JP3619662B2 - 生体情報検出装置 - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両や船舶、飛行機などを運転あるいは操作する者の心拍や脳波などの生体情報を検出する生体情報検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、例えば車両運転中における運転者の心拍を採取し、かかる心拍に基づいて眠気、疲労、焦燥感あるいは不整脈の有無などの運転者の健康状態を判定する装置が提案されている。
【0003】
かかる装置として、操舵ハンドルに心拍センサなどの生体情報を検出するセンサを取り付け、この心拍センサから得られる心拍数に基づいて運転者の健康状態を判定するものがある。この場合、センサより検出された信号は操舵ハンドル、ハブおよび操舵軸受部の内部をワイヤーハーネスを介して伝送されて判定装置などの信号処理装置に入力される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、操舵ハンドルや軸受部は一般に保安部品として標準化されており、かかる装置を組み込むためにこれらの部品を新たに設計したのではコストが上昇する。
【0005】
そこで、操舵ハンドルや軸受部として標準化された部品を用い、センサよりの検出信号を操舵ハンドルや軸受部の外面に沿ってワイヤーハーネスにより配線することが考えられる。しかし、この場合にはワイヤーハーネスが操舵ハンドルから露出して配線されているので、操舵ハンドルの回転によって断線したり、操舵ハンドルに巻き付いてしまうことがあり、運転走行中に危険な事態を招く虞がある。
【0006】
そこで、本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、コストの大幅な上昇を招くことなく、断線や巻き込みの虞のない生体情報検出装置を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明による生体情報検出装置は、操舵ハンドルに取り付けられ該操舵ハンドルを操作する者の生体情報を検出し、これを送出する生体情報検出送信手段と、
前記操舵ハンドルの操舵軸を回転自在に軸支するハンドル軸受部に取り付けられ、前記生体情報検出送信手段よりの生体情報を受信する生体情報受信手段と、
操舵ハンドルの回転位置を検出するハンドル位置検出手段とを備える生体情報検出装置であって、
前記生体情報検出送信手段は、生体情報を検出するセンサと、前記センサよりの検出信号を記憶するメモリと、前記メモリよりの検出信号を送信する送信手段と、前記ハンドル位置検出手段により操舵ハンドルがほぼ直線走行の位置にあることを検出すると前記メモリに記憶された検出信号を読み出しこれを送信手段より送信するように制御する制御手段とを備え、
前記生体情報受信手段は、前記操舵ハンドルがほぼ直線走行の位置において前記送信手段よりの検出信号を無線にて受信できる位置に取り付けられた受信手段とを備えたことを特徴とする。
【0008】
また、前記受信手段は、前記操舵ハンドルがほぼ直線走行の位置において前記送信手段と対向する位置に取り付けられていることを特徴とする。
【0009】
また、前記送信手段は検出信号を光信号として送信する発光素子を含み、前記受信手段は該光信号を受光する受光素子を含むことを特徴とする。
【0010】
また、前記ハンドル位置検出手段は、前記操舵ハンドルがほぼ直線走行にある位置において前記操舵ハンドルとハンドル軸受部にそれぞれ対向して形成された少なくとも1対の発光素子と受光素子であることを特徴とする。
【0011】
また、前記受信手段にて受信した検出信号に基づき前記操作者の健康状態を診断する診断手段と、前記診断手段による診断結果を前記操作者に通知する通知手段とを備えたことを特徴とする。
【0012】
また、前記受信手段にて受信した検出信号を無線送信し、前記診断手段は該無線送信された検出信号を受信することを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図とともに説明する。
図1乃至図3は本発明にかかる操舵ハンドル部およびハンドル軸受部を示し、操舵ハンドル1は、ステアリングホイール2と、ステアリングホイール2を支持するスポーク3と、スポーク3を支持するハブ4と、操舵軸5により構成されている。また、ハンドル軸受部(操舵コラム)6は操舵ハンドル部の操舵軸5を回転自在に軸支する。
【0014】
操舵ハンドル1において、ハブ4の上面には中央部分に赤外線受光素子8が取り付けられ、さらにその両側に赤外線発光素子9、10が取り付けられている。さらに、ステアリングホイール2の左右両側には、その表面に1対の電極14、15が装着され、生体情報として運転者の心拍を検出する。また、ハブ4の側面には生体情報検出送信手段としての心拍データ送信装置7が取り付けられてい
る。
【0015】
一方、ハンドル軸受部6の上面には、中央部に赤外線発光素子11が取り付けられ、その両側に2個の赤外線受光センサ12、13が取り付けられている。赤外線受光素子8と赤外線発光素子11および赤外線発光素子9、10と赤外線受光素子12、13は、操舵ハンドル1がほぼ直線走行時の位置にあるときにそれぞれ対向するような位置に配置されている。すなわち、ステアリングホイール2によって車両が直線走行しているときに赤外線受光素子8と赤外線発光素子11および赤外線発光素子9、10と赤外線受光素子12、13がそれぞれ非接触で対向するように位置設定されている。赤外線受光素子8と赤外線発光素子11は操舵ハンドル1の回転位置を検出する。また、赤外線発光素子11および赤外線受光素子12、13は車両送受信装置26に接続されている。
【0016】
図4は心拍データ送信装置7の具体的実施例を示し、8および9、10はそれぞれ前述の赤外線受光素子と赤外線発光素子、16は電極14、15間の電位差を検出する交流差動アンプ、17は交流差動アンプ16の出力信号から不要なノイズ成分を除去するローパスフィルタ(LPF)、18はLPF17の出力を増幅するアンプ、19はアンプ18よりの心拍信号をディジタル信号に変換するA/D変換器、20はA/D変換器19よりのディジタル心拍信号を入力データとして心拍データ送信装置7の動作制御を行うCPU、21は前記ディジタル心拍信号を一時的に記憶するバッファ、22はCPU20を介してバッファ21より読み出されたディジタル心拍信号が入力され赤外線発光素子9を駆動する駆動回路、23は赤外線受光素子8にて受光され光電変換された赤外線発光素子11よりの信号を所定レベルに増幅する駆動回路、24はCPU20を介して出力されるクロックが入力され赤外線発光素子10を駆動する駆動回路、25はCPU20に動作クロックを与えるクロック発生器である。
【0017】
図5は心拍信号に基づき車両運転者の健康状態を判別する外部の監視装置33(図6)に対して心拍データ送信装置7よりの心拍信号を無線送信すると共に、この監視装置33より送信される健康状態の結果を受信する生体情報受信手段を含む車両送受信装置26を示し、この送受信装置26は車両内に装着されている。
【0018】
図において、11および12、13は前述の赤外線発光素子および赤外線受光素子、27は赤外線発光素子11を駆動して赤外線を受光せしめると共に、赤外線受光素子12、13にて受光され光電変換された赤外線発光素子9、10よりの信号を入力し、車両送受信装置26の動作を制御するCPU、28はCPU27より出力されるディジタル心拍信号を変調する変調回路、29は変調回路28よりの変調信号を電力増幅するアンプ、30は監視装置33よりの送信された警告信号および心拍データを復調する復調回路、31は復調回路30よりの信号により駆動される警告装置である。また、32は監視装置33よりの送信された警告信号および心拍データを画像表示する表示モニタであり、ANT1は監視装置33との無線による信号の送受信を行うアンテナである。
【0019】
図6は診断手段を含む監視装置33を示し、34は車両送受信装置26より送信された変調信号を復調する復調回路、35は復調回路34より復調されたデジタル心拍信号に基づき心拍解析を行い、車両運転者の健康状態を診断するためのCPU、36はCPU35よりの解析結果により駆動される警告信号信号発生装置、37は警告信号信号発生装置36よりの警告信号を変調する変調回路、38は変調回路37よりの変調信号を電力増幅するアンプである。また、ANT2は車両送受信装置26との無線による信号の送受信を行うアンテナである。
【0020】
以上の構成により、動作を説明する。
運転者が車両を運転すべくステアリングホイール2を両手で握ると、運転者の両手がステアリングホイール2の表面に装着された1対の電極14、15に接触する。電極14、15は周知の電位式心拍センサを構成しており、電極14、15から心臓の電気的な興奮に伴って発生する運転者の両手間のパルス状電位(心筋活動電位)を検出し、心臓の鼓動を検出する。そこで、電極14、15により検出された電圧は交流差動アンプ16に入力され、電極14、15間の電位差を検出する。交流差動アンプ16の出力はLPF17に入力されて車両から発生するノイズなどの種々のノイズを除去し、20Hz心拍信号成分(約20Hz)のみ通過させる。LPF17を通過した心拍信号はアンプ18により所定レベルに増幅された後、A/D変換器19によりディジタル信号に変換される。このディジタル心拍信号波形すなわちディジタル心筋活動電位データはCPU20に入力され、CPU20よりバッファ21に入力されて一時的に記憶される。このときディジタル心拍データがCPU20に入力された時刻すなわち運転者の心拍が何時検出されたのかという情報を合わせて記憶しておく。なお、CPU20にはクロック発生器25により動作クロックが供給されている。
【0021】
また、車両送受信装置26の赤外線発光素子11はCPU27により駆動信号が与えられており、車両走行中は常時発光状態にある。ここで、運転者が操舵ハンドル1のステアリングホイール2を操作して車両を運転している状態において、カーブするときなどのように車両が直線走行していない場合には、ハブ4の上面中央部に取り付けられた赤外線受光素子8はハンドル軸受部6の上面中央部に取り付けられた赤外線発光素子11とは対向せずにずれた位置関係となっており、赤外線受光素子8は赤外線発光素子11よりの光を受光不能である。ステアリングホイール2がこのような状態のときにはバッファ21に記憶された心拍データと時刻情報は読み出されずに記憶された状態を保ち、A/D変換器19より出力される新たな心拍データが時刻情報と共にバッファ21に記憶される。
【0022】
一方、車両が直線走行しているときには、ハブ4に取り付けられた赤外線受光素子8がハンドル軸受部6に取り付けられた赤外線発光素子11と対向する位置となって赤外線受光素子8は赤外線発光素子11よりの光を受光可能な位置となる。赤外線受光素子8はこの受光した光を光電変換して位置検出信号としての検出信号を発生する。CPU20は駆動回路23により増幅された検出信号が入力されると、操舵ハンドル1が直線走行状態にあることを判別し、バッファ21に記憶されているディジタル心拍信号と時刻データを読み出して駆動回路22に出力する。また、同時に駆動回路24に対して同期用のクロックを出力する。駆動回路22および24よりの出力によって、赤外線発光素子9および10が駆動されて赤外線発光素子9からはディジタル心拍信号と時刻情報を含む赤外線が発光し、赤外線発光素子10からはクロックを含む赤外線が発光する。
【0023】
かかる直線走行状態においては、赤外線発光素子9と赤外線受光素子12および赤外線発光素子10と赤外線受光素子13もそれぞれ対向する位置関係となり、各受光素子12、13は発光素子9、10よりの赤外線をそれぞれ受光可能状態となる。そこで、車両送受信装置26において、赤外線受光素子12により受光され光電変換されたディジタル心拍信号と時刻情報と、赤外線受光素子13により受光され光電変換されたクロックはそれぞれCPU27に入力される。CPU27はこのクロックに基づく同期が得られ、ディジタル心拍信号と時刻情報を順次読み込み、所定タイミングで順次変調回路28に出力する。そして、変調回路28によりディジタル心拍信号と時刻情報が所定の搬送波信号により変調され、アンプ29にて電力増幅されてアンテナANT1より送信される。
【0024】
監視装置33はアンテナANT2により車両送受信装置26より送信されたディジタル心拍信号と時刻情報の変調信号を受信すると、復調回路34によりこれを復調し、CPU35に入力される。CPU35は、心拍データ送信装置7より得られる系時的に変化する心拍信号( 心電図信号) 波形から周知の方法により心拍数を含む各種心拍データを算出し、心拍解析装置を行い、不整脈が生じているかなどの各種診断を行う。この診断の結果、異常が認められると、CPU35より警告信号発生装置36に対して警告駆動信号を出力し、警告信号を発生させる。この警告信号を変調回路37により変調し、アンプ38で電力増幅してアンテナANT2より送信する。
【0025】
アンテナANT2より送信された警告信号は車両送受信装置26のアンテナANT1で受信され、復調回路30にて復調される。復調された警告信号は車両に設置されたスピーカや表示装置などの警告装置31に入力され、オーディオ信号や画像によって警告を発生する。運転者はこの警告信号を認識することで、不整脈など健康状態に異常が生じていることを認識する。
【0026】
図7、図8は操舵ハンドル1のステアリングホイール2に取り付けられる心拍検出用電極の他の実施例を示し、図7においては、ステアリングホイール2の左右一方の側に、複数の電極15と14´が交互に取り付けられ、他方の側には複数の電極14と14´が交互に取り付けられている。電極15と14´および電極14と14´は電気的に絶縁されている。また、図8に示す実施例では、金属線によって構成される電極15と14´がステアリングホイール2の左右一方の側にこのステアリングホイール2に沿って並設され、他方の側には同様に金属線によって構成される電極14´がステアリングホイール2に沿って取り付けられている。
【0027】
このように心拍検出用電極を構成した場合に適用される心拍データ送受信装置4における差動アンプ16の構成を図9に示す。すなわち、差動アンプ16の非反転入力と反転入力にはそれぞれ電極15と電極14が接続され、電極14´は接地される。したがって、差動アンプ16からは電極14´による基準電位に対する電極14と15間の電位差が出力される。
【0028】
かかる本発明の装置をたとえばバスやタクシーの運行システムに適用した場
合、運転者の運転中における生態情報をリアルタイムで監視装置33に送信して監視装置33より運転者の健康状態を診断し、異常と診断されれば直ちに運転者に警告できるので、特に高齢者が車両を運転する場合には、渋滞や疲労などの要因により不整脈が発生することがあり、バスやタクシー運転者が高齢者のときに運転中における突然死などを防止でき、大事故を未然防ぐことができる。
【0029】
なお、かかるバスやタクシーの運行システムに適用したときには、車両送受信装置26を生体情報を送信するだけの構成とし、運転者が業務を終了して監視装置33が設置されている監視センタや車庫などに帰着したときに運転者本人に対して直接通知するようにしてもよい。
【0030】
また、本装置を車両の設計システムに適用し、操舵ハンドルを回転したときに運転者の生体情報がどのように変化するかを測定し、運転者にとって快適な操作ができる操舵ハンドルの設計データとして利用するようにしてもよい。
【0031】
なお、前述の実施例において、車両送受信装置26内のCPU27により心拍解析処理を行うようにし、それによって得られた心電図などの診断結果を逐次表示モニタ32に表示すると共に心拍データを系時的にメモリに記憶しておき、異常と判断されると警告装置31を駆動して警告するようにしてもよく、その場合には車両送受信装置26内で処理した解析結果のデータを送るようにすればよい。あるいは、監視装置33を特に設ける必要はない。
【0032】
また、実施例では、1対の電極14、15間の電位差を利用した心拍検出手段を示したが、ステアリングホイール2に赤外線発光素子と赤外線受光素子を取り付けて運転者がステアリングホイール2を握ったときに両素子に接触し、血液の脈動を検出するようにしてもよい。
また、生体情報として心拍を検出したが、脳波や血圧などの生体信号を検出するようにしてもよい。
【0033】
また、赤外線受光素子8と赤外線発光素子9、10および赤外線発光素子11と赤外線受光素子12、13はそれぞれハブ5と軸受部6の側面や下面に取り付けるようにしてもよく、各素子は受発光できる位置であれば任意の位置に取り付けることができる。
さらに、位置検出手段として磁気センサを用いてもよいし、心拍データ送信装置7を操舵ハンドル1に内蔵したり、車両送受信装置26を車両のトランクなどの内部に設置するようにしてもよい。
【0034】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、操舵ハンドルより生体情報を検出してこれを受信するときに、ワイヤーハーネスの断線や巻き込みを防止でき、コストの上昇も抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる装置の操舵ハンドル部およびハンドル軸受部を示す図である。
【図2】図1の操舵ハンドル部およびハンドル軸受部の要部を示す図である。
【図3】図1の操舵ハンドル部およびハンドル軸受部の側面図である。
【図4】本発明にかかる装置の生体情報を送信する構成の実施例を示す図である。
【図5】本発明にかかる装置の生体情報を送受信する構成の実施例を示す図である。
【図6】本発明にかかる装置の生体情報に基づく診断装置を含む構成の実施例を示す図である。
【図7】本発明にかかる装置の操舵ハンドル部の他の実施例を示す図である。
【図8】本発明にかかる装置の操舵ハンドル部の他の実施例を示す図である。
【図9】本発明にかかる装置の差動アンプの実施例を示す図である。
【符号の簡単な説明】
1 操舵ハンドル
2 ステアリングホイール
3 スポーク
4 ハブ
5 操舵軸
6 ハンドル軸受部(操舵コラム)
7 心拍データ送信装置
8、12、13 赤外線受光素子
9、10、11 赤外線発光素子
14、14´、15 電極
16 交流差動アンプ
17 ローパスフィルタ
18、29、38 アンプ
19 A/D変換器
20、27、35 CPU
21 バッファ
22、23、24 駆動回路
25 クロック発生器
26 車両送受信装置
28、37 変調回路
30、34 復調回路
31 警告装置
32 表示モニタ
33 監視装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両や船舶、飛行機などを運転あるいは操作する者の心拍や脳波などの生体情報を検出する生体情報検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、例えば車両運転中における運転者の心拍を採取し、かかる心拍に基づいて眠気、疲労、焦燥感あるいは不整脈の有無などの運転者の健康状態を判定する装置が提案されている。
【0003】
かかる装置として、操舵ハンドルに心拍センサなどの生体情報を検出するセンサを取り付け、この心拍センサから得られる心拍数に基づいて運転者の健康状態を判定するものがある。この場合、センサより検出された信号は操舵ハンドル、ハブおよび操舵軸受部の内部をワイヤーハーネスを介して伝送されて判定装置などの信号処理装置に入力される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、操舵ハンドルや軸受部は一般に保安部品として標準化されており、かかる装置を組み込むためにこれらの部品を新たに設計したのではコストが上昇する。
【0005】
そこで、操舵ハンドルや軸受部として標準化された部品を用い、センサよりの検出信号を操舵ハンドルや軸受部の外面に沿ってワイヤーハーネスにより配線することが考えられる。しかし、この場合にはワイヤーハーネスが操舵ハンドルから露出して配線されているので、操舵ハンドルの回転によって断線したり、操舵ハンドルに巻き付いてしまうことがあり、運転走行中に危険な事態を招く虞がある。
【0006】
そこで、本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、コストの大幅な上昇を招くことなく、断線や巻き込みの虞のない生体情報検出装置を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明による生体情報検出装置は、操舵ハンドルに取り付けられ該操舵ハンドルを操作する者の生体情報を検出し、これを送出する生体情報検出送信手段と、
前記操舵ハンドルの操舵軸を回転自在に軸支するハンドル軸受部に取り付けられ、前記生体情報検出送信手段よりの生体情報を受信する生体情報受信手段と、
操舵ハンドルの回転位置を検出するハンドル位置検出手段とを備える生体情報検出装置であって、
前記生体情報検出送信手段は、生体情報を検出するセンサと、前記センサよりの検出信号を記憶するメモリと、前記メモリよりの検出信号を送信する送信手段と、前記ハンドル位置検出手段により操舵ハンドルがほぼ直線走行の位置にあることを検出すると前記メモリに記憶された検出信号を読み出しこれを送信手段より送信するように制御する制御手段とを備え、
前記生体情報受信手段は、前記操舵ハンドルがほぼ直線走行の位置において前記送信手段よりの検出信号を無線にて受信できる位置に取り付けられた受信手段とを備えたことを特徴とする。
【0008】
また、前記受信手段は、前記操舵ハンドルがほぼ直線走行の位置において前記送信手段と対向する位置に取り付けられていることを特徴とする。
【0009】
また、前記送信手段は検出信号を光信号として送信する発光素子を含み、前記受信手段は該光信号を受光する受光素子を含むことを特徴とする。
【0010】
また、前記ハンドル位置検出手段は、前記操舵ハンドルがほぼ直線走行にある位置において前記操舵ハンドルとハンドル軸受部にそれぞれ対向して形成された少なくとも1対の発光素子と受光素子であることを特徴とする。
【0011】
また、前記受信手段にて受信した検出信号に基づき前記操作者の健康状態を診断する診断手段と、前記診断手段による診断結果を前記操作者に通知する通知手段とを備えたことを特徴とする。
【0012】
また、前記受信手段にて受信した検出信号を無線送信し、前記診断手段は該無線送信された検出信号を受信することを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図とともに説明する。
図1乃至図3は本発明にかかる操舵ハンドル部およびハンドル軸受部を示し、操舵ハンドル1は、ステアリングホイール2と、ステアリングホイール2を支持するスポーク3と、スポーク3を支持するハブ4と、操舵軸5により構成されている。また、ハンドル軸受部(操舵コラム)6は操舵ハンドル部の操舵軸5を回転自在に軸支する。
【0014】
操舵ハンドル1において、ハブ4の上面には中央部分に赤外線受光素子8が取り付けられ、さらにその両側に赤外線発光素子9、10が取り付けられている。さらに、ステアリングホイール2の左右両側には、その表面に1対の電極14、15が装着され、生体情報として運転者の心拍を検出する。また、ハブ4の側面には生体情報検出送信手段としての心拍データ送信装置7が取り付けられてい
る。
【0015】
一方、ハンドル軸受部6の上面には、中央部に赤外線発光素子11が取り付けられ、その両側に2個の赤外線受光センサ12、13が取り付けられている。赤外線受光素子8と赤外線発光素子11および赤外線発光素子9、10と赤外線受光素子12、13は、操舵ハンドル1がほぼ直線走行時の位置にあるときにそれぞれ対向するような位置に配置されている。すなわち、ステアリングホイール2によって車両が直線走行しているときに赤外線受光素子8と赤外線発光素子11および赤外線発光素子9、10と赤外線受光素子12、13がそれぞれ非接触で対向するように位置設定されている。赤外線受光素子8と赤外線発光素子11は操舵ハンドル1の回転位置を検出する。また、赤外線発光素子11および赤外線受光素子12、13は車両送受信装置26に接続されている。
【0016】
図4は心拍データ送信装置7の具体的実施例を示し、8および9、10はそれぞれ前述の赤外線受光素子と赤外線発光素子、16は電極14、15間の電位差を検出する交流差動アンプ、17は交流差動アンプ16の出力信号から不要なノイズ成分を除去するローパスフィルタ(LPF)、18はLPF17の出力を増幅するアンプ、19はアンプ18よりの心拍信号をディジタル信号に変換するA/D変換器、20はA/D変換器19よりのディジタル心拍信号を入力データとして心拍データ送信装置7の動作制御を行うCPU、21は前記ディジタル心拍信号を一時的に記憶するバッファ、22はCPU20を介してバッファ21より読み出されたディジタル心拍信号が入力され赤外線発光素子9を駆動する駆動回路、23は赤外線受光素子8にて受光され光電変換された赤外線発光素子11よりの信号を所定レベルに増幅する駆動回路、24はCPU20を介して出力されるクロックが入力され赤外線発光素子10を駆動する駆動回路、25はCPU20に動作クロックを与えるクロック発生器である。
【0017】
図5は心拍信号に基づき車両運転者の健康状態を判別する外部の監視装置33(図6)に対して心拍データ送信装置7よりの心拍信号を無線送信すると共に、この監視装置33より送信される健康状態の結果を受信する生体情報受信手段を含む車両送受信装置26を示し、この送受信装置26は車両内に装着されている。
【0018】
図において、11および12、13は前述の赤外線発光素子および赤外線受光素子、27は赤外線発光素子11を駆動して赤外線を受光せしめると共に、赤外線受光素子12、13にて受光され光電変換された赤外線発光素子9、10よりの信号を入力し、車両送受信装置26の動作を制御するCPU、28はCPU27より出力されるディジタル心拍信号を変調する変調回路、29は変調回路28よりの変調信号を電力増幅するアンプ、30は監視装置33よりの送信された警告信号および心拍データを復調する復調回路、31は復調回路30よりの信号により駆動される警告装置である。また、32は監視装置33よりの送信された警告信号および心拍データを画像表示する表示モニタであり、ANT1は監視装置33との無線による信号の送受信を行うアンテナである。
【0019】
図6は診断手段を含む監視装置33を示し、34は車両送受信装置26より送信された変調信号を復調する復調回路、35は復調回路34より復調されたデジタル心拍信号に基づき心拍解析を行い、車両運転者の健康状態を診断するためのCPU、36はCPU35よりの解析結果により駆動される警告信号信号発生装置、37は警告信号信号発生装置36よりの警告信号を変調する変調回路、38は変調回路37よりの変調信号を電力増幅するアンプである。また、ANT2は車両送受信装置26との無線による信号の送受信を行うアンテナである。
【0020】
以上の構成により、動作を説明する。
運転者が車両を運転すべくステアリングホイール2を両手で握ると、運転者の両手がステアリングホイール2の表面に装着された1対の電極14、15に接触する。電極14、15は周知の電位式心拍センサを構成しており、電極14、15から心臓の電気的な興奮に伴って発生する運転者の両手間のパルス状電位(心筋活動電位)を検出し、心臓の鼓動を検出する。そこで、電極14、15により検出された電圧は交流差動アンプ16に入力され、電極14、15間の電位差を検出する。交流差動アンプ16の出力はLPF17に入力されて車両から発生するノイズなどの種々のノイズを除去し、20Hz心拍信号成分(約20Hz)のみ通過させる。LPF17を通過した心拍信号はアンプ18により所定レベルに増幅された後、A/D変換器19によりディジタル信号に変換される。このディジタル心拍信号波形すなわちディジタル心筋活動電位データはCPU20に入力され、CPU20よりバッファ21に入力されて一時的に記憶される。このときディジタル心拍データがCPU20に入力された時刻すなわち運転者の心拍が何時検出されたのかという情報を合わせて記憶しておく。なお、CPU20にはクロック発生器25により動作クロックが供給されている。
【0021】
また、車両送受信装置26の赤外線発光素子11はCPU27により駆動信号が与えられており、車両走行中は常時発光状態にある。ここで、運転者が操舵ハンドル1のステアリングホイール2を操作して車両を運転している状態において、カーブするときなどのように車両が直線走行していない場合には、ハブ4の上面中央部に取り付けられた赤外線受光素子8はハンドル軸受部6の上面中央部に取り付けられた赤外線発光素子11とは対向せずにずれた位置関係となっており、赤外線受光素子8は赤外線発光素子11よりの光を受光不能である。ステアリングホイール2がこのような状態のときにはバッファ21に記憶された心拍データと時刻情報は読み出されずに記憶された状態を保ち、A/D変換器19より出力される新たな心拍データが時刻情報と共にバッファ21に記憶される。
【0022】
一方、車両が直線走行しているときには、ハブ4に取り付けられた赤外線受光素子8がハンドル軸受部6に取り付けられた赤外線発光素子11と対向する位置となって赤外線受光素子8は赤外線発光素子11よりの光を受光可能な位置となる。赤外線受光素子8はこの受光した光を光電変換して位置検出信号としての検出信号を発生する。CPU20は駆動回路23により増幅された検出信号が入力されると、操舵ハンドル1が直線走行状態にあることを判別し、バッファ21に記憶されているディジタル心拍信号と時刻データを読み出して駆動回路22に出力する。また、同時に駆動回路24に対して同期用のクロックを出力する。駆動回路22および24よりの出力によって、赤外線発光素子9および10が駆動されて赤外線発光素子9からはディジタル心拍信号と時刻情報を含む赤外線が発光し、赤外線発光素子10からはクロックを含む赤外線が発光する。
【0023】
かかる直線走行状態においては、赤外線発光素子9と赤外線受光素子12および赤外線発光素子10と赤外線受光素子13もそれぞれ対向する位置関係となり、各受光素子12、13は発光素子9、10よりの赤外線をそれぞれ受光可能状態となる。そこで、車両送受信装置26において、赤外線受光素子12により受光され光電変換されたディジタル心拍信号と時刻情報と、赤外線受光素子13により受光され光電変換されたクロックはそれぞれCPU27に入力される。CPU27はこのクロックに基づく同期が得られ、ディジタル心拍信号と時刻情報を順次読み込み、所定タイミングで順次変調回路28に出力する。そして、変調回路28によりディジタル心拍信号と時刻情報が所定の搬送波信号により変調され、アンプ29にて電力増幅されてアンテナANT1より送信される。
【0024】
監視装置33はアンテナANT2により車両送受信装置26より送信されたディジタル心拍信号と時刻情報の変調信号を受信すると、復調回路34によりこれを復調し、CPU35に入力される。CPU35は、心拍データ送信装置7より得られる系時的に変化する心拍信号( 心電図信号) 波形から周知の方法により心拍数を含む各種心拍データを算出し、心拍解析装置を行い、不整脈が生じているかなどの各種診断を行う。この診断の結果、異常が認められると、CPU35より警告信号発生装置36に対して警告駆動信号を出力し、警告信号を発生させる。この警告信号を変調回路37により変調し、アンプ38で電力増幅してアンテナANT2より送信する。
【0025】
アンテナANT2より送信された警告信号は車両送受信装置26のアンテナANT1で受信され、復調回路30にて復調される。復調された警告信号は車両に設置されたスピーカや表示装置などの警告装置31に入力され、オーディオ信号や画像によって警告を発生する。運転者はこの警告信号を認識することで、不整脈など健康状態に異常が生じていることを認識する。
【0026】
図7、図8は操舵ハンドル1のステアリングホイール2に取り付けられる心拍検出用電極の他の実施例を示し、図7においては、ステアリングホイール2の左右一方の側に、複数の電極15と14´が交互に取り付けられ、他方の側には複数の電極14と14´が交互に取り付けられている。電極15と14´および電極14と14´は電気的に絶縁されている。また、図8に示す実施例では、金属線によって構成される電極15と14´がステアリングホイール2の左右一方の側にこのステアリングホイール2に沿って並設され、他方の側には同様に金属線によって構成される電極14´がステアリングホイール2に沿って取り付けられている。
【0027】
このように心拍検出用電極を構成した場合に適用される心拍データ送受信装置4における差動アンプ16の構成を図9に示す。すなわち、差動アンプ16の非反転入力と反転入力にはそれぞれ電極15と電極14が接続され、電極14´は接地される。したがって、差動アンプ16からは電極14´による基準電位に対する電極14と15間の電位差が出力される。
【0028】
かかる本発明の装置をたとえばバスやタクシーの運行システムに適用した場
合、運転者の運転中における生態情報をリアルタイムで監視装置33に送信して監視装置33より運転者の健康状態を診断し、異常と診断されれば直ちに運転者に警告できるので、特に高齢者が車両を運転する場合には、渋滞や疲労などの要因により不整脈が発生することがあり、バスやタクシー運転者が高齢者のときに運転中における突然死などを防止でき、大事故を未然防ぐことができる。
【0029】
なお、かかるバスやタクシーの運行システムに適用したときには、車両送受信装置26を生体情報を送信するだけの構成とし、運転者が業務を終了して監視装置33が設置されている監視センタや車庫などに帰着したときに運転者本人に対して直接通知するようにしてもよい。
【0030】
また、本装置を車両の設計システムに適用し、操舵ハンドルを回転したときに運転者の生体情報がどのように変化するかを測定し、運転者にとって快適な操作ができる操舵ハンドルの設計データとして利用するようにしてもよい。
【0031】
なお、前述の実施例において、車両送受信装置26内のCPU27により心拍解析処理を行うようにし、それによって得られた心電図などの診断結果を逐次表示モニタ32に表示すると共に心拍データを系時的にメモリに記憶しておき、異常と判断されると警告装置31を駆動して警告するようにしてもよく、その場合には車両送受信装置26内で処理した解析結果のデータを送るようにすればよい。あるいは、監視装置33を特に設ける必要はない。
【0032】
また、実施例では、1対の電極14、15間の電位差を利用した心拍検出手段を示したが、ステアリングホイール2に赤外線発光素子と赤外線受光素子を取り付けて運転者がステアリングホイール2を握ったときに両素子に接触し、血液の脈動を検出するようにしてもよい。
また、生体情報として心拍を検出したが、脳波や血圧などの生体信号を検出するようにしてもよい。
【0033】
また、赤外線受光素子8と赤外線発光素子9、10および赤外線発光素子11と赤外線受光素子12、13はそれぞれハブ5と軸受部6の側面や下面に取り付けるようにしてもよく、各素子は受発光できる位置であれば任意の位置に取り付けることができる。
さらに、位置検出手段として磁気センサを用いてもよいし、心拍データ送信装置7を操舵ハンドル1に内蔵したり、車両送受信装置26を車両のトランクなどの内部に設置するようにしてもよい。
【0034】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、操舵ハンドルより生体情報を検出してこれを受信するときに、ワイヤーハーネスの断線や巻き込みを防止でき、コストの上昇も抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる装置の操舵ハンドル部およびハンドル軸受部を示す図である。
【図2】図1の操舵ハンドル部およびハンドル軸受部の要部を示す図である。
【図3】図1の操舵ハンドル部およびハンドル軸受部の側面図である。
【図4】本発明にかかる装置の生体情報を送信する構成の実施例を示す図である。
【図5】本発明にかかる装置の生体情報を送受信する構成の実施例を示す図である。
【図6】本発明にかかる装置の生体情報に基づく診断装置を含む構成の実施例を示す図である。
【図7】本発明にかかる装置の操舵ハンドル部の他の実施例を示す図である。
【図8】本発明にかかる装置の操舵ハンドル部の他の実施例を示す図である。
【図9】本発明にかかる装置の差動アンプの実施例を示す図である。
【符号の簡単な説明】
1 操舵ハンドル
2 ステアリングホイール
3 スポーク
4 ハブ
5 操舵軸
6 ハンドル軸受部(操舵コラム)
7 心拍データ送信装置
8、12、13 赤外線受光素子
9、10、11 赤外線発光素子
14、14´、15 電極
16 交流差動アンプ
17 ローパスフィルタ
18、29、38 アンプ
19 A/D変換器
20、27、35 CPU
21 バッファ
22、23、24 駆動回路
25 クロック発生器
26 車両送受信装置
28、37 変調回路
30、34 復調回路
31 警告装置
32 表示モニタ
33 監視装置
Claims (6)
- 操舵ハンドルに取り付けられ該操舵ハンドルを操作する者の生体情報を検出し、これを送出する生体情報検出送信手段と、
前記操舵ハンドルの操舵軸を回転自在に軸支するハンドル軸受部に取り付けられ、前記生体情報検出送信手段よりの生体情報を受信する生体情報受信手段と、
操舵ハンドルの回転位置を検出するハンドル位置検出手段とを備える生体情報検出装置であって、
前記生体情報検出送信手段は、
生体情報を検出するセンサと、
前記センサよりの検出信号を記憶するメモリと、
前記メモリよりの検出信号を送信する送信手段と、
前記ハンドル位置検出手段により操舵ハンドルがほぼ直線走行の位置にあることを検出すると前記メモリに記憶された検出信号を読み出しこれを前記送信手段より送信するように制御する制御手段とを備え、
前記生体情報受信手段は、
前記操舵ハンドルがほぼ直線走行の位置において前記送信手段よりの検出信号を無線にて受信できる位置に取り付けられた受信手段とを備えたことを特徴とする生体情報検出装置。 - 請求項1において、前記受信手段は、前記操舵ハンドルがほぼ直線走行の位置において前記送信手段と対向する位置に取り付けられていることを特徴とする生体情報検出装置。
- 請求項1において、前記送信手段は検出信号を光信号として送信する発光素子を含み、前記受信手段は該光信号を受光する受光素子を含むことを特徴とする生体情報検出装置。
- 請求項1において、前記ハンドル位置検出手段は、前記操舵ハンドルがほぼ直線走行にある位置において前記操舵ハンドルとハンドル軸受部にそれぞれ対向して形成された少なくとも1対の発光素子と受光素子であることを特徴とする生体情報検出装置。
- 請求項1において、前記受信手段にて受信した検出信号に基づき前記操作者の健康状態を診断する診断手段と、
前記診断手段による診断結果を前記操作者に通知する通知手段とを備えたことを特徴とする生体情報検出装置。 - 請求項5において、前記受信手段にて受信した検出信号を無線送信し、前記診断手段は該無線送信された検出信号を受信することを特徴とする生体情報検出装置。
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