CN1767784A - 活体信息检测装置及其使用的接触部件、以及活体信息检测部件使用的涂料 - Google Patents

活体信息检测装置及其使用的接触部件、以及活体信息检测部件使用的涂料 Download PDF

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Abstract

一种用于从汽车驾驶员等准确地检测诸如心率等的活体信息的活体信息检测装置。使用一种活体信息检测装置(10)，包括：操纵盘(1)，被作为活体信息的主体的汽车驾驶员握住，在操纵盘(1)上提供右电极和左电极(41，42)；和连接到电极(41，42)的ac差分放大器(6)。在右手侧的电极(41)和ac差分放大器(6)之间的电阻值(R1)与握住操纵盘(1)的驾驶员的手(51)和电极(41)之间的电极阻抗(r1，C1)之和不大于ac差分放大器(6)中的输入阻抗(Z1)的1/100，并对左手侧的电极(42)应用相同的值。

Description

活体信息检测装置及其使用的接触部件、 以及活体信息检测部件使用的涂料
技术领域
本发明涉及一种用来检测诸如驾驶车辆、船只、飞机等的人的心跳和脑电波的生物信息的用于检测生物信息的装置、用于该装置的接触部件(contactmember)和用于该装置的生物信息检测部件(member)的涂料(paint)。
背景技术
近些年来，研究了一种用于了解驾驶员在汽车驾驶期间的健康状况的、用于检测生物信息的装置。根据这种用于检测生物信息的装置，例如，可以检测驾驶员在汽车驾驶期间的心跳，并且基于该心跳获得用来判断驾驶员身体状况(例如是否存在困倦、疲劳、急躁感或心率失常)的线索。
此外，驾驶员、汽车的管理员等以这样的方式了解了身体状况的改变，从而驾驶员可以采取措施，例如此后让给另一个人驾驶或者休息一会。如上所述，用于检测生物信息的装置可以有助于在驾驶汽车等时的安全。
这里，作为这种用于检测生物信息的装置，公知的一种在汽车的方向盘部件中装备有电极，并且使用这些电极检测生物信息(例如，参见专利文献1)。
专利文献1
日本专利公开第11-225975号(段0020，段0026等)。
然而，在常规的用于检测生物信息的装置中，一个不便之处是生物信息的检测信号的精确度可能较低。
具体地说，个人的阻抗和电阻可能随着用于检测生物信息的电极的结构和材料不同而变动。此外，在连接到电极的放大器中，对应于由电极检测的生物信息的活体的信号可能会失真，或者信号中可能混入噪声。此外，如果对应于生物信息的生物信号的精确度低，则存在的不便之处在于，不能检测驾驶员精确的身体状况，从而无法完成在驾驶时有助于安全的、用于检测生物信息的装置的关键功能。
发明内容
因此，本申请的一个目的的例子是解决上述不便。本申请的一个目标是提供一种用于检测生物信息的装置，其可以提高对应于生物信息的生物信号的检测精确性，并在驾驶车辆等时有助于安全，还提供一种用于该装置的接触部件和用于该装置的生物信息检测部件的涂料。
本发明的上述目的可以通过权利要求1中所述的发明来实现。该发明是一种用于检测生物信息的装置，包括：接触部件，其被布置来与生物信息的主体接触；在接触部件中提供的生物信息检测部件，用于检测来自主体的生物信息；和连接到生物信息检测部件的放大器，用于放大对应于检测到的生物信息的生物信号，其中，生物信息检测部件和放大器之间的电阻、与和接触部件接触的主体和生物信息检测部件之间的阻抗之和，不大于放大器中的输入阻抗的1/100。
本发明的上述目的可以通过权利要求18中所述的发明来实现。该发明是一种接触部件，其用作如权利要求1到17中任一权利要求所述的用于检测生物信息的装置中所包含的接触部件，其中，所述生物信息检测部件具有不大于5kΩ(千欧)的电阻。
本发明的上述目的可以通过权利要求28中所述的发明来实现。该发明是一种用于生物信息检测部件的涂料，其构成用于检测来自主体的生物信息的检测部件，其中，用于生物信息检测部件的涂料包括具有不大于25Ωcm(欧姆厘米)的体积电阻率的导电材料、环氧树脂和固化剂。
附图说明
图1是示意性示出根据本发明一个实施例的用于检测生物信息的装置及其等效电路的图；
图2是示出形成在图1中的操纵盘(control wheel)中的电极的一部分的图；
图3是示出根据本发明一个实施例的、用于发送装置的生物信息的结构的图；
图4是示意性示出根据本发明另一实施例的用于检测生物信息的装置的图；
图5是示意性示出根据本发明再一实施例的用于检测生物信息的装置的图；以及
图6是示出一个实例和比较实例的心电图复合图(electrocardiographiccomplex)的图。
(标记说明)
1操纵盘
2方向盘
3轮辐
41、42、72、82电极
51、52人手
6AC差分放大器
7手闸部件(handbrake piece)
8扶手部件(armrest piece)
10、11、12用于检测生物信息的装置
Va1、Va2心脏跳动产生的电势(初始电势)
Vb1、Vb2输入到放大器的电势
R1、R2电极-放大器电阻
r1、r2电极阻抗(电阻部分)
C1、C2电极阻抗(电容部分)
Z1、Z2放大器的输入阻抗
具体实施方式
接下来，将根据附图说明本发明的优选实施例。
注意下面说明的实施例的用于检测生物信息的装置包括：汽车的操纵盘，其用作被布置来与生物信息的主体(主体是被测量生物信息的人)接触的接触部件；用作在该操纵盘中提供的生物信息检测部件的电极；和放大器，用作连接到这些电极的放大器。并且用于检测生物信息的装置将汽车的驾驶员设置为生物信息的主体，并且输出心电图复合图以便检测作为生物信息的驾驶员心率。
首先，将使用图1说明根据一个实施例的、用于检测生物信息的装置的结构。
如图1(a)所示，本实施例的用于检测生物信息的装置10包括操纵盘1、电极4和AC差分放大器6。
在这种情况下，操纵盘1由方向盘2和支撑该方向盘2的轮辐3构成。在操纵盘1中，在方向盘2的左侧和右侧，一对电极(右侧的电极41和左侧的电极42)形成在方向盘2的表面上，用于检测作为生物信息的驾驶员心跳(换句话说，驾驶员两手中的电势)。此外，电极41和42连接到用来检测电极41和42之间的电势差的AC差分放大器6(AC差分放大器6在下面又简称为放大器6)。要注意的是，在本申请中，左和右意思是在使用该部件等的状况下的左和右。
接下来，将使用图1(a)和图1(b)说明图1(a)所示的结构的电等效电路。在图1(b)所示的等效电路中，附图标记Va1和Va2表示根据心脏跳动而在左手和右手中产生的电势(Va1和Va2将在下面称为初始电势Va)。另一方面，图1(a)中所示的附图标记R1和R2表示电极41和42以及放大器6之间的电阻值。R1表示从驾驶员的手51与操纵盘1的电极41接触的位置到放大器6的电阻(R1和R2将在下面称为电极-放大器电阻R)。这里，电极-放大器电阻R是依赖于电极41和42的材料、从放大器6到电极41和42的距离、从驾驶员的手与电极41和42接触的位置到电极41和42末端的长度、以及电极41和42的宽度和厚度等的电阻。稍后将详细描述电极-放大器电阻R。
接下来，附图标记r1和C1以及r2和C2分别表示驾驶员的手51和52以及电极41和42之间的阻抗，其被称为电极阻抗或接触阻抗(下面在本申请中称为电极阻抗r和C)。要注意的是，r表示驾驶员的手51和52以及电极41和42之间存在的电阻分量，而C表示驾驶员的手51和52以及电极41和42之间存在的电容分量。此外，附图标记Z1和Z2表示在各个输入端，放大器6中的输入阻抗。
这里，如果对从电极41获得的电势Va1和从电极42获得的电势Va2之间的电势差施加预定的放大，则获得心电图复合图。
即，首先，当考虑在右侧的电极41时，很自然地希望直接获得作为放大器6的输入值的初始电势Va1。然而实际上，通过在“电极-放大器电阻R1与电极阻抗r1和C1之和”以及“放大器的输入阻抗Z1”之间分压获得的值Vb1是放大器6的输入值。
类似地，在左侧的电极42中，通过在“电极-放大器电阻R2与电极阻抗r2和C2之和”以及“放大器的输入阻抗Z2”之间分压获得的值Vb2是放大器6的输入值。
然而，在本实施例中，电极-放大器电阻R(R1或R2)以及电极阻抗r和C(r1和C1或r2和C2)之和被设置为放大器6的输入阻抗Z(Z1或Z2)的1/100或更小。具体地说，电极-放大器电阻R1以及电极阻抗r1和C1之和被设置为放大器的输入阻抗Z1的1/100或更小。并且，电极-放大器电阻R2以及电极阻抗r2和C2之和被设置为放大器的输入阻抗Z2的1/100或更小。要注意的是，没有特别限定电极-放大器电阻R(R1或R2)以及电极阻抗r和C(“r1和C1”或“r2和C2”)之和的下限值，但是其被设置为放大器6的输入阻抗Z(Z1或Z2)的1/10000或更大。
在这种情况下，通过将电极-放大器电阻R以及电极阻抗r和C之和设置为这个范围，可以防止原始信号(初始电势)Va1或Va2失真，并且防止在放大器6的(+)输入部分和(-)输入部分中由于各个阻抗或电阻的变动或由于具有频率特性的电极阻抗而混入噪声。结果，可以从放大器6获得精确的心电图复合图。
这里，放大器6的输入阻抗Z通常是1MΩ或更大，电极-放大器电阻R以及电极阻抗r和C之和被设置为10kΩ(千欧)或更小。通过如上所述将电极-放大器电阻R以及电极阻抗r和C之和设置为这个范围，电极-放大器电阻R以及电极阻抗r和C之和是放大器的输入阻抗Z的1/100或更小。具体地说，电阻R1以及电极阻抗r1和C1之和被设置为10kΩ或更小，并且电阻R2以及电极阻抗r2和C2之和被设置为10kΩ或更小。要注意的是，虽然没有特别限定电极-放大器电阻R以及电极阻抗r和C之和的下限值，但它通常约为0.1kΩ。稍后将描述该下限值。
在这种情况下，如果电阻R以及电极阻抗r和C之和在上面所述的范围内，则虽然没有特别限定电极-放大器电阻R以及电极阻抗r和C的各个值，但通常如下所述设置它们。
即，电极-放大器电阻R被设置为放大器6的输入阻抗Z的1/200或更小。具体地说，电阻R1被设置为放大器6的输入阻抗Z1的1/200或更小，而电阻R2也被设置为放大器6的输入阻抗Z2的1/200或更小。要注意的是，虽然没有特别限定电极-放大器电阻R的下限值，但它通常被设置为放大器6的输入阻抗Z的1/(2.3×105)或更大。
此外，由于如上所述放大器6的输入阻抗Z通常为1MΩ(兆欧)或更大，因此电极-放大器电阻R被设置为5kΩ或更小。通过如上所述将电极-放大器电阻R设置为这个范围，电极-放大器电阻R为放大器6的输入阻抗Z的1/200或更小。具体地说，电阻R1和R2分别被设置为5kΩ或更小。
这里，为了如上所述将电极-放大器电阻R设置为5kΩ或更小，电极41和42使用具有5kΩ或更小电阻的导电树脂等。作为这种导电树脂的材料(导电成分(conductive component))，可以使用具有25Ωcm或更小的体积电阻率ρ的材料。最好使用包括银、镍、金、钯、碳和碳纳米管(carbon nanotube)中的至少一种的材料作为这种材料。要注意的是，各种材料的体积电阻率如下：银(Ag)，1.1×10-4Ωcm；镍(Ni)，2.7×10-1Ωcm；金(Au)，2.1×10-2Ωcm；钯(Pd)，8.2×10-2Ωcm；碳(C)，1.3×10-1Ωcm。由于在这些材料当中银具有最低的体积电阻率，因此最好使用银作为电极41和42的高性能导电材料。没有特别限定导电成分的材料的体积电阻率ρ的下限值，但通常将它设置为1.1×10-4Ωcm，即银的体积电阻率ρ。
此外，最好使用包含透明且具有电导率(electrical conductivity)的金属氧化物和透明且具有电导率的聚合物中的至少一种的材料作为导电材料。由于包含金属氧化物或聚合物的材料具有电导率，因此可以如上所述将电极-放大器电阻R设置为5kΩ或更小。此外，由于这些材料是透明的，当使用稍后描述的涂料中包含的材料形成导电树脂层45时，呈现其中形成有导电树脂层45的部件的颜色。因此，其中形成有导电树脂层45的部件的颜色可以与该部件周围的部件(例如，车辆的内部装饰)匹配。因此，相比于诸如银之类的上述导电成分，可以提高设计品质。
这里，作为透明且具有电导率的金属氧化物，例如有ITO(氧化铟锡)、ATO(氧化锑锡)、AZO(氧化铝锌)等。要注意的是，这些材料的体积电阻率ρ如下：ITO，9×10-3Ωcm；ATO，5×10-3Ωcm；AZO，2×10-4Ωcm。所有体积电阻率ρ等于或小于上述25Ωcm。此外，作为透明且具有电导率的聚合物，有通常称为导电聚合物的聚合物，例如，与电子受主或电子施主掺杂的聚乙炔、聚吡咯(polypyrrole)、聚噻吩(polythiophene)等。导电聚合物是具有10-7Scm-1或更大的电导率的聚合物。
在本实施例中，电极41和42作为导电树脂层45形成在操纵盘1的方向盘2上。形成该导电树脂层45的涂料包括作为导电成分的银、镍、金、钯、碳和碳纳米管中的至少一种，其用作电极41和42的材料。并且，涂料包含环氧树脂等作为粘合部分，此外还包含固化剂。上述的导电成分以大约70到80的百分比包含在该涂料中。要注意的是，作为包含在该涂料中的导电成分，考虑到质量下降的问题(例如在涂上之后剥落以及发生磕碰)，银是最牢固的，因此最好使用银。
此外，为了形成导电树脂层45，将含有导电成分的涂料涂在操纵盘1的表面。该涂层的面积和厚度通常根据操纵盘1的尺寸被设置为约50cm长、约5cm宽以及约50μm(微米)厚。如上所述，通过将导电成分的体积电阻率ρ设置为25Ωcm或更小，如下面表达式(1)所示，可以将涂层表面(即电极41和42)的电阻设置为5kΩ或更小。
5kΩ＞ρ×50(cm)/(5(cm)×50(μm))         (1)
(根据公式：电阻＝ρ×长度/(宽度×厚度))
要注意的是，根据表达式(1)，如果(ρ×长度/横截面面积)小于5kΩ，则不特别限定电极41和42的面积(长度和宽度)和厚度。这里，没有特别限定电阻R的下限值。然而，如果使用具有最低体积电阻率ρ的银，并且从接触部位到涂层表面末端的长度是最小大约1cm，则电阻R为4.4×10-3Ω或更大。
另一方面，电极阻抗r和C被设置为放大器6中的输入阻抗Z的1/200或更小。具体地说，电极阻抗r1和C1被设置为放大器6中的输入阻抗Z1的1/200或更小，而电极阻抗r2和C2也被设置为放大器6中的输入阻抗Z2的1/200或更小。要注意的是，虽然没有特别限定电极阻抗r和C的下限值，但通常将它们设置为放大器6中的输入阻抗Z的1/10000或更大。
这里，由于放大器6中的输入阻抗Z通常是1MΩ或更多，因此电极阻抗r和C为5kΩ或更小。通过如上所述将电极阻抗r和C设置为这个范围，电极阻抗r和C为放大器6中的输入阻抗Z的1/200或更小。具体地说，电极阻抗r1和C1被设置为5kΩ或更小，并且电极阻抗r2和C2也被设置为5kΩ或更小。
此外，为了将电极阻抗r和C设置为5kΩ或更小，这样形成电极41和42，即对于操纵盘1的左侧和右侧的每一侧，驾驶员的手51和52与电极41和42的接触面积每处都为2cm2或更大。这里，电极阻抗r知C具有如上所述的频率特性，并且电极阻抗随着频率降低而增加。例如，在使用银作为电极41和42的导电成分时，考虑到心电图的频率分量的下限是大约1Hz，对于1Hz的电极阻抗大约为10kΩ(更具体地，例如参见Noha Denkyoku PocketChishiki<Denkyoku to Paste no Ohanashi>(June 9，1993，NEC Sanei)p16)。该值是在使用具有大约1cm2的面积的、用于医疗目的的电极的情况下的值。然而，如果增加接触面积，由于r降低，并且由C形成的容抗也降低，因此电极阻抗r和C降低。因此，通过将在操纵盘1中形成的电极4和驾驶员的手5的接触面积设置为2cm2或更大，电极阻抗r和C可以降低到10kΩ的1/2或更小，即5kΩ或更小。此外，通过将该接触面积设置为25cm2或更大，电极阻抗r和C可以降低到10kΩ的1/25或更小，即大约0.4kΩ。此外，考虑驾驶员的整个手掌与电极4接触的情况，通过将该接触面积设置为100cm2或更大，电极阻抗r和C可以降低到10kΩ的1/100或更小，即大约0.1kΩ。因此，虽然没有特别限定主体和生物信息检测部件之间的阻抗(电极阻抗r和C)的下限值，但它通常是大约0.1kΩ。
由上述可知，电阻R以及电极阻抗r和C之和的下限值被设置为0.1kΩ或更大，如上所述，并且被设置为电阻R的下限值与电极阻抗r和C的下限值之和。然而，电阻R与电极阻抗r和C之和的下限值基本上等于电极阻抗r和C的下限值。
为了获得这种结构，例如图2(a)所示，导电树脂层45在不面对驾驶员的整个下表面区域上形成为电极41和42。并且，右侧的电极41和左侧的电极42不相互接触。要注意的是，图2是示出在操纵盘1的方向盘2中形成电极的部分的图。
接下来，将使用图3说明在本实施例的这个用于检测生物信息的装置10获得的电势信息从AC差分放大器6输出之后的流程。图3是示出本实施例的用于检测生物信息的装置10特定结构的例子的方框图。
如图3所示，本实施例的用于检测生物信息的装置10包括心跳数据传输装置7，其包括：AC差分放大器6，用于检测电极41和42之间的电势差；低通滤波器(LPF)17，用于从AC差分放大器6的输出信号中除去不需要的噪声分量；放大器18，用于放大LPF 17的输出；A/D(模拟/数字)转换器19，用于将来自放大器18的心跳信号转换成数字信号；CPU 20，用于使用来自A/D转换器19的数字心跳信号作为输入数据、执行对心跳数据传输装置7的操作和控制；缓冲器21，用于临时存储转换的数字心跳信号；和时钟发生器25，用于给CPU 20工作时钟。
接下来，将使用图1到图3说明用于检测生物信息的装置10的操作。
首先，当驾驶员用手51和52握住方向盘2来驾驶车辆时，驾驶员的双手与装在方向盘2的表面上的这对电极41和42相接触。在这种情况下，电极41和42构成了电势型心跳传感器。该电势型心跳传感器从电极41和42检测驾驶员的双手之间的脉冲状的电势(心动电势)(这是由心脏的电激励产生的)，从而检测心脏的跳动。然后，通过电极41和42检测的电势输入到AC差分放大器6，放大器6检测电极41和42之间的电势差。接着，AC差分放大器6的输出被输入到LPF 17，从输出中除去各种噪声(例如由车辆产生的噪声)，并且仅通过输出中的20Hz心跳信号分量(大约20Hz)。然后，通过LPF 17的心跳信号被放大器18放大到预定的电平。然后，由A/D转换器19将通过LPF 17的心跳信号转换成数字信号。其后，该数字心跳信号的波形，即，数字心动电势数据输入到CPU 20。并且，数据从CPU 20输入到缓冲区21，并且临时存储在缓冲器21中。此时，也可以存储指示数字心跳数据输入到CPU 20的时间的信息，即，指示在何时检测到驾驶员的心跳的信息。要注意的是，时钟发生器25将工作时钟提供给CPU 20。
例如，通过根据环境以此方式放大由驾驶员手的心跳产生的、通过电极41和42检测的电势，获得心电图复合图。
要注意的是，可以如下所述使用通过电极41和42检测的电势的数据。例如，可以在驾驶员驾驶期间将生物信息实时发送给另一装置，使用该装置诊断驾驶员的身体状况，如果诊断身体状况为异常，则立即将异常警告给驾驶员。此外，还可以将在驾驶期间的生物信息存储在预定的装置中，在驾驶员结束驾驶之后，可以将在驾驶期间驾驶员的生物信息通知给驾驶员。这样，作为用于通知驾驶员其生物信息的装置，最好使用汽车导航装置。
如上所述，根据本实施例的用于检测生物信息的装置10，由于电极-放大器电阻R以及电极阻抗r和C之和是放大器6中的输入阻抗Z的1/100或更小，因此，防止了按照驾驶员的心跳产生的、作为生物信息的、双手的生物(电势)信号发生失真，并且防止噪声混入生物信号中。因此，可以在放大器6中放大和输出精确的电势，并可以获得精确的心电图复合图。这样，根据本实施例的用于检测生物信息的装置10，即使在驾驶时也可以稳定可靠地执行驾驶员的心跳检测。
此外，根据本实施例中使用的汽车的操纵盘1，由于电极41具有5kΩ或更小的电阻，因此电极41和放大器6之间的电阻R1是5kΩ或更小。此外，由于电极42具有5kΩ或更小的电阻，因此电极42和放大器6之间的电阻R2是5kΩ或更小。这些电阻R1和R2分别是放大器6的输入阻抗Z1或Z2(通常为大约1MΩ)的1/200或更少。因此，“电极-放大器电阻R”与“电极阻抗r和C”之和可以被设置为放大器6中的输入阻抗Z的1/100或更小。因此，防止了按照驾驶员的心跳产生的、作为生物信息的、双手的电势信号在放大器6的输入部分发生失真，并且防止噪声混入电势信号中。因此，可以在放大器6中放大和输出精确的电势，并可以获得精确的心电图复合图。这样，根据本实施例的用于检测生物信息的装置10，即使在驾驶时也可以稳定可靠地执行驾驶员的心跳检测。
此外，根据本实施例使用的用于电极信息的涂料，由于该涂料是由具有25Ωcm或更小的体积电阻率ρ的导电材料构成的，因此，例如在以该涂料涂大约250cm2(5cm×50cm)的面积和大约50μm的厚度而形成的电极41和42中，电极41和42的电阻可以被设置为5kΩ或更小。因此，电极41(或42)和放大器6之间的电阻R是5kΩ或更小。该电阻R是放大器6的输入阻抗Z(通常为大约1MΩ)的1/200或更少。因此，电极-放大器电阻R与电极阻抗r和C之和可以被设置为放大器6中的输入阻抗Z的1/100或更小。因此，防止了按照驾驶员的心跳产生的、作为生物信息的、双手的生物信号在放大器6的输入部分发生失真，并且防止噪声混入生物信号中。因此，可以在放大器6中放大和输出精确的电势，并可以获得精确的心电图复合图。这样，根据用于检测生物信息的装置，使得即使在驾驶时也可以稳定可靠地执行驾驶员的心跳检测成为可能。
接着，将说明对用于检测生物信息的装置10的上述实施例的修改。
在用于检测生物信息的装置10的上述实施例中，将汽车的操纵盘1说明为与生物信息的主体接触的部件。然而，该部件不限与此，并且该申请可以应用于例如汽车、船只和飞机的任何一种交通工具的控制器。此外，该部件可以是操纵盘之外的部件，只要人可以与其接触或握住它。例如，可以使用油门杆(throttle lever)、用于传动和控制机器或装置的开关等。
此外，与生物信息的主体接触的部件可以采用的形式包括：用于控制汽车、船只和飞机中的至少一个的控制器；以及辅助接触部件(auxiliary contactpiece)，其被构成来在使用该控制器控制交通工具的主体与辅助接触部件接触时，其用于帮助主体。将使用图4和图5所示的用于检测生物信息的装置11和12来说明这种形式。要注意的是，在图4和5中，具有与图1所示的部件的相同的功能的部件用相同的附图标记表示，并且将省略对部件的说明。
当在汽车中提供用于检测生物信息的装置时，辅助接触部件是，例如图4所示的用作辅助闸的边闸部件(side brake piece)7、图5所示的用于手臂休息的扶手部件8、或者变速杆部件(shift lever piece)，变速杆部件在汽车的传动是自动型(所谓的自动档汽车)的情况下用于选择诸如停车或驾驶的功能，或在汽车的传动是手动型(所谓的手动档汽车)的情况下用于切换汽车的传动。此外，作为辅助接触部件，部件等在主体控制汽车等时帮助控制或支撑主体的身体。这些部件中的至少一个用作辅助接触部件。
此外，如图4所示，用于检测生物信息的装置11可以这样构成，使得在作为控制器的方向盘1中提供的、用作生物信息检测部件的电极42，与在作为辅助接触部件的边闸部件7中提供的、用作生物信息检测部件的电极72，在作为放大器的放大器6的电极侧相连。要注意的是，电极42和电极72可能会短路。
使用这种结构，放大器6可以检测到主体所接触的、电极42和电极72之一的生物信号，并且放大该信号来获得期望的效果。要注意的是，在图4中，用于检测生物信息的装置11这样构成，使得只有在左手侧的电极(-)42和72相连。然而，也可以通过在右手侧为电极(+)41提供辅助接触部件来以相同的方式构成用于检测生物信息的装置11。
此外，如图5所示，用于检测生物信息的装置12可以这样构成，使得用作放大器的放大器6放大通过与主体接触的、方向盘1中提供的电极42和在作为辅助接触部件的扶手部件8中提供的、用作生物信息检测部件的电极82之一检测的生物信号。
使用这种结构，放大器6可以检测和放大到主体所接触的生物信号之一来获得期望的效果。要注意的是，在图5中，用于检测生物信息的装置12这样构成，使得放大器6只放大在左手侧的电极(-)42和82的电极之一的生物信号。然而，也可以通过在右手侧为电极(+)41提供辅助接触部件来以相同的方式构成用于检测生物信息的装置12。
这样，通过提供辅助接触部件作为控制器之外的接触部件，即使在驾驶汽车等的主体没有用双手握住诸如操纵盘之类的主控制器的情况下，如果未与控制器接触的手或手臂与辅助接触部件接触，则也可以检测主体的生物信息。要注意的是，为了获得主体的生物信息的信号，要求至少手指、手、手臂或肘的皮肤与接触部件中提供的、用作生物信息检测部件的电极相接触。
具体地说，在本实施例的用于检测生物信息的装置11和12中，在放大器6放大来自两条线的电极(41)和(42、72或82)的生物信号的情况下，放大器6放大在主体与一条线的控制器1中提供的电极接触时检测的生物信号，以及放大通过与主体接触的、另一条线的控制器1中提供的电极42、边闸部件7中提供的电极72和扶手部件8中提供的电极82中的任一电极检测的生物信号。
此外，在汽车、船只或飞机的控制器或辅助接触部件中提供作为生物信息检测部件的电极时，将用于包括导电树脂层的电极的组件附加到现有的控制器或辅助接触部件，从而电极可以从该组件连接到用作放大器的放大器。另一方面，可以通过直接将涂料涂在汽车、船只或飞机的控制器或辅助接触部件上来获得用作生物信息检测部件的电极。
要注意的是，在图4和5所示的用于检测生物信息的装置的实施例中，由于在放大器中放大从控制器和辅助接触部件之一获得的生物信息信号，因此用于检测生物信息的装置的等效电路与图1(b)所示相同。此外，在图4中左手52放在方向盘1和边闸部件7上，而在图5中左手52放在方向盘1和扶手部件8上。然而，这些图是为了方面说明起见。实际上，左手52可放在方向盘1、边闸部件7和扶手部件8中的任何一个上，或者不放在方向盘1、边闸部件7和扶手部件8中任何一个上。
在用于检测生物信息的装置的上述实施例中，电极41和42被说明为在操纵盘1中提供的、包括导电树脂层45的电极。然而，电极41和42不限与此，并且可以是任何电极，只要该电极使用具有预定的体积电阻率的材料并且具有与生物信息的主体的手51和52接触预定的面积。具体地说，如图2(b)和2(c)所示，操纵盘1的方向盘2自身可以是由具有25Ωcm或更小的体积电阻率的材料形成的电极46。没有特别限定形成电极46的位置。电极46可以如图2(b)所示仅仅在方向盘2的部分中提供，或者可以如图2(c)所示在方向盘2的整个外周围上提供。此外，即使在电极46在方向盘2的部分中提供的情况下，也没有特别限定位置。这样，没有特别限定电极41和42的形式，并且只要电极41和42可以提供上面所述的电阻R与电极阻抗r和C，它们就可以是任何形式。
要注意的是，在电极41和42由导电树脂层45形成的情况下，没有特别限定导电树脂层的涂料应用在电极41和42上的位置。然而通常，如在上述实施例中那样，仅将涂料施加到操纵盘1的方向盘2的、不面向驾驶员的一侧。如果以这种方式形成导电树脂层，则导电树脂层45可以完成用于检测生物信息的装置中的电极的功能，而不损坏操纵盘1的外观。要注意的是，电极41和42可以只在方向盘面向驾驶员的一侧上提供，可以只在方向盘2的外侧或内侧上提供，或者可以在方向盘2的整个外周围上提供。然而，需要让左和右电极41和42不相互接触。
在用于检测生物信息的装置的上述实施例中，电极是由一对电极41和42形成的。然而，电极不限于此，并且例如可以由一个电极形成，或者由三个或更多电极形成。此外，在相同的实施例中，AC差分放大器6用作放大器。然而，放大器不限与此，并且根据检测电势的电极，放大器可以是任何具有放大电势的功能的部分。
(实例)
下面将根据上述实施例的示例和比较例具体说明电极-放大器电阻R以及电极阻抗r和C对心电图复合图的影响。要注意的是，在所有情况下，放大器6的输入阻抗Z约为1MΩ。
(I)实例
首先，图6(a)中示出在电极-放大器电阻R被设置为5kΩ或更小并且电极阻抗r和C被设置为0.4kΩ的情况下的心电图复合图。在这种情况下，电极-放大器电阻R与电极阻抗r和C之和至少是放大器6的输入阻抗Z的1/100或更小。此外，电极-放大器电阻R以及电极阻抗r和C分别是放大器6的输入阻抗Z的1/200或更小。
(II)比较例1
接着，图6(b)中示出在电极-放大器电阻R被设置为100kΩ并且电极阻抗r和C被设置为0.4kΩ的情况下的心电图复合图。电极-放大器电阻R相比于上述实施例中定义的要大。在这种情况下，电极-放大器电阻R与电极阻抗r和C之和是放大器6的输入阻抗Z的1/100或更大。
(III)比较例2
此外，图6(c)中示出在电极-放大器电阻R被设置为5kΩ或更小并且电极阻抗r和C被设置为10kΩ的情况下的心电图复合图。电极阻抗r和C相比于上述实施例中定义的要大。在这种情况下，电极-放大器电阻R与电极阻抗r和C之和是放大器6的输入阻抗Z的1/100或更大。
(IV)评估结果
从图6(a)到6(c)，在图6(a)中的实例的情况中，心电图复合图显得清晰，并可以最稳定可靠地检测电势信号。另一方面，在图6(b)和图6(c)中的比较例中，在心电图复合图中混入了噪声，并且心电图复合图不清楚且难以使用。

Claims (30)

1.一种用于检测生物信息的装置，包括：
接触部件，其被布置来与生物信息的主体接触；
接触部件中提供的生物信息检测部件，用于检测来自主体的生物信息；和
连接到生物信息检测部件的放大器，用于放大对应于检测到的生物信息的生物信号，
其中，生物信息检测部件和放大器之间的电阻与和接触部件接触的主体和生物信息检测部件之间的阻抗之和不大于放大器中的输入阻抗的1/100。
2.如权利要求1所述的用于检测生物信息的装置，其中，生物信息检测部件和放大器之间的电阻与和接触部件接触的主体和生物信息检测部件之间的阻抗之和不大于10kΩ。
3.如权利要求1或2所述的用于检测生物信息的装置，其中，生物信息检测部件和放大器之间的电阻不大于放大器中的输入阻抗的1/200。
4.如权利要求1到3中任一权利要求所述的用于检测生物信息的装置，其中，生物信息检测部件和放大器之间的电阻不大于5kΩ。
5.如权利要求1到4中任一权利要求所述的用于检测生物信息的装置，其中，生物信息检测部件包括具有不大于25Ωcm的体积电阻率的材料。
6.如权利要求1到5中任一权利要求所述的用于检测生物信息的装置，其中，生物信息检测部件包括包含银、镍、金、钯、碳和碳纳米管中的至少一种的材料。
7.如权利要求1到5中任一权利要求所述的用于检测生物信息的装置，其中，生物信息检测部件包括包含透明且具有电导率的金属氧化物和透明且具有电导率的聚合物中的至少一种的材料。
8.如权利要求1到7中任一权利要求所述的用于检测生物信息的装置，其中，和接触部件接触的主体与生物信息检测部件之间的阻抗不大于放大器中的输入阻抗的1/200。
9.如权利要求1到8中任一权利要求所述的用于检测生物信息的装置，其中，和接触部件接触的主体与生物信息检测部件之间的阻抗不大于5kΩ。
10.如权利要求1到9中任一权利要求所述的用于检测生物信息的装置，其中，生物信息检测部件的面积被设置成使得每一处与主体接触的面积不小于2cm2。
11.如权利要求1到10中任一权利要求所述的用于检测生物信息的装置，其中，接触部件包括用于汽车、船和飞机中的至少一个的控制器。
12.如权利要求1到11中任一权利要求所述的用于检测生物信息的装置，其中，接触部件包括：控制器，用于控制汽车、船和飞机中的至少一个；和辅助接触部件，其被构成来在主体与辅助接触部件接触时，帮助使用控制器控制汽车、船和飞机中的至少一个的主体。
13.如权利要求12所述的用于检测生物信息的装置，其中，在所述用于检测生物信息的装置被提供在汽车中的情况下，辅助接触部件是边闸部件、扶手部件和变速杆部件中的至少一个。
14.如权利要求12或13所述的用于检测生物信息的装置，其中，控制器中提供的生物信息检测部件之一和辅助接触部件中提供的生物信息检测部件之一相连。
15.如权利要求12或13所述的用于检测生物信息的装置，其中，放大器放大由与主体接触的、控制器中提供的生物信息检测部件和辅助接触部件中提供的生物信息检测部件之一检测到的生物信号。
16.如权利要求12到15中任一权利要求所述的用于检测生物信息的装置，其中，在放大器放大来自两条线的生物信息检测部件的生物信号时，放大器放大当主体与两条线之一的控制器中提供的生物信息检测部件接触时检测到的生物信号，以及由与主体接触的、两条线中的另一条的控制器中提供的生物信息检测部件、和所述两条线中的另一条的辅助接触部件中提供的生物信息检测部件中的一个检测到的生物信号。
17.如权利要求1到16中任一权利要求所述的用于检测生物信息的装置，其中，生物信息检测部件包括接触部件中提供的导电树脂层。
18.一种接触部件，其用作如权利要求1到17中任一权利要求所述的用于检测生物信息的装置中所包含的接触部件，其中，
所述生物信息检测部件具有不大于5kΩ的电阻。
19.如权利要求18所述的接触部件，其中，生物信息检测部件包括具有不大于25Ωcm的体积电阻率的材料。
20.如权利要求18或19所述的接触部件，其中，生物信息检测部件包括包含银、镍、金、钯、碳和碳纳米管中的至少一种的材料。
21.如权利要求18或19所述的接触部件，其中，生物信息检测部件包括包含透明且具有电导率的金属氧化物和透明且具有电导率的聚合物中的至少一种的材料。
22.如权利要求18到21中任一权利要求所述的接触部件，其中，生物信息检测部件的面积被设置成使得每一处与主体接触的面积不小于2cm2。
23.如权利要求18到22中任一权利要求所述的接触部件，其中，接触部件包括用于汽车、船和飞机中的至少一个的控制器。
24.如权利要求18到23中任一权利要求所述的接触部件，其中，接触部件包括：控制器，用于控制汽车、船和飞机中的至少一个；和辅助接触部件，其被构成来在主体与辅助接触部件接触时，帮助使用控制器控制汽车、船和飞机中的至少一个的主体。
25.如权利要求24所述的接触部件，其中，在所述接触部件被提供在汽车中的情况下，辅助接触部件是边闸部件、扶手部件和变速杆部件中的至少一个。
26.如权利要求24或25所述的接触部件，其中，控制器中提供的生物信息检测部件和辅助接触部件中提供的生物信息检测部件相连。
27.如权利要求18到26中任一权利要求所述的接触部件，其中，生物信息检测部件包括接触部件中提供的导电树脂层。
28.一种用于生物信息检测部件的涂料，其构成用于检测来自主体的生物信息的检测部件，其中，
用于生物信息检测部件的涂料包括具有不大于25Ωcm的体积电阻率的导电材料、环氧树脂和固化剂。
29.如权利要求28所述的用于生物信息检测部件的涂料，其中，导电材料包括银、镍、金、钯、碳和碳纳米管中的至少一种。
30.如权利要求28所述的用于生物信息检测部件的涂料，其中，导电材料包括透明且具有电导率的金属氧化物和透明且具有电导率的聚合物中的至少一种。
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