JPH0147174B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、人の脈拍を測定する心拍計に関し、
特に車上に搭載する心拍計に関する。 車輌を運転する場合、ドライバの健康状態が好
ましくないと、事故をひきおこす可能性が高い。
たとえば、長時間休みなく運転を続ける場合に
は、疲労が蓄積して健康状態が悪化し、集中力の
低下等が生ずる。 人の健康状態を知りうる１つのバロメータとし
て心拍数がある。心拍数を測定する装置として
は、最近では携帯用の小型の心拍計が売られてい
る。この種の心拍計は、どこにでも持ち運べる反
面、測定精度が低い。又、たとえば車を運転する
ドライバが、自分の健康状態を知ろうとして、そ
のような心拍計を車輌に持ち込んだとしても、心
拍の測定は車輌を止めた状態で行なわなければな
らない。そうしないと危険である。しかしたとえ
ば高速道路等では、長時間、運転の途中で車輌を
止めることができないので、その間は心拍測定が
できない。車輌における心拍測定の必要性は、高
速道路の方が一般の道路よりも高いので、高速道
路において心拍測定ができないのでは、あまり車
上心拍計としての価値がない。 本発明は、ドライバの肉体及び精神の状態を検
出することによつてドライバの運転上の危険の有
無を識別し、ドライバに危険を報知することによ
つて居眠運転などの発生を防止しうる車上心拍計
を提供することを目的とする。 上記目的を達成するため、本発明においては、
ステアリングホイールのホイール、スポーク又は
ステアリングホイール上の操作ボードに、互いに
近接して配置された、発光手段および受光手段を
含む心拍検出手段；前記発光手段を発光付勢する
発光付勢手段；前記発光付勢手段に発光付勢を指
示し、前記受光手段から得られる心拍信号の各々
の周期を複数個測定し、該測定により得られた複
数個の心拍周期の値に基づいて、そのばらつきの
程度を示す値を検出し、そのばらつきの程度を示
す値の大きさの大小に応じて異常の有無を識別す
る制御手段；および前記制御手段が異常有を識別
すると表示及び音出力の少なくとも一方により警
告を発する、異常警告手段；を設ける。 即ち、例えば人の指の同一部分に、発光手段の
光軸と受光手段の受光面を向けて発光手段から光
を放射すると、人の指の血管を通る血液の量の、
心拍に同期した変化に応じて、受光手段に達する
反射光の量が変化するので、その変化を検出すれ
ば心拍信号が得られる。これによれば、検出部は
ステアリングホイール上又はその近傍にあるの
で、ドライバは、ステアリングホイールを握つて
運転をしながら、心拍測定をしうる。 例えばドライバが通常の運転状態から居眠りを
始める場合、心拍上では、その周期のばらつきが
急に増大する傾向がある。つまり、心拍周期の長
短の変化が大きくなる。本発明によれば、心拍周
期のばらつきの程度に応じた値の大小を調べるこ
とによつて異常の有無を識別するので、それによ
つてドライバの居眠りなども異常として検出でき
る。また、居眠りなどの異常有が検出された場合
には、その異常が警告されるので、その場合には
ドライバに危険を知らせ、交通事故の発生を未然
に防止できる。 後述する実施例においては、多数の心拍周期を
繰り返し連続的にサンプリングし、互いに隣接す
る心拍同志の周期の差分をそれぞれ求め、該差分
の中の最大値を、心拍周期のばらつきの程度を示
す値として検出している。勿論、ばらつきの程度
を示す値は別の方法でも求めることはできる。例
えば、一般的な方法であるが、Ｎ個のサンプリン
グデータx₁、x₂、x₃、…xnがある場合、それの
平均値x₀を求め、各々のサンプリングデータx₁、
x₂、x₃、…xnと平均値x₀との差分を各々求め、
該差分の平均値を求めれば、ばらつきの程度を示
す値（数学では分散と呼ばれる）が得られる。 また、後述する実施例においては、発光手段お
よび受光手段をスプリング等の弾性部材で支持し
たキーに固着して、キーが押されると指と発光手
段および受光手段との接触状態が自然に適正状態
になるようにしてある。これによれば、指と、発
光手段および受光手段との接触状態が、特別な調
整をしなくても、適正状態になる。 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明
する。第１ａ図に本発明を実施する一形式の自動
車のステアリングホイール近傍を示す。第１ａ図
を参照して説明すると、１がステアリングホイー
ル、２および３がステアリングホイール１を支持
するスポーク、４が車上心拍計の本体を装備した
中央パツドである。２つのスポーク２および３に
は、それぞれ検出器５および６、ならびにスイツ
チ７および８が設けてある。中央パツド４にはス
イツチ９，１０、発光ダイオード指示器１１，１
２，１３および３桁の７セグメント発光ダイオー
ド指示器１４が備わつている。 第１ａ図のIb−Ib線断面を第１ｂ図に示す。第
１ｂ図を参照して説明すると、検出器５の少し傾
斜した面には発光ダイオード（すなわち発光手
段）PD１とフオトトランジスタ（すなわち受光
手段）PT１が備わつている。発光ダイオードPD
１のカソードとフオトトランジスタPT１のエミ
ツタは、ステアリングホイール１およびスポーク
２，３の心棒（接地された金属）１５に接続され
ており、発光ダイオードPD１のアノードおよび
フオトトランジスタPT１のコレクタは、それぞ
れリード線１６および１７を介して車上心拍計の
本体に接続されている。スイツチ７は、１本の指
で検出器５とスイツチ７に同時に触れることがで
きるように、検出器５に近接して配置されてい
る。なおスポーク３に配置された検出器６には、
発光ダイオードPD２とフオトトランジスタPT２
が備わつている。 第２図に、第１ａ図の車上心拍計の電気回路の
概略構成を示す。第２図を参照して構成を説明す
る。この実施例においては、インテル社製のシン
グルチツプマイクロコンピユータ（8048）CPU
を用いている。検出器５および６の発光ダイオー
ドPD１およびPD２のアノードは、抵抗器を介し
て発振器OSCの出力端に接続されている。発振
器OSCは、1KHzの方形波発振器であり、発振は
マイクロコンピユータCPUにより制御される。
フオトトランジスタPT１およびPT２の出力端
（すなわちコレクタ）はリレーRL１およびRL２
の接点を介して増幅器AM１に接続されている。
リレーRL１およびRL２は、それぞれマイクロコ
ンピユータCPUの出力ポートに接続されたトラ
ンジスタＱ１およびＱ２で制御される。増幅器
AM１の出力端は、フイルタFL１に接続されて
いる。フイルタFL１は、1KHz以上の周波数成分
を除去するローパスフイルタすなわちノイズフイ
ルタである。フイルタFL１の出力端は検波器DT
１に接続されており、検波器DT１の出力端は、
増幅器AM２および比較器CP１に接続されてい
る。増幅器AM２の出力端には前記の発光ダイオ
ード指示器１３が接続されている。比較器CP１
の出力端は、マイクロコンピユータCPUの外部
割り込み入力端INTに接続されている。発光ダ
イオード指示器１１および１２は、それぞれマイ
クロコンピユータCPUの出力ポートに接続され
たトランジスタＱ３およびＱ４で制御される。中
央パツド４上のスイツチ９および１０は、それぞ
れ、インバータIN１およびIN２を介してCPUの
入力ポートに接続されている。VR１およびVR
２は、それぞれ心拍数の上限および下限を設定す
るための可変抵抗器である。可変抵抗器VR１お
よびVR２の可動片は、それぞれＡ／Ｄコンバー
タADCの入力端０および１に接続されている。
Ａ／ＤコンバータADCの変換データ出力端およ
び入力チヤンネル選択入力端は、マイクロコンピ
ユータCPUに接続されている。スポーク２，３
上のスイツチ７および８は、それぞれマイクロコ
ンピユータCPUの入力ポートに接続されている。
CPUの他の出力ポートには、ブザーBZ、音声出
力装置VGUおよび表示回路DSPが接続されてい
る。表示回路DSPは、４ビツトラツチLA１，
LA２およびLA３、マルチプレクサMPX、デコ
ーダDEC、カウンタCO１、桁ドライバDR１、
セグメントドライバDR２および３桁の７セグメ
ント発光ダイオード表示器１４で構成されてい
る。マイクロコンピユータCPUと表示回路DSP
は、BCD（Binary Coded decimal）信号を通す
ための４つのラインと、桁を選択するための３つ
のラインで接続されている。ラツチLA１，LA２
およびLA３の出力信号は、マルチプレクサMPX
に印加され、それらの内の１つが、カウンタCO
１の出力信号で選択されてデコーダDECに印加
される。デコーダDECはBCD信号から７セグメ
ント信号を生成する。デコーダDECの出力信号
は、セグメントドライバDR２に印加されてい
る。セグメントドライバDR２は、７組のトラン
ジスタで構成されており、発光ダイオード表示器
１４の各セグメントのカソードを接地又は開放に
スイツチングする。発光ダイオード表示器１４の
各桁の共通アノードは桁ドライバDR１に接続さ
れている。桁ドライバDR１は３組のトランジス
タ等で構成されており、カウンタCO１からの信
号に応じて、表示器１４のいずれかの桁の共通ア
ノードを所定電位Vccに接続する。カウンタCO
１は３進のカウンタであり、発振器OSCの出力
信号をカウントする。つまり、カウンタCO１の
３つの状態に応じて、表示器１４のいずれかの桁
のアノードに電圧Vccが印加されるとともに、ラ
ツチLA１，LA２およびLA３のいずれかの出力
信号（表示データ）が選択されてデコーダDEC
に印加され、デコーダDECの出力に応じて所定
セグメントが接地され、桁ドライバDR１で選択
された桁の、セグメントドライバDR２で接地さ
れたセグメントが発光する。 心拍測定の概略動作を説明する。まず測定スタ
ートスイツチ１０を操作し、第１ｂ図に示すよう
に被検者の指を検出器５（又は６）に押し付けて
スイツチ７（又は８）を押す。これでフオトトラ
ンジスタPT１又はPT２からの信号が、リレー
RL１又はRL２の接点を介して増幅器AM１に印
加される。ここで、発光ダイオードPD１および
PD２にはOSCからの1KHzの信号が印加されてお
り、PD１又はPD２は指に1KHzの周期で間欠的
に光を放射している。指の内部では、拍動に応じ
て血管を通る血液の量が変動している。そして、
血液の量が多い時には、PD１又はPD２からの光
は血液で反射されてフオトトランジスタPT１又
はPT２に達し、血液の量が少ない時には光の反
射が少ないので、フオトトランジスタPT１（又
はPT２）に達する光が弱い。つまり、フオトト
ランジスタPT１の出力端には拍動に対応して振
幅変調された1KHzの信号が生ずる。この信号は、
増幅器AM１で増幅され、フイルタFL１でノイ
ズが除去される。検波器DT１では変調波の包絡
線信号成分すなわち拍動に対応する信号が抽出さ
れる。この信号は、増幅器AM２を介して発光ダ
イオード指示器１３を付勢する。またコンパレー
タCP１の出力には、拍動に対応する２値信号が
生じ、これがCPUの外部割り込み入力端INTに
印加される。マイクロコンピユータCPUは、そ
の外部割り込みの所定時間内の回数をカウントし
て心拍数を測定する。なお、発光ダイオード指示
器１３は、検出器５（又は６）と指との接触状態
を示すものである。 第３図に、第２図のマイクロコンピユータ
CPUの動作の概略を示す。第３図を参照して各
ステツプの動作を説明する。 S1 回路を初期状態にセツトする。すなわち、
リレーRL１およびRL２の接点を「開」とし、
ラツチLA１，LA２およびLA３に「０」をセ
ツトし、ブザーBZを消勢し、発光ダイオード
指示器１１および１２を消勢する。 S2 スイツチ１０をチエツクしてこれがオンと
なるのを待つ。スイツチ１０は心拍測定スター
トを指示するスタートスイツチである。 S3 Ａ／ＤコンバータADCの入力チヤンネルを
０および１にセツトして、可変抵抗器VR１お
よびVR２からの電圧をＡ／Ｄ変換した、心拍
上限データおよび心拍下限データを、それぞれ
レジスタMHおよびMLにセツトする。なお可
変抵抗器VR１およびVR２は、予めドライバ
が所定の状態に設定しておく。 S4 スイツチ７又は８が押されるのを待つ。ス
イツチ７が押されるとステツプ５に進み、スイ
ツチ８が押されるとステツプS6に進む。 S5 スイツチ７が押されたので、トランジスタ
Ｑ１に高レベルＨの信号を印加し、リレーRL
１の接点を「閉」にセツトする。また左手の心
拍測定スタート確認のために、左側の発光ダイ
オード指示器１１を点灯する。 S6 スイツチ８が押されたので、トランジスタ
Ｑ２に高レベルＨの信号を印加し、リレーRL
１の接点を「閉」にセツトする。また右手の心
拍測定スタート確認のために、右側の発光ダイ
オード指示器１２を点灯する。 ステツプS5又はS6の処理を終了すると、拍
動に応じたアナログ信号が検波器DT１の出力
端に生ずる。このアナログ信号のレベルは、指
と検出器５（又は６）との接触状態により大き
く変化するので、被検者すなわちドライバは、
発光ダイオード指示器１３の点滅の明るさが所
定状態になるように指の位置および指の力を調
整する。 S7 所定時間Toだけ待つ。時間Toは、スイツチ
７又は８が押されてから、検波器DT１の出力
の信号レベルが安定するのに要する時間であ
る。 S8 変数Ｓに５をセツトする。これは、５回連
続して心拍測定を行なうことを意味する。 S9 マイクロコンピユータCPUの内部タイマを
スタートし、内部タイマの割り込みを許可す
る。 S10 外部割り込み、すなわちINT端に印加され
る信号による割り込みを許可する。 S11 スイツチ９が押されているかどうかをチエ
ツクする。スイツチ９は、心拍測定を途中でス
トツプさせるためのキヤンセルスイツチであ
る。 S12 キヤンセルスイツチ９が押されたので、割
り込みを禁止し、タイマ、変数Ｎ、Ｍのメモリ
をクリアし、表示および指示をリセツトし、リ
レーRL１およびRL２を「開」にセツトして、
ステツプS2に戻る。 S13 変数Ｎを時間の定数T1と比較する。T1が
１回の心拍測定の時間に対応する。変数Ｎは心
拍測定を開始するときに０にクリアされ、ステ
ツプS30の内部タイマ割り込みがある度にイン
クリメントされる。 S14 変数Ｍから心拍数を演算し、その結果をレ
ジスタMxにストアする。変数Ｍは、心拍測定
を開始するときに０にクリアされ、ステツプ
S40のINT端の外部割り込みがある度に１つず
つインクリメントされる。 S15 心拍数を格納したレジスタMxの内容を読
み出して、それを１桁ずつラツチLA１，LA２
およびLA３に出力する。これで７セグメント
表示器１４には、測定結果の心拍数が３桁の数
値で表示される。 S16 レジスタMxの内容を、レジスタMHの上
限設定値およびレジスタMLの下限設定値と比
較する。 S17 心拍数が予め設定した範囲から外れている
ので、ブザーBZを１秒間付勢して警報を発す
る。 S18 音声出力装置VGUを制御して「休憩しな
さい」とアナウンスをする。 S19 割り込みを禁止し、内部タイマ、メモリＮ
およびＭの内容を０にクリアする。 S20 変数Ｓを１つデクリメントする。 S21 変数Ｓの内容が０かどうかをチエツクす
る。０でなければ、ステツプS9に戻り再度心
拍測定を開始する。 S22 発光ダイオード指示器１１および１２を消
勢し、リレーRL１およびRL２の接点を「開」
にセツトして、ステツプS2に戻る。 S30 変数Ｎをインクリメントする。この処理を
終えると、ただちに元の処理に戻る。 S40 変数Ｍをインクリメントする。この処理を
終えると、ただちに元の処理に戻る。 次にもう１つの実施例を説明する。第４図に、
検出器５の近傍の構成を示す。この実施例におい
ては、検出器５（および６）の発光ダイオード
PD１とフオトトランジスタPT１は、圧縮コイル
スプリングSPで支持された摺動キーKYに固着さ
れている。スプリングSPの強さは、摺動キーKY
を、それがスポーク２から突出している分だけ押
し下げる時に、指と発光ダイオードPD１および
フオトトランジスタPT１との接触状態が、拍動
を検出するのに好ましい状態となるように設定し
てある。つまりこの実施例では、摺動キーKYを
押し下げると、指の力を加減することなく、指と
キーとの接触状態を自動的に心拍測定に都合がよ
い状態に設定する。したがつてこの実施例では、
前記実施例で用いた、指と検出器５，６との接触
状態を指示する発光ダイオード指示器１３および
それをドライブする回路は廃止してある。 第５図に、第４図に示す車上心拍計の電気回路
の構成を示す。第５図を参照して説明すると、こ
の実施例では、前記実施例の発光ダイオード指示
器１３および増幅器AM２を廃止してある。また
この実施例では、前記の可変抵抗器VR１，VR
２およびＡ／ＤコンバータADCを廃止してあり、
そのかわりに、12個のキースイツチＫ０，Ｋ１，
Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５，Ｋ６，Ｋ７，Ｋ８，Ｋ
９，KHおよびKLが備わつている。これらのキ
ースイツチは、警報の有無を定める心拍数の上限
および下限を設定するためのものである。他の構
成は前記実施例と同一である。 第６ａ図および第６ｂ図に、第５図のマイクロ
コンピユータCPUの動作を示す。まず第６ａ図
を参照して動作を説明する。第６ａ図において第
３図と異なるのは、ステツプS50およびステツプ
S100が追加されている点のみである。ステツプ
S50では、キースイツチＫ０〜Ｋ９，KHおよび
KLが操作されたかどうかをチエツクする。これ
は、出力ポートP4、P5およびP6の１つを低レベ
ルＬとし他のポートを高レベルＨにして低レベル
とするポートを所定周期で順次と変えていき、そ
の間に、入力ポートP0〜P3の状態を読み取つて、
それらの入力ポートが１つでも低レベルＬの状態
であると、キー入力ありと判別する。ステツプ
S100は、キー操作に応じた心拍数の上限値およ
び下限値を設定するサブルーチンである。 ステツプS100の詳細な動作を第６ｂ図に示す。
第６ｂ図を参照して各ステツプを説明する。 S51 押されたキースイツチがKHかどうかチエ
ツクする。 S52 キースイツチKHが押されたので、上限値
の入力モードに入る。まず、変数Ｎに入力桁数
に対応する３を設定する。 S53 次のキースイツチが押されるのを待つ。 S54 押されたキースイツチがKHかどうかチエ
ツクする。 S55 押されたキースイツチがKLかどうかチエ
ツクする。 S56 変数Ｎに応じたレジスタRH（Ｎ）に、押さ
れたキースイツチに対応付けられた１桁の数値
をストアする。 S57 押されたキースイツチに対応付けられた１
桁の数値を発光ダイオード表示器１４に表示す
る。 S58 変数Ｎを１回デクリメントする。 S59 変数Ｎの内容が０かどうかチエツクする。
Ｎが０になるまで、ステツプS53からの上限値
入力モードの動作を行なう。 S60 押されたキースイツチがKLかどうかをチ
エツクする。 S61 キースイツチKLが押されたので、心拍数
下限値入力モードに入る。まず、変数Ｎに入力
桁数に対応する３を設定する。 S62 次のキースイツチ操作があるのを待つ。 S63 押されたキースイツチがKHかどうかをチ
エツクする。 S64 押されたキースイツチがKLかどうかをチ
エツクする。 S64 変数Ｎに応じたレジスタRL（Ｎ）に、押さ
れたキーに対応付けられた１桁の数値をストア
する。 S66 発光ダイオード表示器１４に、押されたキ
ースイツチに対応付けられた数値を表示する。 S67 変数Ｎを１回デクリメントする。 S68 変数Ｎの内容が０かどうかチエツクする。
Ｎが０になるまで、ステツプS62からの下限値
入力モード動作を続ける。 上記の実施例においては、検出器５および６の
近傍に測定開始指示のためのスイツチを設けた
が、これらのスイツチは、中央パツド４の部分に
設けてもよい。また、たとえば所定時間おきにリ
レーRL１およびRL２をオンにしてそのつどフオ
トトランジスタPT１およびPT２からの信号のレ
ベルをチエツクし、そのレベルが、指が検出器５
又は６に触れていることを示すレベルである場合
に、左又は右の検出器で心拍測定をスタートする
ようにすれば、スイツチ７および８を廃止しても
よい。 ところで、各拍動の周期は短時間の間に変化す
る。たとえば、第６図に示すように、ある時点で
の周期がＬ１で、その次の周期がＬ２に変化す
る。この周期変化の程度すなわちばらつきは、人
の緊張度と深い関係がある。次の第１表に、一般
的な心拍の周期の平均値Ｌおよび心拍周期のばら
つきΔLと、人の肉体および精神の状態との関係
の概略を示す。

【表】 一般に、車輌を運転する場合には、肉体的には
リラツクスしており、精神的には緊張状態にあ
る。ところが、疲労等のために居眠運転をする場
合には、精神的な緊張状態がなくなり、心拍は睡
眠時の状態になる。つまり、第１表を参照する
と、車輌を運転しながら居眠を始める場合には、
心拍周期のばらつきが急激に大きくなる。そこ
で、次の実施例においては、心拍周期のばらつき
の変化も監視して、居眠運転を防止する手段を付
加する。 第８図に、本発明のもう１つの実施例の電気回
路を示す。第８図を参照して構成を説明すると、
この回路の構成は、可変抵抗器VR１およびVR
２の接続が変更されている他は、前記第２図の回
路と同一である。この実施例においては、可変抵
抗器VR１を心拍数の上限値を設定するのに使用
し、VR２を心拍周期のばらつきの上限値を設定
するのに使用する。 第９図に、第８図のマイクロコンピユータ
CPUの動作を示し、第１０図に、CPUの外部割
り込み入力端INTに印加される信号とCPUの動
作のタイミングを示す。第９図および第１０図を
参照して、第９図の各ステツプの動作を説明す
る。 S1 回路を初期状態にセツトする。すなわち、
リレーRL１およびRL２の接点を「開」とし、
ラツチLA１，LA２およびLA３に「０」をセ
ツトし、ブザーBZを消勢し、発光ダイオード
指示器１１および１２を消勢する。 S2 スイツチ１０をチエツクしてこれがオンと
なるのを待つ。スイツチ１０は心拍測定スター
トを指示するスタートスイツチである。 S3′ Ａ／ＤコンバータADCの入力チヤンネルを
０および１にセツトして、可変抵抗器VR１お
よびVR２からの電圧をＡ／Ｄ変換した、心拍
数の上限データおよび心拍周期のばらつきの上
限データを、それぞれレジスタMHおよびVH
にセツトする。 S4 スイツチ７又は８が押されるのを待つ。ス
イツチ７が押されるとステツプ５に進み、スイ
ツチ８が押されるとステツプS6に進む。 S5 スイツチ７が押されたので、トランジスタ
Ｑ１に高レベルＨの信号を印加し、リレーRL
１の接点を「閉」にセツトする。また左手の心
拍測定スタート確認のために、左側の発光ダイ
オード指示器１１を点灯する。 S6 スイツチ８が押されたので、トランジスタ
Ｑ２に高レベルＨの信号を印加し、リレーRL
１の接点を「閉」にセツトする。また右手の心
拍測定スタート確認のために、右側の発光ダイ
オード指示器１２を点灯する。 ステツプS5又はS6の処理を終了すると、拍
動に応じたアナログ信号が検波器DT１の出力
端に生ずる。このアナログ信号のレベルは、指
と検出器５（又は６）との接触状態により大き
く変化するので、被検者すなわちドライバは、
発光ダイオード指示器１３の点滅の明るさが所
定状態になるように指の位置および指の力を調
整する。 S7 所定時間Toだけ待つ。時間Toは、スイツチ
７又は８が押されてから、検波器DT１の出力
の信号レベルが安定するのに要する時間であ
る。 S8 変数Ｓに５をセツトする。これは、５回連
続して心拍測定を行なうことを意味する。 S9 マイクロコンピユータCPUの内部タイマを
スタートし、内部タイマの割り込みを許可す
る。 S10 外部割り込み、すなわちINT端に印加され
る信号による割り込みを許可する。 S11 スイツチ９が押されているかどうかをチエ
ツクする。スイツチ９は、心拍測定を途中でス
トツプさせるためのキヤンセルスイツチであ
る。 S12′ キヤンセルスイツチ９が押されたので、割
り込みを禁止し、タイマ、変数Ｎ、MV、Vd、
No、MnおよびMoのメモリをクリアし、表示
および指示をリセツトし、リレーRL１および
RL２を「開」にセツトして、ステツプS2に戻
る。 S13 変数Ｎを時間の定数T1と比較する。T1が
１回の心拍測定の時間に対応する。変数Ｎは心
拍測定を開始するときに０にクリアされ、ステ
ツプS30の内部タイマ割り込みがある度にイン
クリメントされる。 S14 変数Ｍから心拍数を演算し、その結果をレ
ジスタMxにストアする。変数Ｍは、心拍測定
を開始するときに０にクリアされ、ステツプ
S40のINT端の外部割り込みがある度に１つず
つインクリメントされる。 S15 心拍数を格納したレジスタMxの内容を読
み出して、それを１桁ずつラツチLA１，LA２
およびLA３に出力する。これで７セグメント
表示器１４には、測定結果の心拍数が３桁の数
値で表示される。 S16′ レジスタMxの内容を、レジスタMHの上
限設定値と比較する。 S23 レジスタＶの内容を、レジスタVdの心拍周
期ばらつき上限設定値と比較する。レジスタＶ
には、後に詳細に説明するように、タイマをス
タートしてから期間T1を経過するまでの、心
拍周期のばらつきの最大値がストアされる。 S17 心拍数が予め設定した範囲から外れている
ので、ブザーBZを１秒間付勢して警報を発す
る。 S18 心拍数がVR１で設定した値以上で、しか
も心拍周期のばらつきがVR２で設定した値以
上なので、ドライバが居眠運転の状態にあるも
のと判断し、音声出力装置VGUを制御して
「休憩しなさい」とアナウンスをする。 S19′ 割り込みを禁止し、内部タイマ、メモリ
Ｎ、Ｍ、Ｖ、Vd、No、MnおよびMoの内容を
０にクリアする。 S20 変数Ｓを１つデクリメントする。 S21 変数Ｓの内容が０かどうかをチエツクす
る。０でなければ、ステツプS9に戻り再度心
拍測定を開始する。 S22 発光ダイオード指示器１１および１２を消
勢し、リレーRL１およびRL２の接点を「開」
にセツトして、ステツプS2に戻る。 S30 変数Ｎをインクリメントする。この処理を
終えると、ただちに元の処理に戻る。 CPUの入力端INTが低レベルＬになると、
外部割り込みがかかり、ステツプS40aにエン
トリーする。 S40a レジスタＭの内容をチエツクする。初回
の外部割り込みの際には、Ｍの内容は０にセツ
トされており、外部割り込みがかかる度に、ス
テツプS40jでＭの内容がインクリメントされ
る。 S40b レジスタＶの内容を０にセツトし、レジ
スタNoに、その時のレジスタＮの内容をスト
アする。この処理は、レジスタＭの内容が０お
よび１のとき、すなわち第１回の外部割り込み
と第２回の外部割り込みの際に行なう。 S40c レジスタＭの内容が１かどうかチエツク
する。 S40d 第２回の外部割り込み処理中なので、レ
ジスタMnに、Ｎ−Noの値をストアする。 S40e レジスタMoにレジスタMnの内容をスト
アした後、レジスタMnにＮ−Noの値をストア
する。 S40f レジスタNoにレジスタＮの内容をストア
する。 S40g レジスタVdに、Mn−Moの値をストアす
る。この処理に入る前に、レジスタMoには、
前々回の外部割り込み発生時から前回の外部割
り込み発生までに発生した内部タイマ割り込み
の回数、すなわち前回の心拍周期がストアさ
れ、レジスタMnには、前回の外部割り込み発
生時から今回の外部割り込み発生までに発生し
た内部タイマ割り込みの回数、すなわち今回の
心拍周期がストアされる。したがつて、レジス
タVdには前回の心拍周期と今回の心拍周期と
の差、すなわち心拍周期の変化（ばらつき）が
ストアされる。 S40h レジスタVdの内容とレジスタＶの内容と
を比較する。 S40i 今回の心拍周期変化がそれまでの最大値な
ので、レジスタＶにレジスタVdの値をストア
する。 S40j レジスタＭの内容をインクリメントする。 第８図に示す実施例においては、心拍数および
心拍周期のばらつきを可変抵抗器VR１および
VR２で設定するようにしたが、このデータを、
予めROM内に登録しておいてもよいし、第５図
に示すようなキースイツチで設定してもよい。 以上のとおり本発明によれば、ステアリングホ
イールから手をはなすことなく心拍測定ができ、
また測定した心拍信号から心拍周期のばらつきの
程度に応じた値の大小に応じて異常の有無を識別
するので、ドライバの居眠運転などを検出でき、
警告を発することによつて、交通事故を未然に防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は本発明を実施する一形式の自動車の
ステアリングホイール近傍を示す正面図、第１ｂ
図は第１ａ図のIb−Ib線拡大断面図、第２図は第
１ａ図に示す装置の電気回路の構成を示すブロツ
ク図、第３図は第２図のマイクロコンピユータ
CPUの動作を示すフローチヤートである。第４
図は本発明のもう１つの実施例の、第１ｂ図と同
一の部分を示す拡大断面図、第５図は装置の電気
回路のブロツク図、第６ａ図および第６ｂ図は第
５図のマイクロコンピユータCPUの動作を示す
フローチヤートである。第７図は心電波形の一例
を示す波形図、第８図は本発明のもう１つの実施
例を示す電気ブロツク図、第９図は第８図のマイ
クロコンピユータCPUの動作を示すフローチヤ
ート、第１０図はCPUのINT端の信号とCPUの
動作タイミングを示すタイミングチヤートであ
る。 １：ステアリングホイール、２，３：スポー
ク、４：中央パツド、５，６：検出器（心拍検出
手段）、７，８，９，１０：スイツチ、１１，１
２：発光ダイオード指示器、１３：発光ダイオー
ド指示器、１４：７セグメント発光ダイオード表
示器、PD１：発光ダイオード（発光手段）、PT
１：フオトトランジスタ（受光手段）、CPU：マ
イクロコンピユータ（制御手段）、SP：スプリン
グ（弾性部材）、VGU：音声出力装置、BZ：ブ
ザー（異常警告手段）、DSP：表示回路、OSC：
発振器（発光付勢手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ステアリングホイールのホイール、スポーク
   又はステアリングホイール上の操作ボードに、互
   いに近接して配置された、発光手段および受光手
   段を含む心拍検出手段； 前記発光手段を発光付勢する発光付勢手段； 前記発光付勢手段に発光付勢を指示し、前記受
   光手段から得られる心拍信号の各々の周期を複数
   個測定し、該測定により得られた複数個の心拍周
   期の値に基づいて、そのばらつきの程度を示す値
   を検出し、そのばらつきの程度を示す値の大きさ
   の大小に応じて異常の有無を識別する制御手段；
   および 前記制御手段が異常有を識別すると表示及び音
   出力の少なくとも一方により警告を発する、異常
   警告手段； を備える、車上心拍計。 ２ 前記制御手段は、連続的にサンプリングされ
   る複数個の心拍周期の、互いに隣接するもの同志
   の差分の最大値を、心拍周期のばらつきの程度を
   示す値として検出する、前記特許請求の範囲第１
   項記載の車上心拍計。 ３ 前記制御手段は、前記心拍検出手段から得ら
   れる心拍信号の測定により心拍数を検出し、検出
   した心拍数が所定より小さく、かつ検出した心拍
   周期のばらつきの程度を示す値が所定より大きい
   と警告を発する、前記特許請求の範囲第１項記載
   の車上心拍計。 ４ 前記制御手段は、受光手段からの信号の振幅
   に応じた表示をする感度表示手段を含む、前記特
   許請求の範囲第１項記載の車上心拍計。 ５ 前記発光手段および受光手段は、弾性部材を
   介して支持されたキーに固着されている前記特許
   請求の範囲第１項記載の車上心拍計。 ６ 弾性部材はスプリングである、前記特許請求
   の範囲第５項記載の車上心拍計。 ７ 前記制御手段は、スイツチ手段を備え、該ス
   イツチ手段の状態変化に応答して、心拍測定を開
   始する、前記特許請求の範囲第１項記載の車上心
   拍計。 ８ 前記スイツチ手段は、前記発光手段および受
   光手段より、少なくとも指腹を含む手の平の広が
   りの範囲内に配置されている、前記特許請求の範
   囲第７項記載の車上心拍計。 ９ 発光手段および受光手段は、ステアリングホ
   イールを支えるスポークに配置されている、前記
   特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４
   項、第５項、第６項、第７項又は第８項記載の車
   上心拍計。