JP2017171078A - 生体情報測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】精度の高い生体情報の測定を行う生体情報測定装置を提供する。【解決手段】生体情報測定装置１は、車両８のシート８１に着座した運転者９の血圧を測定する血圧測定部２と、予め定められた基準位置Ｈに基づいて血圧の測定に適した運転者９の心臓位置ｄ２を推定する心臓位置推定部４と、基準位置Ｈに基づいて血圧測定部２の測定位置ｄ１を測定する測定位置測定部５と、血圧を測定する前に、心臓位置ｄ２と測定位置ｄ１との差（調整量Ｘ）が抑制されるように少なくとも車両８のシート８１の位置調整、及び車両８のステアリング８０の位置調整の一方を制御する制御信号を出力する制御部６と、を備えて概略構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、生体情報測定装置に関する。

従来の技術として運転者の心電信号を計測する心電センサと、及び運転者の脈波信号を計測する脈波センサと、を備えた生体情報測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この心電センサは、右手で把持されるステアリングの部位に配置され、心電信号を出力する。また脈波センサは、掌が接触するステアリングの部位に配置され、脈波信号を出力する。生体情報測定装置は、取得した心電信号及び脈波信号を解析することで生体情報としての血圧を生成する。

特開２００９−２１３６３７号公報

しかし従来の生体情報測定装置は、運転者ごとに運転姿勢が異なってステアリングに対する運転者の位置も変わるので、心電センサ及び脈波センサから正しい測定結果が得られるとは限らず、精度の高い生体情報の測定を行うことができない。

従って本発明の目的は、精度の高い生体情報の測定を行う生体情報測定装置を提供することにある。

本発明の一態様は、車両のシートに着座した乗員の生体情報を測定する生体情報測定部と、予め定められた基準位置に基づいて生体情報の測定に適した乗員の好適位置を推定する好適位置推定部と、予め定められた基準位置に基づいて生体情報測定部の測定位置を測定する測定位置測定部と、生体情報を測定する前に、好適位置と測定位置との差が抑制されるように少なくとも車両のシートの位置調整、及び車両のステアリングの位置調整の一方を制御する制御信号を出力する制御部と、を備えた生体情報測定装置を提供する。

本発明によれば、精度の高い生体情報の測定を行うことができる。

図１（ａ）は、実施の形態に係る生体情報測定装置が搭載された車両内部の一例を示す概略図であり、図１（ｂ）は、生体情報測定装置のブロック図の一例であり、図１（ｃ）は、生体情報測定装置とシート及びステアリングのアクチュエータとの接続を説明するためのブロック図の一例である。 図２は、実施の形態に係る生体情報測定装置の動作の一例を示すフローチャートである。

（実施の形態の要約）
実施の形態に係る生体情報測定装置は、車両のシートに着座した乗員の生体情報を測定する生体情報測定部と、予め定められた基準位置に基づいて生体情報の測定に適した乗員の好適位置を推定する好適位置推定部と、予め定められた基準位置に基づいて生体情報測定部の測定位置を測定する測定位置測定部と、生体情報を測定する前に、好適位置と測定位置との差が抑制されるように少なくとも車両のシートの位置調整、及び車両のステアリングの位置調整の一方を制御する制御信号を出力する制御部と、を備えて概略構成されている。

この生体情報測定装置は、生体情報を測定する前に、測定に適した好適位置と、生体情報測定部の測定位置と、の差が抑制されるので、この構成を採用しない場合と比べて、測定に適した好適位置で生体情報を測定することができ、精度の高い生体情報を測定することができる。

[実施の形態]
（生体情報測定装置１の概要）
図１（ａ）は、実施の形態に係る生体情報測定装置が搭載された車両内部の一例を示す概略図であり、図１（ｂ）は、生体情報測定装置のブロック図の一例であり、図１（ｃ）は、生体情報測定装置とシート及びステアリングのアクチュエータとの接続を説明するためのブロック図の一例である。なお、以下に記載する実施の形態に係る各図において、図形間の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。また図１（ｂ）及び図１（ｃ）では、主な情報や信号の流れを矢印で示している。

この生体情報測定装置１は、図１（ａ）に示すように、車両８に搭載されている。そして生体情報測定装置１は、一例として、乗員（運転者９）の生体情報として血圧を測定するように構成されている。生体情報測定装置１は、一例として、車両８に乗り込む際や運転開始前の車両８が停止している間に血圧を測定する。なお生体情報測定装置１は、生体情報として血圧と共に心拍を測定するように構成されても良い。

測定された血圧は、例えば、生体情報測定装置１が電磁気的に接続された車両制御部に出力される。この車両制御部は、一例として、車両８の始動や走行を制御し、取得した血圧に応じて運転者の健康状態の判定結果に基づく始動の可否、車間距離の調整、及び車速の調整などを行う。

生体情報測定装置１は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、車両８のシート８１に着座した運転者９の血圧を測定する生体情報測定部としての血圧測定部２と、予め定められた基準位置Ｈに基づいて血圧の測定に適した運転者９の好適位置としての心臓位置ｄ_２を推定する好適位置推定部としての心臓位置推定部４と、基準位置Ｈに基づいて血圧測定部２の測定位置ｄ_１を測定する測定位置測定部５と、血圧を測定する前に、心臓位置ｄ_２と測定位置ｄ_１との差（調整量Ｘ）が抑制されるように少なくとも車両８のシート８１の位置調整、及び車両８のステアリング８０の位置調整の一方を制御する制御信号を出力する制御部６と、を備えて概略構成されている。

この制御信号は、例えば、図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示す制御信号Ｓ_６及び制御信号Ｓ_７である。制御信号Ｓ_６は、例えば、ステアリング調整アクチュエータ８０５に出力される。ステアリング調整アクチュエータ８０５は、例えば、制御信号Ｓ_６に基づいてステアリング８０を駆動して高さを変える。制御信号Ｓ_７は、例えば、シート調整アクチュエータ８１５に出力される。シート調整アクチュエータ８１５は、例えば、制御信号Ｓ_７に基づいてシート８１を駆動して高さを変える。従って制御信号Ｓ_６及び制御信号Ｓ_７によって測定位置ｄ_１と心臓位置ｄ_２が変化し、後述するように、ステアリング８０とシート８１の移動する量がステアリング可動範囲８００及びシート可動範囲８１０内でかつ操作の妨げにならない場合、調整量Ｘがゼロとなる。以下では、一例として、調整量Ｘがゼロになる場合について説明する。

（血圧測定部２の構成）
血圧測定部２は、例えば、図１（ａ）に示すように、ステアリング８０に配置されている。この血圧測定部２は、運転者９がステアリング８０を把持した際、運転者９の掌が接触する部分に配置されている。

血圧測定部２は、一例として、光学式の血圧測定を行うセンサであり、発光素子と受光素子を有し、発光素子と受光素子が掌と対向している。発光素子は、掌に向けて光を出力する。この光は、一例として、近赤外線である。受光素子は、出力された光の反射光を受光する。

血圧測定部２は、例えば、この反射光の波形から血流量の変化を検出し、検出した血流量の変化に基づいて脈拍を測定する。そして血圧測定部２は、例えば、測定した脈拍に基づいて血圧を算出する。血圧測定部２は、測定した血圧の情報を血圧測定情報Ｓ_１として制御部６に出力する。

血圧測定部２は、例えば、血圧の測定を周期的に行う。また血圧測定部２は、例えば、運転者９がステアリング８０を把持していないなどの理由により反射光を受光できない場合、測定不能とする血圧測定情報Ｓ_１を出力する。

なお血圧測定部２は、光学式のセンサに限定されず、圧力式のセンサであっても良い。

（心臓位置推定部４の構成）
心臓位置推定部４は、例えば、撮像された運転者９の画像に基づいて心臓９０の位置を推定する。この画像は、例えば、撮像部３によって周期的に撮像される。

撮像部３は、例えば、図１（ａ）に示すように、運転者９を前方から撮像する位置に配置されている。撮像部３は、例えば、撮像素子を有するカメラである。

撮像部３は、一例として、車両の天井に配置されるがこれに限定されず、ステアリングシャフトなどを覆うコラムカバーや計器類が配置されるインストルメントパネルなどに配置されても良い。撮像部３は、撮像した画像の情報を撮像情報Ｓ_２として心臓位置推定部４に出力する。

心臓位置推定部４は、撮像部３から取得した撮像情報Ｓ_２に基づいて運転者９の心臓９０の位置（心臓位置ｄ_２）を推定する。この心臓位置ｄ_２は、図１（ａ）に示す基準位置Ｈからの距離として推定される。

この基準位置Ｈは、例えば、車両８のシート８１を基準にして定められる。本実施形態では、基準位置Ｈは、シート８１のヘッドレスト８２の頂点８２０である。心臓位置推定部４は、この基準位置Ｈからの運転者９の心臓９０の位置を推定し、心臓位置ｄ_２を定める。

具体的には、心臓位置推定部４は、撮像部３が撮像した画像に基づいて基準位置Ｈを検出し、この基準位置Ｈから予め定められた距離離れた位置を心臓位置ｄ_２として推定する。心臓位置推定部４は、推定した心臓位置ｄ_２の情報を推定情報Ｓ_３として制御部６に出力する。

なお基準位置Ｈは、運転者９に依存せずに定まるものを基準とすれば良く、例えば、車両８の天井や床であっても良い。また変形例として心臓位置推定部４は、カメラを用いた心臓位置ｄ_２の推定に限定されず、レーダーなどを用いて推定しても良い。

（測定位置測定部５の構成）
測定位置測定部５は、血圧測定時の血圧測定部２の基準位置Ｈからの距離として測定位置ｄ_１を測定する。この測定位置測定部５は、例えば、ステアリング８０の位置に基づいて測定位置ｄ_１を定める。なお測定位置測定部５は、例えば、カメラであっても良い。

測定位置測定部５は、例えば、制御部６を介して車両８から取得する車両情報Ｓ_４に基づいて得られる、ステアリング８０の高さ、及びステアリング８０の回転角の情報を用いて測定位置ｄ_１を測定する。測定位置測定部５は、この測定した測定位置ｄ_１の情報である測定位置情報Ｓ_５を制御部６に出力する。また測定位置測定部５は、一例として、車両情報Ｓ_４に含まれる車両８の速度の情報である車速情報に基づいて車両８が停止している際に血圧を測定する。

この車両情報Ｓ_４は、一例として、少なくともステアリング８０の高さ、ステアリング８０の回転角、ステアリング調整可能量８０１、シート高さ調整可能量８１１及び車両８の速度の情報が含まれている。

なお測定位置測定部５は、例えば、ステアリング８０の回転角が大きい場合、測定位置ｄ_１の測定を中止する。また測定位置測定部５は、例えば、ステアリング８０が水平に近いが回転している場合、ステアリング８０の回転角を用いて測定位置ｄ_１の補正を行う。

なおステアリング調整可能量８０１及びシート高さ調整可能量８１１は、車両８側から車両情報Ｓ_４として取得するがこれに限定されず、生体情報測定装置１が算出するように構成されても良い。

（制御部６の構成）
制御部６は、例えば、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工などを行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）などから構成されるマイクロコンピュータである。このＲＯＭには、例えば、制御部６が動作するためのプログラムが格納されている。

この制御部６は、心臓位置推定部４から推定情報Ｓ_３、及び測定位置測定部５から取得する測定位置情報Ｓ_５に基づいてステアリング８０及びシート８１の少なくとも一方の位置調整を行う。

血圧は、心臓の位置より高い位置で測定した場合と心臓の位置より低い位置で測定した場合では、重力の影響で測定値が変化する。血圧は、一例として、心臓より１０ｃｍ高い位置で測定すると、心臓と同じ位置で測定した場合と比べて約８ｍｍＨｇ低くなり、心臓より１０ｃｍ低い位置で測定すると約８ｍｍＨｇ高くなる。

従って制御部６は、図１（ａ）に示すように、血圧の測定位置ｄ_１と運転者９の心臓位置ｄ_２の差である調整量Ｘが抑制されるように少なくともシート８１及びステアリング８０の一方の位置調整を行う。

制御部６は、図１（ａ）に示すように、調整量Ｘがステアリング調整可能量８０１とシート高さ調整可能量８１１の範囲内で解消されるようにステアリング８０及びシート８１の位置を調整する。また制御部６は、調整によってステアリング８０とシート８１の間隔が狭くなりすぎてステアリング８０の操作がし難かったり、運転者９の足がステアリング８０とシート８１の間に挟まれたりしないように制御する。

制御部６は、シート８１及びステアリング８０の位置調整が可能な量に関する調整量情報を取得し、この調整量情報に基づいて少なくともシート８１及びステアリング８０の位置調整の一方の量を定める。具体的には、制御部６は、入力する調整量情報としての車両情報Ｓ_４によって位置調整が可能な量であるステアリング調整可能量８０１とシート高さ調整可能量８１１を取得する。

ステアリング調整可能量８０１は、図１（ａ）に示すように、ステアリング可動範囲８００において、現在のステアリング８０の位置から心臓位置ｄ_２方向に移動可能な量である。またシート高さ調整可能量８１１は、図１（ａ）に示すように、シート８１のシートクッション８３の底面８３０を基準としたシート可動範囲８１０において、現在のシート８１の位置から測定位置ｄ_１方向に移動可能な量である。

制御部６は、ステアリング調整可能量８０１とシート高さ調整可能量８１１に基づいてステアリング８０の移動量とシート８１の移動量を算出し、算出された移動量に基づいて制御信号Ｓ_６及び制御信号Ｓ_７を生成する。

ステアリング調整アクチュエータ８０５は、制御信号Ｓ_６によって駆動される。そしてシート調整アクチュエータ８１５は、制御信号Ｓ_７によって駆動される。この駆動の結果、ステアリング８０とシート８１が移動する。なおステアリング調整可能量８０１及びシート高さ調整可能量８１１、調整量Ｘがゼロとなる。

制御部６は、制御信号Ｓ_６と制御信号Ｓ_７を出力してステアリング８０及びシート８１を駆動した後、血圧測定部２から血圧測定情報Ｓ_１を取得する。制御部６は、例えば、血圧測定情報Ｓ_１を車両制御部に出力する。

次に本実施の形態の生体情報測定装置１の動作の一例について図２のフローチャートに従って説明する。以下では、運転者９が車両８に乗り込んでステアリング８０を把持した際に血圧を測定する動作の一例について説明する。

（動作）
生体情報測定装置１の撮像部３は、運転者９が車両８に乗り込んでシート９１に着座した後、運転者９の撮像を行う（Ｓｔｅｐ１）。撮像部３は、運転者９を撮像すると撮像情報Ｓ_２を生成して心臓位置推定部４に出力する。

心臓位置推定部４は、取得した撮像情報Ｓ_２に基づいて運転者９の心臓９０の心臓位置ｄ_２を推定する（Ｓｔｅｐ２）。心臓位置推定部４は、推定した心臓位置ｄ_２に基づいて推定情報Ｓ_３を生成して制御部６に出力する。

測定位置測定部５は、車両情報Ｓ_４を取得して血圧測定部２の測定位置ｄ_１を測定する（Ｓｔｅｐ３）。測定位置測定部５は、測定した測定位置ｄ_１に基づいて測定位置情報Ｓ_５を生成して制御部６に出力する。

なお運転者を撮像して心臓位置ｄ_２を推定するステップ１及びステップ２、測定位置ｄ_１を測定するステップ３は、順序が入れ替わっても良い。

制御部６は、取得した推定情報Ｓ_３と測定位置情報Ｓ_５に基づいて心臓位置ｄ_２と測定位置ｄ_１の差である調整量Ｘを算出する（Ｓｔｅｐ４）。続いて制御部６は、車両情報Ｓ_４に基づくステアリング調整可能量８０１及びシート高さ調整可能量８１１に応じて調整量Ｘをゼロとする制御信号Ｓ_６及び制御信号Ｓ_７を生成し、ステアリング８０及びシート８１の少なくとも一方の位置を調整する（Ｓｔｅｐ５）。

ステアリング８０及びシート８１の少なくとも一方の位置が調整された後、血圧測定部２は、運転者９の血圧の測定を開始する（Ｓｔｅｐ６）。血圧測定部２は、測定した血圧に基づいて血圧測定情報Ｓ_１を生成して制御部６を介して車両制御部に出力して動作を終了する（Ｓｔｅｐ７）。

（実施の形態の効果）
本実施の形態に係る生体情報測定装置１は、血圧を測定する前に、測定に適した心臓位置ｄ_２と、血圧測定部２の測定位置ｄ_１と、の差が抑制されるので、この構成を採用しない場合と比べて、心臓位置ｄ_２と測定位置ｄ_１の差が抑制された状態で血圧を測定することができ、精度の高い血圧を測定することができる。

車両制御部が、例えば、測定された血圧を用いて車両８の始動の可否などを判定するアプリケーションを実施する場合、血圧の測定精度が低いと、誤判定によってアプリケーションが正しく動作しない可能性がある。しかし生体情報測定装置１は、精度の高い血圧の測定ができるので、アプリケーションの誤動作を抑制することができる。

上述の実施の形態及び変形例に係る生体情報測定装置１は、例えば、用途に応じて、その一部が、コンピュータが実行するプログラム、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）及びＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などによって実現されても良い。

以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…生体情報測定装置、２…血圧測定部、３…撮像部、４…心臓位置推定部、５…測定位置測定部、６…制御部、８…車両、９…運転者、８０…ステアリング、８１…シート、８２…ヘッドレスト、８３…シートクッション、９０…心臓、９１…シート、８００…ステアリング可動範囲、８０１…ステアリング調整可能量、８０５…ステアリング調整アクチュエータ、８１０…シート可動範囲、８１１…シート高さ調整可能量、８１５…シート調整アクチュエータ、８２０…頂点、８３０…底面

Claims (6)

1. 車両のシートに着座した乗員の生体情報を測定する生体情報測定部と、
   予め定められた基準位置に基づいて前記生体情報の測定に適した乗員の好適位置を推定する好適位置推定部と、
   前記予め定められた基準位置に基づいて前記生体情報測定部の測定位置を測定する測定位置測定部と、
   前記生体情報を測定する前に、前記好適位置と前記測定位置との差が抑制されるように少なくとも前記車両の前記シートの位置調整、及び前記車両のステアリングの位置調整の一方を制御する制御信号を出力する制御部と、
   を備えた生体情報測定装置。
2. 前記制御部は、前記シート及び前記ステアリングの位置調整が可能な量に関する調整量情報を取得し、前記調整量情報に基づいて少なくとも前記シート及び前記ステアリングの位置調整の一方の量を定める、
   請求項１に記載の生体情報測定装置。
3. 前記予め定められた基準位置は、前記車両の前記シートである、
   請求項１又は２に記載の生体情報測定装置。
4. 前記生体情報測定部は、前記車両の前記ステアリングに配置されて乗員の血圧を測定し、
   前記好適位置推定部は、前記予め定められた基準位置からの乗員の心臓の位置を推定し、前記好適位置を定める、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の生体情報測定装置。
5. 前記好適位置推定部は、撮像された乗員の画像に基づいて前記心臓の位置を推定する、
   請求項４に記載の生体情報測定装置。
6. 前記測定位置測定部は、前記車両から取得する車両情報に基づいて前記ステアリングの高さ、及び前記ステアリングの回転角の情報を用いて測定位置を測定する、
   請求項４又は５に記載の生体情報測定装置。

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