マイクロ波レーダーを用いた就寝中高齢者向け呼吸心拍計測の精度向上—動的ドップラーチャネル選択機能による体位変化への対応

• Published in: Japan Journal of Medical Informatics Vol. 31; no. 1; pp. 25 - 36
• Main Authors: 香川, 正幸, 吉田, 悠鳥, 久保田, 将之, 栗田, 明, 松井, 岳巳
• Format: Journal Article
• Language: Japanese
• Published: 一般社団法人 日本医療情報学会 2011; Japan Association for Medical Informatics
• Subjects: Aged care settings; Doppler radar; Harmonics and intermodulation; I/Q channels; I/Qチャネル; Non-contact monitoring; ドップラーレーダー; 介護; 非接触計測; 高調波と相互変調波
• ISSN: 0289-8055; 2188-8469
• DOI: 10.14948/jami.31.25

2台の24 GHzマイクロ波レーダーを寝具用マットレスの下部に設置し，就寝中高齢者の呼吸・心拍を非接触に計測するシステムにおいて，被験者体位が絶えず変化する環境下で定常的に精度高く計測することを目的とする．レーダー計測における3つの課題，すなわちNull detection point問題，高調波・相互変調波による干渉，そして脈波振動面とアンテナの対向性問題に対処するため，2台のレーダー装置のそれぞれが有する直交I/Qチャネルにより構成される合計4チャネル出力から，ターゲット信号を最も的確に捕らえているチャネルを動的に選択する新方式を提案する．この際，チャネル選択の指標には各出力のFFTスペクトル形状，すなわち突出ピーク数とピーク値間比率との組み合わせからなるSpectrum Shape Analysis（SSA）の考えを導入した．試作システムを特別養護老人ホームにおいて高齢者を対象に評価し，頻繁な体位変更にも係わらず，就寝中8時間のホルター心電図との比較で高い相関係数（r=0.61～0.73）を確認した．また，従来方式と比較して有意な改善効果が認められた．本システムは，介護要員の需給ギャップが今後ますます大きくなる高齢社会において就寝中高齢者に負荷の少ない新しい呼吸心拍計測システムとして期待される．