JP2013116145A - 生体状態検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生体状態を検出するための検出部が、生体状態を測定しないときに被験者の邪魔になったり美観を損ねたりすることなく、被験者の人体の一部に適度な圧力で接触可能な生体状態検出装置を提供する。
【解決手段】生体状態検出部２０は、筐体１２の表面に設けられた対象検出センサ３０に接触した検知対象の生体状態を示す生体信号を検出する。ここで、対象検出センサ３０に検知対象が接触していないときは、生体状態検出部２０は、筐体１２ガイド部１９内に収容されている。一方、対象検出センサ３０に検知対象が接触しているときは、生体状態検出部２０は、ガイド部１９の開口が形成されている開口部１３から前端部２５が突出するように、移動部５０により移動させられる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、脈波や脈拍数等の生体状態を検出する生体状態検出装置に関する。

従来、脈波や脈拍数等の生体状態を検出する生体状態検出装置が知られている。脈波とは、心拍に従って発生する、血管内の血液の波動的な圧力変動のことであり、脈拍数とは、脈波に現れるピークの一定時間あたりの回数である。

このような生体状態検出装置では、被験者の指または掌等に接触可能に設けられた光学式の脈波センサを用いて、脈波や脈拍数等を検出することが一般的である。光学式脈波センサとは、赤外光や可視光等の光を被験者の指または掌等に照射し、指または掌等からの反射光を受光し、反射光の強度に基づいて、血液中のヘモグロビンの光吸収特性を利用して血管内の血液の波動的な容積変化を検出する、すなわち脈波を検出するものである。

光学式脈波センサを用いた生体状態検出装置としては、周囲より突出した状態を維持するように保持され、所定の載置面に被験者の指が載置されて押し込まれると、指を押し返す反発力を発生させるように構成された可動部を用い、この可動部の載置面に光学式脈波センサを設けることで、光学式脈波センサと指とを隙間なく密着させる脈波検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−４３１５０号公報

しかしながら、上記装置では、可動部に設けられている光学式脈波センサは常に装置から突出している状態となっている。このため、例えば、車両のステアリングホイールに上記装置を適用し、車両を運転する運転者の生体状態を検出しようとした場合、生体状態を測定しないときには、この突出した状態となっている光学式脈波センサが運転者のステアリングホイール操作の邪魔になる虞がある。また、例えば、上記装置を装飾品として室内に置く場合、光学式脈波センサが常に装置から突出している状態であると、美観を損ねることが懸念される。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、生体状態を検出するための検出部が、生体状態を測定しないときに被験者の邪魔になったり美観を損ねたりすることなく、被験者の人体の一部に適度な圧力で接触可能な生体状態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発明である請求項１に記載の生体状態検出装置は、筐体の表面に、被験者の人体の一部を検知対象として、該検知対象を接触させる接触部を有しており、生体信号検出手段は、その接触部に接触した検知対象に向けて光を照射し、光を照射した方向からの反射光を受光し、受光した光の強度から被験者の生体状態を示す生体信号を検出する。

また、生体状態検出装置では、接触部に検知対象が接触している状態を接触状態とし、接触部に検知対象が接触していない状態を非接触状態として、接触検出手段が、接触状態および非接触状態を検出し、さらに、生体信号検出手段が接触部から突出した状態となる位置を測定位置、生体信号検出手段が筐体の内部に収容された状態となる位置を収容位置として、移動手段が、生体信号検出手段を、接触検出手段により非接触状態が検出されているときに収容位置に移動させるとともに、接触検出手段により接触状態が検出されているときに測定位置に位置するように移動させる。

このように構成された本発明の生体状態検出装置では、接触検出手段により非接触状態が検出されているとき、つまり生体状態信号を検出する必要がないときに生体信号検出手段が筐体の内部に収容された状態となっている。このため、本発明の生体状態検出装置では、生体信号検出手段が被験者の邪魔になったり生体状態検出装置の美観を損ねたりすることなく、被験者の人体の一部に適度な圧力で光学式脈波センサを接触させることができる。また、これによると、生体信号検出手段が接触部から突出した状態となるため、仮に接触部と検知対象との間に隙間があったとしても検知対象に生体信号検出手段を接触させることができる。

ところで、適度な圧力で検知対象（被験者の人体の一部）に光学式脈波センサが接触していない場合、脈波を正確に検出できない虞があるという問題がある。これは、圧力が大きすぎると、検知対象の血管内の血流が止まってしまうことがあるためであり、逆に、圧力が小さすぎると、検知対象と光学式脈波センサとの間に生じた隙間から太陽や蛍光灯等からの照射光が外乱として光学式脈波センサで受光されてしまうことがあるためである。

そこで本発明の生体状態検出装置において、移動手段は、例えば請求項２に記載のように、収容位置と測定位置との間で生体状態検出手段を移動させる粗調整手段と、生体信号検出手段に対する検知対象の位置に応じて測定位置を微調整する微調整手段とを備えていてもよい。

ここで微調整手段は、移動手段による移動範囲より狭い移動範囲内で測定位置を調整するものとする。また移動手段は、収容位置と測定位置との２点間を移動するように構成されていてもよいし、収容位置と複数の測定位置との間を移動するように構成されていてもよい。

これによると、まず粗調整手段により生体信号検出手段を検知対象に近づけた後、微調整手段により測定位置を調整するため、微調整手段が無い場合に比べて、生体信号検出手段から検知対象により適切な圧力を作用させることができる。

具体的には請求項３に記載のように、移動手段において生体信号検出手段がケース部によって保持され、粗調整手段がこのケース部を移動させることにより生体信号検出手段を移動させるように構成されていてもよい。さらに、微調整手段は、生体信号検出手段に検知対象が接触すると、ケース部に対する生体信号検出手段の位置を受動的に変位させる弾性部材からなっていてもよい。

これによると、微調整手段は受動的に作動するため、移動手段を簡易な構成とすることができる。
また本発明の生体状態検出装置において、移動手段は、請求項４に記載のように、接触圧検出手段によって生体信号検出手段に対する検知対象の接触圧を検出し、検出された接触圧が予め定められた適正圧となる位置を測定位置として、調整手段によって生体信号検出手段を移動させるように構成されていてもよい。

これによると、接触圧検出手段によって接触圧を確認しながら生体信号検出手段を移動させることができるため、より測定に適した接触圧で生体信号検出手段を検知対象に接触させることができる。なお、ここでいう適正圧とは、予め定められた一点の値でもよいし、予め定められたある範囲を有する値であってもよい。

ここで、調整手段は、請求項５に記載のように、接触検出手段により接触状態が検出されると、接触部を構成する面からの突出量が段階的に増大するように、生体信号検出手段を複数段階で移動させるように構成されていてもよい。

これによると、生体信号検出手段を必要以上に大きな圧力で検知対象に接触させてしまうことを防止できるため、生体信号検出手段との接触による痛みが生じることを抑制できる。

さらにまた本発明の生体状態検出装置では、請求項６に記載のように、生体信号検出手段の測定位置側の端部を前端部とし、該前端部に検知対象が当接している状態を当接状態、当接していない状態を非当接状態として、生体信号検出手段が当接状態または非当接状態のいずれにあるかを検出する当接検出手段を備えていてもよい。

これにより、当接検出手段により検出された当接状態であるか否かの情報を、他の構成を用いることによって有効に活用することができる。
例えば、生体状態検出装置は、請求項９に記載のように、接触検出手段により接触状態が検出され、且つ当接検出手段により非当接状態が検出されているとき、検知対象と生体信号検出手段とが非当接状態にあることを被験者に認識させる報知手段を備えていてもよい。

この場合は、検知対象が接触部に接触しているにも関わらず当接検出手段により非当接状態が検出されている場合は、被験者に、視覚および聴覚等によって、適切に接触部に検知対象を触れさせるように促すことができる。

ここで、報知手段は、生体状態検出装置の外部に設けられていてもよいし、あるいは生体状態検出装置の内部に設けられていてもよい。
なお、ここでいう当接検出手段は、生体信号検出手段への接触の有無だけではなく、その接触の仕方（圧力や面積）を検出するものであっても良い。

例えば、当接検出手段は、請求項７に記載のように、光を受光する受光手段を備え、該受光手段にて受光する光の強度から当接状態および非当接状態を検出するように構成されていてもよい。

これによると、例えば、生体信号検出手段にて検知対象に向けて照射した光の反射光を受光するための素子と当接検出手段が備える受光素子とを兼ねることにより、部品点数を削減することができる。

また、当接検出手段は、請求項８に記載のように、生体信号検出手段に対する検知対象の接触圧から、当接状態および非当接状態を検出するように構成されていてもよい。
これによると、脈波の検出に適した接触圧を適正圧とし、例えば、接触圧が予め定めた適正圧より大きい場合を当接状態とするように構成することにより、検知対象に生体信号検出手段を脈波の検出に適した接触圧で接触させることができる。

また、接触部には、請求項１０に記載のように、検知対象と接触部との摩擦係数を増加させる形状または材質を有した滑り止め部が設けられていることが望ましい。
上記のように構成されている生体状態検出装置は、例えば請求項１１に記載のように、被験者が操作する車両のステアリングホイールに設けられていてもよい。これによると、運転前および運転中に検出した生体状態から、被験者が運転に適した状態であるか否かを確認できるため、運転時の安全性を向上させることができる。

また、上記のように構成されている生体状態検出装置は、例えば請求項１２に記載のように、被験者が座る椅子の手すりに設けられていてもよい。これにより、座っているときのリラックスした状態で被験者の生体状態を測定することができる。

本実施形態の生体状態検出装置の構成を示す模式図である。 （ａ）は、生体状態検出装置が適用されるステアリングホイールシステムの使用状態を示す説明図であり、（ｂ）は、生体状態検出装置の装着位置周辺の構成を示す説明図である。 （ａ）は生体状態検出部の前端部に押圧力が作用していないときの当接検出センサを示す説明図であり、（ｂ）は、押圧力が作用しているときの当接検出センサを示す説明図である。 （ａ）は収容状態のセンサ保持部を示す説明図であり、（ｂ）は測定状態のセンサ保持部を示す説明図であるである。 滑り止め部４０の構成を示す説明図である。 ＭＰＵが実行する移動処理の内容を表すフローチャートである。 （ａ）は生体状態検出部２０にて検知対象（掌）が接触している状態示す説明図であり、同図（ｂ）は、生体状態検出部２０周辺の拡大図であるである。 第２実施形態の生体状態検出装置の構成を示す説明図である。 （ａ）は収容位置に位置する生体状態検出部を示す説明図であり、同図（ｂ）は測定位置に位置する生体状態検出部を示す説明図である。 第３実施形態の生体状態検出装置の構成を示す説明図である。 （ａ）は第１測定位置に位置する生体状態検出部を示す説明図であり、同図（ｂ）は第２測定位置に位置する生体状態検出部を示す説明図であり、同図（ｃ）は第３測定位置に位置する生体状態検出部を示す説明図である。 ＭＰＵが実行する移動処理の内容を示すフローチャートである。 フォトダイオードの出力電圧を表す説明図である。 （ａ）は、生体状態検出装置を椅子に適用した他の実施形態の使用状態を示す説明図であり、同図（ｂ）は、生体状態検出装置の装着位置周辺の構成を示す説明図である。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
[第１実施形態]
＜構成＞
図１は、本実施形態の生体状態検出装置１の構成を示す模式図である。また図２（ａ）は、生体状態検出装置１が適用されるステアリングホイールシステム１０１の使用状態を示す説明図であり、同図（ｂ）は、生体状態検出装置１の装着位置周辺の構成を示す説明図である。ここで、ステアリングホイールシステム１０１とは、車両に搭載されるステアリングホイール１０を把持する運転者（被験者）の人体の一部である掌を生体状態を検出する対象物（検知対象）として、脈波や脈拍を検出するシステムをいう。

図１に示すように、生体状態検出装置１は、光を用いて脈波を検出する生体状態検出部２０と、生体状態の検出を行う必要がある時に、生体状態検出部２０が位置すべき測定位置、および生体状態の検出を行う必要がない時に生体状態検出部２０が位置すべき収容位置のいずれかに、生体状態検出部２０を移動させる移動部５０と、検知対象の存在を検出する対象検出センサ３０と、対象検出センサ３０での検出結果に基づいて移動部５０を駆動することによって、生体状態検出部２０の位置を制御すると共に、生体状態検出部２０を用いた生体状態の検出を行う制御部６０とを備えている。

＜生体状態検出部＞
生体状態検出部２０は、光学式脈波センサからなり、前端部２５（後に詳述する測定位置側の端部）に脈波を測定するために光を照射する照射部２４および照射方向からの反射光を受光する受光部２６が設けられている。受光部２６は、光の強度を電気信号（電圧）に変換するフォトダイオード（図示せず）を有している。

また、生体状態検出部２０は、ステアリングホイール１０の筐体１２に形成された収容通路を移動するように配置される。なお、収容通路の開口は、筐体１２の表面のうち、運転中の運転者によって把持される標準的な部位（特に検知対象としての運転者の掌の拇指球が当接する部位）に形成されている（図２参照）。以下では、筐体１２の表面であって収容通路の開口が形成されている部位を開口部１３という。また、筐体１２のうち収容通路を形成する部位をガイド部１９という。

＜移動部＞
移動部５０は、ガイド部１９の内壁に沿って移動可能に形成されたセンサ保持部７０と、モータ（図示せず）の回転運動をガイド部１９の壁面に沿うセンサ保持部７０の移動（直線運動）に変換する駆動部５１と、を備えている。

＜センサ保持部＞
センサ保持部７０は、有底筒状に形成されているケース７１と、ケース７１内部に収容されている生体状態検出部２０をケース７１内部へ押し込む押圧力が作用すると生体状態検出部２０を元の位置（以下、基準位置という）へ戻すように付勢する圧縮コイルばね７２と、生体状態検出部２０に検知対象が当接していることを検出する当接検出センサ７３とを備えている（図１参照）。

なお、圧縮コイルばね７２は、生体状態検出部２０に押圧力が作用していない場合、生体状態検出部２０の前端部２５をケース７１から突出した位置（基準位置）に位置させている。

当接検出センサ７３は、前端部２５に押圧力が作用することにより生体状態検出部２０がケース７１の内部へ変位するときに生体状態検出部２０の後端部２９に押圧されて変位する板ばね７６と、予め定められた位置まで生体状態検出部２０が変位したときに板ばね７６に接触する位置に設けられている接点７４とを備えている。つまり、当接検出センサ７３はスイッチとして構成されており、板ばね７６と接点７４との間には後述する制御部６０に備えられているＭＰＵ６４から予め定められた値の検出用電圧が印加されている。

ここで、図３（ａ）は生体状態検出部２０の前端部２５に押圧力が作用していないときの当接検出センサ７３を示す説明図であり、同図（ｂ）は、押圧力が作用しているときの当接検出センサを示す説明図である。図３（ａ）、（ｂ）に記載されている抵抗Ｒはプルダウン抵抗である。

生体状態検出部２０の前端部２５に押圧力が作用していない場合（図３（ａ））、板ばね７６と接点７４とは開状態となり、ＭＰＵ６４にて当接検出センサ（スイッチ）７３のオフが検出される。一方、押圧力が作用している場合（図３（ｂ））、生体状態検出部２０は押圧された方向へ変位し、板ばね７６は生体状態検出部２０の後端部２９に押圧されて接点７４に接触し、ＭＰＵ６４にて当接検出センサ７３のオンが検出される。

つまり、当接検出センサ７３は、オン状態となることによって生体状態検出部２０に検知対象が当接している当接状態を検出し、オフ状態となることによって生体状態検出部２０に検知対象が当接していない非当接状態を検出する。

＜駆動部＞
駆動部５１は、周知のクランク・スライダ機構として構成されており、モータのモータ駆動軸５２とともに回転するクランク５３と、センサ保持部７０と一体に形成され、ガイド部１９に設けられているスライダレール５７を往復移動するスライダ５６と、一方の端部がクランク５３に連結されると共に、他方の端部がスライダ５６に連結され、モータの回転運動をスライダ５６に伝達するロッド５５とを備えている。これにより、センサ保持部７０、およびセンサ保持部７０に保持されている生体状態検出部２０が、ガイド部１９の内壁に沿って移動する。

ここで、センサ保持部７０が開口部１３から最も遠い場所に位置する状態を収容状態という。一方、センサ保持部７０が開口部１３に最も近い場所に位置する状態を測定状態という。図４（ａ）は収容状態のセンサ保持部７０を示す説明図であり、同図（ｂ）は測定状態のセンサ保持部７０を示す説明図である。なお、図４（ａ）、（ｂ）では、当接検出センサ７３の図示を省略している。

生体状態検出部２０は、収容状態では開口部１３からガイド部１９内へ奥まった場所に位置し（図４（ａ））、測定状態では、検知対象に凹凸があったとしても該検知対象に接触できるように、開口部１３から突出した場所に位置している（図４（ｂ））。以下では、収容状態のときの生体状態検出部２０の位置を収容位置（図４（ａ）、位置Ａ）といい、測定状態のときの生体状態検出部２０の位置を測定位置（図４（ｂ）、位置Ｂ）という。

＜対象検出センサ＞
対象検出センサ３０は、開口部１３の周囲に設けられ、検知対象が接触しているか否かを検知する周知のタッチセンサからなる（図１参照）。また、対象検出センサ３０の周囲には、摩擦係数を増加させる形状を有することによって検知対象の滑りを抑制する滑り止め部４０が設けられている。図５は、滑り止め部４０の構成を示す説明図である。図５に示すように、滑り止め部４０は、小さい突起が複数設けられた形状で、材質は樹脂により形成されている。

＜制御部＞
制御部６０は、対象検出センサ３０に検知対象が接触しているか否かを示す接触検出信号ＳＫを出力する接触検出回路６６と、当接検出センサ７３により検出される生体状態検出部２０への検知対象の接触状態を視覚によって運転者に認識させる表示器６８と、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等を備えたマイクロコンピュータを中心として構成されるＭＰＵ６４と、モータを駆動するモータ駆動部６２と、を備えている（図１参照）。

ＭＰＵ６４では、少なくとも、生体状態検出部２０に光を照射させると共に照射させた光の反射光を受光させて検知対象の生体状態を検出する生体状態測定処理と、対象検出センサ３０に検知対象が接触している状態（接触状態）の継続期間を接触時間Ｔａとし、接触していない状態（非接触状態）の継続期間を非接触時間Ｔｎとして、接触時間Ｔａおよび非接触時間Ｔｎを測定する接触時間測定処理と、生体状態検出部２０を移動させる移動処理とを実行する。

このうち、生体状態測定処理は、後に詳述する移動処理で信号レベルが設定される生体状態測定開始信号ＦＳが、アクティブレベル（ここでは、ＦＳ＝１とする）を示している間、実行される。また、接触時間測定処理は、例えばマイクロコンピュータが備えるタイマを用いて接触時間Ｔａおよび非接触時間Ｔｎを測定する。なお、接触検出信号ＳＫは、接触状態ではアクティブレベルを示し、非接触状態では非アクティブレベルを示すものとする。このような処理は周知の処理であるため、詳細な説明は省略する。

＜移動処理＞
図６はＭＰＵ６４が実行する移動処理の内容を表すフローチャートである。本処理は、運転者によりイグニションスイッチがオンされた後、初期設定が行われた後に起動する。

なお、初期設定では、生体状態検出部２０が収容位置に位置していることを確認し、生体状態検出部２０が収容位置に位置していない場合は、駆動部５１により生体状態検出部２０を収容位置に移動させる。また、生体状態測定開始信号ＦＳを非アクティブレベル（ＦＳ＝０）に設定し、予め定められた定数としてＲＯＭに記憶されている接触判定期間Ｔ１、および非接触判定期間Ｔ２の読み出しを行う。

移動処理が起動すると、最初のステップＳ１１０（以下、「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」で示す）では、接触判定期間Ｔ１と、別処理である接触時間測定処理にて測定された接触時間Ｔａとを比較する。すなわち、対象検出センサ３０にて接触状態が継続して検出されているか否かを判断する。ここで、接触時間Ｔａが接触判定期間Ｔ１以上であると判断した場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、Ｓ１１５へ移行する。

一方、接触時間Ｔａが接触判定期間Ｔ１未満であると判断した場合（Ｓ１１０：ＮＯ）、Ｓ１１０の処理を繰り返す。つまり、運転者によりステアリングホイール１０の開口部１３とその周辺が接触判定期間Ｔ１以上の間把持されるまで待機する。

次にＳ１１５では、モータ駆動軸５２を１８０°回転させ、生体状態検出部２０を測定位置に移動させる。
続くＳ１２０では、生体状態測定開始信号ＦＳをアクティブレベル（ＦＳ＝１）に設定し、別処理である生体状態測定処理によって検知対象の生体状態を検出する。

次にＳ１２５では、当接検出センサ７３がオンであるか否かを判断する。つまり、当接状態であるか否かを判断する。ここで、当接検出センサがオンである場合（Ｓ１２５：ＹＥＳ）、Ｓ１３０へ移行する。一方、当接検出センサ７３がオフである場合（Ｓ１２５：ＮＯ）、Ｓ１３５へ移行する。

当接検出センサ７３がオフであると判断した場合に移行するＳ１３５では、生体状態検出部２０に検知対象が接触していないことを表示器６８に表示することにより視覚的に運転者に認識させ、Ｓ１２５へ移行する。つまり、生体状態検出部２０に検知対象が接触していることが検出されるまで待機する。

当接検出センサ７３がオンであると判断した場合に移行するＳ１３０では、非接触判定期間Ｔ２と、別処理である非接触時間測定処理にて測定された非接触時間Ｔｎとを比較する。つまり、対象検出センサ３０にて非接触状態が検出されているか否かを判断する。ここで、非接触時間Ｔｎが接触判定Ｔ２未満であると判断した場合（Ｓ１３０：ＮＯ）、Ｓ１２５へ移行する。一方、非接触時間Ｔｎが接触判定期間Ｔ２以上であると判断した場合（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、Ｓ１４０へ移行する。

非接触時間Ｔｎが接触判定期間Ｔ２以上であると判断した場合に移行するＳ１４０では、生体状態測定開始信号ＦＳを非アクティブ状態（ＦＳ＝０）に設定し、生体状態測定処理を停止する。

次にＳ１４５では、モータ駆動軸５２を１８０°回転させ、生体状態検出部２０を収容位置に移動させる。
続くＳ１５０では、イグニションスイッチがオンであるか否かを判断する。ここで、イグニションスイッチがオンであると判断した場合（Ｓ１５０：ＹＥＳ）、Ｓ１１０へ移行し、Ｓ１１０〜Ｓ１５０の一連の処理を繰り返す。一方、イグニションスイッチがオフであると判断した場合（Ｓ１５０：ＮＯ）、本処理を終了する。

＜作用＞
このように構成された生体状態検出装置１では、イグニションスイッチがオンされているときに、運転者がある程度の期間（接触判定期間Ｔ１以上）、ステアリングホイール１０（開口部１３とその周辺）を把持し続けていると、生体状態検出部２０が測定位置に移動し、運転者の生体状態の検出を行う。また、運転者がステアリングホイール１０（開口部１３とその周辺）から手を離した時間がある程度の期間（非接触判定期間Ｔ２以上）継続すると、運転者の生体状態の検出を中止し、生体状態検出部２０が収容位置に移動する。

ここで、図７（ａ）は生体状態検出部２０に検知対象である掌２０１が接触している状態示す説明図であり、同図（ｂ）は生体状態検出部２０周辺の拡大図である。なお、図７（ａ）、（ｂ）では、当接検出センサ７３の図示を省略している。

図７（ａ）に示すように、生体状態検出部２０が測定位置に位置しているとき、生体状態検出部２０に掌２０１が接触すると、掌２０１により生体状態検出部２０が収容位置側に向けて押圧される。このとき、圧縮コイルばね７２は、押圧された方向に変位することで、押圧に反発する反発力を発生させる。

これにより、図７（ｂ）に示すように、押圧力の変動により掌２０１が生体状態検出部２０と接触する位置が例えばＨ１〜Ｈ４のように変位したとしても、圧縮コイルばね７２の反発力により、掌２０１に生体状態検出部２０が適度な圧力で接触する。また、掌２０１に凹凸がある場合であっても、掌２０１に生体状態検出部２０が適度な圧力で接触する。

つまり、移動部５０は、生体状態検出部２０を掌２０１に接触させるにあたり、まず駆動部５１によりセンサ保持部７０を移動させることで粗調整を行い、次に圧縮コイルばね７２により生体状態検出部２０を適度な圧力で掌２０１に接触させるべく、移動部５０の移動範囲より狭い移動範囲内で微調整を行うように構成されている。

＜効果＞
以上説明したように、本実施形態の生体状態検出装置１では、対象検出センサ３０に検知対象（掌）が接触している間は、生体状態検出部２０を測定位置に位置させ、対象検出センサ３０に検知対象が接触していない間は、生体状態検出部２０を収容位置に位置させるように構成されている。

このため、運転者のステアリングホイール１０の操作の邪魔をすることなく、運転者の掌に適度な圧力で生体状態検出部２０を接触させることができる。
また、運転者がステアリングホイール１０を把持する必要がないとき、例えば、降車時には生体状態検出部２０はガイド部１９内に収容されているため、ステアリングホイール１０の美観を損ねることがない。

さらにまた、測定位置は生体状態検出部２０がステアリングホイール１０の表面から突出した状態となる位置に設定されているため、対象検出センサ３０に掌が接触している間、仮に掌表面の凹凸により開口部１３と掌との間に隙間があったとしても、掌に光学式脈波センサを接触させることができる。

また、移動部５０は、二つ以上の異なる手段から構成されている。つまり、駆動部５１により生体状態検出部２０を検知対象に近づけた後、圧縮コイルばね７２により測定位置を調整するため、圧縮コイルばね７２が無い場合に比べて、生体状態検出部２０から検知対象に、より適切な圧力を作用させることができる。

さらにまた、圧縮コイルばね７２は、生体状態検出部２０が収容位置に向けて押圧された場合、押圧された方向にセンサ保持部７０を変位させることで、この押圧に反発する反発力を発生させるように構成されている。

これによると、生体状態検出部２０に検知対象が当接している場合、検知対象に押圧されることにより生体状態検出部２０が測定位置から筐体１２内部側に移動するため、生体状態検出部２０から検知対象に過剰な圧力が作用することを抑制できる。

また、生体状態検出部２０の位置を受動的に変位させる圧縮コイルばね７２を用いることにより、移動部５０を簡易な構成とすることができる。
さらにまた、生体状態検出部２０が当接状態または非当接状態のいずれにあるかを検出する当接検出センサ７２を備え、当接検出センサ７２により検出された当接状態であるか否かの情報を表示器６８を用いて表示することができる。

これによると、検知対象が開口部１３およびその周辺に接触しているにも関わらず当接検出手段により非当接状態が検出されている場合は、視覚等によって、運転者に、適切に開口部１３およびその周辺に検知対象を触れさせるように促すことができる。

また、小さい突起が複数設けられている樹脂により形成された滑り止め部４０が備えられているため、対象検出センサ３０周辺を把持する運転者の掌の滑りを抑制することができる。

さらにまた、生体状態検出装置１が、ステアリングホイール１０に設けられているため、運転前および運転中に検出した生体状態から、被験者が運転に適した状態であるか否かを確認できる。結果として、運転時の安全性を向上させることができる。

＜対応＞
本実施形態における開口部１３およびその周辺が特許請求の範囲における「接触部」に相当し、生体状態検出部２０が特許請求の範囲における「生体信号検出手段」に相当し、対象検出センサ３０が特許請求の範囲における「接触検出手段」に相当し、移動部５０が「移動手段」に相当する。また、駆動部５１が「粗調整手段」に相当し、圧縮コイルばね７２が「微調整手段」に相当する。さらにまた、センサ保持部７０が特許請求の範囲における「検出ケース部」に相当し、当接検出センサ７３が特許請求の範囲における「当接検出手段」に相当し、表示器６８が特許請求の範囲における「報知手段」に相当する。

［第２実施形態］
図８は、本実施形態の生体状態検出装置２の構成を示す説明図である。図中、上記第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付すものとする。本実施形態では、移動部８０の構成が上記第１実施形態の移動部５０の構成とは異なる。また、本実施形態は、当接検出センサ７３および表示器６８に相当する構成が省略されており、ガイド部１９は開口部１３から予め定められた距離だけ離れた位置に壁部１７を備えている。以下では、主に上記実施形態と異なる構成要素について説明する。

＜移動部＞
移動部８０は、生体状態検出部２０と一体に形成され、ガイド部１９の内壁に沿って移動可能に設けられている永久磁石８３と、一つの電磁石８２からなり、電流が供給されると磁力を発生し、永久磁石８３を引き寄せることによって生体状態検出部２０を測定位置に移動させる磁力発生部８１と、生体状態検出部２０と一体に形成され、電流の供給の停止により電磁石８２による磁力が発生しなくなると、収容位置まで生体状態検出部２０を戻す引張コイルばね８５と、を備えている。つまり、引張コイルばね８５は、生体状態検出部２０に該生体状態検出部２０をガイド部１９から外部へ突出させる引張り力が作用すると、生体状態検出部２０を元の位置（収容位置）へ戻すように付勢する。なお、永久磁石８３は、生体状態検出部２０に近い側がＮ極、遠い側がＳ極となるように設けられている。

ここで、図９（ａ）は収容位置に位置する生体状態検出部２０を示す説明図であり、同図（ｂ）は測定位置に位置する生体状態検出部２０を示す説明図である。電磁石８２に電流が供給されていないとき、生体状態検出部２０は、引張コイルばね８５により収容位置に保持される（図９（ａ））。また、電磁石８２は、電流の供給により永久磁石８３と電磁石８２との間に吸引力が作用すると、生体状態検出部２０は測定位置に移動する（図９（ｂ））。

＜制御部＞
制御部９５は、ＭＰＵ６４の指令に従って、電磁石８２への電流の供給を開始または停止する電磁石制御部６３を備えている。
＜移動処理＞
本実施形態では、第１実施形態の移動処理のフローチャート（図６参照）のうち、Ｓ１２５およびＳ１３５が省略される点と、Ｓ１１５およびＳ１４５にて次の処理を実行する点とが異なる。

Ｓ１１５では、電磁石制御部６３に電磁石８２へ電流の供給を開始させて磁力を発生させ、生体状態検出部２０を測定位置に位置させる。
また、Ｓ１４５では、電磁石制御部６３に電磁石８２への電流の供給を停止させ、生体状態検出部２０を収容位置に位置させる。

＜効果＞
以上説明したように、本実施形態の生体状態検出装置２は、磁力により生体状態検出部２０を移動させるように移動部８０が構成されている。

これにより、本実施形態では、機構部品で構成されている第１実施形態の移動部５０に比べて、移動部８０を小型化することができる。
＜対応＞
本実施形態における移動部８０が特許請求の範囲における「移動手段」に相当する。

＜変形例＞
上記実施形態では、第１実施形態の当接検出センサ７３および表示器６８に相当する構成が省略されているが、これらを備える構成としてもよい。

［第３実施形態］
図１０は本実施形態の生体状態検出装置３の構成を示す説明図である。図中、上記第１、２実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付すものとする。

本実施形態では、磁力発生部１０６の構成が上記第２実施形態の磁力発生部８１の構成とは異なる。また、本実施形態では、生体状態検出部２０は、前端部２５と検知対象との接触圧を検出する、周知のひずみゲージからなる圧力センサ２８を備えている。なお、当接状態および非当接状態は、上記第１実施形態では当接検出センサ７２により検出されていたが、本実施形態では圧力センサ２８により検出された接触圧を利用して検出されている。以下では、主に上記実施形態と異なる構成要素について説明する。

＜移動部＞
移動部１１０では、磁力発生部１０６は、電磁石１１１、電磁石１１２、電磁石１１３、の三つの電磁石からなる。

図１１（ａ）は第１測定位置に位置する生体状態検出部２０を示す説明図であり、同図（ｂ）は第２測定位置に位置する生体状態検出部２０を示す説明図であり、同図（ｃ）は第３測定位置に位置する生体状態検出部２０を示す説明図である。ここでは、電磁石１１１に電流が供給されているときの生体状態検出部２０の位置を第１測定位置とし、電磁石１１２に電流が供給されているときの生体状態検出部２０の位置を第２測定位置とし、電磁石１１３に電流が供給されているときの生体状態検出部２０の位置を第３測定位置としている。

このように、電磁石１１１、１１２、１１３は、開口部１３およびその周辺からの生体状態検出部２０の突出量が、第１測定位置Ｂ１、第２測定位置Ｂ２、第３測定位置Ｂ３の順に、段階的に増加するように配置される。

＜制御部＞
制御部９７では、当接検出回路６９は、アンプ（図示せず）を備え、圧力センサ２８により検出された押圧力を接触圧Ｐとして出力するように構成されている。また、電磁石制御部６７は、電磁石１１１、電磁石１１２、電磁石１１３のうちいずれか一つに電流を供給するように構成されている。

＜移動処理＞
図１２はＭＰＵ６４が実行する移動処理の内容を示すフローチャートである。本処理は、運転者によりイグニションスイッチがオンされた後、初期設定が行われた後に起動する。

なお、初期設定では、生体状態検出部２０が収容位置に位置していることを確認し、生体状態検出部２０が収容位置に位置していない場合は、電磁石制御部６７により、全ての電磁石１１１、１１２、１１３への電流の供給を停止することにより、生体状態検出部２０を収容位置に位置させる。

また、生体状態測定開始信号ＦＳを非アクティブレベル（ＦＳ＝０）に設定し、予め定められた定数としてＲＯＭに記憶されている接触判定期間Ｔ１、および非接触判定期間Ｔ２、および適性圧Ｐ１の読み出しを行う。

最初のステップＳ２１０では、対象検出センサ３０にて接触状態が検出されているか否かを判断する、つまり接触判定期間Ｔ１と、別処理である接触時間測定処理にて測定された接触時間Ｔａとを比較する。本ステップでは、第１実施形態の移動処理（図６参照）に示すＳ１１０と同様の処理を行うため、詳細な説明を省略する。接触時間Ｔａが接触判定期間Ｔ１以上であると判断した場合（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、Ｓ２２０へ移行する。一方、接触時間Ｔａが接触判定期間Ｔ１未満であると判断した場合（Ｓ２１０：ＮＯ）、Ｓ１１０の処理を繰り返す。

次にＳ２１５では、電磁石制御部６７により電磁石１１１に電流を供給し、生体状態検出部２０を第１測定位置に位置させる。
続くＳ２２０では、生体状態測定開始信号ＦＳをアクティブレベル（ＦＳ＝１）に設定し、別処理である生体状態測定処理にて検知対象の生体状態の検出を開始する。

次にＳ２２５では、接触圧Ｐが適正圧Ｐ１以上であるか否かを判断する。ここで、接触圧Ｐが適正圧Ｐ１以上である場合、すなわち適度な圧力で検知対象に生体状態検出部２０が接触している場合（Ｓ２２５：ＹＥＳ）、Ｓ２５０へ移行する。一方、接触圧Ｐが適正圧Ｐ１未満である場合（Ｓ２２５：ＮＯ）、Ｓ２３０へ移行する。

次にＳ２３０では、電磁石制御部６７により電磁石１１２に電流を供給し、生体状態検出部２０を第２測定位置に位置させる。
続くＳ２３５では、接触圧Ｐが適正圧Ｐ１以上であるか否かを判断する。ここで、接触圧Ｐが適正圧Ｐ１以上である場合（Ｓ２３５：ＹＥＳ）、Ｓ２５０へ移行する。一方、接触圧Ｐが適正圧Ｐ１未満である場合（Ｓ２３５：ＮＯ）、Ｓ２４０へ移行する。

次にＳ２４０では、電磁石制御部６７により電磁石１１３に電流を供給し、生体状態検出部２０を第３測定位置に位置させる。
続くＳ２４５では、接触圧Ｐが適正圧Ｐ１以上であるか否かを判断する。ここで、接触圧Ｐが適正圧Ｐ１以上である場合（Ｓ２４５：ＹＥＳ）、Ｓ２５０へ移行する。一方、接触圧Ｐが適正圧Ｐ１未満である場合（Ｓ２４５：ＮＯ）、Ｓ２５５へ移行する。

Ｓ２２５、Ｓ２３５、Ｓ２４５にて接触圧Ｐが適正圧Ｐ１以上である場合に移行するＳ２５０では、対象検出センサ３０にて検知対象の接触が検出されているか否かを判断する。具体的には、非接触判定期間Ｔ２と別処理である非接触時間測定処理にて測定された非接触時間Ｔｎとを比較する。

ここで、非接触時間Ｔｎが接触判定Ｔ２未満であると判断した場合（Ｓ２５０：ＹＥＳ）、Ｓ２４５へ移行する。一方、非接触時間Ｔｎが接触判定期間Ｔ２以上であると判断した場合（Ｓ２５０：ＮＯ）、Ｓ２５５へ移行する。

Ｓ２５５では、生体状態検出部２０に検知対象が接触していないことを表示器６８に表示して視覚的に運転者に認識させ、Ｓ２６０へ移行する。
次にＳ２６０では、生体状態測定開始信号ＦＳを非アクティブ状態（ＦＳ＝０）に設定し、生体状態測定処理を中止する。

続くＳ２６５では、電磁石制御部６７により、全ての電磁石１１１、１１２、１１３への電流の供給を停止し、生体状態検出部２０を収容位置に移動させる。
次にＳ２７０では、イグニションスイッチがオンであるか否かを判断する。ここで、イグニションスイッチがオンであると判断した場合（Ｓ２７０：ＹＥＳ）、Ｓ２１０へ移行し、Ｓ２１０〜Ｓ２７０の一連の処理を繰り返す。一方、イグニションスイッチがオフであると判断した場合（Ｓ２７０：ＮＯ）、本処理を終了する。

＜効果＞
以上説明したように、本実施形態の生体状態検出装置３では、圧力センサ２８によって接触圧を確認しながら生体状態検出部２０を移動させるため、より測定に適した接触圧で生体状態検出部２０を検知対象に接触させることができる。

また、開口部１３およびその周辺を構成する面からの突出量が段階的に増大するように、生体状態検出部２０を複数段階で移動させるため、生体状態検出部２０を必要以上に大きな圧力で検知対象に接触させてしまうことを防止できる。結果として、生体状態検出部２０との接触による痛みが生じることを抑制できる。

＜対応＞
本実施形態における移動部１００が特許請求の範囲における「移動手段」に相当し、磁力発生部１０６が「調整手段」に相当し、圧力センサ２８が「接触圧検出手段」および「当接検出手段」に相当する。

［変形例］
上記実施形態では、第１実施形態の当接検出センサ７３を省略して圧力センサ２８により当接検出センサ７３の機能を実現していたが、本変形例では、第１実施形態の当接検出センサ７３を省略し、生体状態検出部２０の受光部２６のフォトダイオードの検出結果を利用して、当接検出センサ７３の機能を実現してもよい。

受光部２６に設けられているフォトダイオードは、照射部２４から照射された光の反射光以外の例えば太陽光や蛍光灯などの外乱光を受信することによっても、電圧を発生する。

図１３はフォトダイオードの出力電圧を表す説明図である。図中の実線は、生体状態検出部（フォトダイオード）に検知対象が接触していないときの出力電圧を示し、破線は検知対象が接触しているときの出力を示している。図１３に示すように、フォトダイオードは、検知対象が接触していないときは外乱光による電圧を発生するが、検知対象が接触しているときは、接触していないときと比べて発生する電圧が低下する。ここで、検知対象に接触しているときの電圧の平均的な値と接触していないときの電圧の平均的な値との間の値を閾値Ｌ１（図１３に示す一点鎖線）とすればよい。

例えば、第１実施形態の当接検出センサ７３を置き換える場合、具体的には、図６のフローチャートのうち、Ｓ１２５にて次の処理を実行する点が異なる。つまり、Ｓ１２５では、フォトダイオードの出力電圧ＶＰが予め定められた閾値Ｌ１以上であるか否かを判断する。ここで、フォトダイオードの出力電圧ＶＰが閾値Ｌ１以上であると判断した場合（Ｓ１２５：ＹＥＳ）、Ｓ１３０へ移行する。一方、フォトダイオードの出力電圧ＶＰが閾値Ｌ１未満であると判断した場合（Ｓ１２５：ＹＥＳ）、Ｓ１３５へ移行する。

これにより、上記実施形態と同様の効果に加えて、部品点数を削減できるという効果が得られる。
＜対応＞
本変形例における受光部２６に設けられているフォトダイオードが、特許請求の範囲における「受光手段」および「当接検出手段」に相当する。

［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て様々な態様で実施することが可能である。

（イ）上記実施形態では、生体状態検出装置は車両に搭載されるステアリングホイールを把持する運転者の掌にて脈波や脈拍を検出するステアリングホイールシステムに適用されていたが、例えば、手すりを備える椅子に適用されてもよい。

図１４（ａ）は、生体状態検出装置１を椅子１０２に適用した他の実施形態の使用状態を示す説明図であり、同図（ｂ）は、生体状態検出装置１の装着位置周辺の構成を示す説明図である。

図１４（ｂ）に示すように、椅子１０２の使用者２０３の掌を検知対象として、掌により把持される手すり部１０３に、生体状態検出部２０を出し入れするガイド部１９の開口が形成されている。開口が設けられている開口部１３の周囲には、対象検出センサ３０、および滑り止め部４０が設けられている。

上記実施形態は運転者がステアリングホイールの開口部周辺を把持しているか否かを対象検出センサにより検出するように構成されていたが、これに代えて、本変形例では、椅子１０２の使用者２０３が手すり部１０３の開口部１３の周辺を把持しているか否かを対象検出センサ３０により検出するように構成されている。

これにより、使用者２０３が椅子１０２に座り、手すり部１０３を把持し続けている間は、生体状態検出部２０が測定位置に位置し、例えば使用者２０３が椅子１０２から離れ、手すり部１０３から手を離すときには、生体状態検出部２０が収容位置に移動する。

このように構成されている本変形例においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
（ロ）上記実施形態では滑り止め部は樹脂により形成され表面全体に小さな凸部を有する形状であったが、滑り止め部は、板状のゴムにより形成されていてもよい。

（ハ）上記第１実施形態の圧縮コイルばねは、弾性を有するものであればよく、例えばゴムのような材質により形成されるものであってもよい。
（ニ）上記第１実施形態の移動部５０は、粗調整手段としての駆動部５１と微調整手段としての圧縮コイルばね７２により構成されていたが、これに限るものではなく、二つ以上の異なる手段から構成されるものであってもよい。

（ホ）移動手段は、上記実施形態ではクランク・スライダ機構、電磁石、弾性部材、圧力センサ等を組み合わせて構成されていたが、これらの組み合わせは上記実施形態に限らず、種々の組み合わせで構成することができる。また移動手段は、測定位置を、被験者の状態（握り方、握りなおし）によって変化させるように構成されていればよい。

１−３・・・生体状態検出装置 １０・・・ステアリングホイール １２・・・筐体 １３・・・開口部 １７・・・壁部 １９・・・ガイド部 ２０・・・生体状態検出部 ２４・・・照射部 ２５・・・前端部 ２６・・・受光部 ２９・・・後端部 ３０・・・対象検出センサ ４０・・・滑り止め部 ５０・・・移動部 ５１・・・駆動部 ６０・・・制御部 ６２・・・モータ駆動部 ６３・・・電磁石制御部 ６６・・・接触検出回路 ６７・・・電磁石制御部 ６８・・・表示器 ６９・・・接触検出回路 ７０・・・センサ保持部 ７１・・・ケース ７３・・・当接検出センサ ８０・・・移動部 ８１・・・磁力発生部 ９５・・・制御部 ９７・・・制御部 ９８・・・表示器 １００・・・移動部 １０１・・・ステアリングホイールシステム １０２・・・椅子 １０３・・・手すり部 １０６・・・磁力発生部 １１０・・・移動部 ２０１・・・掌 Ａ・・・位置（収容位置） Ｂ・・・位置（測定位置） Ｂ１・・・第１測定位置 Ｂ２・・・第２測定位置 Ｂ３・・・第３測定位置

Claims (12)

1. 被験者の人体の一部を検知対象として、該検知対象を接触させる接触部を表面に有する筐体と、
   前記接触部に接触させる前記検知対象に向けて光を照射し、光を照射した方向からの反射光を受光し、受光した光の強度から前記被験者の生体状態を示す生体信号を検出する生体信号検出手段と、
   前記接触部に前記検知対象が接触している状態を接触状態とし、前記接触部に前記検知対象が接触していない状態を非接触状態として、前記接触状態および前記非接触状態を検出する接触検出手段と、
   前記生体信号検出手段が前記接触部から突出した状態となる位置を測定位置、前記生体信号検出手段が前記筐体の内部に収容された状態となる位置を収容位置として、前記生体信号検出手段を、前記接触検出手段により前記非接触状態が検出されているときに前記収容位置に移動させるとともに、前記接触検出手段により前記接触状態が検出されているときに前記測定位置に位置するように移動させる移動手段と、
   を備えることを特徴とする生体状態検出装置。
2. 前記移動手段は、
   前記生体信号検出手段を保持する検出ケース部と、
   前記収容位置と一乃至は複数の前記測定位置との間で前記検出ケース部を移動させる粗調整手段と、
   前記生体信号検出手段に対する前記検知対象の位置に応じて前記測定位置を前記移動手段による移動範囲より狭い移動範囲内で微調整する微調整手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の生体状態検出装置。
3. 前記微調整手段は、前記生体信号検出手段に前記検知対象が接触すると、前記検出ケース部に対する前記生体信号検出手段の位置を受動的に変位させる弾性部材からなることを特徴とする請求項２に記載の生体状態検出装置。
4. 前記移動手段は、
   前記生体信号検出手段に対する前記検知対象の接触圧を検出する接触圧検出手段と、
   前記接触検出手段により検出される接触圧が、予め定められた適正圧となる位置を前記測定位置として、前記生体信号検出手段を移動させる調整手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の生体状態検出装置。
5. 前記調整手段は、前記接触検出手段により前記接触状態が検出されると、前記接触部を構成する面からの突出量が段階的に増大するように、前記生体信号検出手段を複数段階で移動させることを特徴とする請求項４に記載の生体状態検出装置。
6. 前記生体信号検出手段の前記測定位置側の端部を前端部とし、該前端部に前記検知対象が当接している状態を当接状態、当接していない状態を非当接状態として、前記生体信号検出手段が前記当接状態および前記非当接状態のうちいずれの状態にあるかを検出する当接検出手段を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の生体状態検出装置。
7. 前記当接検出手段は、光を受光する受光手段を備え、該受光手段にて受光した光の強度から前記当接状態および非当接状態を検出することを特徴とする請求項６に記載の生体状態検出装置。
8. 前記当接検出手段は、前記生体信号検出手段に対する前記検知対象の接触圧から、前記当接状態および非当接状態を検出することを特徴とする請求項６に記載の生体状態検出装置。
9. 前記接触検出手段により前記接触状態が検出され、且つ前記当接検出手段により非当接状態が検出されているとき、前記検知対象と前記生体信号検出手段とが非当接状態にあることを前記被験者に認識させる報知手段を備えることを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載の生体状態検出装置。
10. 前記接触部には、前記検知対象と前記接触部との摩擦係数を増加させる形状または材質を有した滑り止め部が設けられていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の生体状態検出装置。
11. 前記被験者が操作する車両のステアリングホイールに設けられていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の生体状態検出装置。
12. 前記被験者が座る椅子の手すりに設けられていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の生体状態検出装置。