ドップラーセンサでできること | ドップラーセンサとは - 第3回 -

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更新日
2023.09.27
公開日
2022.09.09

　第1回、第2回ではドップラーセンサの前提として知っておきたい「周波数と電波」、「ドップラーセンサの原理」について解説しました。

　今回はドップラーセンサでできることについて解説します。

INDEX

前回のおさらい
はじめに
ヒト・モノの振動を検知する原理
独自アルゴリズムについて
キモチを見える化‥？
まとめ

1．前回のおさらい

　ドップラーセンサは、電波を用いて物体の接近や離反、物体が動いていることを検知する仕組みです。

2．はじめに

　これまでの解説を基に、「ヒト・モノの振動を検知することができたら…？」を着眼点にドップラーセンサでできることを弊社パートナーのカレアコーポレーションの取り組みも併せてご紹介したいと思います。

3．ヒト・モノの振動を検知する原理

　カレアコーポレーションは、独自アルゴリズムによって、マイクロ波で体表面の微動から、“体動”・“呼吸”・“脈拍”を検知することを可能としました。

　これらを検知するための大まかな原理をご説明します。
　皆さん、手首に指をあてて脈拍数を計測する方法をご存知だと思いますが、血管がどくん・どくんと振動していますよね？この振動を検知しているわけです。

　では、どくん・どくんとしている血管の振動について少し触れたいと思います。

　何故、血管が振動しているか・・・それは心臓が血流を作り出しているからですね。その血管の振動を波で表したものを脈波と呼び、この振動を計測しているわけです。

　また、心拍数は心臓の動き（心電図）から数値化していますが、脈拍数は血管の動き（脈波）から数値化します。

　脈波の振動周波数は１Hz前後です。（個人差があります）
1分間の脈拍数が80回の場合は、振動周波数は約1.3Hzとなります。

1/T（時間）＝f（周波数）　つまり、1分間に80回 ÷ 60秒 ≒ 1.3 Hz

カレアコーポレーションの独自アルゴリズムでは、脈波のピークを脈拍数への数値化に使用しています。

4．独自アルゴリズムについて

　複数ある振動の中から脈波をどのように見分けるのでしょうか。

　カレアコーポレーション独自のアルゴリズムは、この見分け方に強みを持っています。

NHA信号解析技術による解析精度向上

　高度なNHA信号解析技術を用いており、今までにないくらい解析精度が向上しています。
心拍変動の LF、HFを想定した信号に対して、従来のFFT解析とNHA信号解析の比較をご紹介いたします。

　FFT解析結果では、見たい波形（周波数帯域）がボヤけてしまいますが、NHA信号解析結果では「呼吸による振動（LF）」と「脈拍による振動（HF）」の区別がよりハッキリとなります

（補足）
心拍変動：心臓の1拍ごとの拍動の長さ
LF（Low Frequency）：呼吸変動に対応する高周波成分（0.05Hz～0.15Hz）
HF（High Frequency）：脈拍変動から、血圧変動に対応する周波数成分（0.15Hz～0.40Hz）
FFT（Fast Fourier Transform）：高速フーリエ変換
NHA（Non Harmonic Analysis）：非調和解析

正確な脈波の検知による心身の状態検知

　脈波のピークの話に戻りましょう。

　脈波を正確に計測できることで、ピークとピークの間隔も計測することが可能となります。この間隔は常に一定ではなく、ゆらぎ続けています。この「ゆらぎ」を脈拍変動と呼びます。

　脈拍変動に現われる揺らぎは、自律神経の影響を受けていることから、脈拍変動を通じて自律神経のゆらぎを知ることが可能となり、心身の状態の見える化が期待されています。