communicably connected to the moving object detection unit,
The radio wave control method according to claim 5, wherein the noise detection step is performed after the information acquisition step.
前記画像から、画像認識によって居室内の被検者の有無を検知する画像認識工程とをさらに含み、
前記ノイズ検知工程は、前記画像認識工程にて、居室内で被検者が不在であることを検知した後に行われる、請求項6に記載の電波制御方法。 A shooting process of taking an image of the room and acquiring an image;
From the image, further comprising an image recognition step of detecting the presence or absence of a subject in the room by image recognition,
The radio wave control method according to claim 6, wherein the noise detection step is performed after detecting that the subject is absent in the room in the image recognition step.
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021003245A (en) * | 2019-06-25 | 2021-01-14 | 株式会社Soken | Biological information detection system |
| JPWO2021187308A1 (en) * | 2020-03-17 | 2021-09-23 | ||
| JP2021177830A (en) * | 2020-05-11 | 2021-11-18 | 日本無線株式会社 | Biological state estimation device |
| JP2022110634A (en) * | 2021-01-19 | 2022-07-29 | 新生電子株式会社 | Care recipient watching system |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001201295A (en) * | 2000-01-14 | 2001-07-27 | Mitsubishi Electric Corp | Flying object |
| JP2003240838A (en) * | 2002-02-19 | 2003-08-27 | Mitsubishi Electric Corp | Perimeter monitoring device for vehicles |
| JP2010078375A (en) * | 2008-09-24 | 2010-04-08 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Radio active sensor |
| WO2012087332A1 (en) * | 2010-12-23 | 2012-06-28 | California Institute Of Technology | Systems and methods for remote long standoff biometric identification using microwave cardiac signals |
| WO2016088717A1 (en) * | 2014-12-01 | 2016-06-09 | コニカミノルタ株式会社 | Monitoring device |
-
2018
- 2018-04-04 WO PCT/JP2018/014462 patent/WO2018216363A1/en not_active Ceased
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001201295A (en) * | 2000-01-14 | 2001-07-27 | Mitsubishi Electric Corp | Flying object |
| JP2003240838A (en) * | 2002-02-19 | 2003-08-27 | Mitsubishi Electric Corp | Perimeter monitoring device for vehicles |
| JP2010078375A (en) * | 2008-09-24 | 2010-04-08 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Radio active sensor |
| WO2012087332A1 (en) * | 2010-12-23 | 2012-06-28 | California Institute Of Technology | Systems and methods for remote long standoff biometric identification using microwave cardiac signals |
| WO2016088717A1 (en) * | 2014-12-01 | 2016-06-09 | コニカミノルタ株式会社 | Monitoring device |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021003245A (en) * | 2019-06-25 | 2021-01-14 | 株式会社Soken | Biological information detection system |
| JP7238630B2 (en) | 2019-06-25 | 2023-03-14 | 株式会社Soken | Biometric information detection system |
| JPWO2021187308A1 (en) * | 2020-03-17 | 2021-09-23 | ||
| WO2021187308A1 (en) * | 2020-03-17 | 2021-09-23 | データソリューションズ株式会社 | Living body detection device, living body detection method, and program |
| JP7286229B2 (en) | 2020-03-17 | 2023-06-05 | データソリューションズ株式会社 | LIFE DETECTION DEVICE, LIFE DETECTION METHOD, AND PROGRAM |
| JP2023096161A (en) * | 2020-03-17 | 2023-07-06 | データソリューションズ株式会社 | Living body detection device, living body detection method, and program |
| JP7507286B2 (en) | 2020-03-17 | 2024-06-27 | データソリューションズ株式会社 | LIVE BEING DETECTION DEVICE, LIVE BEING DETECTION METHOD, AND PROGRAM |
| JP2021177830A (en) * | 2020-05-11 | 2021-11-18 | 日本無線株式会社 | Biological state estimation device |
| JP7451040B2 (en) | 2020-05-11 | 2024-03-18 | 日本無線株式会社 | Biological state estimation device |
| JP2022110634A (en) * | 2021-01-19 | 2022-07-29 | 新生電子株式会社 | Care recipient watching system |
| JP7152795B2 (en) | 2021-01-19 | 2022-10-13 | 新生電子株式会社 | Monitoring system for people requiring nursing care |
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