JP2009207809A - 生体信号検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者に応じて生体信号を精度よく検出可能な生体信号検出装置を提供する。
【解決手段】生体信号検出装置では、心電センサ２１ａ及び脈波センサ２１ｂが、ステアリング３０におけるステアリングリム及びステアリングスポークに設けられ、且つ、リム側支持部３１及びスポーク側支持部３２によって、ステアリング３０上の可動範囲（周方向および左右方向）で設置位置を調整可能に取り付けられている。このため、ノイズを極力抑えるために生体センサ群２１が比較的小さい形状であっても、ステアリング３０の握り位置をセンサ位置に合わせなければならないという制約が緩和され、ひいては運転者に応じて生体信号を精度よく検出することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、心電位や脈波などを示す生体信号を検出するための生体信号検出装置に関する。

従来より、心電位，脈波をそれぞれ計測するための心電センサ，脈波センサ（以下、生体センサと総称する）を車両のステアリングホイール（以下、単にステアリングという）に設置し、被測定者が運転中にステアリングを握ることによって生体センサから得られる検出信号（心電信号，脈波信号）を記録することにより、車両運転者の体調をモニタリングする体調管理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

なお、この体調管理装置では、心電センサが、ステアリングリムの左右に設けられた左右一対の電極に被測定者の左右の手が接触した際に各電極間に生じる電位差を検出し、脈波センサが、ステアリングスポークに設けられた光電素子（発光素子，受光素子）を用いて、被測定者の指先から血管の容積変化（血流量の変化）を検出する。
特開平６−２２９１４号公報

ところで、体調管理装置により記録した心電信号や脈波信号（以下、生体信号と総称する）から、車両運転者の体調異常を読み取った場合、その運転者に車両の停止を促すための報知や、車両を停止させるよう自動的にブレーキを作動させて車両を徐々に減速させる車両制御など（以下、安全確保制御と総称する）を行うことが望まれている。

特に、昨今の高齢化社会においては、運転中の高齢者の身体を守るだけでなく、例えば心臓発作などの心血管系の異常が発症することにより運転操作ができない状態に陥ったときに、更なる重大な事故を引き起こしてしまうことを防止する観点からも、このような安全確保制御の重要度が高まりつつあり、ひいては車両運転者の体調異常を適確に判定する必要性から生体信号を精度よく検出することが求められている。

しかし、従来の体調管理装置では、生体センサがステアリングの所定位置に予め固定されているため、生体センサの固定位置が、運転者ごとに好みが異なるステアリングの握り位置と必ずしも一致せず、運転者がステアリング上の手の位置を固定位置に合わせなければならないという制約が生じてしまうという問題があった。

また、従来の体調管理装置で上記の制約を解消しようとすると、ステアリング上を広域にカバーする大きさの生体センサを設ける必要があり、この場合、車両に搭載された他の電子機器から発生した電磁波や車両周囲の外光に起因するノイズが、電極や光電素子から侵入し易くなり、結果的に生体信号の検出精度が低下してしまう虞があるという問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するために、運転者に応じて生体信号を精度よく検出可能な生体信号検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の生体信号検出装置は、車両に設けられる装置であって、その車両の運転者の心電位または脈波を表す生体信号を検出する生体検出部を備え、その生体検出部が、運転者が少なくとも運転時に接触する車両部材（ステアリングホイール，座席など）に設けられ、且つ、その車両部材に応じて予め設定された調整範囲内で設置位置を調整可能に取り付けられている。

したがって、本発明の生体信号検出装置によれば、ノイズを極力抑えるために生体検出部が比較的小さい形状であっても、生体検出部の設置位置（以下、検出部位置という）が可変であるため、車両部材上の接触位置を検出部位置に合わせなければならないという制約が緩和され、ひいては運転者に応じて生体信号を精度よく検出することができる。

具体的に言うと、生体信号検出装置は、請求項２に記載のように、指示部が、生体検出部を調整範囲内で移動可能に支持し、駆動手段が、生体検出部を移動させるための駆動力を支持部に与え、制御部が駆動手段を制御するとよい。

このような調整機構（支持部，駆動手段，制御手段）を用いれば、例えば車両部材の内部などのように運転者の手の届かない箇所に生体検出部が設けられている場合であっても、確実に検出部位置を調整することができる。

また、生体信号検出装置は、請求項３に記載のように、操作入力手段が、運転者による操作指令を入力し、制御手段が、操作入力手段により入力された操作指令に基づき生体検出部の設置位置を調整する手動調整処理を行うようにしてもよい。

このように構成された生体信号検出装置によれば、検出部位置を、運転者自身が例えばスイッチ等を介して間接的に調整することが可能となり、ひいては運転者の利便性を向上させることができる。

或いは、生体信号検出装置は、請求項４に記載のように、接触検出手段が、車両部材の調整範囲内における運転者の接触範囲を検出し、制御手段が、接触検出手段により検出された接触範囲内で生体検出部の設置位置を調整する自動調整処理を行うことが望ましい。

このように構成された生体信号検出装置によれば、検出部位置を、運転者に特別な操作をさせることなく自動的に調整することが可能となり、ひいては運転者の利便性をさらに向上させることができる。

また、生体信号検出装置は、請求項５に記載のように、状況取得手段が、車両の走行状況を取得し、自動調整処理は、予め設定された走行状況と車両部材上の位置との対応関係に基づいて、状況取得手段により取得した走行状況から特定される車両部材上の位置を、生体検出部の設置位置とすることが望ましい。

このように構成された生体信号検出装置によれば、検出部位置を、走行状況に関連する運転者の身体の動き（例えば癖など）に応じて自動的に調整することが可能となり、ひいては車両の走行中であっても被測定者を運転に集中させることができる。

なお、走行状況は、請求項６に記載のように、車両の速度、又は、車両が走行中の道路種別であれば、例えば高速走行と低速走行との違いや、高速道路と一般道路との違い等に応じた運転者の身体の動きを、検出部位置の自動調整に反映させることができる。

ところで、生体信号検出装置は、請求項７に記載のように、判定手段が、心電位または脈波の基準となる波形である基準波形の形状と、生体検出部により検出された生体信号の波形の形状とが類似しているか否かを判定し、制御手段が、自動調整処理後に、判定手段が類似すると判定したときの車両部材上の位置に生体検出部の設置位置を一致させる微調整処理を行うことが望ましい。

このように構成された生体信号検出装置によれば、検出部位置を、正確な生体信号の計測が得られる位置と一致させることにより、検出部位置の調整精度を向上させることができる。

なお、対応関係は、請求項８に記載のように、状況取得手段により取得した走行状況と、判定手段が類似すると判定したときの車両部材上の位置とが対応づけられていることが望ましく、この場合、自動調整処理の段階において調整精度を向上させることができる。

また、生体信号検出装置は、請求項９に記載のように、禁止手段が、車両の回転角が予め設定された閾値を超える場合に、生体検出部による生体信号の検出を禁止することが望ましく、この場合、運転者の身体の動きが大きい場合の生体信号の計測を省略することにより、正確な計測結果を集約することができる。

なお、車両部材は、請求項１０に記載のように、ステアリングホイールであってもよく、この場合、運転者の手肌を生体検出部に直接接触させることが可能となり、簡易かつ精度よく生体信号を検出することができる。

以下に、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
＜全体構成＞
図１は、本発明が適用された生体信号検出装置の構成、及び、生体信号検出装置が接続される車内ＬＡＮの概要を示すブロック図である。

図１に示すように、生体信号検出装置１が接続される車内ＬＡＮ（Local Area Network）１０には、エンジン制御を実行するエンジン電子制御装置（以下、電子制御装置のことをＥＣＵという）２や、車両旋回時の走行安定性を確保する車両安定性制御（以下、ＥＳＣという）を実行するＥＳＣＥＣＵ３等の各種ＥＣＵと共に、ナビゲーション装置４が接続されている。

このうち、エンジンＥＣＵ２は、車速センサ１１からの検出データ（車速）を、車内ＬＡＮ１０を介して生体信号検出装置１に送信すると共に、車内ＬＡＮ１０を介して、先行車との車間距離や自車両の速度を制御する車間制御ＥＣＵ（図示せず）等から目標加速度、ヒューエルカット要求などのデータを受信する。そして、その受信データ等から特定される運転状態となるよう内燃機関（ここでは、ガソリンエンジン）を制御するように構成されている。

ＥＳＣＥＣＵ５は、ブレーキ踏込量センサ１２、ヨーレートセンサ１３からの検出データ（ブレーキ操作状態，ヨーレート）を、車内ＬＡＮ１０を介して生体信号検出装置１に送信する。そして、滑りやすい路面のカーブに侵入したときなどに発生する横滑りを抑制して車両の安定性を確保するために、エンジン出力と各車輪のブレーキ力を自動的に制御するように構成されている。

ナビゲーション装置４は、ＧＰＳ装置１４からの検出データ、及び、地図データ入力器１５からの入力データに基づいて、車両周辺の地図表示や、設定された目的地までの経路設定、音声による案内制御などを実行すると共に、車両の現在位置における道路種別（一般道路，高速道路）を示す道路データを、車内ＬＡＮ１０を介して生体信号検出装置１に送信するように構成されている。

＜生体信号検出装置の構成＞
生体信号検出装置１は、車両に設けられて運転者の生体状態を検出するための生体センサ群２１と、運転者の身体の一部から受ける圧力を検出する圧力センサ２２と、生体センサ群２１の設置位置を移動させるための駆動部２３と、車内ＬＡＮ１０を介して各種データを送受信するバスコントローラ２４と、車両の利用者による各種設定や操作指令を入力する操作入力部２５と、各センサ２１，２２及びバスコントローラ２４を介して入力した各種データを記憶する不揮発性のメモリ（例えば、ＥＥＰＲＯＭ）２６と、画像を表示するための表示部２７と、音声を出力するための音声出力部２８と、各センサ２１，２２，バスコントローラ２４，操作入力部２５からの入力に応じて各種処理を実行し、駆動部２３，表示部２７，音声出力部２８を制御する制御部２０とを備えている。

なお、生体センサ群２１は、一対の電極部４０（図２（ａ）参照）を用いて運転者の心電位を表す心電信号を出力する心電センサ２１ａと、光学素子５０（図２（ａ）参照）を用いて運転者の脈波を表す脈波信号を出力する脈波センサ２１ｂとから構成される。また、駆動部２３は、心電センサ２１ａを移動させるための第１駆動モータ２３ａと、脈波センサ２１ｂを移動させるための第２駆動モータ２３ｂとから構成される。

図２は、本実施形態における生体センサ群２１，圧力センサ２２，駆動部２３の車両への配置状態を表す説明図である。また、図２において、（ａ）はステアリングホイール（以下、単にステアリングという）３０を運転席側からみた正面図であり、（ｂ）はステアリング３０の側面図である。

図２（ａ）に示すように、ステアリング３０におけるステアリングリムの左右の把持部には、左右一対の電極部４０（左電極部４０Ｌ，右電極部４０Ｒ）と、これら電極部４０をステアリングの周方向に移動可能に支持するリム側支持部３１とがそれぞれ設けられている。なお、本実施形態の各電極部４０（４０Ｌ，４０Ｒ）は、図２（ｂ）に示すように、第１電極４１（４１Ｌ，４１Ｒ）と、第２電極４２（４２Ｌ，４２Ｒ）とからなる電極対として構成されている。また、ステアリングリムにおける電極部４０の可動範囲には、ステアリング３０に対する操作者の把持位置を検出するために圧力センサ２２が設けられている。

一方、ステアリング３０におけるステアリングスポークには、発光ダイオード（ＬＥＤ：発光素子）５１と、フォトダイオード（ＰＤ：受光素子）５２と、これら光学素子５０（ＬＥＤ５１，ＰＤ５２）をステアリング３０の左右方向に移動可能に支持するスポーク側支持部３２とがそれぞれ設けられている。

なお、心電センサ２１ａは、上記の電極部４０を用いて、被測定者の左右の手が電極部４０に接触した際に各電極部４０Ｌ，４０Ｒ間に生じる電位差に基づく信号を心電信号として出力するように構成されている。

また、脈波センサ２１ｂは、上記の光学素子５０を用いて、ＬＥＤ５１から被測定者に向けて放射された光が被測定者の体内を通る毛細動脈に到達し、毛細動脈を流れる血液中のヘモグロビンに吸収されることなく反射した散乱光の一部をＰＤ５２が受光することにより、その受光量に基づく信号を脈波信号として出力するように構成されている。

図３は、リム側支持部３１の機構を説明するための概略図である。
図３に示すように、リム側支持部３１は、電極部４０と一体に形成されて平板状の棒に歯切りをしたラック３１ａと、小口径の円形歯車であるピニオン３１ｂとによる所謂ラックアンドピニオンにより、第１駆動モータ２３ａに接続されたウォーム３１ｃを介してピニオン３１ｂに回転力が加えられると、電極部４０がラック３１ａの末端まで移動可能となる機構を有している。つまり、リム側支持部３１は、第１駆動モータ２３ａに入力されるパルス数に応じて、電極部４０の設置位置をステアリング３０の周方向における可動範囲内で調整可能に構成されている。

なお、スポーク側支持部３２は、リム側支持部３１の構成とほぼ同様であるため図示および詳細な説明を省略するが、第２駆動モータ２３ｂに入力されるパルス数に応じて、光学素子５０の設置位置をステアリング３０の左右方向における可動範囲内で調整可能に構成されている。

図１に戻り、表示部２７は、カラー表示装置であり、液晶ディスプレイ，有機ＥＬディスプレイ，ＣＲＴ，ヘッドアップディスプレイなどがあるが、そのいずれを用いてもよく、また、当該装置に専用のものを設けてもよいし、ナビゲーション装置４のために既に設置されているものを使用してもよい。

操作入力部２５は、例えば表示部２７と一体になったタッチスイッチやメカニカルなスイッチ、或いはリモコン等があるが、そのいずれを用いてもよく、生体センサ群２１を移動させるための操作指令や、後述する調整モードを設定するための設定指令などを入力する。

メモリ２６には、心電波および脈波の基準となる波形（以下、基準波形という）を示す波形データや、操作入力部２５を介して運転者によってなされる各種設定を示す設定データ、生体センサ群２１の設置位置（以下、単にセンサ位置という）を示すセンサ位置データが記憶されている。

また、メモリ２６には、生体センサ群２１からの検出信号（心電信号，脈波信号；以下、生体信号と総称する）がＡ／Ｄ変換された信号データ（以下、生体信号データという）を、予め設定された保持期間分だけ記憶するための領域（以下、信号記憶領域という）や、センサ位置データを道路種別および車速に対応づけて記憶するための領域（以下、位置記憶領域という）等が設けられている。

制御部２０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏ及びこれらの構成要素を接続するバスライン等からなる周知のマイクロコンピュータを中心に構成されており、ＲＯＭに記憶されたプログラムに基づいて、以下で説明する生体信号計測処理およびセンサ位置調整処理を実行する。なお、制御部２０は、図示を省略するが、Ａ／Ｄ変換回路を備え、生体センサ群２１（及び圧力センサ２２）から入力される信号をＡ／Ｄ変換し、この変換後の信号データをメモリ２６に記憶するように構成されている。

また、制御部２０は、上記の処理の他に、生体センサ群２１から生体信号を入力すると、生体信号データをメモリ２６の信号記憶領域に書き込むための処理（以下、データ書込処理という）や、駆動部２３に出力するパルス数に基づいてセンサ位置を算出し、この算出したセンサ位置を表すセンサ位置データをメモリ２６に記憶する処理（以下、センサ位置算出処理という）を実行するように構成されている。

なお、データ書込処理では、複数（本実施形態では合計４個）の電極４１，４２と運転者の手との接触インピーダンスを測定して、心電波形の測定に用いる左右の電極部４０の組を設定し、電極部４０の組を複数設定できた場合には、各組の電極部を使って心電波形を測定し、この測定結果を加算することでノイズを低減する周知のノイズ低減処理を施している。

＜生体信号計測処理＞
ここで、制御部２０のＣＰＵが実行する生体信号計測処理を、図４に示すフローチャートに沿って詳細に説明する。なお、本処理は、生体信号検出装置１に電源が投入されると起動されて、電源が遮断されるまで後述するセンサ位置調整処理と並列実行される。また、電源投入時の初期設定として、データ書込処理の進行状況を示す処理フラグが、メモリ２６の信号記憶領域に生体信号データが書き込み中でないことを表す０に設定されている。

まず、本処理が起動されると、Ｓ１１０では、車内ＬＡＮ１０を介して、エンジンＥＣＵ２及びＥＳＣＥＣＵ３から各センサ１１〜１３の検出データ（車速，ブレーキ操作状態，ヨーレート）を取得すると共に、ナビゲーション装置４から道路データ（道路種別）を取得する。

続くＳ１２０では、Ｓ１１０で取得した車速およびブレーキ操作状態を表すデータに基づいて、車両が停止中であるか否かを判断し、肯定判断した場合にはＳ１４０に進み、否定判断した場合にはＳ１３０に進む。

Ｓ１３０では、Ｓ１１０で取得したヨーレートを表すデータに基づいて、車両の回転角が予め設定された閾値以内であるか否かを判断し、肯定判断した場合には、車両が直進しているとみなしてＳ１４０に進み、否定判断した場合には、車両がカーブ路を走行中であるとみなしてＳ１４５に進む。

先のＳ１２０又はＳ１３０で車両が停止中または直進走行中であるとみなした場合に進むＳ１４０では、処理フラグが１に設定されているか否かを判断し、肯定判断した場合にはＳ１１０に戻り、否定判断した場合にはＳ１５０に進む。

一方、先のＳ１３０で車両がカーブ路を走行中であるとみなした場合に進むＳ１４５では、処理フラグが０に設定されているか否かを判断し、肯定判断した場合にはＳ１１０に戻り、否定判断した場合にはＳ１５５に進む。

Ｓ１５０では、データ書込処理を開始し、Ｓ１６０に進む。一方、Ｓ１５５では、データ書込処理を停止し、Ｓ１６５に進む。
続くＳ１２０では、生体信号データをメモリ２６の信号記憶領域に書き込み中であるか否か（即ち、データ書込処理が行われているか否か）を判断し、肯定判断した場合にはＳ１３０に進み、否定判断した場合にはＳ１３５に進む。

Ｓ１６０では、データ書込処理の進行状況を示す処理フラグを、データが書き込み中であることを表す１に設定し、Ｓ１１０に戻る。一方、Ｓ１６５では、処理フラグを、データが書き込み中でないことを表す０に設定し、Ｓ１１０に戻る。

＜センサ位置調整処理＞
ここで、制御部２０のＣＰＵが実行するセンサ位置調整処理を、図５に示すフローチャートに沿って詳細に説明する。なお、本処理は、生体信号検出装置１に電源が投入されると起動されて、電源が遮断されるまで先の生体信号計測処理と並列実行される。また、本処理は、ステアリング３０における心電センサ２１ａ及び脈波センサ２１ｂの設置位置を調整するために行なわれるが、説明の重複を避けてわかりやすくするために、代表して心電センサ２１ａを取り扱うこととする。

まず、本処理が起動されると、Ｓ２１０では、メモリ２６に記憶されているイニシャル位置にセンサ位置を移動させるために、電極部４０の移動距離に応じた正負のパルス数を表す信号（以下、パルス信号という）を第１駆動モータ２３ａに出力する。なお、イニシャル位置は、後述する手動調整処理によってメモリ２６に記憶される。また、ここでの移動後のセンサ位置は、センサ位置算出処理によってメモリ２６に記憶される。

続くＳ２２０では、メモリ２６に記憶されている設定データに基づいて、調整モードに関する設定（モード設定）が、センサ位置を手動で調整するための手動モードに設定されているか否かを判断し、肯定判断した場合にはＳ２３０に進み、否定判断した場合にはＳ２４０に進む。なお、調整モードとしては、手動モードの他に、センサ位置を自動で調整するための自動モードが設定可能であり、これら両者のいずれかが、運転者によって操作入力部２５を介して予め設定される。

Ｓ２３０では、運転者自身が操作入力部２５を介してセンサ位置を手動で調整するための手動調整処理を実行し、Ｓ２２０に戻る。
一方、Ｓ２４０では、車内ＬＡＮ１０を介して、エンジンＥＣＵ２及びＥＳＣＥＣＵ３から各センサ１１〜１３の検出データ（車速，ブレーキ操作状態，ヨーレート）を取得すると共に、ナビゲーション装置４から道路データ（道路種別）を取得し、これらのデータを、車両の走行状況を表す状況データとしてＲＡＭに記憶する。

続くＳ２５０では、Ｓ２４０で取得した状況データと、前回の本処理でＲＡＭに記憶した状況データとを比較して、車両の走行状況が変化したか否かを判断し、肯定判断した場合にはＳ２６０に進み、否定判断した場合にはＳ２５０に戻る。なお、ここでの走行状況の変化には、車両のイグニッションスイッチがＯＦＦ状態からＯＮ状態に変化した場合も含まれる。

Ｓ２６０では、運転者がステアリングを把持する位置（以下、把持位置という）に基づいてセンサ位置を自動で調整するための自動調整処理を実行し、Ｓ２２０に戻る。
＜手動調整処理＞
次に、先のセンサ位置調整処理のＳ２３０で実行される手動調整処理を、図６に示すフローチャートに沿って詳しく説明する。

まず、本処理が開始されると、Ｓ３１０では、操作入力部２５を介して心電センサ２１ａを上下に移動させるための操作指令が入力されているか否か（例えばスイッチが押下されているか否か）を判断し、肯定判断した場合にはＳ３２０に進み、否定判断した場合にはそのまま待機する。

Ｓ３２０では、Ｓ３１０で入力されている操作指令に応じてセンサ位置を移動させるためのパルス信号を第１駆動モータ２３ａに出力することにより、ステアリング３０におけるセンサ位置を調整する。なお、ここでの移動後のセンサ位置は、センサ位置算出処理によってメモリ２６に記憶される。

続くＳ３３０では、操作入力部２５から操作指令が入力されない状態が予め設定された停止時間継続したか否かを判断し、肯定判断した場合には、運転者による操作（例えばスイッチの押下）が停止したものとみなしてＳ３４０に進み、否定判断した場合にはＳ３２０に戻る。

Ｓ３４０では、Ｓ３３０における停止時間中にデータ書込処理により得られた心電波形と、メモリ２６に記憶されている波形データが示す基準波形（ここでは、基準心電波形）との間の相関係数を算出し、この相関係数が所定値（例えば、０．７５）以上であるか否かを判断し、ここで、肯定判断した場合には、両者が類似するとみなしてＳ３５０に進み、一方、否定判断した場合にはＳ３６０に進む。

なお、心電波形は、主に、心房の電気的興奮を反映するＰ波と、心室の電気的興奮を反映するＱ，Ｒ及びＳ波と、興奮した心室の心筋細胞が再分極する過程を反映するＴ波とから構成され、Ｒ波が最も大きい波高（電位差）を有する。また、基準心電波形とは、運転者から適切に心電信号を取得できたか否かを判定するための指標となる波形を意味し、Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓ及びＴ波それぞれ（Ｒ波のみでも可）の波高などの一般的な平均値あるいは予め運転者により測定された測定値で示される。

Ｓ３５０では、先のＳ３４０で類似すると判断されたときのセンサ位置をイニシャル位置に設定して、この設定したイニシャル値をメモリ２６に記憶し、本処理を終了する。一方、Ｓ３６０では、表示部２７及び音声出力部２８を介して、センサ位置の再調整が必要である旨を報知し、再びＳ３１０に戻る。

つまり、本処理では、図７（ａ）に示すように、波高（例えばＲ波の高さ）が時間軸に対して大きく異なる場合には、心電波形が正確に計測されていないものとみなし、一方、図７（ｂ）に示すように、波高（例えばＲ波の高さ）が時間軸に対して概ね一定である場合には、心電波形が正確に計測されているものとみなしている。

＜自動調整処理＞
次に、センサ位置調整処理のＳ２６０で実行される自動調整処理を、図８に示すフローチャートに沿って詳しく説明する。

まず、本処理が開始されると、Ｓ４１０では、先のセンサ位置調整処理のＳ２４０で取得した車速および道路種別を表すデータに基づいて、これらと同じ車速（一定範囲内の車速でも可）および道路種別と対応付けられてメモリ２６の位置記憶領域に記憶されているセンサ位置（以下、記憶位置という）が存在するか否かを判断し、肯定判断した場合にはＳ４２０に進み、否定判断した場合にはＳ４３０に進む。

Ｓ４２０では、Ｓ４１０で存在すると判断した記憶位置にセンサ位置を移動させるためのパルス信号を第１駆動モータ２３ａに出力することにより、ステアリング３０におけるセンサ位置を調整し、Ｓ４５０に進む。なお、ここでの移動後のセンサ位置は、センサ位置算出処理によってメモリ２６に記憶される。

一方、Ｓ４３０では、圧力センサ２２からステアリング３０に対する操作者の把持位置を取得し、Ｓ４４０に進む。
Ｓ４４０では、Ｓ４３０で取得した把持位置にセンサ位置を移動させるためのパルス信号を第１駆動モータ２３ａに出力することにより、ステアリング３０におけるセンサ位置を調整し、Ｓ４５０に進む。なお、ここでの移動後のセンサ位置も、センサ位置算出処理によってメモリ２６に記憶される。

Ｓ４５０では、予め設定された待機時間中にデータ書込処理により得られた心電波形と、メモリ２６に記憶されている波形データが示す基準心電波形とに基づき、先の手動調整処理におけるＳ３４０と同様にして両者の類似判断を行い、肯定判断した場合にはＳ４７０に進み、否定判断した場合にはＳ４６０に進む。

Ｓ４６０では、予め設定された少数のパルス信号を第１駆動モータ２３ａに出力して、再びＳ４５０に戻り、これらのステップを繰り返すことにより、基準心電波形に近い心電波形（図７（ｂ）参照）が得られる位置に到達するようステアリング３０におけるセンサ位置を微調整する。なお、ここでの移動後のセンサ位置も、センサ位置算出処理によってメモリ２６に記憶される。

Ｓ４７０では、先のＳ４５０で類似すると判断したときのセンサ位置を、先のセンサ位置調整処理のＳ２４０で取得した車速および道路種別を表すデータに対応づけて、メモリ２６の位置記憶領域に記憶し、本処理を終了する。

なお、上記実施形態において、生体センサ群２１が生体検出部、リム側支持部３１及びスポーク側支持部３２が支持部、駆動部２３が駆動手段、センサ位置調整処理が制御手段、操作入力部２５が操作入力手段、圧力センサ２２が接触検出手段、エンジンＥＣＵ２及びナビゲーション装置４が状況取得手段、Ｓ３４０及びＳ４５０が判定手段、Ｓ１３０及びＳ１５５が禁止手段に相当する。

＜本実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態の生体信号検出装置１は、心電センサ２１ａ及び脈波センサ２１ｂが、ステアリング３０におけるステアリングリム及びステアリングスポークに設けられ、且つ、リム側支持部３１及びスポーク側支持部３２によって、ステアリング３０上の可動範囲で設置位置を調整可能に取り付けられている。

したがって、本実施形態の生体信号検出装置１によれば、ノイズを極力抑えるために生体センサ群２１が比較的小さい形状であっても、ステアリング３０の握り位置をセンサ位置に合わせなければならないという制約が緩和され、ひいては運転者に応じて生体信号を精度よく検出することができる。

また、センサ位置調整処理では、車両が走行中であれば、センサ位置を自動で調整する自動調整処理の実行が、走行状況が変化した場合に限られているため、センサ位置の移動を多用することなく、ひいては被測定者を運転に極力集中させることができる。

なお、センサ位置調整処理では、電源起動時のセンサ位置（イニシャル位置）が、手動調整処理によって設定されるため、電源を再投入すれば前回に運転者自身が手動で設定した位置にセンサ位置が自動的に移動し、この移動後の位置から手動調整を始めることが可能となり、ひいては手動による再調整に要する時間や手間を削減することができる。

［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。

例えば、上記実施形態の自動制御処理では、データ書込処理により得られた心電波形が基準心電波形と類似しない場合にセンサ位置を微調整しているが、このステップを省略しても構わない。さらに言えば、ステアリング３０におけるセンサ位置ごとに、基準心電波形と類似した確率を記憶しておき、この確率が最も高い記憶位置にセンサ位置を移動させるようにしてもよい。

また、上記実施形態の生体信号計測処理では、自動調整処理の実行を、ヨーレートセンサを用いて車両の回転角が予め設定された閾値を超える場合に禁止しているが、これに限定されず、例えば重力方向の加速度センサを用いて車両の振動が大きい場合に禁止してもよい。

ところで、上記実施形態の各電極部４０（４０Ｌ，４０Ｒ）は、それぞれ二つの電極４１（４１Ｌ，４１Ｒ），４２（４２Ｌ，４２Ｒ）からなる電極対として構成されているが、これに限定されるものではなく、例えば、図９に示すように、それぞれ四つの電極４１Ｌ，４１Ｒ〜４４Ｌ，４４Ｒにより構成されてもよい。この場合、周知のノイズ低減処理による生体信号の測定精度を向上させることができる。さらに言えば、シフトノブやドア側に電極を追加して設置しておいてもよい。

なお、上記実施形態では、ステアリングリムの周方向に移動可能に心電センサ２１ａが設置され、ステアリングスポークの左右方向に移動可能に脈波センサ２１ｂが設置されているが、設置状態はこれに限定されるものではなく、両者の設置位置を置き換えてもよいし、両者のいずれか一方だけが備えられていてもよい。また、これらのセンサ２１ａ，２１ｂは、設置面に対して高さ方向に移動可能となるような支持機構を有していてもよい。

さらに、上記実施形態では、ステアリング３０に対する操作者の把持位置を検出するために、ステアリングリムに設けられた圧力センサ２２を用いているが、これに限定されるものではなく、例えば、ステアリング３０周辺を撮像する室内カメラを用いてもよい。

或いは、上記実施形態の圧力センサ２２の設置位置に、ステアリングヒータやステアリングクーラを設けてもよい。さらに言えば、ステアリング３０に把持された運転者の手の温度を検出する温度センサを設け、この温度センサの検出結果に応じて、ステアリングヒータやステアリングクーラの温度制御を行ってもよい。

なお、本実施形態では、ステアリング３０に設けられた心電センサ２１ａを用いて心電波形を計測しているが、これに限定されるものではなく、図１０に示すように、運転座席の座面や背もたれ面に設けられた電極部６０や、シートベルトを摺動可能に設けられた感圧センサ７０を用いてもよい。さらに言えば、運転座席に電極部６０の設置位置（電極位置）を移動可能に支持するための支持機構が設け、電極位置を運転者の体格に応じて自動的に調整する位置調整制御を行ってもよい。

本発明が適用された生体信号検出装置の構成、及び、生体信号検出装置が接続される車内ＬＡＮの概要を示すブロック図。 生体センサ等の配置状態の一例を示す説明図。 リム側支持部の機構を説明するための概略図。 ＣＰＵが実行する生体信号計測処理の詳細を示すフローチャート。 ＣＰＵが実行するセンサ位置調整処理の詳細を示すフローチャート。 センサ位置調整処理のＳ２３０で実行される手動調整処理の詳細を示すフローチャート。 心電波形および脈波形を示すグラフ。 センサ位置調整処理のＳ２７０で実行される自動調整処理の詳細を示すフローチャート 他の実施形態における電極部４０の構成を示す概略図。 他の実施形態における生体センサの配置状態の一例を示す説明図。

符号の説明

１…生体信号検出装置、２…エンジンＥＣＵ、３…ＥＳＣＥＣＵ、４…ナビゲーション装置、１０…車内ＬＡＮ、１１…車速センサ、１２…ブレーキ踏込量センサ、１３…ヨーレートセンサ、１４…ＧＰＳ装置、１５…地図データ入力器、２０…制御部、２１…生体センサ群、２１ａ…心電センサ、２１ｂ…脈波センサ、２２…圧力センサ、２３…駆動部、２３ａ…第１駆動モータ、２３ｂ…第２駆動モータ、２４…バスコントローラ、２５…操作入力部、２６…メモリ、２７…表示部、２８…音声出力部、３０…ステアリング、３１…リム側支持部、３２…スポーク側支持部、４０…電極部、５０…光学素子。

Claims (10)

1. 車両に設けられ、該車両の運転者の心電位または脈波を表す生体信号を検出する生体検出部を備える生体信号検出装置において、
   前記生体検出部は、前記運転者が少なくとも運転時に接触する車両部材に設けられ、且つ、該車両部材に応じて予め設定された調整範囲内で設置位置を調整可能に取り付けられていることを特徴とする生体信号検出装置。
2. 前記生体検出部を前記調整範囲内で移動可能に支持する支持部と、
   前記生体検出部を移動させるための駆動力を前記支持部に与える駆動手段と、
   前記駆動手段を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の生体信号検出装置。
3. 前記運転者による操作指令を入力する操作入力手段を備え、
   前記制御手段は、前記操作入力手段により入力された前記操作指令に基づき前記生体検出部の設置位置を調整する手動調整処理を行うことを特徴とする請求項２に記載の生体信号検出装置。
4. 前記車両部材の前記調整範囲内における前記運転者の接触範囲を検出する接触検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記接触検出手段により検出された前記接触範囲内で前記生体検出部の設置位置を調整する自動調整処理を行うことを特徴とする請求項２に記載の生体信号検出装置。
5. 前記車両の走行状況を取得する状況取得手段を備え、
   前記自動調整処理は、予め設定された前記走行状況と前記車両部材上の位置との対応関係に基づいて、前記状況取得手段により取得した走行状況から特定される前記車両部材上の位置を、前記生体検出部の設置位置とすることを特徴とする請求項４に記載の生体信号検出装置。
6. 前記走行状況は、前記車両の速度、又は、前記車両が走行中の道路種別であることを特徴とする請求項５に記載の生体信号検出装置。
7. 前記心電位または前記脈波の基準となる波形である基準波形の形状と、前記生体検出部により検出された前記生体信号の波形の形状とが類似しているか否かを判定する判定手段を備え、
   前記制御手段は、前記自動調整処理後に、前記判定手段が類似すると判定したときの前記車両部材上の位置に前記生体検出部の設置位置を一致させる微調整処理を行うことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の生体信号検出装置。
8. 前記対応関係は、前記状況取得手段により取得した走行状況と、前記判定手段が類似すると判定したときの前記車両部材上の位置とが対応づけられていることを特徴とする請求項７に記載の生体信号検出装置。
9. 前記車両の回転角が予め設定された閾値を超える場合に、前記生体検出部による前記生体信号の検出を禁止する禁止手段を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の生体信号検出装置。
10. 前記車両部材は、ステアリングホイールであることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の生体信号検出装置。