2022 Fiscal Year Annual Research Report
Research and Development of Beam Forming Microwave Sensor for Non-Contact Sleeping Condition Measurement in Multi-Spot
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19K14998
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| Research Institution | The University of Shiga Prefecture |
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Principal Investigator |
井上 敏之 滋賀県立大学, 工学部, 講師 (90757709)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 非接触生体センシング / マイクロ波 / ミリ波 / レーダ / ビームフォーミング / CMOS集積回路 / 深層学習 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現在，少子高齢化が進行している我が国において，安心・安全な保育・介護環境の整備が急務となっている．特に，睡眠に起因する乳幼児突然死症候群（SIDS）や睡眠時無呼吸症候群（SAS）の予防が重要視されている．非接触・非拘束で心拍や呼吸情報を検出可能な電波センサは，その検出範囲が限られているため測定対象者ごとにセンサを近接して複数台設置する必要があった．本研究では，新たに開発するビームフォーミング電波センサを用いた高感度睡眠計測システムの実現を目指している．
ビームフォーミング電波センサ回路の開発を行った．ビームフォーミング回路は，主に電圧制御発振器（VCO），移相器，IQミキサ等で構成されるが，当該年度では，それらのうちVCO，移相器の設計・試作および評価を行った．出力信号の周波数安定度を高め，移相誤差を低減するために，位相同期ループ（PLL）構成を採用した．また，ポリフェーズフィルタによりIQ信号を生成したのちに，I信号とQ信号の合成比を外部制御電圧により任意に変化させることで，信号移相量をアナログ的に調整可能なベクトル合成器（VSY）を考案した．65-nm CMOSプロセスのデバイスパラメータを用いたレイアウト設計を行い，チップ作製を行った．オンウエハプロービングによる高周波測定により，提案ビームフォーミング電波センサ回路における所望の移相量制御特性を得た．
対象者が同一の部屋に複数人存在する条件下では，電波センサにより取得する生体信号がどの対象者から得られたものであるかを識別する必要があり，加えて睡眠時リスク低減の観点から睡眠時の臥位（うつ伏せ，仰向け，横向き）を判別可能であることが望ましい．そこで，深層学習を用いて電波センサにより取得した信号から個人識別を行い，さらに臥位の判別が可能となるシステムを構築し，その基本動作を確認した．
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Research Products
(4 results)
