JPH11225975A - 生体情報検出装置 - Google Patents

生体情報検出装置

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JPH11225975A
JPH11225975A JP10052813A JP5281398A JPH11225975A JP H11225975 A JPH11225975 A JP H11225975A JP 10052813 A JP10052813 A JP 10052813A JP 5281398 A JP5281398 A JP 5281398A JP H11225975 A JPH11225975 A JP H11225975A
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光男 安士
Masatoshi Yanagidaira
雅俊 柳平
Takashi Tei
俊 程
Kayoko Takashima
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Abstract

(57)【要約】 【課題】コストの大幅な上昇を招くことなく、断線や巻
き込みの虞のない生体情報検出装置を提供する。 【解決手段】センサ１４、１５にて生体情報を検出し、
その検出信号をメモリ２１に記憶し、ハンドル位置検出
素子８、１１により操舵ハンドルがほぼ直線走行の位置
にあることを検出するとメモリ２１より検出信号を読み
出して発光素子９から発光させ、受光素子１３にてこれ
を受光する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両や船舶、飛行
機などを運転あるいは操作する者の心拍や脳波などの生
体情報を検出する生体情報検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、例えば車両運転中における運転者
の心拍を採取し、かかる心拍に基づいて眠気、疲労、焦
燥感あるいは不整脈の有無などの運転者の健康状態を判
定する装置が提案されている。
【０００３】かかる装置として、操舵ハンドルに心拍セ
ンサなどの生体情報を検出するセンサを取り付け、この
心拍センサから得られる心拍数に基づいて運転者の健康
状態を判定するものがある。この場合、センサより検出
された信号は操舵ハンドル、ハブおよび操舵軸受部の内
部をワイヤーハーネスを介して伝送されて判定装置など
の信号処理装置に入力される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、操舵ハ
ンドルや軸受部は一般に保安部品として標準化されてお
り、かかる装置を組み込むためにこれらの部品を新たに
設計したのではコストが上昇する。
【０００５】そこで、操舵ハンドルや軸受部として標準
化された部品を用い、センサよりの検出信号を操舵ハン
ドルや軸受部の外面に沿ってワイヤーハーネスにより配
線することが考えられる。しかし、この場合にはワイヤ
ーハーネスが操舵ハンドルから露出して配線されている
ので、操舵ハンドルの回転によって断線したり、操舵ハ
ンドルに巻き付いてしまうことがあり、運転走行中に危
険な事態を招く虞がある。
【０００６】そこで、本発明は、かかる課題を解決する
ためになされたものであり、コストの大幅な上昇を招く
ことなく、断線や巻き込みの虞のない生体情報検出装置
を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明による生体情報検
出装置は、操舵ハンドルに取り付けられ該操舵ハンドル
を操作する者の生体情報を検出し、これを送出する生体
情報検出送信手段と、前記操舵ハンドルの操舵軸を回転
自在に軸支するハンドル軸受部に取り付けられ、前記生
体情報検出送信手段よりの生体情報を受信する生体情報
受信手段と、操舵ハンドルの回転位置を検出するハンド
ル位置検出手段とを備える生体情報検出装置であって、
前記生体情報検出送信手段は、生体情報を検出するセン
サと、前記センサよりの検出信号を記憶するメモリと、
前記メモリよりの検出信号を送信する送信手段と、前記
ハンドル位置検出手段により操舵ハンドルがほぼ直線走
行の位置にあることを検出すると前記メモリに記憶され
た検出信号を読み出しこれを送信手段より送信するよう
に制御する制御手段とを備え、前記生体情報受信手段
は、前記操舵ハンドルがほぼ直線走行の位置において前
記送信手段よりの検出信号を無線にて受信できる位置に
取り付けられた受信手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】また、前記受信手段は、前記操舵ハンドル
がほぼ直線走行の位置において前記送信手段と対向する
位置に取り付けられていることを特徴とする。
【０００９】また、前記送信手段は検出信号を光信号と
して送信する発光素子を含み、前記受信手段は該光信号
を受光する受光素子を含むことを特徴とする。
【００１０】また、前記ハンドル位置検出手段は、前記
操舵ハンドルがほぼ直線走行にある位置において前記操
舵ハンドルとハンドル軸受部にそれぞれ対向して形成さ
れた少なくとも１対の発光素子と受光素子であることを
特徴とする。
【００１１】また、前記受信手段にて受信した検出信号
に基づき前記操作者の健康状態を診断する診断手段と、
前記診断手段による診断結果を前記操作者に通知する通
知手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】また、前記受信手段にて受信した検出信号
を無線送信し、前記診断手段は該無線送信された検出信
号を受信することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図ととも
に説明する。図１乃至図３は本発明にかかる操舵ハンド
ル部およびハンドル軸受部を示し、操舵ハンドル１は、
ステアリングホイール２と、ステアリングホイール２を
支持するスポーク３と、スポーク３を支持するハブ４
と、操舵軸５により構成されている。また、ハンドル軸
受部（操舵コラム）６は操舵ハンドル部の操舵軸５を回
転自在に軸支する。
【００１４】操舵ハンドル１において、ハブ４の上面に
は中央部分に赤外線受光素子８が取り付けられ、さらに
その両側に赤外線発光素子９、１０が取り付けられてい
る。さらに、ステアリングホイール２の左右両側には、
その表面に１対の電極１４、１５が装着され、生体情報
として運転者の心拍を検出する。また、ハブ４の側面に
は生体情報検出送信手段としての心拍データ送信装置７
が取り付けられている。
【００１５】一方、ハンドル軸受部６の上面には、中央
部に赤外線発光素子１１が取り付けられ、その両側に２
個の赤外線受光センサ１２、１３が取り付けられてい
る。赤外線受光素子８と赤外線発光素子１１および赤外
線発光素子９、１０と赤外線受光素子１２、１３は、操
舵ハンドル１がほぼ直線走行時の位置にあるときにそれ
ぞれ対向するような位置に配置されている。すなわち、
ステアリングホイール２によって車両が直線走行してい
るときに赤外線受光素子８と赤外線発光素子１１および
赤外線発光素子９、１０と赤外線受光素子１２、１３が
それぞれ非接触で対向するように位置設定されている。
赤外線受光素子８と赤外線発光素子１１は操舵ハンドル
１の回転位置を検出する。また、赤外線発光素子１１お
よび赤外線受光素子１２、１３は車両送受信装置２６に
接続されている。
【００１６】図４は心拍データ送信装置７の具体的実施
例を示し、８および９、１０はそれぞれ前述の赤外線受
光素子と赤外線発光素子、１６は電極１４、１５間の電
位差を検出する交流差動アンプ、１７は交流差動アンプ
１６の出力信号から不要なノイズ成分を除去するローパ
スフィルタ（ＬＰＦ）、１８はＬＰＦ１７の出力を増幅
するアンプ、１９はアンプ１８よりの心拍信号をディジ
タル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、２０はＡ／Ｄ変換器
１９よりのディジタル心拍信号を入力データとして心拍
データ送信装置７の動作制御を行うＣＰＵ、２１は前記
ディジタル心拍信号を一時的に記憶するバッファ、２２
はＣＰＵ２０を介してバッファ２１より読み出されたデ
ィジタル心拍信号が入力され赤外線発光素子９を駆動す
る駆動回路、２３は赤外線受光素子８にて受光され光電
変換された赤外線発光素子１１よりの信号を所定レベル
に増幅する駆動回路、２４はＣＰＵ２０を介して出力さ
れるクロックが入力され赤外線発光素子１０を駆動する
駆動回路、２５はＣＰＵ２０に動作クロックを与えるク
ロック発生器である。
【００１７】図５は心拍信号に基づき車両運転者の健康
状態を判別する外部の監視装置３３（図６）に対して心
拍データ送信装置７よりの心拍信号を無線送信すると共
に、この監視装置３３より送信される健康状態の結果を
受信する生体情報受信手段を含む車両送受信装置２６を
示し、この送受信装置２６は車両内に装着されている。
【００１８】図において、１１および１２、１３は前述
の赤外線発光素子および赤外線受光素子、２７は赤外線
発光素子１１を駆動して赤外線を受光せしめると共に、
赤外線受光素子１２、１３にて受光され光電変換された
赤外線発光素子９、１０よりの信号を入力し、車両送受
信装置２６の動作を制御するＣＰＵ、２８はＣＰＵ２７
より出力されるディジタル心拍信号を変調する変調回
路、２９は変調回路２８よりの変調信号を電力増幅する
アンプ、３０は監視装置３３よりの送信された警告信号
および心拍データを復調する復調回路、３１は復調回路
３０よりの信号により駆動される警告装置である。ま
た、３２は監視装置３３よりの送信された警告信号およ
び心拍データを画像表示する表示モニタであり、ＡＮＴ
１は監視装置３３との無線による信号の送受信を行うア
ンテナである。
【００１９】図６は診断手段を含む監視装置３３を示
し、３４は車両送受信装置２６より送信された変調信号
を復調する復調回路、３５は復調回路３４より復調され
たデジタル心拍信号に基づき心拍解析を行い、車両運転
者の健康状態を診断するためのＣＰＵ、３６はＣＰＵ３
５よりの解析結果により駆動される警告信号信号発生装
置、３７は警告信号信号発生装置３６よりの警告信号を
変調する変調回路、３８は変調回路３７よりの変調信号
を電力増幅するアンプである。また、ＡＮＴ２は車両送
受信装置２６との無線による信号の送受信を行うアンテ
ナである。
【００２０】以上の構成により、動作を説明する。運転
者が車両を運転すべくステアリングホイール２を両手で
握ると、運転者の両手がステアリングホイール２の表面
に装着された１対の電極１４、１５に接触する。電極１
４、１５は周知の電位式心拍センサを構成しており、電
極１４、１５から心臓の電気的な興奮に伴って発生する
運転者の両手間のパルス状電位（心筋活動電位）を検出
し、心臓の鼓動を検出する。そこで、電極１４、１５に
より検出された電圧は交流差動アンプ１６に入力され、
電極１４、１５間の電位差を検出する。交流差動アンプ
１６の出力はＬＰＦ１７に入力されて車両から発生する
ノイズなどの種々のノイズを除去し、２０Ｈｚ心拍信号
成分（約２０Ｈｚ）のみ通過させる。ＬＰＦ１７を通過
した心拍信号はアンプ１８により所定レベルに増幅され
た後、Ａ／Ｄ変換器１９によりディジタル信号に変換さ
れる。このディジタル心拍信号波形すなわちディジタル
心筋活動電位データはＣＰＵ２０に入力され、ＣＰＵ２
０よりバッファ２１に入力されて一時的に記憶される。
このときディジタル心拍データがＣＰＵ２０に入力され
た時刻すなわち運転者の心拍が何時検出されたのかとい
う情報を合わせて記憶しておく。なお、ＣＰＵ２０には
クロック発生器２５により動作クロックが供給されてい
る。
【００２１】また、車両送受信装置２６の赤外線発光素
子１１はＣＰＵ２７により駆動信号が与えられており、
車両走行中は常時発光状態にある。ここで、運転者が操
舵ハンドル１のステアリングホイール２を操作して車両
を運転している状態において、カーブするときなどのよ
うに車両が直線走行していない場合には、ハブ４の上面
中央部に取り付けられた赤外線受光素子８はハンドル軸
受部６の上面中央部に取り付けられた赤外線発光素子１
１とは対向せずにずれた位置関係となっており、赤外線
受光素子８は赤外線発光素子１１よりの光を受光不能で
ある。ステアリングホイール２がこのような状態のとき
にはバッファ２１に記憶された心拍データと時刻情報は
読み出されずに記憶された状態を保ち、Ａ／Ｄ変換器１
９より出力される新たな心拍データが時刻情報と共にバ
ッファ２１に記憶される。
【００２２】一方、車両が直線走行しているときには、
ハブ４に取り付けられた赤外線受光素子８がハンドル軸
受部６に取り付けられた赤外線発光素子１１と対向する
位置となって赤外線受光素子８は赤外線発光素子１１よ
りの光を受光可能な位置となる。赤外線受光素子８はこ
の受光した光を光電変換して位置検出信号としての検出
信号を発生する。ＣＰＵ２０は駆動回路２３により増幅
された検出信号が入力されると、操舵ハンドル１が直線
走行状態にあることを判別し、バッファ２１に記憶され
ているディジタル心拍信号と時刻データを読み出して駆
動回路２２に出力する。また、同時に駆動回路２４に対
して同期用のクロックを出力する。駆動回路２２および
２４よりの出力によって、赤外線発光素子９および１０
が駆動されて赤外線発光素子９からはディジタル心拍信
号と時刻情報を含む赤外線が発光し、赤外線発光素子１
０からはクロックを含む赤外線が発光する。
【００２３】かかる直線走行状態においては、赤外線発
光素子９と赤外線受光素子１２および赤外線発光素子１
０と赤外線受光素子１３もそれぞれ対向する位置関係と
なり、各受光素子１２、１３は発光素子９、１０よりの
赤外線をそれぞれ受光可能状態となる。そこで、車両送
受信装置２６において、赤外線受光素子１２により受光
され光電変換されたディジタル心拍信号と時刻情報と、
赤外線受光素子１３により受光され光電変換されたクロ
ックはそれぞれＣＰＵ２７に入力される。ＣＰＵ２７は
このクロックに基づく同期が得られ、ディジタル心拍信
号と時刻情報を順次読み込み、所定タイミングで順次変
調回路２８に出力する。そして、変調回路２８によりデ
ィジタル心拍信号と時刻情報が所定の搬送波信号により
変調され、アンプ２９にて電力増幅されてアンテナＡＮ
Ｔ１より送信される。
【００２４】監視装置３３はアンテナＡＮＴ２により車
両送受信装置２６より送信されたディジタル心拍信号と
時刻情報の変調信号を受信すると、復調回路３４により
これを復調し、ＣＰＵ３５に入力される。ＣＰＵ３５
は、心拍データ送信装置７より得られる系時的に変化す
る心拍信号( 心電図信号) 波形から周知の方法により心
拍数を含む各種心拍データを算出し、心拍解析装置を行
い、不整脈が生じているかなどの各種診断を行う。この
診断の結果、異常が認められると、ＣＰＵ３５より警告
信号発生装置３６に対して警告駆動信号を出力し、警告
信号を発生させる。この警告信号を変調回路３７により
変調し、アンプ３８で電力増幅してアンテナＡＮＴ２よ
り送信する。
【００２５】アンテナＡＮＴ２より送信された警告信号
は車両送受信装置２６のアンテナＡＮＴ１で受信され、
復調回路３０にて復調される。復調された警告信号は車
両に設置されたスピーカや表示装置などの警告装置３１
に入力され、オーディオ信号や画像によって警告を発生
する。運転者はこの警告信号を認識することで、不整脈
など健康状態に異常が生じていることを認識する。
【００２６】図７、図８は操舵ハンドル１のステアリン
グホイール２に取り付けられる心拍検出用電極の他の実
施例を示し、図７においては、ステアリングホイール２
の左右一方の側に、複数の電極１５と１４´が交互に取
り付けられ、他方の側には複数の電極１４と１４´が交
互に取り付けられている。電極１５と１４´および電極
１４と１４´は電気的に絶縁されている。また、図８に
示す実施例では、金属線によって構成される電極１５と
１４´がステアリングホイール２の左右一方の側にこの
ステアリングホイール２に沿って並設され、他方の側に
は同様に金属線によって構成される電極１４´がステア
リングホイール２に沿って取り付けられている。
【００２７】このように心拍検出用電極を構成した場合
に適用される心拍データ送受信装置４における差動アン
プ１６の構成を図９に示す。すなわち、差動アンプ１６
の非反転入力と反転入力にはそれぞれ電極１５と電極１
４が接続され、電極１４´は接地される。したがって、
差動アンプ１６からは電極１４´による基準電位に対す
る電極１４と１５間の電位差が出力される。
【００２８】かかる本発明の装置をたとえばバスやタク
シーの運行システムに適用した場合、運転者の運転中に
おける生態情報をリアルタイムで監視装置３３に送信し
て監視装置３３より運転者の健康状態を診断し、異常と
診断されれば直ちに運転者に警告できるので、特に高齢
者が車両を運転する場合には、渋滞や疲労などの要因に
より不整脈が発生することがあり、バスやタクシー運転
者が高齢者のときに運転中における突然死などを防止で
き、大事故を未然防ぐことができる。
【００２９】なお、かかるバスやタクシーの運行システ
ムに適用したときには、車両送受信装置２６を生体情報
を送信するだけの構成とし、運転者が業務を終了して監
視装置３３が設置されている監視センタや車庫などに帰
着したときに運転者本人に対して直接通知するようにし
てもよい。
【００３０】また、本装置を車両の設計システムに適用
し、操舵ハンドルを回転したときに運転者の生体情報が
どのように変化するかを測定し、運転者にとって快適な
操作ができる操舵ハンドルの設計データとして利用する
ようにしてもよい。
【００３１】なお、前述の実施例において、車両送受信
装置２６内のＣＰＵ２７により心拍解析処理を行うよう
にし、それによって得られた心電図などの診断結果を逐
次表示モニタ３２に表示すると共に心拍データを系時的
にメモリに記憶しておき、異常と判断されると警告装置
３１を駆動して警告するようにしてもよく、その場合に
は車両送受信装置２６内で処理した解析結果のデータを
送るようにすればよい。あるいは、監視装置３３を特に
設ける必要はない。
【００３２】また、実施例では、１対の電極１４、１５
間の電位差を利用した心拍検出手段を示したが、ステア
リングホイール２に赤外線発光素子と赤外線受光素子を
取り付けて運転者がステアリングホイール２を握ったと
きに両素子に接触し、血液の脈動を検出するようにして
もよい。また、生体情報として心拍を検出したが、脳波
や血圧などの生体信号を検出するようにしてもよい。
【００３３】また、赤外線受光素子８と赤外線発光素子
９、１０および赤外線発光素子１１と赤外線受光素子１
２、１３はそれぞれハブ５と軸受部６の側面や下面に取
り付けるようにしてもよく、各素子は受発光できる位置
であれば任意の位置に取り付けることができる。さら
に、位置検出手段として磁気センサを用いてもよいし、
心拍データ送信装置７を操舵ハンドル１に内蔵したり、
車両送受信装置２６を車両のトランクなどの内部に設置
するようにしてもよい。
【００３４】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、操舵ハ
ンドルより生体情報を検出してこれを受信するときに、
ワイヤーハーネスの断線や巻き込みを防止でき、コスト
の上昇も抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる装置の操舵ハンドル部およびハ
ンドル軸受部を示す図である。
【図２】図１の操舵ハンドル部およびハンドル軸受部の
要部を示す図である。
【図３】図１の操舵ハンドル部およびハンドル軸受部の
側面図である。
【図４】本発明にかかる装置の生体情報を送信する構成
の実施例を示す図である。
【図５】本発明にかかる装置の生体情報を送受信する構
成の実施例を示す図である。
【図６】本発明にかかる装置の生体情報に基づく診断装
置を含む構成の実施例を示す図である。
【図７】本発明にかかる装置の操舵ハンドル部の他の実
施例を示す図である。
【図８】本発明にかかる装置の操舵ハンドル部の他の実
施例を示す図である。
【図９】本発明にかかる装置の差動アンプの実施例を示
す図である。
【符号の簡単な説明】
１ 操舵ハンドル ２ ステアリングホイール ３ スポーク ４ ハブ ５ 操舵軸 ６ ハンドル軸受部（操舵コラム） ７ 心拍データ送信装置 ８、１２、１３ 赤外線受光素子 ９、１０、１１ 赤外線発光素子 １４、１４´、１５ 電極 １６ 交流差動アンプ １７ ローパスフィルタ １８、２９、３８ アンプ １９ Ａ／Ｄ変換器 ２０、２７、３５ ＣＰＵ ２１ バッファ ２２、２３、２４ 駆動回路 ２５ クロック発生器 ２６ 車両送受信装置 ２８、３７ 変調回路 ３０、３４ 復調回路 ３１ 警告装置 ３２ 表示モニタ ３３ 監視装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ０８Ｂ 25/04 Ｇ０８Ｂ 25/04 Ｋ Ｇ０８Ｇ 1/16 Ｇ０８Ｇ 1/16 Ｆ (72)発明者 高島 香代子 東京都大田区大森西４丁目15番５号 パイ オニア株式会社大森工場内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】操舵ハンドルに取り付けられ該操舵ハンド
    ルを操作する者の生体情報を検出し、これを送出する生
    体情報検出送信手段と、 前記操舵ハンドルの操舵軸を回転自在に軸支するハンド
    ル軸受部に取り付けられ、前記生体情報検出送信手段よ
    りの生体情報を受信する生体情報受信手段と、 操舵ハンドルの回転位置を検出するハンドル位置検出手
    段とを備える生体情報検出装置であって、 前記生体情報検出送信手段は、 生体情報を検出するセンサと、 前記センサよりの検出信号を記憶するメモリと、 前記メモリよりの検出信号を送信する送信手段と、 前記ハンドル位置検出手段により操舵ハンドルがほぼ直
    線走行の位置にあることを検出すると前記メモリに記憶
    された検出信号を読み出しこれを前記送信手段より送信
    するように制御する制御手段とを備え、 前記生体情報受信手段は、 前記操舵ハンドルがほぼ直線走行の位置において前記送
    信手段よりの検出信号を無線にて受信できる位置に取り
    付けられた受信手段とを備えたことを特徴とする生体情
    報検出装置。
  2. 【請求項２】請求項１において、前記受信手段は、前記
    操舵ハンドルがほぼ直線走行の位置において前記送信手
    段と対向する位置に取り付けられていることを特徴とす
    る生体情報検出装置。
  3. 【請求項３】請求項１において、前記送信手段は検出信
    号を光信号として送信する発光素子を含み、前記受信手
    段は該光信号を受光する受光素子を含むことを特徴とす
    る生体情報検出装置。
  4. 【請求項４】請求項１において、前記ハンドル位置検出
    手段は、前記操舵ハンドルがほぼ直線走行にある位置に
    おいて前記操舵ハンドルとハンドル軸受部にそれぞれ対
    向して形成された少なくとも１対の発光素子と受光素子
    であることを特徴とする生体情報検出装置。
  5. 【請求項５】請求項１において、前記受信手段にて受信
    した検出信号に基づき前記操作者の健康状態を診断する
    診断手段と、 前記診断手段による診断結果を前記操作者に通知する通
    知手段とを備えたことを特徴とする生体情報検出装置。
  6. 【請求項６】請求項５において、前記受信手段にて受信
    した検出信号を無線送信し、前記診断手段は該無線送信
    された検出信号を受信することを特徴とする生体情報検
    出装置。
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