JP2000262481A

JP2000262481A - 生体情報検出装置

Info

Publication number: JP2000262481A
Application number: JP11074346A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Yanagidaira; 雅俊柳平; Mitsuo Yasushi; 光男安士
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1999-03-18
Filing date: 1999-03-18
Publication date: 2000-09-26
Anticipated expiration: 2019-03-18
Also published as: JP3727803B2

Abstract

(57)【要約】【課題】雑音の影響を低減し、正確な心拍波形の計測
が行えると共に、操舵ハンドルの回転検出が可能な生体
情報検出装置を提供すること。【解決手段】生体情報検出装置は、操舵ハンドル２０
の左右の所定部位に設けられた一対の基準電極２１及び
検出電極２２により検出した操作者の心拍を演算回路１
４で算出し、スイッチ１８を介してＡ／Ｄ変換器１９で
変換されたデジタルデータをＣＰＵ２３に供給すること
で、操作者の異常を検出して通知装置２５で警告するよ
うにした装置であり、基準電極２１と検出電極２２に接
続された右手接触検知回路１５と左手接触検知回路１６
の出力を論理回路１７により論理積を取り、操作者が操
舵ハンドル２０を両手で握った時だけスイッチ１８をオ
ンして、心拍数を計測するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両や船舶等の操舵ハ
ンドルを操作する操作者の心拍を検出する生体情報検出
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、車両や船舶等を操作する操作者の
高齢化が進んでいる。このような高齢化社会において、
走行中に操作者の不整脈や心拍停止等による事故を防止
するため、車両や船舶等の操舵ハンドルに電極を設け、
操作者が電極に触れることで操作者の心拍数を検出し、
異常な心拍数等を示した場合は、警報を発生するように
した生体情報検出装置が種々提案されている。本出願人
は、特願平１０−０５２８１３号において、図９に示す
生体情報検出装置を提案している。

【０００３】かかる生体情報検出装置は、操作者が操舵
ハンドル８の左右に設けられた電極１ａ、１ｂに触れる
と、電極１ａ、１ｂにより検出された操作者の心拍波形
を増幅器２で増幅し、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）３及
び増幅器４を介してＡ／Ｄ変換器５に供給し、Ａ／Ｄ変
換器５でデジタルデータに変換し、ＣＰＵ６に供給す
る。ＣＰＵ６は、心拍データを算出し、予め図示しない
ＲＯＭ等に記憶されている操作者の通常時の心拍データ
と比較し、得られた心拍データと操作者の通常時の心拍
データと異なる場合は、異常発生の警告を発生させるよ
うにしている。

【０００４】上記操舵ハンドル８の電極１ａ、１ｂは、
単に金属膜や導電性のある布膜等を操舵ハンドル８に巻
き付けて形成したものであり、車両内外で発生する種々
の雑音も検出することから、雑音と心拍データとが混在
したデータとしてＣＰＵ６に供給される。

【０００５】そこで、本願の生体情報検出装置は、供給
された心拍データと雑音とを区別するため、供給された
心拍データを予めＲＯＭ等に記憶されている波形分析プ
ログラムに従って分析することにより雑音と心拍データ
とを区別している。

【０００６】また、上記生体情報検出装置は、操舵ハン
ドル８の回動を検出するため、操舵ハンドル８のスポー
ク９を支持するハブ１０上に赤外線受光素子１２を配設
すると共に、操舵コラム１１上の赤外線受光素子１２と
対向する位置に赤外線発光素子１３を配設し、赤外線受
光素子１２の出力を駆動回路７を介してＣＰＵ６に供給
するようにしている。車両が直線走行をしている場合
は、赤外線受光素子１２と赤外線発光素子１３は互いに
対向する位置にあるので、赤外線受光素子１２は赤外線
発光素子１３からの赤外線を受光し、これを操舵ハンド
ル８の非回動信号としてＣＰＵ６に供給し、操舵ハンド
ル８が回動された場合は、操舵ハンドル８の回動に伴い
ハブ１０が回動するので、赤外線受光素子１２は赤外線
発光素子１３の赤外線が受光できなくなり、これを操舵
ハンドル８の回動信号としてＣＰＵ６に供給することに
より、操作者が操舵ハンドル８を回動しているか否かを
検出することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように出願
人が先に出願した生体情報検出装置は、操舵ハンドル８
に設けられた電極１ａ、１ｂが拾う雑音と操作者の心拍
データとを区別するため、波形分析プログラムに従って
波形を分析するようにしているが、パルス状に発生する
雑音の場合は、心拍データと区別することが難く、誤動
作が生じる場合があると共に分析に時間がかかるという
問題があった。

【０００８】本発明は、上記課題を解決するために成さ
れたものであり、雑音の影響を低減し、正確な心拍波形
の計測が行えると共に、操舵ハンドルの回転検出が可能
な生体情報検出装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
る生体情報検出装置は、操舵ハンドルと、該操舵ハンド
ルの所定部位に取り付けられた生体情報を検出するため
の生体情報検出手段と、生体情報検出手段に操作者の両
手が接触されているか否かを検出する接触検出手段を備
えて構成する。

【００１０】また、請求項２記載の発明に係る生体情報
検出装置は、請求項１記載の生体情報検出装置であっ
て、生体情報検出手段は少なくとも操舵ハンドルの左右
の所定部位に取り付けられた一対の電極よりなり、接触
検出手段は一対の生体情報検出手段に操作者の両手が接
触されているか否かを検出するように構成する。

【００１１】また、請求項３記載の発明に係る生体情報
検出装置は、請求項１または２記載の生体情報検出装置
であって、接触検出手段により操作者の両手が生体情報
検出手段に接触されていないときに該非接触状態を操作
者に通知せしめる通知手段を備えて構成する。

【００１２】

【作用】本発明の生体情報検出装置は、操舵ハンドルの
所定部位に生体情報を検出する生体情報検出手段と、生
体情報検出手段に操作者の両手が接触されているか否か
を検出する接触検出手段と、通知手段を設けたので、操
作者の両手が生体情報電極に接触されていないときは、
通知手段により非接触状態であることを操作者に通知す
ることが可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の第
１実施形態を説明する。図１は、本発明の第１実施形態
を示す生体情報検出装置のブロック図であり、図を用い
て生体情報検出装置１００の構成及び動作を説明する。

【００１４】本発明の生体情報検出装置は、操舵ハンド
ル２０の左右の所定部位に一対の基準電極２１ａ、２１
ｂ及び検出電極２２ａ、２２ｂが取り付けられ、基準電
極２１ａ、２１ｂには基準電位が与えられている。検出
電極２２ａ、２２ｂと基準電極２１ａまたは２１ｂは演
算回路１４からなる生体情報検出回路に接続されてい
る。すなわち、演算回路１４の非反転入力には検出電極
２２ａが接続され、反転入力には検出電極２２ｂが接続
され、共通入力（コモン入力）には基準電極２１ａまた
は２１ｂが接続されている。

【００１５】演算回路１４は検出電極２２ａ、２２ｂよ
り得られる信号の差分を算出することにより生体情報と
しての心拍波形信号を出力する。

【００１６】また、検出電極２２ａと基準電極２１ａは
右手接触検知回路１５に接続され、検出電極２２ｂと基
準電極２１ｂは左手接触検知回路１６に接続され、各検
知回路の出力（ＨまたはＬ出力）は論理回路１７に入力
される。論理回路１７の出力Ｖ０は演算回路１４とＡ／
Ｄ変換器１９との間に接続されたスイッチ１８のオン・
オフを制御する。

【００１７】演算回路１４よりの心拍波形出力はＡ／Ｄ
変換器１９によりＡ／Ｄ変換され、このデジタルデータ
が心拍データとして生体情報検出装置全体を制御するＣ
ＰＵ２３に入力される。ＲＯＭ２４には操作者の通常時
の心拍数などが予め記憶されており、ＣＰＵ２３に入力
された心拍データと比較され、その比較結果に応じて警
告音などを発生する通知装置２５が駆動される。

【００１８】上記一対の検出電極２２ａ、２２ｂ及び基
準電極２１ａ、２１ｂは、薄い金属板等で形成された、
互いに平行に所定の間隔に隔てて配置されている。即
ち、操舵ハンドル２０の右側の基準電極２１ａと検出電
極２２ａとで対を成し、操舵ハンドル２０の左側の基準
電極２１ｂと検出電極２２ｂとで対を成している。尚、
図１は車両のハンドル側から見た図である。各電極２１
ａ、２２ａ、２１ｂ、２２ｂにより操作者が操舵ハンド
ル２０に両手で触れているか否かを検知すると共に、操
作者の両手間の電位を心筋活動電位として計測すること
で操作者の心拍数を検知する。基準電極２１ａ、２１ｂ
は、基準電位（アース電位）側に接続され、検出電極２
２ａ、２２ｂは、前述のように生体情報検出のための演
算回路１４に接続される。

【００１９】図２は図１における右手接触検知回路１５
の具体的実施例を示している。なお、左手接触検知回路
１６も同様の構成である。図において、検出電極２２ａ
は抵抗Ｒを通して演算増幅器２７の反転入力に接続さ
れ、非反転入力は電圧Ｅが印加され、その出力から反転
入力に対して抵抗Ｒにより帰還がかかっている。演算増
幅器２７の出力は演算増幅器２８ａ、２８ｂよりなるウ
インドコンパレータ２８に入力される。すなわち、演算
増幅器２８ａの非反転入力と演算増幅器２８ｂの反転入
力に演算増幅器２７の出力が接続され、演算増幅器２８
ａの反転入力と演算増幅器２８ｂの非反転入力にはそれ
ぞれＥ＋△Ｖ、Ｅ−△Ｖが印加される。各演算増幅器２
８ａ、２８ｂの出力は論理回路２９に入力され、論理回
路２９よりの出力が右手接触検知回路１５の出力として
論理回路１７に入力される。

【００２０】以上の構成において、動作を説明する。以
下、右手接触検知回路１５について説明するが、左手接
触検知回路１６の同様である。まず、右手で操舵ハンド
ル２０を握っていないとき、右手は検出電極２２ａと基
準電極２１ａに接触していないので、両電極２１ａ、２
２ａ間はオープンしている。これにより、演算増幅器２
７の出力から反転入力側には電流が流れないので、演算
増幅器２７の出力電圧Ｖ１はＶ１＝Ｅとなる。

【００２１】次に右手で操舵ハンドル２０を握っている
ときは、右手が検出電極２２ａと基準電極２１ａに接触
しているので、両電極２１ａ、２２ａ間は所定インピー
ダンスで導通する。これにより、演算増幅器２７の出力
から抵抗Ｒを通して反転入力側に電流ｉが流れ、演算増
幅器２７の出力電圧Ｖ１はＶ１＝Ｅ＋ｉＲとなる。

【００２２】この演算増幅器２７の出力電圧Ｖ１がウイ
ンドコンパレータ２８を構成する演算増幅器２８ａと２
８ｂの非反転入力と反転入力に加わる。ここで、図３に
示す如く、右手が接触していないときは、Ｖ１（＝Ｅ）
が加わるので、演算増幅器２８ａの反転入力電圧（Ｅ＋
ΔＶ）＞非反転入力電圧（Ｅ）となり、出力はＬ出力と
なる。また、演算増幅器２８ｂの反転入力電圧（Ｅ）＞
非反転入力電圧（Ｅ−△Ｖ）となり、出力はＬ出力とな
る。つまり、右手が接触していないときは演算増幅２８
ａ、２８ｂの出力は共にＬ出力となる。

【００２３】一方、右手が接触しているときは、Ｖ１＝
Ｅ＋ｉＲが加わるので、上記の大小関係が逆となり、演
算増幅器２８ａと２８ｂの出力は共にＨ出力となる。

【００２４】この演算増幅器２８ａと２８ｂの出力が論
理回路２９により論理演算されることにより、右手接触
検知回路１５の出力は、右手が接触されていないときは
Ｌ出力が発生し、接触されているときはＨ出力が発生す
る。

【００２５】一方、左手接触検知回路１６の出力も同様
に左手が接触されていないときはＬ出力が発生し、接触
されているときはＨ出力が発生する。そこで、論理回路
１７によりこれらの両出力の論理積をとることにより、
その出力Ｖ０は、少なくとも左右どちら一方の手が操舵
ハンドル２０を握っていないときにＬ出力となり、両手
で握っているときにＨ出力となる。

【００２６】スイッチ１８は、論理回路１７の出力がＨ
のときにオン状態となる。すなわち、操作者が両手で電
極２１ａ、２２ａおよび２１ｂ、２２ｂに接触した状態
でオンするので、スイッチ１８を通して演算回路１４よ
り出力される心拍波形信号がＡ／Ｄ変換器１９に供給さ
れ、デジタルデータに変換されてＣＰＵ２３に供給され
る。ＣＰＵ２３は論理回路１７よりの出力によりスイッ
チ１８がオンしたことを検出するとデジタルデータを読
み取り、操作者の心拍数を計測する。

【００２７】図４は本発明にかかる第２の実施形態を示
し、図１と同一部分は同一符号を付記する。図４におい
ては、検出電極２２ａ、２２ｂを左右の手の接触検知用
としてのみ用い、新たに生態情報検出用として一対の電
極２６ａおよび２６ｂを検出電極２２ａ、２２ｂの外側
に設けたものである。すなわち、検出電極２２ａ、２２
ｂと基準電極２１ａ、２１ｂは図１と同様にそれぞれ右
手接触検知回路１５と左手接触検知回路１６に接続さ
れ、検出電極２６ａ、２６ｂと基準電極２１ａまたは２
１ｂが演算回路１４に接続される。

【００２８】かかる構成において、検出電極２２ａ、２
２ｂと基準電極２１ａ、２１ｂおよび右手接触検知回路
１５と左手接触検知回路１６により左右両手のハンドル
に対する接触状態を検知すると共に、検出電極２６ａ、
２６ｂ、基準電極２１ｂおよび演算回路１４により操作
者の心拍を検出する。以下、検出後の動作は図１と同様
である。図１に示す実施形態では、各電極２２ａ、２２
ｂおよび２１ａ、２１ｂに両手が接触すると、前述の如
くこの電極に電流ｉが電極に流れるため、電流ｉによっ
て正確な心拍波形信号が得られない場合も考えられる
が、図４の構成においては両手の接触検知用電極と生体
情報検出用の電極とを各別に設けているので生体情報を
検出する際に接触検知時に発生する電流ｉの影響がな
く、より正確な心拍波形信号が得られる。

【００２９】次に、本発明にかかる第３実施形態を図５
と共に説明する。この図５の構成において、図４の構成
と同一部分は同一符号を付記する。第２実施形態では、
基準電極と接触検知電極の少なくともいずれか一方を複
数の電極に分割して構成したものであり、図５に示すも
のは接触検知用の電極を複数の電極に分解して構成した
場合を示している。

【００３０】すなわち、接触検知用の電極は８個の検出
電極２２ａ〜２２ｈで構成し、右側（図中左側）には、
基準電極２１ａと対向する位置に４個の検出電極２２ａ
〜２２ｄを等間隔で配置し、左側（図中右側）には、基
準電極２１ｂと対向する位置に４個の検出電極２２ｅ〜
２２ｈを等間隔で配置する。また、生体情報検出として
検出電極２２ａ〜２２ｄと２２ｅ〜２２ｈの外側に左右
一対の検出電極２６ａ、２６ｂを配置する。

【００３１】それぞれの検出電極２２ａ〜２２ｈは、基
準電極２１ａ、２１ｂと共に右手接触検知回路１５ａ〜
１５ｄおよび右手接触検知回路１６ｅ〜１６ｈに接続さ
れ、各出力がＣＰＵ２３に入力され、ＣＰＵ２３の演算
結果によりスイッチ１８のオン・オフが制御される。

【００３２】かかる構成において、右手接触検知回路１
５ａ〜１５ｄおよび左手接触検知回路１６ｅ〜１６ｈ
は、各検出電極２２ａ〜２２ｈが操作者の手で接触され
ると、前述の如く出力Ｈを発生し、接触していないと出
力Ｌが発生する。ＣＰＵ２３は各接触検知回路の出力を
８ビットのデジタルデータとして処理し、操舵ハンドル
２０の左側電極から順に重み付け（２⁰〜２⁷）を行い各
接触検知回路の出力１５ａ〜１５ｄおよび１６ｅ〜１６
ｈを順にＤ０〜Ｄ７とする。このデジタルデータを１０
進データとして表すとすると、図６に示すように、操作
者が操舵ハンドル２０を回転操作することにより変化す
る。図６は、直進走行しており操舵ハンドル２０が回転
していない状態、右にカーブして操舵ハンドル２０を右
に回転している状態および左にカーブして操舵ハンドル
２０を左に回転している状態の例を示している。

【００３３】そこで、ＣＰＵ２３は各接触検知回路の出
力より操舵ハンドル２０が回転していない直進走行状態
であるのか、操舵ハンドル２０を回転してカーブを走行
している状態であるかを判断する。

【００３４】たとえば、操作者が直進走行の際に両手で
接触する検知用の検出電極の出力をＤ１およびＤ６とす
ると、ＣＰＵ２３に入力されるデータＤ０〜Ｄ７が、所
定期間において継続してＤ１とＤ６がＨで他がＬである
と判別されると（１０進データでＤ１＋Ｄ６＝２＋６４
＝６６）、操舵ハンドル２０を回転していない直進走行
状態であると判別してスイッチ１８をオンにし、演算回
路１４より得られる心拍波形データをＡ／Ｄ変換器１９
に入力する。以下、前述の心拍数による異常判別を行
う。

【００３５】また、所定期間内にデータＤ１、Ｄ６がＨ
以外の出力が発生しているときは、操舵ハンドル２０を
回転している状態であると判断して両手が接触していて
もスイッチ１８をオフにして心拍数を検出しないように
する。

【００３６】さらに、所定時間継続してデータＤ１ある
いはＤ６のみ発生しているときには、操作者が直進走行
中でありかつ左手または右手が操舵ハンドル２０を握っ
ていないと判別して通知装置２５により注意を促す。

【００３７】かかる実施形態によれば、一般に、操作者
の心拍は直進走行しているときに通常の心拍が得られ、
左折や右折などの車両をカーブするときには通常と異な
る心拍となるので、車両の走行状態に応じた最適な心拍
データを検出できる。

【００３８】なお、各実施形態において、生体情報を検
出するための演算回路１４の前段に検出電極２２ａ、２
２ｂよりの信号を増幅するための増幅器を接続してもよ
い。また、演算回路１４の後段には主に高域成分のノイ
ズを除去するためのローパスフィルタを接続するように
してもよい。

【００３９】なお、上述したように、本発明の生体情報
検出装置は、一対の電極が操舵ハンドル２０の左右の所
定部位に薄い金属板等で形成された基準電極２１ａ、２
１ｂと検出電極２２ａ、２２ｂとにより構成され、互い
に平行に配置された構成で説明したが、図７に示すよう
に、基準電極２１ａ、２１ｂをＵ字状に形成し、この基
準電極２１ａ、２１ｂで検出電極２２ａ、２２ｂを囲む
ように構成すれば、検出電極２２ａ、２２ｂに対する遮
蔽効果が増し、操作者が電極２１ａ〜２２ｂに触れない
場合でも車両内外の雑音が低減される。また、操作者が
電極２１ａ〜２２ｂに触れた場合には、操作者の手によ
る遮蔽効果がより改善される。

【００４０】また、図８に示すように、金属箔等により
形成された基準電極２１ａ、２１ｂと検出電極２２ａ、
２２ｂとがフイルム上に積層された形態のものを用いれ
ば、操舵ハンドル２０上に巻き付けることが可能とな
り、取り付けが容易で、装着性に優れた形態とすること
ができる。

【００４１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、生体情
報検知手段を取り付けた操舵ハンドルを、操作者が両手
で握っているか否かを検出することにより、生体情報を
誤動作なく正確に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態による生体情報検出装置
の説明に用いたブロック図。

【図２】本発明の第１実施形態による生体情報検出装置
の一部詳細説明に用いた図。

【図３】本発明の実施形態にかかる動作を説明するため
の図。

【図４】本発明の第２実施形態による生体情報検出装置
の説明に用いた図。

【図５】本発明の第３実施形態による生体情報検出装置
の説明に用いた図。

【図６】本発明の実施形態にかかる動作を説明するため
の図。

【図７】本発明の他の実施形態による生体情報検出装置
の説明に用いた図。

【図８】本発明の他の実施形態による生体情報検出装置
の説明に用いた図。

【図９】本出願人が先に出願した生体情報検出装置の説
明に用いた図。

【符号の説明】

１４・・・演算回路１５、１５ａ〜１５ｄ・・・右手接触検知回路１６、１６ｅ〜１６ｈ・・・左手接触検知回路１７・・・論理回路１８・・・スイッチ１９・・・Ａ／Ｄ変換器２０・・・操舵ハンドル２１ａ、２１ｂ・・・基準電極２２ａ、２２ｂ・・・検出電極２３・・・ＣＰＵ２４・・・ＲＯＭ２５・・・通知装置２６ａ、２６ｂ・・・検出電極２７・・・演算増幅器２８・・・ウインドコンパレータ２９・・・論理回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3D037 FA06 FA11 FA26 FB09 4C017 AA02 AB02 AC16 BD06 CC01 FF05 4C038 SX20 VB12 VC20 5C087 AA02 DD03 DD12 EE06 EE07 EE18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】操舵ハンドルと、該操舵ハンドルの所定部位に取り付けられた生体情報を
検出するための生体情報検出手段と、前記生体情報検出手段に操作者の両手が接触されている
か否かを検出する接触検出手段を備えたことを特徴とす
る生体情報検出装置。
【請求項２】前記生体情報検出手段は少なくとも前記
操舵ハンドルの左右の所定部位に取り付けられた一対の
電極よりなり、前記接触検出手段は、前記一対の生体情報検出手段に前
記操作者の両手が接触されているか否かを検出すること
を特徴とする請求項１記載の生体情報検出装置。
【請求項３】前記接触検出手段により前記操作者の両
手が前記生体情報検出手段に接触されていないときに該
非接触状態を前記操作者に通知せしめる通知手段を備え
ることを特徴とする請求項１または２記載の生体情報検
出装置。