JP2002102188A - Heart beat signal detecting instrument - Google Patents
Heart beat signal detecting instrumentInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、運転中のドライバ
ーの心拍数を検出するための心拍信号検出装置に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heart rate signal detecting device for detecting a heart rate of a driver while driving.
【０００２】[0002]
【従来の技術】多くの車両を安全に且つ効率よく運行管
理するシステムの中には、ドライバーが居眠り運転した
り急病により運転不能に陥ったりするのを未然に防止す
るため、ドライバーの生理状態を検出し、その検出信号
を運行管理センターへ送信させるようにしたものがあ
る。そして、検出する生理状態の典型的なものとして
は、ドライバーの覚醒度や疲労度を知る上で重要な要素
である心拍数がある。図５は、従来の心拍信号検出装置
である。図５において、１は心拍信号検出装置、２は電
極部、３は心拍信号処理部、４はステアリングホイー
ル、２０〜２２は信号取出線、３０は差動増幅器、Ａ〜
Ｄは電極である。2. Description of the Related Art Some systems for safely and efficiently managing the operation of many vehicles include a driver's physiological condition in order to prevent the driver from falling asleep or being disabled due to sudden illness. There is an apparatus that detects a signal and transmits the detection signal to an operation management center. A typical example of the physiological state to be detected is a heart rate which is an important factor for knowing the degree of arousal and fatigue of the driver. FIG. 5 shows a conventional heartbeat signal detection device. 5, reference numeral 1 denotes a heartbeat signal detection device, 2 denotes an electrode unit, 3 denotes a heartbeat signal processing unit, 4 denotes a steering wheel, 20 to 22 denote signal extraction lines, 30 denotes a differential amplifier, and A to
D is an electrode.
【０００３】心拍信号検出装置１は、電極部２と心拍信
号処理部３とから構成されている。電極部２は、ステア
リングホイール４のリム部を上下左右に４分割し、その
表面を覆うように取り付けられた電極Ａ〜Ｄから成る。
電極Ａ〜Ｄは互いに絶縁され、プラスまたはマイナスに
極性付けられるが、その極性は隣接する電極が異なる極
性となるようにされる。即ち、図５の場合、電極Ａ，Ｃ
はマイナス極，電極Ｂ，Ｄはプラス極と極性付けられて
いる。各電極からの信号取出線２０〜２３は、同極性か
らのものは一括されて心拍信号処理部３へと接続され
る。心拍信号処理部３は、各電極から信号取出線２０〜
２３を経て取り出された信号の差を増幅する差動増幅器
３０等より成る。[0003] The heartbeat signal detecting device 1 comprises an electrode section 2 and a heartbeat signal processing section 3. The electrode unit 2 is composed of electrodes A to D which are divided into four parts, the upper part, the lower part, the left part, and the right part, and cover the surface of the rim.
The electrodes A-D are insulated from each other and are positively or negatively polarized such that adjacent electrodes have different polarities. That is, in the case of FIG.
Is a negative pole, and the electrodes B and D are positive poles. The signal extraction lines 20 to 23 from each electrode are connected to the heartbeat signal processing unit 3 collectively if they have the same polarity. The heartbeat signal processing unit 3 performs signal extraction lines 20 to
And a differential amplifier 30 for amplifying the difference between the signals extracted through the differential amplifier.
【０００４】心拍の検出は、両手間の心筋活動電位を計
測することにより、行うことが出来る。この従来例で
は、ドライバーが異なる極性の電極に触ることにより、
心拍が検出される。例えば、右手で電極Ａを触り左手で
電極Ｄを触ったとすると、電極Ａからは信号取出線２０
を経て、電極Ｄからは信号取出線２３を経て検出信号が
差動増幅器３０に入力され、この信号を基に心拍数を検
出することが出来る。電極Ａ〜Ｄに＋，−の極性付けを
行っている理由は、心拍信号処理部３で使用する差動増
幅器の数を、１つで済ませたいというところから来てい
る。なお、心拍信号検出装置に関する従来の文献として
は、例えば特開平６−２５５５１６公報，特開平７−２
３９１６号公報，特開２０００−２３９２９号公報等が
ある。[0004] Heart rate can be detected by measuring the myocardial action potential between both hands. In this conventional example, the driver touches electrodes of different polarities,
A heartbeat is detected. For example, if the right hand touches the electrode A and the left hand touches the electrode D, the signal output line 20
, The detection signal is input from the electrode D to the differential amplifier 30 via the signal extraction line 23, and the heart rate can be detected based on this signal. The reason why the polarities of + and-are applied to the electrodes A to D is that the number of differential amplifiers used in the heartbeat signal processing unit 3 needs to be one. In addition, as a conventional document relating to the heartbeat signal detecting device, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-255516 and Japanese Patent Application Laid-Open
No. 3916, JP-A-2000-23929 and the like.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】（問題点）しかしなが
ら、前記した従来の心拍信号検出装置では、ドライバー
が同極性の電極に接触している場合には、心拍検出が行
われないという問題点があった。 （問題点の説明）図５の従来例で、例えば一方の手は電
極Ｂに触り他方の手は電極Ｄに触りというように、両方
とも＋極の電極に触っている場合には、差動増幅器３０
には一方の入力端子（＋入力端子）にしか信号が入ら
ず、両手からの信号の差を取ることは出来ない。従っ
て、この場合には心拍検出をすることが出来ない。同様
に、一方の手は電極Ａに触り他方の手は電極Ｃに触りと
いうように、両方とも−極の電極に触っている場合も、
心拍検出をすることが出来ない。(Problem) However, the above-mentioned conventional heartbeat signal detecting device has a problem that heartbeat detection is not performed when a driver is in contact with an electrode having the same polarity. there were. (Explanation of Problems) In the conventional example of FIG. 5, for example, when one hand touches the electrode B and the other hand touches the electrode D. Amplifier 30
Can input a signal to only one input terminal (+ input terminal), and cannot take a difference between signals from both hands. Therefore, in this case, the heartbeat cannot be detected. Similarly, when one hand touches the electrode A and the other hand touches the electrode C, and both touch the negative electrode,
Unable to detect heart rate.
【０００６】ドライバーが正常状態で運転している時に
は、前記のような触り方は多少不自然な触り方であるか
ら、そのような触り方をすることは少ないかも知れず、
あまり支障はないかも知れない。しかしながら、ドライ
バーが異常状態に陥り、意識が低下したり、苦痛に見舞
われ身をよじったりしている時には、そのような触り方
をすることは充分考えられる。最も心拍の検出が必要と
されるそのような場合に、従来の装置では検出すること
が出来ないという事態が生じていた。心拍データを基地
局へ送信している主たる目的の１つは、緊急時における
ドライバーの救助ということであるから、これは、従来
装置の有する極めて重大な問題点であった。本発明は、
以上のような問題点を解決することを課題とするもので
ある。When the driver is driving in a normal state, the above-mentioned touch is somewhat unnatural, and such touch may be rare.
There may not be much trouble. However, when the driver is in an abnormal state and is becoming conscious or suffering pain and squatting, it is quite possible to do so. In such a case where the detection of the heartbeat is required most, a situation has arisen that the conventional device cannot detect the heartbeat. This was a very serious problem with conventional devices, as one of the main purposes of transmitting heart rate data to the base station is to rescue the driver in an emergency. The present invention
It is an object to solve the above problems.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明では、運転席のドライバーの手が接触する物
の表面に設置された心拍検出用の複数個の電極を有する
電極部と、該電極から信号取出線を介して取り出された
信号を基に心拍数を検出する心拍信号処理部とを具える
心拍信号検出装置において、前記心拍信号処理部に、前
記複数個の電極からの信号のいずれか２つの組合せの全
てに対応させてそれぞれ専用の差動増幅器を設け、それ
ら差動増幅器の出力を処理することにより心拍数を求め
ることとした。According to the present invention, there is provided an electrode unit having a plurality of electrodes for detecting a heart rate, which is provided on a surface of an object with which a driver's hand in a driver's seat contacts. A heartbeat signal processing unit that detects a heart rate based on a signal extracted from the electrode via a signal extraction line, wherein the heartbeat signal processing unit includes signals from the plurality of electrodes. A dedicated differential amplifier is provided for each of the two combinations, and the output of the differential amplifier is processed to determine the heart rate.
【０００８】また、検出精度を向上させるため、運転席
のドライバーの手が接触する物の表面に設置された心拍
検出用の複数個の電極を有する電極部と、該電極から信
号取出線を介して取り出された信号を基に心拍数を検出
する心拍信号処理部とを具える心拍信号検出装置におい
て、前記電極を、互いに絶縁して並行配設された第１電
極と第２電極とでそれぞれ構成し、前記心拍信号処理部
に、前記複数個の電極の第１電極からの信号のいずれか
２つの組合せの全てに対応させてそれぞれ設けられた専
用の差動増幅器から成る差動増幅部と、各電極の第１電
極と第２電極からの信号が入力され、該電極の第１電極
と第２電極に跨がってドライバーの手が触ったか否かを
判定するインピーダンス検出器が各電極に対応させて設
けられた接触電極判定部と、該接触電極判定部からの判
定出力に基づき、ドライバーの手が接触した２つの電極
からの信号の差動増幅出力のみを選択する信号選択部と
を設け、該信号選択部で選択された出力に基づいて心拍
数を求めることとした。Further, in order to improve the detection accuracy, an electrode section having a plurality of heartbeat detecting electrodes installed on the surface of an object with which the driver's hand in the driver's seat contacts, and a signal output line from the electrodes. A heart rate signal processing unit for detecting a heart rate based on the extracted signal, wherein the electrodes are insulated from each other by a first electrode and a second electrode which are disposed in parallel with each other. A differential amplifier comprising a dedicated differential amplifier provided for the heartbeat signal processor in correspondence with any two of the signals from the first electrodes of the plurality of electrodes. The signals from the first electrode and the second electrode of each electrode are input, and the impedance detector that determines whether or not the driver's hand touches the first electrode and the second electrode of the electrode is provided for each electrode. Contact electrode provided corresponding to And a signal selection unit that selects only a differentially amplified output of signals from the two electrodes touched by the driver's hand based on the determination output from the contact electrode determination unit. The heart rate was determined based on the output thus obtained.
【０００９】（解決する動作の概要）心拍検出用に設け
られた複数個の電極の、いずれか２つの信号の組合せの
全てに対応させて、それぞれ専用の差動増幅器を設け、
ドライバーの手がどの２つの電極に触っても、どれかの
差動増幅器からは、心拍検出に供することが出来る差動
信号出力が、必ず得られるようにした。そのため、ドラ
イバーが運転中に急病等になり、通常では触らないよう
な不自然な組合せで電極に触った場合でも、心拍検出を
することが出来るようになる。また、上記の各電極を２
分割構造とし、ドライバーがどの電極に触ったかを接触
電極判定部で判定し、触った２つの電極からの信号の差
動増幅出力のみを信号選択部で選択して、心拍検出に供
するようにしたので、ノイズの影響が少なくなり、精度
の良い検出が出来るようになる。(Summary of operation to be solved) A dedicated differential amplifier is provided for each of a combination of any two signals of a plurality of electrodes provided for heartbeat detection.
Even if a driver's hand touches any two electrodes, a differential signal output that can be used for heartbeat detection is always obtained from one of the differential amplifiers. For this reason, even if the driver is suddenly ill while driving and touches the electrodes in an unnatural combination that would not normally be touched, heart rate detection can be performed. In addition, each of the above electrodes is 2
The contact electrode determination unit determines which electrode the driver has touched, and selects only the differentially amplified output of the signals from the two electrodes touched by the signal selection unit for the heartbeat detection. Therefore, the influence of noise is reduced and accurate detection can be performed.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。 （第１の実施形態）図１は、本発明の第１の実施形態を
示す図である。符号は図５のものに対応し、５は差動増
幅部、５AB〜５CDは差動増幅器である。図５の従来例と
相違する第１の点は、心拍信号処理部３に設ける差動増
幅器を１つだけとするのではなく、異なる電極２つの全
ての組合せの数だけ設けたという点である。即ち、差動
増幅器５AB〜５CDは心拍信号処理部３に設けた差動増幅
器であるが、電極の数が電極Ａ〜Ｄの４つであることに
鑑み、その異なる電極２つの全ての組合せ数であるとこ
ろの６個設けられている。そして、各差動増幅器へは、
次に示すように、異なる電極２つから取り出した信号が
入力されるよう接続されている。 差動増幅器５AB…電極Ａと電極Ｂからの信号 差動増幅器５AC…電極Ａと電極Ｃからの信号 差動増幅器５AD…電極Ａと電極Ｄからの信号 差動増幅器５BC…電極Ｂと電極Ｃからの信号 差動増幅器５BD…電極Ｂと電極Ｄからの信号 差動増幅器５CD…電極Ｃと電極Ｄからの信号Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention. The reference numerals correspond to those in FIG. 5, where 5 is a differential amplifier, and 5 AB to 5 CD are differential amplifiers. The first difference from the conventional example of FIG. 5 is that the number of differential amplifiers provided in the heartbeat signal processing unit 3 is not one, but is equal to the number of all combinations of two different electrodes. . That is, although the differential amplifiers 5 AB to 5 CD are the differential amplifiers provided in the heartbeat signal processing unit 3, in consideration of the fact that the number of electrodes is four, namely, the electrodes A to D, all of the two different electrodes are used. There are six, which is the number of combinations. And to each differential amplifier,
As shown below, they are connected so that signals extracted from two different electrodes are input. Differential amplifier 5 AB ... Signal from electrode A and electrode B Differential amplifier 5 AC ... Signal from electrode A and electrode C Differential amplifier 5 AD ... Signal from electrode A and electrode D Differential amplifier 5 BC ... Electrode B Differential amplifier 5 BD … Signal from electrode B and electrode D Differential amplifier 5 CD … Signal from electrode C and electrode D
【００１１】図５の従来例と相違する第２の点は、電極
に極性付けをしていないという点である。従来例で電極
に極性付けをしていた理由は、心拍信号処理部３で使用
する差動増幅器の数を、１つだけで済まそうとするため
であったわけであるが、本発明では、前記の如く異なる
電極の組合せ毎に専用の差動増幅器を設けるようにした
ので、必然的に極性付けをする必要はなくなる。A second point different from the conventional example of FIG. 5 is that the electrodes are not polarized. The reason why the electrodes are polarized in the conventional example is to reduce the number of differential amplifiers used in the heartbeat signal processing unit 3 to only one, but in the present invention, As described above, a dedicated differential amplifier is provided for each combination of different electrodes, so that it is not necessary to inevitably provide a polarity.
【００１２】このような構成とすれば、ドライバーがい
ずれか２つの電極に触りさえすれば、心拍を検出するこ
とが可能となる。その検出動作は、次の通りである。例
えば、ドライバーが電極Ａと電極Ｂとに触ったとする
と、ドライバーが触った場合に得られる信号が、信号取
出線２０と２１とを経て取り出される（この時、他の信
号取出線２２，２３からは、そのような信号は取り出さ
れない。）。With such a configuration, a heartbeat can be detected as long as the driver only touches any two electrodes. The detection operation is as follows. For example, if the driver touches the electrode A and the electrode B, a signal obtained when the driver touches the electrode is extracted via the signal extraction lines 20 and 21 (at this time, the other signal extraction lines 22 and 23 output signals). Does not pick up such a signal.)
【００１３】信号取出線２０，２１から取り出された信
号のいずれかが入力されるのは、差動増幅器５CD以外の
差動増幅器である。しかし、その両方の信号が入力され
るのは、差動増幅器５ABだけであるので、差動増幅器５
ABだけからは心拍検出の基礎とするのに相応しい出力が
出て来る（他の差動増幅器からは出て来ない。）。その
ため、各差動増幅器の出力に基づいて求めた心拍数の
内、差動増幅器５ABの出力に基づいて求めたもののみが
まともな値となるから、それを採用することにより、最
終的に心拍数を得ることが出来る。上例では電極Ａ，Ｂ
に触った場合について説明したが、他のいずれか２つの
電極に触った場合も、同様にして検出される。従って、
触った電極の組合せによっては心拍数の検出が出来ない
などという、従来例にはあった問題点は、もはやなくな
る。[0013] The one of signals extracted from the signal extraction line 20, 21 is input, a differential amplifier other than the differential amplifier 5 CD. However, since only the differential amplifier 5 AB receives both signals, the differential amplifier 5
Only AB produces output suitable for heart rate detection (other differential amplifiers do not). Therefore, of the heart rates obtained based on the outputs of the respective differential amplifiers, only the heart rate obtained based on the output of the differential amplifier 5 AB has a decent value. You can get your heart rate. In the above example, electrodes A and B
Has been described, but any other two electrodes are detected in the same manner. Therefore,
The conventional problem that the heart rate cannot be detected depending on the combination of the touched electrodes is no longer present.
【００１４】（第２の実施形態）前記した第１の実施形
態では、ドライバーが触っていない電極は、そこからの
信号取出線が接続されている差動増幅器から見た場合、
言わば入力信号線が開放端となっていることに相当す
る。そのため、差動増幅器へ（ひいては心拍信号処理部
３へ）何かの拍子にノイズが入り込む要因となり、心拍
検出の精度を落とす恐れがある。それを改善しようとし
たのが、第２の実施形態である。(Second Embodiment) In the first embodiment described above, the electrodes not touched by the driver are, when viewed from the differential amplifier connected to the signal extraction line therefrom,
In other words, this corresponds to an input signal line being an open end. For this reason, noise may enter some beats into the differential amplifier (and eventually to the heartbeat signal processing unit 3), and the accuracy of heartbeat detection may be reduced. The second embodiment attempts to improve this.
【００１５】図２は、本発明の第２の実施形態の概要を
示す図である。符号は図１のものに対応し、Ａ1 〜Ｄ1
は第１電極、Ａ2 〜Ｄ2 は第２電極、５は差動増幅部、
６は接触電極判定部、７は波形前処理部、８は信号選択
部、９は接触電極組合決定回路、１０は波形後処理部、
１１は心拍検出部、２０１，２０２，２１１，２１２，
２２１，２２２，２３１，２３２は信号取出線である。FIG. 2 is a diagram showing an outline of a second embodiment of the present invention. The symbols correspond to those in FIG. 1, and A 1 to D 1
Is a first electrode, A 2 to D 2 are second electrodes, 5 is a differential amplifier,
6 is a contact electrode determination unit, 7 is a waveform pre-processing unit, 8 is a signal selection unit, 9 is a contact electrode combination determination circuit, 10 is a waveform post-processing unit,
11 is a heartbeat detecting unit, 201, 202, 211, 212,
221, 222, 231, 232 are signal extraction lines.
【００１６】図１に示した実施形態と相違する第１の点
は、電極Ａ〜Ｄをそれぞれ２分割構造の電極とし、それ
ぞれの分割電極から信号を取り出すようにした点であ
る。即ち、電極Ａは、互いに絶縁された第１電極Ａ1 と
第２電極Ａ2 とから成り、同様に、電極Ｂは第１電極Ｂ
1 と第２電極Ｂ2 ，電極Ｃは第１電極Ｃ1 と第２電極Ｃ
2 ，電極Ｄは第１電極Ｄ1 と第２電極Ｄ2 から成ってい
る。第２の相違点は、ドライバーがどの電極とどの電極
に触っているかを判定する接触電極判定部６を設けた点
である。第３の相違点は、接触電極判定部６の判定結果
に従って、心拍検出処理のために使用する差動増幅出力
信号を選択する信号選択部８を設けた点である。A first point different from the embodiment shown in FIG.
Represents that each of the electrodes A to D is an electrode having a two-part structure,
The point is that signals are extracted from each split electrode.
You. That is, the electrode A is a first electrode A insulated from each other.1When
Second electrode ATwoSimilarly, the electrode B is the first electrode B
1And the second electrode BTwo, Electrode C is the first electrode C1And the second electrode C
Two, Electrode D is the first electrode D1And the second electrode DTwoConsists of
You. The second difference is that the driver decides which electrode and which electrode
Of providing a contact electrode determination unit 6 for determining whether the user is touching
It is. The third difference is the determination result of the contact electrode determination unit 6.
According to the differential amplification output used for heartbeat detection processing
The point is that a signal selection unit 8 for selecting a signal is provided.
【００１７】まず、図２により概要を説明すると、第１
電極Ａ1 〜Ｄ1 からの信号は差動増幅部５に入力され、
第１電極Ａ1 〜Ｄ1 ，第２電極Ａ2 〜Ｄ2 からの信号は
接触電極判定部６に入力される。差動増幅部５では、図
１の場合と同様に、異なる２つの電極からの信号の全て
の組合せの入力が、それぞれ専用の差動増幅器で差動増
幅され、その出力は、必要に応じて取り扱い易い波形と
するべく、波形前処理部７で適宜処理される。一方、接
触電極判定部６では、ドライバーがどの電極に触ったか
を判定する。例えば、電極Ａを触った場合第１電極Ａ1
と第２電極Ａ2 とがドライバーの手で短絡される形とな
るが、そのことを検出して判定する。First, the outline will be described with reference to FIG.
The signals from the electrodes A 1 to D 1 are input to the differential amplifier 5,
Signals from the first electrodes A 1 to D 1 and the second electrodes A 2 to D 2 are input to the contact electrode determination unit 6. In the differential amplifying unit 5, similarly to the case of FIG. 1, inputs of all combinations of signals from two different electrodes are differentially amplified by dedicated differential amplifiers, and the output thereof is changed as necessary. In order to make the waveform easy to handle, the waveform is appropriately processed by the waveform preprocessing unit 7. On the other hand, the contact electrode determination unit 6 determines which electrode the driver has touched. For example, when the electrode A is touched, the first electrode A 1
And the second electrode A 2 are short-circuited by the driver's hand, which is detected and determined.
【００１８】信号選択部８内の接触電極組合決定回路９
は、接触電極判定部６からの出力に基づき、触られた電
極の組合せを決定し、信号選択部８ではその組合せの電
極からの差動増幅出力のみを選択し、通過させる。通過
出力は、必要に応じて取り扱い易い波形とするべく、波
形後処理部１０で適宜処理され、心拍検出部１１へ送ら
れる。心拍検出部１１では、信号の極大値検出，極大値
の間隔検出等を行い、心拍数を求める。このように、信
号選択部８において、ドライバーが触っている電極同士
の差動増幅出力のみ通過させ、それ以外のものは通過さ
せないようにした点に、第２の実施形態の大きな特徴が
ある。これにより、心拍検出部１１で最終的に求められ
る心拍数は、ノイズ等の影響なく求められたものとなる
ので、その精度は従来よりも高いものとなる。Contact electrode combination determination circuit 9 in signal selection section 8
Determines the combination of the touched electrodes based on the output from the contact electrode determination unit 6, and the signal selection unit 8 selects and passes only the differential amplified output from the electrode of the combination. The passing output is appropriately processed by the waveform post-processing unit 10 to make the waveform easy to handle as necessary, and sent to the heartbeat detecting unit 11. The heart rate detection unit 11 detects the maximum value of the signal, detects the interval between the maximum values, and obtains the heart rate. As described above, the second embodiment has a great feature in that the signal selection unit 8 allows only the differential amplification output of the electrodes touched by the driver to pass, and does not allow the other components to pass. As a result, the heart rate finally obtained by the heart rate detecting unit 11 is obtained without the influence of noise or the like, so that the accuracy is higher than before.
【００１９】次に、心拍信号処理部３の要部を更に詳細
に説明する。図３は、第２の実施形態の要部の詳細構成
を示す図である。符号は図２のものに対応し、６A 〜６
D はインピーダンス検出器、７AB〜７CDは波形前処理回
路、８AB〜８CDはゲート手段、９AB〜９CDはＡＮＤ回路
である。なお、差動増幅部５の構成は、図１に示した差
動増幅部５の構成とほぼ同様であり、ただ電極Ａ〜Ｄか
らの信号としては、第１電極Ａ1 〜Ｄ1 からの信号を、
電極Ａ〜Ｄを代表する信号として採用している。Next, the main part of the heartbeat signal processing section 3 will be described in more detail. FIG. 3 is a diagram illustrating a detailed configuration of a main part of the second embodiment. Numerals correspond to those of FIG. 2, 6 A to 6
D is an impedance detector, 7 AB to 7 CD are waveform preprocessing circuits, 8 AB to 8 CD are gate means, and 9 AB to 9 CD are AND circuits. The configuration of the differential amplifier 5 is substantially the same as the configuration of the differential amplifier 5 shown in FIG. 1, except that the signals from the electrodes A to D are the signals from the first electrodes A 1 to D 1 . Signal
It is adopted as a signal representative of the electrodes A to D.
【００２０】接触電極判定部６は、電極Ａ〜Ｄに対応さ
せて設けられたインピーダンス検出器６A 〜６D で構成
される。そして、各インピーダンス検出器には、対応す
る電極の第１電極，第２電極からの信号が入力される。
例えば、電極Ａに対応させられているインピーダンス検
出器６A には、第１電極Ａ1 と第２電極Ａ2 からの信号
が入力される。図４は、インピーダンス検出器の一例を
示す図である。符号は図３のものに対応し、４０は電源
ライン、４１，４２は抵抗、４３はバッファ、４４は出
力端子である。電極Ａの第１電極Ａ1 と第２電極Ａ2 と
は、僅かの間隙を隔てて並行して配設されている。The contact electrode judging section 6 comprises impedance detectors 6 A to 6 D provided corresponding to the electrodes A to D. Then, signals from the first and second electrodes of the corresponding electrodes are input to each impedance detector.
For example, the impedance detector 6 A which is made to correspond to the electrode A, the signal from the first electrode A 1 and the second electrode A 2 is input. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the impedance detector. The reference numerals correspond to those in FIG. 3, where 40 is a power supply line, 41 and 42 are resistors, 43 is a buffer, and 44 is an output terminal. First electrode A 1 of the electrode A and the second electrode A 2, are disposed in parallel at a slight gap.
【００２１】そのため、ドライバーが電極Ａに触った場
合と触っていない場合とでは、出力端子４４からの出力
が次のように異なり、それにより接触しているか否かを
判定することが出来る。 ドライバーが電極Ａに触った場合 第１電極Ａ1 と第２電極Ａ2 との間は触った手によって
短絡されることになるが、そうすると抵抗４１，４２を
通って流れる電流は大となり、バッファ４３の出力はハ
イ(high)となる。即ち、出力端子４４からは、ハイが出
力される。 ドライバーが電極Ａに触っていない場合 第１電極Ａ1 と第２電極Ａ2 との間は開放状態になって
いるから、バッファ４３の出力はローとなり、出力端子
４４からはローが出力される。Therefore, the output from the output terminal 44 differs between the case where the driver touches the electrode A and the case where the driver does not touch the electrode A, as described below. When the driver touches the electrode A, the first electrode A 1 and the second electrode A 2 are short-circuited by the touching hand, but the current flowing through the resistors 41 and 42 becomes large, and the buffer The output of 43 becomes high. That is, the output terminal 44 outputs high. Since the driver is between the first electrode A 1 when not touched to the electrode A and the second electrode A 2 has an open state, the output of buffer 43 goes low, low is output from the output terminal 44 .
【００２２】図６は、第２の実施形態における電極構成
の他の例を示す図である。電極Ａを分割構成とする場
合、図４のように１個の第１電極Ａ1 と１個の第２電極
Ａ2 とを並行して配設するという構成にしてもよいが、
図６のように、幾つかの帯状電極を一括接続したもの
を、それぞれ第１電極Ａ1 ，第２電極Ａ2 とし、双方の
帯状電極が交互になるよう配設するという構成にしても
よい。FIG. 6 is a diagram showing another example of the electrode configuration in the second embodiment. If the electrode A and the divided structure, it may be configured that disposed in parallel one first electrode A 1 of the one and the second electrode A 2 as shown in FIG. 4,
As shown in FIG. 6, a structure in which several band-shaped electrodes are collectively connected may be referred to as a first electrode A 1 and a second electrode A 2 , respectively, and both band-shaped electrodes may be arranged alternately. .
【００２３】図３に戻り、波形前処理部７について説明
する。波形前処理部７は、差動増幅部５の各差動増幅器
に対応させて設けられた波形前処理回路で構成される。
例えば、波形前処理回路７ABは、差動増幅器５ABに対応
させて設けられたものであり、差動増幅部５の出力を適
宜波形処理する。信号選択部８は、波形前処理部７の各
波形前処理回路からの出力に対応させて設けられたゲー
ト手段と、そのゲート手段の制御信号（オン，オフ信
号）を生成する接触電極組合決定回路９とから成ってい
る。例えば、ゲート手段８ABは、波形前処理回路７ABか
らの出力に対応させて設けられたゲート手段である。Returning to FIG. 3, the waveform preprocessing section 7 will be described. The waveform preprocessing unit 7 is configured by a waveform preprocessing circuit provided corresponding to each differential amplifier of the differential amplification unit 5.
For example, the waveform pre-processing circuit 7 AB is provided corresponding to the differential amplifier 5 AB , and appropriately processes the output of the differential amplifier 5. The signal selection unit 8 includes a gate unit provided in correspondence with an output from each waveform preprocessing circuit of the waveform preprocessing unit 7 and a contact electrode combination determination for generating a control signal (on / off signal) for the gate unit. And a circuit 9. For example, the gate means 8 AB is a gate means provided corresponding to the output from the waveform preprocessing circuit 7 AB .
【００２４】接触電極組合決定回路９は、接触電極判定
部６のインピーダンス検出器の出力の、いずれか２つの
組合せの全てに対応させて設けられたＡＮＤ回路により
構成される。この例の場合、インピーダンス検出器の数
は４個であるから、いずれか２つの組合せ数は６個であ
る。従って、６個のＡＮＤ回路が設けられている。例え
ば、ＡＮＤ回路９ABは、インピーダンス検出器６A と６
B との組合せに対応させて設けられたものである。The contact-electrode-combination determining circuit 9 is constituted by an AND circuit provided in correspondence with any two combinations of the outputs of the impedance detector of the contact-electrode determining section 6. In the case of this example, since the number of impedance detectors is four, the number of combinations of any two is six. Therefore, six AND circuits are provided. For example, the AND circuit 9 AB includes the impedance detectors 6 A and 6
It is provided corresponding to the combination with B.
【００２５】仮に、ドライバーが電極Ａと電極Ｂとに触
っている場合、インピーダンス検出器６A と６B との出
力だけがハイとなり、ＡＮＤ回路９ABの出力のみがハイ
となる。すると、ＡＮＤ回路９ABからのハイ出力を受け
たゲート手段８ABのみがゲートオンされ、波形前処理回
路７ABの出力のみが、次段以降へと（図２の波形後処理
部１０，心拍検出部１１へと）送られることになる。波
形前処理回路７ABの出力というのは、元を辿って行けば
電極Ａと電極Ｂからの信号の差動出力であるから、結
局、ドライバーが触った２つの電極の差動出力である。
かくして、ドライバーが触った電極の差動出力のみが選
択され、心拍検出のための最終的な処理に供されるか
ら、ノイズ等が含まれない信号のみが検出処理に供され
ることになり、精度のよい検出がなされる。[0025] If, when the driver is touching the electrodes A and B, only the output of the impedance detector 6 A and 6 B becomes high, only the output of the AND circuit 9 AB becomes high. Then, only the gate means 8 AB that has received the high output from the AND circuit 9 AB is gated on, and only the output of the waveform pre-processing circuit 7 AB is transferred to the next stage (the waveform post-processing unit 10 in FIG. (To section 11). The output of the waveform pre-processing circuit 7 AB is a differential output of the signals from the electrodes A and B if the source is traced back, so that it is the differential output of the two electrodes touched by the driver.
Thus, only the differential output of the electrode touched by the driver is selected and provided for final processing for heartbeat detection, so that only signals that do not include noise or the like are provided for detection processing. Accurate detection is performed.
【００２６】なお、前記した実施形態では、電極をステ
アリングホイールの表面に４個設けた例を示したが、心
拍検出のための電極を設置する位置は何もステアリング
ホイールに限られるわけではない。特開平６−255516号
公報に示されているように、運転席に座っているドライ
バーの手がしばしば接触する可能性のある物であれば、
その表面にも設置することが出来る。そのような物とし
ては、例えばシフトノブ，アームレスト，パーキングブ
レーキノブ等がある。また、波形前処理部７や１０は、
信号を扱い易い波形にするために設けられているもので
あり、必要に応じて設ければよく、必須のものではな
い。In the above-described embodiment, an example is shown in which four electrodes are provided on the surface of the steering wheel. However, the positions at which the electrodes for detecting the heart rate are installed are not limited to the steering wheel. As shown in JP-A-6-255516, if the driver's hand sitting in the driver's seat often touches,
It can be installed on the surface. Such objects include, for example, shift knobs, armrests, parking brake knobs, and the like. In addition, the waveform pre-processing units 7 and 10
The signal is provided to make the signal easy to handle, and may be provided as needed, and is not essential.
【００２７】[0027]
【発明の効果】以上述べた如く、本発明の心拍信号検出
装置によれば、次のような効果を奏する。 （請求項１の発明の効果）心拍検出用に設けられた複数
個の電極の、いずれか２つの信号の組合せの全てに対応
させて、それぞれ専用の差動増幅器を設け、ドライバー
の手がどの２つの電極に触っても、必ず心拍検出の差動
信号出力が得られるようにしたので、ドライバーが運転
中に急病等になり、通常では触らないような不自然な組
合せで電極に触った場合でも、必ず心拍検出をすること
が出来るようになった。As described above, the heartbeat signal detecting device according to the present invention has the following effects. (Effect of the Invention of Claim 1) Dedicated differential amplifiers are provided in correspondence with all combinations of any two signals of a plurality of electrodes provided for heartbeat detection. Even if two electrodes are touched, a differential signal output for heartbeat detection is always obtained, so if the driver gets sick while driving and touches the electrodes in an unnatural combination that would not normally be touched But I was able to detect heartbeat without fail.
【００２８】（請求項２の発明の効果）請求項１の発明
の各電極を２分割構造とし、ドライバーがどの電極に触
ったかを接触電極判定部で判定し、触った電極間の信号
の差動増幅出力のみを信号選択部で選択して、心拍検出
に供するようにしたので、請求項１の発明に比べてノイ
ズの影響が少なくなり、精度の良い心拍検出が出来るよ
うになった。(Effect of the Second Invention) Each electrode of the first invention has a two-part structure, and a contact electrode determination unit determines which electrode the driver has touched, and a signal difference between the touched electrodes. Since only the dynamic amplification output is selected by the signal selection unit and used for heartbeat detection, the influence of noise is reduced as compared with the first aspect of the invention, and accurate heartbeat detection can be performed.
【図１】 本発明の第１の実施形態を示す図FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図２】 本発明の第２の実施形態の概要を示す図FIG. 2 is a diagram showing an outline of a second embodiment of the present invention.
【図３】 第２の実施形態の要部の詳細構成を示す図FIG. 3 is a diagram showing a detailed configuration of a main part of a second embodiment.
【図４】 インピーダンス検出器の一例を示す図FIG. 4 shows an example of an impedance detector.
【図５】 従来の心拍信号検出装置を示す図FIG. 5 is a diagram showing a conventional heartbeat signal detection device.
【図６】 第２の実施形態における電極構成の他の例を
示す図FIG. 6 is a diagram showing another example of the electrode configuration in the second embodiment.
Ａ〜Ｄ…電極、Ａ1 〜Ｄ1 …第１電極、Ａ2 〜Ｄ2 …第
２電極、１…心拍信号検出装置、２…電極部、３…心拍
信号処理部、４…ステアリングホイール、５…差動増幅
部、５AB〜５CD…差動増幅器、６…接触電極判定部、６
A 〜６D …インピーダンス検出器、７…波形前処理部、
７AB〜７CD…波形前処理回路、８…信号選択部、８AB〜
８CD…ゲート手段、９…接触電極組合決定回路、９AB〜
９CD…ＡＮＤ回路、１０…波形後処理部、１１…心拍検
出部、２０〜２２，２０１，２０２，２１１，２１２，
２２１，２２２，２３１，２３２…信号取出線、３０…
差動増幅器、４０…電源ライン、４１，４２…抵抗、４
３…バッファ、４４…出力端子A to D electrodes, A 1 to D 1 first electrodes, A 2 to D 2 second electrodes, 1 heart rate signal detection device, 2 electrode units, 3 heart rate signal processing units, 4 steering wheel, 5: Differential amplifier, 5 AB to 5 CD : Differential amplifier, 6: Contact electrode determination unit, 6
A to 6 D : Impedance detector, 7: Waveform preprocessor,
7 AB to 7 CD : Waveform preprocessing circuit, 8: Signal selection unit, 8 AB to
8 CD gate means, 9 contact electrode combination determination circuit, 9 AB
9 CD : AND circuit, 10: Waveform post-processing unit, 11: Heartbeat detection unit, 20 to 22, 201, 202, 211, 212,
221, 222, 231, 232 ... signal extraction line, 30 ...
Differential amplifier, 40: power line, 41, 42: resistor, 4
3 buffer, 44 output terminal
Claims (2)
表面に設置された心拍検出用の複数個の電極を有する電
極部と、該電極から信号取出線を介して取り出された信
号を基に心拍数を検出する心拍信号処理部とを具える心
拍信号検出装置において、前記心拍信号処理部に、前記
複数個の電極からの信号のいずれか２つの組合せの全て
に対応させてそれぞれ専用の差動増幅器を設け、それら
差動増幅器の出力を処理することにより心拍数を求める
ようにしたことを特徴とする心拍信号検出装置。1. An electrode unit having a plurality of electrodes for detecting a heart rate installed on the surface of an object with which a driver's hand in a driver's seat contacts, and a signal extracted from the electrode via a signal extraction line. A heartbeat signal processing unit that detects a heart rate in the heartbeat signal processing unit, wherein the heartbeat signal processing unit has a dedicated heartbeat signal corresponding to all two combinations of signals from the plurality of electrodes. A heart rate signal detecting device comprising a differential amplifier, wherein a heart rate is obtained by processing an output of the differential amplifier.
表面に設置された心拍検出用の複数個の電極を有する電
極部と、該電極から信号取出線を介して取り出された信
号を基に心拍数を検出する心拍信号処理部とを具える心
拍信号検出装置において、前記電極を、互いに絶縁して
並行配設された第１電極と第２電極とでそれぞれ構成
し、前記心拍信号処理部に、前記複数個の電極の第１電
極からの信号のいずれか２つの組合せの全てに対応させ
てそれぞれ設けられた専用の差動増幅器から成る差動増
幅部と、各電極の第１電極と第２電極からの信号が入力
され、該電極の第１電極と第２電極に跨がってドライバ
ーの手が触ったか否かを判定するインピーダンス検出器
が各電極に対応させて設けられた接触電極判定部と、該
接触電極判定部からの判定出力に基づき、ドライバーの
手が接触した２つの電極からの信号の差動増幅出力のみ
を選択する信号選択部とを設け、該信号選択部で選択さ
れた出力に基づいて心拍数を求めるようにしたことを特
徴とする心拍信号検出装置。2. An electrode unit having a plurality of electrodes for detecting a heart rate installed on the surface of an object with which a driver's hand in a driver's seat contacts, and a signal extracted from the electrode via a signal extraction line. A heart rate signal processing unit for detecting a heart rate, wherein the electrodes are respectively constituted by a first electrode and a second electrode which are insulated from each other and are arranged in parallel with each other; A differential amplifier comprising a dedicated differential amplifier provided in correspondence with all two combinations of signals from the first electrode of the plurality of electrodes, and a first electrode of each electrode. And a signal from the second electrode are input, and an impedance detector that determines whether or not the driver's hand touches the first electrode and the second electrode of the electrode is provided corresponding to each electrode. A contact electrode determination unit; A signal selection unit that selects only a differentially amplified output of signals from the two electrodes touched by the driver's hand based on the determination output, and obtains a heart rate based on the output selected by the signal selection unit. A heartbeat signal detecting device, characterized in that:
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|---|---|---|---|
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