JPH0642373U - 車載用心音検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ドライバーに対する制約や負担が小さく、心
音の検出を直接胸部から行うことでＳ／Ｎ比を向上さ
せ、運転状態においても正確にかつ精度よく心音の測定
を行い、心拍数の計測が可能な車載用心音検出器を提供
すること。 【構成】 心音検出器１０は、衣服の上からドライバー
の胸部に、心臓と相対向するよう当接される。そして、
ドライバーの心拍に伴う体表での心音は、集音パッド１
８で集音され、体表と振動板１６の間隙２０を空気伝播
して振動板１６に伝わり、さらに共鳴室１２で増幅さ
れ、マイクロホン２２で検出され、電気的な心音検出信
号として出力される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は車載用心音検出器、特にドライバーなどの搭乗者の心臓の心拍数を検 出するために用いる車載用心音検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

車両を運転する場合、ドライバーの健康状態が好ましくないと、事故を引き起 こす可能性が高い。例えば、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、ドライバーの集中力の低下が生じる。

【０００３】 その健康状態を知るひと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市販されている。この種の心 拍計は、どこにでも持ち運べる半面、測定精度は低い。また、ドライバーがその 様な心拍計を車両に持ち込んだとしても、心拍の測定は車両を止めた状態で行わ なければならない。しかし、例えば、高速道路などで運転する際には、長時間車 両を止めることはできないので、その間は心拍測定ができない。車両における心 拍測定の必要性は、高速道路の方が一般の道路よりも高いので、車載用心拍計と しては適していない。

【０００４】 また近年、車載用心拍計として、ステアリングホイルに心拍検出用電極を装着 したものや、光電検出器を耳たぶに取り付けて心拍測定を行うものが開発されて いる。しかし、これらのものは、測定時に両手でステアリングホイルを把持しな ければならないという制約を受たり、取り付けによりドライバーに違和感や拘束 間を与えるという問題があった。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、このような従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、ド ライバー等の搭乗者に対する制約や負担が小さく、心音の検出を直接胸部から行 うことでＳ／Ｎ比を向上させ、運転状態においても正確にかつ精度よく心音の測 定を行い、心拍数の計測が可能な車載用心音検出器を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

前記目的を達成するため、本考案は、 搭乗者の胸部に当接され、搭乗者の心拍に伴う体表での心音を検出する車載用 心音検出器であって、 前記心音に応じて振動する振動板と、 前記振動板の振動を音圧変化として伝搬する共鳴室と、 前記共鳴室を介して伝搬される音圧変化を検出し、心音検出信号として出力す る音圧信号変換部と、 前記振動板の前面側周囲を覆うことにより、振動板と搭乗者との間に機械的イ ンピーダンスマッチング用の間隙を形成し、搭乗者の体表での心音を集音すると 共に、外部からの雑音の混入を防止して振動板に導く集音パッドと、 を含むことを特徴とする。

【０００７】 また、前記車載用心音検出器は、シートベルトにスライド自在に取り付けられ 、搭乗者の胸部の任意位置に当接自在に形成することが好ましい。

【０００８】 また、本考案においては、前記車載用心音検出器をシートベルトにアダプタを 介して取り付け、 前記アダプタは、 車両走行時に前記車載用心音検出器をシートベルトに対しスライド自在に保持 し、シートベルトと搭乗者との相対移動にかかわらず、車載用心音検出器を常に 搭乗者の胸部に安定して当接させるよう形成することが好ましい。

【０００９】 さらに、本考案においては、前記車載用心音検出器の出力する心音検出信号に 基づき心拍数を検出する心拍検出手段を含み、 前記心拍検出手段は、 音圧信号変換部の出力する心音検出信号の位相を外部雑音の周波数に応じて推 移させて出力する移相器と、 音圧信号変換部の出力する心音検出信号と、前記移相器から出力される心音検 出信号とに基づき、心音検出信号から外部雑音を除去する雑音除去部と、 雑音の除去された心音検出信号から心拍数を検出する心拍数検出部と、 を含むよう形成することが好ましい。

【００１０】

【作用】

本考案の車載用心音検出器は、車両の搭乗者、例えばドライバーの胸部に当接 され、搭乗者の心拍に伴う体表での心音を検出するものである。

【００１１】 ドライバーの胸部に当接された心音検出器では、体表での心音が振動板を介し て共鳴室内の微小な音圧変化に変換され、共鳴室はこの音圧変化を増幅して、音 圧信号変換部に伝達する。音圧信号変換部は、伝播された音圧変化を検出し、心 音検出信号として出力する。従って、この心音検出信号を信号処理することによ り、搭乗者の心拍数を計測することができる。

【００１２】 特に、本考案では、振動板の前面側周囲に集音パッドを設け、微小な心音信号 が外部に洩れないように集音すると共に、外部からの雑音の混入を防止し、振動 板へ伝わるように構成されている。前記集音パッドは、振動板と搭乗者との間に 間隙を形成し、搭乗者と心音検出器との間の機械的インピーダンスマッチングを とると同時に、振動板に直接衣服が接触することを防止し、これにより衣服の擦 れ音、自動車の振動音といった高周波雑音成分を減衰させるローパスフィルタと しても機能する。心音は、低周波信号であるため、前記集音パッドは、高周波成 分の雑音を減衰させ、体表からの心音を相対的に強調して振動板に効率よく伝播 させることができ、この結果、音圧信号変換部から、心音検出信号を効率よく出 力することができる。

【００１３】 従って、音圧信号変換部から出力される心音検出信号を信号処理することによ り、正確かつ精度よくドライバー等の搭乗者の心拍測定を行うことができる。

【００１４】 特に、本考案の車載用心音検出器をシートベルトなどに取り付け、直接搭乗者 の胸部に心臓と相対するよう当接させることにより、心音の検出を胸部から直接 行うことができ、この結果、Ｓ／Ｎ比の高い検出信号を得ることができ、より高 精度の心拍測定が可能となる。

【００１５】 さらに、本考案の心音検出器は、ドライバー等の搭乗者の胸部に当接するだけ で、心拍数の測定が可能であることから、ドライバーに違和感や拘束感を与える ことなく、運転状態においても安全に心拍数を計測することができ、これにより 運転中のドライバーの身体および精神状態を知ることが可能となる。

【００１６】 なお、本考案の車載用心音検出器をシートベルトに取り付ける場合には、車両 走行時に心音検出器をシートベルトに対してスライド自在に保持するアダプタを 介して行うことが好ましい。これにより、車両走行中は、シートベルトと心音検 出器が別々な動きをするため、走行中にシートベルトと搭乗者とが相対移動して も心音検出器は安定して胸部に当接されることになり、シートベルトの動きによ る振動音に影響されることなく、心音の検出を行うことができる。

【００１７】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によれば搭乗者に対する制約や負担が小さく、心 音の検出を胸部から行うことでＳ／Ｎ比を向上させて、運転状態においても精度 よく心拍測定を行うことができる車載用心音検出器を提供できるという効果があ る。

【００１８】

【実施例】

次に本考案の好適な実施例を図面に基づき詳細に説明する。

【００１９】 図１には、本考案に係る車載用心音検出器の好適な実施例が示されている。実 施例の心音検出器１０は、ハウジング１４内に形成された共鳴室１２と、共鳴室 １２の前方を覆うよう取り付けられた振動板１６と、振動板１６の前面側周囲を 覆うよう取り付けられた集音パッド１８と、共鳴室１２内の音圧変化を電気信号 に変換出力するマイクロホン２２とを含む。

【００２０】 前記共鳴室１２は、円錐形状をしており、その内容積は２．０cm³ に形成され ている。振動板１６は、円錐形状した共鳴室１２の開口部を覆うよう、円板状を しており、その直径は４cmφ、その厚みは０．０２cmに形成されている。前記集 音パッド１８は、振動板１６の周囲を覆うようリング状に形成されており、その 開口径は６cmφに形成されている。この集音パッド１８より引込まれた振動板１ ６の全面には、間隙２０が形成されることになる。前記共鳴室１２は、材質とし て硬質ゴムが用いられており、その内面は金属コーティングされている。また、 前記振動板１６は、プラスチック、集音パッド１８は、塩化ビニール等の材質が 用いられている。

【００２１】 図２には、前記心音検出器１０をドライバー３０の胸部へ当接した状態が示さ れている。心音検出器１０は、衣服３８の上からドライバー３０の胸壁３２上に 、心臓３６と相対向するよう当接される。このとき、ドライバーの心拍に伴う体 表での心音は、集音パッド１８で集音され、体表と振動板１６の間隙２０を空気 伝播して振動板１６に伝わり、さらに共鳴室１２で増幅される。このとき、共鳴 室１２内に発生する音圧変化は、マイクロホン２２で検出され、電気的な心音検 出信号として出力される。

【００２２】 特に、実施例の心音検出器１０において、前記集音パッド１８は、体表と振動 板１６とが直接接触しないよう間隙２０を形成し、機械的インピダンスマッチン グをとると同時に、外乱である擦れ音、自動車の振動音といった高周波成分を減 衰させ、約４０Ｈｚ以下の信号を選択的に通過させるローパスフィルタとして機 能する。このため、外乱等の影響を低減し、心音を確実に検出することができる 。

【００２３】 図４には、心音検出器１０に集音パッド１８を設けた場合と、設けなかった場 合とでは、マイクロホン２２から出力される心音検出信号がどのように変化する かを表す測定データが示されている。波形１は、集音パッドなしで心音検出を行 った場合の波形図であり、同図から明らかなように、心音波形が高周波成分に埋 もれていることがわかる。これに対し、波形２は集音パッドを付加して心音検出 を行った場合であり、衣服との擦れ音等の高周波成分が減衰して、図中○印で示 した心音成分が強調されて検出されることが確認された。

【００２４】 また、実施例の心音検出器１０は、図２に示すようドライバー３０の胸壁３２ へ、心臓３６と相対向するよう当接されるため、高いＳ／Ｎ比で心音検出を行う ことができる。このようにして、心音検出器１０をドライバー３０の胸壁３６に 当接させる手段としては、必要に応じて各種の手段を採用できるが、実施例では 、シートベルト４０に心音検出器１０をホールドアダプタ４２を介してシートベ ルト（幅５cm，厚み０．１cm）４０に取り付けている。

【００２５】 図３には、前記ホールドアダプタ４２の構成が示されている。実施例のホール ドアダプタ４２は、心音検出器１０が収納されたハウジング４４と、このハウジ ング４４に軸支された開閉蓋４８とを含み、シートベルト４０をハウジング４４ と開閉蓋４８との間に挾み込むことにより、シートベルト４０へスライド自在に 取り付けられている。また、このハウジング４４内には、固定ノブ４６が設けら れており、この固定ノブ４６は、開閉蓋４８を閉じることによりシートベルト４ ０に対しハウジング４４を位置決め固定し、また開閉蓋４８を開放することで固 定状態を解除する。さらに、この固定ノブ４６は、イグニッションキーなどから の信号を受け、車両走行状態になったとき、シートベルト４０に対する固定状態 を解除し、アダプタ４２がシートベルト４０に対して相対移動可能に形成されて いる。

【００２６】 これにより、ドライバーは乗車してシートベルト４０を着用する際、心音検出 器１０が心臓付近にくるようにアダプタ４２を位置決めすることができる。さら に、車両走行時には、固定ノブ４６のロック状態が解除され、シートベルト４０ がアダプタ４２内をスラインド移動可能な状態となり、心音検出器１０とは別々 の動きをするため、心音検出器１０にはシートベルト４０の動きによる振動音な どは検出されず、心音のみを検出することができる。なお、アダプタ４２の衣服 ３８と接する部分４９にはゴム，発泡ウレタンといった摩擦係数の大きな材料を 用いることが好ましい。これによりドライバーの衣服との摩擦係数を大きくして 心音検出器１０とドライバー胸壁３２との位置ずれを防止し、心音検出器１０が 心臓付近から位置ずれすることなく、常に密着状態を維持することができる。

【００２７】 さらに、前記心音検出器１０をホールドするアダプタ４２全体を発泡ウレタン で制作すれば、さらに位置ずれを生じにくい構造となる。すなわちアダプタ全体 が変形してより衣服に密着することになる。

【００２８】 図５には、実施例の心音検出器１０を、速度感応型のシートベルト４０に取り 付けた場合の一例が示されている。実施例の装置は、シートベルト４０の巻上げ 駆動装置５０と、トランスミッション５６から車速を検出する車速検出器５４と シートベルト４０とドライバー３０との接触圧力を検出する圧力検出器５２とを 含む。

【００２９】 そして、巻上げ駆動装置５０は、車速検出器５４の検出速度が所定の設定値に なるとシートベルト４０の巻上げを開始し、ドライバー３０に対するシートベル ト４０の接触圧力が所定の設定値に達すると巻上げ停止する。

【００３０】 これにより、高速道路において定速走行している場合、常に一定の圧力で心音 検出器１０が保持されることになる。従って、心音検出器１０はドライバー３０ の胸部に密着して位置ずれを起こすことなく、心拍を連続的に検出できる。

【００３１】 このように本考案の心音検出器１０を速度感応型シートベルト４０に取り付け ることにより、心音検出器１０は、常に一定の圧力を得て安定してドライバー３ ０の胸部に密着保持されるため、心音の検出精度をより高めることができる。

【００３２】 図６には、心音検出器１０の心音検出信号に基づきドライバーの心拍数を演算 する心拍数演算回路の具体的な構成が示されている。

【００３３】 実施例の心拍数演算回路は、心音検出器１０の出力する心音検出信号からノイ ズ成分を除去するノイズ除去回路６０と、ノイズの除去された心音検出信号２０ ０から心拍間隔を抽出するピッチ抽出回路７２を含む。

【００３４】 前述したように、心音検出器１０は、外部雑音の影響を受けにくい構造となっ ている。しかし、心音検出器１０から出力される心音検出信号１００には、ドラ イバーの体動から発生するノイズや、自動車から伝わる諸振動といった外部雑音 がある程度混入することは避けられない。

【００３５】 ノイズ除去回路６０は、心音検出器１０から出力される心音検出信号１００か ら、このようなノイズを除去あるいは減衰させるために用いられるものであり、 具体的には、エンジン回転数検出器６２，シート上下振動検出器６４，周波数演 算器６６，適応位相器６８，適応ノイズキャンセラー７０を含む。

【００３６】 そして、このノイズ除去回路６０では、エンジン回転数検出器６２およびシー ト上下振動検出器６４から得られた外部雑音を、周波数演算器６６に入力して外 部雑音周波数を検出し、これを適応位相器６８へ入力する。適応位相器６８は、 心音検出器１０の出力する心音検出信号１００の位相を、外部雑音の周波数に応 じて推移させ、この位相を推移した信号１１０を適応ノイズキャンセラー７０へ 入力する。適応ノイズキャンセラー７０は、入力される信号１００，１１０を信 号処理して、信号成分１００から変動する外部雑音を除去し、外部雑音を除去し た信号２００をピッチ抽出回路７２へ向け出力する。

【００３７】 従って、ピッチ抽出回路７２は、このようにして入力される信号２００から心 拍間隔を演算し、ドライバーの心拍数を表示回路７４上に表示させる。このよう にすることにより、心音検出器１０から出力される心音検出信号１００から、さ らにノイズ成分を除去あるいは減衰し、ドライバーの心拍数をより正確に検出す ることができる。

【００３８】 図７には、図５に示す心音検出器１０から出力される心音検出信号１００を、 図６に示す信号処理回路で演算処理した場合の波形データの一例が示されている 。

【００３９】 同図において、波形１は、電極をドライバーの体表に貼って測定した心電図波 形である。波形２は、心音検出器１０から出力される心音検出信号１００の波形 である。波形３は、適応ノイズキャンセラー７０で処理した途中結果の波形であ る。波形４は、波形３をピッチ抽出回路７２に入力して処理している途中結果を 表す。この波形図から明らかなように、図６に示す信号処理回路を用いることに より、ピッチ抽出回路７２では、実際の心電図で得られた心拍ピッチをより正確 に反映した心音検出信号を得ることができ、これによりドライバーの心拍数を正 確に演算可能であることが確認された。

【００４０】 なお、本考案は前記実施例に限定されるものではなく、本考案の要旨の範囲内 で各種の変形実施が可能であることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る車載用心音検出器の好適な実施例
を示す概略説明図である。

【図２】本考案の心音検出器をドライバーの胸部に接触
させた状態の概略説明図である。

【図３】図２に示す心音検出器をシートベルトに取り付
けるために用いるホールドアダプタの概略説明図であ
る。

【図４】図１に示す心音検出器から出力される心音検出
信号の波形図である。

【図５】実施例の心音検出器を車速感応型のシートベル
トに取り付けた場合の説明図である。

【図６】実施例の心音検出信号の信号処理回路の概略説
明図である。

【図７】図６に示す信号処理回路の波形図である。

【符号の説明】

１０ 心音検出器 １２ 共鳴室 １６ 振動板 １８ 集音パッド ２０ 間隙 ２２ マイクロホン ３０ ドライバー ３２ 胸壁 ４０ シートベルト ４２ ホールドアダプタ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 搭乗者の胸部に当接され、搭乗者の心拍
   に伴う体表での心音を検出する車載用心音検出器であっ
   て、 前記心音に応じて振動する振動板と、 前記振動板の振動を音圧変化として伝搬する共鳴室と、 前記共鳴室を介して伝搬される音圧変化を検出し、心音
   検出信号として出力する音圧信号変換部と、 前記振動板の前面側周囲を覆うことにより、振動板と搭
   乗者との間に機械的インピーダンスマッチング用の間隙
   を形成し、搭乗者の体表での心音を集音し振動板に導く
   集音パッドと、 を含むことを特徴とする車載用心音検出器。
2. 【請求項２】 請求項１において、 シートベルトにスライド自在に取り付けられ、搭乗者の
   胸部の任意位置に当接自在に形成されたことを特徴とす
   る車載用心音検出器。