JPH0147174B2 - - Google Patents

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JPH0147174B2
JPH0147174B2 JP57132847A JP13284782A JPH0147174B2 JP H0147174 B2 JPH0147174 B2 JP H0147174B2 JP 57132847 A JP57132847 A JP 57132847A JP 13284782 A JP13284782 A JP 13284782A JP H0147174 B2 JPH0147174 B2 JP H0147174B2
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JP
Japan
Prior art keywords
heart rate
light
heartbeat
light emitting
rate monitor
Prior art date
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Expired
Application number
JP57132847A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5922537A (en
Inventor
Yoshihiro Naruse
Takeshi Ikeyama
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shinsangyo Kaihatsu KK
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
Shinsangyo Kaihatsu KK
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Filing date
Publication date
Application filed by Aisin Seiki Co Ltd, Shinsangyo Kaihatsu KK filed Critical Aisin Seiki Co Ltd
Priority to JP57132847A priority Critical patent/JPS5922537A/en
Publication of JPS5922537A publication Critical patent/JPS5922537A/en
Publication of JPH0147174B2 publication Critical patent/JPH0147174B2/ja
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  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
  • Steering Controls (AREA)
  • Auxiliary Drives, Propulsion Controls, And Safety Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

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。
The present invention relates to a heart rate monitor that measures a person's pulse.
Especially regarding heart rate monitors mounted on cars. When driving a vehicle, if the driver's health is not good, there is a high possibility of causing an accident.
For example, if you continue to drive for a long time without taking a break, fatigue accumulates, your health condition worsens, and your ability to concentrate decreases. Heart rate is one barometer that can tell us about a person's health condition. Recently, small portable heart rate monitors have been sold as devices for measuring heart rate. Although this type of heart rate monitor can be carried anywhere, its measurement accuracy is low. For example, even if a driver of a car brings such a heart rate monitor into the vehicle in order to know his/her own health condition, the heart rate measurement must be carried out while the vehicle is stopped. Failure to do so is dangerous. However, for example, on a highway, it is not possible to stop the vehicle while driving for a long time, so heart rate measurement cannot be performed during that time. The need for heart rate measurement in vehicles is higher on expressways than on general roads, so if heart rate measurement cannot be performed on expressways, there is little value as an on-vehicle heart rate meter. The present invention can detect the driver's physical and mental state to identify whether there is a danger in driving, and can prevent the occurrence of drowsy driving by notifying the driver of the danger. The purpose is to provide an on-vehicle heart rate monitor. In order to achieve the above object, in the present invention,
A heartbeat detecting means including a light emitting means and a light receiving means, which are arranged close to each other on a wheel, a spoke of a steering wheel, or an operation board on the steering wheel; a light emitting energizing means for energizing the light emitting means to emit light; instructing the energizing means to emit light, measuring a plurality of cycles of each of the heartbeat signals obtained from the light receiving means, and determining the degree of dispersion based on the values of the plurality of heartbeat cycles obtained by the measurement. control means for detecting the indicated value and identifying the presence or absence of an abnormality according to the magnitude of the value indicating the degree of variation; and when the control means identifies the presence of an abnormality, a warning is issued by at least one of display and sound output. An abnormality warning means shall be provided. That is, for example, if light is emitted from the light-emitting means with the optical axis of the light-emitting means and the light-receiving surface of the light-receiving means facing the same part of a person's finger, the amount of blood passing through the blood vessels of the person's finger will decrease.
Since the amount of reflected light reaching the light receiving means changes in accordance with changes in synchronization with the heartbeat, a heartbeat signal can be obtained by detecting the change. According to this, since the detection section is located on or near the steering wheel, the driver can measure the heartbeat while driving while holding the steering wheel. For example, when a driver starts dozing off from a normal driving condition, the variation in heartbeat cycles tends to increase rapidly. In other words, changes in the length of the heartbeat cycle become large. According to the present invention, the presence or absence of an abnormality is identified by examining the magnitude of the value according to the degree of variation in the heartbeat cycle, so that even a driver's dozing can be detected as an abnormality. Furthermore, if an abnormality such as falling asleep is detected, a warning of the abnormality is given, so that the driver is notified of the danger and traffic accidents can be prevented from occurring. In the examples described later, a large number of heartbeat cycles are repeatedly and continuously sampled, differences between the cycles of adjacent heartbeats are determined, and the maximum value of the differences is determined as a value indicating the degree of variation in heartbeat cycles. It is detected as. Of course, the value indicating the degree of dispersion can also be obtained by another method. For example, in a common method, if there are N sampling data x 1 , x 2 , x 3 , ...xn, the average value x 0 is calculated, and each sampling data x 1 ,
Find the difference between x 2 , x 3 , ... xn and the average value x 0 ,
By calculating the average value of the differences, a value indicating the degree of dispersion (called variance in mathematics) can be obtained. In addition, in the embodiment described later, the light emitting means and the light receiving means are fixed to a key supported by an elastic member such as a spring, so that when the key is pressed, the contact state between the finger and the light emitting means and the light receiving means is automatically brought to the proper state. It is designed to be. According to this, the contact state between the finger and the light emitting means and the light receiving means can be maintained in a proper state without any special adjustment. Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1a shows the vicinity of a steering wheel of a type of automobile in which the present invention is implemented. Referring to FIG. 1a, 1 is a steering wheel, 2 and 3 are spokes that support the steering wheel 1, and 4 is a central pad equipped with the main body of an on-vehicle heart rate monitor. The two spokes 2 and 3 are provided with detectors 5 and 6 and switches 7 and 8, respectively. The center pad 4 has switches 9, 10 and light emitting diode indicators 11, 1.
A seven segment light emitting diode indicator 14 with 2, 13 and 3 digits is provided. FIG. 1b shows a cross section taken along line Ib-Ib in FIG. 1a. Referring to FIG. 1b, the slightly inclined surface of the detector 5 is provided with a light emitting diode (ie, light emitting means) PD1 and a phototransistor (ie, light receiving means) PT1. light emitting diode PD
1 and the emitter of the phototransistor PT1 are connected to the steering wheel 1 and the core (grounded metal) 15 of the spokes 2 and 3, and the anode of the light emitting diode PD1 and the collector of the phototransistor PT1 are connected to lead wires, respectively. It is connected to the main body of the on-board heart rate monitor via 16 and 17. The switch 7 is placed close to the detector 5 so that the detector 5 and the switch 7 can be touched simultaneously with one finger. Note that the detector 6 placed on the spoke 3 has a
Light emitting diode PD2 and phototransistor PT2
It's equipped. FIG. 2 shows a schematic configuration of the electric circuit of the on-vehicle heart rate monitor shown in FIG. 1a. The configuration will be explained with reference to FIG. In this example, an Intel single-chip microcomputer (8048) CPU is used.
is used. The anodes of the light emitting diodes PD1 and PD2 of the detectors 5 and 6 are connected to the output of the oscillator OSC via a resistor. The oscillator OSC is a 1KHz square wave oscillator, and the oscillation is controlled by the microcomputer CPU.
The output ends (i.e. collectors) of phototransistors PT1 and PT2 are connected to relays RL1 and RL2.
It is connected to the amplifier AM1 through the contacts of .
Relays RL1 and RL2 are controlled by transistors Q1 and Q2, respectively, connected to the output ports of the microcomputer CPU. amplifier
The output end of AM1 is connected to filter FL1. Filter FL1 is a low-pass filter that removes frequency components of 1 KHz or higher, that is, a noise filter. The output end of filter FL1 is the detector DT.
1, and the output terminal of the detector DT1 is
Connected to amplifier AM2 and comparator CP1. The aforementioned light emitting diode indicator 13 is connected to the output terminal of the amplifier AM2. Comparator CP1
The output terminal of is connected to the external interrupt input terminal INT of the microcomputer CPU. The light emitting diode indicators 11 and 12 are controlled by transistors Q3 and Q4, respectively, connected to the output ports of the microcomputer CPU. Switches 9 and 10 on the central pad 4 are connected to the input ports of the CPU via inverters IN1 and IN2, respectively. VR1 and VR
2 are variable resistors for setting the upper and lower limits of the heart rate, respectively. The movable pieces of variable resistors VR1 and VR2 are connected to input terminals 0 and 1 of an A/D converter ADC, respectively.
A conversion data output terminal and an input channel selection input terminal of the A/D converter ADC are connected to a microcomputer CPU. spokes 2,3
The upper switches 7 and 8 are each connected to an input port of the microcomputer CPU.
A buzzer BZ, an audio output device VGU, and a display circuit DSP are connected to other output ports of the CPU. The display circuit DSP is a 4-bit latch LA1,
LA2 and LA3, multiplexer MPX, decoder DEC, counter CO1, digit driver DR1,
It is composed of a segment driver DR2 and a 3-digit 7-segment light emitting diode display 14. Microcomputer CPU and display circuit DSP
are connected by four lines for passing BCD (Binary Coded Decimal) signals and three lines for selecting digits. Latch LA1, LA2
and LA3 output signal is multiplexer MPX
and one of them is applied to the counter CO
1 output signal is selected and applied to the decoder DEC. The decoder DEC generates a 7 segment signal from the BCD signal. The output signal of the decoder DEC is applied to the segment driver DR2. The segment driver DR2 is composed of seven sets of transistors, and switches the cathode of each segment of the light emitting diode display 14 to ground or open. A common anode of each digit of the light emitting diode display 14 is connected to a digit driver DR1. The digit driver DR1 is composed of three sets of transistors, etc., and connects the common anode of any digit of the display 14 to a predetermined potential Vcc in response to a signal from the counter CO1. counter CO
1 is a ternary counter that counts the output signal of the oscillator OSC. That is, depending on the three states of counter CO1, voltage Vcc is applied to the anode of any digit of display 14, and one of the output signals (display data) of latches LA1, LA2, and LA3 is selected. decoder DEC
A predetermined segment is grounded according to the output of the decoder DEC, and the segment grounded by the segment driver DR2 of the digit selected by the digit driver DR1 emits light. The general operation of heart rate measurement will be explained. First, the measurement start switch 10 is operated, and as shown in FIG. 1b, the subject's finger is pressed against the detector 5 (or 6) and the switch 7 (or 8) is pressed. Now the signal from phototransistor PT1 or PT2 will be transmitted to the relay.
It is applied to the amplifier AM1 via the RL1 or RL2 contact. Here, light emitting diode PD1 and
A 1KHz signal from the OSC is applied to PD2, and PD1 or PD2 intermittently emits light to the finger at a frequency of 1KHz. Inside the finger, the amount of blood flowing through the blood vessels changes depending on the pulse. and,
When the amount of blood is large, the light from PD1 or PD2 is reflected by the blood and reaches the phototransistor PT1 or PT2. When the amount of blood is small, there is less light reflection, so the light that reaches the phototransistor PT1 (or PT2) is is weak. That is, a 1KHz signal whose amplitude is modulated in accordance with the pulsation is generated at the output terminal of the phototransistor PT1. This signal is
The signal is amplified by the amplifier AM1, and noise is removed by the filter FL1. The detector DT1 extracts the envelope signal component of the modulated wave, that is, the signal corresponding to the pulsation. This signal energizes the light emitting diode indicator 13 via amplifier AM2. Further, a binary signal corresponding to the beat is generated at the output of the comparator CP1, and this is applied to the external interrupt input terminal INT of the CPU. The microcomputer CPU measures the heart rate by counting the number of external interrupts within a predetermined period of time. Note that the light emitting diode indicator 13 indicates the state of contact between the detector 5 (or 6) and the finger. Figure 3 shows the microcomputer in Figure 2.
An overview of CPU operation is shown. The operation of each step will be explained with reference to FIG. Set the S1 circuit to its initial state. That is,
Open the contacts of relays RL1 and RL2,
Latches LA1, LA2 and LA3 are set to ``0'' to de-energize buzzer BZ and de-energize light emitting diode indicators 11 and 12. Check S2 switch 10 and wait for it to turn on. The switch 10 is a start switch that instructs the start of heart rate measurement. S3 Set the input channels of the A/D converter ADC to 0 and 1, and set the heart rate upper limit data and heart rate lower limit data obtained by A/D converting the voltages from variable resistors VR1 and VR2 to registers MH and ML, respectively. do. Note that the variable resistors VR1 and VR2 are set in advance to predetermined states by the driver. S4 Wait for switch 7 or 8 to be pressed. When switch 7 is pressed, the process advances to step 5, and when switch 8 is pressed, the process advances to step S6. S5 Switch 7 is pressed, so a high level H signal is applied to transistor Q1, and relay RL
Set contact 1 to "closed". In addition, the left light emitting diode indicator 11 is turned on to confirm the start of heart rate measurement of the left hand. S6 Since switch 8 was pressed, a high level H signal is applied to transistor Q2, and relay RL
Set contact 1 to "closed". In addition, the right light emitting diode indicator 12 is turned on to confirm the start of heart rate measurement of the right hand. When the process of step S5 or S6 is completed, an analog signal corresponding to the pulsation is generated at the output terminal of the wave detector DT1. The level of this analog signal changes greatly depending on the contact state between the finger and the detector 5 (or 6), so the subject, that is, the driver,
The finger position and finger force are adjusted so that the blinking brightness of the light emitting diode indicator 13 is in a predetermined state. S7 Wait for the specified time To. The time To is the time required for the signal level of the output of the detector DT1 to stabilize after the switch 7 or 8 is pressed. S8 Set variable S to 5. This means that heart rate measurements are performed five times in a row. S9 Starts the microcomputer CPU's internal timer and enables internal timer interrupts. S10 Enables external interrupts, that is, interrupts caused by signals applied to the INT terminal. S11 Checks whether switch 9 is pressed. Switch 9 is a cancel switch for stopping heart rate measurement midway. S12 Since cancel switch 9 has been pressed, interrupts are disabled, the timer and memory of variables N and M are cleared, the display and instructions are reset, and relays RL1 and RL2 are set to "open".
Return to step S2. S13 Compare variable N with time constant T1. T1 corresponds to the time of one heartbeat measurement. The variable N is cleared to 0 when heart rate measurement is started, and is incremented every time there is an internal timer interrupt in step S30. S14 Calculate heart rate from variable M and store the result in register Mx. The variable M is cleared to 0 when starting the heart rate measurement and the step
It is incremented by one each time there is an external interrupt at the INT end of S40. S15 Read the contents of register Mx that stores the heart rate and latch it one digit at a time LA1, LA2
and output to LA3. The heart rate as a measurement result is now displayed on the 7-segment display 14 as a 3-digit value. S16 The contents of register Mx are compared with the upper limit setting value of register MH and the lower limit setting value of register ML. S17 Since the heart rate is outside the preset range, buzzer BZ is activated for 1 second to issue an alarm. S18 Controls the voice output device VGU and announces "Take a break." S19 Disable interrupts, internal timer, memory N
and clear the contents of M to 0. S20 Decrement variable S by one. S21 Check whether the content of variable S is 0. If it is not 0, the process returns to step S9 and starts heart rate measurement again. S22 Deenergizes the light emitting diode indicators 11 and 12 and opens the contacts of relays RL1 and RL2.
and return to step S2. S30 Increment variable N. When this process is finished, the process immediately returns to the original process. S40 Increment variable M. When this process is finished, the process immediately returns to the original process. Next, another embodiment will be described. In Figure 4,
The configuration near the detector 5 is shown. In this example, the light emitting diode of detector 5 (and 6)
PD1 and phototransistor PT1 are fixed to a sliding key KY supported by a compression coil spring SP. The strength of the spring SP is determined by the sliding key KY
is set so that when the finger is pressed down by the amount that it protrudes from the spoke 2, the state of contact between the finger and the light emitting diode PD1 and the phototransistor PT1 is favorable for detecting a pulsation. That is, in this embodiment, when the sliding key KY is pressed down, the contact state between the finger and the key is automatically set to a state convenient for heart rate measurement without adjusting the force of the finger. Therefore, in this example,
The light emitting diode indicator 13 that indicates the contact state between the finger and the detectors 5 and 6 and the circuit that drives it, which were used in the previous embodiment, have been eliminated. FIG. 5 shows the configuration of the electric circuit of the on-vehicle heart rate monitor shown in FIG. 4. Referring to FIG. 5, this embodiment eliminates the light emitting diode indicator 13 and amplifier AM2 of the previous embodiment. Further, in this embodiment, the variable resistors VR1 and VR
2 and A/D converter ADC have been abolished,
Instead, 12 key switches K0, K1,
K2, K3, K4, K5, K6, K7, K8, K
9. Equipped with KH and KL. These key switches are used to set upper and lower heart rate limits that determine whether or not an alarm is issued. The other configurations are the same as in the previous embodiment. 6a and 6b show the operation of the microcomputer CPU of FIG. 5. First, the operation will be explained with reference to FIG. 6a. What is different in FIG. 6a from FIG. 3 is step S50 and step S50.
The only difference is that S100 has been added. step
For S50, key switches K0 to K9, KH and
Check if KL has been manipulated. This is done by setting one of the output ports P4, P5, and P6 to a low level L, setting the other port to a high level H, and changing the port to be set to a low level in a predetermined period.In the meantime, input ports P0 to P3 Read the status of
If even one of these input ports is at a low level L, it is determined that there is a key input. step
S100 is a subroutine for setting the upper and lower limits of heart rate according to key operations. The detailed operation of step S100 is shown in FIG. 6b.
Each step will be explained with reference to FIG. 6b. S51 Check whether the pressed key switch is KH. S52 Since key switch KH was pressed, enter the upper limit value input mode. First, the variable N is set to 3, which corresponds to the number of input digits. S53 Waits for the next key switch to be pressed. S54 Check whether the pressed key switch is KH. S55 Check whether the pressed key switch is KL. S56 Stores the one-digit numerical value associated with the pressed key switch in the register RH (N) corresponding to variable N. S57 1 associated with the pressed key switch
The numerical value of the digit is displayed on the light emitting diode display 14. S58 Decrement variable N once. S59 Check whether the content of variable N is 0.
The upper limit value input mode operation from step S53 is performed until N becomes 0. S60 Check whether the pressed key switch is KL. S61 Since key switch KL was pressed, enter heart rate lower limit input mode. First, the variable N is set to 3, which corresponds to the number of input digits. S62 Waits for the next key switch operation. S63 Check whether the pressed key switch is KH. S64 Check whether the pressed key switch is KL. S64 Store the one-digit numerical value associated with the pressed key in register RL (N) corresponding to variable N. S66 Display the numerical value associated with the pressed key switch on the light emitting diode display 14. S67 Decrement variable N once. S68 Check whether the content of variable N is 0.
The lower limit value input mode operation from step S62 continues until N becomes 0. In the above embodiment, switches for instructing the start of measurement are provided near the detectors 5 and 6, but these switches may also be provided in the central pad 4. Also, for example, relays RL1 and RL2 are turned on at predetermined intervals, and the level of the signals from phototransistors PT1 and PT2 is checked each time.
Switches 7 and 8 may be omitted if the left or right detector starts heart rate measurement when the level indicates that the sensor is touching or 6. By the way, the period of each pulsation changes over a short period of time. For example, as shown in FIG. 6, the cycle at a certain point in time is L1, and the next cycle changes to L2. The degree of this periodic change, that is, the variation, is closely related to a person's level of tension. Table 1 below outlines the relationship between the general average value L of the heartbeat cycle and the variation ΔL of the heartbeat cycle, and the physical and mental state of a person.

【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。
[Table] Generally, when driving a vehicle, one is physically relaxed and mentally tense. However, when the driver falls asleep while driving due to fatigue or the like, the mental tension disappears and the heart rate returns to the state during sleep. In other words, referring to Table 1, if you start falling asleep while driving a vehicle,
The dispersion of the heartbeat cycle increases rapidly. Therefore, in the next embodiment, a means for preventing drowsy driving is added by monitoring changes in variations in the heartbeat cycle. FIG. 8 shows an electrical circuit of another embodiment of the invention. The configuration will be explained with reference to FIG.
The configuration of this circuit is variable resistor VR1 and VR
The circuit is the same as the circuit shown in FIG. 2 above, except that the connection at point 2 is changed. In this embodiment, variable resistor VR1 is used to set the upper limit of heart rate, and VR2 is used to set the upper limit of heart rate variation. Figure 9 shows the microcomputer in Figure 8.
The operation of the CPU is shown in FIG. 10, which shows the signal applied to the external interrupt input terminal INT of the CPU and the timing of the operation of the CPU. The operation of each step in FIG. 9 will be explained with reference to FIGS. 9 and 10. Set the S1 circuit to its initial state. That is,
Open the contacts of relays RL1 and RL2,
Latches LA1, LA2 and LA3 are set to ``0'' to de-energize buzzer BZ and de-energize light emitting diode indicators 11 and 12. Check S2 switch 10 and wait for it to turn on. The switch 10 is a start switch that instructs the start of heart rate measurement. S3' The input channels of the A/D converter ADC are set to 0 and 1, and the voltages from the variable resistors VR1 and VR2 are A/D converted, and the upper limit data of the heart rate and the upper limit data of the variation of the heartbeat cycle are registers MH and VH respectively
Set to . S4 Wait for switch 7 or 8 to be pressed. When switch 7 is pressed, the process advances to step 5, and when switch 8 is pressed, the process advances to step S6. S5 Switch 7 is pressed, so a high level H signal is applied to transistor Q1, and relay RL
Set contact 1 to "closed". In addition, the left light emitting diode indicator 11 is turned on to confirm the start of heart rate measurement of the left hand. S6 Since switch 8 was pressed, a high level H signal is applied to transistor Q2, and relay RL
Set contact 1 to "closed". In addition, the right light emitting diode indicator 12 is turned on to confirm the start of heart rate measurement of the right hand. When the process of step S5 or S6 is completed, an analog signal corresponding to the pulsation is generated at the output terminal of the wave detector DT1. The level of this analog signal changes greatly depending on the contact state between the finger and the detector 5 (or 6), so the subject, that is, the driver,
The finger position and finger force are adjusted so that the blinking brightness of the light emitting diode indicator 13 is in a predetermined state. S7 Wait for the specified time To. The time To is the time required for the signal level of the output of the detector DT1 to stabilize after the switch 7 or 8 is pressed. S8 Set variable S to 5. This means that heart rate measurements are performed five times in a row. S9 Starts the microcomputer CPU's internal timer and enables internal timer interrupts. S10 Enables external interrupts, that is, interrupts caused by signals applied to the INT terminal. S11 Checks whether switch 9 is pressed. Switch 9 is a cancel switch for stopping heart rate measurement midway. S12' Since cancel switch 9 was pressed, interrupts are disabled and the timer, variables N, MV, Vd,
Clears No, Mn and Mo memories, resets displays and instructions, relays RL1 and
Set RL2 to "open" and return to step S2. S13 Compare variable N with time constant T1. T1 corresponds to the time of one heartbeat measurement. The variable N is cleared to 0 when heart rate measurement is started, and is incremented every time there is an internal timer interrupt in step S30. S14 Calculate heart rate from variable M and store the result in register Mx. The variable M is cleared to 0 when starting the heart rate measurement and the step
It is incremented by one each time there is an external interrupt at the INT end of S40. S15 Read the contents of register Mx that stores the heart rate and latch it one digit at a time LA1, LA2
and output to LA3. The heart rate as a measurement result is now displayed on the 7-segment display 14 as a 3-digit value. S16' Compare the contents of register Mx with the upper limit setting value of register MH. S23 The contents of register V are compared with the heartbeat cycle variation upper limit setting value of register Vd. Register V
As will be explained in detail later, the maximum value of the variation in the heartbeat cycle from when the timer is started until the period T1 has elapsed is stored. S17 Since the heart rate is outside the preset range, buzzer BZ is activated for 1 second to issue an alarm. S18 Since the heart rate is higher than the value set in VR1 and the variation in the heartbeat cycle is higher than the value set in VR2, it is determined that the driver is drowsy while driving, and the voice output device VGU is controlled to say "take a break". Do it,” he announced. S19' Disables interrupts and clears the contents of the internal timer and memories N, M, V, Vd, No, Mn and Mo to 0. S20 Decrement variable S by one. S21 Check whether the content of variable S is 0. If it is not 0, the process returns to step S9 and starts heart rate measurement again. S22 Deenergizes the light emitting diode indicators 11 and 12 and opens the contacts of relays RL1 and RL2.
and return to step S2. S30 Increment variable N. When this process is finished, the process immediately returns to the original process. When the input terminal INT of the CPU becomes low level L,
An external interrupt is generated and entry is made to step S40a. S40a Check the contents of register M. At the first external interrupt, the contents of M are set to 0, and each time an external interrupt occurs, the contents of M are incremented at step S40j. S40b Set the contents of register V to 0 and store the contents of register N at that time in register No. This process is performed when the contents of register M are 0 and 1, that is, at the time of the first external interrupt and the second external interrupt. S40c Check whether the contents of register M is 1. S40d Since the second external interrupt is being processed, the value N-No is stored in register Mn. S40e After storing the contents of register Mn in register Mo, store the value of N-No in register Mn. S40f Store the contents of register N in register No. S40g Store the value of Mn−Mo in register Vd. Before starting this process, register Mo has the following information:
The number of internal timer interrupts that have occurred between the time when the external interrupt occurred before the previous one and the time when the previous external interrupt has occurred, that is, the previous heartbeat cycle, is stored, and the register Mn stores the number of internal timer interrupts that have occurred from the time when the external interrupt occurred before the previous time until the time when the previous external interrupt occurred, and the register Mn stores the number of internal timer interrupts that have occurred from the time when the external interrupt occurred before the previous time until the time when the previous external interrupt occurred. The number of internal timer interrupts that have occurred, ie, the current heartbeat cycle, is stored. Therefore, the difference between the previous heartbeat cycle and the current heartbeat cycle, that is, the change (variation) in the heartbeat cycle is stored in the register Vd. S40h Compare the contents of register Vd and register V. S40i Since the current heartbeat cycle change is the maximum value up to that point, store the value of register Vd in register V. S40j Increment the contents of register M. In the embodiment shown in FIG. 8, variations in heart rate and heart rate are controlled by variable resistor VR1
I tried to set it in VR2, but this data,
It may be registered in advance in the ROM, or it may be set using a key switch as shown in FIG. As described above, according to the present invention, it is possible to measure heart rate without taking your hands off the steering wheel.
In addition, since the presence or absence of an abnormality is identified from the measured heartbeat signal according to the magnitude of the value that corresponds to the degree of variation in the heartbeat cycle, it is possible to detect whether the driver is drowsy while driving.
By issuing a warning, traffic accidents can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

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)。
Fig. 1a is a front view showing the vicinity of the steering wheel of a type of automobile embodying the present invention;
The figure is an enlarged sectional view taken along line Ib-Ib in Figure 1a, Figure 2 is a block diagram showing the configuration of the electric circuit of the device shown in Figure 1a, and Figure 3 is the microcomputer shown in Figure 2.
This is a flowchart showing the operation of the CPU. Fourth
5 is an enlarged sectional view of another embodiment of the present invention showing the same part as FIG. 1b, FIG. 5 is a block diagram of the electric circuit of the device, and FIGS. It is a flowchart showing the operation of a computer CPU. FIG. 7 is a waveform diagram showing an example of an electrocardiogram waveform, FIG. 8 is an electrical block diagram showing another embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the microcomputer CPU shown in FIG. FIG. 10 is a timing chart showing the signal at the INT end of the CPU and the operation timing of the CPU. 1: Steering wheel, 2, 3: Spokes, 4: Center pad, 5, 6: Detector (heartbeat detection means), 7, 8, 9, 10: Switch, 11, 1
2: Light emitting diode indicator, 13: Light emitting diode indicator, 14: 7 segment light emitting diode indicator, PD1: Light emitting diode (light emitting means), PT
1: Photo transistor (light receiving means), CPU: Microcomputer (control means), SP: Spring (elastic member), VGU: Audio output device, BZ: Buzzer (abnormality warning means), DSP: Display circuit, OSC:
Oscillator (light emission energizing means).

Claims (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。
[Scope of Claims] 1. Heartbeat detection means including a light-emitting means and a light-receiving means, which are arranged close to each other on a wheel or spoke of a steering wheel or an operation board on the steering wheel; a light-emitting device that energizes the light-emitting means to emit light; energizing means; instructing the light emitting energizing means to energize the light, measuring a plurality of cycles of each heartbeat signal obtained from the light receiving means, and based on the values of the plurality of heartbeat cycles obtained by the measurements; a control means for detecting a value indicating the degree of variation, and identifying the presence or absence of an abnormality according to the magnitude of the value indicating the degree of variation;
and Abnormality warning means that issues a warning by at least one of display and sound output when the control means identifies the presence of an abnormality; An on-vehicle heart rate monitor. 2. The control means detects the maximum value of the difference between adjacent heartbeat cycles of a plurality of continuously sampled heartbeat cycles as a value indicating the degree of variation in the heartbeat cycles. 1
On-vehicle heart rate monitor described in section. 3. The control means detects the heart rate by measuring the heartbeat signal obtained from the heartbeat detection means, and when the detected heart rate is smaller than a predetermined value and a value indicating the degree of variation in the detected heartbeat cycle is larger than a predetermined value. The on-vehicle heart rate monitor according to claim 1, which issues a warning. 4. The on-vehicle heart rate monitor according to claim 1, wherein the control means includes a sensitivity display means for displaying a display according to the amplitude of the signal from the light receiving means. 5. The on-vehicle heart rate monitor according to claim 1, wherein the light emitting means and the light receiving means are fixed to a key supported via an elastic member. 6. The on-vehicle heart rate monitor according to claim 5, wherein the elastic member is a spring. 7. The on-vehicle heart rate monitor according to claim 1, wherein the control means includes a switch means, and starts heart rate measurement in response to a change in the state of the switch means. 8. The on-vehicle heart rate monitor according to claim 7, wherein the switch means is disposed within a range of the palm of the hand, including at least the pads of the fingers, from the light emitting means and the light receiving means. 9. The light emitting means and the light receiving means are arranged in spokes that support the steering wheel.
The on-vehicle heart rate monitor according to item 5, item 6, item 7, or item 8.
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