JP6659470B2 - Biological information measurement device - Google Patents
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Description
本発明は、車両のハンドルを握る運転者の生体情報を測定する生体情報測定装置に関する。 The present invention relates to a biological information measuring device that measures biological information of a driver holding a steering wheel of a vehicle.
従来から、運転者が左右の手で同時に把持可能なステアリングホイールの左右の2箇所の把持部に、それぞれ4個、合計8個の電極部を設け、心電波形を測定する際には、全ての電極部の接触インピーダンスを測定して、その測定した接触インピーダンスが閾値以下の電極部の中から、心電波形の測定に用いる左右の電極の組を設定するようにした生体情報測定装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, a total of eight electrodes are provided on each of two gripping portions on the left and right sides of the steering wheel that can be simultaneously gripped by the driver with the left and right hands. A biological information measuring device is known which measures the contact impedance of the electrode portions of the electrodes and sets the pair of left and right electrodes used for the measurement of the electrocardiographic waveform from the electrode portions whose measured contact impedance is equal to or less than the threshold value. (For example, see Patent Document 1).
ところで、特許文献1に開示された生体情報測定装置では、測定対象となるi番目の電極部のインピーダンスを測定する際に、スイッチング回路部を切り換えて、このi番目の電極部の両電極をインピーダンス測定部に接続しても、その後、インピーダンス測定部からの検出信号が安定するのに時間がかかることから、スイッチング回路部を切り換えてから検出信号が安定するのに要する時間が経過した後、一定期間、検出信号をサンプリングし、そのサンプリングした検出信号を平均化しており、インピーダンス測定ひいては生体情報の測定に時間がかかるという問題があった。8個の電極部のそれぞれについてインピーダンス測定を行った後に、左右一組の電極部を選択して生体情報を測定することになるため、生体情報の測定が終了するまでかなりの時間を要することのになる。さらに、測定に要する時間が長くなると、インピーダンス測定の時点と生体情報測定の時点では運転者の手の接触状態が変化するおそれがあり、測定精度の低下が懸念されるため、測定に要する時間は短いほど望ましい。
By the way, in the biological information measuring device disclosed in
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、生体情報の測定に要する時間を短くするとともに測定精度を向上させることができる生体情報測定装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a biological information measuring device capable of shortening a time required for measuring biological information and improving measurement accuracy. is there.
上述した課題を解決するために、本発明の生体情報測定装置は、車両のステアリングの左位置に配置され、複数の左分割電極によって構成される左電極と、ステアリングの右位置に配置され、複数の右分割電極によって構成される右電極と、複数の左分割電極の電位差を検出する左電位差検出手段と、複数の右分割電極の電位差を検出する右電位差検出手段と、左分割電極と右分割電極の電位差を検出する左右電位差検出手段と、左電位差検出手段、右電位差検出手段および左右電位差検出手段の各検出結果に基づいて、ステアリングを操作する運転者の生体情報を算出する生体情報算出手段とを備えている。 In order to solve the above-described problem, the biological information measuring device of the present invention is disposed at a left position of a steering of a vehicle, a left electrode configured by a plurality of left divided electrodes, and disposed at a right position of the steering. A right electrode composed of right divided electrodes, a left potential difference detecting means for detecting a potential difference between the plurality of left divided electrodes, a right potential difference detecting means for detecting a potential difference between the plurality of right divided electrodes, a left divided electrode and a right divided Left and right potential difference detecting means for detecting a potential difference between the electrodes, and biological information calculating means for calculating biological information of a driver operating the steering based on the detection results of the left potential difference detecting means, the right potential difference detecting means and the left and right potential difference detecting means. And
同時(あるいは、多少の時間差が生じてもよい)に検出した3種類の電位差に基づいて生体情報を測定しているため、生体情報の測定に要する時間を短くすることができる。また、測定時間を短くすることにより、測定中に運転者の手の接触状態が変化する事態を避けることができ、生体情報の測定精度を向上させることができる。さらに、複数の左分割電極の電位差と複数の右分割電極の電位差を検出することにより、ステアリングを握る運転者の左右の手の接触状態を反映させた生体情報の測定を行うことが可能となり、生体情報の測定精度をさらに向上させることができる。 Since the biological information is measured based on the three types of potential differences detected at the same time (or a slight time difference may occur), the time required for measuring the biological information can be shortened. Further, by shortening the measurement time, it is possible to avoid a situation in which the contact state of the driver's hand changes during the measurement, and it is possible to improve the measurement accuracy of the biological information. Furthermore, by detecting the potential difference between the plurality of left divided electrodes and the potential difference between the plurality of right divided electrodes, it becomes possible to measure biological information reflecting the contact state of the left and right hands of the driver holding the steering wheel, Measurement accuracy of biological information can be further improved.
また、上述した生体情報算出手段は、左電位差検出手段、右電位差検出手段および左右電位差検出手段の各検出結果の中から、左電位差検出手段および右電位差検出手段の各検出結果に基づいて、生体情報の算出に必要な検出結果を選択する。 In addition, the above-described biological information calculation unit is configured to detect, based on each detection result of the left potential difference detection unit and the right potential difference detection unit, among the detection results of the left potential difference detection unit, the right potential difference detection unit, and the left and right potential difference detection unit, Select the detection result required for calculating the information.
具体的には、上述した生体情報算出手段は、左電位差検出手段および右電位差検出手段のそれぞれによって検出された電位差が、ともに所定の閾値よりも小さい場合に、左右電位差検出手段によって検出された電位差に基づいて生体情報を算出する。 Specifically, the above-described biological information calculating means may detect the potential difference detected by the left and right potential difference detecting means when the potential differences detected by the left potential difference detecting means and the right potential difference detecting means are both smaller than a predetermined threshold. Is calculated based on the biological information.
また、上述した生体情報算出手段は、左電位差検出手段によって検出された電位差が所定の閾値よりも大きく、かつ、右電位差検出手段によって検出された電位差が閾値よりも小さい場合に、左右電位差検出手段によって検出された電位差に基づいて、あるいは、左右電位差検出手段によって検出された電位差から左電位差検出手段によって検出された電位差を差し引いた値に基づいて、生体情報を算出する。 Further, the above-mentioned biological information calculating means, when the potential difference detected by the left potential difference detecting means is larger than a predetermined threshold value and the potential difference detected by the right potential difference detecting means is smaller than the threshold value, the left and right potential difference detecting means The biological information is calculated on the basis of the potential difference detected by the above-described method, or based on a value obtained by subtracting the potential difference detected by the left potential difference detecting means from the potential difference detected by the left and right potential difference detecting means.
また、上述した生体情報算出手段は、左電位差検出手段によって検出された電位差が所定の閾値よりも小さく、かつ、右電位差検出手段によって検出された電位差が閾値よりも大きい場合に、左右電位差検出手段によって検出された電位差に基づいて、あるいは、左右電位差検出手段によって検出された電位差から右電位差検出手段によって検出された電位差を差し引いた値に基づいて、生体情報を算出する。 Further, the above-mentioned biological information calculating means, when the potential difference detected by the left potential difference detecting means is smaller than a predetermined threshold and the potential difference detected by the right potential difference detecting means is larger than the threshold, The biological information is calculated on the basis of the potential difference detected by the above-described method, or based on a value obtained by subtracting the potential difference detected by the right potential difference detecting means from the potential difference detected by the left and right potential difference detecting means.
また、上述した生体情報算出手段は、左電位差検出手段によって検出された電位差が所定の閾値よりも大きく、かつ、右電位差検出手段によって検出された電位差が閾値よりも大きい場合に、左右電位差検出手段によって検出された電位差に基づいて、あるいは、左右電位差検出手段によって検出された電位差から左電位差検出手段によって検出された電位差を差し引いた値に基づいて、あるいは、左右電位差検出手段によって検出された電位差から右電位差検出手段によって検出された電位差を差し引いた値に基づいて、あるいは、左右電位差検出手段によって検出された電位差から左電位差検出手段および右電位差検出手段によって検出された各電位差を差し引いた値に基づいて、生体情報を算出する。 Further, the above-mentioned biological information calculating means, when the potential difference detected by the left potential difference detecting means is larger than a predetermined threshold, and when the potential difference detected by the right potential difference detecting means is larger than the threshold value, the left and right potential difference detecting means Based on the potential difference detected by the left and right potential difference detecting means, or based on the value obtained by subtracting the potential difference detected by the left potential difference detecting means from the potential difference detected by the left and right potential difference detecting means, or from the potential difference detected by the left and right potential difference detecting means. Based on a value obtained by subtracting the potential difference detected by the right potential difference detecting means, or based on a value obtained by subtracting each potential difference detected by the left potential difference detecting means and the right potential difference detecting means from the potential difference detected by the left and right potential difference detecting means. Then, the biological information is calculated.
これにより、運転者の左右の手の接触状態の組み合わせ毎に、左右電極の正確な電位差を検出して精度の高い生体情報の測定が可能となる。 This makes it possible to detect an accurate potential difference between the left and right electrodes for each combination of the contact states of the left and right hands of the driver, and to measure biological information with high accuracy.
また、上述した生体情報算出手段は、生体情報の算出に必要な電位差の候補が複数ある場合に、これら複数の候補のそれぞれに対応する生体情報の算出を行い、この算出によって得られた生体情報の中から正常範囲に含まれる生体情報を選択する。これにより、不安定な手の接触状態に起因する生体情報の異常値を排除して、精度の高い生体情報の測定が可能となる。 Further, when there are a plurality of potential difference candidates required for calculating the biological information, the above-described biological information calculating means calculates the biological information corresponding to each of the plurality of candidates, and obtains the biological information obtained by the calculation. , Biological information included in the normal range is selected. Thus, it is possible to eliminate the abnormal value of the biological information caused by the unstable hand contact state, and to measure the biological information with high accuracy.
また、上述した生体情報は、心電図信号や心拍数であることが望ましい。これにより、運転者の心電図信号や心拍数を正確に測定することができる。 It is desirable that the above-mentioned biological information is an electrocardiogram signal or a heart rate. Thus, the driver's electrocardiogram signal and heart rate can be accurately measured.
以下、本発明を適用した一実施形態の生体情報測定装置について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a biological information measuring device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、一実施形態の生体情報測定装置の構成を示す図である。この生体情報測定装置は、車両に搭載されて、運転者の生体情報(心電図や心拍数)を測定する。図1に示すように、本実施形態の生体情報測定装置100は、左電極10、右電極20、電位差検出部30、32、34、データ処理部40を備えている。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a biological information measurement device according to an embodiment. This biological information measuring device is mounted on a vehicle and measures biological information (electrocardiogram and heart rate) of a driver. As shown in FIG. 1, the biological
図2は、左電極10および右電極20の設置状態を示す図である。図2(A)には、ステアリング200を運転席側から見た状態が示されている。また、図2(B)にはステアリング200を左側面方向から見た状態が、図2(C)にはステアリング200を右側面方向から見た状態がそれぞれ示されている。
FIG. 2 is a diagram showing an installation state of the
図2に示すように、左電極10は、車両走行時に運転者がステアリング200を両手で握ったときに左手が接触する可能性がある範囲であって、ステアリング200のリング部210の左側に配置されている。また、左電極10は、ホイール部210の円周方向に延在する2つの左分割電極EL1、EL2によって構成されている。一方の左分割電極EL1が運転席側に、他方の左分割電極EL2が反運転席側に配置されている。
As shown in FIG. 2, the
同様に、右電極20は、車両走行時に運転者がステアリング200を両手で握ったときに右手が接触する可能性がある範囲であって、ステアリング200のリング部210の右側に配置されている。また、右電極20は、ホイール部210の円周方向に延在する2つの右分割電極ER1、ER2によって構成されている。一方の右分割電極ER1が運転席側に、他方の右分割電極ER2が反運転席側に配置されている。
Similarly, the
電位差検出部30は、左電極10に対応して電位差を検出するためのものであり、一方の左分割電極EL1の電位をVL1、他方の左分割電極EL2の電位をVL2としたときに、これら2つの左分割電極EL1、EL2間の電位差VL1-L2(=VL1−VL2)を検出する。
Potential difference detection unit 30 is for detecting a potential difference corresponding to the
電位差検出部32は、右電極20に対応して電位差を検出するためのものであり、一方の右分割電極ER1の電位をVR1、他方の右分割電極ER2の電位をVR2としたときに、これら2つの右分割電極ER1、ER2間の電位差VR2-R1(=VR2−VR1)を検出する。
The potential
電位差検出部34は、左電極10と右電極20との間の電位差を検出するためのものであり、左分割電極EL2と右分割電極ER2との間の電位差VR2-L2(=VR2−VL2)を検出する。
Potential difference detection unit 34 is for detecting the potential difference between the
データ処理部40は、3つの電位差検出部30、32、34の各検出結果(VL1-L2、VR2-R1、VR2-L2)に基づいて、生体情報としての心電図(ECG:Electrocardiogram)信号と心拍数を算出する。このために、データ処理部40は、ECG算出部42、RRI(R-R interval)算出部44、心拍数算出部46を含んで構成されている。
The
ECG算出部42は、3つの電位差検出部30、32、34の各検出結果を用いて、左電極10と右電極20との間の電位差としてのECG信号(ECG波形)を算出する。
The
図3は、左電極10と右電極20を左右の手でしっかり握ったときに現れる電極間の電位差としてのECG波形を示す図である。また、図4は、ECG波形の1周期を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an ECG waveform as a potential difference between the electrodes that appears when the
ところで、本実施形態では、左電極10として2つの左分割電極EL1、EL2が備わっており、右電極20として2つの右分割電極ER1、ER2が備わっているため、左電極10と右電極20の電位差としては、以下に示す4つの組合せA〜Dが存在する。
(組合せA:左分割電極EL2と右分割電極ER2との間の電位差VR2-L2)
この電位差は、電位差検出部34によって検出される電位差VR2-L2そのものである。
(組合せB:左分割電極EL1と右分割電極ER2との間の電位差VR2-L1)
この電位差は、電位差検出部34によって検出される電位差VR2-L2から電位差検出部30によって検出される電位差VL1-L2を差し引くことにより取得することができる。
In the present embodiment, two left divided electrodes EL1 and EL2 are provided as the
(Combination A: potential difference VR2-L2 between left divided electrode EL2 and right divided electrode ER2)
This potential difference is the potential difference VR2-L2 itself detected by the potential difference detection unit 34.
(Combination B: potential difference VR2-L1 between left divided electrode EL1 and right divided electrode ER2)
This potential difference can be obtained by subtracting the potential difference VL1-L2 detected by the potential difference detecting unit 30 from the potential difference VR2-L2 detected by the potential difference detecting unit 34.
VR2-L2−VL1-L2=(VR2−VL2)−(VL1−VL2)
=VR2−VL2−VL1+VL2
=VR2−VL1
=VR2-L1
(組合せC:左分割電極EL2と右分割電極ER1との間の電位差VR1-L2)
この電位差は、電位差検出部34によって検出される電位差VR2-L2から電位差検出部32によって検出される電位差VR2-R1を差し引くことにより取得することができる。
V R2-L2 -V L1-L2 = (V R2 -V L2) - (V L1 -V L2)
= V R2 -V L2 -V L1 + V L2
= V R2 -V L1
= V R2-L1
(Combination C: potential difference VR1 -L2 between left divided electrode EL2 and right divided electrode ER1)
This potential difference can be obtained by subtracting the potential difference VR2-R1 detected by the potential
VR2-L2−VR2-R1=(VR2−VL2)−(VR2−VR1)
=VR2−VL2−VR2+VR1
=VR1−VL2
=VR1-L2
(組合せD:左分割電極EL1と右分割電極ER1との間の電位差VR1-L1)
この電位差は、電位差検出部34によって検出される電位差VR2-L2から電位差検出部30、32によって検出される各電位差VL1-L2、電位差VR2-R1を差し引くことにより取得することができる。
V R2-L2 -V R2-R1 = (V R2 -V L2) - (V R2 -V R1)
= V R2 -V L2 -V R2 + V R1
= V R1 -V L2
= V R1-L2
(Combination D: potential difference VR1 -L1 between left divided electrode EL1 and right divided electrode ER1)
This potential difference can be obtained by subtracting each potential difference VL1-L2 and potential difference VR2-R1 detected by the potential
VR2-L2−(VL1-L2+VR2-R1)
=(VR2−VL2)−((VL1−VL2)+(VR2−VR1))
=VR2−VL2−VL1+VL2−VR2+VR1
=VR1−VL1
=VR1-L1
図5は、組合せDに対応する3つの電位差検出部30、32、34の各検出結果を示す図である。図5において横軸は経過時間を、縦軸は電圧(電位差)をそれぞれ示している。
VR2-L2- ( VL1-L2 + VR2-R1 )
= (V R2 -V L2) - ((V L1 -V L2) + (V R2 -V R1))
= V R2 -V L2 -V L1 + V L2 -V R2 + V R1
= V R1 -V L1
= V R1-L1
FIG. 5 is a diagram illustrating detection results of the three potential
図5(A)は、電位差検出部34によって検出された左分割電極EL2と右分割電極ER2との間の電位差VR2-L2を示す図である。組合せDは、左分割電極EL1と右分割電極ER1に運転者の両手が安定して接触した状態を想定しており、左分割電極EL2と右分割電極ER2には運転者の両手が確実に接触してはいない。したがって、図5(A)に示すように、波形に乱れが生じている。 FIG. 5A is a diagram illustrating a potential difference VR2-L2 between the left divided electrode EL2 and the right divided electrode ER2 detected by the potential difference detecting unit 34. Combination D assumes a state in which the driver's hands stably contact the left divided electrode EL1 and the right divided electrode ER1, and the driver's both hands reliably contact the left divided electrode EL2 and the right divided electrode ER2. I haven't. Therefore, as shown in FIG. 5A, the waveform is disturbed.
図5(B)は、電位差検出部30によって検出された左分割電極EL1、EL2間の電位差VL1-L2を示す図である。左手が一方の左電極電圧EL1には安定して接触しているが、他方の左電極電圧EL2には確実に接触していない。したがって、図5(B)に示すように、これらの間の電位差が所定の閾値よりも小さくならない。 FIG. 5B is a diagram illustrating a potential difference VL1 -L2 between the left divided electrodes EL1 and EL2 detected by the potential difference detection unit 30. The left hand is stably in contact with one left electrode voltage EL1, but is not reliably in contact with the other left electrode voltage EL2. Therefore, as shown in FIG. 5B, the potential difference between them does not become smaller than the predetermined threshold.
図5(C)は、電位差検出部32によって検出された右分割電極ER1、ER2間の電位差VR2-R1を示す図である。右手が一方の左電極電圧ER1には安定して接触しているが、他方の左電極電圧ER2には確実に接触していない。したがって、図5(C)に示すように、これらの間の電位差が所定の閾値よりも小さくならない。
FIG. 5C is a diagram illustrating a potential difference VR2 -R1 between the right divided electrodes ER1 and ER2 detected by the potential
図6は、組合せDに対応する3つの電位差検出部30、32、34の各検出結果を用いて左分割電極EL1と右分割電極ER1との間の電位差VR1-L1を算出した結果を示す図である。図5(A)に示した電位差VR2-L2から、電位差検出部30、32によって検出される各電位差VL1-L2、電位差VR2-R1を差し引くことにより、図6に示すような安定したECG波形が得られる。
FIG. 6 shows a result of calculating a potential difference V R1-L1 between the left divided electrode EL1 and the right divided electrode ER1 using the detection results of the three potential
ECG算出部42は、上述した4つの組合せA〜Dのそれぞれの電位差を順番に、あるいは、並行して算出する。なお、本実施形態では、これら4つの組合せA〜Dのそれぞれの電位差を用いて、後述する心拍数算出部46において順番に、あるいは、並行して心拍数の算出も行われる。
The
RRI算出部44は、ECG算出部42によって算出されたECG波形において、2つの隣り合うR波間の時間差であるRRIを算出する。具体的には、RRI算出部44は、図3に示すECG波形から、図4に示すR波のピーク間隔であるRRIを算出する。例えば、所定周期分のRRIが平均されてRRI算出部44から出力される。
The
心拍数算出部46は、RRI算出部44によって算出されたRRIに基づいて、以下の式を用いて心拍数を算出する。
The
心拍数(bpm)=60000/RRI(msec)
上述した電位差検出部30が左電位差検出手段に、電位差検出部32が右電位差検出手段に、電位差検出部34が左右電位差検出手段に、データ処理部40が生体情報算出手段にそれぞれ対応する。
Heart rate (bpm) = 60000 / RRI (msec)
The above-described potential difference detection unit 30 corresponds to left potential difference detection means, the potential
本実施形態の生体情報測定装置100はこのような構成を有しており、次に、その動作を説明する。生体情報としてのECG波形を算出する際には、上述した組合せA〜Dのいずれかを用いることになるが、本実施形態では、運転者の左右の手の動き(操作内容)を予想することにより、用いる組合せを選択するようにしている。具体的には、以下のケース1〜4で示す手の動きを想定している。
(ケース1:運転者の両手ともしっかりステアリング200を握っている)
この状態では、電位差検出部30によって検出される電位差VL1-L2と電位差検出部32によって検出される電位差VR2-R1がともに所定の閾値より小さくなる。このケース1では、左電極10と右電極20の電位差としては、上述した組合せAが用いられる。
(ケース2:運転者が左手で何らかの操作(例えば、ワイパーの操作)を行っている)
この状態では、電位差検出部30によって検出される電位差VL1-L2が所定の閾値よりも大きくなり、かつ、電位差検出部32によって検出される電位差VR2-R1が所定の閾値より小さくなる。このケース2では、左電極10と右電極20の電位差としては、上述した組合せBあるいはAが用いられる。
(ケース3:運転者が右手で何らかの操作(例えば、ウインカーの操作)を行っている)
この状態では、電位差検出部30によって検出される電位差VL1-L2が所定の閾値よりも小さくなり、かつ、電位差検出部32によって検出される電位差VR2-R1が所定の閾値より大きくなる。このケース3では、左電極10と右電極20の電位差としては、上述した組合せCあるいはAが用いられる。
(ケース4:運転者が右手および左手のそれぞれで何らかの操作(例えば、ワイパーの操作)を行っている)
この状態では、電位差検出部30によって検出される電位差VL1-L2と電位差検出部32によって検出される電位差VR2-R1がともに所定の閾値より大きくなる。このケース4では、左電極10と右電極20の電位差としては、上述した組合せA〜Dのいずれかが用いられる。
The biological
(Case 1: Both hands of driver
In this state, both the potential difference VL1-L2 detected by the potential difference detecting section 30 and the potential difference VR2-R1 detected by the potential
(Case 2: The driver is performing some operation (for example, operating a wiper) with his left hand)
In this state, the potential difference VL1-L2 detected by the potential difference detecting section 30 becomes larger than a predetermined threshold, and the potential difference VR2-R1 detected by the potential
(Case 3: The driver is performing some operation (for example, operating a turn signal) with the right hand)
In this state, the potential difference VL1-L2 detected by the potential difference detecting section 30 becomes smaller than a predetermined threshold, and the potential difference VR2-R1 detected by the potential
(Case 4: The driver is performing some operation (for example, operating a wiper) with each of the right hand and the left hand)
In this state, both the potential difference VL1-L2 detected by the potential difference detecting section 30 and the potential difference VR2-R1 detected by the potential
図7〜図11は、ECG波形および心拍数を測定する本実施形態の生体情報測定装置100の動作手順を示す流れ図である。
7 to 11 are flowcharts showing the operation procedure of the biological
まず、ECG算出部42、RRI算出部44、心拍数算出部46は、上述した組合せA〜Dのそれぞれに対応する電位差を用いてECG、RRI、心拍数を算出する(ステップ100)。
First, the
次に、心拍数算出部46は、上述したケース1に該当するか否か(電位差検出部30によって検出される電位差VL1-L2と電位差検出部32によって検出される電位差VR2-R1がともに所定の閾値より小さいか否か)を判定する(ステップ102)。該当する場合には肯定判断が行われる。この場合には、心拍数算出部46は、左分割電極EL1、EL2および右分割電極ER1、ER2の全てに運転者の左右の手が接触しているものと判定し(ステップ104)、組合せAに対応するECGや心拍数を採用する(ステップ106)。なお、ステップ104や後述する112等の判定動作は、説明をわかりやすくするために追加したが、実際の動作とは関係ないため、省略するようにしてもよい。また、ステップ102の判定動作は、心拍数算出部46が行う代わりに、ECG算出部42やRRI算出部44あるいはその他の制御部を設けて行うようにしてもよい。
Next, the heart
また、ケース1に該当しない場合にはステップ102の判定において否定判断が行われる。次に、心拍数算出部46は、上述したケース2に該当するか否か(電位差検出部30によって検出される電位差VL1-L2が所定の閾値よりも大きく、かつ、電位差検出部32によって検出される電位差VR2-R1が所定の閾値より小さいか否か)を判定する(ステップ108)。該当する場合には肯定判断が行われる。この場合には、心拍数算出部46は、上述した組合せAに対応する心拍数が正常範囲内に含まれるか否かを判定する(ステップ110)。含まれる場合には肯定判断が行われ、心拍数算出部46は、左分割電極EL2および右分割電極ER1、ER2に運転者の左右の手が安定して接触しているものと判定し(ステップ112)、組合せAに対応するECGや心拍数を採用する(ステップ114)。
If the case does not correspond to the
また、組合せAに対応する心拍数が正常範囲内に含まれずにステップ110の判定において否定判断が行われると、次に、心拍数算出部46は、上述した組合せBに対応する心拍数が正常範囲内に含まれるか否かを判定する(ステップ116)。含まれる場合には肯定判断が行われ、心拍数算出部46は、左分割電極EL1および右分割電極ER1、ER2に運転者の左右の手が安定して接触しているものと判定し(ステップ118)、組合せBに対応するECGや心拍数を採用する(ステップ120)。
If the heart rate corresponding to the combination A is not included in the normal range and a negative determination is made in the determination at
また、組合せBに対応する心拍数が正常範囲内に含まれずにステップ116の判定において否定判断が行われると、次に、心拍数算出部46は、右分割電極ER1、ER2のみに運転者の右手が安定して接触し、左分割電極EL1、EL2のどちらにも左手がきちんと接触していないと判定し(ステップ122)、ECGや心拍数の算出が行えない旨を決定する(ステップ124)。
If the heart rate corresponding to the combination B is not included in the normal range and a negative determination is made in the determination in
また、ケース2に該当しない場合にはステップ108の判定において否定判断が行われる。次に、心拍数算出部46は、上述したケース3に該当するか否か(電位差検出部30によって検出される電位差VL1-L2が所定の閾値よりも小さく、かつ、電位差検出部32によって検出される電位差VR2-R1が所定の閾値より大きいか否か)を判定する(ステップ126)。該当する場合には肯定判断が行われる。この場合には、心拍数算出部46は、上述した組合せAに対応する心拍数が正常範囲内に含まれるか否かを判定する(ステップ128)。含まれる場合には肯定判断が行われ、心拍数算出部46は、左分割電極EL1、EL2および右分割電極ER2に運転者の左右の手が安定して接触しているものと判定し(ステップ130)、組合せAに対応するECGや心拍数を採用する(ステップ132)。
If the case does not correspond to
また、組合せAに対応する心拍数が正常範囲内に含まれずにステップ128の判定において否定判断が行われると、次に、心拍数算出部46は、上述した組合せCに対応する心拍数が正常範囲内に含まれるか否かを判定する(ステップ134)。含まれる場合には肯定判断が行われ、心拍数算出部46は、左分割電極EL1、EL2および右分割電極ER1に運転者の左右の手が安定して接触しているものと判定し(ステップ136)、組合せCに対応するECGや心拍数を採用する(ステップ138)。
If the heart rate corresponding to the combination A is not included in the normal range and a negative determination is made in the determination at
また、組合せCに対応する心拍数が正常範囲内に含まれずにステップ134の判定において否定判断が行われると、次に、心拍数算出部46は、左分割電極EL1、EL2のみに運転者の左手が安定して接触し、右分割電極ER1、ER2のどちらにも右手がきちんと接触していないと判定し(ステップ140)、ECGや心拍数の算出が行えない旨を決定する(ステップ142)。
If the heart rate corresponding to the combination C is not included in the normal range and a negative determination is made in the determination in
また、ケース3に該当しない場合にはステップ126の判定において否定判断が行われる。これはケース4に該当する場合であって、次に、心拍数算出部46は、上述した組合せAに対応する心拍数が正常範囲内に含まれるか否かを判定する(ステップ144)。含まれる場合には肯定判断が行われ、心拍数算出部46は、左分割電極EL2および右分割電極ER2に運転者の左右の手が安定して接触しているものと判定し(ステップ146)、組合せAに対応するECGや心拍数を採用する(ステップ148)。
If it does not correspond to
また、組合せAに対応する心拍数が正常範囲内に含まれずにステップ144の判定において否定判断が行われると、次に、心拍数算出部46は、上述した組合せBに対応する心拍数が正常範囲内に含まれるか否かを判定する(ステップ150)。含まれる場合には肯定判断が行われ、心拍数算出部46は、左分割電極EL1および右分割電極ER2に運転者の左右の手が安定して接触しているものと判定し(ステップ152)、組合せBに対応するECGや心拍数を採用する(ステップ154)。
If the heart rate corresponding to the combination A is not included in the normal range and a negative determination is made in the determination in
また、組合せBに対応する心拍数が正常範囲内に含まれずにステップ150の判定において否定判断が行われると、次に、心拍数算出部46は、上述した組合せCに対応する心拍数が正常範囲内に含まれるか否かを判定する(ステップ156)。含まれる場合には肯定判断が行われ、心拍数算出部46は、左分割電極EL2および右分割電極ER1に運転者の左右の手が安定して接触しているものと判定し(ステップ158)、組合せCに対応するECGや心拍数を採用する(ステップ160)。
If the heart rate corresponding to the combination C is not included in the normal range and a negative determination is made in the determination in step 150, the heart
また、組合せCに対応する心拍数が正常範囲内に含まれずにステップ156の判定において否定判断が行われると、次に、心拍数算出部46は、上述した組合せDに対応する心拍数が正常範囲内に含まれるか否かを判定する(ステップ162)。含まれる場合には肯定判断が行われ、心拍数算出部46は、左分割電極EL1および右分割電極ER1に運転者の左右の手が安定して接触しているものと判定し(ステップ164)、組合せDに対応するECGや心拍数を採用する(ステップ166)。
If the heart rate corresponding to the combination C is not included in the normal range and a negative determination is made in the determination in
また、組合せDに対応する心拍数が正常範囲内に含まれずにステップ162の判定において否定判断が行われると、次に、心拍数算出部46は、必要な電極への両手の接触が不充分(左分割電極EL1、EL2のいずれにもきっちり左手が接触しておらず、かつ、右分割電極ER1、ER2のいずれにもきっちり左手が接触していない場合や、片手あるいは両手が左電極10や右電極20から離れている場合)であると判定し(ステップ168)、ECGや心拍数の算出が行えない旨を決定する(ステップ170)。
If the heart rate corresponding to the combination D is not included in the normal range and a negative determination is made in the determination in step 162, then the heart
このように、本実施形態の生体情報測定装置100では、同時(あるいは、多少の時間差が生じてもよい)に検出した3種類の電位差VR2-L2、VL1-L2、VR2-R1に基づいて生体情報を測定しているため、生体情報の測定に要する時間を短くすることができる。また、測定時間を短くすることにより、測定中に運転者の手の接触状態が変化する事態を避けることができ、生体情報の測定精度を向上させることができる。さらに、2つの左分割電極EL1、EL2の電位差VL1-L2と2つの右分割電極ER1、ER2の電位差VR2-R1を検出することにより、ステアリング200を握る運転者の左右の手の接触状態を反映させた生体情報の測定を行うことが可能となり、生体情報の測定精度をさらに向上させることができる。
As described above, in the biological
また、上述したケース1〜4に示したような運転者の左右の手の接触状態の組み合わせを想定し、これらの各ケース毎に左右電極の正確な電位差を検出することにより、精度の高い生体情報の測定が可能となる。
In addition, by assuming a combination of the contact states of the driver's left and right hands as shown in
また、上述したケース2〜4では、組合せA〜Dの中から複数の選択候補が抽出され、その中から生体情報(心拍数)が正常範囲に含まれるものを選択しており、不安定な手の接触状態に起因する生体情報の異常値を排除して、精度の高い生体情報の測定が可能となる。
Further, in
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、ECGや心拍数に基づいて運転者の眠気やストレス度合いや安らぎ度合いなどを生体情報として測定するようにしてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the driver's drowsiness, the degree of stress, the degree of comfort, and the like may be measured as biological information based on the ECG and the heart rate.
また、上述した実施形態では、左電極10を2つの左分割電極EL1、EL2で構成し、右電極20を2つの右分割電極ER1、ER2で構成したが、分割電極の数は3以上であってもよい。
Further, in the above-described embodiment, the
上述したように、本発明によれば、同時(あるいは、多少の時間差が生じてもよい)に検出した3種類の電位差に基づいて生体情報を測定しているため、生体情報の測定に要する時間を短くすることができる。また、測定時間を短くすることにより、測定中に運転者の手の接触状態が変化する事態を避けることができ、生体情報の測定精度を向上させることができる。さらに、複数の左分割電極の電位差と複数の右分割電極の電位差を検出することにより、ステアリングを握る運転者の左右の手の接触状態を反映させた生体情報の測定を行うことが可能となり、生体情報の測定精度をさらに向上させることができる。 As described above, according to the present invention, the biological information is measured based on the three types of potential differences detected simultaneously (or a slight time difference may occur). Can be shortened. Further, by shortening the measurement time, it is possible to avoid a situation in which the contact state of the driver's hand changes during the measurement, and it is possible to improve the measurement accuracy of the biological information. Furthermore, by detecting the potential difference between the plurality of left divided electrodes and the potential difference between the plurality of right divided electrodes, it becomes possible to measure biological information reflecting the contact state of the left and right hands of the driver holding the steering wheel, Measurement accuracy of biological information can be further improved.
10 左電極
20 右電極
30、32、34 電位差検出部
40 データ処理部
42 ECG算出部
44 RRI算出部
46 心拍数算出部
100 生体情報測定装置
200 ステアリング
210 リング部
EL1、EL2 左分割電極
ER1、ER2 右分割電極
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ステアリングの右位置に配置され、複数の右分割電極によって構成される右電極と、
前記複数の左分割電極の電位差を検出する左電位差検出手段と、
前記複数の右分割電極の電位差を検出する右電位差検出手段と、
前記左分割電極と前記右分割電極の電位差を検出する左右電位差検出手段と、
前記左電位差検出手段、前記右電位差検出手段および前記左右電位差検出手段の各検出結果に基づいて、前記ステアリングを操作する運転者の生体情報を算出する生体情報算出手段と、
を備え、前記生体情報算出手段は、前記左電位差検出手段、前記右電位差検出手段および前記左右電位差検出手段の各検出結果の中から、前記左電位差検出手段および前記右電位差検出手段の各検出結果に基づいて、前記生体情報の算出に必要な検出結果を選択しており、
前記生体情報算出手段は、前記左電位差検出手段および前記右電位差検出手段のそれぞれによって検出された電位差が、ともに所定の閾値よりも小さい場合に、前記左右電位差検出手段によって検出された電位差に基づいて前記生体情報を算出し、
前記生体情報算出手段は、前記左電位差検出手段によって検出された電位差が所定の閾値よりも大きく、かつ、前記右電位差検出手段によって検出された電位差が前記閾値より
も小さい場合に、前記左右電位差検出手段によって検出された電位差に基づいて、あるいは、前記左右電位差検出手段によって検出された電位差から前記左電位差検出手段によって検出された電位差を差し引いた値に基づいて、前記生体情報を算出し、
前記生体情報算出手段は、前記左電位差検出手段によって検出された電位差が所定の閾値よりも小さく、かつ、前記右電位差検出手段によって検出された電位差が前記閾値よりも大きい場合に、前記左右電位差検出手段によって検出された電位差に基づいて、あるいは、前記左右電位差検出手段によって検出された電位差から前記右電位差検出手段によって検出された電位差を差し引いた値に基づいて、前記生体情報を算出し、
前記生体情報算出手段は、前記生体情報の算出に必要な電位差の候補が複数ある場合に、これら複数の候補のそれぞれに対応する生体情報の算出を行い、この算出によって得られた生体情報の中から正常範囲に含まれる生体情報を選択することを特徴とする生体情報測定装置。 A left electrode disposed at the left position of the steering of the vehicle and configured by a plurality of left divided electrodes;
A right electrode disposed at the right position of the steering wheel and configured by a plurality of right divided electrodes;
Left potential difference detecting means for detecting a potential difference between the plurality of left divided electrodes,
Right potential difference detecting means for detecting a potential difference between the plurality of right divided electrodes,
Left and right potential difference detecting means for detecting a potential difference between the left divided electrode and the right divided electrode,
Based on each detection result of the left potential difference detection means, the right potential difference detection means and the left and right potential difference detection means, biological information calculation means for calculating biological information of the driver operating the steering,
Wherein the biological information calculation means includes, from among the detection results of the left potential difference detection means, the right potential difference detection means, and the left and right potential difference detection means, the detection results of the left potential difference detection means and the right potential difference detection means. Based on the selected detection result required to calculate the biological information,
The biological information calculation means, based on the potential difference detected by the left and right potential difference detection means, when the potential difference detected by each of the left potential difference detection means and the right potential difference detection means is both smaller than a predetermined threshold value Calculating the biological information,
The biological information calculation unit is configured to detect the left and right potential difference when the potential difference detected by the left potential difference detection unit is larger than a predetermined threshold and the potential difference detected by the right potential difference detection unit is smaller than the threshold. Based on the potential difference detected by the means, or, based on the value obtained by subtracting the potential difference detected by the left potential difference detection means from the potential difference detected by the left and right potential difference detection means, to calculate the biological information,
The biological information calculation unit may detect the left and right potential difference when the potential difference detected by the left potential difference detection unit is smaller than a predetermined threshold and the potential difference detected by the right potential difference detection unit is larger than the threshold. Based on the potential difference detected by the means, or, based on a value obtained by subtracting the potential difference detected by the right potential difference detection means from the potential difference detected by the left and right potential difference detection means, to calculate the biological information ,
When there are a plurality of potential difference candidates necessary for the calculation of the biometric information, the biometric information calculation means calculates biometric information corresponding to each of the plurality of candidates, and among the biometric information obtained by the calculation, A biological information included in a normal range from the biological information.
前記生体情報算出手段は、前記左電位差検出手段によって検出された電位差が所定の閾値よりも大きく、かつ、前記右電位差検出手段によって検出された電位差が前記閾値よりも大きい場合に、前記左右電位差検出手段によって検出された電位差に基づいて、あるいは、前記左右電位差検出手段によって検出された電位差から前記左電位差検出手段によって検出された電位差を差し引いた値に基づいて、あるいは、前記左右電位差検出手段によって検出された電位差から前記右電位差検出手段によって検出された電位差を差し引いた値に基づいて、あるいは、前記左右電位差検出手段によって検出された電位差から前記前記左電位差検出手段および前記右電位差検出手段によって検出された各電位差を差し引いた値に基づいて、前記生体情報を算出することを特徴とする生体情報測定装置。 In claim 1,
The biological information calculation unit may detect the left and right potential difference when the potential difference detected by the left potential difference detection unit is greater than a predetermined threshold and the potential difference detected by the right potential difference detection unit is greater than the threshold. The potential difference detected by the left and right potential difference detecting means, or the potential difference detected by the left and right potential difference detecting means from the potential difference detected by the left and right potential difference detecting means. The potential difference detected by the left potential difference detecting means and the right potential difference detecting means is determined based on a value obtained by subtracting the potential difference detected by the right potential difference detecting means from the obtained potential difference, or from the potential difference detected by the left and right potential difference detecting means. Based on the value obtained by subtracting each potential difference Calculating biological information measuring device, characterized by.
前記生体情報は、心電図信号であることを特徴とする生体情報測定装置。 In claim 1 or 2 ,
The biological information measuring device is characterized in that the biological information is an electrocardiogram signal.
前記生体情報は、心拍数であることを特徴とする生体情報測定装置。 In claim 1 or 2 ,
The biological information measuring device, wherein the biological information is a heart rate.
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