JPH0147176B2 - - Google Patents

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JPH0147176B2
JPH0147176B2 JP58225796A JP22579683A JPH0147176B2 JP H0147176 B2 JPH0147176 B2 JP H0147176B2 JP 58225796 A JP58225796 A JP 58225796A JP 22579683 A JP22579683 A JP 22579683A JP H0147176 B2 JPH0147176 B2 JP H0147176B2
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JP
Japan
Prior art keywords
light emitting
heart rate
steering wheel
heartbeat
vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP58225796A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS60116328A (en
Inventor
Takeshi Ikeyama
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shinsangyo Kaihatsu KK
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
Shinsangyo Kaihatsu KK
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Publication date
Application filed by Aisin Seiki Co Ltd, Shinsangyo Kaihatsu KK filed Critical Aisin Seiki Co Ltd
Priority to JP58225796A priority Critical patent/JPS60116328A/en
Priority to GB08430182A priority patent/GB2150725B/en
Priority to FR8418212A priority patent/FR2555522A1/en
Priority to US06/676,326 priority patent/US4706072A/en
Priority to DE19843443644 priority patent/DE3443644A1/en
Publication of JPS60116328A publication Critical patent/JPS60116328A/en
Publication of JPH0147176B2 publication Critical patent/JPH0147176B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

[技術分野] 本発明は車上においてドライバ等の心拍を測定
する車上心拍計に関し、特に、人の心拍に応じた
電気信号を出力するセンサをステアリングホイー
ルに備える車上心拍計に関する。 [従来技術] 車輌を運転する場合、ドライバの健康状態が好
ましくないと、事故をひきおこす可能性が高い。
たとえば、長時間休みなく運転を続ける場合に
は、疲労が蓄積して健康状態が悪化し、集中力の
低下等が生ずる。 人の健康状態を知りうる1つのバロメータとし
て心拍数がある。心拍数を測定する装置として
は、最近では携帯用の小型の心拍計が売られてい
る。この種の心拍計はどこにでも持ち運べる反
面、測定精度が低い。又、たとえば、車を運転す
るドライバが自分の健康状態を知ろうとして、そ
のような心拍計を車輌に持ち込んだとしても、心
拍の測定は車輌を停止させた状態で行なわざるを
得ない。 すなわち、この種の一般の心拍計では、発光ダ
イオードとフオトダイオード等を基板上に突出さ
せて反射型フオトセンサを構成し、このセンサを
人の指の腹の部分に当て、更に外来光の影響をな
くするために、センサと指を黒色のスポンジ等で
覆うようになつているため、これを指に装着した
状態ではドライバは運転ができない。しかも、こ
の種のセンサを用いたものでは、測定中に指を動
かすとセンサと指との位置がずれて測定ができな
くなるため、被測定者は安静を要求される。 そこで、本出願人はステアリングホイールに心
拍検出用センサを備えることにより、車輌の運転
をしながらでも心拍を測定できるようにした車上
心拍計(特願昭57−132847号)を提案した。しか
しながらこれにおいても、心拍測定を行なうに
は、ステアリングホイール上のセンサの部分に指
先を押し付けてその状態を維持しなければ心拍信
号を得ることができないため、運転中の測定では
違和感があり、普通に運転を行なおうとすると指
先がセンサから浮いて測定が中断する。 [目的] 本発明は、ドライバが自然に運転を行なつてい
る状態でも、連続的に心拍を測定できる車上心拍
計を提供することを目的とする。 [構成] 上記目的を達成するため、本発明においては、
心拍検出手段を、ステアリングホイールに配置し
た複数の発光手段と複数の受光手段とで構成する
とともに、これらの発光手段と受光手段を、ステ
アリングホイールの握り部分に鎖交する状態で環
状に配置する。また、発光手段と受光手段の光軸
は、ステアリングホイールの握り部分に対して実
質上放射状に向けて配置する。 通常、ドライバはステアリングホイールの握り
部分を、手の平と指の腹とで包み込むように、即
ちホイールに鎖交する形で握る。またステアリン
グホイールの握り位置、手の姿勢、握りの強さ
等々は、その時の運転状況に応じて多少変化す
る。しかし、ステアリングホイールをごく軽く握
つている場合であつても、手は、手の平と指でホ
イールの握り部分を囲むようにそれに鎖交してい
るので、手の平及び指の一部分がホイールから浮
き上がつていても、手の平と指の他のどこかの一
部分はホイールに当接した状態を維持することに
なる。従つて、ホイールを握る手の形に沿うよう
に、環状に発光手段と受光手段とを並べて、それ
をホイールに鎖交させれば、手の握り具合いがど
のような状況であつても、発光手段と受光手段と
の少なくとも1組は、手の皮膚に直接当接するこ
とになり、その検出手段は、外来光の影響を受け
ることなく、確実に心拍信号を検出することがで
きる。 また、本発明では指だけでなく面積の大きな手
の平でも心拍信号を検出できるので、多少手が動
いたとしても、その全体が心拍検出手段の全ての
光軸から外れる可能性は極めて小さく、運転操作
に伴なつて手が動く場合でも心拍測定が中断する
心配はない。 車輌の運転中には、進向方向を変える場合等に
ステアリングホイールと手の位置関係を変えたい
ことがある。また各々のドライバによつてステア
リングホイールを握る位置はまちまちである。そ
こで、本発明の1つの好ましい態様においては、
ドライバがステアリングホイールのどの位置を握
つても心拍信号を検出できるように、互いに所定
の間隔をおいて複数の心拍検出手段をステアリン
グホイール上に配置する。 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。 第1図に、一実施例の車上心拍計を備える車輌
の運転席近傍を示す。第1図を参照すると、ステ
アリングホイール4の中央部に、心拍測定の開始
を指示するスタートスイツチSW1、測定のキヤ
ンセルを指示するキヤンセルスイツチPW2、お
よび心拍に応じた表示を行なう発光ダイオード
LEDが備わつている。ステアリングホイール4
の左方に、2つのブラウン管表示装置CRT1お
よびCRT2が備わつている。 ステアリングホイール4の詳細を、第2a図、
第2b図および第2c図に示す。これらの図面を
参照すると、ステアリングホイール4のホイール
部分には、反射型の光学センサSE1,SE2,…
SE10が互いに分散して配置されている。各々
の光学センサは、ステアリングホイール4と鎖交
する形で環状に配置された8個の発光ダイオード
LE1〜LE8と、それら各々の発光ダイオードに
対してそれを挟む位置に2つずつ配置された16個
のフオトトランジスタ(PT1〜PT16)でなつ
ている。各光学センサに備わつている発光ダイオ
ードは、赤外領域の光を発する赤外発光ダイオー
ドである。各光学センサの対応位置にある1つの
発光ダイオードと2つのフオトトランジスタは、
光軸を同一方向(装着面に対して垂直な方向)に
向けてある。ステアリングホイール4は鉄心4b
とそれを覆う樹脂4aでなつており、各光学セン
サは、樹脂4aの部分に固着されている。各光学
センサから引き出された電線は、樹脂4aの内部
を通つて、ステアリングホイール4中央部のパネ
ル内の電子回路に接続されている。 第3a図に、第1図に示す車輌に搭載された車
上心拍計の回路構成の概略を示す。第3a図を参
照して説明する。回路全体を制御するのがマイク
ロコンピユータCPUである。マイクロコンピユ
ータCPUには、発振回路OSC2、音声合成装置
VGU、ビデオメモリVRAM1,VRAM2、ブ
ザーBZ、A/DコンバータADC、キースイツチ
SW1,SW2等が接続されている。キースイツ
チSW1およびSW2とCPUの間に備わつた回路
は、波形整形回路である。音声合成装置VGUの
出力端子にはスピーカSPが接続され、ビデオメ
モリVRAM1およびVRAM2にはブラウン管表
示装置CRT1およびCRT2がそれぞれ接続され
ている。A/DコンバータADCの入力端子1お
よび2には、それぞれ基準レベル設定用の可変抵
抗器VR1およびVR2が接続されており、入力
端子3には復調回路DEMの出力端子が接続され
ている。復調回路DEMの出力端子は、ドライバ
DVを介して表示用の発光ダイオードLEDに接続
されている。発振回路OSC1の出力端子がセン
サユニツトSEUに接続され、センサユニツト
SEUの出力端子が復調回路DEMの入力端子に接
続されている。 第3a図の発振回路OSC1、センサユニツト
SEU、および復調回路DEMの詳細を、第3b図
に示す。第3b図を参照して説明する。発振回路
OSC1は、非安定マルチバイブレータ回路であ
り、この例では1KHzの方形波信号を出力する。
センサユニツトSEUは、10個の光学センサSE1
〜SE8でなつている。各光学センサSE1〜SE1
0の発光ダイオードLE1〜LE8は互いに直列に
接続されており、その一端に抵抗器を介して発振
回路OSC1の出力端子が接続されている。 したがつて、各光学センサの発光ダイオード
は、1msecの周期で間欠的に点灯する。光学セ
ンサSE1〜SE10のいずれかが人の血管に対向
して位置決めされていると、その部分の光反射率
が血液流量の大小すなわち心拍に応じて変動す
る。したがつて、光学センサのフオトトランジス
タの出力端子には、心拍信号に応じて振幅変調さ
れた1KHzの交流信号が得られる。 各光学センサSE1〜SE10のフオトトランジ
スタPT1〜PT16は互いに並列に接続されてお
り、その一端が復調回路DEMの入力端子に接続
されている。復調回路DEMは、増幅器AM1、
ローパスフイルタLP1、増幅器AM2、ローパ
スフイルタLP2、増幅器AM3等でなつており、
振幅変調された1KHzの信号から、元の心拍信号
を復調する。 第4図に、第3a図のビデオメモリVRAM1
の構成を示す。なおビデオメモリVRAM2も
VRAM1と同様の構成になつている。第4図を
参照して説明する。メモリRAMには、ブラウン
管上に表示する各々の画素に対応する、明/暗デ
ータが格納される。メモリRAMのアドレスライ
ンは、マルチプレクサMXに接続してあり、MX
の入力A,Bに印加されるアドレスカウンタCO
のカウント値、CPUの出力アドレスのいずれか
に応じたメモリアドレスが選択される。 この選択は、マイクロコンピユータCPUが行
ない、メモリRAMにデータを書き込む場合ある
いはRAMからデータを読み出す場合には、MX
の入力Bを指定して、CPUがアドレスを指定す
る。それ以外のときには、メモリRAMのアドレ
スは、アドレスカウンタCOのカウント値で指定
される。アドレスカウンタCOは、発振器OSC3
からの、画素数に対応するパルス信号により、常
時カウントを行なつている。また、アドレスカウ
ンタCOの出力端には同期信号発生回路100が
接続されており、この回路がCOのカウント値に
応じて、所定タイミングで垂直同期信号および水
平同期信号を発生する。 メモリRAMの複数ビツトでなるデータライン
には、シフトレジスタSRが接続されており、SR
のシリアル出力端は信号合成回路110に接続さ
れている。またこのデータラインには、双方向バ
ツフアBF2を介してCPUのデータラインが接続
されている。 ブラウン管上の所定画素を明るく表示する場
合、その画素に対応するRAMアドレスに、所定
ビツトを“1”にしたデータをCPUから書き込
む。この場合、マルチプレクサMXのB入力を指
定し、双方向バツフアBF2のCPU側を入力に、
RAM側を出力に指定し、CPUのアドレスライン
およびデータラインに所定のデータをセツトし
て、メモリRAMに書き込み指定信号を印加す
る。これが終了した後、次の書き込みを行なうま
では、MXを入力Aに指定し、双方向バツフア
BF2のRAM側はハイインピーダンスに設定す
る。 この状態で、所定タイミング毎に同期信号が生
成されるとともに、それに合わせてRAMのアド
レスが順次選択される。表示データを書き込んで
ある所定アドレスが指定されると、シフトレジス
タSRに画素データを含む複数ビツトのデータが
セツトされ、画素位置に対応する所定クロツク分
だけ遅れて、所定画素の「明」を示すデータが信
号合成回路110に印加される。このようにし
て、表示画面上の全画素のデータに対応するシリ
アルデータが連続的に出力され、この像データと
同期信号とが110で合成されてコンポジツト信
号となり、これがブラウン管表示装置(モニタテ
レビ)に印加される。 第5図に、第3a図のマイクロコンピユータ
CPUの概略動作を示す。第5図を参照して動作
を説明する。 まず割り込み処理を説明する。CPUの割り込
み入力端INTには発振回路OSC2からの信号が
印加されるので、CPUは所定時間おきに割り込
み処理を実行する。この割り込み処理では、レジ
スタNの内容を+1する処理を行なつている。す
なわち、経過した時間に応じてレジスタNの内容
が変わるので、あるタイミングでNの内容を0に
クリアしておけば、メインルーチンでNの値をチ
エツクすることにより、クリアしてからの経過時
間がわかる。メインルーチン、サブルーチン等で
は、このレジスタNの値をチエツクすることによ
り、各種処理タイミングを決定している。 続いてメインルーチンを説明する。電源がオン
すると、まずスタートスイツチSW1をチエツク
する。これがオンになると、可変抵抗器VR1お
よびVR2で設定される電圧をA/Dコンバータ
ADCでデジタル信号に変換し、変換したデータ
をレジスタMHおよびMLにストアする。レジス
タMHおよびMLのデータは、それぞれ、警報を
発するか否かを判別するための、心拍周期のばら
つき上限値および心拍数下限値となる。 次の第1表に、一般的な心拍数の平均値1/L
および心拍周期のばらつき(すなわち分散)ΔL
と、人の肉体および精神の状態との関係の概略を
示す。
[Technical Field] The present invention relates to an on-vehicle heart rate monitor that measures the heartbeat of a driver or the like on a vehicle, and particularly relates to an on-vehicle heart rate monitor that has a steering wheel equipped with a sensor that outputs an electrical signal corresponding to the human heartbeat. [Prior Art] When driving a vehicle, if the driver's health condition is not favorable, there is a high possibility that an accident will occur.
For example, if you continue to drive for a long time without taking a break, fatigue accumulates, your health condition worsens, and your ability to concentrate decreases. Heart rate is one barometer that can tell us about a person's health condition. Recently, small portable heart rate monitors have been sold as devices for measuring heart rate. Although this type of heart rate monitor can be carried anywhere, its measurement accuracy is low. For example, even if a driver of a car brings such a heart rate monitor into the vehicle in order to know his/her own health condition, the heart rate measurement must be carried out while the vehicle is stopped. In other words, in this type of general heart rate monitor, a light emitting diode, a photodiode, etc. are protruded from a substrate to form a reflective photo sensor, and this sensor is applied to the pad of a person's finger to further reduce the influence of extraneous light. To avoid this problem, the sensor and finger are covered with a black sponge, etc., so the driver cannot drive while wearing this on his or her finger. In addition, with this type of sensor, if the finger is moved during measurement, the position of the sensor and finger will shift and measurement will not be possible, so the person being measured is required to rest. Therefore, the present applicant has proposed an on-vehicle heart rate monitor (Japanese Patent Application No. 132,847/1982) that is capable of measuring heart rate even while driving the vehicle by equipping the steering wheel with a sensor for detecting heart rate. However, even in this case, in order to measure the heart rate, the heart rate signal cannot be obtained unless the fingertip is pressed against the sensor part on the steering wheel and maintained in that position, so it feels strange when measuring while driving, and it is normal. When you try to drive, your fingertip lifts off the sensor and measurement is interrupted. [Objective] An object of the present invention is to provide an on-vehicle heart rate monitor that can continuously measure the heartbeat even when the driver is driving naturally. [Configuration] In order to achieve the above object, in the present invention,
The heartbeat detecting means is composed of a plurality of light emitting means and a plurality of light receiving means arranged on the steering wheel, and the light emitting means and the light receiving means are arranged in an annular manner so as to interlink with the grip portion of the steering wheel. Further, the optical axes of the light emitting means and the light receiving means are arranged substantially radially with respect to the grip portion of the steering wheel. Typically, a driver grips the steering wheel by wrapping the palm of his hand and the pads of his fingers, that is, by interlocking the grip with the wheel. Furthermore, the grip position, hand posture, grip strength, etc. on the steering wheel change somewhat depending on the driving situation at the time. However, even when gripping the steering wheel very lightly, the palm and fingers of the hand are linked to the wheel so that it surrounds the grip, so a portion of the palm and fingers may lift off the wheel. Even when the wheel is on, the palm of the hand and some other part of the fingers will remain in contact with the wheel. Therefore, by arranging the light emitting means and the light receiving means in an annular shape following the shape of the hand gripping the wheel and linking them to the wheel, the light will emit light no matter how the hand is gripped. At least one set of the means and the light receiving means comes into direct contact with the skin of the hand, and the detecting means can reliably detect the heartbeat signal without being affected by external light. In addition, with the present invention, heartbeat signals can be detected not only from fingers but also from the palm of the hand, which has a large surface area, so even if the hand moves a little, there is a very small possibility that the entire hand will deviate from the optical axis of the heartbeat detection means, and driving operations. There is no need to worry about heart rate measurement being interrupted even if your hand moves. While driving a vehicle, there are times when it is desired to change the positional relationship between the steering wheel and the hands, such as when changing the direction of travel. Furthermore, the positions in which the steering wheel is held vary depending on the driver. Therefore, in one preferred embodiment of the present invention,
A plurality of heartbeat detection means are arranged on the steering wheel at predetermined intervals so that a heartbeat signal can be detected no matter where the driver grips the steering wheel. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the vicinity of the driver's seat of a vehicle equipped with an on-vehicle heart rate monitor according to an embodiment. Referring to FIG. 1, in the center of the steering wheel 4 there are a start switch SW1 for instructing the start of heart rate measurement, a cancel switch PW2 for instructing cancellation of the measurement, and a light emitting diode for displaying information according to the heart rate.
Equipped with LED. steering wheel 4
Two cathode ray tube display devices CRT1 and CRT2 are provided on the left side of the screen. Details of the steering wheel 4 are shown in Fig. 2a,
Shown in Figures 2b and 2c. Referring to these drawings, the wheel portion of the steering wheel 4 includes reflective optical sensors SE1, SE2,...
The SEs 10 are arranged dispersedly from each other. Each optical sensor includes eight light emitting diodes arranged in a ring to interlink with the steering wheel 4.
It consists of LE1 to LE8 and 16 phototransistors (PT1 to PT16) placed two at a time on both sides of each light emitting diode. The light emitting diode provided in each optical sensor is an infrared light emitting diode that emits light in the infrared region. One light emitting diode and two phototransistors at the corresponding position of each optical sensor are
The optical axes are oriented in the same direction (perpendicular to the mounting surface). The steering wheel 4 has an iron core 4b
and a resin 4a covering it, and each optical sensor is fixed to the resin 4a. Electric wires drawn out from each optical sensor pass through the resin 4a and are connected to an electronic circuit in a panel at the center of the steering wheel 4. FIG. 3a shows an outline of the circuit configuration of the on-vehicle heart rate monitor mounted on the vehicle shown in FIG. 1. This will be explained with reference to FIG. 3a. The microcomputer CPU controls the entire circuit. The microcomputer CPU includes an oscillation circuit OSC2 and a speech synthesizer.
VGU, video memory VRAM1, VRAM2, buzzer BZ, A/D converter ADC, key switch
SW1, SW2, etc. are connected. The circuit provided between the key switches SW1 and SW2 and the CPU is a waveform shaping circuit. A speaker SP is connected to the output terminal of the voice synthesizer VGU, and cathode ray tube display devices CRT1 and CRT2 are connected to the video memories VRAM1 and VRAM2, respectively. Variable resistors VR1 and VR2 for setting a reference level are connected to input terminals 1 and 2 of the A/D converter ADC, respectively, and an output terminal of a demodulation circuit DEM is connected to an input terminal 3. The output terminal of the demodulation circuit DEM is the driver
Connected to a light emitting diode LED for display via DV. The output terminal of the oscillation circuit OSC1 is connected to the sensor unit SEU, and the sensor unit
The output terminal of SEU is connected to the input terminal of demodulation circuit DEM. Oscillation circuit OSC1 in Figure 3a, sensor unit
Details of the SEU and demodulation circuit DEM are shown in Figure 3b. This will be explained with reference to FIG. 3b. oscillation circuit
OSC1 is an astable multivibrator circuit, which outputs a 1KHz square wave signal in this example.
The sensor unit SEU consists of 10 optical sensors SE1
~ I'm familiar with SE8. Each optical sensor SE1 to SE1
The 0 light emitting diodes LE1 to LE8 are connected in series with each other, and one end of the light emitting diodes LE1 to LE8 is connected to the output terminal of the oscillation circuit OSC1 via a resistor. Therefore, the light emitting diode of each optical sensor is lit intermittently at a cycle of 1 msec. When any of the optical sensors SE1 to SE10 is positioned facing a human blood vessel, the light reflectance of that portion varies depending on the blood flow rate, that is, the heartbeat. Therefore, at the output terminal of the phototransistor of the optical sensor, a 1 KHz AC signal whose amplitude is modulated according to the heartbeat signal is obtained. The phototransistors PT1 to PT16 of the optical sensors SE1 to SE10 are connected in parallel with each other, and one end thereof is connected to the input terminal of the demodulation circuit DEM. The demodulation circuit DEM includes an amplifier AM1,
It consists of low pass filter LP1, amplifier AM2, low pass filter LP2, amplifier AM3, etc.
The original heartbeat signal is demodulated from the amplitude modulated 1KHz signal. FIG. 4 shows the video memory VRAM1 of FIG. 3a.
The configuration is shown below. The video memory VRAM2 is also
It has the same configuration as VRAM1. This will be explained with reference to FIG. The memory RAM stores brightness/darkness data corresponding to each pixel displayed on the cathode ray tube. The address lines of the memory RAM are connected to the multiplexer MX,
Address counter CO applied to inputs A and B of
A memory address is selected according to either the count value of the CPU or the output address of the CPU. This selection is made by the microcomputer CPU, and when writing data to memory RAM or reading data from RAM, MX
Specify input B of , and the CPU specifies the address. At other times, the address of the memory RAM is specified by the count value of the address counter CO. Address counter CO is oscillator OSC3
Counting is performed constantly using pulse signals corresponding to the number of pixels. Further, a synchronization signal generation circuit 100 is connected to the output end of the address counter CO, and this circuit generates a vertical synchronization signal and a horizontal synchronization signal at a predetermined timing according to the count value of CO. A shift register SR is connected to the data line consisting of multiple bits of the memory RAM, and the SR
The serial output terminal of is connected to the signal synthesis circuit 110. Further, a data line of the CPU is connected to this data line via a bidirectional buffer BF2. When displaying a predetermined pixel on a cathode ray tube brightly, the CPU writes data with a predetermined bit set to "1" to the RAM address corresponding to that pixel. In this case, specify the B input of multiplexer MX, and input the CPU side of bidirectional buffer BF2.
The RAM side is designated as output, predetermined data is set in the address line and data line of the CPU, and a write designation signal is applied to the memory RAM. After this is completed, until the next write, specify MX as input A and use the bidirectional buffer.
The RAM side of BF2 is set to high impedance. In this state, a synchronization signal is generated at every predetermined timing, and RAM addresses are sequentially selected in accordance with the synchronization signal. When a predetermined address is specified by writing display data, multiple bits of data including pixel data are set in the shift register SR, and after a delay of a predetermined clock corresponding to the pixel position, the "bright" state of the predetermined pixel is indicated. Data is applied to signal synthesis circuit 110. In this way, serial data corresponding to the data of all pixels on the display screen is continuously output, and this image data and the synchronization signal are combined at 110 to form a composite signal, which is used in a cathode ray tube display device (monitor television). is applied to Figure 5 shows the microcomputer in Figure 3a.
This shows the general operation of the CPU. The operation will be explained with reference to FIG. First, interrupt processing will be explained. Since the signal from the oscillation circuit OSC2 is applied to the interrupt input terminal INT of the CPU, the CPU executes interrupt processing at predetermined intervals. In this interrupt processing, the contents of register N are incremented by one. In other words, the contents of register N change depending on the elapsed time, so if you clear the contents of N to 0 at a certain timing, by checking the value of N in the main routine, you can check the elapsed time since clearing. I understand. In the main routine, subroutine, etc., various processing timings are determined by checking the value of this register N. Next, the main routine will be explained. When the power is turned on, first check the start switch SW1. When this is turned on, the voltage set by variable resistors VR1 and VR2 is transferred to the A/D converter.
Convert it to a digital signal with ADC and store the converted data in registers MH and ML. The data in registers MH and ML serve as the heartbeat cycle variation upper limit value and heart rate lower limit value, respectively, for determining whether to issue an alarm. Table 1 below shows the average heart rate of 1/L.
and the variability (i.e. variance) of the heartbeat cycle ΔL
Outlines the relationship between this and a person's physical and mental state.

【表】 一般に、車輌を運転する場合には、肉体的には
リラツクスしており、精神的には緊張状態にあ
る。ところが、疲労等のために居眠運転をする場
合には、精神的な緊張状態がなくなり、心拍は睡
眠時の状態となる。つまり、第1表を参照する
と、車輌を運転しながら居眠を始める場合には、
心拍周期のばらつきが急激に大きくなる。 そこで、この実施例では、心拍周期のばらつき
参照値(上限値)MHおよび心拍数参照値(下限
値)MHを設定して、ばらつきが大きく、しかも
心拍数が所定以下の場合に警報を発するようにし
ている。 MHおよびMLの設定が終了したら、検出信号
が安定するのに必要な所定時間Toが経過するの
を待つてから心拍測定を開始する。心拍測定のサ
ブルーチンについては後で詳細に説明する。心拍
測定が終了したら、その結果をもとに、心拍周期
の分散すなわちばらつきΔLを計算する。この計
算は所定サンプル(この例では16)の心拍周期を
Sとした場合次の計算式により行なう。 分散=S2の平均値−(Sの平均値)2 次いで、Sの平均値から心拍数、すなわち1分
間あたりに換算した心拍数を計算する。この結果
に応じて、予めCPU内のROM(読み出し専用メ
モリ)に格納してある所定の数値表示データを読
み出して、それをビデオメモリVRAM2の所定
アドレスにセツトする。これにより、たとえば第
3a図に示すように心拍数の数値がブラウン管表
示器CRT2に表示される。 次に、A/DコンバータADCにより、所定時
間、所定間隔で心拍信号をサンプリングし、サン
プリグしたデータを波形としてブラウン管表示装
置CRT1に表示する。なおこの表示を行なう前
に、予めメモリRAMをクリアする。表示処理で
は次のような処理を行なう。 第6図に示すように、表示面上の画素をX方向
およびY方向の座標(X、Y)で指定し、所定の
プロツトサブルーチン(図示せず)を実行してメ
モリRAMの所定アドレスの所定ビツトを“1”
にセツトする。電圧0Vを所定のY座標(たとえ
ば10)に指定し、サンプリングしたデータの値に
応じて指定Y座標を変える。たとえば電圧0.1V
毎にY座標を+10する場合には、サンプリングし
た電圧が1.5Vであると、指定するY座標は25(10
+15)となる。X座標は、初期値を0とし、サン
プリングするたびに+1の変更を行なう。すなわ
ち、この処理を行なうと、画面の左側から右側に
向かつて電圧に応じたY座標の画素が順次と明る
く表示される。この処理はX座標が右端すなわち
X=XMとなるまで行なう。これにより、第6図
に示すような心拍波形が、表示器CRT1上に表
示される。 キヤンセルスイツチSW2がオンかどうかをチ
エツクし、これがオフであれば次の処理を行な
う。分散ΔLがレジスタMHの内容よりも大きく、
しかも心拍数1/LがレジスタMLの内容よりも
小さいと、居眠り運転の可能性が高いので、ブザ
ーBZを1秒間付勢し、音声合成装置VGUに指示
を与えて、スピーカSPで「休憩しなさい」と音
声出力を行なう。上記2つの条件が成立しない場
合には、心拍数の表示と心拍波形の表示のみが行
なわれる。 次に心拍測定サブルーチンを説明する。なおこ
のサブルーチンではレジスタA,R1,( )内
の内容で指定される複数のレジスタR2( )等
を使用する。 まず、メモリ(レジスタ)をクリアし、心拍信
号をADCで2msec毎にサンプリングする。R波
が来たかどうかをチエツクし、R波であれば次に
信号のピークかどうかをチエツクする。 R波というのは、心拍信号の大きな山の部分で
あり、この例では、微分値すなわち各サンプリン
グ毎のデータの変化が所定値よりも大きいかどう
かをチエツクし、大きいことが所定回数連続する
場合にのみR波であると判別している。またこの
例では、サンプリング値の変化が0又はそれ以下
であることが2回連続する場合にピークであると
判別するようにしている。 ピークを検知したら、カウンタN(タイマ)の
内容を0にクリアし、ピーク検出から次のピーク
検出までの時間(L)の測定を行なう。この時間がい
わゆるR−R間隔(心拍周期)である。測定を行
なう毎にレジスタAの内容をカウントアツプし、
各々の測定結果をレジスタR2(A)に格納する。16
波分のデータが得られたら(A=16になつたら)、
測定を終了する。これでレジスタR2(A)の16個の
レジスタには16周期分の周期データが格納され
る。したがつて、このレジスタの内容から、前記
処理を行なつて分散値および心拍数データが得ら
れる。 上記実施例では、ブラウン管表示装置を2つ用
いて、その一方に心拍波形を表示し、もう一方に
心拍数を表示する構成としたが、たとえば心拍数
は、数値表示用の7セグメント表示器を複数設け
てそれで代用してもよいし、心拍波形表示用の面
表示器に波形と心拍数とを重ね合わせて表示する
構成としてもよいし、スイツチによる指示もしく
は所定周期で、波形と心拍数とを切換え表示する
構成としてもよい。 上記実施例においては、ステアリングホイール
のホイール上に、直接、発光素子および受光素子
を装着する構成にしたが、例えばステアリングホ
イール中央部の電子回路本体に発光素子および受
光素子を設け、光フアイバを用いて光を導く構成
にしてもよい。光フアイバを用いれば、1つの発
光ダイオードの発光面に複数の光フアイバを接続
したり、複数の光フアイバを1つのフオトトラン
ジスタの受光面に接続したりして、発光素子およ
び受光素子の数を少なくしうる。なお、光フアイ
バは狭い部分で直角に曲げるのが難しいので、実
施例のようにステアリングホイールの上方に光軸
を向けるためには、鏡等を用いる必要がある。 [効果] 以上のとおり本発明によれば、検出部がステア
リングホイール上でそれに鎖交する形で配置され
ているので、手の平を含む広い部分で心拍信号を
検出でき、運転のためにドライバが手の位置、手
の姿勢、握り具合い等々を変化させる場合でも、
測定が中断することがなく、連続的な心拍検出が
できる。
[Table] Generally, when driving a vehicle, one is physically relaxed and mentally tense. However, when the driver falls asleep while driving due to fatigue or the like, the mental tension disappears and the heartbeat becomes the same as during sleep. In other words, referring to Table 1, if you start falling asleep while driving a vehicle,
The dispersion of the heartbeat cycle increases rapidly. Therefore, in this embodiment, a heart rate cycle variation reference value (upper limit) MH and a heart rate reference value (lower limit) MH are set to issue an alarm when the variation is large and the heart rate is below a predetermined value. I have to. After completing the MH and ML settings, wait for the predetermined time To required for the detection signal to stabilize before starting heart rate measurement. The heart rate measurement subroutine will be explained in detail later. After the heart rate measurement is completed, the variance of the heartbeat cycle, that is, the variation ΔL, is calculated based on the results. This calculation is performed using the following formula, where S is the heartbeat cycle of a predetermined sample (16 in this example). Variance = average value of S 2 - (average value of S) 2 Next, the heart rate, that is, the heart rate per minute, is calculated from the average value of S. According to this result, predetermined numerical display data stored in advance in the ROM (read-only memory) in the CPU is read out and set at a predetermined address in the video memory VRAM2. As a result, the heart rate value is displayed on the cathode ray tube display CRT2, for example, as shown in FIG. 3a. Next, the A/D converter ADC samples the heartbeat signal at predetermined intervals for a predetermined time, and displays the sampled data as a waveform on the cathode ray tube display device CRT1. Note that before performing this display, clear the memory RAM in advance. In the display processing, the following processing is performed. As shown in FIG. 6, a pixel on the display screen is specified by coordinates (X, Y) in the X direction and Y direction, and a predetermined plot subroutine (not shown) is executed to set a predetermined address in the memory RAM. Set the specified bit to “1”
Set to . A voltage of 0V is specified at a predetermined Y coordinate (for example, 10), and the specified Y coordinate is changed according to the value of sampled data. For example voltage 0.1V
If the sampled voltage is 1.5V, the specified Y coordinate will be 25 (10
+15). The X coordinate has an initial value of 0 and is changed by +1 each time sampling is performed. That is, when this process is performed, the pixels at the Y coordinate corresponding to the voltage are sequentially displayed brighter from the left side of the screen to the right side. This process is performed until the X coordinate reaches the right end, that is, X=XM. As a result, a heartbeat waveform as shown in FIG. 6 is displayed on the display CRT1. It is checked whether the cancel switch SW2 is on, and if it is off, the next process is performed. If the variance ΔL is larger than the contents of register MH,
Moreover, if the heart rate 1/L is smaller than the contents of register ML, there is a high possibility that the driver fell asleep at the wheel, so the buzzer BZ is energized for 1 second, the voice synthesizer VGU is given an instruction, and the speaker SP is ``take a break''. "Please," the voice outputs. If the above two conditions are not met, only the heart rate and heartbeat waveform are displayed. Next, the heart rate measurement subroutine will be explained. Note that this subroutine uses registers A, R1, and a plurality of registers R2 ( ) specified by the contents in parentheses. First, the memory (register) is cleared, and the heartbeat signal is sampled every 2 msec by the ADC. Check whether an R wave has arrived, and if it is an R wave, then check whether it is the peak of the signal. The R wave is a large peak in the heartbeat signal, and in this example, the differential value, that is, the change in data for each sampling, is checked to see if it is larger than a predetermined value, and if it is large continuously a predetermined number of times, it is checked. It is determined that it is an R wave only when Furthermore, in this example, a peak is determined when the change in the sampling value is 0 or less twice in a row. When a peak is detected, the contents of the counter N (timer) are cleared to 0, and the time (L) from peak detection to the next peak detection is measured. This time is the so-called RR interval (heartbeat cycle). Every time a measurement is made, the contents of register A are counted up,
Each measurement result is stored in register R2(A). 16
Once wave minute data is obtained (when A=16),
Finish the measurement. Now, 16 cycles of cycle data are stored in the 16 registers of register R2(A). Therefore, from the contents of this register, the variance value and heart rate data can be obtained by performing the above processing. In the above embodiment, two cathode ray tube display devices are used to display the heartbeat waveform on one and the heart rate on the other. It may be possible to provide multiple units and use them instead, or the waveform and heart rate may be displayed in a superimposed manner on a surface display for displaying the heartbeat waveform, or the waveform and heart rate may be displayed in a superimposed manner by a switch or at a predetermined cycle. It may be configured to switch and display. In the above embodiment, the light emitting element and the light receiving element are mounted directly on the wheel of the steering wheel. It may also be configured to guide light. If optical fibers are used, the number of light emitting elements and light receiving elements can be increased by connecting multiple optical fibers to the light emitting surface of one light emitting diode or connecting multiple optical fibers to the light receiving surface of one phototransistor. It can be reduced. Note that since it is difficult to bend the optical fiber at right angles in a narrow portion, it is necessary to use a mirror or the like to direct the optical axis above the steering wheel as in the embodiment. [Effects] As described above, according to the present invention, the detection unit is arranged on the steering wheel so as to be interlinked with the steering wheel, so heartbeat signals can be detected in a wide area including the palm of the hand, and the driver can use his/her hands while driving. Even if you change the position of the hand, the posture of the hand, the grip, etc.
Continuous heart rate detection is possible without interruption of measurement.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、実施例の車上心拍計を搭載した車輌
の運転席近傍を示す正面図である。第2a図は第
1図の車輌のステアリングホイール4を示す拡大
平面図、第2b図は第2a図のb−b線断面
図、第2c図は第2a図のc−c線断面図で
ある。第3a図は、第1図の車輌に搭載した車上
心拍計の概略構成を示すブロツク図、第3b図は
第3a図の要部を示す電気回路図である。第4図
は、第3a図のビデオメモリVRAM1の構成を
示すブロツク図である。第5図は、第3図のマイ
クロコンピユータCPUの概略動作を示すフロー
チヤートである。第6図は、表示装置CRT1上
の画面の表示を示す平面図である。 4:ステアリングホイール、SE1,SE2,
…,SE10:光学センサ(心拍検出手段)、
SEU:センサユニツト、LE1〜LE8:発光ダイ
オード(発光手段)、PT1〜PT16:フオトト
ランジスタ(受光手段)、SW1:スタートスイ
ツチ(スイツチ手段)、SW2:キヤンセルスイ
ツチ、OSC1:発振回路(発光付勢手段)、
VGU:音声合成装置(報知手段)、CRT1,
CRT2:ブラウン管表示装置、DEM:復調回
路、CPU:マイクロコンピユータ(電子制御手
段)。
FIG. 1 is a front view showing the vicinity of a driver's seat of a vehicle equipped with an on-vehicle heart rate monitor according to an embodiment. 2a is an enlarged plan view showing the steering wheel 4 of the vehicle in FIG. 1, FIG. 2b is a sectional view taken along line bb in FIG. 2a, and FIG. 2c is a sectional view taken along line cc in FIG. 2a. . FIG. 3a is a block diagram showing a schematic configuration of the on-vehicle heart rate monitor mounted on the vehicle of FIG. 1, and FIG. 3b is an electric circuit diagram showing the main parts of FIG. 3a. FIG. 4 is a block diagram showing the structure of the video memory VRAM1 of FIG. 3a. FIG. 5 is a flowchart showing the general operation of the microcomputer CPU shown in FIG. FIG. 6 is a plan view showing the screen display on the display device CRT1. 4: Steering wheel, SE1, SE2,
..., SE10: optical sensor (heartbeat detection means),
SEU: Sensor unit, LE1 to LE8: Light emitting diode (light emitting means), PT1 to PT16: Phototransistor (light receiving means), SW1: Start switch (switch means), SW2: Cancel switch, OSC1: Oscillator circuit (light emitting energizing means) ),
VGU: Voice synthesizer (notification means), CRT1,
CRT2: Cathode ray tube display device, DEM: Demodulation circuit, CPU: Microcomputer (electronic control means).

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 発光手段および該発光手段の近傍に配置した
受光手段をそれぞれステアリングホイールの握り
部分に鎖交する状態に環状に複数配置するととも
に各々の発光手段及び受光手段の光軸を、ステア
リングホイールの握り部分に対して実質上放射状
に向けて配置してなる、少なくとも1組の心拍検
出手段; 発光手段を付勢する発光付勢手段; 心拍測定開始を指示するスイツチ手段; 表示および音出力の少なくとも一方を行なう報
知手段;および 前記スイツチ手段の操作に応じて前記受光手段
からの電気信号の所定時間あたりの変動回数もし
くは変動周期に応じた値を演算し、その結果に応
じて前記報知手段を付勢する、電子制御手段;を
備える車上心拍計。 2 心拍検出手段は、それぞれの発光手段に対し
て、ステアリングホイールの円周方向に該発光手
段を挟む位置に該発光手段と実質上同一方向に光
軸を向けて配置された2つの受光手段を備える、
前記特許請求の範囲第1項記載の車上心拍計。 3 互いに所定の間隔をおいて配置された複数の
心拍検出手段を備える、前記特許請求の範囲第1
項記載の車上心拍計。 4 発光付勢手段は、所定周期で間欠的に発光手
段を付勢する、前記特許請求の範囲第1項、第2
項又は第3項記載の車上心拍計。
[Scope of Claims] 1. A plurality of light emitting means and light receiving means disposed near the light emitting means are arranged in a ring shape so as to interlink with the grip portion of the steering wheel, and the optical axis of each of the light emitting means and light receiving means is , at least one set of heartbeat detecting means arranged substantially radially with respect to the grip portion of the steering wheel; a light emitting energizing means for energizing the light emitting means; a switch means for instructing the start of heart rate measurement; a display; Notifying means for at least one of sound output; and calculating a value according to the number of fluctuations or fluctuation period of the electric signal from the light receiving means per predetermined time in accordance with the operation of the switch means, and according to the result, the An on-vehicle heart rate monitor comprising: electronic control means for energizing a notification means. 2. The heartbeat detecting means includes, for each light emitting means, two light receiving means disposed at positions sandwiching the light emitting means in the circumferential direction of the steering wheel, with optical axes oriented in substantially the same direction as the light emitting means. prepare,
The on-vehicle heart rate monitor according to claim 1. 3. Claim 1 comprising a plurality of heartbeat detection means arranged at predetermined intervals from each other.
On-vehicle heart rate monitor described in section. 4. The light emitting energizing means intermittently energizes the light emitting means at a predetermined period.
The on-vehicle heart rate monitor described in item 1 or 3.
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FR8418212A FR2555522A1 (en) 1983-11-30 1984-11-29 APPARATUS FOR MONITORING THE STATUS OF A PERSON AND CONTROLLING THE SAFETY OF A MOTOR VEHICLE
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DE19843443644 DE3443644A1 (en) 1983-11-30 1984-11-29 DEVICE FOR MONITORING THE DRIVER'S CONSTITUTION AND SAFETY IN A ROAD VEHICLE

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