JP6699308B2

JP6699308B2 - ウェアラブル生体計測装置

Info

Publication number: JP6699308B2
Application number: JP2016078314A
Authority: JP
Inventors: 石田　健二; 健二石田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-04-08
Filing date: 2016-04-08
Publication date: 2020-05-27
Anticipated expiration: 2036-04-08
Also published as: JP2017185148A

Description

本発明は、ユーザの生体情報を計測するウェアラブル生体計測装置に関するものである。

従来、ユーザの生体情報を計測する生体計測装置として、ユーザの身体に装着して用いる装着型のウェアラブル生体計測装置が知られている。例えば、特許文献１には、眼鏡型生体情報取得装置の眼鏡フレームに設けた電極からユーザの脳波を測定することで、簡易な着脱操作によってユーザの脳波を測定できるようにする技術が開示されている。特許文献１に開示の技術では、ユーザの耳朶及び前額部のそれぞれに接触するように配置した電極によって、脳波を測定する。

特開２０１４−１８２３４号公報

ユーザの前額部に接触するように配置した電極から得られる脳波信号のうち、高い周波数成分（β波，γ波）には、上目遣い若しくは眉上げ時に前頭筋で生じる活動電位がノイズとなる。しかしながら、特許文献１に開示の技術では、この活動電位を測定しないので、脳波信号のノイズを除去することが難しく、正確な脳波を得ることが困難であるという問題点があった。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、簡易な着脱操作によってより正確な脳波をより容易に得ることを可能にするウェアラブル生体計測装置を提供することにある。

上記目的は独立請求項に記載の特徴の組み合わせにより達成され、また、下位請求項は、発明の更なる有利な具体例を規定する。特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

上記目的を達成するために、本発明の第１のウェアラブル生体計測装置は、ユーザに装着されて用いられる眼鏡型若しくはゴーグル型のウェアラブル生体計測装置であって、ユーザが装着した場合にユーザの耳介上部に接触する位置に設けられた電極（１０）である耳介上部電極（１０７，１０８）と、ユーザが装着した場合にユーザの鼻根部に接触する位置に設けられた電極（１０）である鼻根部電極（１１１，１１１ａ）と、ユーザが装着した場合にユーザの眉直上の部位に接触する位置に設けられた電極（１０）である眉直上電極（１０１，１０２）と、ユーザが装着した場合に、眉直上電極が接触する部位から間隔が空いた直上にあたるユーザの前額部に接触する位置に設けられた電極（１０）である前額部電極（１０３，１０４）と、鼻根部電極及び耳介上部電極のいずれかをアース電極、もう一方を基準電極とし、眉直上電極と基準電極との電位差を脳波信号として計測する電位計測部（２０）である脳波信号計測部（２０５，２０６）と、眉直上電極と前額部電極との電位差を前頭筋電位として計測する電位計測部（２０）である筋電位計測部（２０１，２０２）と、脳波信号計測部で計測した脳波信号から、筋電位計測部で計測した前頭筋電位を用いて、ユーザの前頭筋の活動によるノイズを除去するノイズ除去部（４１）とを備える。
上記目的を達成するために、本発明の第２のウェアラブル生体計測装置は、ユーザに装着されて用いられる眼鏡型若しくはゴーグル型のウェアラブル生体計測装置であって、ユーザが装着した場合にユーザの耳介上部に接触する位置に設けられた電極（１０）である耳介上部電極（１０７，１０８）と、ユーザが装着した場合にユーザの鼻根部に接触する位置に設けられた電極（１０）である鼻根部電極（１１１，１１１ａ）と、ユーザが装着した場合にユーザの眉直上の部位に接触する位置に設けられた電極（１０）である眉直上電極（１０１，１０２）と、ユーザが装着した場合に、眉直上電極が接触する部位から間隔が空いた直上にあたるユーザの前額部に接触する位置に設けられた電極（１０）である前額部電極（１０３，１０４）と、鼻根部電極及び耳介上部電極のいずれかをアース電極、もう一方を基準電極とし、眉直上電極と基準電極との電位差を脳波信号として計測する電位計測部（２０）である脳波信号計測部（２０５，２０６）と、眉直上電極と前額部電極との電位差を前頭筋電位として計測する電位計測部（２０）である筋電位計測部（２０１，２０２）と、脳波信号計測部で計測した脳波信号と、筋電位計測部で計測した前頭筋電位とを、脳波信号から前頭筋電位を用いてユーザの前頭筋の活動によるノイズを除去する外部装置（２）に送信する送信部（５０）とを備える。

これによれば、脳波信号だけでなく、ユーザの眉直上の部位に接触する眉直上電極とこの部位から間隔が空いた直上にあたるユーザの前額部に接触する前額部電極との電位差を前頭筋電位として計測する。脳波信号だけでなく前頭筋電位も計測することにより、ユーザの上目遣い若しくは眉上げ時に前頭筋で生じる前頭筋電位による脳波信号のノイズを、脳波信号から除去することが可能になる。よって、より正確な脳波をより容易に得ることが可能になる。また、眼鏡型若しくはゴーグル型のウェアラブル生体計測装置であって、ユーザが装着した場合にユーザに接触する電極によって脳波信号及び前頭筋電位を計測することができるので、簡易な着脱操作によってユーザの脳波信号及び前頭筋電位を計測することができる。その結果、簡易な着脱操作によってより正確な脳波をより容易に得ることが可能になる。

生体計測システム３の概略的な構成の一例を示す図である。ウェアラブルデバイス１の概略的な構成の一例を示す図である。ウェアラブルデバイス１における電極１０の配置例を示す図である。ウェアラブルデバイス１における電極１０の配置例を示す図である。電極１０及び圧力センサ７０の概略的な構成の一例を示す断面図である。ウェアラブルデバイス１ａにおける電極１０の配置例を示す図である。ウェアラブルデバイス１ａにおける電極１０の配置例を示す図である。

図面を参照しながら、開示のための複数の実施形態及び変形例を説明する。なお、説明の便宜上、複数の実施形態及び変形例の間において、それまでの説明に用いた図に示した部分と同一の機能を有する部分については、同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。同一の符号を付した部分については、他の実施形態及び／又は変形例における説明を参照することができる。

（実施形態１）
＜生体計測システム３の概略構成＞
以下、本発明の実施形態１について図面を用いて説明する。図１に示すように、生体計測システム３は、ウェアラブルデバイス１及び車両側ユニット２を含んでいる。

ウェアラブルデバイス１は、ユーザに装着されて、そのユーザの脳波信号，眼電位，前頭筋電位といった生体情報を計測する。このウェアラブルデバイス１が請求項のウェアラブル生体計測装置に相当する。ウェアラブルデバイス１は、ユーザの頭部に眼鏡と同様にして装着する眼鏡型であるものとして以降の説明を行う。

車両側ユニット２は、車両で用いられて、ウェアラブルデバイス１と近距離無線通信を行う。この車両側ユニット２が請求項の外部装置に相当する。車両側ユニット２は、ウェアラブルデバイス１で計測した生体情報を受信し、この生体情報を用いてウェアラブルデバイス１のユーザの状態を推定する。そして、推定したユーザの状態に応じた情報提示及び／又は車両制御を行う。

脳波信号を用いたユーザの状態の推定方法としては、公知の方法を用いる構成とすればよい。脳波信号を用いて推定するユーザの状態としては、覚醒度，集中度，快適性等がある。また、車両側ユニット２は、ウェアラブルデバイス１で計測した脳波信号だけでなく、ウェアラブルデバイス１で計測した眼電位，ユーザの顔画像を撮像するカメラでの撮像結果，車両の挙動状態を示す車両信号等も用いてユーザの状態を推定する構成としてもよい。

ウェアラブルデバイス１と車両側ユニット２との間で行われる近距離無線通信は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等の近距離無線通信規格に沿って信号を送受信する構成とすればよい。なお、ウェアラブルデバイス１における消費電力低減の観点からは、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈＬｏｗＥｎｅｒｇｙの規格に沿って信号を送受信する構成とすることがより好ましい。

＜ウェアラブルデバイス１の概略構成＞
続いて、図２〜図４を用いてウェアラブルデバイス１の概略構成を説明する。ウェアラブルデバイス１は、図２に示すように、電極１０、電位計測部２０、Ａ／Ｄ変換部３０、主制御部４０、通信部５０、及びバッテリ６０を備えている。

電極１０は、左眉直上電極１０１、右眉直上電極１０２、左前額部電極１０３、右前額部電極１０４、右下瞼直下電極１０５、左下瞼直下電極１０６、左耳介上部電極１０７、右耳介上部電極１０８、左こめかみ電極１０９、右こめかみ電極１１０、及び鼻根部電極１１１を備えている。電極１０は、ウェアラブルデバイス１をユーザが装着した場合にそのユーザに接触するように、眼鏡型のウェアラブルデバイス１のフレームに設けられている。電極１０は、配線を介して電位計測部２０と接続される。

また、電極１０は、ウェアラブルデバイス１をユーザが装着した場合にウェアラブルデバイス１がずれにくくなるように、少なくともユーザに接触する面には導電性ゴムを用いている。導電性ゴムは、天然ゴムを用いたものであってもよいし、合成ゴムを用いたものであってもよい。また、導電性ゴムは、金属粉末を配合したものであってもよいし、導電性カーボンブラックを配合したものであってもよい。電極１０は、配線と接続された金属を導電性ゴムが覆う構造であってもよいし、配線に導電性ゴム自体が接続された構成であってもよい。なお、導電性の弾性体であれば、導電性ゴム以外を電極１０に用いる構成としてもよい。例えば、導電性のウレタンスポンジ等を用いる構成としてもよい。

ここで、図３及び図４を用いて、電極１０の配置の一例について説明を行う。図３は、眼鏡型のウェアラブルデバイス１を、装着した場合に露出する側（以下、表側）から見た図である。図４は、眼鏡型のウェアラブルデバイス１を、装着した場合に露出しない側（以下、裏側）から見た図である。以下では、ウェアラブルデバイス１のフレームのうち、レンズ（図３，図４のＡ参照）の周りを囲む縁をリム（図３，図４のＢ参照）と呼ぶ。図３及び図４では、リムはレンズの上部のみを囲っている。また、ウェアラブルデバイス１自体を支える棒状の部位をテンプル（図３，図４のＣ参照）と呼ぶ。さらに、テンプル先端の耳にかかる部位をモダン（図３，図４のＤ参照）と呼ぶ。

また、以降では、解剖学的正位を基準とした方向として前後、左右、上下との表現を用いるものとする。言い換えると、ウェアラブルデバイス１を装着したユーザを基準とした方向として前後、左右、上下との表現を用いる。

左眉直上電極１０１は、図４に示すように、リムの裏側のうちの、ウェアラブルデバイス１をユーザが装着した場合にユーザの左眉直上の部位に接触する位置に設ける。右眉直上電極１０２は、図４に示すように、リムの裏側のうちの、ウェアラブルデバイス１をユーザが装着した場合にユーザの右眉直上の部位に接触する位置に設ける。この左眉直上電極１０１及び右眉直上電極１０２が請求項の眉直上電極に相当する。

左前額部電極１０３は、図４に示すように、左眉直上電極１０１から間隔を空けた直上に設ける。言い換えると、ウェアラブルデバイス１をユーザが装着した場合に左眉直上電極１０１が接触する部位から間隔が空いた直上にあたるユーザの左前額部に接触する位置に設ける。右前額部電極１０４は、図４に示すように、右眉直上電極１０２から間隔を空けた直上に設ける。言い換えると、ウェアラブルデバイス１をユーザが装着した場合に右眉直上電極１０２が接触する部位から間隔が空いた直上にあたるユーザの右前額部に接触する位置に設ける。左眉直上電極１０１と左前額部電極１０３との間隔、及び右眉直上電極１０２と右前額部電極１０４との間隔は、例えば５〜３０ｍｍ程度空ける構成とすればよい。この左前額部電極１０３及び右前額部電極１０４が請求項の前額部電極に相当する。

右下瞼直下電極１０５は、図３及び図４に示すように、レンズの裏側のうちの、ウェアラブルデバイス１をユーザが装着した場合にユーザの右眼の下瞼直下の部位に接触する位置に設ける。左下瞼直下電極１０６は、図３及び図４に示すように、レンズの裏側のうちの、ウェアラブルデバイス１をユーザが装着した場合にユーザの左眼の下瞼直下の部位に接触する位置に設ける。なお、ウェアラブルデバイス１のレンズの下部にもリムが設けられている場合には、このリムの裏側に右下瞼直下電極１０５及び左下瞼直下電極１０６を設ける構成としてもよい。この右下瞼直下電極１０５及び左下瞼直下電極１０６が請求項の下瞼直下電極に相当する。

左耳介上部電極１０７は、図３及び図４に示すように、モダンのうちの、ウェアラブルデバイス１をユーザが装着した場合にユーザの左耳の耳介上部に接触する位置に設ける。右耳介上部電極１０８は、図３及び図４に示すように、モダンのうちの、ウェアラブルデバイス１をユーザが装着した場合にユーザの右耳の耳介上部に接触する位置に設ける。この左耳介上部電極１０７及び右耳介上部電極１０８が請求項の耳介上部電極に相当する。

左こめかみ電極１０９は、図３及び図４に示すように、テンプルのうちの、ウェアラブルデバイス１をユーザが装着した場合にユーザの左のこめかみに接触する位置に設ける。右こめかみ電極１１０は、図３及び図４に示すように、テンプルのうちの、ウェアラブルデバイス１をユーザが装着した場合にユーザの右のこめかみに接触する位置に設ける。この左こめかみ電極１０９及び右こめかみ電極１１０が請求項のこめかみ電極に相当する。

鼻根部電極１１１は、図３及び図４に示すように、ウェアラブルデバイス１をユーザが装着した場合にユーザの鼻根部に接触する位置に設ける。鼻根部電極１１１は、眼鏡型のウェアラブルデバイス１の左右のノーズパッドにそれぞれ設ける構成とすればよい。鼻根部電極１１１は、図２に示すようにアース電極（言い換えると接地電極）として用いる。

図２に戻って、電位計測部２０は、左前頭筋電位計測部２０１、右前頭筋電位計測部２０２、右側上下眼電位計測部２０３、左側上下眼電位計測部２０４、左脳波信号計測部２０５、右脳波信号計測部２０６、及び左右眼電位計測部２０７を備えている。

左前頭筋電位計測部２０１は、左眉直上電極１０１と左前額部電極１０３との間の電位差を、ユーザの左前頭筋の筋電位（以下、左前頭筋電位）として計測し、Ａ／Ｄ変換部３０に出力する。右前頭筋電位計測部２０２は、右眉直上電極１０２と右前額部電極１０４との間の電位差を、ユーザの右前頭筋の筋電位（以下、右前頭筋電位）として計測し、Ａ／Ｄ変換部３０に出力する。前頭筋の筋電位は、ユーザの上目遣い及び眉上げ時に生じる。この左前頭筋電位計測部２０１及び右前頭筋電位計測部２０２が請求項の筋電位計測部に相当する。

右側上下眼電位計測部２０３は、右眉直上電極１０２と右下瞼直下電極１０５との間の電位差を、ユーザの右眼の上下方向の眼電位（以下、右側上下眼電位）として計測し、Ａ／Ｄ変換部３０に出力する。左側上下眼電位計測部２０４は、左眉直上電極１０１と左下瞼直下電極１０６との間の電位差を、ユーザの左眼の上下方向の眼電位（以下、左側上下眼電位）として計測し、Ａ／Ｄ変換部３０に出力する。上下方向の眼電位は、ユーザの瞬き及び上下方向の眼球運動時に生じる。この右側上下眼電位計測部２０３及び左側上下眼電位計測部２０４が請求項の上下眼電位計測部に相当する。

左脳波信号計測部２０５は、左眉直上電極１０１と左耳介上部電極１０７との間の電位差を、ユーザの頭部左側についての脳波信号（以下、左脳波信号）として計測し、Ａ／Ｄ変換部３０に出力する。右脳波信号計測部２０６は、右眉直上電極１０２と右耳介上部電極１０８との間の電位差を、ユーザの頭部右側についての脳波信号（以下、右脳波信号）として計測し、Ａ／Ｄ変換部３０に出力する。この左脳波信号計測部２０５及び右脳波信号計測部２０６が請求項の脳波信号計測部に相当する。ウェアラブルデバイス１をユーザが装着した場合にユーザの耳介上部に接触する左耳介上部電極１０７及び右耳介上部電極１０８は、ユーザの耳が電気的に不活性とみなすことで、脳波信号の計測のための基準電極として用いる。

左右眼電位計測部２０７は、左こめかみ電極１０９と右こめかみ電極１１０との間の電位差を、ユーザの左右方向の眼電位（以下、左右眼電位）として計測し、Ａ／Ｄ変換部３０に出力する。左右方向の眼電位は、ユーザの左右方向の眼球運動時に生じる。Ａ／Ｄ変換部３０は、電位計測部２０から出力される信号をディジタル信号に変換して主制御部４０に出力する。

主制御部４０は、ＣＰＵ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、Ｉ／Ｏ、及びこれらの構成を接続するバスラインなどを備えたコンピュータとして構成されている。不揮発性メモリには、通常のコンピュータを主制御部４０として機能させるためのプログラム等が格納されている。この主制御部４０は、不揮発性メモリに格納されている上述のプログラムをＣＰＵが実行することによって、Ａ／Ｄ変換部３０から出力された左脳波信号及び右脳波信号のノイズを除去する機能を提供する。この機能を実行する機能ブロックとして、主制御部４０はノイズ除去部４１を備える。

なお、主制御部４０が備える機能ブロックの一部又は全部は、一つあるいは複数のＩＣ等を用いて（換言すればハードウェアとして）実現してもよい。また、主制御部４０が備える機能ブロックの一部又は全部は、ＣＰＵによるソフトウェアの実行とハードウェア部材との組み合わせによって実現されてもよい。

ノイズ除去部４１は、Ａ／Ｄ変換部３０から出力された左前頭筋電位、左側上下眼電位、及び左右眼電位を用いて、Ａ／Ｄ変換部３０から出力された左脳波信号のノイズを除去する。詳しくは、左前頭筋電位を用いて、ユーザの上目遣い若しくは眉上げ時における左前頭筋の活動による左脳波信号のノイズを除去する。また、左側上下眼電位を用いて、ユーザの左眼の瞬き若しくは上下方向の眼球運動による左脳波信号のノイズを除去する。さらに、左右眼電位を用いて、ユーザの左右方向の眼球運動による左脳波信号のノイズを除去する。

また、ノイズ除去部４１は、Ａ／Ｄ変換部３０から出力された右前頭筋電位、右側上下眼電位、及び左右眼電位を用いて、Ａ／Ｄ変換部３０から出力された右脳波信号のノイズを除去する。詳しくは、右前頭筋電位を用いて、ユーザの上目遣い若しくは眉上げ時における右前頭筋の活動による右脳波信号のノイズを除去する。また、右側上下眼電位を用いて、ユーザの右眼の瞬き若しくは上下方向の眼球運動による右脳波信号のノイズを除去する。さらに、左右眼電位を用いて、ユーザの左右方向の眼球運動による右脳波信号のノイズを除去する。

ノイズ除去部４１で左前頭筋電位、左側上下眼電位、右前頭筋電位、右側上下眼電位、及び左右眼電位を用いて左脳波信号及び右脳波信号のノイズを除去する方法としては、公知の方法を用いる構成とすればよい。一例としては、左前頭筋電位、左側上下眼電位、及び左右眼電位に、それぞれに応じた係数を乗算し、左脳波信号から差し引くことでノイズを除去する構成とすればよい。ここで言うところの係数は、左前頭筋電位、左側上下眼電位、及び左右眼電位のそれぞれについて、左脳波信号のノイズを除去するために予め設定しておく構成とすればよい。また、他の方法として、独立成分分析等を行うことによってノイズを除去する構成としてもよい。なお、右前頭筋電位、右側上下眼電位、及び左右眼電位を用いて右脳波信号のノイズを除去する方法についても同様である。

通信部５０は、車両側ユニット２との間で近距離無線通信を行う。通信部５０は、主制御部４０でノイズを除去した左脳波信号及び右脳波信号を車両側ユニット２へ送信する。通信部５０は、左側上下眼電位，右側上下眼電位，左右眼電位等も車両側ユニット２へ送信する構成としてもよい。この通信部５０が請求項の送信部に相当する。

通信部５０から左脳波信号及び右脳波信号を受信した車両側ユニット２は、前述したように、受信した左脳波信号及び右脳波信号を用いてユーザの状態を推定する。一例としては、左脳波信号のうちのα波と右脳波信号のうちのα波との違いによってユーザの快適性を推定する公知の方法により、ユーザの快適性を推定する。他の例としては、左脳波信号及び右脳波信号のうちのα波，β波，θ波をもとに、例えばランダムフォレスト法によってユーザの覚醒度及び集中度を推定する。

バッテリ６０は、ウェアラブルデバイス１の作動のための電力を供給する電源である。バッテリ６０は、リチウム電池等の一次電池であってもよく、リチウムイオン電池等の二次電池であってもよい。

電位計測部２０、Ａ／Ｄ変換部３０、主制御部４０、通信部５０、及びバッテリ６０は、眼鏡型のウェアラブルデバイス１の例えばリムに内蔵する構成とすればよい。なお、眼鏡型のウェアラブルデバイス１のテンプル及び／又はモードに電位計測部２０、Ａ／Ｄ変換部３０、主制御部４０、通信部５０、及びバッテリ６０を内蔵する構成としてもよい。

＜実施形態１のまとめ＞
実施形態１の構成によれば、眼鏡型のウェアラブルデバイス１をユーザが装着した場合に、ユーザに接触する電極１０によって左脳波信号、右脳波信号、左前頭筋電位、右前頭筋電位、左側上下眼電位、右側上下眼電位、及び左右眼電位を計測することができる。よって、簡易な着脱操作によってユーザの左脳波信号、右脳波信号、左前頭筋電位、右前頭筋電位、左側上下眼電位、右側上下眼電位、及び左右眼電位を計測することができる。

また、電極１０の少なくともユーザに接触する面には導電性ゴムを用いているので、ウェアラブルデバイス１をユーザが装着した場合にウェアラブルデバイス１がずれにくくなる。よって、ウェアラブルデバイス１のずれによる左脳波信号及び右脳波信号のノイズが生じにくくなる。

実施形態１の構成によれば、左脳波信号から、左前頭筋電位を用いて、ユーザの上目遣い若しくは眉上げ時における左前頭筋の活動による高い周波数成分（つまり、δ波及びθ波）のノイズを除去するので、より正確な左脳波信号を得ることができる。また、右脳波信号から、右前頭筋電位を用いて、ユーザの上目遣い若しくは眉上げ時における右前頭筋の活動による高い周波数成分のノイズを除去するので、より正確な右脳波信号を得ることができる。

実施形態１の構成によれば、左脳波信号から、左側上下眼電位を用いて、ユーザの左眼の瞬き若しくは上下方向の眼球運動による低い周波数成分（つまり、β波及びγ波）のノイズを除去するので、この点でも、より正確な左脳波信号を得ることができる。また、右脳波信号から、右側上下眼電位を用いて、ユーザの右眼の瞬き若しくは上下方向の眼球運動による低い周波数成分のノイズを除去するので、この点でも、より正確な右脳波信号を得ることができる。

実施形態１の構成によれば、左脳波信号から、左右眼電位を用いて、ユーザの左右方向の眼球運動による低い周波数成分のノイズを除去するので、この点でも、より正確な左脳波信号を得ることができる。また、右脳波信号から、左右眼電位を用いて、ユーザの左右方向の眼球運動による低い周波数成分のノイズを除去するので、この点でも、より正確な右脳波信号を得ることができる。

なお、脳波のうちのα波が左右の脳で異なることをもとにユーザの快適性を精度良く推定できることが知られている。よって、実施形態１の構成によれば、ユーザの頭部右側についての脳波信号と頭部左側の信号とをもとに、ユーザの快適性を精度良く推定することが可能になる。

（実施形態２）
また、電極１０に用いられている導電性ゴムに加わる圧力を検出する圧力センサ７０を電極１０ごとに備え、電位差を得るための２つの電極１０にそれぞれ対応する圧力センサ７０で検出した圧力のいずれかでも閾値範囲外であった場合には、計測できないことを示す計測不可信号を電位計測部２０が出力する構成（以下、実施形態２）としてもよい。実施形態２のウェアラブルデバイス１は、圧力センサ７０を電極１０ごとに備える点、及び圧力センサ７０で検出した圧力のいずれかでも閾値範囲外であった場合に計測不可信号を電位計測部２０が出力する点を除けば、実施形態２のウェアラブルデバイス１と同様である。

ここで、図５を用いて、電極１０ごとに備えられる圧力センサ７０の概略な構成の一例について説明を行う。図５は電極１０及び圧力センサ７０の概略的な構成の一例を示す断面図である。図５のＥが、電極１０が設けられた眼鏡型のウェアラブルデバイス１のフレームの露出面を示している。図５のＦが電極１０に用いられる導電性ゴムを示している。圧力センサ７０としては公知の圧電素子を用いる構成とすればよい。

図５に示すように、圧力センサ７０は、第１金属板７１、第２金属板７２、及び圧電体７３を備えている。圧力センサ７０は、ウェアラブルデバイス１をユーザが装着した場合のユーザとの接触面側からウェアラブルデバイス１のフレーム側へ、第１金属板７１、圧電体７３、第２金属板７２の順に積層されている。

第１金属板７１は、例えば導電性ゴムＦに埋め込まれており、電極１０の一部としても用いられる。第２金属板７２は、例えば導電性ゴムＦとウェアラブルデバイス１のフレームとの間に設けられた空間に、第１金属板７１との間に圧電体７３を挟んで設けられる。圧電体７３は、例えばセラミックス，水晶等の圧電効果のある物質であって、第１金属板７１と第２金属板７２との間に設けられる。

圧力センサ７０では、第１金属板７１、圧電体７３、第２金属板７２の積層方向にかかる圧力によって圧電体７３に電圧が生じた場合に、圧電体７３からの電荷を第１金属板７１及び第２金属板７２が配線を介してアンプに送る。アンプからの出力は、電極１０に対応する電位計測部２０に対して行う構成とすればよい。例えば、電極１０が左前額部電極１０３の場合には、左前頭筋電位計測部２０１、左側上下眼電位計測部２０４、及び左脳波信号計測部２０５に出力することになる。

アンプからの出力としての、圧力センサ７０での検出値を受けた電位計測部２０では、この検出値が閾値範囲外である場合には、計測不可であることを示す計測不可信号を出力する。ここで言うところの閾値範囲外とは、ウェアラブルデバイス１の通常装着時と推定される上限値以上若しくは下限値以下の値である。一例として、下限値としては、ウェアラブルデバイス１をユーザが装着しきれていない場合に検出されると推定される程度の値（例えば０）を用いればよい。また、上限値としては、実験等で求めた一般的なユーザの通常装着時に得られる最大の検出値よりも大きい値を用いればよい。

電位計測部２０は、電位差を得るための２つの電極１０にそれぞれ対応する圧力センサ７０で検出した検出値のいずれかでも閾値範囲外であった場合には、計測不可信号を出力する。例えば、左前頭筋電位計測部２０１であれば、左前額部電極１０３に対応する圧力センサ７０、及び左眉直上電極１０１に対応する圧力センサ７０の検出値のいずれかでも閾値範囲外であった場合には計測不可信号を出力する。

電位計測部２０から計測不可信号が出力された場合、この信号を用いたユーザの状態の推定を行わない構成とすればよい。これによれば、ウェアラブルデバイス１が通常装着時の状態から逸脱しており、電位計測部２０で脳波信号を正確に計測できていないおそれがある場合に、この脳波信号をユーザの状態の推定に用いないようにすることができる。その結果、ユーザの状態の誤推定を防止することが可能になる。

また、電位計測部２０は、電位差を得るための２つの電極１０にそれぞれ対応する圧力センサ７０で検出した検出値のいずれも閾値範囲内であった場合には、それぞれの電極１０の第１金属板７１間の電位差を計測結果として出力する。

なお、電極１０に用いられている導電性の弾性体に加わる圧力を検出できる構成であれば、図５に示した構成に限らない。例えば、圧力センサ７０として圧電素子を用いる構成に限らず、コンデンサの静電容量の変化で圧力を検出するものを用いる等してもよい。

また、実施形態３では、電位差を得るための２つの電極１０にそれぞれ対応する圧力センサ７０で検出した検出値のいずれかでも閾値範囲外であった場合に、電位計測部２０から計測不可信号が出力する構成を示したが、必ずしもこれに限らない。

例えば、圧力センサ７０のアンプからの出力を主制御部４０が受け、電位差を得るための２つの電極１０にそれぞれ対応する圧力センサ７０で検出した検出値のいずれかでも閾値範囲外であるか否かを主制御部４０で判定する構成としてもよい。そして、閾値範囲外であった場合に、電位計測部２０で計測したこれらの電極１０の電位差を計測不可であったと主制御部４０で切り替える構成としてもよい。この場合、計測不可であったと主制御部４０で切り替えられた電位計測部２０の計測結果については、主制御部４０が計測不可信号を代わりに通信部に出力し、この信号を用いたユーザの状態の推定を行わない構成とすればよい。この主制御部４０が請求項の切替部に相当する。

（実施形態３）
実施形態１，２では、ウェアラブルデバイス１が眼鏡型である場合の例を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、ユーザの頭部にゴーグルと同様にして装着するゴーグル型である構成（以下、実施形態３）としてもよい。以下では、実施形態３におけるゴーグル型のウェアラブルデバイス１ａについて説明を行う。

ゴーグル型のウェアラブルデバイス１ａは、形状が眼鏡型の代わりにゴーグル型である点、及び鼻根部電極１１１の代わりに鼻根部電極１１１ａを備える点を除けば、実施形態１の眼鏡型のウェアラブルデバイス１と同様である。ゴーグル型のウェアラブルデバイス１ａは、例えばヘッドマウントディスプレイと一体となっている構成としてもよい。

ここで、図６及び図７を用いて、ウェアラブルデバイス１ａにおける電極１０の配置の一例について説明を行う。図６は、ゴーグル型のウェアラブルデバイス１を、装着した場合に露出する側（以下、表側）から見た図である。図７は、ゴーグル型のウェアラブルデバイス１ａを、装着した場合に露出しない側（以下、裏側）から見た図である。ウェアラブルデバイス１ａにおける電極１０の配置は、鼻根部電極１１１ａの配置が鼻根部電極１１１の配置と異なる点を除けば、実施形態１における電極１０の配置と同様である。

ゴーグル型のウェアラブルデバイス１ａでは、眼鏡型のウェアラブルデバイス１における左右のノーズパッドの代わりに左右が一体となった鼻あてを用いるのに応じて、鼻根部電極１１１ａがこの鼻あてに１つ設けられる。実施形態３の構成は、鼻根部電極１１１ａの配置が鼻根部電極１１１の配置と異なる点を除けば実施形態１の構成と同様であるので、実施形態１と同様の効果を奏する。

（変形例１）
前述の実施形態では、ウェアラブルデバイス１，１ａで測定した生体情報を用いたユーザの状態の推定を車両側ユニット２で行う構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、ウェアラブルデバイス１，１ａで測定した生体情報を用いたユーザの状態の推定は、ウェアラブルデバイス１，１ａの主制御部４０で行う構成としてもよい。この場合、主制御部４０で推定したユーザの状態を示す情報を通信部５０から車両側ユニット２へ送信する構成とすればよい。そして、車両側ユニット２において、推定したユーザの状態に応じた情報提示及び／又は車両制御を行う構成とすればよい。

（変形例２）
前述の実施形態では、ウェアラブルデバイス１，１ａの主制御部４０において脳波信号のノイズを除去する構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、電位計測部２０での計測で得られた信号をＡ／Ｄ変換部３０で変換した信号を通信部５０から車両側ユニット２へ送信し、車両側ユニット２において主制御部４０と同様にして脳波信号のノイズを除去する構成としてもよい。

（変形例３）
前述の実施形態では、ウェアラブルデバイス１，１ａが車両側ユニット２と直接的に通信を行う構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、ウェアラブルデバイス１，１ａが多機能携帯電話機等のユーザに携行される携帯端末を介して車両側ユニット２と間接的に通信を行う構成としてもよい。

（変形例４）
前述の実施形態では、ウェアラブルデバイス１，１ａが車両側ユニット２と通信を行う構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、車両側ユニット２以外の外部装置と通信を行う構成としてもよい。一例としては、多機能携帯電話機等のユーザに携行される携帯端末と通信を行う構成とすればよい。この場合、ウェアラブルデバイス１，１ａで測定した生体情報を用いたユーザの状態の推定をこの携帯端末で行ったり、推定したユーザの状態に応じた情報提示を行ったりする構成とすればよい。他にも、この携帯端末において主制御部４０と同様にして脳波信号のノイズを除去する構成としてもよい。

（変形例５）
前述の実施形態では、鼻根部電極１１１，１１１ａをアース電極とし、左耳介上部電極１０７及び右耳介上部電極１０８を脳波信号の計測のための基準電極とする構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、左耳介上部電極１０７及び右耳介上部電極１０８をアース電極とし、鼻根部電極１１１，１１１ａを脳波信号の計測のための基準電極とする構成としてもよい。

（変形例６）
前述の実施形態では、左耳介上部電極１０７と右耳介上部電極１０８とを用いる構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、左耳介上部電極１０７と右耳介上部電極１０８とのうちのいずれか一方のみを用いる構成としてもよい。左耳介上部電極１０７と右耳介上部電極１０８とのうちのいずれか一方のみを用いる構成を採用する場合には、この一方を、左脳波信号と右脳波信号との両方の測定に対する基準電極とすればよい。

（変形例７）
前述の実施形態では、左前額部電極１０３と右前額部電極１０４とを用いる構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、左前額部電極１０３と右前額部電極１０４とのうちのいずれか一方のみを用いる構成としてもよい。左前額部電極１０３のみを用いる構成を採用する場合には、ウェアラブルデバイス１，１ａに右眉直上電極１０２、右下瞼直下電極１０５、右前頭筋電位計測部２０２、右側上下眼電位計測部２０３、及び右脳波信号計測部２０６を備えない構成としてもよい。右前額部電極１０４のみを用いる構成を採用する場合には、ウェアラブルデバイス１，１ａに左眉直上電極１０１、左下瞼直下電極１０６、左前頭筋電位計測部２０１、左側上下眼電位計測部２０４、及び左脳波信号計測部２０５を備えない構成としてもよい。また、左前額部電極１０３と右前額部電極１０４とのうちのいずれか一方のみを用いる構成とする場合には、この一方とこれに対応する眉直上電極とを左右方向の中央寄りに設ける構成としてもよい。

（変形例８）
また、ウェアラブルデバイス１，１ａに右下瞼直下電極１０５、左下瞼直下電極１０６、右側上下眼電位計測部２０３、及び左側上下眼電位計測部２０４を備えない構成としてもよい。

（変形例９）
また、ウェアラブルデバイス１，１ａに左こめかみ電極１０９、右こめかみ電極１１０、及び左右眼電位計測部２０７を備えない構成としてもよい。

（変形例１０）
また、電極１０に用いる導電性の部材は必ずしも弾性体に限らない。例えば、導電性テープ等の弾性体でない導電性の部材を用いる構成としてもよい。

なお、本発明は、上述した実施形態及び変形例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態及び変形例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１，１ａウェアラブルデバイス（ウェアラブル生体計測装置）、２車両側ユニット（外部装置）、３生体計測システム、１０電極、２０電位計測部、４０主制御部（切替部）、４１ノイズ除去部、５０通信部（送信部）、７０圧力センサ、１０１左眉直上電極（眉直上電極）、１０２右眉直上電極（眉直上電極）、１０３左前額部電極（前額部電極）、１０４右前額部電極（前額部電極）、１０５右下瞼直下電極（下瞼直下電極）、１０６左下瞼直下電極（下瞼直下電極）、１０７左耳介上部電極（耳介上部電極）、１０８右耳介上部電極（耳介上部電極）、１０９左こめかみ電極（こめかみ電極）、１１０右こめかみ電極（こめかみ電極）、１１１，１１１ａ鼻根部電極、２０１左前頭筋電位計測部（筋電位計測部）、２０２右前頭筋電位計測部（筋電位計測部）、２０３右側上下眼電位計測部（上下眼電位計測部）、２０４左側上下眼電位計測部（上下眼電位計測部）、２０５左脳波信号計測部（脳波信号計測部）、２０６右脳波信号計測部（脳波信号計測部）、２０７左右眼電位計測部

Claims

ユーザに装着されて用いられる眼鏡型若しくはゴーグル型のウェアラブル生体計測装置であって、
前記ユーザが装着した場合に前記ユーザの耳介上部に接触する位置に設けられた電極（１０）である耳介上部電極（１０７，１０８）と、
前記ユーザが装着した場合に前記ユーザの鼻根部に接触する位置に設けられた電極（１０）である鼻根部電極（１１１，１１１ａ）と、
前記ユーザが装着した場合に前記ユーザの眉直上の部位に接触する位置に設けられた電極（１０）である眉直上電極（１０１，１０２）と、
前記ユーザが装着した場合に、前記眉直上電極が接触する部位から間隔が空いた直上にあたる前記ユーザの前額部に接触する位置に設けられた電極（１０）である前額部電極（１０３，１０４）と、
前記鼻根部電極及び前記耳介上部電極のいずれかをアース電極、もう一方を基準電極とし、前記眉直上電極と前記基準電極との電位差を脳波信号として計測する電位計測部（２０）である脳波信号計測部（２０５，２０６）と、
前記眉直上電極と前記前額部電極との電位差を前頭筋電位として計測する電位計測部（２０）である筋電位計測部（２０１，２０２）と、
前記脳波信号計測部で計測した前記脳波信号から、前記筋電位計測部で計測した前記前頭筋電位を用いて、前記ユーザの前頭筋の活動によるノイズを除去するノイズ除去部（４１）とを備えるウェアラブル生体計測装置。
請求項１において、
前記眉直上電極は、前記ユーザが装着した場合に前記ユーザの左右方向に並ぶように複数設けられており、
前記前額部電極は、複数の前記眉直上電極のそれぞれに対応して１つずつ設けられており、
前記脳波信号計測部は、複数の前記眉直上電極と前記基準電極とのそれぞれの電位差を脳波信号として計測し、
前記前頭筋電位は、複数の前記眉直上電極とそれらの眉直上電極にそれぞれ対応する前記前額部電極との電位差を前頭筋電位としてそれぞれ計測するウェアラブル生体計測装置。
請求項１又は２において、
前記ユーザが装着した場合に前記ユーザの左右のこめかみに接触する位置にそれぞれ設けられた電極（１０）である左右のこめかみ電極（１０９，１１０）と、
左右の前記こめかみ電極間の電位差を前記ユーザの左右方向の眼電位として計測する電位計測部（２０）である左右眼電位計測部（２０７）とを備え、
前記ノイズ除去部は、前記脳波信号計測部で計測した前記脳波信号から、前記左右眼電位計測部で計測した前記ユーザの左右方向の眼電位を用いて、前記ユーザの左右方向の眼球運動によるノイズを除去するウェアラブル生体計測装置。
請求項１〜３のいずれか１項において、
前記ユーザが装着した場合に前記ユーザの下瞼直下の部位に接触する位置に設けられた電極（１０）である下瞼直下電極（１０５，１０６）と、
前記眉直上電極と前記下瞼直下電極との電位差を前記ユーザの上下方向の眼電位として計測する電位計測部（２０）である上下眼電位計測部（２０３，２０４）とを備え、
前記ノイズ除去部は、前記脳波信号計測部で計測した前記脳波信号から、前記上下眼電位計測部で計測した前記ユーザの上下方向の眼電位を用いて、前記ユーザの瞬き及び上下方向の眼球運動の少なくともいずれかによるノイズを除去するウェアラブル生体計測装置。
ユーザに装着されて用いられる眼鏡型若しくはゴーグル型のウェアラブル生体計測装置であって、
前記ユーザが装着した場合に前記ユーザの耳介上部に接触する位置に設けられた電極（１０）である耳介上部電極（１０７，１０８）と、
前記ユーザが装着した場合に前記ユーザの鼻根部に接触する位置に設けられた電極（１０）である鼻根部電極（１１１，１１１ａ）と、
前記ユーザが装着した場合に前記ユーザの眉直上の部位に接触する位置に設けられた電極（１０）である眉直上電極（１０１，１０２）と、
前記ユーザが装着した場合に、前記眉直上電極が接触する部位から間隔が空いた直上にあたる前記ユーザの前額部に接触する位置に設けられた電極（１０）である前額部電極（１０３，１０４）と、
前記鼻根部電極及び前記耳介上部電極のいずれかをアース電極、もう一方を基準電極とし、前記眉直上電極と前記基準電極との電位差を脳波信号として計測する電位計測部（２０）である脳波信号計測部（２０５，２０６）と、
前記眉直上電極と前記前額部電極との電位差を前頭筋電位として計測する電位計測部（２０）である筋電位計測部（２０１，２０２）と、
前記脳波信号計測部で計測した前記脳波信号と、前記筋電位計測部で計測した前記前頭筋電位とを、前記脳波信号から前記前頭筋電位を用いて前記ユーザの前頭筋の活動によるノイズを除去する外部装置（２）に送信する送信部（５０）とを備えるウェアラブル生体計測装置。
請求項５において、
前記眉直上電極は、前記ユーザが装着した場合に前記ユーザの左右方向に並ぶように複数設けられており、
前記前額部電極は、複数の前記眉直上電極のそれぞれに対応して１つずつ設けられており、
前記脳波信号計測部は、複数の前記眉直上電極と前記基準電極とのそれぞれの電位差を脳波信号として計測し、
前記前頭筋電位は、複数の前記眉直上電極とそれらの眉直上電極にそれぞれ対応する前記前額部電極との電位差を前頭筋電位としてそれぞれ計測するウェアラブル生体計測装置。
請求項５又は６において、
前記ユーザが装着した場合に前記ユーザの左右のこめかみに接触する位置にそれぞれ設けられた電極（１０）である左右のこめかみ電極（１０９，１１０）と、
左右の前記こめかみ電極間の電位差を前記ユーザの左右方向の眼電位として計測する電位計測部（２０）である左右眼電位計測部（２０７）とを備え、
前記送信部は、前記脳波信号計測部で計測した前記脳波信号と、前記左右眼電位計測部で計測した前記ユーザの左右方向の眼電位とを、前記脳波信号から前記ユーザの左右方向の眼電位を用いて前記ユーザの左右方向の眼球運動によるノイズも除去する前記外部装置に送信するウェアラブル生体計測装置。
請求項５〜７のいずれか１項において、
前記ユーザが装着した場合に前記ユーザの下瞼直下の部位に接触する位置に設けられた電極（１０）である下瞼直下電極（１０５，１０６）と、
前記眉直上電極と前記下瞼直下電極との電位差を前記ユーザの上下方向の眼電位として計測する電位計測部（２０）である上下眼電位計測部（２０３，２０４）とを備え、
前記送信部は、前記脳波信号計測部で計測した前記脳波信号と、前記上下眼電位計測部で計測した前記ユーザの上下方向の眼電位とを、前記脳波信号から前記ユーザの上下方向の眼電位を用いて前記ユーザの瞬き及び上下方向の眼球運動の少なくともいずれかによるノイズも除去する前記外部装置に送信するウェアラブル生体計測装置。
請求項１〜８のいずれか１項において、
前記電極は、少なくとも前記ユーザに接触する面には導電性の弾性体を用いているウェアラブル生体計測装置。
請求項９において、
前記電極に用いられている前記導電性の弾性体に加わる圧力を検出する圧力センサ（７０）を前記電極ごとに備え、
前記電位計測部は、電位差を得るための２つの前記電極にそれぞれ対応する前記圧力センサで検出した検出値のいずれかでも閾値範囲外であった場合には、計測不可であることを示す計測不可信号を出力するウェアラブル生体計測装置。
請求項９において、
前記電極に用いられている前記導電性の弾性体に加わる圧力を検出する圧力センサ（７０）を前記電極ごとに備えるとともに、
電位差を得るための２つの前記電極にそれぞれ対応する前記圧力センサで検出した検出値のいずれかでも閾値範囲外であった場合には、前記電位計測部で計測した計測結果を、前記電位計測部で計測したこれらの電極の電位差を計測不可であったことを示す計測不可信号に切り替える切替部（４０）を備えるウェアラブル生体計測装置。