具体实施方式

(1)实施方式的概况

实验装置1从发送天线23向受检者(被测定者)7照射微波，利用接收天线25接收其反射波。反射波的相位由于因脉搏引起的身体表面的微动而变化，因此能够根据发送波与反射波的相位差来检测脉搏波。

而且，实验装置1一边连续地检测脉搏波一边从穿戴于受检者7的血压传感器5连续地检测受检者7的血压。

本申请的发明者们对受检者7的脉搏波进行傅立叶变换而生成脉搏波的频谱，并将其与由血压传感器5检测出的受检者7的血压进行比较之后，发现了脉搏波的频率成分中的、基本频率的高频侧的规定范围的频带中的频率成分与收缩期血压在统计上表示有意义的正相关。特别是发现了8次谐波与收缩期血压在统计上表示有意义的正相关。

根据以上的实验结果，能够实现如下的装置，使用微波以非接触及非侵害的方式检测对象者的脉搏波，对其应用上述的相关关系而测定(推定)收缩期血压。由此，能够实现不伴随不快感、麻烦的血压的连续测定。

另外，在本实施方式中，并不是根据脉搏波的传播速度，而是对脉搏波的频率成分进行频率分析来测定血压，因此能够使照射微波的微波电路2不是两个，而是一个。

(2)实施方式的详细情况

首先，对实验装置进行说明。

图1是用于对调查脉搏波与血压的相关关系的实验装置1的结构进行说明的图。

实验装置1由微波电路2、控制装置3、处理装置4、血压传感器5等构成。

而且，微波电路2由发射器21、发送器22、发送天线23、接收器24、接收天线25、混频器26、滤波器27等构成。

另外，虽然未图示，但在基于微波电路2的微波照射方向上设置有用于供受检者7就座的椅子。

此外，像后述那样，实验装置1的结构中的除了血压传感器5之外的部分组装于利用车辆监视驾驶员的血压的血压测定装置40，用于测定(推定)被测定者(例如，驾驶员、医院的患者等)的血压。

发射器21具备微波振荡用的设备，利用连续波生成规定的频率的微波并向发送器22输出，并且将一部分作为参照波而向混频器26输出。

在本实施方式中，作为用于检测脉搏波的电磁波，作为一例，使用由发射器21产生的5[GHz]的微波。

发送器22将由发射器21生成的微波从发送天线23向空间送出。

发送天线23使用16元件块阵列天线，发送器22与发送天线23的组存在16个，但在图1中图示了1组。

在接收器24中，基于发送器22的照射波(发送波)由靶(受检者7)反射而返回的反射波由接收天线25接收，并将其向混频器26送出。

接收天线25使用4元件块阵列天线，接收天线25与接收器24的组存在四个，但在图1中图示了2组。

这样，实验装置1为发送16元件、接收4元件的MIMO(Multiple Input MultipleOutput：多输入多输出)。另外，这些元件间隔为0.5波长。

通过这样的结构，除了能够使微波的指向性尖锐之外，还能够对微波的方向进行微调，对能够良好地检测脉搏波的部位(根据发明者的实验，为受检者7的心脏部)照射微波。

混频器26将由接收器24接收到的反射波与基于发射器21的参照波混合，由此产生拍频(拍(beat)、混合波)并向滤波器27输出。

滤波器27是仅使混频器26输出的拍频波中的、脉搏波的测量所需的频带通过的滤波器。

受检者7的身体表面由于心肺的活动而细微地振动，由此引起的反射面(身体表面)的细微的变动产生反射波的相位变化(微波多普勒)。

而且，若将固定频率的照射波作为参照波与反射波混合，则产生基于相位差的拍频，通过利用该拍频，能够检测、再现脉搏波。

这样，实验装置1能够以非接触及非侵害的方式测量身体表面的振动。

另外，即使受检者7穿着棉、化纤等衣服，由于微波穿透它们，因此受检者7可以保持穿着衣服。这样，使用了上述的微波的方法能够在非接触、穿着衣服下利用，因此适合于对车辆驾驶时等日常生活中的血压进行测量。

这样，实验装置1具备脉搏波取得单元，该脉搏波取得单元向生物体(受检者7)照射规定的频率的电磁波，使用其反射波而从生物体取得脉搏波，能够从该生物体的身体表面以非接触的方式取得脉搏波。

血压传感器5使用穿戴于受检者7的右食指的袖带而构成，由此，能够根据基于血流的压力值的变动利用血压计观测血压的时间变化。

在实验装置1中，为了与基于微波电路2的脉搏波的检测同时地测量受检者7的实际的血压值，使用了连续血压计(Finometer MIDI(Musical Instrument DigitalInterface))。

控制装置3是对发射器21的驱动进行控制的控制装置。

处理装置4由如下部件等构成：示波器，其根据从微波电路2输出的信号显示脉搏波；谱分析仪，其通过基于FFT(Fast Fourier transform：快速傅里叶变换)的傅立叶变换将脉搏波变换为频谱；血压计，其通过血压传感器5来测量受检者7的血压；以及计算机，其对从它们得到的信息进行分析。

如以上那样，实验装置1能够通过微波以非接触的方式连续地得到受检者7的脉搏波，并且与之平行地，能够通过血压传感器5连续地检测受检者7的血压。

在本实验中，对通过微波检测出的脉搏波与通过血压传感器5检测出的血压进行比较，由此调查脉搏波与收缩期血压(SBP(systolic blood pressure))的相关关系。

接下来，对脉搏波与收缩期血压的相关特性的评价方法进行说明。

一般地，在具有发送n元件、接收m元件的情况下，变动MIMO信道行列H(t)像图2的式子(1)那样，由m行n列的行列表示。

在本实验中，选择这些接收元件(发送天线23)、发送元件(接收天线25)的组合中的、时间平均功率最高的传播路来进行实验。

若将此时的接收元件、发送元件的组合分别设为m、n，则该传播路的传播信道系数表示为h《mn》(t)。

此外，在图2的式子(1)中将mn表示为h的下标，但在本说明书中，像《mn》那样利用《》将下标部分括起来地表示。以下，同样地记载。

而且，在本实验中，观测了在某时间区间Δt中的、脉搏波的每个频率成分的功率值(因生物体信息引起的频率成分所具有的功率值)与实际的收缩期血压值的对应。

这样，实验装置1具备利用功率值取得脉搏波的频率成分的频率成分取得单元。此外，功率值也可以是绝对值，也可以是相对于某些基准的相对值。

对由任意的时间区间Δt划分出的第k个传播信道进行傅立叶变换而得的频率响应被表示为f《mn》(ω，t《k》)。这里，ω表示角频率，tk表示第k个区间的时刻。

将n设为以受检者7的心率的基本频率为基准的谐波的次数，将与各次数对应的频率成分的下限设为ω《L》(n)，将上限设为ω《H》(n)。

例如，由于受检者7在一分钟内心脏跳动60次左右，因此基本频率为1[Hz]左右(一般地，为0.7～1.5[Hz]左右)，2次、3次、···的频率为2[Hz]、3[Hz]、···左右。

n次谐波成分的功率P《n》(t《k》)由图2的式子(2)表示。

在本实施方式中，通过使用了FFT的傅立叶变换，而求出受检者7的脉搏波的波形的基本波成分和谐波成分的功率Pn(tk)，并且通过血压传感器5取得与求出Pn(tk)的时间区间对应的实际的收缩期血压的平均值，而评价两者的相关特性。

接下来，对实验的实施进行说明。

在本实验中，对照射到生物体的微波的反射响应与实际的收缩期血压进行比较，并对该相关特性进行评价，由此探索使用了微波的非接触血压测定的可能性。

在本实验中，将信道测定时间设为210秒，将采样频率(MIMO信道的取得速度)设为200[Hz]。

考虑频率分辨率，进行傅立叶分析的时间区间Δt设为采样数1024点，时间设为5.12秒，傅立叶变换使用了汉明窗。

本实验是得到20岁的健康的7名男性的合作而进行的，使用血压传感器5而同时测量受检者7的实际的连续血压值。

为了减小受检者7的体动的影响，使受检者7就座于天线正面方向30cm的距离，处于安静状态。

在本实验中，为了保持受检者7的安静状态并且促进任意的血压变化，确认基于血压值的反射波的变化，而使受检者7穿戴VR(Virtual Reality：虚拟现实)用的护目镜，在测定开始后经过60秒后施加影像刺激。

接下来，对实验结果进行说明。

图3是表示根据微波检测出的受检者7的脉搏波的波形的曲线图。

纵轴表示检测出的电压的绝对值，横轴以秒为单位表示时间。像图所示那样1秒出现1次左右的、基于脉搏的脉搏波31、31、31、···。

像图所示那样，在脉搏波31中，也良好地检测出波形的细微的特征，能够期待基于频率分析来提取脉搏波31的特征。

图4是表示脉搏波的频谱的曲线图。

该波形是通过傅立叶变换将脉搏波31变换到频率区域而成的，表示构成脉搏波的各频率成分的电平(功率)。

纵轴利用功率(电压值)表示频率成分的电平，横轴表示频率。

从曲线图可知，最多包含脉搏波的基本波即由心脏的跳动引起的1[Hz]左右的成分33。

图5是描绘了全部受检者的反射波的8次谐波的功率值(横轴)与收缩期血压(SBP：纵轴)的对应的散布图。

8次谐波的功率值是对脉搏波31进行傅立叶变换而得的，收缩期血压是使用血压传感器5进行测量而得的。

此外，在本实验中，从基本波到20次的谐波为止，制作相同的散布图而求出相关系数之后，由于8次谐波的相关系数最高，因此这里引用了8次谐波的散布图。

图5中的直线35表示通过最小二乘法而求出的回归直线。

如图5所示，回归直线为y＝313.1464+2.714x，相关系数r为0.50932，采样数n为804，相对于信赖区间95％，P值小于0.05，观察到有意义的正相关趋势。

此外，在本研究中使用皮尔逊的积率相关来计算相关系数，将P值小于0.05视为在统计上有意义。

顺便地说，若对于基本波也进行相同的分析，则为y＝148.7285+0.61697x，相关系数r为0.32265，相对于信赖区间95％，P值小于0.05，观察到有意义的正相关趋势。

图6是表示从基本波到20次谐波为止的每个谐波的反射功率值与收缩期血压之间的相关系数的曲线图。

根据该图，基于脉搏波的接收功率的8次谐波成分与收缩期血压的对应的相关系数最高，该值像上述那样为0.50932。

因此，在根据脉搏波来测定收缩期血压的情况下，优选使用脉搏波的8次谐波成分，认为能够使用上述的相关关系，根据该成分的电平来测定收缩期血压。

此外，在本实验中，按照谐波的每个频率来测量相关系数，发现了8次谐波的频率的相关最高，若更细致地调查相关系数与频率的对应关系，则有时从8次谐波的频率稍微偏离的位置最高。

然而，根据曲线图的形状，认为在进行血压测定时最优选的频率成分存在于8次谐波的频率附近。另外，即使在12次谐波附近，虽然不像8次谐波那样，但也能看到峰值。

另外，在本实验中，使用了5[GHz]的微波，但在使用其他频率的微波的情况下，也认为在其他次数的谐波的频率下相关系数变高。

因此，认为在血压测定中优选的频带是在以n次谐波为中心的从n-1次谐波到n+1次谐波之间相关系数为规定的值以上的频带，更优选为，是在该频带中n次谐波的附近、或者n次谐波的频率。

在微波的频率为5[GHz]的情况下，在8次谐波的附近、即在n＝8的情况下相关系数变得更高，7次谐波的频率与9次谐波的频率之间，相关系数为0.3以上、或者相关关系为0.4以上、优选为0.5以上的频带是适合血压测定的频带。

后述的血压测定装置40将该频带所包含的频率中的8次谐波的电平与图5所示的相关关系进行对照而测定对象者的收缩期血压。

这样，血压测定装置40具备血压测定单元，该血压测定单元使用频率成分中的、基于脉搏波的基本频率的高频侧的规定范围的频带中的频率成分来测定生物体的血压，该血压测定单元将脉搏波的频率成分与血压的相关成为规定以上的频带作为血压测定中使用的规定范围的频带。

另外，该血压测定单元使用该规定范围的频带中的基本频率的谐波的成分(在血压测定装置40的例子中为该频带中的8次谐波的成分)来测定血压。

总之，在本实验中，向生物体照射微波，根据该微波多普勒响应与实际的血压(特别是收缩期血压)的对应，进行相关特性的评价。根据实验结果，可知在反射波的功率值与收缩期血压值之间存在正相关关系。另外，在将受检者7的心率设为基本频率时，在其谐波成分中确认了更高的正相关。

图7是表示使用上述实验结果而制作的血压测定装置40的结构的图。

作为图7的血压测定装置40，例如以如下情况为例进行说明，使用专用的IC芯片等而实现小型化并搭载于车辆，测定并监视驾驶员的血压。

此外，血压测定装置40也能够用于在家庭中日常地测定血压、或者在医疗机构中测定患者的血压。

这样，该车辆的车辆装置具备对车辆的驾驶员的血压进行测定的血压测定装置40。

血压测定装置40是使用CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)41、ROM(Read Only Memory：只读存储器)42、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)43、接口44、输入装置45、输出装置46、存储装置47、控制装置3、处理装置4和未图示的微波电路2而构成的。

CPU41根据由ROM42、存储装置47存储的程序，控制血压测定装置40的各处、或者进行各种运算处理。

在本实施方式中，进行如下的处理等，与控制装置3、处理装置4协作地取得血压测定的对象者(驾驶员)的脉搏波，据此测定对象者的血压。

ROM42是存储有使血压测定装置40进行动作的基本的程序、参数等的读取专用的存储器。

RAM43是能够读写的存储器，例如暂时存储由存储装置47存储的血压测定程序、数据等，提供CPU41进行各种信息处理时的工作存储器。

接口44是将控制装置3、处理装置4与CPU41连接的接口。CPU41通过经由接口44对控制装置3进行控制而使微波电路2进行动作、或者从处理装置4接收8次谐波的电平。

输入装置45例如具备触摸面板、键盘、鼠标等输入设备，接受来自血压测定装置40的用户的操作等。

输出装置46例如具备显示器、扬声器、打印机等输出设备，在显示器上显示血压测定装置40的操作画面、或者使用显示器、扬声器、打印机向对象者报告血压的测定值、基于血压的变化的报警等。

即使驾驶员的脉搏正常，有时也会产生血压降低而需要注意的情况。在这样的情况下，血压测定装置40迅速地检测血压的变化，根据其重要性，阶段性地使例如血压的通知、休息的建议、紧急通报、···等这样的报告内容发生变化。具体而言，在判断为不是因变动引起的血压的降低，而是持续地引起血压降低的情况下，判断为有可能导致休克症状，基于幅度、降低速度等来报告血压降低。

另外，在血压超过规定值而变高的情况下，认为是紧张，因此也能够同样进行休息的建议。

这样，血压测定装置40具备进行与所测定的血压的变化对应的报告的报告单元。

存储装置47例如具备半导体存储装置、硬盘等大容量的介质，存储有血压测定程序、其他的程序以及过去的测定值的数据等，该血压测定程序使CPU41发挥从处理装置4得到8次谐波的电平，根据该8次谐波的电平血压的相关关系来计算血压值的功能。

控制装置3根据来自CPU41的信号而控制省略图示的微波电路2的驱动。

处理装置4具有根据微波的反射波来检测脉搏波的功能，对检测出的脉搏波进行傅立叶变换并将8次谐波的电平向CPU41输出。

控制装置3和处理装置4都限于必要的功能而被IC芯片化，小型化到能够搭载于车辆的程度。

另外，构成未图示的微波电路2的发送天线23和接收天线25被埋入于驾驶席的靠背部分，利用发送天线23向驾驶员的心脏附近的背部部分照射微波，利用接收天线25接收根据脉搏波而被调制的反射波。其中，关于发送天线23和接收天线25，也可以通过配置于仪表板、方向盘、前窗玻璃上部等，而从驾驶员的前方照射心脏附近。

由此，血压测定装置40能够在非接触、穿着衣服下检测驾驶员的脉搏波。

这样，血压测定装置40在驾驶席的靠背部分具备天线，该天线对驾驶员进行电磁波的照射，并接收其反射波。

图8是用于对由血压测定装置40检测收缩期血压的血压检测处理的顺序进行说明的流程图。

以下的处理是CPU41根据血压测定程序而与控制装置3和处理装置4协作进行的。

首先，CPU41通过对控制装置3进行驱动，而从微波电路2向对象者(车辆的驾驶员、家庭的用户、医院的患者等)照射微波(步骤5)。

与此相对，处理装置4通过从对象者反射来的反射波来检测脉搏波(步骤10)，进一步地对脉搏波进行频率分析(步骤15)。

而且，处理装置4检测8次谐波的电平值并向CPU41发送(步骤20)。

与此相对，CPU41从处理装置4接收电平值并存储于RAM43。

接下来，CPU41将该电平值代入使用了存储于RAM43的8次谐波的电平值与收缩期血压的相关关系的规定的计算式并进行运算，将通过该运算而计算出的收缩期血压的测定值作为测定值存储于RAM43(步骤25)。

而且，CPU41向输出装置46输出存储于RAM43的血压(步骤30)。

这样，血压测定装置40能够在非接触及非侵害、穿着衣服下测定对象者的收缩期血压，能够利用独自的算法来检测生命特征。

像以上说明的那样，血压测定装置40能够根据照射到生物体的微波的反射响应来检测脉搏波，进行该脉搏波的频率成分分解，使用脉搏波的基本频率(0.7～1.5Hz左右)的高次成分功率来测定收缩期血压。

由此，能够在非接触及非侵害、穿着衣服下简单地进行日常的活力测定，除了掌握健康状态之外，作为发现疾病的预兆的手段也是有效的。

以上对本实施方式的一例进行了说明，但可以是各种实施例、变形例。

例如，血压测定装置40使用了MIMO，但也可以采用相对于一个发送天线23使用多个接收天线25的SIMO(Single Input Multiple Output：单输入多输出)、使用一对发送天线23和接收天线25的SISO(Single Input Single Output：单输入单输出)。

血压测定装置40能够根据脉搏波的波形来测定收缩期血压，因此若是得到脉搏波的测定器则不论是接触式还是侵害式都能够利用上述的算法(检测8次谐波的电平，使用上述的相关关系来测定收缩期血压)。

另外，在本实施方式中，作为电磁波，使用了微波，例如也能够使用激光、可见光等其他频带的电磁波。

而且，在本实施方式中，根据照射到生物体的微波的反射响应来检测脉搏波，进行该脉搏波的频率成分分解，但除了脉搏波的基本频率的高次成分功率之外，还能够考虑个人特性值(年龄等)来测定收缩期血压。

附图标记的说明

1…实验装置；2…微波电路；3…控制装置；4…处理装置；5…血压传感器；7…受检者；21…发射器(Osc)；22…发送器(Tx)；23…发送天线；24…接收器(Rx)；25…接收天线；26…混频器(Mix)；27…滤波器(Filter)；31…脉搏波；33…成分；40…血压测定装置；41…CPU；42…ROM；43…RAM；44…接口；45…输入装置；46…输出装置；47…存储装置。