JP5050828B2 - 片手対応ステアリング心電検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、装置を操作中の操作者の心拍を連続して計測するための心電信号の計測技術に関する。また、心電信号の変動から覚醒度など生体の状態を推定し、他のセンサ情報と総合的に判断するシステム技術及び、推定した覚醒度に応じたアクションを提示しそのアクションの効果的なフィードバックを可能にする計測システムに関する。

覚醒度変化をとらえるためには、心電計測が有効であることが知られている。そのなかで心拍揺らぎは、覚醒度の低下の兆しを含んでいることが知られている。そのため、装置を運転（操作）している運転者（操作者）の状態(眠気等)を計測する目的で、心拍を計測することが検討されている。

例えば、装置が車両である場合、車両のハンドルに電極を設け、該電極を介して両手間の心筋活動電位を計測することにより、心拍を検出することができる。
下記特許文献１では、車両のハンドル上に設けた電極で、運転操作を行う運転手の両手の電位を計測することで心拍を計測する技術が開示されている。

また、下記特許文献２では、容量結合型の電極を有するシートベルドやハンドルが提案されている。この構成では、同相ノイズを相殺しつつ、心臓左右の心電電位を測定することができる構成として開示されている。
特開２００２−１０２１８８号公報 特開２００７−８２９３８号公報

しかし、特許文献１に記載の従来技術では、片手のみでハンドル操作をしている場合には、心拍を計測することができない。ハンドルに片手しか接していない状態で心拍を計測するためには、体の他の部分での電位を計測する必要が生じる。

一方、特許文献２に記載の従来技術のように、空間的に分離された２つの容量結合を用いて差動検知する場合、体内の静電容量は、体動や外部要因によって大きく変化してしまい、同相の信号が入ってくることは期待できないため、場合によってはノイズ強度が増加し心拍を正確に検出することが難しいという問題点を有していた。

本発明の課題は、安定性の高い両手で計測するための電極構造としつつ、操作が片手になったときにも単独で心拍変動を観測可能にすることにある。
本発明の態様は、操作に利用するハンドル部上の左右の両手のグリップ位置に電極領域を設け、左右の手から心電を計測する装置を前提とする。

１つ以上の第１の電極（左手電極１０１）及び１つ以上の第２の電極（右手電極１０２）は、左右のそれぞれ異なる手でグリップされる可能性の高い前記ハンドル部上のそれぞれ異なる電極領域に設けられる。これらの第１の電極及び第２の電極は、ハンドル部の上半分の領域では操作者側に配置され、下半分の領域では操作者から見て裏側に配置されるように構成することができる。

第３の電極（シート電極１０３）は、ハンドル部以外に設けられ、操作者との間の静電
誘導電位を検出する容量結合性電極である。この第３の電極は、例えば操作者が着座する座席部に設置される。この場合、第３の電極は、操作状態によって出力信号を選択可能なように、座席部の複数の部位に設置されるように構成することができる。

第１電極信号検出回路（左手アナログ回路１０７）は、第３の電極の電位をリファレンス電位として第１の電極の信号を検出する。
第２電極信号検出回路（右手アナログ回路１０８）は、第３の電極の電位をリファレンス電位として第２の電極の信号を検出する。

差信号検出回路（差信号検出回路５０１）は、第１電極信号検出回路の出力信号と第２電極信号検出回路の出力信号の差を検出する。
和信号検出回路（和信号検出回路５０２）は、第１電極信号検出回路の出力信号と第２電極信号検出回路の出力信号の和を検出する。

信号判定部（信号判定装置５０３）は、差信号検出回路及び和信号検出回路の各出力信号に基づいて、操作者がハンドル部でのグリップ状態と、心拍信号として出力すべき信号を判定する。この信号判定部では、例えば以下の動作が実行される。即ち、差信号検出回路の出力信号の振幅が第１の閾値（閾値１）よりも小さい場合に、ハンドル部が両手でグリップされていることを示す状態信号が出力される。

差信号検出回路の出力信号の振幅が第１の閾値よりも小さい第２の閾値（閾値２）以上である場合に、差信号検出回路の出力信号が心拍信号として出力される。
差信号検出回路の出力信号の振幅が第２の閾値よりも小さい場合に、異常な運転状態であることを示す所定の信号（ＣＯＮＳＴ）が心拍信号として出力される。

差信号検出回路の出力信号の振幅が第１の閾値以上である場合であって、更に、和信号検出回路の出力信号の振幅が第３の閾値（閾値３）以上である場合に、ハンドル部が手放状態であることを示す状態信号が出力されると共に、異常な運転状態であることを示す所定の信号（ＣＯＮＳＴ）が心拍信号として出力される。

差信号検出回路の出力信号の振幅が第１の閾値以上である場合であって、かつ和信号検出回路の出力信号の振幅が第３の閾値より小さく、更に、和信号検出回路の出力信号の振幅が第３の閾値よりも小さい第４の閾値（閾値４）以上である場合に、ハンドル部が右手でグリップされていることを示す状態信号が出力されると共に、和信号検出回路の出力信号が心拍信号として出力される。

差信号検出回路の出力信号の振幅が第１の閾値以上である場合であって、かつ和信号検出回路の出力信号の振幅が第３の閾値より小さく、更に、和信号検出回路の出力信号の振幅が第４の閾値よりも小さい場合に、ハンドル部が左手でグリップされていることを示す状態信号が出力されると共に、和信号検出回路の出力信号が心拍信号として出力される。

本発明によれば、片手運転となっても両手運転への変更を促しつつ安定な心電信号の計測を実現することが可能とする。
本発明によれば、片手心電計測と両手心電計測が両立可能な回路／処理を構成することにより、複雑な切り替えなしに自然なグリップ位置を選択可能とすることができる。

本発明のハンドル部上での第１の電極及び第２の電極の配置構成により、操作者の倦怠時等のグリップに良く対応できる信号検出が可能となる。
本発明において第３の電極を座面、背面、腰面などに分割配置し、ポジションによって
選択することで、容量結合の安定化を実現でき、かつ体動時の影響が少ない組み合わせを選択可能とし、計測を安定化することが可能となる。

本発明における第４の電極により、体動により発生する人体の帯電を安定に空中放電することができ、計測を安定化することが可能となる。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態の全体構成図である。この例では、本発明を車両の運転手の心拍計測に適用した場合を示している。

自動車運転席のステアリングハンドルには、運転手（操作者）の左手が接触する左手電極１０１と、右手が接触する右手電極１０２が設置される。
運転席のシート１０５内上部には、シート電極１０３が設置される。

シート１０５とシャーシ１０６の間には導電シート１０４が敷設される。シャーシ１０６は、自動車に内蔵されているバッテリ１１１のアース側に接地される。
左手電極１０１は、左手アナログ回路１０７の入力端子ＩＮに接続される。右手電極１０２は、右手アナログ回路１０８の入力端子ＩＮに接続される。左手アナログ回路１０７の出力端子ＯＵＴは、差／和演算回路１０９内の第１入力端子ＣＨ１に接続される。右手アナログ回路１０８の出力端子ＯＵＴは、差／和演算回路１０９内の第２入力端子ＣＨ２に接続される。

差／和演算回路１０９の第１出力端子ＣＨ３からは両手検出信号１１２が、第２出力端子ＣＨ４からは片手検出信号１１３が、それぞれ出力される。
シート電極１０３は、Ｖｒｅｆ回路１１０の出力端子ＯＵＴと接続されリファレンス電圧Ｖｒｅｆを維持すると共に、左手アナログ回路１０７、右手アナログ回路１０８、及び差／和演算回路１０９の各リファレンス電圧入力端子Ｖｒｅｆに接続され、リファレンス電圧Ｖｒｅｆを提供する。

Ｖｒｅｆ回路１１０の各電源電圧端子Ｖ＋及びＶ−には、自動車に内蔵されているバッテリ１１１が接続される。
図２（ａ）は、図１に示されるステアリングハンドルの左手電極１０１及び右手電極１０２の詳細配置構成を示す図である。

図２（ａ）に示される詳細配置構成図は、運転手が右利きの場合の構成図であり、境界２０１及び２０２によって、Ａ（両／片）及びＤ（片）の２つの部分からなる左手電極１０１群と、Ｂ（両／片）、Ｃ（片）、及びＥ（片）の３つの部分からなる右手電極１０２群とから構成される。左利きの運転手の場合は、上記と左右逆の配置関係になる。ここで、（両／片）が付与されている電極は、左手と右手の両方で同時に或いは何れか片方の手のみでステアリングハンドルを操作している時に保持される（電極が操作者の手からの電位を検出できる）可能性の高い電極を示しており、（片）が付与されている電極は、左手と右手との何れか片方の手のみでステアリングハンドルを操作している時に保持される（電極が操作者の手からの電位を検出できる）可能性の高い電極を示している。

これらの電極に対するグリップ位置と、眠気を生じやすい高速道路走行等における右利きの運転手の倦怠感との実験に基づく関係例を、図２（ｂ）に示す。
眠気を生じていない正常状態（図中の「正常」の行）においては、左手はＡ（両／片）の左手電極１０１の部分をグリップし、右手はＢ（両／片）の右手電極１０２の部分をグリップしている場合が多い。

やや倦怠感がある状態（図中の「やや」の行）においては、左手はハンドルをグリップしておらず、右手はＢ（両／片）の右手電極１０２の部分をグリップしている場合が多い。

倦怠感がある第１のパターン（図中の「倦怠１」の行）においては、左手はハンドルをグリップしておらず、右手はＣ（片）の右手電極１０２の部分をグリップしている場合がある。このパターンは、倦怠時における片手のっけ型のパターンである。

倦怠感がある第２のパターン（図中の「倦怠２」の行）においては、左手はＤ（片）の左手電極１０１の部分をグリップし、右手はＥ（片）の右手電極１０２の部分をグリップしている場合がある。このパターンは、倦怠時における両手引っ掛型のパターンである。

倦怠感がある第３のパターン（図中の「倦怠３」の行）においては、左手はハンドルをグリップしておらず、右手はＥ（片）の右手電極１０２の部分をグリップしている場合がある。このパターンは、倦怠時における片手引っ掛型のパターンでる。

このような関係例から、運転手が両手でハンドルをグリップしているのか片手でハンドルをグリップしているのかによって、運転手の倦怠感をかなりの精度で検出することができることがわかる。更に、両手でグリップしていると検出された場合（Ａ（両／片）とＢ（両／片）、又はＤ（片）とＥ（片））において、心電（心拍）信号の状態を判別できれば、運転手の倦怠感をより高い精度で検出することができるといえる。

図３（ａ）及び（ｂ）は、ステアリングハンドルにおける左手電極１０１及び右手電極１０２の更に詳細な配置を示す図である。
電極領域３０１の電極領域中心線３０２は、ハンドル中心線３０３に比較して、ハンドルの上半分側が運転手側に配置され、上半分側から下半分側になるにつれて運転手側に対して裏側になるように配置される。この配置は、運転手が、正常状態においては上半分をいわゆる順手状態でグリップし、倦怠状態においては下半分をいわゆる逆手状態でグリップする場合が多いことを考慮した配置である。

図４は、図１に示されるシート１０５に内蔵されるシート電極１０３の詳細配置構成を示す図である。図１のシート電極１０３は、シート１０５のヘッドレスト部に配置される頭部結合電極４０１と、バックレスト部に配置される背部結合電極４０２、胴部結合電極４０３、腰部結合電極４０４と、座部に配置される臀下結合電極４０５、大腿部結合電極４０６と、各電極を取り巻くように配置される放電電極帯４０７とから構成される。

上記結合電極群からなるシート電極１０３は、容量結合型の電極を介して後述する回路にリファレンス電圧Ｖｒｅｆを供給することにより、運転手が片手のみでステアリングハンドルをグリップしていても心拍信号を検出することを可能にする。

この場合に、例えば、乗車時等においてステアリングハンドルと臀下結合電極４０５又は大腿部結合電極４０６との間の電位が測定され、基本の運転姿勢（しがみつき型、反り型等）に応じて、背部結合電極４０２、胴部結合電極４０３、腰部結合電極４０４、又は頭部結合電極４０１が、それぞれシート電極１０３として選択されるように構成することができる。

また、運転初期のペダル操作等の体動の頻度が推定され、その操作の影響が大きい場合には、シート電極１０３が臀下結合電極４０５臀下に限定されるように構成することもできる。なお、シート電極１０３は、上述の背部結合電極４０２から大腿部結合電極４０６
の５つの電極のうち、１つまたは複数の電極を備えればよい。

放電電極帯４０７は、人体が帯電することを防止する効果がある。なお、自然に放電するので放電電極帯４０７は設置されていなくてもよい。
以上の各結合電極の使用形態は、実際の運転状況等を勘案して経験的に決定される。

図５は、本発明の実施形態における回路ブロック図であり、図６は、その更に詳細な回路構成図である。
前述したように、図１の左手電極１０１及び右手電極１０２は、それぞれ左手アナログ回路１０７及び右手アナログ回路１０８に接続される。

これらの回路１０７、１０８は、図６に例示されるように、それぞれオペアンプＯＰ、抵抗Ｒ、及びコンデンサＣにより構成される一般的な定数倍増幅器として構成することができる。図６の回路構成では、左手アナログ回路１０７及び右手アナログ回路１０８の特性は同じ特性として構成されているが、運転状況等の経験値に基づいて両回路の特性を異なるものに構成してもよい。また、これらの回路１０７、１０８は、ボルテージフォロワとして構成してもよく、その他適宜適切な増幅回路を構成すればよい。

左手アナログ回路１０７及び右手アナログ回路１０８には、Ｖｒｅｆ回路１１０の出力に接続されるシート電極１０３（図１参照）から、リファレンス電圧Ｖｒｅｆが供給されることが特徴である。

左手アナログ回路１０７及び右手アナログ回路１０８の各出力は、それぞれ各出力端子ＯＵＴを介して差信号検出回路５０１の入力端子ＣＨ１及び和信号検出回路５０２の入力端子ＣＨ２に接続され、各出力共に内部で差信号検出回路５０１及び和信号検出回路５０２に供給される。

図５に示される差信号検出回路５０１及び和信号検出回路５０２は、それぞれ、入力端子ＣＨ１及びＣＨ２を介して、左手アナログ回路１０７から出力される左手電極１０１の状態を示す信号（これを左手信号と呼ぶ）と、右手アナログ回路１０８から出力される右手電極１０２の状態を示す信号（これを右手信号と呼ぶ）の差及び和を演算し、それぞれ両手検出信号１１２及び片手検出信号１１３を出力する回路である。これらの回路構成は、図６に示されるように、オペアンプＯＰ、抵抗Ｒ、及びコンデンサＣにより構成される一般的な差演算回路又は和演算回路として構成することができる。これらの回路にもやはり、Ｖｒｅｆ回路１１０の出力に接続されるシート電極１０３（図１参照）から、リファレンス電圧Ｖｒｅｆが供給されることが特徴である。

図１のシート電極１０３は、自動車に内蔵されるバッテリ１１１の安定化電源回路であるＶｒｅｆ回路１１０の出力に接続され、上述したように、左手アナログ回路１０７、右手アナログ回路１０８、差信号検出回路５０１、及び和信号検出回路５０２に、リファレンス電圧Ｖｒｅｆを供給する。Ｖｒｅｆ回路１１０は、図６に示されるように、オペアンプＯＰ、抵抗Ｒ、及びコンデンサＣにより構成される。なお、リファレンス電圧Ｖｒｅｆは、図６に示されるように、自動車に内蔵されるバッテリ１１１によって定まる一定電安でもよいし、回路構成の仕様によっては接地電圧であってもよい。また、自動車のバッテリ１１１ではなく別電池等によって決定されてもよい。

ここで、図１、図２、又は図３の構成において、運転手が左手電極１０１の部分と右手電極１０２の部分を両手でグリップしている場合には、図５又は図６の左手アナログ回路１０７及び右手アナログ回路１０８からそれぞれ出力される左手信号及び右手信号の差はかなり小さくなることが、経験的に得られている。

逆に、運転手が左手電極１０１の部分又は右手電極１０２の部分の何れか一方のみを片手でグリップしている場合には、ノイズ成分が大きくなるため左手信号又は右手信号の振幅の絶対値が大きくなることが、経験的に得られている。また、このような場合に、心臓の位置関係から、一般に右手信号の振幅の絶対値のほうが左手信号の振幅の絶対値よりも大きいことがわかっている。

更に、運転手がステアリングハンドルを全くグリップしていない、即ち手放状態である場合には、ノイズにより、左手信号又は右手信号の振幅の絶対値がかなり大きくなることが、経験的に得られている。

以上の経験則に基づいて、図５に示される信号判定装置５０３は、差信号検出回路５０１から出力される両手検出信号１１２及び和信号検出回路５０２から出力される片手検出信号１１３に対して判定を行うことによって、運転手のどちらの手がハンドルをグリップしているかを示す左手状態信号５０５及び右手状態信号５０６、並びにそのときの心拍状態を示す心拍信号５０４を出力する。

図７は、信号判定装置５０３の動作を示す動作フローチャートであり、図８は、その判定規則を示す図である。なお、信号判定装置５０３は、図７の動作フローチャートに対応する機能をプログラム動作によって実現する一般的なマイクロコンピュータシステムと、差信号検出回路５０１から出力される両手検出信号１１２及び和信号検出回路５０２から出力される片手検出信号１１３をそれぞれデジタル信号として入力する各アナログデジタル変換回路（Ａ／Ｄ変換回路）と、両手検出信号１１２及び片手検出信号１１３を選択的に心拍信号５０４として出力する回路等によって構成することができる。

図７の動作フローチャート及び図８の動作説明図に沿って、信号判定装置５０３の動作について、以下に説明する。
まず、信号判定装置５０３は、差信号検出回路５０１（図５、図６参照）から出力される両手検出信号１１２に振幅の絶対値が、所定の閾値１よりも小さいか否かを判定する（図７及び図８のステップＳ７０１）。

両手検出信号１１２の振幅の絶対値が閾値１よりも小さくステップＳ７０１の判定がＹＥＳの場合には、信号判定装置５０３は、両手がグリップされていると判定する（図８参照）。

この場合に更に、信号判定装置５０３は、両手検出信号１１２の振幅の絶対値が、閾値１よりも小さい所定の閾値２よりも小さいか否かを判定する（図７及び図８のステップＳ７０２）。

両手検出信号１１２の振幅の絶対値が閾値２よりも小さくステップＳ７０２の判定がＹＥＳの場合には、運転手が両手をグリップしていて信号があまりにも小さくて心拍を検出できない異常な状態であるとして、信号判定装置５０３は、右手状態信号５０６及び左手状態信号５０５として、両手グリップの状態を示すそれぞれ真の論理値（右手＝Ｔ、左手＝Ｔ）を出力し、また、心拍信号５０４としては異常であるを示す一定値ＣＯＮＳＴ（ダミー値）を出力する（図７及び図８のステップＳ７０４）。

一方、両手検出信号１１２の振幅の絶対値が閾値２以上であってステップＳ７０２の判定がＮＯの場合には、運転手が両手を正常にグリップしているとして、信号判定装置５０３は、右手状態信号５０６及び左手状態信号５０５として、両手グリップの状態を示すそれぞれ真の論理値（右手＝Ｔ、左手＝Ｔ）を出力し、また、心拍信号５０４としては両手
検出信号１１２を出力する（図７及び図８のステップＳ７０３）。

次に、両手検出信号１１２の振幅の絶対値が閾値１以上であってステップＳ７０１の判定がＮＯの場合には、信号判定装置５０３は、片手がグリップされている又は手放状態であると判定する（図８参照）。

この場合には続いて、信号判定装置５０３は、和信号検出回路５０２から出力される片手検出信号１１３の振幅の絶対値が、所定の閾値３よりも小さいか否かを判定する（図７及び図８のステップＳ７０５）。

片手検出信号１１３の振幅の絶対値が閾値３よりも小さくステップＳ７０５の判定がＹＥＳの場合には、信号判定装置５０３は、片手がグリップされていると判定する（図８参照）。

この場合更に、信号判定装置５０３は、和信号検出回路５０２から出力される片手検出信号１１３の振幅の絶対値が、閾値３よりも小さい所定の閾値４よりも小さいか否かを判定する（図７及び図８のステップＳ７０６）。

片手検出信号１１３の振幅の絶対値が閾値４以上であってステップＳ７０６の判定がＮＯの場合には、運転手が右手をグリップしているとして、信号判定装置５０３は、右手状態信号５０６として右手グリップの状態を示す真の論理値（右手＝Ｔ）、左手状態信号５０５として偽の論理値（左手＝Ｆ）を出力し、また、心拍信号５０４としては片手検出信号１１３を出力する（図７及び図８のステップＳ７０７）。

一方、片手検出信号１１３の振幅の絶対値が閾値４よりも小さくステップＳ７０６の判定がＹＥＳの場合の場合には、運転手が左手をグリップしているとして、信号判定装置５０３は、左手状態信号５０５として左手グリップの状態を示す真の論理値（左手＝Ｔ）、右手状態信号５０６として偽の論理値（右手＝Ｆ）を出力し、また、心拍信号５０４としては片手検出信号１１３を出力する（図７及び図８のステップＳ７０８）。

前述のステップＳ７０５の判定において、和信号検出回路５０２から出力される片手検出信号１１３の振幅の絶対値が閾値３以上であってその判定がＮＯの場合には、運転手が手放の状態であるとして、信号判定装置５０３は、右手状態信号５０６及び左手状態信号５０５として、手放状態を示すそれぞれ偽の論理値（右手＝Ｆ、左手＝Ｆ）を出力し、また、心拍信号５０４としては異常を示す一定値ＣＯＮＳＴ（ダミー値）を出力する（図７及び図８のステップＳ７０９）。

以上のようにして出力された心拍信号５０４、左手状態信号５０５、及び右手状態信号５０６は、図２（ｂ）を使って前述した経験則を基準にして、更に心拍信号５０４の状態を加味して判定することにより、運転手の倦怠感をより高い精度で検出することができる。この検出処理は、マイクロプロセッサ上で実行されるプログラムによって実現することができる。

なお、ノイズの少ない理想的な状態では、差信号のみで、両手時の心拍信号だけでなく片手時の心拍信号を分離可能である。差信号のみにより心拍信号を検出する場合には、図５および図６の和信号検出回路５０２が不要になる。それに伴い、信号判定装置５０３が出力する心拍信号５０４は、差信号検出回路５０１が出力する信号である両手検出信号１１２となる。

また、ノイズの少ない理想的な状態であるので、右手および左手の両方とも偽の状態（
右手＝Ｆ、左手＝Ｆ）は無いことになる。従って、図７のＳ７０１でＮＯと判定した場合は、右手と左手のいずれがＴでいずれがＦの状態であるかの判別はできないものの、片手で操作している状態であるとみなすことができるので、Ｓ７０５〜Ｓ７０９のステップのかわりに、右手もしくは左手のいずれか一方がＴ、もう片方がＦであることを示す状態信号と、心拍信号５０４として、差信号検出回路５０１から出力される両手検出信号１１２とを出力することになる。

このようにして、本発明の実施形態では、安定性の高い両手で計測するための電極構造としつつ、片手になったときにも単独で心拍変動を観測することが可能となる。
上述の実施形態では、リファレンス電圧Ｖｒｅｆを与える手段として、シート電極１０３が用いられているが、この電極はシート電極に限られるものではなく、容量結合型の電極であればシートベルトやシフトレバー等に設置されるものであってもよい。

なお、上記実施例では、本発明を車両の運転手の心拍検出に適用した例を示したが、本発明はこの実施例に限るものではない。すなわち、操作者（運転手）が装置の操作部に直接もしくは電気的に絶縁されていない状態で触れて操作を行うこと、および、操作者が座している場合には座席部にもしくは操作者が立っている場合には床部に、電気的に絶縁されていない状態で接していること、および、操作者が触れている操作部と座席部もしくは操作部と床部とが、電気的に一つの回路を形成できることの各条件を満たす状況であれば、適用可能である。

また、上記実施例では、車両を例に示したので、ハンドルに電極を設ける例を示したが、電極の設置場所はハンドルに限るものではなく、装置の操作部として、例えば、装置の操作レバーや、キーボード、マウスなどの入力装置、などに設けられても構わない。

以上の本発明の実施形態に関して、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
操作に利用するハンドル部上の左右の両手のグリップ位置に電極領域を設け、該電極領域により該ハンドルを操作中の操作者の手から心電を計測する装置であって、
前記操作者の左右のそれぞれ異なる手でグリップされる可能性の高い前記ハンドル部上のそれぞれ異なる電極領域に設けられる、１つ以上の第１の電極及び１つ以上の第２の電極と、
前記ハンドル部以外に設けられ、前記操作者との間の静電誘導電位を検出する容量結合性電極である第３の電極と、
前記第３の電極の電位をリファレンス電位として前記第１の電極の信号を検出する第１電極信号検出手段と、
前記第３の電極の電位をリファレンス電位として前記第２の電極の信号を検出する第２電極信号検出手段と、
前記第１電極信号検出回路の出力信号と前記第２電極信号検出回路の出力信号の差を検出する差信号検出手段と、
前記差信号検出手段の出力信号に基づいて、心拍信号として出力すべき信号を判定する信号判定手段と、
を含むことを特徴とする片手対応心電検知装置。
（付記２）
付記１記載の片手対応ステアリング心電検知装置はさらに、
前記第１電極信号検出回路の出力信号と前記第２電極信号検出回路の出力信号の和を検出する和信号検出手段を備え、
前記信号判定手段は、前記差信号検出手段及び前記和信号検出手段の各出力信号に基づいて、前記操作者の前記ステアリングハンドル部でのグリップ状態と、心拍信号として出力すべき信号を判定する
ことを特徴とする片手対応心電検知装置。
（付記３）
前記信号判定手段は、
前記差信号検出手段の出力信号の振幅が第１の閾値よりも小さい場合に、前記ハンドル部が両手でグリップされていることを示す状態信号を出力し、
前記差信号検出手段の出力信号の振幅が前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値以上である場合に、前記差信号検出手段の出力信号を前記心拍信号として出力し、
前記差信号検出手段の出力信号の振幅が前記第２の閾値よりも小さい場合に、異常な運転状態であることを示す所定の信号を前記心拍信号として出力し、
前記差信号検出手段の出力信号の振幅が前記第１の閾値以上である場合であって、更に、前記和信号検出手段の出力信号の振幅が第３の閾値以上である場合に、前記ハンドル部が手放状態であることを示す状態信号を出力すると共に、異常な運転状態であることを示す前記所定の信号を前記心拍信号として出力し、
前記差信号検出手段の出力信号の振幅が前記第１の閾値以上である場合であって、かつ前記和信号検出手段の出力信号の振幅が前記第３の閾値より小さく、更に、前記和信号検出手段の出力信号の振幅が前記第３の閾値よりも小さい第４の閾値以上である場合に、前記ハンドル部が右手でグリップされていることを示す状態信号を出力すると共に、前記和信号検出手段の出力信号を前記心拍信号として出力し、
前記差信号検出手段の出力信号の振幅が前記第１の閾値以上である場合であって、かつ前記和信号検出手段の出力信号の振幅が前記第３の閾値より小さく、更に、前記和信号検出手段の出力信号の振幅が前記第４の閾値よりも小さい場合に、前記ハンドル部が左手でグリップされていることを示す状態信号を出力すると共に、前記和信号検出手段の出力信号を前記心拍信号として出力する、
ことを特徴とする付記２に記載の片手対応心電検知装置。
（付記４）
前記第３の電極は前記操作者が着座する座席部に設置される、
ことを特徴とする付記１乃至３の何れか１項に記載の片手対応心電検知装置。
（付記５）
前記第３の電極は、操作状態によって出力信号を選択可能なように、前記座席部の複数の部位に設置される、
ことを特徴とする付記４に記載の片手対応心電検知装置。
（付記６）
前記第１の電極及び第２の電極は、前記ハンドル部の上半分の領域では操作者側に配置され、下半分の領域では操作者から見て裏側に配置される、
ことを特徴とする付記１乃至５の何れか１項に記載の片手対応心電検知装置。

本発明の実施形態の全体構成図である。 ステアリングハンドルの左手電極１０１及び右手電極１０２の詳細配置構成を示す図（その１）である。 ステアリングハンドルの左手電極１０１及び右手電極１０２の詳細配置構成を示す図（その２）である。 ３電極構造による外乱抑制効果の例を示す心拍信号の測定図である。 本発明の実施形態の回路ブロック図である。 本発明の実施形態の詳細回路図である。 信号判定装置５０３の動作説明図である。 信号判定装置５０３の動作フローチャートである。

符号の説明

１０１ 左手電極
１０２ 右手電極
１０３ シート電極
１０４ 導電シート
１０５ シート
１０６ シャーシ
１０７ 左手アナログ回路
１０８ 右手アナログ回路
１０９ 差／和演算回路
１１０ Ｖｒｅｆ回路
１１１ バッテリ
１１２ 両手検出信号
１１３ 片手検出信号
３０１ 電力領域
３０２ 電力領域中心線
３０３ ハンドル中心線
４０１ 頭部結合電極
４０２ 背部結合電極
４０３ 胴部結合電極
４０４ 腰部結合電極
４０５ 臀下結合電極
４０６ 大腿部結合電極
４０７ 放電電極帯
５０１ 差信号検出回路
５０２ 和信号検出回路
５０３ 信号判定装置
５０４ 心拍信号
５０５ 左手状態信号
５０６ 右手状態信号

Claims (6)

1. 操作に利用するハンドル部上の左右の両手のグリップ位置に電極領域を設け、該電極領域により該ハンドルを操作中の操作者の手から心電を計測する装置であって、
   前記操作者の左右のそれぞれ異なる手でグリップされる可能性の高い前記ハンドル部上のそれぞれ異なる電極領域に設けられる、１つ以上の第１の電極及び１つ以上の第２の電極と、
   前記ハンドル部以外に設けられ、前記操作者との間の静電誘導電位を検出する容量結合性電極である第３の電極と、
   前記第３の電極の電位をリファレンス電位として前記第１の電極の信号を検出する第１電極信号検出手段と、
   前記第３の電極の電位をリファレンス電位として前記第２の電極の信号を検出する第２電極信号検出手段と、
   前記第１電極信号検出回路の出力信号と前記第２電極信号検出回路の出力信号の差を検出する差信号検出手段と、
   前記差信号検出手段の出力信号に基づいて、心拍信号として出力すべき信号を判定する信号判定手段と、
   を含むことを特徴とする片手対応心電検知装置。
2. 請求項１記載の片手対応ステアリング心電検知装置はさらに、
   前記第１電極信号検出回路の出力信号と前記第２電極信号検出回路の出力信号の和を検出する和信号検出手段を備え、
   前記信号判定手段は、前記差信号検出手段及び前記和信号検出手段の各出力信号に基づいて、前記操作者の前記ステアリングハンドル部でのグリップ状態と、心拍信号として出力すべき信号を判定する
   ことを特徴とする片手対応心電検知装置。
3. 前記信号判定手段は、
   前記差信号検出手段の出力信号の振幅が第１の閾値よりも小さい場合に、前記ハンドル部が両手でグリップされていることを示す状態信号を出力し、
   前記差信号検出手段の出力信号の振幅が前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値以上である場合に、前記差信号検出手段の出力信号を前記心拍信号として出力し、
   前記差信号検出手段の出力信号の振幅が前記第２の閾値よりも小さい場合に、異常な運転状態であることを示す所定の信号を前記心拍信号として出力し、
   前記差信号検出手段の出力信号の振幅が前記第１の閾値以上である場合であって、更に、前記和信号検出手段の出力信号の振幅が第３の閾値以上である場合に、前記ハンドル部が手放状態であることを示す状態信号を出力すると共に、異常な運転状態であることを示す前記所定の信号を前記心拍信号として出力し、
   前記差信号検出手段の出力信号の振幅が前記第１の閾値以上である場合であって、かつ前記和信号検出手段の出力信号の振幅が前記第３の閾値より小さく、更に、前記和信号検出手段の出力信号の振幅が前記第３の閾値よりも小さい第４の閾値以上である場合に、前記ハンドル部が右手でグリップされていることを示す状態信号を出力すると共に、前記和信号検出手段の出力信号を前記心拍信号として出力し、
   前記差信号検出手段の出力信号の振幅が前記第１の閾値以上である場合であって、かつ前記和信号検出手段の出力信号の振幅が前記第３の閾値より小さく、更に、前記和信号検出手段の出力信号の振幅が前記第４の閾値よりも小さい場合に、前記ハンドル部が左手でグリップされていることを示す状態信号を出力すると共に、前記和信号検出手段の出力信号を前記心拍信号として出力する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の片手対応心電検知装置。
4. 前記第３の電極は前記操作者が着座する座席部に設置される、
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の片手対応心電検知装置。
5. 前記第３の電極は、操作状態によって出力信号を選択可能なように、前記座席部の複数の部位に設置される、
   ことを特徴とする請求項４に記載の片手対応心電検知装置。
6. 前記第１の電極及び第２の電極は、前記ハンドル部の上半分の領域では操作者側に配置され、下半分の領域では操作者から見て裏側に配置される、
   ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の片手対応心電検知装置。