ユーザーのコメント: 「壁の後ろにミリ波レーダーを設置しても、動きや呼吸を検知できますか？」 — Reddit r/AskElectronics
はじめに: 壁貫通能力がなぜ重要視されるのか
「壁を透視する」という概念は、エンジニアだけでなく一般の人々も常に魅了してきました。ハリウッドのスパイ映画から現実世界の捜索救助のシナリオに至るまで、人々はレーダーが実際に壁越しに動きやバイタルサインを検知できるのかどうかを知りたがっています。ミリ波（mmWave）レーダーセンサー、特に60GHzと77GHzの周波数帯のレーダーセンサーの利用が増えるにつれ、多くの人が疑問を抱いています。「壁の裏にmmWaveレーダーを設置しても、動きを追跡したり呼吸を検知したりできるのでしょうか？」
端的に言えば、 「場合によります」です。ミリ波レーダーは壁をある程度透過できますが、その有効性は壁の材質、厚さ、環境条件によって大きく異なります。何が有効で何が無効かを真に理解するには、電波伝搬の物理学を深く掘り下げ、実際のシナリオを検証し、用途と限界の両方を考慮する必要があります。
波の浸透の物理学
電磁波は、主に反射、吸収、透過という3つの方法で障害物と相互作用します。レーダー信号が壁に当たると、一部は反射され、一部は物質に吸収され、一部は透過して減衰します。
物質吸収
壁の材質によって動作が異なります。
乾式壁と合板は、mmWave エネルギーの大部分を比較的低い減衰で通過させます。
レンガやコンクリートは吸収と散乱が非常に大きく、信号強度が 20～30 dB 以上低下することがよくあります。
金属で補強された壁は、強い反射と吸収により、ほとんどの信号を効果的に遮断します。
ここで重要な参考資料となるのは、伝播損失に関するFCC 技術レポートです。このレポートでは、高密度の建築材料を通過する高周波信号の減衰が一貫して大きくなっていることが示されています。
周波数依存性
周波数が高くなるほど波長が短くなり、厚い物質や密度の高い物質を透過する能力が低下します。ミリ波レーダー（24～81GHz）は、低周波レーダー（UHFやSバンドなど）よりも物質の吸収に対してはるかに敏感です。そのため、軍用地中探査レーダーは、解像度と透過率を犠牲にして、低い周波数で動作することが多いのです。
とはいえ、ミリ波には極めて高い解像度という利点があります。たとえ電波の透過率が低下しても、信号強度が十分であれば、呼吸による胸の動きなど、小さな動きを細かく検知することが可能です。
実際のパフォーマンスと制限
理論を実践に移してみましょう。
乾式壁 vs. コンクリート
乾式壁（米国の住宅で一般的）：壁が厚すぎない場合、ミリ波レーダーは歩行動作、手振り、そして時には呼吸信号も検知できます。IEEE Xploreによる60GHzセンサーの研究を含む多くの学術論文は、乾式壁越しの動き検知が可能であることを確認しています。
コンクリートの壁（アジアとヨーロッパで一般的）：検出範囲が大幅に低下します。コンクリートの壁は信号を最大30dBまで減衰させる可能性があり、民生用ミリ波モジュールでは呼吸などの微細な動きを検知することがほぼ不可能になります。
減衰とマルチパス効果
信号はたとえ透過したとしても、マルチパス反射によって弱まり、混ざり合います。マルチパスは障害物の周囲で信号を反射させることで効果を発揮する場合もありますが、通常はノイズを増加させ、精度を低下させます。エンジニアは、MIMOビームフォーミングやFMCWレーダー信号処理などの高度なアルゴリズムを用いて、真の動きの信号をノイズから分離することがよくあります。
潜在的な用途
これらの制限にもかかわらず、mmWave による壁貫通検出は単なる好奇心ではなく、実用的な用途があります。
捜索救助
地震や火災発生後の状況では、救急隊員はレーダーを使用して瓦礫の裏に閉じ込められた生存者を発見することがあります。ミリ波は厚いコンクリート板を透過できませんが、比較的軽い障害物を通して、かすかな呼吸や動きの信号を検知することができます。屋内モニタリング
ミリ波センサーは、非接触型バイタルサインモニタリングにますます利用されています。例えば、ある部屋に設置されたレーダーは、壁の密度がそれほど高くなければ、隣の部屋にいる患者の動きや呼吸を検知できる可能性があります。カメラと比較して、レーダーは画像を撮影しないため、より高いプライバシー保護を提供します。産業およびセキュリティシステム
特定の産業環境において、レーダーは占有状況の監視や、仕切りの背後への不審な侵入の検知に利用できます。AI信号処理と組み合わせることで、スマートビルディングやセキュリティ監視における新たなユースケースが創出されます。
mmWave の使用事例をさらに詳しく知るには、 Linpowave のレーダー アプリケーションをご覧ください。
法的および倫理的考慮事項
壁を貫通する検出は強力ですが、感度も高くなります。
規制上の制限：米国のFCCと欧州のETSIは、レーダーセンサーの最大出力と周波数帯域を規制しています。開発者は、壁貫通型システムを導入する前に、これらの規制への準拠を確保する必要があります。
プライバシーへの懸念：同意なしに人の存在を検知することは倫理的な問題を引き起こします。一般的な人感センサーとは異なり、壁を透過する検知システムは目立ちにくく、悪用される可能性があります。企業は厳格なデータ保護対策を講じ、導入の透明性を確保する必要があります。
よくある質問（FAQ）
1. mmWaveレーダーは本当に壁越しに呼吸を検出できるのでしょうか？
はい、適切な条件下では可能です。壁が薄く、乾式壁などの低密度材料でできている場合、ミリ波レーダーは呼吸時の胸の動きなどの微細な動きを検出できます。しかし、コンクリートやレンガなどの厚く密度の高い材料では、信号減衰が大きいため、呼吸の検出はほぼ不可能です。
2. mmWaveレーダーは壁越しにどのくらい遠くまで動きを検出できますか?
有効範囲はレーダーの送信出力と壁の材質に依存します。乾式壁を透過した場合、通常は3～5メートル以内で検知可能です。コンクリートを透過した場合、範囲は劇的に狭くなり、1メートル未満になる場合が多く、あるいは全く検知できないこともあります。
3. 壁を貫通するレーダー探知は人間にとって安全ですか?
はい。民生用および産業用のミリ波レーダーデバイスは、 FCCやETSIなどの機関によって規制されています。これらのデバイスは、非常に低い電力レベル（通常はミリワット）で動作するため、連続照射しても安全であると考えられています。
4. 屋内監視において、mmWave レーダーがカメラよりも優れている点は何ですか?
レーダーは非視覚的なセンシングを提供します。識別可能な画像を撮影しないため、プライバシー保護がはるかに優れています。さらに、レーダーはカメラが機能しないような暗い場所や視界の悪い環境でも優れた性能を発揮します。例えば、 Linpowaveのレーダーソリューションは、プライバシーを侵害することなく、人の存在検知に重点を置いています。
5. 壁貫通レーダーの使用には法的制限がありますか?
はい。ほとんどの国では、同意なしに壁貫通レーダーを監視目的で使用することは合法ではありません。規制は、許可された周波数帯域とプライバシー保護の両方を対象としています。開発者とユーザーは、壁貫通型アプリケーションを導入する前に、各国の法律を遵守する必要があります。
6. mmWave レーダーは捜索救助用の熱画像撮影に代わるものになりますか?
直接的なものではありません。熱画像診断は煙や薄い障壁越しに体温を検知するのに優れており、ミリ波レーダーは動き、特に胸の微細な動きを検知するのに優れています。実際には、両者は補完的な役割を果たします。熱画像診断カメラは熱源を迅速に検知し、レーダーは瓦礫の背後にある生命の兆候を確認できます。
結論：何が効果的で何が効果的でないか
では、ミリ波レーダーは壁を透過できるのでしょうか？答えは次のとおりです。
はい、乾式壁や合板のような薄くて密度の低い壁でも検知できます。制御された環境であれば、動きや呼吸さえも検知可能です。
いいえ、鉄筋コンクリートや金属のような厚く密度の高い素材では、信号損失が大きすぎるため、うまく通過できなかったり、機能しなくなったりします。
この技術は「魔法のスパイツール」ではなく、明確な長所と限界を持つ特殊なセンシング手法です。その物理特性と現実世界の限界を理解することで、エンジニアとユーザーはミリ波レーダーを真に有効な分野、例えば医療モニタリング、災害対応、スマートビルディングオートメーションなど、より効果的に活用できるようになります。