JP2014212971A

JP2014212971A - 心電波形計測装置

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Publication number: JP2014212971A
Application number: JP2013092722A
Authority: JP
Inventors: 西井　克昌; Katsumasa Nishii; 克昌西井; 酒井　一泰; Kazuyasu Sakai; 一泰酒井
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-04-25
Filing date: 2013-04-25
Publication date: 2014-11-17
Anticipated expiration: 2033-04-25
Also published as: JP5729616B2

Abstract

【課題】シート本体材上にセンサ電極を露出して配置されるにあたって、これを覆うシート本体被覆材による静電気ノイズの影響を受け難いようにした心電波形計測装置を提供する。【解決手段】心電波形計測装置１は、シート本体材１０２を覆う別体のシート本体被覆材１０１のユーザー接触面１００ｈの裏側となるシート内部側にセンサ電極２が設けられるとともに、センサ電極２は、シート本体材１０２に取り付けられてシート本体被覆材１０１側に露出する第一電極表面２Ｘａを有する第一センサ電極２Ｘと、シート本体被覆材１０１に取り付けられて第一電極表面２Ｘａに対し摺動可能に接触する第二電極表面２Ｙａを有する第二センサ電極２Ｙと、からなる。【選択図】図３

Description

本発明は、例えば車両の座席等といったシートに搭載されて、接触するユーザーの心電波形を計測する心電波形計測装置に関する。

例えば、車両等のシートに設けられ、着座したユーザーの心電波形を計測する心電波形計測装置では、特許文献１に示すように、シートの背もたれ部においてそのシートに着座したユーザーの心臓が位置するであろう所定の心臓位置を挟む形で、かつシートの背もたれ面に対し平行となる形で配置される対をなすセンサ電極と、そのセンサ電極への高インピーダンス入力に影響が与えられないよう各センサ電極の外周側やシート内部側に配置されるガード電極と、それらセンサ電極とガード電極との間に配置される絶縁材と、を有した電極電位検出部を備える。

対をなすセンサ電極はそれぞれ、公知のオペアンプを含んで構成されるセンサ回路の入力端子と接続する。両センサ回路は、接続するセンサ電極の電位を検出信号として出力端子から出力する。両センサ回路から出力される検出信号は差動増幅器の入力端子に入力され、それら検出信号の差分をとった差分信号が出力端子から出力される。出力される差分信号はバンドパスフィルタに入力され、心電信号帯域（例えば０．２〜３５Ｈｚ）の成分を通過させたアナログ信号とされる。さらに、そのアナログ信号はＡＤ変換器に入力されてデジタル信号に変換される。このデジタル信号が、上記シートに着座したユーザーの心電信号であり、その心電信号から得られる心電波形が、この場合は車両の各種制御に用いられる。

一方で、車両等のシートは、着座するユーザーとの接触面を形成するシート本体被覆材を、該シート本体被覆材とは別体のシート本体材の表面を覆う形で構成されるが、センサ電極はそのシートの比較的奥の方に配置されてきた。

特開２０１２−１６１４９０号公報

これに対し、検出感度の向上のために、このセンサ電極がシートの背もたれ面により近くしたいという要望がある。しかしながら、シート本体被覆材は、シート本体材に被せられた被覆体であり、シート本体材との間での位置ずれやユーザーの衣服等との間での位置ずれ等が生じ、そのときの摩擦によって被覆体内部に静電荷を蓄積する可能性がある。被覆体内部に蓄積された静電荷は、着座したユーザーによるシート本体被覆材の圧迫や走行振動等のような、シート本体被覆材とセンサ電極との間で相対的な位置移動や圧迫が発生した瞬間に、センサ電極の露出表面（電極面）へと局所的に放電され、静電気ノイズとして心電信号に重畳し、検出精度の低下を招く可能性がある。

本発明の課題は、センサ電極をシート本体材上に露出して配置されるにあたって、これを覆うシート本体被覆材による静電気ノイズの影響を受け難いようにした心電波形計測装置を提供することにある。

課題を解決するための手段および発明の効果

上記課題を解決するために本発明の心電波形計測装置は、
ユーザーとの接触面（１００ｈ）を形成するシート本体被覆材（１０１）によって、別体のシート本体材（１０２）の表面（１０２ａ）が覆われたシート（１００）において、シート本体被覆材（１０１）とシート本体材（１０２）の間にセンサ電極（２）が配置され、
センサ電極（２）は、シート本体材（１０２）に取り付けられてシート本体被覆材（１０１）側に露出する第一電極表面（２Ｘａ）を有する第一センサ電極（２Ｘ）と、シート本体被覆材（１０１）に取り付けられて第一電極表面（２Ｘａ）に対し摺動可能に接触する第二電極表面（２Ｙａ）を有する第二センサ電極（２Ｙ）と、を備えることを特徴とする。

上記本発明の構成によれば、シート本体被覆材（１０１）に蓄積される静電荷は、シート本体被覆材（１０１）側の第二センサ電極（２Ｙ）の電極面（２Ｙａ）内に直ちに拡散するため、放電が局所的に生じることもない。また、第二センサ電極（２Ｙ）と第一センサ電極（２Ｘ）とは常に面接触しているため、心電信号を得るための電位信号の検出も安定して行うことができる。

本発明の心電波形計測装置の全体構成を示すブロック図。本発明の心電波形計測装置が設けられるシートにおいて、電極電位検出部の配置位置を説明する図。本発明の一実施形態である心電波形計測装置において、シート内に配置された電極電位検出部の中央断面を、シートに接触するユーザーと共に示した断面図。図１の心電波形計測装置に採用可能なセンサ回路の回路構成の一例を示した回路図。図３の心電波形計測装置において検出される心電波形と、図３の心電波形計測装置において、センサ電極を非分離となる１つの電極に変更した場合に検出される心電波形を比較して示した図。図１の心電波形計測装置の第一変形例を示す、図３と同様の断面図。図１の心電波形計測装置の第二変形例を示す、図３と同様の断面図。

本発明の心電波形計測装置の基本原理について説明する。

図１に示すように、本実施形態の心電波形計測装置１は、シート１００の内部に配置される対をなすセンサ電極２Ａ，２Ｂの電位を検出信号としてそれぞれ取得する電極電位検出部５Ａ，５Ｂと、取得されるそれら検出信号に基づいてシート１００に接触したユーザー（被検者）１０の心電波形が反映される心電信号を生成する心電信号抽出部７と、を備える。電極電位検出部５Ａ，５Ｂは、各センサ電極２Ａ，２Ｂと接続し、そのセンサ電極２Ａ，２Ｂの電位を取得して検出信号として出力するセンサ回路２０Ａ，２０Ｂと、を備える。心電信号抽出部７は、電極電位検出部５Ａ，５Ｂから出力される検出信号の差分をとった差分信号を出力する差動増幅回路３０と、その差分信号をサンプリングして、アナログ−デジタル変換を行うＡ／Ｄ変換器５０と、を備える。アナログ−デジタル変換されたデジタル信号が、シート１００に接触したユーザー（被検者）１０の心電信号であり、制御部（制御装置）６０に入力される。

図２に示すように、対をなすセンサ電極２Ａ，２Ｂは導電体であり、シート１００に接触するユーザー１０との間で静電容量結合することにより、キャパシタＣを形成する。対をなすセンサ電極２Ａ，２Ｂの、ユーザー１０との接触位置は、ユーザー１０のシート１００との接触部位（例えば背中）のうち心臓を挟んだ２位置であり、それら２位置においてそれぞれキャパシタＣが形成される。それら２位置間の電位差によってユーザー１０（人体）の心臓を含む経路に微弱電流が流れる。その微弱電流は対をなすセンサ電極２Ａ，２Ｂの電位差に対応した値を示すから、その電位差を検出することはユーザーの心電波形を計測することになる。その電位差を反映した信号とは、差動増幅回路３０から出力される差分信号である。制御部６０は、その電位差を反映した信号の入力を受け、その信号に基づいて、ユーザーの心電波形を計測する。

本実施形態においては、差動増幅回路３０から出力される差分信号は、バンドパスフィルタ５０に入力されて心電信号帯域（例えば０．２〜３５Ｈｚ）の成分を通過させたアナログ信号となり、このアナログ信号がＡＤ変換器４０に入力されてデジタル信号に変換されて心電信号となる。なお、バンドパスフィルタ４０やＡＤ変換器５０については省略してもよい。

本実施形態の心電波形計測装置１の特徴について説明する。

まずは、センサ電極２Ａ，２Ｂが設けられるシート１００について説明する。図３に示すように、シート１００は、ユーザー１０との接触面１００ｈを形成するシート本体被覆材１０１によって、該シート本体被覆材１０１とは別体のシート本体材１０２の表面１０２ａが覆われる形で構成される。なお、シート１００は椅子やベッド等とすることができ、ここでは自動車などの車両の座席とされ、ユーザーが着座して利用する。また、ここでのユーザーはステアリングホイール１０９に設けられた、ＧＮＤ端子（グランド端子）に接続する電極（図示なし）に触れる形で、ＧＮＤ電位と接続している。

シート本体材１０２は、シート１００の座部１００Ａ及び背もたれ部１００Ｂを形成する芯材であり、例えば硬質発泡ポリウレタン製の芯材である。

シート本体被覆材１０１は、別体のシート本体材１０２に対し相対的な位置ずれが可能となる形で、該シート本体材１０２の表面１０２ａと共に後述のセンサ電極２Ａ，２Ｂを覆っている。本実施形態のシート本体被覆材１０１は、シート表皮材１０１Ｆのシート内部側に内側弾性材１０１Ｅが一体固定される形で構成された弾性材付き表皮材である。ここではシート表皮材１０１Ｆと内側弾性材１０１Ｅは接着剤で接着固定されているが、他の固定方法で固定されていてもよい。

本実施形態の内側弾性材１０１Ｅは、少なくとも硬さが後述する絶縁材３と同等以下となる材質であり、その厚みｄ１は後述する絶縁材３の厚みｄ３より薄い。

本実施形態のシート表皮材１０１Ｆは、ファブリックや皮等とされており、最大でもその厚みは２ｍｍ以下である。

次に、電極電位検出部５Ａ，５Ｂについて説明する。図３に示すように、本実施形態の心電波形計測装置１は、図１のセンサ電極２Ａを有した電極電位検出部５Ａと、センサ電極２Ｂを有した電極電位検出部５Ｂと、を備える。なお、電極電位検出部５Ａ，５Ｂはそれぞれ共通の構成を有するため、以下では、電極電位検出部５Ａ，５Ｂを符号５、センサ電極２Ａ，２Ｂを符号２、センサ回路２０Ａ，２０Ｂを符号２０に代表させる形で、双方の電極電位検出部５（５Ａ，５Ｂ）の構成を説明する。

電極電位検出部５は、シート１００の内部に設けられる心電計測用のセンサ電極２と、センサ電極２とは逆側（シート内部側）で対向するよう配置されるガード電極４と、それら電極２と電極４との間に介在する絶縁材３と、センサ電極２から出力される電位信号を増幅させる最初の増幅回路２０Ｄを少なくとも有したセンサ回路２０と、センサ回路２０が形成される回路基板を収容する収容ケース６と、を備える。

なお、本発明において、シート内部側（即ち、シートに接触するユーザーから遠ざかる側）で対向するとは、シート１００のユーザー接触面１００ｈからシート内部に向かう予め定められたシート内向き方向において対向することを意味するものとする。また、上述した厚みや厚さは、そのシート内向き方向の幅のことを意味するものとする。例えば、上記シート内向き方向は、センサ電極２と絶縁材３とガード電極４の積み上がり方向におけるシート内部に向かう方向、あるいはシート１００のユーザー接触面１００ｈに垂直をなしてシート内部に向かう方向に定めることができる。ここではそれら双方の方向が一致しており、その一致した方向が上記シート内向き方向とされている。なお、この方向とは異なる方向を上記シート内向き方向に定めてもよい。

センサ電極２は、図２に示すように、ユーザー１０が着座するシート１００の背もたれ部１０１にユーザー１０の平均的な心臓の位置を挟んで配置（ここでは上下に挟んで配置）される、対をなす電極２Ａ，２Ｂである。センサ電極２は、ユーザー１０（人体１０Ｈｍ）が衣服１０Ｃｌやシート本体被覆材１０１等を介して接触したときに生じる電位を検出するために設けられる。

本実施形態のセンサ電極２は、シート本体被覆材１０１のユーザー接触面１００ｈの裏側となるシート内部側に配置される。また、本実施形態のセンサ電極２は、電極面２ａがシート本体材１０２の表面１０２ａと同一平面となる又は表面１０２ａから突出するよう露出させる形でシート本体材１０２に組み付けられるとともに、電極面２ａがシート本体被覆材１０１によって覆われる。

本実施形態のセンサ電極２は、別体の第一センサ電極２Ｘと第二センサ電極２Ｙとからなる。第一センサ電極２Ｘは、シート本体材１０２に取り付けられ、シート本体被覆材１０１側に露出する第一電極表面２Ｘａを有する。第二センサ電極２Ｙは、シート本体被覆材１０１に取り付けられ、第一電極表面２Ｘａに対し摺動可能に接触する第二電極表面２Ｙａを有する。つまり、シート本体材１０２に対するシート本体被覆材１０１の摺動等に応じて、第二センサ電極２Ｙが第一センサ電極２Ｘの電極表面２Ｘａ上を摺動する。

第一及び第二センサ電極２Ｘ，２Ｙは、例えば銅などの金属材料からなる平板状の導体（導電性プレート）や、導電性を有した柔軟性のある布状の導体（導体布）、印刷形成された導体（導電層）等で形成される。

本実施形態の第一及び第二センサ電極２Ｘ，２Ｙは共に、柔軟性のある導体であり、例えば上記した布状の導体を採用するものとするが、他の導体を用いてもよい。ここでの第二センサ電極２Ｙはシート本体被覆材１０１のシート内部側となる裏面に接着または縫い付け等により固定されており、第一センサ電極２Ｘは後述の絶縁材３のシート外部側となる接着または縫い付け等により固定されている。また、第一センサ電極２Ｘは、シート本体材１０２に対しその表面１０２ａと同一平面となる又は表面１０２ａからシート外側に突出した形で取り付けられ、第二センサ電極２Ｙと接触している。

絶縁材（中間材）３は、第一センサ電極２Ｘに対しシート本体被覆材１０１とは逆側（シート内部側）で対向するよう配置される。絶縁材３は、第一センサ電極２Ｘの電極面２Ｘａの裏面２ｂを覆う。具体的にいえば、本実施形態の絶縁材３は、第一センサ電極２Ｘ側の表面３ａｃ、３ａｄのうち外周領域３ａｄを除く中央領域３ａｃにおいて、第一センサ電極２Ｘの裏面２ｂ全面と面接触する形で配置される。なお、絶縁材３は、センサ電極２側の全表面３ａｃ、３ａｄと接触して配置されてもよい。

絶縁材３は、シート本体材１０２及び収容ケース６よりも低硬度となる絶縁性弾性材である。絶縁材３の硬さ（硬度）は、少なくとも０．５Ｎ以上で４００Ｎより小さい範囲内の値であり、より望ましくは２００Ｎよりも小さく、さらに望ましくは１２０Ｎよりも小さいとよい。本実施形態の絶縁材３及び内側弾性材１０１Ｅは、耐荷重用軟質ポリウレタンフォームであり、ポリオールとポリイソシアネートとを主成分とし、樹脂化させながら発泡させて形成されるプラスチック発泡体である周知の軟質ウレタンフォーム（以下、弾性材料Ｕという）であり、その厚みｄ３は１０ｍｍである。軟質ウレタンフォームは一般的に発泡倍率が約６０〜１０倍、見かけ密度は約１６〜１００ｋｇ／ｍ^３の軽いプラスチック発泡体であって、気泡が連通して柔らかく、復元性がある。

なお、各材料の硬さについては、各材料に応じた計測方法で計測された値である。ここでの内側弾性材１０１Ｅや絶縁材３といった軟質ウレタンフォームの硬さは、ＪＩＳＫ６４０１に規定の計測法に従い計測された硬さである。本実施形態における内側弾性材１０１Ｅや絶縁材３の硬さ（硬度）は、例えばＪＩＳＫ６４０１が規定するクラスＸ以上と定めることもできる。

ガード電極４は、センサ電極２（主に第一センサ電極２Ｘ）に対する外部からのノイズ混入をガードするよう、ここでは少なくとも弾性体である絶縁材３に対しセンサ電極２とは逆側（シート内部側）で対向するよう配置される。ガード電極４は、センサ電極２の電極面２ａの裏面（ここでは第一センサ電極２Ｘの裏面）２ｂを、シート内部側で覆うようにシート内側で対向して位置する。ここでのガード電極４は、絶縁材３のシート内側の面をなす裏面３ｂをシート内側で覆うように、絶縁材３の裏面３ｂ（ここでは裏面３ｂ全面）と面接触する形で配置される。

ガード電極４は、例えば銅などの金属材料からなる平板状の導体（導体板）や導電性を有した柔軟性のある布状の導体（導体布）、後述する絶縁材３上に印刷形成された導体（導体層）等で形成される。本実施形態のガード電極４は柔軟性のある導体であり、例えば上記した布状の導体を採用するものとするが、他の導体を用いてもよい。

センサ回路２０は、対応するセンサ電極２に接続する回路であって、収容ケース６に収容される回路基板（図示なし）上に形成される。センサ回路２０は、接続するセンサ電極２から出力される電位信号が入力される最初のオペアンプ（増幅回路）２０Ｄを少なくとも有する。本実施形態のオペアンプ２０Ｄは公知のものであり、例えば図４に示すように、出力が反転入力端子（−）に直結される回路であって、非反転入力端子（＋）にセンサ電極２が接続し、出力端子に差動増幅回路３０が接続する。また、オペアンプ２０Ｄの非反転入力端子（＋）は、公知の抵抗器２０Ｒを介してＧＮＤ電位（グランド電位）に接続し、さらに、公知のコンデンサ２０Ｃを介してＧＮＤ電位に接続している。

なお、センサ回路２０の回路構成については、上記本実施形態の構成に限られる必要はなく、少なくともオペアンプ（増幅回路）２０Ｄを１以上有し、出力信号として、後述する差動増幅回路３０に入力されて、心電波形が反映される信号が出力されるような信号を生成・出力する信号生成回路であればよい。例えばオペアンプ２０Ｄの出力を補正回路に入力して、補正された出力を差動増幅回路３０に入力させる回路構成としてもよい。なお、差動増幅回路を利用せずに、センサ回路２０の出力をそのまま制御部６０に出力して心電を検出しても良い。

収容ケース６は、センサ回路２０Ａ，２０Ｂにそれぞれ対応して設けられ、それら回路２０Ａ，２０Ｂが形成された回路基板２６Ａ，２６Ｂを収容する、絶縁材３よりも硬いケース６Ａ，６Ｂである。収容ケース６は、絶縁材３よりも硬い金属製または樹脂製のケースであり、その厚みは、およそ２ｍｍ以上５ｍｍ以下とされる。収容ケース６は、絶縁材３に対しセンサ電極２とは逆側（シート内部側）で対向するよう配置される。

なお、収容ケース６は、少なくとも絶縁材３に対し、シート内部側に対向配置されていればよい。本実施形態の収容ケース６は、絶縁材３に対しシート内部側で対向するよう配置されており、その絶縁材３が厚みのある弾性体であるから、ユーザーが着座してシート１００に背中を接触させ、これを圧迫した際には、その圧迫を弾性体である絶縁材３が圧縮する弾性変形によって吸収するため、ユーザー１０は、硬い収容ケース６との接触感を感じにくい（ほとんど感じない）。また、弾性体である絶縁材３は、例えば硬さ６０（タイプＡデュロメータ法による）の、天然ゴムを含有する合成ゴム（以下、弾性材料Ｚという）よりも低硬度で（やわらかく）、かつ厚く形成されているから弾性変形による圧縮量は大きく、ユーザーによる圧迫をより吸収し易い。さらに本実施形態においては、絶縁材３のシート内部側にガード電極４があり、収容ケース６はそのガード電極４に対しシート内側に対向配置されているから、シート１００に着座したユーザー１０の背中には、硬い収容ケース６との接触感がより一層伝わりにくい。

絶縁材３の厚みｄ３については、硬い収容ケース６の接触感を感じないようにするために、内側弾性材１０１Ｅと合わせた総厚みが５ｍｍ以上、より望ましくは１０ｍｍ以上であるとよい。この厚みが厚いほど、上記接触感によるすわり心地に悪影響は減少するが、この厚みが増えすぎることは、電極電位検出部５全体の小型化の要望に反するため、最大でも３０ｍｍ以下とする。

ところが、本実施形態のようにセンサ電極２のシート外部側に内側弾性材１０１Ｅのような硬度の弾性材料を配置する場合、当該弾性材料の存在によってノイズが増すという課題がある。これに対し、絶縁材３の厚みｄ３を２ｍｍ以上とすることで、心電波形可能なレベルにまでノイズを減少させることができる。このノイズの観点からすると、絶縁材３の厚みｄ３は、より望ましくは２ｍｍ以上であるとよく、さらに望ましくは５ｍｍ以上であるとよい。

一方で、内側弾性材１０１Ｅは、上記のノイズの観点と、心電信号の検出感度の観点からすれば、薄いほど望ましい。ここでの内側弾性材１０１Ｅは、後述する絶縁材３と同じ材質であり、その厚みｄ１は１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であるが、より望ましくは１ｍｍ以上５ｍｍ以下であるとよく、さらに望ましくは１ｍｍ以上２ｍｍ以下であるとよい。

本実施形態のシート本体材１０２には収容凹部１０６が形成され、収容ケース６が収容される一方で、センサ電極２と絶縁材３とゲート電極４は、この順で一体化された状態で、シート本体材１０２の表面１０２ａ上に接着配置される。なお、図３では、センサ電極２と絶縁材３とゲート電極４が比較的厚みを有するように見えるが、これは各部を見やすく表示しているだけであり、実際の各部の寸法比を反映したものではなく、実際には図３で見るよりも十分に薄い。ここでの収容凹部１０６は、収容ケース６を収容する収容部１０６ｂと、収容部１０６ｂに収容された収容ケース６がその外周側表面に当接する形でその抜けが防止されるように形成され、収容ケース６の収容口を形成する収容入口部１０６ａと、を有する。一体化されたセンサ電極２と絶縁材３とゲート電極４とは、この収容入口部１０６ａを塞ぐ形で配置される。センサ電極２から引き出されている配線部材２６は、一体化されたセンサ電極２と絶縁材３とゲート電極４の外周側を通って、収容入口部１０６ａに進入するよう配置され、収容部１０６ｂに収容された収容ケース６内の回路基板と接続する。

配線部材２６は、導線の外周を絶縁材で被覆してなる配線部材である。ここでの配線部材２６は可撓性を有するフレキシブル配線であり、絶縁材３の厚みｄ３の変化に容易に対応できるようになっている。

最後に、心電信号抽出部７について説明する。図１に示すように、本実施形態の心電波形計測装置１は、差動増幅器３０を有した心電信号抽出部を備え、ここではさらに、バンドパスフィルタ４０とＡＤ変換器５０を備え、生成された心電信号が制御部６０に入力される。

差動増幅回路３０は、公知の差動増幅器３０として構成されており、その反転入力端子（−）はセンサ回路２０Ａに接続され、その非反転入力端子（＋）はセンサ回路２０Ｂに接続され、その出力端子はバンドパスフィルタ４０に接続されている。差動増幅器３０は、これらセンサ回路２０Ａから入力された信号とセンサ回路２０Ｂから入力された信号との差分をとって差分信号としてバンドパスフィルタ４０に出力する。

バンドパスフィルタ４０は、公知のバンドパスフィルタ４０にて構成されており、その入力端子が差動増幅器３０に接続され、その出力端子がＡＤ変換器５０に接続されている。バンドパスフィルタ４０は、差動増幅器３０から入力された差分信号について、心電信号帯域（例えば「０．２〜３５［Ｈｚ］）の成分を通過させるとともに、これ以外の帯域の成分を減衰させた上で、アナログ信号としてＡＤ変換器５０に出力する。

ＡＤ変換器５０は、公知のＡＤ変換器５０にて構成されており、その入力端子はバンドパスフィルタ４０に接続されている。ＡＤ変換器５０は、バンドパスフィルタ４０から入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して心電信号として出力する。

制御部６０は、公知のＣＰＵを有して構成される公知のコンピュータであり、フラッシュメモリ等の記憶部を有し、この記憶部に記憶されているプログラムをＣＰＵが実行することによって、各種機能を実現するものである。制御部６０は、心電信号抽出部７から心電信号の入力を受け付けると、その心電信号に基づいて心電波形を取得する。そして、取得した心電波形に基づいて予め定められた各種処理を実行する。

このように本実施形態の心電波形計測装置１では、センサ電極２Ｙをシート本体被覆材１０１の直下に設けるにあたって、シート本体材１０２とシート本体被覆材１０１との摺動などで静電荷を蓄積しやすいシート本体被覆材１０１から、シート本体材１０２側のセンサ電極２Ｙへの放電が局所的に生じる可能性があるから、静電荷を蓄積しやすいシート本体被覆材１０１側にも別の電極２Ｘを設けて、これらの電極２Ｘと電極２Ｙに接触させる形でセンサ電極２を構成するようにした。これにより、シート本体被覆材（１０１）に蓄積される静電荷は、シート本体被覆材（１０１）側の第二センサ電極（２Ｙ）の電極面（２Ｙａ）内に直ちに拡散するため、局所的な放電が生じることがない。

ここで、実際に制御部６０において取得・計測された心電波形について説明する。

図５の上図は、本実施形態の構成から電極２Ｙを除外した場合（電極分離なし）の心電波形を示しており、図５の下図は、本実施形態の構成であって電極２Ｘと電極２Ｙとの双方を設けた場合（電極分離あり）の心電波形を示している。図５より、センサ電極２が電極２Ｘと電極２Ｙとで分離しており、一方の電極２Ｙをシート本体被覆材１０１に固定し、他方の電極２Ｘをシート本体１０２に固定して、それら双方の電極２Ｙ，２Ｘが互いに接触して摺動するように配置されている場合の方（下図）が、１つのセンサ電極２が、電極２Ｘと電極２Ｙのように分離されることなく１つ設けられて、シート本体１０２に固定されている場合よりも、ベースラインノイズを大幅に低減できることがわかる。

なお、図５に示す心電波形において突発的に発生しているノイズ増加区間は、ステアリング操作や、ステアリング把持位置の変更等の外的要因に起因して発生したものであり、本実施形態の心電波形計測装置１の構成に起因して生じているものではない。

ところで、本実施形態の心電波形計測装置１では、センサ電極２がシート本体被覆材１０１の直下に設けられ、シート１００の接触面１００ｈとの距離が近く、従来よりも検出感度を高めることができる。ところが、センサ電極２をシート１００の接触面１００ｈに近い位置に配置することは、センサ回路２０を有する収容ケース６も接触面１００ｈに近い位置に配置することになるため、シート１００に着座したユーザー１０は、硬い収容ケースを背中に感じ、不快感を覚えるという課題が生じる。これに対し本実施形態の心電波形計測装置１では、センサ電極２とガード電極４との間に弾性部材である絶縁材４を介在させることで、シート１００に着座したユーザー１０が背中に感じる硬い収容ケースの感触を無くすることができる。加えて、その絶縁材３が厚いことで、検出される心電信号のノイズを低減できるという新たな効果も得ることができた。

具体的にいえば、ユーザーが背中に硬い収容ケース６の接触を感じるという座り心地の課題に関しては、各種の試験結果により、弾性部材である絶縁材３の厚みを５ｍｍ以上にすることで大きく改善されることが分かった。また、図３の構成における内側弾性材１０１Ｅと絶縁材３の総厚さが５ｍｍ以上となる場合や、内側弾性材１０１Ｅがない場合で絶縁材３のみの厚さが５ｍｍ以上となる場合も、収納ケース６によるシート１００の座り心地に関して大きな改善が見られた。

また、各種の試験結果により、ノイズ増加の原因となる上記内側弾性材１０１Ｅが存在していたとしても、弾性部材である絶縁材３をシート表皮材１０１Ｅよりも厚くすることで、増加したノイズを軽減できることがわかった。また、そのノイズに関しては、より望ましくはその絶縁材３の厚みを５ｍｍ以上とすることで心電波形計測に適したレベルに軽減でき、さらに望ましくはその厚みを１０ｍｍ以上とすることでより心電波形計測に適したレベルに軽減できることがわかった。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、これはあくまでも例示にすぎず、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、追加及び省略等の種々の変更が可能である。

例えば図６に示すように、内側弾性材１０１Ｅを省略し、シート表皮材１０１Ｆのみをシート本体被覆材１０１として、シート表皮材１０１Ｆに電極２Ｙを固定する構成としてもよい。なお、シート本体被覆材１０１は、２以上の材料が固定される形で形成されたものでもよい。

上記実施形態において、配線部材２６は、センサ電極２と絶縁材３とガード電極４の外周側を回り込む形で、収納ケース６へと配置されているが、図６に示すように、絶縁材３やガード電極４に貫通孔や貫通溝といった配線挿通部３ｈ，４ｈを設けて、該配線挿通部３ｈ，４ｈを挿通させる形で配置してもよい。

上記実施形態において、収納ケース６は、シート本体材１０２内に収容されているが、少なくとも絶縁材３の一部に対しシート内部側で対向するよう配置されていればよい。例えば図７に示すように、収納ケース６は、センサ電極２とガード電極４の間に配置されてもよい。この場合、収納ケース６は、ガード電極４側に近づけて配置しておけば、絶縁材３の弾性変形による圧縮量を大きく確保できるから、ユーザーによる圧迫を十分に吸収できる。図１２の場合は、絶縁材３内のガード電極４側に偏った位置に内部空間１２６が形成され、収納ケース６は、その内部空間１２６に配置されている。

１心電波形計測装置
１００シート
１０ユーザー（被検者）
１００ｈ接触面
１０１シート本体被覆材
１０１Ｆ，１１１Ｆシート表皮材
１０１Ｅ，１１１Ｅ内側弾性材
１０２シート本体材
２センサ電極
２Ｘ第一センサ電極
２Ｙ第二センサ電極
２Ｘａ第一電極面
２Ｙａ第二電極面
２０センサ回路
２０Ｄ増幅回路（オペアンプ）
２６配線部材（フレキシブル配線）
３絶縁材
４ガード電極
５電極電位検出部
６収容ケース
７心電信号抽出部

Claims

ユーザーとの接触面（１００ｈ）を形成するシート本体被覆材（１０１）によって、別体のシート本体材（１０２）の表面（１０２ａ）が覆われたシート（１００）において、前記シート本体被覆材（１０１）と前記シート本体材（１０２）の間にセンサ電極（２）が配置され、
前記センサ電極（２）は、前記シート本体材（１０２）に取り付けられて前記シート本体被覆材（１０１）側に露出する第一電極表面（２Ｘａ）を有する第一センサ電極（２Ｘ）と、前記シート本体被覆材（１０１）に取り付けられて前記第一電極表面（２Ｘａ）に対し摺動可能に接触する第二電極表面（２Ｙａ）を有する第二センサ電極（２Ｙ）と、を備えることを特徴とする心電波形計測装置（１）。
前記第二センサ電極（２Ｙ）は、前記シート本体被覆材（１０１）に取り付けられた導電布である請求項１に記載の心電波形計測装置（１）。
前記第二センサ電極（２Ｙ）は、前記シート本体被覆材（１０１）に印刷された導電層である請求項１に記載の心電波形計測装置（１）。
前記第二センサ電極（２Ｙ）は、前記シート本体被覆材（１０１）に取り付けられた導電性プレートである請求項１に記載の心電波形計測装置（１）。
前記センサ電極（２）の前記シート本体被覆材（１０１）とは逆側となるシート内部側において、該センサ電極（２）に対向するよう配置される絶縁材（３）と、
前記絶縁材（３）の前記センサ電極（２）とは逆側となるシート内部側において、該センサ電極（２）と対向するよう配置されるガード電極（４）と、
を備える請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の心電波形計測装置（１）。
前記絶縁材（３）は、その硬さが０．５Ｎ以上４００Ｎ以下で、かつその厚みが２ｍｍ以上３０ｍｍ以下の絶縁性弾性材（３）である請求項５に記載の心電波形計測装置（１）。
前記絶縁材（３）の前記センサ電極（２）とは逆側となるシート内部側において、該絶縁材（３）と対向するよう配置されるとともに、前記センサ電極（２）の電位を示す電位信号が最初に入力される増幅回路（２０Ｄ）を少なくとも有したセンサ回路（２０）を収容した収容ケース（６）を備える請求項５又は請求項６に記載の心電波形計測装置（１）。