JP7301015B2 - 車両用心電検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載され、乗員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。

特許文献１には、車両のステアリングホイールに配置され、乗員の皮膚に接触して乗員の身体電位を検出するステアリング電極と、車両のシートの背もたれに配置され、乗員の皮膚に接触せずに乗員の身体電位を検出する第１容量結合型電極および第２容量結合型電極とを備え、ステアリング電極における電位と第１容量結合型電極における電位との電位差と、ステアリング電極における電位と第２容量結合型電極における電位との電位差と、の差に基づいて乗員の心電図波形を計測する車両用心電検出装置の発明が開示されている。

特開２０１３－２１２３１１号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、ステアリング電極は、乗員の把持により手（人体）で覆われる把持部と、乗員に把持されず人体に覆われない非把持部とが生じる。ステアリング電極のうち、非把持部は、車両の振動に起因するノイズを発生させ、当該ノイズが心電信号に重畳することにより、心電信号の検出が困難となる問題があった。

図８は、車両用心電検出装置におけるノイズの発生と侵入の経路とを示した説明図である。図８に示したように、特許文献１に開示されたような構成において、車体の振動に起因するノイズは以下の２種類が挙げられる。一つは、振動により人体１２側に生じた電荷によって形成されるコンデンサＣＮ２から侵入し、第１容量結合型電極又は第２容量結合型電極であるシート電極１２２を介して接地領域（ＧＮＤ）に流れるコモンモードノイズ１３０である。もう一つは、振動によりコンデンサＣＮ１として機能するステアリング電極１１６の非把持部１１８から侵入し、シート電極１２２を介してＧＮＤに流れるノーマルモードノイズ１３２である。ステアリング電極１１６による心電信号の検出に際しては、後者のノーマルモードノイズ１３２が特に問題となる。

ノーマルモードノイズ１３２は、ステアリング電極１１６の非把持部１１８における電極の振動に伴って発生する電流であり、人体１２を介してＧＮＤに流れると共に、バッファ回路１４０を介してもＧＮＤに流れる。バッファ回路１４０の出力端からは、ステアリング電極における電位とＧＮＤとの電位差が出力されるので、人体１２を介してＧＮＤに流れるノーマルモードノイズ１３２の影響により、心電信号の正確な検出が困難になるという問題があった。

本発明は、上記事実を考慮して成されたもので、振動に起因するノイズを抑制することにより心電信号のＳ／Ｎ比が高い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の表面を被覆する被覆材の下層に設けられた第１電極部と、前記ステアリングホイールの前記被覆材と所定の厚さを有する絶縁材との下層に、前記被覆材、前記第１電極部、及び前記絶縁材を含む厚さ方向において前記第１電極部と互いに重ならないように設けられた第２電極部と、前記第１電極部と接地領域との差動電圧を検出する第１検出部と、前記第２電極部と前記接地領域との差動電圧を検出する第２検出部と、前記第１検出部で検出した差動電圧と、前記第２検出部で検出した差動電圧とに基づいて心電信号を生成する信号処理部と、を含む。

第１の態様によれば、第１電極部で検出した心電信号と、第２電極部で検出したノーマルモードノイズ１３２が顕著に認められる信号と、の差分を出力する等の処理により、振動に起因するノイズを抑制したＳ／Ｎ比が高い心電信号を得ることができる。

上記目的を達成するために第２の態様は、ステアリングホイールの表面を被覆する被覆材の下層に設けられた第１電極部と、前記ステアリングホイールの前記被覆材と所定の厚さを有する絶縁材との下層に、前記被覆材、前記第１電極部、及び前記絶縁材を含む厚さ方向において前記第１電極部と互いに重ならないように設けられた第２電極部と、乗員が着座する座席に設けられた第３電極部と、前記第１電極部と接地領域との差動電圧を検出する第１検出部と、前記第２電極部と接地領域との差動電圧を検出する第２検出部と、前記第３電極部と接地領域との差動電圧を検出する第３検出部と、前記第１検出部で検出した差動電圧と、前記第２検出部で検出した差動電圧と、前記第３検出部で検出した差動電圧とに基づいて心電信号を生成する信号処理部と、を含む。

第２の態様によれば、第１電極部で検出した心電信号と、第２電極部で検出したノーマルモードノイズ１３２が顕著に認められる信号と、第３電極部で検出したコモンモードノイズ１３０が顕著に認められる信号と、の差分を出力する等の処理により、振動に起因するノイズを抑制したＳ／Ｎ比が高い心電信号を得ることができる。

また、第１電極部、及び第２電極部の各々は、ステアリングホイールの径方向から見て、互いに隣接し、各々の形状が略合同であり、各々の面積が略同じになるような、幾何学的に等価な関係を有してもよい。

また、第１電極部と第２電極部とが、ステアリングホイールの径方向から見て、各々が平行に配置されてもよい。

また、第１電極部と第２電極部とが、ステアリングホイールの径方向から見て、ドット状に配置されてもよい。

以上説明したように本発明によれば、振動に起因するノイズを抑制することにより心電信号のＳ／Ｎ比が高い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。 （Ａ）は、ステアリング電極の配置パターンの一例を、（Ｂ）は、ステアリング電極の配置パターンの他の例を、各々示した概略図である。 （Ａ）は、図２に示したステアリング電極の配置パターンの拡大図であり、（Ｂ）は、図３（Ａ）のＡ－Ａ線における断面図である。 （Ａ）は、ステアリング電極で検出して波形生成装置から出力される心電信号の一例を、（Ｂ）は、絶縁材でステアリングホイール表面から離されたステアリング電極で検出して波形生成装置から出力される心電信号の一例を、（Ｃ）は、信号処理部から出力される心電信号の一例を、各々示した概略図である。 （Ａ）は、ステアリング電極の配置パターンの変形例を、（Ｂ）は、ステアリング電極の配置パターンの変形例の他の例を、各々示した概略図である。 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。 （Ａ）は、ステアリング電極で検出して波形生成装置から出力される心電信号の一例を、（Ｂ）は、絶縁材でステアリングホイール表面から離されたステアリング電極で検出して波形生成装置から出力される心電信号の一例を、（Ｃ）は、シート電極で検出して波形生成装置から出力される心電信号の一例を、（Ｄ）は、信号処理部から出力される心電信号の一例を、各々示した概略図である。 車両用心電検出装置における心電ノイズの発生と侵入の経路とを示した説明図である。

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１０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、ステアリング電極１６Ａ、１６Ｂ、シート電極２２Ａ、バッファ回路３０Ａ、３０Ｂ、波形生成装置４０Ａ、４０Ｂ、Ａ／Ｄコンバータ５０、及び信号処理部６０を備えている。

ステアリング電極１６Ａ、１６Ｂ及びシート電極２２Ａは、乗員が接触する位置に設けられた電極として設けられている。

ステアリング電極１６Ａ、１６Ｂ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。乗員がステアリングホイール１４を把持すると、乗員の手がステアリング電極１６Ａ、１６Ｂに近接され、乗員の手とステアリング電極１６Ａ、１６Ｂとの間に容量結合が生じて静電容量結合型のコンデンサを形成する。また、ステアリング電極１６Ａ、１６Ｂは、バッファ回路３０Ａ、３０Ｂを介して波形生成装置４０Ａ、４０Ｂに電気的に接続されており、波形生成装置４０Ａ、４０Ｂは、ステアリング電極１６Ａ、１６Ｂ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（心電信号）として検出する。後述するように、ステアリング電極１６Ａは、心電信号を主として検出する電極であり、ステアリング電極１６Ｂは、心電信号に侵入するノイズを主として検出する電極である。

シート電極２２Ａは、車両用シート２０に着座した乗員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２０Ａ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２２Ａ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、乗員の臀部と近接し、乗員との間で容量結合する静電容量結合型のコンデンサを形成する。シート電極２２Ａは、車両用シート２０に着座した乗員の着衣等に生じた静電気をＧＮＤに流すように、後述する差動増幅器４２Ｂの反転入力端子（－）と共に接地されている。シート電極２２Ａは、乗員の心臓位置の下側であれば、車両用シート２０のシートバック２０Ｂに配列してもよい。

バッファ回路３０Ａは、ステアリング電極１６Ａと波形生成装置４０Ａとの間に設けられており、ステアリング電極１６Ａからの信号をバッファして波形生成装置４０Ａに出力する。バッファ回路３０Ａは、オペアンプ３２Ａ、抵抗３６Ａ１、３６Ａ２、コンデンサ３４Ａ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。より具体的には、オペアンプ３２Ａの非反転入力端子（＋）にはステアリング電極１６Ａが電気的に接続されると共に、抵抗３６Ａ１、３６Ａ２を介して接地されている。抵抗３６Ａ１、３６Ａ２は、一種の分圧回路を構成し、抵抗３６Ａ１、３６Ａ２の抵抗値に応じて分圧されたステアリング電極１６Ａからの信号は、コンデンサ３４Ａを介してオペアンプ３２Ａの反転入力端子（－）に入力される。

波形生成装置４０Ａは、検出部としての差動増幅器４２Ａ、及びフィルタ増幅部４４Ａを含んで構成され、ステアリング電極１６Ａから入力される電流信号に基づいて、乗員の心電波形を生成する。

差動増幅器４２Ａは、非反転入力端子（＋）がバッファ回路３０Ａを介してステアリング電極１６Ａに接続され、反転入力端子（－）が接地されることで、非反転入力端子（＋）に入力された信号とＧＮＤの電位との差動電圧（差動信号）を検出してフィルタ増幅部４４Ａに出力する。具体的には、差動増幅器４２Ａは、ステアリング電極１６Ａからの入力信号とＧＮＤの電位との差分を一定係数で増幅して出力する。

フィルタ増幅部４４Ａは、差動増幅器４２Ａ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い、処理結果をＡ／Ｄコンバータ５０を介して信号処理部６０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、及びバンドパスフィルタ等のフィルタを適宜適用する。フィルタ増幅部４４Ａが出力した信号は、Ａ／Ｄコンバータ５０によりアナログ信号からデジタル信号に変換されて信号処理部６０に入力される。

バッファ回路３０Ｂは、ステアリング電極１６Ｂと波形生成装置４０Ｂとの間に設けられており、ステアリング電極１６Ｂからの信号をバッファして波形生成装置４０Ｂに出力する。バッファ回路３０Ｂは、バッファ回路３０Ａと同様に、オペアンプ３２Ｂ、抵抗３６Ｂ１、３６Ｂ２、コンデンサ３４Ｂを含む正帰還回路で構成されている。

波形生成装置４０Ｂは、検出部としての差動増幅器４２Ｂ、及びフィルタ増幅部４４Ｂを含んで構成され、ステアリング電極１６Ｂから入力される電流信号に基づいて、波形生成装置４０Ａが生成する信号よりもノイズを顕著に含んだ乗員の心電波形を生成する。

差動増幅器４２Ｂは、非反転入力端子（＋）がバッファ回路３０Ｂを介してステアリング電極１６Ｂに接続され、反転入力端子（－）がシート電極２２Ａと共に接地されることで、非反転入力端子（＋）に入力された信号と、反転入力端子（－）入力された信号との差動電圧（差動信号）を検出してフィルタ増幅部４４Ｂに出力する。具体的には、差動増幅器４２Ｂは、ステアリング電極１６Ｂからの入力信号とＧＮＤとの差分を一定係数で増幅して出力する。

フィルタ増幅部４４Ｂは、差動増幅器４２Ｂの出力信号を増幅すると共に、前述のフィルタ増幅部４４Ａと同様に、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い、処理結果をＡ／Ｄコンバータ５０を介して信号処理部６０へ出力する。

信号処理部６０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、信号処理を実行する。

本実施形態では、波形生成装置４０Ａが出力した心電信号の波形が顕著な信号と、波形生成装置４０Ｂが出力した心電信号に図８に示したようなノーマルモードノイズ１３２を顕著に含む信号との差分を出力する等の処理を行う。かかる処理により、波形生成装置４０Ａが出力した心電信号から振動に起因するノーマルモードノイズ１３２に係る成分を除去し、Ｓ／Ｎ比が高い心電信号を出力する。

図２（Ａ）は、ステアリング電極１６Ａ、１６Ｂの配置パターンの一例を、図２（Ｂ）は、ステアリング電極１６Ａ、１６Ｂの配置パターンの他の例を、各々示した概略図である。図２（Ａ）に示したステアリング電極１６Ａ、１６Ｂは、ステアリングホイール１４の周方向に対して各々が平行になるように配置され、図２（Ｂ）に示したステアリング電極１６Ａ、１６Ｂは、ステアリングホイール１４の周方向に対して各々が直交するように配置されている。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）のいずれの場合も、前記第１電極部と前記第２電極部とが、ステアリングホイール１４の径方向から見て、各々が平行に配置され、縞模様状の配置パターンを示す。

前述のように、ステアリング電極１６Ａ、１６Ｂは、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るが、ステアリング電極１６Ａとステアリング電極１６Ｂとの各々は、ステアリングホイール１４の径方向から見て、対称性を有するように配置される。より具体的には、ステアリング電極１６Ａ、１６Ｂの各々は、互いに隣接し、各々の形状が略合同であり、各々の面積が略同じになるような、幾何学的に等価な関係を有する。従って、図２（Ａ）、（Ｂ）の各々の示したように、ステアリングホイール１４が乗員の手（人体１２）によって把持される領域におけるステアリング電極１６Ａとステアリング電極１６Ｂとの各々の面積が略同じようになる。また、ステアリング電極１６Ａ、１６Ｂの配置パターンは、ステアリング電極１６Ａ、１６Ｂの各々のピッチが細かいほどノイズの相関が高くなる。

図３（Ａ）は、図２に示したステアリング電極１６Ａ、１６Ｂの配置パターンの拡大図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＡ－Ａ線における断面図である。図３（Ｂ）に示したように、ステアリング電極１６Ａ、１６Ｂは、ステアリングホイール１４の樹脂製等の芯材１４Ｃ上に各々配設され、ステアリング電極１６Ａ、１６Ｂはステアリングホイール１４の表面を構成する皮革等の被覆材１４Ｌで被覆される。図３（Ｂ）に示したように、ステアリング電極１６Ａ、１６Ｂの各々は、人体１２に直接接触せず、被覆材１４Ｌを介して乗員に把持される。

ステアリング電極１６Ａは、所定の厚さを有する絶縁材１６Ｉと、緩衝材１８Ａ１、１８Ａ２とを介して芯材１４Ｃ上に配置される。ステアリング電極１６Ｂは、緩衝材１８Ｂ１、１８Ｂ２を介して芯材１４Ｃ上に配置される。緩衝材１８Ｂ１、１８Ｂ２上に配置されたステアリング電極１６Ｂの上には絶縁材１６Ｉが配置される。

図３（Ｂ）に示したように、ステアリング電極１６Ｂは、ステアリング電極１６Ａに比して、乗員の手（人体１２）からの距離が大きいため、乗員の手とステアリング電極１６Ｂとの間に生じる電荷が、ステアリング電極１６Ａよりも少なくなる。その結果、ステアリング電極１６Ｂで検出される心電信号は、ステアリング電極１６Ａで検出される心電信号よりも小さくなる。

図４（Ａ）は、ステアリング電極１６Ａで検出して波形生成装置４０Ａから出力される心電信号の一例を、図４（Ｂ）は、ステアリング電極１６Ｂで検出して波形生成装置４０Ｂから出力される心電信号の一例を、図４（Ｃ）は、信号処理部６０から出力される心電信号の一例を、各々示した概略図である。

図４（Ａ）に示した、ステアリング電極１６Ａで検出した心電信号は、Ｒ波７２Ａが顕著に認められると共に、ステアリング電極１６Ａ、１６Ｂの振動に起因するノーマルモードノイズ７４Ａは比較的抑制されており、信号のＳ／Ｎ比が比較的高い。図４（Ｂ）に示した、ステアリング電極１６Ｂで検出した心電信号は、Ｒ波７２Ｂは認められるものの、ステアリング電極１６Ａ、１６Ｂの振動に起因するノーマルモードノイズ７４Ｂが顕著であり、結果として信号のＳ／Ｎ比がステアリング電極１６Ａで検出した心電信号に比して低下している。

本実施形態は、信号処理部６０において、ステアリング電極１６Ａで検出した心電信号と、ステアリング電極１６Ｂで検出したノイズが顕著に認められる信号との差分を出力する等の処理を行う。かかる処理により、ノーマルモードノイズ７４Ａに係る成分を除去し、Ｓ／Ｎ比が高い心電信号を出力する。

図５（Ａ）は、ステアリング電極１６Ａ、１６Ｂの配置パターンの変形例を、図５（Ｂ）は、ステアリング電極１６Ａ、１６Ｂの配置パターンの変形例の他の例を、各々示した概略図である。図５（Ａ）に示したステアリング電極１６Ａ、１６Ｂは、ステアリングホイール１４の周方向に対して各々が傾斜するように配置され、図５（Ｂ）に示したステアリング電極１６Ａ、１６Ｂは、ドット状に配置されている。

図５（Ａ）及び図５（Ｂ）のいずれの場合も、ステアリング電極１６Ａとステアリング電極１６Ｂとの各々が、ステアリングホイール１４の径方向から見て、対称性を有し、互いに隣接し、各々の形状が略合同であり、各々の面積が略同じになるような、幾何学的に等価な関係を有している。また、ステアリング電極１６Ａ、１６Ｂの配置パターンは、微細なほど検出するノイズの相関が高くなる。

図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示した態様以外にも、ステアリングホイール１４の表面に平行する面において、ステアリング電極１６Ａとステアリング電極１６Ｂとの各々が幾何学的に等価な関係を有しているのであれば、他の態様の配置パターンでもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、ステアリング電極１６Ｂを、ステアリング電極１６Ａに比して、乗員の手から離して配置することにより、ステアリング電極１６Ｂの非把持部から侵入するノーマルモードノイズ７４Ｂが顕著になると共に、ステアリング電極１６Ｂから取得されるＲ波７２Ｂは、ステアリング電極１６Ａから取得されるＲ波７２Ａよりも小さくなる。その結果、ステアリング電極１６Ｂで検出される心電信号は、ステアリング電極１６Ａで検出される心電信号よりもＳ／Ｎ比が小さくなる。本実施形態では、ステアリング電極１６Ａで検出した心電信号と、ステアリング電極１６Ｂで検出した振動に起因するノイズが顕著に認められる信号との差分を出力する等の処理により、Ｓ／Ｎ比が高い心電信号を得ることができる。

なお、特許請求の範囲における第１電極部は、本実施形態におけるステアリング電極１６Ａに、同第２電極部は、本実施形態におけるステアリング電極１６Ｂに、同第１検出部は、本実施形態における波形生成装置４０Ａに、同第２検出部は、本実施形態における波形生成装置４０Ｂに、同信号処理部は、本実施形態における信号処理部６０に、各々相当する。

（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１００について説明する。図６は、第２実施形態に係る車両用心電検出装置１００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１００は、シート電極２２Ｂ、バッファ回路３０Ｃ、波形生成装置４０Ｃをさらに備え、Ａ／Ｄコンバータ５２は、波形生成装置４０Ａ、４６Ｂ、４０Ｃの各々が出力したアナログ信号をデジタル信号に変換し、信号処理部６２は、波形生成装置４０Ａ、４６Ｂ、４０Ｃの各々が出力した信号を用いてＳ／Ｎ比が高い心電信号を生成し、シート電極２２Ａが波形生成装置４０Ｃの差動増幅器４２Ｃの反転入力端子（－）と共に接地される点で第１実施形態に係る車両用心電検出装置１０と相違するが、その他の構成は、第１実施形態に係る車両用心電検出装置１０と同一なので、第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

本実施形態では、ステアリング電極１６Ａ、１６Ｂ、バッファ回路３０Ａ、３０Ｂ、波形生成装置４０Ａは、第１実施形態と同一である。本実施形態に係る波形生成装置４６Ｂは、フィルタ増幅部４４Ｂは第１実施形態と同一であるが、差動増幅器４８Ｂの反転入力端子（－）にシート電極２２Ａが接続されずに接地されている点で、第１実施形態の差動増幅器４２Ｂと相違する。

バッファ回路３０Ｃは、シート電極２２Ａ、２２Ｂと波形生成装置４０Ｃとの間に設けられており、シート電極２２Ａ、２２Ｂからの信号をバッファして波形生成装置４０Ｃに出力する。バッファ回路３０Ｃは、バッファ回路３０Ａと同様に、オペアンプ３２Ｃ、抵抗３６Ｃ１、３６Ｃ２、コンデンサ３４Ｃを含む正帰還回路で構成されている。

波形生成装置４０Ｃは、検出部としての差動増幅器４２Ｃ、及びフィルタ増幅部４４Ｃを含んで構成され、シート電極２２Ｂから入力される電流信号に基づいて、コモンモードノイズ１３０を含んだ乗員の心電波形を生成する。

差動増幅器４２Ｃは、非反転入力端子（＋）がバッファ回路３０Ｃを介してシート電極２２Ｂに接続され、反転入力端子（－）がシート電極２２Ａと共に接地されることで、非反転入力端子（＋）に入力された信号と、反転入力端子（－）に入力された信号との差動電圧（差動信号）を検出してフィルタ増幅部４４Ｃに出力する。具体的には、差動増幅器４２Ｂは、シート電極２２Ｂからの入力信号とＧＮＤとの差分を一定係数で増幅して出力する。

フィルタ増幅部４４Ｃは、差動増幅器４２Ｃの出力信号を増幅すると共に、前述のフィルタ増幅部４４Ａと同様に、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い、処理結果をＡ／Ｄコンバータ５２を介して信号処理部６２へ出力する。

信号処理部６２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、信号処理を実行する。

本実施形態では、波形生成装置４０Ａが出力した心電信号の波形が顕著な信号と、波形生成装置４６Ｂが出力した心電信号に図８に示したようなコモンモードノイズ１３０及びノーマルモードノイズ１３２を顕著に含む信号と、波形生成装置４０Ｃが出力した心電信号にコモンモードノイズ１３０を顕著に含む信号との差分を出力する等の処理を行う。かかる処理により、波形生成装置４０Ａが出力した心電信号からコモンモードノイズ１３０及びノーマルモードノイズ１３２に係る成分を除去し、Ｓ／Ｎ比が高い心電信号を出力する。

図７（Ａ）は、ステアリング電極１６Ａで検出して波形生成装置４０Ａから出力される心電信号の一例を、図７（Ｂ）は、ステアリング電極１６Ｂで検出して波形生成装置４６Ｂから出力される心電信号の一例を、図７（Ｃ）は、シート電極２２Ｂで検出して波形生成装置４０Ｃから出力される心電信号の一例を、図７（Ｄ）は、信号処理部６２から出力される心電信号の一例を、各々示した概略図である。

図７（Ａ）に示した、ステアリング電極１６Ａで検出した心電信号は、Ｒ波８２Ａが顕著に認められると共に、ステアリング電極１６Ａ、１６Ｂの振動に起因するノーマルモードノイズ８４Ａは比較的抑制されている。しかしながら、人体１２側に生じた電荷によるコモンモードノイズ８６Ａが認められ、結果として信号のＳ／Ｎ比が低下している。図７（Ｂ）に示した、ステアリング電極１６Ｂで検出した心電信号は、Ｒ波８２Ｂは認められるものの、ステアリング電極１６Ａ、１６Ｂの振動に起因するノーマルモードノイズ８４Ｂが顕著であり、さらに人体１２側に生じた電荷によるコモンモードノイズ８６Ｂが認められる。図７（Ｃ）に示した、シート電極２２Ｂで検出した心電信号は、Ｒ波８２Ｃ、及びステアリング電極１６Ａ、１６Ｂの振動に起因するノーマルモードノイズ８４Ｃが認められない。しかしながら、人体１２側に生じた電荷によるコモンモードノイズ８６Ｃは顕著に認められる。

本実施形態は、信号処理部６２において、ステアリング電極１６Ａで検出した心電信号と、ステアリング電極１６Ｂで検出した信号と、シート電極２２Ｂで検出した信号との差分を出力する等の処理を行う。かかる処理により、ノーマルモードノイズ８４Ａ及びコモンモードノイズ８６Ａに係る成分を除去し、Ｓ／Ｎ比が高い心電信号を出力する。

以上説明したように、本実施形態では、ステアリング電極１６Ａで検出した心電信号と、ステアリング電極１６Ｂで検出したノーマルモードノイズ８４Ｂが顕著に認められる信号と、シート電極２２Ｂで検出したコモンモードノイズ８６Ｃが顕著に認められる信号と、の差分を出力する等の処理により、Ｓ／Ｎ比が高い心電信号を得ることができる。

本実施形態では、ステアリング電極１６Ａ、１６Ｂと、シート電極２２Ａ、２２Ｂと、を用いて心電波形を検出する形態として説明したが、これに限るものではない。例えばシート電極２２Ａ、２２Ｂの代わりに、シートバック２０Ｂに設けた一対のシート電極を適用してもよい。

なお、特許請求の範囲における第１電極部は、本実施形態におけるステアリング電極１６Ａに、同第２電極部は、本実施形態におけるステアリング電極１６Ｂに、同第３電極部は、本実施形態におけるシート電極２２Ｂに、同第１検出部は、本実施形態における波形生成装置４０Ａに、同第２検出部は、本実施形態における波形生成装置４６Ｂに、同第３検出部は、本実施形態における波形生成装置４０Ｃに、同信号処理部は、本実施形態における信号処理部６２に、各々相当する。

また、上記の実施形態における信号処理部６０、６２で行われる処理は、ソフトウエアの処理としてよいし、ハードウエアで行う処理としてもよい。或いは、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信号処理部６０、６２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、１２…人体、１４…ステアリングホイール、１４Ｃ…芯材、１４Ｌ…被覆材、１６Ａ…ステアリング電極、１６Ｂ…ステアリング電極、１６Ｉ…絶縁材、２０…車両用シート、２２Ａ…シート電極、２２Ｂ…シート電極、３０Ａ…バッファ回路、３０Ｂ…バッファ回路、３０Ｃ…バッファ回路、４０Ａ…波形生成装置、４０Ｂ…波形生成装置、４０Ｃ…波形生成装置、４２Ａ…差動増幅器、４２Ｂ…差動増幅器、４２Ｃ…差動増幅器、４６Ｂ…波形生成装置、４８Ｂ…差動増幅器、６０…信号処理部、６２…信号処理部、１００…車両用心電検出装置

Claims (5)

1. ステアリングホイールの表面を被覆する被覆材の下層に設けられた第１電極部と、
   前記ステアリングホイールの前記被覆材と所定の厚さを有する絶縁材との下層に、前記被覆材、前記第１電極部、及び前記絶縁材を含む厚さ方向において前記第１電極部と互いに重ならないように設けられた第２電極部と、
   前記第１電極部と接地領域との差動電圧を検出する第１検出部と、
   前記第２電極部と前記接地領域との差動電圧を検出する第２検出部と、
   前記第１検出部で検出した差動電圧と、前記第２検出部で検出した差動電圧とに基づいて心電信号を生成する信号処理部と、
   を含む車両用心電検出装置。
2. ステアリングホイールの表面を被覆する被覆材の下層に設けられた第１電極部と、
   前記ステアリングホイールの前記被覆材と所定の厚さを有する絶縁材との下層に、前記被覆材、前記第１電極部、及び前記絶縁材を含む厚さ方向において前記第１電極部と互いに重ならないように設けられた第２電極部と、
   乗員が着座する座席に設けられた第３電極部と、
   前記第１電極部と接地領域との差動電圧を検出する第１検出部と、
   前記第２電極部と接地領域との差動電圧を検出する第２検出部と、
   前記第３電極部と接地領域との差動電圧を検出する第３検出部と、
   前記第１検出部で検出した差動電圧と、前記第２検出部で検出した差動電圧と、前記第３検出部で検出した差動電圧とに基づいて心電信号を生成する信号処理部と、
   を含む車両用心電検出装置。
3. 前記第１電極部、及び前記第２電極部の各々は、前記ステアリングホイールの径方向から見て、互いに隣接し、各々の形状が略合同であり、各々の面積が略同じになるような、幾何学的に等価な関係を有する請求項１又は２に記載の車両用心電検出装置。
4. 前記第１電極部と前記第２電極部とが、前記ステアリングホイールの径方向から見て、各々が平行に配置される請求項１～３のいずれか１項に記載の車両用心電検出装置。
5. 前記第１電極部と前記第２電極部とが、前記ステアリングホイールの径方向から見て、ドット状に配置される請求項１～３のいずれか１項に記載の車両用心電検出装置。

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