JP2020065907A - 車両用心電検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステアリングホイールの持ち方によらず、正確な心電波形を得ることが可能な車両用心電検出装置を提供する。【解決手段】ステアリングホイール１４に設けられたステアリング電極１６と、着座した運転者の心臓の位置より車両下側の車両用シート２０に設けられたシート電極１８Ｂと、ステアリング電極１６とシート電極１８Ｂの差動電圧を検出する差動増幅器２２と、ステアリングホイール１６を把持する運転者の持ち手を検出する持ち手検出部２８と、差動増幅器２２によって検出された差動電圧及び持ち手検出部２８の検出結果に基づいて、予め定めた方向の誘導波形を生成する波形生成部３０と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載され、運転者の心電波形を検出する車両用心電検出装置に関する。

ステアリングホイールや車両用シートに電極を設けて、乗員の心電波形を検出する技術が知られている。

例えば、特許文献１には、車両のステアリングホイールに取り付けられ、運転者の身体電位を検出する第１、第２、及び第３の直接電極と、前記車両のシートに取り付けられ、非接触により前記運転者の身体電位を検出する静電容量結合型電極と、前記第１及び第２の直接電極間の電圧を測定する第１の電圧測定手段と、前記第３の直接電極及び前記静電容量結合型電極の電圧を測定する第２の電圧測定手段と、を備え、前記第１の電圧測定手段の測定結果と前記第２の電圧測定手段の測定結果の、双方又はいずれか一方に基づき運転者の心電図波形を計測する、車両用心電計測装置が提案されている。

特開２０１１−２４９０２号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、ステアリングホイールを両手で把持する場合と、右手で把持する場合と、左手で把持する場合とでそれぞれ異なる心電波形となってしまう。すなわち、ステアリングホイールの持ち方により得られる心電波形が異なるため、正確な心電波形を得るためには改善の余地がある。

本発明は、上記事実を考慮して成されたもので、ステアリングホイールの持ち方によらず、正確な心電波形を得ることが可能な車両用心電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第１の態様は、ステアリングホイールに設けられたステアリング電極と、着座した運転者の心臓の位置より車両下側の車両用シートに設けられたシート電極と、前記ステアリング電極と前記シート電極の差動電圧を検出する検出部と、前記ステアリングホイールを把持する運転者の持ち手を検出する持ち手検出部と、前記検出部及び前記持ち手検出部の各々の検出結果に基づいて、予め定めた方向の誘導波形を生成する生成部と、を含む。

第１の態様によれば、ステアリング電極は、ステアリングホイールに設けられ、シート電極は、着座した運転者の心臓の位置より車両下側の車両用シートに設けられている。

また、検出部では、ステアリング電極とシート電極の差動電圧が検出される。ステアリング電極とシート電極間に運転者の心臓が位置するため、検出された差動電圧から、心電波形を生成することができる。

しかしながら、上述したように、ステアリングホイールの持ち手によって差動電圧の波形が異なる。

そこで、持ち手検出では、ステアリングホイールを把持する運転者の持ち手が検出され、生成部では、検出部及び持ち手検出部の各々の検出結果に基づいて、予め定めた方向の誘導波形が生成される。このように、持ち手の検出結果を用いて誘導波形を生成することにより、ステアリングホイールの持ち方によらず、正確な心電波形を得ることが可能となる。

なお、生成部は、持ち手検出部によって検出された持ち手に対応する予め定めた方向の誘導波形から他の方向の誘導波形を生成してもよい。

また、生成部は、運転者の持ち手に応じた心電波形と予め定めた複数の方向から見た誘導波形の関係を予め学習した結果を用いて予め定めた方向の誘導波形を生成してもよい。

また、運転者を識別する識別部と、前記識別部によって識別された運転者毎に、前記関係を学習して更新する更新部と、を更に備えてもよい。

また、ステアリング電極は、運転者の左右に対応して一対設けられ、生成部は、第１誘導波形、第２誘導波形、及び第３誘導波形の３種類の誘導波形を生成してもよい。

また、持ち手検出部は、運転者を撮影する撮影部、ステアリングホイールに設けられた複数の電極、またはステアリングホイールに設けられた複数の光センサを適用してもよい。

また、ステアリング電極と検出部との間に設けられて、ステアリング電極の検出部への接続と、接地された放電電極への接続とを切り替える切替部を更に含んでもよい。これにより、切替部により、電極を放電電極への接続に切り替えることにより、運転者に帯電した静電気を放電して除電することが可能となり、静電気が発生しても適切な心電波形を得ることが可能となる。

また、運転者が帯電して除電が必要か否かを判定するための除電情報を検出する除電情報検出部と、除電情報検出部によって検出された除電情報に基づいて運転者が帯電して除電が必要か否かを判定して除電が必要な場合に、ステアリング電極を放電電極への接続に切り替えるように切替部を制御する制御部と、を更に含んでもよい。

また、ステアリング電極の検出部への接続と、放電電極への接続とを予め定めた時間毎に切り替えるように切替部を制御する制御部を更に含んでもよい。

また、ステアリング電極は、ステアリングホイールの運転者の両手に対応する位置に一対備え、制御部は、持ち手検出部によって検出された運転者によるステアリングホイールの持ち手が片手である場合に、一対のステアリング電極のうちステアリングホイールを把持した手に対応する方のステアリング電極を検出部への接続に切り替え、他方のステアリング電極を放電電極への接続に切り替えるように切替部を制御した後に、除電情報検出部によって検出された除電情報に基づいて運転者が帯電して除電が必要か否かを判定して除電が必要な場合に、ステアリングホイールを把持した手に対応する方のステアリング電極を放電電極への接続に切り替えるように切替部を制御してもよい。

また、ステアリング電極は、ステアリングホイールの運転者の両手に対応する位置に一対備え、制御部は、持ち手検出部によって検出された運転者による前記ステアリングホイールの持ち手が両手である場合に、一対のステアリング電極のうち一方のステアリング電極を検出部への接続に切り替え、他方のステアリング電極を放電電極への接続に切り替えるように切替部を制御した後に、除電情報検出部によって検出された除電情報に基づいて運転者が帯電して除電が必要か否かを判定して除電が必要な場合に、検出部に接続したステアリング電極を放電電極への接続に切り替え、放電電極に接続したステアリング電極を検出部への接続に切り替えるように切替部を制御してもよい。

以上説明したように本発明によれば、ステアリングホイールの持ち方によらず、正確な心電波形を得ることが可能な車両用心電検出装置を提供できる、という効果がある。

第１実施形態に係る車両用心電検出装置の概略構成を示す図である。 心電波形の一例を説明するための図である。 第１実施形態に係る車両用心電検出装置の処理部で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る車両用心電検出装置の概略構成を示す図である。 第２実施形態に係る車両用心電検出装置の処理部で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る車両用心電検出装置の処理部で行われる処理の流れの変形例を示すフローチャートである。 従来の車両用心電検出装置に設けられるバッファ回路の構成を示す図である。 第１実施形態及び変形例に追加するバッファ回路の構成を示す図である。 第１実施形態に係る車両用心電検出装置にバッファ回路を備える場合に静電気による影響を抑制するために信号処理部で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。 正常な心電波形の場合にインピーダンス切替部を高インピーダンスに切り替え、異常な心電波形の場合に低インピーダンスに切り替える例を示す図である。 カーブ路が予測される場合にインピーダンス切替部を低インピーダンスに切り替え、直進路が予測される場合に高インピーダンスに切り替える例を示す図である。 一対のステアリング電極が接続されたバッファ回路を説明するための図である。 バッファ回路を備える場合に静電気による影響を抑制するために信号処理部で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る車両用心電検出装置の一例を詳細に説明する。

（第１実施形態）

まず、第１実施形態に係る車両用心電装置について説明する。図１は、第１実施形態に係る車両用心電検出装置の概略構成を示す図である。

本実施形態に係る車両用心電検出装置１０は、心電波形生成装置１２、ステアリング電極１６、及びシート電極１８Ａ、１８Ｂを備えている。

ステアリング電極１６は、車両の操舵操作を行うためのステアリングホイール１４の周方向全域に渡って設けられている。運転者がステアリングホイール１４を把持すると、運転者の手がステアリング電極１６に近接され、運転者の手とステアリング電極１６との間に容量結合が生じてコンデンサを形成する。また、ステアリング電極１６は、心電波形生成装置１２に電気的に接続されており、心電波形生成装置１２は、ステアリング電極１６から、心臓の心拍における電気活動に伴うイオン電流変化（交流電流）を電流信号として検出する。

シート電極１８Ａ、１８Ｂは、車両用シート２０に着座した運転者の心臓の位置より車両下側の車両用シート２０のシートクッションに設けられており、シートカバー（図示省略）に被覆されている。シート電極１８Ａ、１８Ｂは、乗員が車両用シート２０に着座することで、乗員の着衣及びシートカバーを介して、乗員の臀部と近接する。一方のシート電極１８Ｂは、心電波形生成装置１２に接続され、他方のシート電極１８Ａは接地されている。なお、図１では、車両の幅方向（運転者の左右）にシート電極１８Ａ、１８Ｂを配列した例を示すが、配列はこれに限るものではない。例えば、車両前後方向（運転者の前後）にシート電極１８Ａ、１８Ｂを配列してもよい。或いは、他の方向にシート電極１８Ａ、１８Ｂを配列してもよい。

心電波形生成装置１２は、差動増幅器２２、フィルタ増幅部２４、及び処理部２６を含んで構成され、ステアリング電極１６及びシート電極１８Ｂから入力される電流信号に基づいて、運転者の心電波形を生成する。

差動増幅器２２は、２つの入力端子にステアリング電極１６及びシート電極１８Ｂが接続されており、２つの入力の差動電圧を検出してフィルタ増幅部２４に出力する。具体的には、差動増幅器２２は、ステアリング電極１６とシート電極１８Ｂからの２つの入力信号の差分を一定係数で増幅する。

フィルタ増幅部２４は、差動増幅器２２の出力信号を増幅すると共に、予め定めたフィルタを用いて予め定めた範囲の周波数の信号に変換する処理等を行って処理結果を処理部２６へ出力する。予め定めたフィルタとしては、例えば、ハイパスフィルタ、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ等のフィルタを適宜適用する。また、フィルタ増幅部２４は、本実施形態では、アナログ信号をデジタル信号に変換する処理を行ってから処理部２６に処理結果を出力するものとする。

処理部２６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及びフラッシュメモリ等の不揮発性メモリを含むコンピュータで構成されている。ＣＰＵは、メモリに予め記憶されたプログラムを実行することにより、持ち手検出部２８、及び波形生成部３０の機能を実行する。

持ち手検出部２８には、運転者の腕周辺を撮影するカメラ３２が接続されており、カメラ３２によって撮影された運転者の撮影画像を表す画像データが入力される。持ち手検出部２８は、カメラ３２によって撮影された運転者の撮影画像を表す画像データから運転者によるステアリングホイール１４の持ち手が検出される。例えば、カメラ３２は、車室内のルームミラー付近等に設けられて運転者の腕周辺を撮影する。そして、持ち手検出部２８が、撮影された撮影画像を表す画像データに対した画像処理を行うことにより、運転者のステアリングホイール１４の持ち手を検出し、検出結果を波形生成部３０に出力する。ステアリングホイール１４の持ち手の検出方法としては、例えば、パターン認識等の画像処理の技術を利用して検出する。

波形生成部３０は、フィルタ増幅部２４から得られる信号と、持ち手検出部２８による運転者のステアリングホイール１４の持ち手の検出結果とを用いて、心電波形を生成して出力する。

ところで、心電波形は、一般的に、図２に示すように、第１誘導波形、第２誘導波形、第３誘導波形、ａＶＲ誘導波形、ａＶＬ誘導波形、及びａＶＦ誘導波形などが知られている。第１誘導波形は、心臓の左室の側壁を見る誘導波形であり、第２誘導波形は、心臓を心尖部から見る誘導波形であり、第３誘導波形は、右室側面と左室下壁を見る誘導波形である。また、ａＶＲ誘導波形は、右肩から心臓を見る誘導波形であり、ａＶＬ誘導波形は、左肩から心臓を見る誘導波形であり、ａＶＦ誘導波形は、心臓を、ほぼ真下から見る誘導波形である。

心電波形は、心臓内の電気の流れを記録したものであり、例えば、心臓を挟んで電極を２つ取りつけると心電波形が１つ得られる。心臓は胸部の中央やや左側に位置し、心臓の心尖部を下にして横に傾いた状態で存在する。心臓内の電気は、上部右心房に位置する洞結節からほぼ中央に存在する房室結節を介して心室の下部心尖部方向に向かって流れるため、電気軸としては左斜め下方向となる。この向きと同じ方向にマイナス電極とプラス電極を順に取りつけると、心電波形は上向きとなり、マイナス電極とプラス電極を逆にすると、心電波形は下向きとなる。

そこで、本実施形態では、波形生成部３０は、心臓を挟んだ電極としてステアリング電極１６とシート電極１８Ｂとを用いて２つの電極から得られる電流信号から、第１〜第３誘導波形を生成する。

また、運転者のステアリングホイール１４の持ち手によって検出される波形が変わってくるので、持ち手検出部２８が、運転者のステアリングホイール１４の持ち手を検出し、波形生成部３０が、持ち手検出部２８の検出結果に基づいて各誘導波形を生成する。例えば、運転者がステアリングホイール１４を右手で把持している場合には、第２誘導波形に相当する波形を得ることができるが、左手や両手でステアリングホイール１４を把持している場合には、異なる波形となる。

波形生成部３０は、各持ち手の状態におけるフィルタ増幅部２４から出力される波形と、各誘導方向から見た波形の対応関係を予め学習によって求めて記憶しておく。そして、予め学習により求めた対応関係を用いて、フィルタ増幅部２４から出力される波形から第１〜第３誘導波形を生成する。例えば、係数や関数等を対応関係として適用して、フィルタ増幅部２４から出力される波形から各方向の誘導波形を生成する。本実施形態では、予め定めた対応関係として、持ち手が両手の場合の両手用対応関係、持ち手が左手の場合の左手用対応関係、及び持ち手が右手の場合の右手用対応関係を予め求めて記憶する。

続いて、上述のように構成された本実施形態に係る車両用心電検出装置１０の処理部２６で行われる具体的な処理について説明する。図３は、本実施形態に係る車両用心電検出装置１０の処理部２６で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、図３の処理は、例えば、図示しないイグニッションスイッチがオンされた場合に開始してもよいし、心電波形の検出開始を表す指示が処理部２６に行われた場合に開始してもよい。

ステップ１００では、持ち手検出部２８が、カメラ３２による撮影を開始してステップ１０２へ移行する。

ステップ１０２では、持ち手検出部２８が、カメラ３２によって撮影された運転者の撮影画像を表す画像データを取得してステップ１０４へ移行する。

ステップ１０４では、持ち手検出部２８が、撮影画像を表す画像データから運転者のステアリングホイール１４の持ち手を検出してステップ１０６へ移行する。すなわち、運転者がステアリングホイール１４を右手で把持しているか、左手で把持しているか、両手で把持しているか、或いはステアリングホイール１４を把持していない状態かを撮影画像を表す画像データに対して画像処理を行うことにより検出する。

ステップ１０６では、波形生成部３０が、フィルタ増幅部２４の出力信号（フィルタ増幅結果）を取得してステップ１０８へ移行する。

ステップ１０８では、波形生成部３０が、持ち手検出部２８による検出結果がステアリングホイール１４を非把持状態であるか否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ１０２へ移行し、否定された場合にはステップ１１０へ移行する。

ステップ１１０では、波形生成部３０が、持ち手検出部２８による検出結果がステアリングホイール１４を両手で把持している状態であるか否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ１１２へ移行し、否定された場合にはステップ１１４へ移行する。

ステップ１１２では、波形生成部３０が、学習により予め求めた両手用対応関係を用いて、フィルタ増幅部２４の出力結果から第１〜第３誘導の各誘導波形を生成してステップ１０２に戻って上述の処理を繰り返す。

ステップ１１４では、持ち手検出部２８による検出結果がステアリングホイール１４を右手で把持している状態であるか否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ１１６へ移行し、運転者が左手でステアリングホイール１４を把持している状態で判定が否定された場合にはステップ１１８へ移行する。

ステップ１１６では、波形生成部３０が、学習により予め求めた右手用対応関係を用いて、フィルタ増幅部２４の出力結果から第１〜第３誘導の各誘導波形を生成してステップ１０２に戻って上述の処理を繰り返す。

一方、ステップ１１８では、波形生成部３０が、学習により予め求めた左手用対応関係を用いて、フィルタ増幅部２４の出力結果から第１〜第３誘導の各誘導波形を生成してステップ１０２に戻って上述の処理を繰り返す。

このように、本実施形態に係る車両用心電検出装置１０では、運転者によるステアリングホイール１４の持ち手に応じて、心電波形を生成することにより、ステアリングホイール１４の持ち手を考慮しない場合に比べて正確な心電波形を得ることができる。また、運転者のステアリングホイールの持ち方によらず、正確な心電波形を得ることができる。

（第２実施形態）

続いて、第２実施形態に係る車両用心電検出装置について説明する。図４は、第２実施形態に係る車両用心電検出装置の概略構成を示す図である。なお、図１と同一構成については同一符号を付して説明を省略する場合がある。

上記の実施形態では、持ち手を検出するためにカメラ３２の撮影画像を用いる例を説明したが、本実施形態では、カメラ３２を省略して、ステアリングホイール１４に複数の電極を設けて持ち手を検出する例について説明する。

本実施形態に係る車両用心電検出装置１１も、上記実施形態と同様に、心電波形生成装置１２、ステアリング電極１６（１６Ａ、１６Ｂ）、及びシート電極１８Ａ、１８Ｂを備えている。

心電波形生成装置１２は、基本的には上記実施形態と同一構成とされている。すなわち、差動増幅器２２、フィルタ増幅部２４、及び処理部２６を含んで構成され、ステアリング電極１６Ａ、１６Ｂ及びシート電極１８Ｂから入力される電流信号に基づいて、運転者の心電波形を生成する。

図４に示すように、上記の実施形態に対してカメラ３２を省略し、代わりに、ステアリング電極１６Ａ、１６Ｂを２つ設けている。一方のステアリング電極１６Ａは、ステアリングホイール１４の運転者の左手に対応する領域に設けられ、他方のステアリング電極１６Ｂは、ステアリングホイール１４の運転者の右手に対応する領域に設けられている。また、２つのステアリング電極１６Ａ、１６Ｂから得られる各々の電流信号は、それぞれ持ち手検出部２９に入力される。

本実施形態では、上記実施形態における処理部２６によって実行される持ち手検出部２８の検出方法とは異なるため、以下では、上記実施形態と異なる部分を説明する。

持ち手検出部２９は、２つのステアリング電極１６Ａ、１６Ｂからの電流信号に基づいて、運転者のステアリングホイール１４の持ち手の状態を検出する。具体的には、２つのステアリング電極１６Ａ、１６Ｂのそれぞれから電流信号が検出されない場合はステアリングホイール１４を非把持状態として検出する。また、２つのステアリング電極１６Ａ、１６Ｂのそれぞれから電流信号を検出した場合は両手でステアリングホイール１４を把持している状態として検出する。また、一方のステアリング電極１６Ａからのみ電流信号を検出した場合は左手でステアリングホイール１４を把持している状態として検出する。また、他方のステアリング電極１６Ｂからのみ電流信号を検出した場合は右手でステアリングホイール１４を把持している状態として検出する。

本実施形態では、ステアリングホイール１４の運転者の左右の手に対応する位置に設けたステアリング電極１６Ａ、１６Ｂを用いて持ち手を検出するため、ステアリングホイール１４を操舵している場合には、持ち手を逆に検出してしまう場合がある。そこで、持ち手検出部２９には、舵角センサ３４が接続され、ステアリングホイール１４の操舵角度の検出結果が入力される。そして、持ち手検出部２９は、舵角センサ３４の検出結果に基づいて、車両が直進状態であるか否かを判定して、直進状態の場合に、運転者のステアリングホイール１４の持ち手を検出するようになっている。なお、直進状態か否かの判定は、例えば、舵角センサ３４によって検出された操舵角度が予め定めた値以下、或いは、予め定めた角度の範囲内の場合に直進状態と判定する。

持ち手検出部２９は、持ち手の検出結果を波形生成部３０に出力すると共に、持ち手に応じて、差動増幅器２２への入力を切り替える。例えば、持ち手が両手の場合は、ステアリング電極１６Ａ、１６Ｂの双方を差動増幅器２２の入力端子に接続する。また、持ち手が左手の場合は、ステアリング電極１６Ａを差動増幅器２２の入力端子に接続する。また、持ち手が右手の場合は、ステアリング電極１６Ｂを差動増幅器２２の入力端子に接続する。

続いて、上述のように構成された本実施形態に係る車両用心電検出装置１１の処理部２６で行われる具体的な処理について説明する。図５は、本実施形態に係る車両用心電検出装置１１の処理部２６で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、図５の処理は、例えば、図示しないイグニッションスイッチがオンされた場合に開始してもよいし、心電波形の検出開始を表す指示が処理部２６に行われた場合に開始してもよい。また、図３の処理と同一処理については同一符号を付して説明する。

まず、ステップ１０１では、持ち手検出部２９が、舵角センサ３４の検出結果を取得してステップ１０３へ移行する。

ステップ１０３では、持ち手検出部２９が、舵角センサ３４の検出結果に基づいて、車両が直進状態であるか否かを判定する。該判定が否定された場合にはステップ１０１に戻って上述の処理を繰り返し、判定が肯定された場合にはステップ１０５へ移行する。

ステップ１０５では、持ち手検出部２９が、運転者のステアリングホイール１４の持ち手を検出してステップ１０６へ移行する。すなわち、ステアリング電極１６Ａ、１６Ｂから得られる電流信号に基づいて持ち手を検出する。例えば、２つのステアリング電極１６Ａ、１６Ｂのそれぞれから電流信号が検出されない場合はステアリングホイール１４を非把持状態として検出する。また、２つのステアリング電極１６Ａ、１６Ｂのそれぞれから電流信号を検出した場合は両手でステアリングホイール１４を把持している状態として検出する。また、一方のステアリング電極１６Ａからのみ電流信号を検出した場合は左手でステアリングホイール１４を把持している状態として検出する。また、他方のステアリング電極１６Ｂからのみ電流信号を検出した場合は右手でステアリングホイール１４を把持している状態として検出する。

ステップ１０６では、波形生成部３０が、フィルタ増幅部２４の出力信号（フィルタ増幅結果）を取得してステップ１０８へ移行する。

ステップ１０８では、波形生成部３０が、持ち手検出部２８による検出結果がステアリングホイール１４を非把持状態であるか否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ１０１へ移行し、否定された場合にはステップ１１０へ移行する。

ステップ１１０では、波形生成部３０が、持ち手検出部２８による検出結果がステアリングホイール１４を両手で把持している状態であるか否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ１１２へ移行し、否定された場合にはステップ１１４へ移行する。

ステップ１１２では、波形生成部３０が、学習により予め求めた両手用対応関係を用いて、フィルタ増幅部２４の出力結果から第１〜第３誘導の各誘導波形を生成してステップ１０１に戻って上述の処理を繰り返す。

ステップ１１４では、持ち手検出部２８による検出結果がステアリングホイール１４を右手で把持している状態であるか否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ１１６へ移行し、運転者が左手でステアリングホイール１４を把持している状態で判定が否定された場合にはステップ１１８へ移行する。

ステップ１１６では、波形生成部３０が、学習により予め求めた右手用対応関係を用いて、フィルタ増幅部２４の出力結果から第１〜第３誘導の各誘導波形を生成してステップ１０１に戻って上述の処理を繰り返す。

一方、ステップ１１８では、波形生成部３０が、学習により予め求めた左手用対応関係を用いて、フィルタ増幅部２４の出力結果から第１〜第３誘導の各誘導波形を生成してステップ１０１に戻って上述の処理を繰り返す。

このように、２つのステアリング電極１６Ａ、１６Ｂを用いて持ち手を検出しても、上記実施形態と同様に、運転者のステアリングホイールの持ち方によらず、正確な心電波形を得ることができる。

なお、上記の各実施形態では、２つのシート電極１８Ａ、１８Ｂを備える例を説明したが、これに限定されるものではなく、接地されたシート電極１８Ａは省略してもよい。接地されたシート電極１８Ａによりノイズを抑制することが可能であるが、シート電極１８Ａを省略しても心電波形を生成することは可能である。

また、第２実施形態では、２つのステアリング電極１６Ａ、１６Ｂを用いて運転者のステアリングホイール１４の持ち手を検出する例を説明したが、これに限定されるものではない。ステアリング電極１６は、３つ以上設けてもよい。また、ステアリング電極１６Ａ、１６Ｂ以外に、光センサ等をステアリングホイール１４等に設けて運転者のステアリングホイール１４の持ち手を検出してもよい。

また、上記の実施形態において、波形生成部３０が各誘導波形を生成する際に用いる、持ち手と第１〜第３誘導波形の各誘導波形の対応関係は、個人差があるため、各持ち手の状態の波形から運転者毎に対応関係を補正して随時学習してもよい。この場合、個人の特定は、例えば、スイッチやカメラ３２の撮影画像、スマートキー等を用いて個人を特定する。具体的には、右手で把持している場合はほぼ第２誘導波形と同一となるため、右手で把持した波形に応じて、予め求めた右手用対応関係を運転者毎に補正してもよい。また、第１誘導波形は両手把持時の左右の手の間の電圧とほぼ同一となるため、第１誘導波形を学習するために、第２実施形態のように、ステアリング電極１６Ａ、１６Ｂを左右に設けた構成に、差動増幅器２２によってステアリング電極１６Ａ、１６Ｂ間の差動がとれる構成を追加してもよい。この場合には、右手で把持している場合は第２誘導波形に対応し、両手で把持している場合は第１誘導波形に対応し、左手で把持している場合は第３誘導波形に対応するものとして、各対応関係を運転者毎に学習して補正してもよい。具体的には、第２実施形態に対して、図６に示すように、ステップ９８を追加すると共に、図５のステップ１１２、１１６、１１８の代わりに、図６のステップ１１２Ａ、１１２Ｂ、１１６Ａ、１１６Ｂ、１１８Ａ、１１８Ｂを行う。図６は、第２実施形態に係る車両用心電検出装置１１の処理部２６で行われる処理の流れの変形例を示すフローチャートである。

すなわち、ステップ９８では、スイッチやカメラ３２の撮影画像、スマートキー等を用いて個人を特定することにより運転者を識別してステップ１０１へ移行する。

また、ステップ１１２Ａでは、波形生成部３０が、識別した運転者に対応する両手用対応関係を用いて、フィルタ増幅部２４の出力結果から第１〜第３誘導波形の各誘導波形を生成してステップ１１２Ｂへ移行する。そして、ステップ１１２Ｂでは、波形生成部３０が、生成した第１誘導波形とフィルタ増幅部２４の出力結果との差に基づいて、補正量を決定して両手用対応関係を補正して更新する。これにより、運転者毎の両手用対応関係を学習して更新することができる。

また、ステップ１１６Ａでは、波形生成部３０が、識別した運転者に対応する右手用対応関係を用いて、フィルタ増幅部２４の出力結果から第１〜第３誘導波形の各誘導波形を生成してステップ１１６Ｂへ移行する。そして、ステップ１１６Ｂでは、波形生成部３０が、生成した第２誘導波形とフィルタ増幅部２４の出力結果との差に基づいて、補正量を決定して右手用対応関係を補正して更新する。これにより、運転者毎の右手用対応関係を学習して更新することができる。

また、ステップ１１８Ａでは、波形生成部３０が、識別した運転者に対応する左手用対応関係を用いて、フィルタ増幅部２４の出力結果から第１〜第３誘導波形の各誘導波形を生成してステップ１１８Ｂへ移行する。そして、ステップ１１８Ｂでは、波形生成部３０が、生成した第３誘導波形とフィルタ増幅部２４の出力結果との差に基づいて、補正量を決定して左手用対応関係を補正して更新する。これにより、運転者毎の左手用対応関係を学習して更新することができる。

なお、ステップ９８が識別部に対応し、ステップ１１２Ｂ、１１６Ｂ、１１８Ｂが更新部に対応する。また、ここでは、第２実施形態の変形例として図６に示す処理を行うことにより対応関係を補正する例を説明したが、第１実施形態に対して、対応関係を補正するようにしてもよい。この場合は、ステアリング電極１６が１つであることから両手用対応関係が補正できないので、両手用対応関係以外の右手用対応関係及び左手用対応関係を補正するように処理すればよい。

ところで、上記の第１実施形態及び変形例では、説明を省略したが、ステアリング電極１６と差動増幅器２２との間、及びシート電極１８Ｂと差動増幅器２２との間の各々にはバッファ回路が設けられている。バッファ回路は各電極からの信号をバッファして心電波形生成装置１２に出力する。図７に示すように、従来のバッファ回路７０は、オペアンプＯＰ、抵抗Ｒ、及びコンデンサＣを含むブートストラップ（boot-strap）と呼ばれる正帰還回路で構成されている。従来の車両用心電検出装置では、絶縁体を介して非接触で心電波形を計測するために、バッファ回路７０のインピーダンスを超高インピーダンスとして前段の回路の影響を抑制していた。

しかしながら、運転時にシートと体が擦れる等により静電気が発生すると、運転者が帯電し、心電波形のノイズ源となってしまう。特に、冬の空気が乾燥した時期は、大気中への静電気放電がし難く、運転者の体に静電気が溜まりやすい。

そこで、静電気による影響を抑制するための構成を上記の実施形態及び変形例に追加してもよい。以下では、静電気による影響を抑制するために追加する構成について詳細に説明する。図８は、上記の第１実施形態及び変形例に追加するバッファ回路の構成を示す図である。図８のバッファ回路３５では、静電気による影響を抑制するための構成として、従来のバッファ回路７０に対して、バッファ入力インピーダンスを切り替えるインピーダンス切替部４０を備えている。なお、ステアリング電極１６と差動増幅器２２との間、及びシート電極１８Ｂと差動増幅器２２との間の各々にバッファ回路３５を設けてもよいが、一方は、従来のバッファ回路７０として他方にバッファ回路３５を設けてもよい。

インピーダンス切替部４０は、図８に示すように、高インピーダンス側（図８中の高）に切り替えた場合には、従来同様に動作する。一方、低インピーダンス側（図８中の低）に切り替えた場合には、電極（ステアリング電極１６及びシート電極１８Ｂ）が接地され、運転者に帯電した静電気が除電されるようになっている。

また、インピーダンス切替部４０の切替を制御するために、除電情報検出部４２及び制御部４４を備え、除電情報検出部４２の検出結果に基づいて、制御部４４が、インピーダンス切替部４０の切り替えを制御する。例えば、制御部４４は、心電波形生成装置１２内の機能として設ける。

除電情報検出部４２は、除電する必要があるかを判断するための除電情報を検出する。例えば、インピーダンス切替部を高インピーダンス側に切り替えた状態で計測した心電波形の検出可否を表す情報、または心電波形のＳ／Ｎ比（信号雑音比）を除電情報として検出する。或いは、ＧＰＳ（Global Positioning System）情報や、舵角、走行路等の情報を除電情報として検出する。或いは、温度や湿度等を検出することにより、静電気が発生しやすい環境を除電情報として検出する。

そして、制御部４４は、除電情報検出部４２によって検出された除電情報から、運転者が静電気により帯電して除電が必要であるか否かを判定し、除電が必要な場合に、インピーダンス切替部４０を低インピーダンス側に切り替えて除電する制御を行う。そして、制御部４４は、除電後に、インピーダンス切替部４０を高インピーダンス側に切り替えて心電波形の検出を行う。これにより、静電気によるノイズを除去することができるので、静電気が発生しても適切な心電波形を得ることが可能となる。

続いて、上述のように構成されたバッファ回路３５を備える場合に静電気による影響を抑制するために処理部２６で行われる具体的な処理について説明する。図９は、第１実施形態に係る車両用心電検出装置１０にバッファ回路３５を備える場合に静電気による影響を抑制するために処理部２６で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、図９の処理は、上記の第１実施形態及び変形例において、心電波形（第１〜第３誘導波形）を生成する際に行われるものとして説明する。

ステップ２００では、処理部２６が、心電波形を検出してステップ２０２へ移行する。

ステップ２０２では、処理部２６が、運転者の除電が必要であるか否かを判定する。該判定は、制御部４４が、除電情報検出部４２の検出結果に基づいて除電が必要であるか否かを判定する。該判定が否定された場合にはステップ２０４へ移行し、肯定された場合にはステップ２０６へ移行する。

ステップ２０４では、処理部２６が、検出した心電波形を出力してステップ２００に戻って上述の処理を繰り返す。すなわち、波形生成部３０が差動増幅器２２の出力から心電波形を生成して出力する。なお、心電波形を出力する際には、運転者によるステアリングホイール１４の持ち手により波形が異なるため、持ち手情報を含めて心電波形を出力してもよい。

一方、ステップ２０６では、処理部２６が、バッファ回路３５のインピーダンス切替部４０を低インピーダンス側に切り替えてステップ２０８へ移行する。すなわち、制御部４４がインピーダンス切替部４０を制御して低インピーダンス側に切り替えることにより、電極を接地して除電することができる。

ステップ２０８では、処理部２６が、予め定めた時間経過したか否かを判定する。該判定が肯定されるまで待機してステップ２１０へ移行する。なお、予め定めた時間は、運転者に帯電した静電気が除電されるのに必要な時間が予め定められているものとする。

ステップ２１０では、処理部２６が、バッファ回路３５のインピーダンス切替部４０を高インピーダンス側に切り替えてステップ２００に戻って上述の処理を繰り返す。すなわち、制御部４４がインピーダンス切替部４０を制御して高インピーダンス側に切り替えることにより、心電波形の計測が行われる。運転者が除電されてから心電波形の計測が行われるので、静電気が発生しても適切な心電波形を得ることが可能となる。

例えば、図１０に示すように、除電情報検出部４２が心電波形の検出可否を表す情報を検出する場合には、制御部４４が除電情報検出部４２の検出結果から異常な心電波形であるか否かを判定する。例えば、ピーク値間の時間が予め定めた範囲内か否か等を判定する。そして、異常な心電波形の場合には、制御部４４がインピーダンス切替部４０を低インピーダンスに切り替えて除電してから高インピーダンスに切り替えて心電波形を検出することにより、適切な心電波形を得ることが可能となる。

また、除電情報検出部４２がＧＰＳ情報や、舵角、走行路等の情報を検出、或いは、温度や湿度等を検出することにより静電気が発生しやすい環境を検出する場合には、制御部４４が、除電が必要な状況（走行状態または環境）であるかを予測する。例えば、図１１に示すように、カーブ路が予測される場合には、制御部４４がインピーダンス切替部４０を低インピーダンスに切り替えて除電する。そして、直線路が予測される場合に、制御部４４がインピーダンス切替部４０を高インピーダンスに切り替えて心電波形を検出することにより、適切な心電波形を得ることが可能となる。

なお、第２実施形態のように、一対のステアリング電極１６Ａ、１６Ｂを備える場合には、インピーダンス切替部４０の代わりに、図１２に示すように、接続切替部４６を備えたバッファ回路３６を用いてもよい。この場合、バッファ回路３６には、一対のステアリング電極１６Ａ、１６Ｂが接続されるため、図８のバッファ回路３５とは異なる構成とされている。ここで、バッファ回路３６について説明する。図１２は、一対のステアリング電極１６Ａ、１６Ｂが接続されたバッファ回路３６を説明するための図である。

バッファ回路３６は、インピーダンス切替部４０の代わりに備えた接続切替部４６は、一方のステアリング電極１６Ａの接続先を接地またはオペアンプＯＰに切り替えると共に、他方のステアリング電極１６Ｂの接続先を接地またはオペアンプＯＰに切り替える。接続切替部４６は、インピーダンス切替部４０と同様に、制御部４４の制御によって切替が制御され、何れか一方のステアリング電極１６をオペアンプに接続し、他方のステアリング電極１６を接地する。すなわち、一方を高インピーダンスのオペアンプＯＰに接続し、他方を低インピーダンスの接地電極に接続する。

続いて、一対のステアリング電極１６Ａ、１６Ｂが接続されたバッファ回路３６を備える場合に静電気による影響を抑制するために処理部２６で行われる具体的な処理について説明する。図１３は、バッファ回路３６を備える場合に静電気による影響を抑制するために処理部２６で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、図１３の処理は、上記の実施形態及び変形例において、心電波形（第１〜第３誘導波形）を生成する際に行われるものとする。

ステップ３００では、処理部２６が、持ち手検出部２８（または持ち手検出部２９）による持ち手検出結果を取得してステップ３０２へ移行する。すなわち、ステップ１０４またはステップ１０５において検出した持ち手の検出結果を取得する。

ステップ３０２では、処理部２６が、持ち手検出部２８（または持ち手検出部２９）による検出結果がステアリングホイール１４を非把持状態であるか否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ３０４へ移行し、否定された場合にはステップ３０６へ移行する。

ステップ３０４では、処理部２６が、バッファ回路３６の接続切替部４６の一対のステアリング電極１６Ａ、１６Ｂを低インピーダンスに切り替えてステップ３００に戻って上述の処理を繰り返す。すなわち、制御部４４が接続切替部４６を制御して一対のステアリング電極１６Ａ、１６Ｂを共に低インピーダンスに切り替えることにより、電極を接地して除電することができる。なお、ステップ３０４は省略してそのままステップ３００に戻るようにしてもよい。

ステップ３０６では、処理部２６が、持ち手検出部２８（または持ち手検出部２９）による検出結果がステアリングホイール１４を両手で把持した状態であるか否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ３０８へ移行し、否定された場合にはステップ３２０へ移行する。

ステップ３０８では、処理部２６が、バッファ回路３６の接続切替部４６の一対のステアリング電極１６Ａ、１６Ｂを高インピーダンスに切り替えてステップ３１０へ移行する。すなわち、制御部４４が接続切替部４６を制御して一対のステアリング電極１６Ａ、１６Ｂを共に高インピーダンスに切り替えことで、一対のステアリング電極１６Ａ、１６Ｂとシート電極１８Ｂとによって心電波形の検出が可能となる。

ステップ３１０では、処理部２６が、心電波形を検出してステップ３１２へ移行する。

ステップ３１２では、処理部２６が、運転者の除電が必要であるか否かを判定する。該判定は、制御部４４が、除電情報検出部４２の検出結果に基づいて除電が必要であるか否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ３１４へ移行し、否定された場合にはステップ３３２へ移行する。

ステップ３１４では、処理部２６が、バッファ回路３６の接続切替部４６の一対のステアリング電極１６Ａ、１６Ｂを低インピーダンスに切り替えてステップ３１６へ移行する。すなわち、制御部４４が接続切替部４６を制御して一対のステアリング電極１６Ａ、１６Ｂを共に低インピーダンスに切り替えることにより、電極を接地して除電することができる。

ステップ３１６では、処理部２６が、予め定めた時間経過したか否かを判定する。該判定が肯定されるまで待機してステップ３１８へ移行する。なお、予め定めた時間は、運転者に帯電した静電気が除電されるのに必要な時間が予め定められているものとする。

ステップ３１８では、処理部２６が、バッファ回路３６の接続切替部４６の一対のステアリング電極１６Ａ、１６Ｂを高インピーダンスに切り替えてステップ３３２へ移行する。すなわち、制御部４４が接続切替部４６を制御して一対のステアリング電極１６Ａ、１６Ｂを共に高インピーダンスに切り替えことで、一対のステアリング電極１６Ａ、１６Ｂとシート電極１８Ｂとによって心電波形の検出が可能となる。

一方、ステップ３２０では、処理部２６が、バッファ回路３６の接続切替部４６の持ち手の方のステアリング電極１６を高インピーダンスに接続し、他方のステアリング電極１６を低インピーダンスに接続してステップ３２２へ移行する。すなわち、制御部４４が接続切替部４６を制御して持ち手の方のステアリング電極１６を高インピーダンスに切り替えることで、持ち手のステアリング電極１６とシート電極１８Ｂとを用いて心電波形が検出可能となる。また、制御部４４が接続切替部４６を制御して他方のステアリング電極１６を低インピーダンスに切り替えることで、電極を接地して除電することができる。

ステップ３２２では、処理部２６が、心電波形を検出してステップ３２４へ移行する。

ステップ３２４では、処理部２６が、運転者の除電が必要であるか否かを判定する。該判定は、制御部４４が、除電情報検出部４２の検出結果に基づいて除電が必要であるか否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ３２６へ移行し、否定された場合にはステップ３３２へ移行する。

ステップ３２６では、処理部２６が、バッファ回路３６の接続切替部４６の持ち手のステアリング電極１６を低インピーダンスに切り替えてステップ３２８へ移行する。すなわち、制御部４４が接続切替部４６を制御して持ち手のステアリング電極１６を低インピーダンスに切り替えることにより、電極を接地して除電することができる。

ステップ３２８では、処理部２６が、予め定めた時間経過したか否かを判定する。該判定が肯定されるまで待機してステップ３３０へ移行する。なお、予め定めた時間は、運転者に帯電した静電気が除電されるのに必要な時間が予め定められているものとする。

ステップ３３０では、処理部２６が、バッファ回路３６の接続切替部４６を高インピーダンス側に切り替えてステップ３３２へ移行する。すなわち、制御部４４がインピーダンス切替部４０を制御して高インピーダンス側に切り替えることにより、以降の処理で心電波形の計測が行われる。運転者が除電されてから心電波形の計測が行われるので、静電気が発生しても適切な心電波形を得ることが可能となる。

ステップ３３２では、処理部２６が、検出した心電波形を出力してステップ３００に戻って上述の処理を繰り返す。すなわち、波形生成部３０が差動増幅器２２の出力から心電波形を生成して出力する。なお、心電波形を出力する際には、運転者によるステアリングホイール１４の持ち手により波形が異なるため、持ち手検出部２８（または持ち手検出部２９）により検出された持ち手情報を含めて心電波形を出力してもよい。

このように一対のステアリング電極１６Ａ、１６Ｂを備える構成においても運転者が除電されてから心電波形の計測が行われるので、静電気が発生しても適切な心電波形を得ることが可能となる。

なお、図９、１３の処理では、運転者に帯電した静電気の除電が必要か否かを判定してインピーダンスの切替を行う形態として説明したが、これに限るものではない。例えば、予め定めた時間毎等のように定期的にインピーダンス切替部４０または接続切替部４６を制御してインピーダンスの切替を行ってもよい。

また、上記の実施形態における処理部２６で行われる処理は、ソフトウエアの処理として説明したが、これに限るものではない。例えば、ハードウエアで行う処理としてもよいし、ハードウエアとソフトウエアの双方を組み合わせた処理としてもよい。

また、上記の実施形態における処理部２６で行われる処理は、プログラムとして記憶媒体に記憶して流通させるようにしてもよい。

さらに、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

１０・・・車両用心電検出装置、１１・・・車両用心電検出装置、１２・・・心電波形生成装置、１４・・・ステアリングホイール、１６・・・ステアリング電極、１６Ａ・・・ステアリング電極、１６Ｂ・・・ステアリング電極、１８Ａ・・・シート電極、１８Ｂ・・・シート電極、２０・・・車両用シート、２２・・・差動増幅器、２４・・・フィルタ増幅部、２６・・・処理部、２８・・・持ち手検出部、３０・・・波形生成部、３２・・・カメラ、３５・・・バッファ回路、３６・・・バッファ回路、４０・・・インピーダンス切替部、４２・・・除電情報検出部、４４・・・制御部、４６・・・接続切替部

Claims (11)

1. ステアリングホイールに設けられたステアリング電極と、
   着座した運転者の心臓の位置より車両下側の車両用シートに設けられたシート電極と、
   前記ステアリング電極と前記シート電極の差動電圧を検出する検出部と、
   前記ステアリングホイールを把持する運転者の持ち手を検出する持ち手検出部と、
   前記検出部及び前記持ち手検出部の各々の検出結果に基づいて、予め定めた方向の誘導波形を生成する生成部と、
   を含む車両用心電検出装置。
2. 前記生成部は、前記持ち手検出部によって検出された持ち手に対応する予め定めた方向の誘導波形から他の方向の誘導波形を生成する請求項１に記載の車両用心電検出装置。
3. 前記生成部は、運転者の持ち手に応じた心電波形と予め定めた複数の方向から見た誘導波形の関係を予め学習した結果を用いて前記予め定めた方向の誘導波形を生成する請求項１又は請求項２に記載の車両用心電検出装置。
4. 運転者を識別する識別部と、前記識別部によって識別された運転者毎に、前記関係を学習して更新する更新部と、を更に備えた請求項３に記載の車両用心電検出装置。
5. 前記ステアリング電極は、運転者の左右に対応して一対設けられ、
   前記生成部は、第１誘導波形、第２誘導波形、及び第３誘導波形の３種類の誘導波形を生成する請求項１〜４の何れか１項に記載の車両用心電検出装置。
6. 前記持ち手検出部は、運転者を撮影する撮影部、前記ステアリングホイールに設けられた複数の電極、または前記ステアリングホイールに設けられた複数の光センサである請求項１〜５の何れか１項に記載の車両用心電検出装置。
7. 前記ステアリング電極と前記検出部との間に設けられて、前記ステアリング電極の前記検出部への接続と、接地された放電電極への接続とを切り替える切替部を更に含む請求項１〜６の何れか１項に記載の車両用心電検出装置。
8. 運転者が帯電して除電が必要か否かを判定するための除電情報を検出する除電情報検出部と、
   前記除電情報検出部によって検出された前記除電情報に基づいて運転者が帯電して除電が必要か否かを判定して除電が必要な場合に、前記ステアリング電極を前記放電電極への接続に切り替えるように前記切替部を制御する制御部と、
   を更に含む請求項７に記載の車両用心電検出装置。
9. 前記ステアリング電極の前記検出部への接続と、前記放電電極への接続とを予め定めた時間毎に切り替えるように前記切替部を制御する制御部を更に含む請求項７に記載の車両用心電検出装置。
10. 前記ステアリング電極は、ステアリングホイールの運転者の両手に対応する位置に一対備え、
    前記制御部は、前記持ち手検出部によって検出された運転者による前記ステアリングホイールの持ち手が片手である場合に、一対の前記ステアリング電極のうちステアリングホイールを把持した手に対応する方のステアリング電極を前記検出部への接続に切り替え、他方のステアリング電極を前記放電電極への接続に切り替えるように前記切替部を制御した後に、
    前記除電情報検出部によって検出された前記除電情報に基づいて運転者が帯電して除電が必要か否かを判定して除電が必要な場合に、ステアリングホイールを把持した手に対応する方のステアリング電極を前記放電電極への接続に切り替えるように前記切替部を制御する請求項８に記載の車両用心電検出装置。
11. 前記ステアリング電極は、ステアリングホイールの運転者の両手に対応する位置に一対備え、
    前記制御部は、前記持ち手検出部によって検出された運転者による前記ステアリングホイールの持ち手が両手である場合に、一対の前記ステアリング電極のうち一方のステアリング電極を前記検出部への接続に切り替え、他方のステアリング電極を前記放電電極への接続に切り替えるように前記切替部を制御した後に、
    前記除電情報検出部によって検出された前記除電情報に基づいて運転者が帯電して除電が必要か否かを判定して除電が必要な場合に、前記検出部に接続したステアリング電極を前記放電電極への接続に切り替え、前記放電電極に接続したステアリング電極を前記検出部への接続に切り替えるように前記切替部を制御する請求項８に記載の車両用心電検出装置。