JP7382868B2 - 車両用心電検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載され、運転者の心電信号を検出して心拍数を算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。

例えば、特許文献１には、車両のステアリングホイールに取り付けられ、運転者の身体電位を検出する第１、第２、及び第３の直接電極と、前記車両のシートに取り付けられ、非接触により前記運転者の身体電位を検出する静電容量結合型電極と、前記第１及び第２の直接電極間の電圧を測定する第１の電圧測定手段と、前記第３の直接電極及び前記静電容量結合型電極の電圧を測定する第２の電圧測定手段と、を備え、前記第１の電圧測定手段の測定結果と前記第２の電圧測定手段の測定結果の、双方又はいずれか一方に基づき運転者の心電図波形を計測する、車両用心電計測装置が提案されている。

また、特許文献２には、ハンドルセンサの信号から心拍数の検出が可能な場合は、ハンドルセンサからの信号を用いて心拍数を検出し、ハンドルセンサの信号から心拍数の検出が不可能な場合は、シート設置の圧力センサの信号を用いて心拍数を算出することが記載されている。

特開２０１１－２４９０２号公報 国際公開第２００５／１１２７６４号

しかしながら、特許文献１及び特許文献２の技術では、車両振動等によって心電波形のＲ波と同じ周波数帯または同時間帯にノイズが侵入した場合、心拍数を検出できない場合があるため、改善の余地がある。

本発明は、上記事実を考慮して成されたもので、心電波形のＲ波と同じ周波数帯または同時間帯にノイズが侵入しても心拍数を検出可能な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、運転者が接触する位置に各々設けられた一対の電極と、前記一対の電極の差動電圧を検出する検出部と、ノイズを検出するための信号を検出する信号検出部と、前記信号検出部の検出結果と前記検出部の検出結果が予め定めた条件を満たす場合、前記検出部の検出結果からＴ波を抽出して心拍数を算出し、前記条件を満たさない場合、前記検出部の検出結果からＲ波を抽出して心拍数を算出する算出部と、を含む。

第１の態様によれば、一対の電極は、運転者が接触する位置に各々設けられ、検出部は一対の電極の差動電圧を検出する。すなわち、運転者が一対の電極の各々に接触することにより、一対の電極の差動電圧を検出することで、心臓の心拍における電気活動に伴うイオン電流変化を電流信号として検出して心電波形を得ることが可能となる。

信号検出部では、ノイズを検出するための信号が検出される。そして、算出部では、信号検出部の検出結果と検出部の検出結果が予め定めた条件を満たす場合、検出部の検出結果からＴ波を抽出して心拍数を算出する。一方、条件を満たさない場合、検出部の検出結果からＲ波を抽出して心拍数を算出する。すなわち、Ｒ波に基づく心拍数の算出だけでなく、条件に応じてＴ波に基づく心拍数の算出を行うので、心電波形のＲ波と同じ周波数帯または同時間帯にノイズが侵入しても心拍数を検出することが可能となる。

なお、信号検出部は、信号として車両の振動を検出した信号を検出し、算出部は、条件を満たす場合として、信号検出部によって検出された振動の周波数が心電波形のＲ波の周波数帯の予め定めた範囲内である場合に、検出部の検出結果からＴ波を抽出して心拍数を算出し、条件を満たさない場合として、信号検出部によって検出された振動の周波数が心電波形のＲ波の周波数帯の範囲外の場合に、検出部の検出結果からＲ波を抽出して心拍数を算出してもよい。

また、一対の電極のうち一方はステアリングホイールに設けられたステアリング電極であり、他方は車両用シートに設けられたシート電極であり、信号検出部は、信号としてステアリング電極及びシート電極の各々の信号を検出し、算出部は、条件を満たす場合として、前記信号検出部によって検出された各々の信号のピーク値が予め定めた時間帯内に発生した場合に、検出部の検出結果からＴ波を抽出して心拍数を算出し、各々の信号のピーク値が予め定めた時間帯以上離れて発生した場合に、検出部の検出結果からＲ波を抽出して心拍数を算出してもよい。

また、一対の電極のうち一方はステアリングホイールに設けられたステアリング電極であり、他方は車両用シートに設けられたシート電極であり、信号検出部は、信号としてシート電極の信号を検出し、算出部は、条件を満たす場合として、検出部の検出結果からＲ波を抽出してＲ波が出現した時間帯に、シート電極の信号にノイズが検出された場合に、検出部の検出結果からＴ波を抽出して心拍数を算出し、条件を満たさない場合として、Ｒ波が出現した時間帯に、シート電極の信号にノイズが検出されない場合に、検出部の検出結果からＲ波を抽出して心拍数を算出してもよい。

また、算出部は、Ｒ波に基づく心拍数の算出からＴ波に基づく心拍数の算出に切替える場合、直前のＲ波の間隔からＲ波とＴ波の間隔を算出し、Ｔ波の発生時間に対して、算出したＲ波とＴ波の間隔を引くことでＲ波の検出時間を算出して心拍数を算出してもよい。

以上説明したように本発明によれば、心電波形のＲ波と同じ周波数帯または同時間帯にノイズが侵入しても心拍数を検出可能な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。 心電波形生成装置の構成を示すブロック図である。 第１実施形態に係る車両用心電検出装置の制御部で行われる処理の流れを示すフローチャートである。 Ｒ波検出の前処理後の心電信号１、バンドパスフィルタ処理後の加速度信号１、Ｔ波検出の前処理後の心電信号２、及びバンドパスフィルタ処理後の加速度信号２の一例を示す図である。 ノイズが一時的な場合は、Ｔ波のピーク値からＲ波のピーク値を補間してＲ波のピーク値から心拍数を算出する例を説明するための図である。 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。 安静時及び人体の振動時のそれぞれにおける、心電信号、ステアリング電極信号、及びシート電極信号を示す図である。 ノーマルモードノイズが重畳しているか否かの判定方法を説明するための図である。 第２実施形態に係る車両用心電検出装置の制御部で行われる処理の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態に係る車両用心電検出装置の制御部で行われる処理の流れの変形例を示すフローチャートである。

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検出装置１０について説明する。図１は、本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。

本実施形態に係る車両用心電検出装置１０は、心電波形生成装置１２、ステアリング電極１６、及びシート電極１８Ａ、１８Ｂを備えている。

ステアリング電極１６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。運転者がステアリングホイール１４を把持すると、運転者の手がステアリング電極１６に近接され、運転者の手とステアリング電極１６との間に容量結合が生じてコンデンサを形成する。また、ステアリング電極１６は、心電波形生成装置１２に電気的に接続されており、心電波形生成装置１２は、ステアリング電極１６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）を電流信号として検出する。

シート電極１８Ａ、１８Ｂは、車両用シート２０に着座した運転者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１８Ａ、１８Ｂ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、乗員の臀部と近接する。一方のシート電極１８Ｂは、心電波形生成装置１２に接続され、他方のシート電極１８Ａは接地されている。なお、図１では、車両の幅方向（運転者の左右）にシート電極１８Ａ、１８Ｂを配列した例を示すが、配列はこれに限るものではない。例えば、車両前後方向（運転者の前後）にシート電極１８Ａ、１８Ｂを配列してもよい。或いは、他の方向にシート電極１８Ａ、１８Ｂを配列してもよい。また、シート電極１８Ａ、１８Ｂは車両用シート２０のシートクッション以外の位置に設けてよい。例えば、車両用シート２０のシートバックに設けてもよい。

心電波形生成装置１２は、ステアリング電極１６及びシート電極１８Ｂから入力される電流信号に基づいて、運転者の心電波形を生成して心拍数を検出する。

続いて、心電波形生成装置１２の構成について説明する。図２は、心電波形生成装置１２の構成を示すブロック図である。

心電波形生成装置１２は、バッファ回路２６Ａ、２６Ｂ、検出部としての差動増幅器２２、フィルタ増幅部２８Ａ、２８Ｂ、及び算出部としての制御部３０を備えている。

バッファ回路２６Ａは、ステアリング電極１６に接続され、ステアリング電極１６からの信号をバッファして差動増幅器２２に出力する。

また、バッファ回路２６Ｂは、シート電極１８Ｂに接続され、シート電極１８Ｂからの信号をバッファして差動増幅器２２に出力する。

差動増幅器２２は、２つの入力端子にステアリング電極１６及びシート電極１８Ｂからの信号が入力され、２つの入力の差動電圧を検出してフィルタ増幅部２８Ａに出力する。具体的には、差動増幅器２２は、ステアリング電極１６とシート電極１８Ｂからの２つの入力信号の差分を一定係数で増幅する。

フィルタ増幅部２８Ａ、２８Ｂの各々は、入力された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って処理結果を制御部３０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、バンドパスフィルタ等のフィルタを適宜適用する。本実施形態では、フィルタ増幅部２８Ａ、２８Ｂの各々は、心電波形のＲ波の周波数帯域の信号を通過するバンドパスフィルタと、Ｔ波の周波数帯域を通過するバンドパスフィルタとを含み、制御部３０の制御により２つのバンドパスフィルタの切替が可能とされている。また、フィルタ増幅部２８Ｂには、車両の振動を検出するための加速度センサ３２が接続されている。なお、信号検出部の一例として加速度センサ３２を用いるが、振動検出はこれに限るものではない。例えば、車速センサを用いて車速から加速度を算出してもよい。或いは、サスペンションのストロークを検出するストロークセンサを用いて振動を検出してもよいし、他のセンサを用いて振動を検出してもよい。

また、制御部３０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備えたコンピュータを含んで構成されている。また、制御部３０は、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）を含み、アナログの電気信号をデジタル信号に変換して、ＣＰＵが、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、心電波形から心拍数を検出する処理を行う。

制御部３０は、ステアリング電極１６及びシート電極１８Ｂから得られる信号の差動電圧から心電信号を検出し、心電信号を用いて心拍数を算出する処理を行う。ここで、心拍数の算出を車内環境で行う場合に、心電波形のＲ波と同じ周波数帯域のノイズが車両振動等によって各電極から侵入すると、Ｒ波を正確に検出できず、心拍数の算出が困難となる。

そこで、制御部３０は、ノイズがＲ波と同じ周波数帯域で構成されていると判定した場合に、Ｒ波の周波数帯域とは異なる周波数帯域で、かつＲ波の次に大きい信号であるＴ波を用いて心拍数を算出する。

具体的には、制御部３０は、加速度センサ３２の検出結果から車両の振動を検出し、加速度センサ３２の検出結果からＲ波の周波数帯域を抽出する。そして、心電信号のピーク値を検出すると共に、加速度信号の予め定めた閾値を超えたピーク値を検出し、それぞれの発生時間帯が予め定めた時間以内の場合、心電信号のピーク値はノイズと判定し、予め定めた時間外の場合は、心電信号のピーク値をＲ波と判定する。また、制御部３０は、心電信号のピーク値がＲ波であると判定した場合には、Ｒ波を用いて心拍数を算出し、心電信号のピーク値がノイズであると判定した場合には、Ｔ波を用いて心拍数を算出する。Ｔ波を用いて心拍数を算出する際にも、同様に処理を行って、加速度信号の周波数帯がＴ波の周波数帯でないと判定した場合はＴ波を用いて心拍数を算出し、加速度信号の周波数帯がＴ波の周波数帯であると判定した場合は心拍数の算出を行わない。

続いて、上述のように構成された本実施形態に係る車両用心電検出装置１０の制御部３０で行われる具体的な処理について説明する。図３は、本実施形態に係る車両用心電検出装置１０の制御部３０で行われる処理の流れを示すフローチャートである。なお、図３の処理は、例えば、図示しないイグニッションスイッチがオンされた場合に開始してもよいし、心拍数の検出開始を表す指示が制御部３０に行われた開始してもよい。

ステップ１００では、制御部３０が、Ｒ波検出のための前処理を行ってステップ１０２へ移行する。具体的には、フィルタ増幅部２８Ａを、２つのフィルタのうちＲ波の周波数帯域の信号を通過するバンドパスフィルタに切替えて、Ｒ波の周波数帯域（一例として５～４０Ｈｚ）の心電信号を抽出する。

ステップ１０２では、制御部３０が、加速度信号に対してバンドパスフィルタ処理を行った信号を取得してステップ１０４へ移行する。すなわち、フィルタ増幅部２８Ｂを、２つのフィルタのうちＲ波の周波数帯域（一例として５～４０Ｈｚ）の信号を通過するバンドパスフィルタに切替えて、Ｒ波の周波数帯域の加速度信号を抽出する。

ステップ１０４では、制御部３０が、心電信号及び加速度信号のピーク値を検出してステップ１０６へ移行する。それぞれのピーク値は、予め定めた閾値以上のピーク値を検出する。

ステップ１０６では、制御部３０が、心電信号及び加速度信号の各々のピーク値の検出時間帯が予め定めた一定時間以内であるか否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ１０８へ移行し、否定された場合にはステップ１１０へ移行する。

ステップ１０８では、制御部３０が、心電信号のピーク値をノイズとして判定してステップ１１６へ移行する。

ステップ１１０では、制御部３０が、心電信号のピーク値をＲ波として判定してステップ１１２へ移行する。

ステップ１１２では、制御部３０が、Ｒ波の検出間隔に相当する所定時間以内にＲ波を検出したか否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ１１４へ移行し、否定された場合にはステップ１１６へ移行する。

ステップ１１４では、制御部３０が、検出したＲ波に基づいて心拍数を算出して一連の処理を終了する。

ステップ１１６では、制御部３０が、Ｔ波検出のための前処理を行ってステップ１１８へ移行する。具体的には、フィルタ増幅部２８Ａを、２つのフィルタのうちＴ波の周波数帯域の信号を通過するバンドパスフィルタに切替えて、Ｔ波の周波数帯域（一例として１～１０Ｈｚ）の心電信号を抽出する。

ステップ１１８では、制御部３０が、加速度信号に対してバンドパスフィルタ処理を行った信号を取得してステップ１２０へ移行する。すなわち、フィルタ増幅部２８Ｂを、２つのフィルタのうちＴ波の周波数帯域（一例として１～１０Ｈｚ）の信号を通過するバンドパスフィルタに切替えて、Ｔ波の周波数帯域の加速度信号を抽出する。

ステップ１２０では、制御部３０が、心電信号及び加速度信号のピーク値を検出してステップ１２２へ移行する。それぞれのピーク値は、予め定めた閾値以上のピーク値を検出する。

ステップ１２２では、制御部３０が、心電信号及び加速度信号の各々のピーク値の検出時間帯が予め定めた一定時間以内であるか否かを判定する。該判定が否定された場合にはステップ１２４へ移行し、肯定された場合にはＴ波にもノイズが侵入しているため心拍数の算出を行わずに一連の処理を終了する。

ステップ１２４では、制御部３０が、Ｔ波に基づいて心拍数を算出して一連の処理を終了する。

ここで、心電信号と加速度信号の一例を挙げて制御部３０の上記処理におけるノイズの判定と、Ｒ波及びＴ波の判定について具体的に説明する。図４は、Ｒ波検出の前処理後の心電信号１、バンドパスフィルタ処理後の加速度信号１、Ｔ波検出の前処理後の心電信号２、及びバンドパスフィルタ処理後の加速度信号２の一例を示す図である。

図４中Ａの部分では、心電信号１に閾値を超えたピーク値があり、かつ加速度信号１に閾値を超えたピーク値が見られないため、心電信号１のピーク値をＲ波と判定し、Ｒ波に基づいて心拍数を算出する。

図４中Ｂの部分では、心電信号１の閾値を超えたピーク値と加速度信号１の閾値を超えたピーク値が同期しているため、心電信号１のピーク値はノイズとして判定する。また、心電信号２に閾値を超えたピーク値があり、かつ加速度信号２に閾値を超えたピーク値が見られないため、心電信号２のピーク値をＴ波と判定し、Ｔ波に基づいて心拍数を算出する。

図４中Ｃの部分では、図４中Ａの部分と同様に、心電信号１に閾値を超えたピーク値があり、かつ加速度信号１に閾値を超えたピーク値が見られないため、心電信号１のピーク値をＲ波と判定し、Ｒ波に基づいて心拍数を算出する。

図４中Ｄの部分では、図４中Ｂの部分と同様に、心電信号１の閾値を超えたピーク値と加速度信号１の閾値を超えたピーク値が同期しているため、心電信号１のピーク値はノイズとして判定する。また、心電信号２に閾値を超えたピーク値があり、かつ加速度信号２に閾値を超えたピーク値が見られないため、心電信号２のピーク値をＴ波と判定し、Ｔ波に基づいて心拍数を算出する。

図４中Ｅの部分では、心電信号１の閾値を超えたピーク値と加速度信号１の閾値を超えたピーク値が同期しているため、心電信号１のピーク値はノイズと判定する。また、心電信号２の閾値を超えたピーク値と加速度信号２の閾値を超えたピーク値も同期しているため、心電信号２のピーク値もノイズと判定し、心拍数の算出は実施しない。

このように、本実施形態では、心電波形のＲ波と同じ周波数帯のノイズが侵入してもＴ波にノイズが侵入していなければ、Ｔ波を用いた心拍数の算出が可能となる。

なお、Ｒ波を用いた心拍数の算出と、Ｔ波を用いて心拍数の算出について、振動によるノイズが一時的な場合は、Ｔ波のピーク値からＲ波のピーク値を補間してＲ波のピーク値から心拍数を算出してもよい。例えば、図５に示すように、Ｒ波のピーク２とピーク４の間にノイズが侵入した場合について説明する。図５に示す場合、ピーク２とピーク３の間隔は通常のＲ－Ｒ間隔のみではなく、Ｒ波のピーク値とＴ波のピーク値の間隔（Ｒ-Ｔ間隔）も加わっているため補正が必要である。補正方法としては拍動毎のＲ－Ｒ間隔とＲ－Ｔ間隔には相関があるため、直前のＲ－Ｒ間隔（ピーク１とピーク２の間隔）を用いて、Ｒ－Ｔ間隔を算出する。Ｔ波のピーク時間に対して、Ｒ－Ｔ間隔を引くことでＲ波検出時間を算出し、算出した時間を用いてＲ－Ｒ間隔を算出する。

なお、上記実施形態では、一対の電極として、ステアリング電極１６とシート電極１８Ｂを一例として適用した例を説明したが、一対の電極は、ステアリング電極１６とシート電極１８Ｂに限るものではない。例えば、シートバックに２つの電極を設けて一対の電極としてもよい。或いは、シートバックに設けたシート電極とシートクッションに設けたシート電極を一対の電極として適用してもよい。

（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の概略構成を示す図である。なお、上記実施形態と同一部分については同一符号を付して説明を省略する場合がある。

上記の実施形態では、加速度センサ３２を用いてノイズを検出する例を説明したが、本実施形態では、ステアリング電極１６及びシート電極１８Ｂの各々の信号を用いてノイズを検出する。

本実施形態に係る車両用心電検出装置の心電波形生成装置１３では、図６に示すように、バッファ回路２６Ａに、差動増幅器２１Ａ、２２が接続され、バッファ回路２６Ｂに差動増幅器２１Ｂ、２２が接続されている。

差動増幅器２２は、上記の実施形態と同様に、ステアリング電極１６及びシート電極１８Ｂから入力される２つの入力の差動電圧を検出してフィルタ増幅部２８Ａに出力する。

差動増幅器２１Ａは、ステアリング電極１６からバッファ回路２６Ａを介して入力される信号とグランドとの差動電圧をステアリング電極信号として検出してフィルタ増幅部２８Ｃに出力する。

差動増幅器２１Ｂは、シート電極１８Ｂからバッファ回路２６Ｂを介して入力される信号とグランドとの差動電圧をシート電極信号として検出してフィルタ増幅部２８Ｄに出力する。

フィルタ増幅部２８Ａ、２８Ｃ、２８Ｄの各々は、入力された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って処理結果を制御部３１へ出力する。本実施形態では、フィルタ増幅部２８Ａ、２８Ｃ、２８Ｄの各々は、心電波形のＲ波の周波数帯域の信号を通過するバンドパスフィルタと、Ｔ波の周波数帯域を通過するバンドパスフィルタとを含み、制御部３１の制御により２つのバンドパスフィルタの切替が可能とされている。

制御部３１は、上記の実施形態の制御部３０と同様に、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備えたコンピュータを含んで構成されている。また、制御部３１は、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）を含み、アナログの電気信号をデジタル信号に変換して、ＣＰＵが、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、心電波形から心拍数を検出する処理を行う。

本実施形態では、加速度センサ３２の検出信号の代わりに、ステアリング電極信号及びシート電極信号を用いて、心電信号にノイズが侵入しているか否かを判定する。具体的には、ステアリング電極１６から得た信号とグランドとの差分電圧信号（ステアリング電極信号）にはＲ波が現れるが、シート電極１８Ｂから得た信号とグランドとの差分電圧信号（シート電極信号）にはＲ波が現れない。また、大きな振動が発生した際の特徴として、ステアリング電極信号とシート電極信号にコモンモードノイズに加えて、ノーマルモードノイズが重畳し、安静時はコモンモードノイズのみが重畳する。そこで、これらの特徴を利用してノイズの侵入を判定する。

詳細には、シート電極信号にノーマルモードノイズが重畳した場合、心電信号はノイズであると判定する。図７に示すように、安静時は、ステアリング電極信号にはＲ波が現れ、シート電極信号にはＲ波が現れない。一方、人体の振動時には、ステアリング電極信号及びシート電極信号の各々にノーマルモードノイズが重畳するので、心電信号として検出した信号はノーマルモードノイズであると判定する。

なお、ノーマルモードノイズが重畳しているか否かの判定方法としては、図８に示すように、差動増幅器２１Ａ、２１Ｂにより人体とグランドとの結合容量の変動に伴うコモンモードノイズを差し引いて除去する。そして、コモンモードノイズが除去された信号に対し、閾値を設けて、シート電極信号のピーク値が閾値以上であればノーマルモードノイズが重畳していると判定する。

続いて、上述のように構成された本実施形態に係る車両用心電検出装置の制御部３１で行われる具体的な処理について説明する。図９は、本実施形態に係る車両用心電検出装置の制御部３１で行われる処理の流れを示すフローチャートである。なお、図９の処理は、例えば、図示しないイグニッションスイッチがオンされた場合に開始してもよいし、心拍数の検出開始を表す指示が制御部３０に行われた開始してもよい。また、図３の処理と同一処理については同一符号を付して説明する。

ステップ１００では、制御部３１が、Ｒ波検出のための前処理を行ってステップ１０１へ移行する。具体的には、フィルタ増幅部２８Ａを、２つのフィルタのうちＲ波の周波数帯域の信号を通過するバンドパスフィルタに切替えて、Ｒ波の周波数帯域（一例として５～４０Ｈｚ）の心電信号を抽出する。

ステップ１０１では、制御部３１が、Ｒ波をサーチしてステップ１０３へ移行する。Ｒ波のサーチ方法は、例えば、予め定めた閾値以上のピーク値を検出してもよいし、他の方法で検出してもよい。

ステップ１０３では、制御部３１が、ステアリング電極信号及びシート電極信号を検出してステップ１０５へ移行する。詳細には、制御部３１が、フィルタ増幅部２８Ｃ、２８Ｄを、２つのフィルタのうちＲ波の周波数帯域（一例として５～４０Ｈｚ）の信号を通過するバンドパスフィルタに切替えて、Ｒ波のステアリング電極信号及びシート電極信号を抽出する。

ステップ１０５では、制御部３１が、Ｒ波の出現時間帯にノーマルモードノイズが重畳しているか否かを判定する。該判定は、検出したＲ波の出現時間帯に、ステアリング電極信号及びシート電極信号の各々に予め定めた閾値以上のピーク値が存在するか否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ１０８へ移行し、否定された場合にはステップ１１０へ移行する。

ステップ１０８では、制御部３１が、心電信号のピーク値をノイズとして判定してステップ１１６へ移行する。

ステップ１１０では、制御部３１が、心電信号のピーク値をＲ波として判定してステップ１１２へ移行する。

ステップ１１２では、制御部３１が、Ｒ波の検出間隔に相当する所定時間以内にＲ波を検出したか否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ１１４へ移行し、否定された場合にはステップ１１６へ移行する。

ステップ１１４では、制御部３１が、検出したＲ波に基づいて、心拍数を算出して一連の処理を終了する。

ステップ１１６では、制御部３１が、Ｔ波検出のための前処理を行ってステップ１１７へ移行する。具体的には、フィルタ増幅部２８Ａを、２つのフィルタのうちＴ波の周波数帯域の信号を通過するバンドパスフィルタに切替えて、Ｔ波の周波数帯域（一例として１～１０Ｈｚ）の心電信号を抽出する。

ステップ１１７では、制御部３１が、ステアリング電極信号及びシート電極信号を検出してステップ１１９へ移行する。詳細には、制御部３１が、フィルタ増幅部２８Ｃ、２８Ｄを、２つのフィルタのうちＴ波の周波数帯域（一例として１～１０Ｈｚ）の信号を通過するバンドパスフィルタに切替えて、Ｔ波のステアリング電極信号及びシート電極信号を抽出する。

ステップ１１９では、制御部３１が、Ｔ波の出現時間帯にノーマルモードノイズが重畳しているか否かを判定する。該判定は、検出したＴ波の出現時間帯に、ステアリング電極信号及びシート電極信号の各々に予め定めた閾値以上のピーク値が存在するか否かを判定する。該判定が否定された場合にはステップ１２４へ移行し、肯定された場合にはＴ波にもノイズが侵入しているため心拍数の算出を行わずに一連の処理を終了する。

ステップ１２４では、制御部３１が、Ｔ波に基づいて心拍数を算出して一連の処理を終了する。

なお、第２実施形態では、ステアリング電極１６とシート電極１８Ｂの双方にＲ波の周波数帯のノイズが発生した場合にノイズと判定し、心電信号のピーク値をノーマルモードノイズと判定したが、ノイズの判定はこれに限るものではない。例えば、ステアリング電極１６の信号の監視は省略してシート電極１８Ｂの信号を監視し、心電波形のピーク値の発生時間から予め定めた時間内にシート電極１８Ｂの信号にＲ波の周波数帯のノイズが発生した場合に、心電信号のピーク値をノイズと判定してもよい。具体的には、図６の差動増幅器２１Ａ及びフィルタ増幅部２８Ｃは省略し、図９のステップ１０３、１０５、１１７、１１９を図１０のステップ１０３Ａ、１０５Ａ、１１７Ａ、１１９Ａに置き換える。すなわち、ステップ１０３では、制御部３１が、シート電極信号を検出してステップ１０５Ａへ移行する。詳細には、制御部３１が、フィルタ増幅部２８Ｄを、２つのフィルタのうちＲ波の周波数帯域（一例として５～４０Ｈｚ）の信号を通過するバンドパスフィルタに切替えて、Ｒ波のシート電極信号を抽出する。

ステップ１０５Ａでは、制御部３１が、Ｒ波の出現時間帯にシート電極信号にノイズが発生しているか否かを判定する。該判定は、検出したＲ波の出現時間帯に、シート電極信号に予め定めた閾値以上のピーク値が存在するか否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ１０８へ移行し、否定された場合にはステップ１１０へ移行する。

また、ステップ１１７Ａでは、制御部３１が、シート電極信号を検出してステップ１１９Ａへ移行する。詳細には、制御部３１が、フィルタ増幅部２８Ｄを、２つのフィルタのうちＴ波の周波数帯域（一例として１～１０Ｈｚ）の信号を通過するバンドパスフィルタに切替えて、Ｔ波のシート電極信号を抽出する。

ステップ１１９Ａでは、制御部３１が、Ｔ波の出現時間帯にシート電極信号にノイズが発生しているか否かを判定する。該判定は、検出したＴ波の出現時間帯に、シート電極信号に予め定めた閾値以上のピーク値が存在するか否かを判定する。該判定が否定された場合にはステップ１２４へ移行し、肯定された場合にはＴ波にもノイズが侵入しているため心拍数の算出を行わずに一連の処理を終了する。

なお、上記の実施形態における制御部３０、３１で行われる処理は、ソフトウエアの処理として説明したが、これに限るものではない。例えば、ハードウエアで行う処理としてもよいし、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制御部３０、３１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・・・心電波形生成装置、１３・・・心電波形生成装置、１４・・・ステアリングホイール、１６・・・ステアリング電極、１８Ｂ・・・シート電極、２０・・・車両用シート、２１Ａ・・・差動増幅器、２１Ｂ・・・差動増幅器、２２・・・差動増幅器、３０・・・制御部、３１・・・制御部

Claims (4)

1. 運転者が接触する位置に各々設けられた一対の電極と、
   前記一対の電極の差動電圧を検出する検出部と、
   ノイズを検出するための信号として車両の振動を検出した信号を検出する信号検出部と、
   前記信号検出部の検出結果と前記検出部の検出結果が予め定めた条件を満たす場合として、前記信号検出部によって検出された振動の周波数が心電波形のＲ波の周波数帯の予め定めた範囲内で、かつ前記Ｒ波の周波数帯の前記信号の検出時間帯が、前記差動電圧において前記Ｒ波が検出された時間の予め定めた一定時間以内である場合に、前記検出部の検出結果からＴ波を抽出して心拍数を算出し、前記条件を満たさない場合、前記検出部の検出結果からＲ波を抽出して心拍数を算出する算出部と、
   を含む車両用心電検出装置。
2. ステアリングホイールに設けられたステアリング電極と、車両用シートに設けられたシート電極とからなる、運転者が接触する位置に各々設けられた一対の電極と、
   前記一対の電極の差動電圧を検出する検出部と、
   ノイズを検出するための信号として前記ステアリング電極及び前記シート電極の各々から心電波形のＲ波の周波数帯の信号を検出する信号検出部と、
   前記信号検出部の検出結果と前記検出部の検出結果が予め定めた条件を満たす場合として、前記検出部の検出結果からＲ波を抽出して前記Ｒ波が出現した時間帯に、前記信号検出部によって検出された各々の前記信号のピーク値が発生した場合に、前記検出部の検出結果からＴ波を抽出して心拍数を算出し、前記条件を満たさない場合、前記検出部の検出結果からＲ波を抽出して心拍数を算出する算出部と、
   を含む車両用心電検出装置。
3. ステアリングホイールに設けられたステアリング電極と、車両用シートに設けられたシート電極とからなる、運転者が接触する位置に各々設けられた一対の電極と、
   前記一対の電極の差動電圧を検出する検出部と、
   ノイズを検出するための信号として前記シート電極の信号から心電波形のＲ波の周波数帯を検出する信号検出部と、
   前記信号検出部の検出結果と前記検出部の検出結果が予め定めた条件を満たす場合として、前記検出部の検出結果からＲ波を抽出して前記Ｒ波が出現した時間帯に、前記シート電極の信号にノイズが検出された場合に、前記検出部の検出結果からＴ波を抽出して心拍数を算出し、前記条件を満たさない場合、前記検出部の検出結果からＲ波を抽出して心拍数を算出する算出部と、
   を含む車両用心電検出装置。
4. 前記算出部は、Ｒ波に基づく心拍数の算出からＴ波に基づく心拍数の算出に切替える場合、直前のＲ波の間隔からＲ波とＴ波の間隔を算出し、Ｔ波の発生時間に対して、算出したＲ波とＴ波の間隔を引くことでＲ波の検出時間を算出して心拍数を算出する請求項１～３の何れか１項に記載の車両用心電検出装置。