DE602004003166T2

DE602004003166T2 - Detektiergerät biologischer Informationen eines Fahrers

Info

Publication number: DE602004003166T2
Application number: DE602004003166T
Authority: DE
Inventors: Masatoshi Yanagidaira; Mitsuo Yasushi
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2003-05-12
Filing date: 2004-05-11
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2024-05-12
Also published as: DE602004003166D1; JP3966833B2; EP1477370B1; US20040230104A1; JP2004329735A; EP1477370A3; EP1477370A2; US7134997B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erfassung biologischer Informationen, die biologische Informationen eines Menschen oder eines Tieres erfasst.
Es wurde eine Schläfrigkeitsalarmsystem vorgeschlagen, das den Schläfrigkeitszustand eines ein Fahrzeug führenden Fahrers beurteilt, indem eine biologische Information, wie beispielsweise die Herzfrequenz, der Pulsschlag, der Atem, die Temperatur, der Hautwiderstand und der Blutdruck des Fahrers gemessen wird, und das den Fahrer über den Schläfrigkeitszustand informiert. Elektroden, welche biologische Informationen von den Händen des Fahrers erfassen, sind an einem Steuerrad eines Fahrzeugs, an dem ein derartiges Schläfrigkeitsalarmsystem befestigt ist, angeordnet. Aus diesem Grund muss der Fahrer die Elektroden stets berühren, was eine übermäßige Last für den Fahrer darstellt. Daher wurde eine Herzfrequenzerfassungsvorrichtung vorgeschlagen, welche die Herzfrequenzrate, die als biologische Information des Fahrers dient, korrekt erfassen kann, selbst wenn der Fahrer temporär eine Hand oder beide Hände von den Elektroden löst. Siehe beispielsweise die Japanische Offenlegungsschrift Nr. Hei-06-255518. Wenn der Fahrer temporär eine Hand oder beide Hände von den an dem Steuerrad befestigten Elektroden löst und entsprechend das Herzfrequenzsignal von den Elektroden in einer solchen Herzfrequenzerfassungsvorrichtung fehlt, wird der fehlende Abschnitt des Herzfrequenzsignals kompensiert, indem ein Herzfrequenzsignal verwendet wird, das nach der Ruhephase erzielt wird.
Wenn die Zeitdauer, während welcher der Fahrer eine Hand oder beide Hände von den Elektroden löst, bei einer derartigen Herzfrequenzerfassungsvorrichtung lang wird, wird die Zeitdauer, während der die Verarbeitung durchgeführt wird, um den fehlenden Abschnitt des Herzfrequenzsignals zu kompensieren, jedoch verzögert. Dies führt zu einem Problem dahingehend, dass die Messung der Herzfrequenz über diese Zeitperiode angehalten wird.
EP-A-1304250 offenbart eine Vorrichtung zum Erfassen biologischer Informationen, die biologische Informationen eines menschlichen Körpers erfasst, wobei die Vorrichtung zum Erfassen biologischer Informationen aufweist:
einen Sensor (11), der ein elektrisches Signal, das den biologischen Informationen von dem menschlichen Körper entspricht, als ein biologisches Signal erfasst;
eine Speichereinrichtung, die das biologische Signal zu jedem von n (wobei n eine natürliche Zahl ist) aufeinander folgenden Zeitpunkten speichert,
eine Berechnungseinrichtung (14), die einen Wert des biologischen Signals zu Zeitpunkten, die in den n-Zeitpunkten enthalten sind, berechnet.
Zur Lösung des oben genannten Problems wurde die vorliegende Erfindung geschaffen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Erfassen biologischer Informationen zu schaffen, die dazu geeignet ist, biologische Informationen einen Fahrers kontinuierlich zu erfassen, selbst während der Fahrer eine Hand oder beide Hände weg von den Elektroden zum Erfassen von biologischen Informationen hält.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Vorrichtung zum Erfassen biologischer Informationen gelöst, die biologische Informationen eines menschlichen Körpers erfasst und die aufweist: einen Sensor, der ein elektrisches Signal, das den biologischen Informationen von dem menschlichen Körper entspricht, als ein biologisches Signal erfasst; eine Fehlstellen-Erfassungseinrichtung, die einen fehlenden Abschnitt des biologischen Signals erfasst; eine Speichereinrichtung, die das biologische Signal zu jedem von n (wobei n eine natürliche Zahl ist) aufeinander folgenden Zeitpunkten speichert; eine Durchschnitts-Berechnungseinrichtung, die einen Durchschnittswert des biologischen Signals zu Zeitpunkten berechnet, die in den n-Zeitpunkten enthalten sind und die nicht in dem fehlenden Abschnitt enthalten sind; eine Einrichtung für gewichtete Addition, die ein Ergebnis, das ermittelt wird, indem gewichtete Addition des biologischen Signals zu den n-Zeitpunkten durchgeführt wird, als ein abschließendes biologisches Signal ausgibt; und eine Fehlstellen-Interpolationseinrichtung, die beim Durchführen der gewichteten Addition das biologische Signal zu jedem der Zeitpunkte, die in dem fehlenden Abschnitt enthalten sind, auf den Durchschnittswert ändert.
In den Zeichnungen ist:
1 ein Diagramm, das einen Aufbau einer Herzfrequenz-Erfassungsvorrichtung zeigt, die als eine Vorrichtung zum Erfassen biologischer Informationen gemäß der vorliegenden Erfindung dient;
2 ein Diagramm, das einen Fehlstellen-Interpolationssteuerungsablauf zeigt, der durch eine in 1 gezeigte Fehlstellen-Interpolationseinrichtung 18 ausgeführt wird;
3 ein Diagramm, das ein Beispiel einer Speicherform einer internen Speicherung zeigt; und
4 ein Diagramm, das ein Beispiel der Operation gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen genauer beschrieben.
1 ist ein Diagramm, das einen Aufbau einer Herzfrequenz-Erfassungsvorrichtung zeigt, die als eine Vorrichtung zum Erfassen biologischer Informationen gemäß der vorliegenden Erfindung dient.
In 1 sind eine Erfassungselektrode 11a zum Erfassen eines elektrischen Potentials einer linken Hand eines Fahrers und eine Erfassungselektrode 11b zum Erfassen eines elektrischen Potentials einer rechten Hand an einem Steuerrad eines Fahrzeugs vorgesehen. Ein Verstärker 12 verstärkt ein elektrisches Signal, das einer Potentialdifferenz zwischen der linken und der rechten Hand des Fahrers, die durch die Erfassungselektroden 11a und 11b ermittelt wird, entspricht, und leitet ein resultierendes Signal zu einem Bandpassfilter 13. Der Bandpassfilter 13 extrahiert ein Myokard-Pulssignal (ein Elektrokardiogrammsignal), das einer Bewegung eines Herzmuskels des Fahrers entspricht, aus dem elektrischen Signal, und leitet das Myokard-Pulssignal an eine Herzfrequenz-Datenertassungsschaltung 14 und eine Fehlstellen-Erfassungsschaltung 15 weiter.
Die Herzfrequenz-Datenertassungsschaltung 14 misst die Herzfrequenz pro Zeiteinheit auf der Basis des Myokard-Pulssignals. Ferner kann die Herzfrequenz-Datenerfassungsschaltung 14 eine 0,15 bis 0,4 Hz-Komponente der Pulsintervallvariation des Myokard-Pulssignals als einen RSA (Atmungssinusarrhythmie)-Wert erfassen, der die Fluktuation des Pulsintervalls hinsichtlich der Atemvariation repräsentiert. Die Herzfrequenz-Datenertassungsschaltung 14 erfasst Herzfrequenzdaten CD, welche die gemessene Herzfrequenzrate und den RSA-Wert repräsentieren, und leitet diese nacheinander in jeder vorbestimmten Wiederholungsperiode an eine Auswahlvorrichtung 16 weiter.
Wenn in das Myokard-Pulssignal ein Störsignal gemischt ist, das wenigstens ein vorbestimmtes Niveau aufweist, sendet die Fehlstellen-Erfassungsschaltung 15 ein Fehlstellen-Erfassungssignal eines logischen Zustands 1 an die Auswahlvorrichtung 16. Sonst sendet die Fehlstellen-Erfassungsschaltung 15 ein Fehlstellen-Erfassungssignal eines logischen Zustands 0 an die Auswahlvorrichtung 16. Wenn in das Myokard-Pulssignal mit anderen Worten eine Störung gemischt ist, die wenigstens das vorbestimmte Niveau aufweist, beurteilt die Fehlstellen-Erfassungsschaltung 15, dass der Fahrer eine Hand von der Erfassungselektrode 11a oder 11b löst, so dass entsprechend die Herzfrequenzdaten CD fehlen, und erzeugt das Fehlstellen-Erfassungssignal des logischen Zustands 1.
Während das Fehlstellen-Erfassungssignal des logischen Zustands 0 der Auswahlvorrichtung 16 zugeführt wird, sendet die Auswahlvorrichtung 16 die Herzfrequenzdaten CD an einen FIR (Finite Impulse Response)-Filter 17 als Herzfrequenzdaten X_(n) zu einem n-ten Zeitpunkt. Andererseits, während das Fehlenstellensignal des logischen Zustands 1 der Auswahlvorrichtung 16 zugeführt wird, sendet die Auswahlvorrichtung 16 „0" zu dem FIR-Filter 17 als die Herzfrequenzdaten X_(n). Wenn die Herzfrequenzdaten DC mit anderen Worten ordnungsgemäß erfasst werden, sendet die Auswahlvorrichtung 16 diese unverändert zu dem FIR-Filter 17, wohingegen, wenn festgestellt wird, dass die Herzfrequenzdaten CD fehlen, die Auswahlvorrichtung 16 "0" zu dem FIR-Filter 17 sendet.
Der FIR-Filter 17 umfasst Einheitverzögerungselemente D₁ bis D_n-1, die in Reihe verbunden sind, Auswahlvorrichtungen SL₁ bis SL_n, Faktormultiplizierer K₁ bis K_n und einen Addierer AD.
Jedes der Einheitverzögerungselemente D₁ bis D_n-1 nimmt Eingabedaten im Takt eines Taktsignals auf, das die gleiche Wiederholungsperiode wie die zuvor beschriebene vorbestimmte Wiederholungsperiode aufweist, und gibt diese aus. Mit anderen Worten nimmt das Einheitverzögerungselement D_n-1 die Eingabeherzfrequenzdaten X_(n) nach einer Verzögerung auf, die der zuvor genannten vorbestimmten Wiederholungsperiode entspricht, und gibt diese als Herzfrequenzdaten X_(n) zu einem Zeitpunkt (n-1) aus. Das Einheitverzögerungselement D_n-2 empfängt die Herzfrequenzdaten X_(n-1) nach einer Verzögerung, die der zuvor genannten vorbestimmten Verzögerungsperiode entspricht, und gibt diese als Herzfrequenzdaten X_(n-2) zu einem Zeitpunkt (n-2) aus. Das Einheitverzögerungselement D_n-3 empfängt die Herzfrequenzdaten X_(n-2) nach einer Verzögerung, die der oben genannten vorbestimmten Wiederholungsperiode entspricht, und gibt diese als Herzfrequenzdaten X_(n-3) zu einem Zeitpunkt (n-3) aus. Ebenso empfangen die Einheitverzögerungselemente D_n-4 bis D₁ Eingabedaten nach einer Verzögerung, die der zuvor beschriebenen vorbestimmten Wiederholungsperiode entspricht, und geben diese als Herzfrequenzdaten X_(n-4) zu einem Zeitpunkt (n-4) bis Herzfrequenzdaten X₍₁₎ zu einem Zeitpunkt (1) entsprechend aus. Die Herzfrequenzdaten X₍₁₎ bis X_(n) werden den Auswahlvorrichtungen SL₁ bis SL_n entsprechend zugeführt. Die Auswahleinrichtungen SL₁ bis SL_n wählen entweder die zugeführte Herzfrequenzdaten X oder die Durchschnittsherzfrequenzdaten AV, die von einer Fehlstellen-Interpolationssteuer-schaltung 18 zugeführt werden, aus und senden die gewählten Daten an entsprechende Koeffizientenmultiplizierer K₁ bis K_n. Auf diese Weise führen die Auswahlvorrichtung SL₁ bis SL_n die zuvor beschriebene Auswahl gemäß den Auswahlsignalen S₁ bis S_n aus, die von der Fehlstellen-Interpolationseinrichtung 18 zugeführt werden. Wenn beispielsweise das Auswahlsignal S₁ den logischen Zustand 0 aufweist, sendet die Auswahlvorrichtung SL₁ die Herzfrequenzdaten X₍₁₎ zu dem Koeffizientenmultiplizierer K₁. Wenn das Auswahlsignal S₁ hingegen den logischen Zustand 1 aufweist, sendet die Auswahlvorrichtung S₁ die Durchschnittsherzfrequenzdaten AV zu dem Koeffizientenmultiplizierer K₁. Wenn das Auswahlsignal S_n den logischen Zustand 0 aufweist, sendet die Auswahlvorrichtung SL_n die Herzfrequenzdaten X_(n) an den Koeffizientenmultiplizierer K_n. Wenn das Auswahlsignal S_n andererseits den logischen Zustand 1 aufweist, so sendet die Auswahlvorrichtung SL_n die Durchschnittsherzfrequenzdaten AV an den Koeffizientenmultiplizierer K_n.
Die Koeffizientenmultiplizierer K₁ bis K_n senden Multiplikationsergebnisse, die durch Multiplizieren von Datenwerten, die von entsprechenden Auswahleinrichtung SL₁ bis SL_n geliefert wurden, mit vorbestimmten Koeffizienten a₁ bis a_(n) erzielt werden, zu dem Addierer AD. Der Addierer AD bestimmt die Gesamtsumme der Ergebnisse der Multiplikationsoperationen, die durch die Koeffizientenmultiplizierer K₁ bis K_n durchgeführt wurden, und sendet die Gesamtsumme an einen Schalter 19 als Herzfrequenzdaten CCD. Mit anderen Worten führen die Koeffizientenmultiplizierer K₁ bis K_n und der Addierer AD eine gewichtete Addition in Bezug auf die Herzfrequenzdaten X oder die Durchschnittsherzfrequenzdaten AV, die von den Auswahlvorrichtung SL₁ bis SL_n geliefert werden, durch und erzielen die Herzfrequenzdaten CCD.
Nachdem der Schalter 19 ein Ausgabe-Freigabesignal von der Fehlstellen-Interpolationseinrichtung 18 erhalten hat, nimmt dieser den EIN-Zustand an und gibt die Herzfrequenzdaten CCD als Herzfrequenzdaten aus, welche die Herzfrequenz des Fahrers repräsentieren. Wenn der Schalter 19 hingegen ein Inaktivierungssignal von der Fehlstellen-Interpolationseinrichtung 18 empfängt, nimmt dieser den AUS-Zustand an und stoppt die Ausgabe der Herzfrequenzdaten. Eine Navigationsvorrichtung, eine akustische Vorrichtung, welche die Bestimmung des geistigen Zustands verwendet, oder ein Schläfrigkeitsalarmsystem (die allesamt nicht dargestellt sind), das an einem Fahrzeug befestigt ist, führt basierend auf den von dem Schalter 19 ausgegebenen Herzfrequenzdaten verschiedene Bestimmungen in Bezug auf den geistigen Zustand durch, einschließlich der Schläfrigkeitsbestimmung.
Übrigens dienen beispielsweise die Erfassungselektroden 11a und 11, der Verstärker 12, der Bandpassfilter 13 und die Herzfrequenzdatenerfassungsschaltung 14 gemäß dieser Ausführungsform als ein Sensor gemäß der vorliegenden Erfindung; die Fehlstellen-Erfassungsschaltung 15 gemäß dieser Ausführungsform dient als eine Fehlstellen-Ertassungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; die Einheitverzögerungselemente D₁ bis D_n-1 gemäß dieser Ausführungsform dienen als eine Speichereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; die Fehlstellen-Interpolationssteuerschaltung 18 gemäß dieser Ausführungsform dient als eine Durchschnitts-Berechnungseinrichtung und eine Fehlstellen-Interpolationseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; die Auswahlvorrichtungen SL₁ bis SL_n, die Koeffizientenmultiplizierer K₁ bis K_n und der Addierer AD gemäß dieser Ausführungsform dienen als eine gewichtete Additionseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; und die Fehlstellen-Interpolationssteuerschaltung 18 und der Schalter 19 gemäß dieser Ausführungsform dienen als eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, welche die Ausgabe der biologischen Signale anhält.
Gemäß einem Fehlstellen-Interpolationssteuerungsablauf, der in 2 gezeigt ist, führt die Fehlstellen-Interpolationssteuerschaltung 18 eine Steuerung des FIR-Filters 17, des Schalters 19 und einer Alarmerzeugungsschaltung 20 aus.
Ferner dient beispielsweise die Alarmerzeugungsschaltung 20 gemäß dieser Ausführungsform als eine Alarmeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Unter Bezugnahme auf 2 führt zunächst die Fehlstellen-Interpolationssteuerschaltung 18 wiederholt eine Bestimmung durch, ob die ansteigende Flanke des Taktsignals erfasst wurde, bis eine Bestimmung erzielt wurde, dass die ansteigende Flanke des Taktsignals erfasst wurde (Schritt SO). Nachdem in Schritt SO festgestellt wurde, dass die steigende Flanke des Taktsignals erfasst wurde, speichert die Fehlstellen-Interpolationssteuerschaltung 18 die Herzfrequenzdaten X₍₁₎ bis X_(n), die von dem FIR-Filter 17 zugeführt werden, in einem internen Speicher (nicht dargestellt) (Schritt S1). Anschließend speichert die Fehlstellen-Interpolationssteuerschaltung 18 einen effektiven Datenbitschalter FL, wie in 3 gezeigt ist, in dem internen Speicher zusammen mit jeder der Herzfrequenzdaten X, die in den Herzfrequenzdaten X₍₁₎ bis X_(n) enthalten sind, und die sich im Wert von 0 unterscheiden (Schritt S2). Zu diesem Zeitpunkt zeigen die Herzfrequenzdaten X, die mit dem effektiven Datenbitschalter FL versehen sind, effektive Daten an, wohingegen Herzfrequenzdaten X, die nicht mit dem effektiven Datenbitschalter FL versehen sind, ineffektive Daten anzeigen, die zum Fehlzeitpunkt erfasst wurden.
Anschließend bestimmt die Fehlstellen-Interpolationssteuerschaltung 18 die Gesamtanzahl von addierten effektiven Datenbitschaltern FL, um diese mit den Herzfrequenzdaten X₍₁₎ bis X_(n) in Verbindung zu bringen, wie in 3 gezeigt ist, und speichert die Gesamtanzahl als Gesamtanzahl N der effektiven Daten (Schritt S3). Dann bestimmt die Fehlstellen-Interpolationssteuerschaltung 18, ob die Gesamtanzahl N der effektiven Daten geringer als eine Interpolationsgrenzanzahl N_L ist, die durch den FIR-Filter 17 interpoliert werden kann (Schritt S4). Wenn in Schritt S4 festgestellt wird, dass die Gesamtanzahl N der effektiven Daten geringer als die Interpolationsgrenzanzahl N_L ist, sendet die Fehlstellen-Interpolationssteuerschaltung 18 das Ausgabeinaktivierungssignal an den Schalter 19 (Schritt S5). Durch Ausführen des Schrittes S5 nimmt der Schalter 19 den AUS-Zustand an und stoppt die Ausgabe der Herzfrequenzdaten. Wenn mit anderen Worten die Anzahl N der effektiven Daten, die in entsprechenden Herzfrequenzdaten X₍₁₎ bis X_(n), die den ersten Zeitpunkt bis n-ten Zeitpunkt entsprechen, eingeschlossen sind, geringer als die Interpolationsgrenzanzahl N_L ist, kann die Interpolation für den fehlenden Abschnitt nicht durchgeführt werden, woraufhin die Ausgabe der Herzfrequenzdaten entsprechend angehalten wird.
Nach der Durchführung des Schrittes S5 kehrt die Interpolationssteuerschaltung 18 zur Ausführung des Schrittes SO zurück und führt wiederholt die zuvor beschriebene Operation aus.
Wenn in Schritt S4 hingegen festgestellt wird, dass die Gesamtanzahl N der effektiven Daten nicht geringer als die Interpolationsgrenzanzahl N_L ist, so bestimmt die Fehlstellen-Interpolationssteuerschaltung 18, ob die Gesamtanzahl N der effektiven Daten geringer als eine Alarmgrenze N_A ist oder nicht, die um eine vorbestimmte Anzahl größer als die Interpolationsgrenzanzahl N_L ist (Schritt S6). Wenn in Schritt S6 festgestellt wird, dass die Gesamtanzahl N der effektiven Daten geringer als die Alarmgrenze N_A ist, sendet die Fehlstellen-Interpolationssteuerschaltung 18 ein Alarmsignal ALM an die Alarmerzeugungsschaltung 20 (Schritt S7). Bei der Durchführung des Schrittes S7 liefert die Alarmerzeugungsschaltung 20 ein Audiosignal und ein Videosignal, die einer Führungsmeldung entsprechen, die den Fahrer dazu zwingt, entsprechend eine Hand oder beide Hände in positiven Kontakt mit den Erfassungselektroden 11 zu bringen, entsprechend an einen Lautsprecher 21 und an eine Displayvorrichtung 22. Wenn mit anderen Worten die Anzahl N der effektiven Daten, die in den entsprechenden Herzfrequenzdaten X₍₁₎ bis X_(n), die dem ersten Zeitpunkt bis n-ten Zeitpunkt entsprechen, enthalten sind, sich der Interpolationsgrenzanzahl N_L annähernd, wird der Alarm an den Fahrer ausgegeben, bevor die Anzahl von effektiven Daten geringer als die Interpolationsgrenzanzahl N_L wird. Nebenbei bemerkt wird die Erzeugung des Alarms in Schritt S7 nicht jedes Mal ausgeführt, wenn festgestellt wird, dass die Gesamtanzahl N der effektiven Daten geringer als die Alarmgrenze N_A ist. Wenn beispielsweise festgestellt wird, dass die Gesamtanzahl der Zeitpunkte, zu denen die Gesamtanzahl N der effektiven Daten geringer als die Alarmgrenze N_A 6 ist, sechs überschreitet, wird der Alarm in Schritt S7 erzeugt.
Nach Durchführung des Schrittes S7, oder wenn in Schritt S6 festgestellt wird, dass die Gesamtanzahl N der effektiven Daten nicht geringer als die Alarmgrenze N_A ist, führt die Fehlstellen-Interpolationssteuerschaltung 18 die nachfolgende Operation aus. Die Fehlstellen-Interpolationssteuerschaltung 18 berechnet einen Durchschnittswert der Herzfrequenzdaten, die in den Herzfrequenzdaten X₍₁₎ bis X_(n), die in dem inneren Speicher gespeichert und mit dem effektiven Datenbitschalter FL versehen sind, enthalten sind, und sendet den Durchschnittswert zu den entsprechenden Auswahlvorrichtung SL₁ bis SL_n in dem FIR-Filter 17 als Durchschnittsherzfrequenzdaten AV (Schritt S8). Daraufhin sendet die Fehlstellen-Interpolationssteuerschaltung 18 ein Auswahlsignal S eines logischen Zustands 0 zu jeder der Auswahlvorrichtungen SL, denen die Herzfrequenzdaten X, die mit den effektiven Datenbitschaltern FL versehen sind, zugeführt wurden, wie in 3 gezeigt ist, und sendet ein Auswahlsignal S eines logischen Zustands 1 zu jeder der Auswahlvorrichtungen SL, denen die Herzfrequenzdaten X, die nicht mit dem effektiven Datenbitschalter FL versehen sind, zugeführt wurden (Schritt S9). Wenn die Herzfrequenzdaten X₍₁₎ und X₍₅₎ bis X_(n) mit dem effektiven Datenbitschalter FL versehen sind, wie in 3 gezeigt ist, sendet die Fehlstellen-Interpolationssteuerschaltung 18 ein Auswahlsignal S eines logischen Zustands 0 zu den Auswahlvorrichtungen SL₁ und SL₅ bis SL_n, und sendet ein Auswahlsignal F eines logischen Wertes 1 zu den Auswahlvorrichtung SL₂ bis SL₄. Als ein Ergebnis der Ausführung des Schrittes S9 sendet jede der Auswahlvorrichtungen SL, der ein Auswahlsignal S eines logischen Zustands 0 zugeführt wurde, Herzfrequenzdaten X zu einem entsprechenden Koeffizientenmultiplizierer K, wohingegen jede Auswahlvorrichtung SL, der ein Auswahlsignal S eines logischen Zustands 1 zugeführt wurde, die Durchschnittsherzfrequenzdaten AV anstelle der Herzfrequenzdaten X an einen entsprechenden Koeffizientenmultiplizierer K sendet. Wenn die Herzfrequenzdaten X mit anderen Worten mit dem effektiven Datenbitschalter FL versehen sind, werden die Herzfrequenzdaten X dem Koeffizientenmultiplizierer K unverändert zugeführt. Für die Herzfrequenzdaten X hingegen, die nicht mit dem effektiven Datenbitschalter FL versehen sind, d.h. Herzfrequenzdaten X, die als sogenannte ineffektive Daten bestimmt wurden, werden die Durchschnittsherzfrequenzdaten AV, bei denen es sich um die Durchschnittswerte der als effektive Daten bestimmten Herzfrequenzdaten handelt, dem Koeffizientenmultiplizierer K anstelle der Herzfrequenzdaten X zugeführt. Wenn mit anderen Worten der Fahrer eine Hand oder beide Hände von den Erfassungselektroden 11 löst und entsprechend ein Myokard-Pulssignal (ein Elektrokardiogrammsignal), das von dem Bandpassfilter 13 ausgegeben wird, fehlt und die Herzfrequenzdaten X ineffektive Daten werden, so wird eine Interpolation unter Verwendung der Durchschnittsherzfrequenzdaten AV durchgeführt.
Nach Ausführung des Schrittes S9 sendet die Fehlstellen-Interpolationssteuerschaltung 18 das Ausgabefreigabesignal an den Schalter 19 (Schritt S10). Anschließend kehrt die Fehlstellen-Interpolationssteuerschaltung 18 zur Ausführung des Schrittes S0 zurück, und führt die zuvor beschriebene Operation wiederholt aus. Auf diese Weise wird ein Ergebnis, das durch Ausführen der gewichteten Addition der Herzfrequenzdaten X zu Zeitpunkten, die in n aufeinander folgenden Zeitpunkten enthalten sind und die nicht in dem fehlenden Abschnitt enthalten sind, und der Durchschnittsherzfrequenzdaten AV zu Zeitpunkten, die in dem fehlenden Abschnitt enthalten sind, als Herzfrequenzdaten CCD erzeugt, welche die Herzfrequenz des Fahrers repräsentieren.
Wenn beispielsweise sämtliche der Herzfrequenzdaten X₍₁₎ bis X_(n) effektive Daten sind, werden Herzfrequenzdaten wie folgt ausgegeben. CCD = a1·X(1) + a2·X(2) + a3·X(3) + a4·X(4) + a5·X(5) + , ..., + an-1·X(n-1) + an·X(n) Wenn der Fahrer hingegen eine Hand oder beide Hände von den Erfassungselektroden 11 löst und entsprechend ein Myokard-Impulssignal (ein Elektrokardiogrammsignal)-Ausgang von dem Bandpassfilter fehlt, wird eine Interpolation in dem fehlenden Abschnitt unter Verwendung eines Durchschnittswertes der Herzfrequenzdaten, die bis dahin bereits erfasst wurden, durchgeführt. Entsprechend ist es möglich, die Herzfrequenzdaten CCD kontinuierlich auszugeben.
Selbst wenn beispielsweise ein Myokard-Pulssignal-Ausgang von dem Bandpassfilter 13 fehlt, und entsprechend die Herzfrequenzdaten CD, die in der Herzfrequenz-Datenerzeugungsschaltung 14 zu erzeugen sind, über einen fehlenden Abschnitt T fehlen, wie in 4 gezeigt ist, und die Herzfrequenzdaten X_(n-4) bis X_(n) (dargestellt durch weiße kreis) ineffektive Daten werden, wird die Interpolation über den Abschnitt unter Verwendung eines Durchschnittswertes (AV) der effektiven Daten (durch schwarze Kreis dargestellt), die in den bereits erfassten Herzfrequenzdaten enthalten sind, durchgeführt. Beispielsweise werden zu einem Zeitpunkt n in dem fehlenden Abschnitt T, wie in 4 gezeigt ist, die Herzfrequenzdaten wie folgt ausgegeben. CCD = a1·X(1) + a2·X(2) + a3·X(3) + a4·X(4) + a5·X(5) + , ..., + AV·X(n-4) + AV·X(n-3) + AV·X(n-2) + AV·X(n-1) + AV·X(n)
Selbst über den fehlenden Abschnitt T ist es daher möglich, kontinuierlich Herzfrequenzdaten CCD auszugeben, wie durch eine durchgezogene Linie in 4 dargestellt ist.
Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform wurde die Herzfrequenzerfassungsvorrichtung, welche die Herzfrequenz als biologische Informationen eines Fahrers erfasst, beschrieben, jedoch sind die zu erfassenden biologischen Informationen nicht auf die Herzfrequenz beschränkt, sondern die vorliegende Erfindung kann auf verschiedene Vorrichtung zur Erfassung biologischer Informationen für den Pulsschlag, den Atem, die Temperatur, den Hautwiderstand, den Blutdruck, Gehirnwellen oder dergleichen angewendet werden.
Bei der obigen Beschreibung der Ausführungsform haben der Bandpassfilter 13, die Herzfrequenzdatenerfassungsschaltung 14, die Fehlstellen-Erfassungsschaltung 5, die Auswahlvorrichtung 16, der FIR-Filter 17, die Fehlstellen-Interpolationssteuerschaltung 18 und der Schalter 19 jeweils eine Hardwarekonfiguration. Diese Funktionen können jedoch auch mit Hilfe von Software implementiert werden.

Claims

Vorrichtung zum Erfassen biologischer Informationen, die biologische Informationen eines menschlichen Körpers erfasst, wobei die Vorrichtung zum Erfassen biologischer Informationen umfasst: einen Sensor (11a, 11b, 12, 13, 14), der ein elektrisches Signal, das den biologischen Informationen von dem menschlichen Körper entspricht, als ein biologisches Signal erfasst; eine Fehlstellen-Erfassungseinrichtung (15), die einen fehlenden Abschnitt des biologischen Signals erfasst; eine Speichereinrichtung (D₁ bis D_n-1), die das biologische Signal zu jedem von n (wobei n eine natürliche Zahl ist) aufeinander folgenden Zeitpunkten speichert; eine Durchschnitts-Berechnungseinrichtung (18), die einen Durchschnittswert des biologischen Signals zu Zeitpunkten berechnet, die in den n Zeitpunkten enthalten sind und die nicht in dem fehlenden Abschnitt enthalten sind; eine Einrichtung (SL₁ bis SL_n, K₁ bis K_n, AD) für gewichtete Addition, die ein Ergebnis, das ermittelt wird, indem gewichtete Addition des biologischen Signals zu den n Zeitpunkten durchgeführt wird, als ein abschließendes biologisches Signal ausgibt; und eine Fehlstellen-Interpolationseinrichtung (18), die beim Durchführen der gewichteten Addition das biologische Signal zu jedem der Zeitpunkte, die in dem fehlenden Abschnitt enthalten sind, auf den Durchschnittswert ändert.
Vorrichtung zum Erfassen biologischer Informationen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinrichtung (D₁ bis D_n-1) das biologische Signal zu jedem der Zeitpunkte, die in dem fehlenden Abschnitt enthalten sind, auf einen vorgegebenen Wert ändert und den vorgegebenen Wert speichert.
Vorrichtung zum Erfassen biologischer Informationen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (SL₁ bis SL_n, K₁ bis K_n, AD) für gewichtete Addition eine Einrichtung (18, 19) umfasst, die Ausgabe des biologischen Signals unterbricht, wenn eine Gesamtzahl von Zeitpunkten, die in den n Zeitpunkten enthalten sind, und die nicht in dem fehlenden Abschnitt enthalten sind, kleiner ist als eine erste vorgegebene Zahl.
Vorrichtung zum Erfassen biologischer Informationen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Erfassen biologischer Informationen des Weiteren eine Warneinrichtung (20) umfasst, die eine Warnung ausgibt, wenn die Gesamtzahl von Zeitpunkten, die in den n Zeitpunkten enthalten sind und die nicht in dem fehlenden Abschnitt enthalten sind, kleiner ist als eine zweite vorgegebene Zahl, die größer ist als die erste vorgegebene Zahl.