JP7210378B2 - グリップ - Google Patents
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Description
図1に、実施例1に係るステアリングホイール1の分解斜視図を示す。ステアリングホイール1は、芯金10およびグリップ11を備える。芯金10は、ステアリングホイール1の骨格を形成する導電性の構造体である。芯金10の材料は、鉄、アルミ、マグネシウムなどを含んでいてもよい。芯金10は、ステアリングホイール1の内部に配置されている。グリップ11は、芯金10の周囲に配置された絶縁性の構造体である。グリップ11は、例えば、インモールド成形により形成された樹脂である。
図3に、実施例1に係る心電図計測システムの測定系のモデルを示す。この測定系において、心臓91の電圧変化Vinと演算増幅器51の出力電圧Voutとの関係は、数1の式で表される。
図4は、検出信号へのノイズ(静電気やハムノイズ)の重畳を表現するモデルである。検出電極21およびグランド電極31に、ユーザの右手表面71が接触している状態を示している。電極インピーダンスZeは、検出電極21およびグランド電極31の各々に関連するインピーダンスである。人体インピーダンスZskinは、右手表面71および右手内部72(体液など)に関するインピーダンスである。入力インピーダンスZinは、演算増幅器51のインピーダンスである。ここで、ノイズ源NSが配線W2の経路上に存在する場合を考える。また、検出信号に混入するノイズ電流をAnとする。演算増幅器51に入力されるノイズ電圧Vnは、下式(1)で示される。
上述した第1および第2の課題を解決するための電極構造の一例として、図5に示す電極構造100が挙げられる。図5において、図2と同一の構成には同一の符号を付すことで、説明を省略する。電極構造100は、5層構造を備えている。具体的には、グランド電極101、第1絶縁層102、シールド電極103、第2絶縁層104、検出電極105が順番に積層された構造を備える。検出電極105、シールド電極103、グランド電極101は、第1絶縁層102および第2絶縁層104によって互いに絶縁されている。図5では、分かりやすさのためにこれらの各層を分解して示しているが、実際には各層が密着している。
前述した電極構造100(図5)を、ステアリングホイールにそのまま実装することは困難である。電極構造100は、複雑な5層構造を有しているためである。また、ステアリングホイールには限られたスペースしかないためである。そこで実施例1に係るステアリングホイール1は、検出電極21と芯金10とを演算増幅器51(ボルテージホロワ回路)を介して接続することで、同電位としている。また図2に示すように、断面の中心に位置する芯金10に対して、グランド電極31と検出電極21とを、断面の対角の位置に配置している。これにより、芯金10を、5層の電極構造100(図5)のシールド電極103として流用することができる。よって図2に示すように、グランド電極31、グリップ11、芯金10、グリップ11、検出電極21による5層構造を実現できる。すなわち、電極構造100(図5)の構造を単純化および省スペース化することで、ステアリングホイール1に実装することを可能とした。以上により、グランド電極31と検出電極21との間に、寄生容量PC1(ステアリングホイール1の内部に形成される容量)が形成されてしまうことを、芯金10で防止することができる。演算増幅器51の入力インピーダンスZinが低下してしまう事態を抑制できる。また、グランド電極31と芯金10とによって、2重のシールドを構成することができるため、ノイズ混入を防止することができる。
本実施例では、グリップの一例としてステアリングホイールの事例を説明したが、この形態に限られない。本明細書の技術は、芯金を有しており、人が握れる形状を備えたグリップであれば、適用可能である。例えば、オートバイや自転車のハンドルや、航空機の操縦桿などの、円形以外のステアリング(グリップ)に対しても適用可能である。また、健康器具(例:体脂肪計)の持ち手部分などの、操舵装置以外のグリップに対しても適用可能である。
Claims (6)
- 骨格を形成する導電性の芯金と、ユーザの生体信号を検出する検出電極と、基準電圧部位に接続されているグランド電極と、を備えたグリップであって、
前記芯金と前記検出電極と前記グランド電極は互いに絶縁されており、
前記芯金は前記グリップの内部に配置されており、
前記検出電極は前記グリップの表面に露出するように配置されており、
前記検出電極と前記芯金とはボルテージホロワ回路を介して接続されており、
前記グランド電極は、前記グランド電極と前記検出電極との間の寄生容量が前記芯金によって低減する位置に配置されている、グリップ。 - 前記グリップの断面において、
前記芯金は、前記断面の中心部近傍に配置されており、
前記検出電極は、前記断面の外周上の一部の領域に配置されており、
前記グランド電極は、前記断面の外周上の一部の領域に前記検出電極と離れて配置されている、
請求項1に記載のグリップ。 - 前記断面の外周上の一部の領域であって前記検出電極と前記グランド電極との間に配置されているシールド電極をさらに備え、
前記シールド電極は前記芯金と電気的に接続されている、請求項2に記載のグリップ。 - 前記グランド電極は、前記グリップの表面に露出するように配置されている、請求項1~3の何れか1項に記載のグリップ。
- 前記ボルテージホロワ回路は演算増幅器を備えており、
前記演算増幅器の反転入力端子と出力端子が接続されており、
前記演算増幅器の非反転入力端子には、前記検出電極および前記基準電圧部位が接続されており、
前記出力端子は、前記芯金と接続されている、請求項1~4の何れか1項に記載のグリップ。 - 前記検出電極の表面の少なくとも一部に、絶縁層または抵抗層が配置されている、請求項1~5の何れか1項に記載のグリップ。
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