JPS61244327A - 運転者用脈拍計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、車両を運転装置する運転者の脈拍を検出し、
異常があるときは、警報を発生する運転者脈拍計に関す
る。

（従来の技術） 自動車の運転という、一つへ間違えば事故につながる可
能性の高い作業下においては、その精神的負担の度合、
或いは身体の変調（以後、コンディションと呼ぶことに
する）を運転者に知らせることは、安全運転上大きな異
義をもつものと考えられる。このコンディションを表す
示標の１つとして脈拍数が挙げられることは、一般によ
（知られているが、特に運転時にはその姿勢の故に、肉
体的な負担が殆どかからないため、運転中に測定した脈
拍数はその時のコンディションを極めてよく表すもので
ある。例えば、速度を自らの技量以上に出し過ぎたりし
た場合、緊張感が高まり、脈拍数は高くなり、また、一
般に車の運転は適度に緊張して行うのが普通であるが、
余りにも緊張感かない（例えば、眠気をもよおした時）
と、脈拍数は低くなる。

ここで、上の例の様に測定時の脈拍数が通常のコンディ
ションと大きく異なる場合には、運転者にこのことを知
らせ、注意を促す必要があるが、その具体的方法の１つ
に、運転者自らが上限値及び下限値を設定しその時々に
測定される脈拍数がこの範囲外である時には、ブザーや
音声等でこのことを運転者に知らせるという方法が考え
られている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、脈拍数には個人差があるため、各個人によって
設定値を変えなければならないが、常日頃健康に留意し
、通常時の自分の脈拍数を把握している人でないと設定
値をいくつにすべきかと戸悪い、妥当な値を設定し得な
い場合が予想される。

そこで本発明は、上述の様な不具合をなくすため、警報
を発する基準となる脈拍数の上限および下限の設定を運
転者の脈拍の過去の測定値をもとに行なうようにするこ
とを解決すべき技術的課題とする。

（問題点を解決するための手段） そこで本発明は、上記技術的課題を解決するために、車
両の運転席近傍に設けられ運転者の脈波を検出し、電気
信号に変換して出力する検出手段と、 この検出手段からの電気信号に基づいて脈拍数を算出し
て複数個記憶し、この記憶データに基づいて脈拍数の上
限および下限値を算出して設定し、前記検出手段の電気
信号から算出された脈拍数が、前記上限および下限値の
範囲を越えた時に電気出力信号を発生する演算手段と、 この演算手段からの電気出力信号に基づいて、運転者に
、脈拍数が異常であることを警報する警報手段とを具備
するという技術的手段を採用する。

（作　用） 上記技術的手段を採用することにより、脈拍測定を開始
すると、演算手段は、まず検出手段からの電気信号に基
づいて、複数の脈拍数を記憶し、この記憶内容に基づい
て脈拍異常を判断する基準となる上限、下限値を設定す
る。そして演算手段は検出手段によって検出された脈拍
から算出される脈拍数と、上記上限、下限とを比較する
。ここで、得られた脈拍数が所定範囲内にない場合、す
なわち、速度の出し過ぎ等から生ずる緊張により脈拍数
が上限値を越えた場合、あるいは居眠り等により脈拍数
が下限値より低くなると、警報手段が作動し、運転者に
警報を与える。

（実施例） 以下、本発明を図示する実施例によって詳細に説明する
。

第１図は、本実施例の全体構成を示し、本発明の検出手
段の一例である脈拍検出センサ３０は、車載バッテリ２
１の電圧変動を打ち消し一定電圧を出力するレギュレー
タ２１に接続されている。

この脈拍検出センサ３０は、後述するように、発光素子
である発光ダイオード６および受光素子であるフォトト
ランジスタ７を備え、運転者の血液の吸光量の変化によ
って脈波を検出するように構成され、脈拍に対応した電
気信号がフォトトランジスタ７より出力される。この電
気信号は、増幅回路３１で増幅され、検波回路３２で検
波される際には、雑音が除去された後、波形成形回路３
３によって矩形波に変換され、演算手段の一例であるマ
イクロコンピュータ４０に入力されるようになっている
。

マイクロコンピュータ４０は、上記矩形波の周期から脈
拍数を算出するように構成されている。

このマイクロコンピュータ４０は、脈拍数の算出と共に
、算出した複数の値を記憶し、記憶した値より脈拍数の
上限、下限値を算出して設定し、この設定値とセンサ３
０から出力されてくる脈拍数とを比較する制御プログラ
ムが内蔵されている。

このマイクロコンピュータ４０により算出された脈拍数
の上限、下限値、および記憶された脈拍数は表示器５０
によって同時に表示される。また、表示器５０は脈拍数
が上限、下限値の範囲を越えた場合は、警報を発生する
。

上記構成において、まず脈拍検出センサの構成について
以下に詳しく説明する。

第２図乃至第４図は、脈拍数を測定するための検出部の
一例である。これらは、光電被測定法による脈波検出を
利用したセンサを用いた例であるが、本発明においては
、脈拍数の測定が可能であれば良いため、心臓の収縮等
の発生電位変化を検知する心電位式のもの、欠陥の脈圧
変化を促える方式のもの等、いかなる検出原理による検
出部であっても何ら差し支えないことを先に述べておく
。

第２図は、ハンドルや近傍やライトコントロールレバー
等、運転中に簡単に手の届く所に取り付けられた検出部
の構成を示すもので、６は検出すべき光を発生するため
の発光素子で、例えば発光ダイオードを使用する。７は
該発光素子から発せられた光の、血液による吸光量の変
化を検知するための受光素子で、例えばフォトトランジ
スタを使用する。この受光素子７には、発光素子の発光
波長帯近辺以外の光波長域を遮断し、外乱光（日光等）
による誤動作などの影響を除去すべき薄膜干渉フィルタ
ー８が受光面に取り付けである。そして、これら発光・
受光素子６・７は、基体９に固定され、指の腹などの被
検部になぞらえた凹面を持つ浮動体１０はシャフト１１
に固定され、さらバネ１３を介して、支持体１２に固定
されている。

第３図は、測定時の状態を示すもので、指先１４で浮動
体１０を押し下げると、バネ１３はシャフト１１を介し
て下方に押され、変形して２つの電極１５を導通し、電
源の供給を行って測定を開始する。この時発光・受光素
子６・７は、浮動体１０の凹面より突き出すため、指腹
部との接触面積が大きくなって発光素子の発光範囲、つ
まり、発光エネルギーを有効に使うこととなり、検出上
突き出しのない場合に比べて有利となる。

第４図は耳朶の血液量の変化を、透過光量の変化として
捉えるためのセンサーで、耳朶に取付けておきさえすれ
ば、脈拍数の連続測定が可能なものである。これは、耳
朶１９を発光・受光素子６゜７を固定した２枚の基体１
６ではさみ込み、心拍に伴う耳朶の血液量の変化を透過
光量の変化として捉えるものである。基体１６は、バネ
１７により耳朶を締め付ける方向の力を受けるが、耳朶
厚さ、或いは締め付は力による出力強度等、個人差を考
慮し、調圧ネジ１８により、その締め付は力を１周整で
きるようにしである。

次に表示器５０の具体的構成を第５図を参照して説明す
る。

第５図において、符号１及び２は、上限・下限値を示す
ラインで、最新の測定時の脈拍数は数値表示（３−ａ）
、及びグラフ表示（３−ｂ）する。

な、グラフの表示形態については、実施例は１つの例で
あることは勿論で、他に既に収納されたデータの度数分
布をグラフ化して、長期に渡る変動を把握できる様にし
たもの等、様々な表示が考えられる。

また、測定時のコンディションと過去のコンディション
との比較が一目でできる様に、過去に測定し記憶装置内
に収納されたデータのうちの、最も新しく収納されたも
のから順にいくつか同時に表示する（４）。この場合、
時間的推移を考慮し、過去に最も新しく収納されたデー
タ（４−ａ）を測定時のデータ（３−ｂ）に隣接して表
示し、次に新しいデータ（４−ｂ）をその隣に、（４−
ｃ）をその隣に・・・・・・・・・と順に表示し、記憶
装置に新たにデータが収納されたら同様の方式で表示の
書き換えを行なっていく。測定時の脈拍数が、上限・下
限値をはずれた場合には、範囲内のグラフと色とを変え
て表示をし、運転者の視覚に訴える方法、或いは音声・
ブザー等の発音手段５１により聴覚に訴える方法により
、運転者にそのことを知らせ、注意を促す様にしである
。

なお、表示装置は脈拍表示以外に、時計、トリオプメー
ター、燃費表示等の諸機能を付加することにより、多機
能表示装置化することができる。

次に、マイクロコンピュータ４０の構成について説明す
る。

ここで、本発明者等は、マイクロコンピュータ４０を構
成するにあたって、運転者の脈拍数の変化を調べ、その
結果に基づいて、制御機能の検討を行なっＴ；。

第６図に脈拍数の連続測定を行なった一例を示す。これ
は、数分間歩行した後、乗車して運転を開始した場合の
もので、横軸に時間（分）、縦軸に脈拍数（脈波の周期
から算出される）（拍／分）をとっており、脈拍数の時
間経過に対する変動を示すものである。歩行という作業
により肉体的な負担がかかるため、脈拍数は大きく上昇
するが、乗車して運転を開始すると、前述の様にその姿
勢の故に、肉体的な負担が殆どなくなるため、数分間で
ほぼ安定した脈拍数を示すようになることがわかった。

これは、換言すれば乗車前の影響が乗車してからち数分
間は残るということである。その日、その時のコンディ
ションを常日頃のそれと比較する場合、同一の状況下で
の比較とならず意味をもたない。つまり、測定時の脈拍
数と比較すべき通常の脈拍数としては、乗車後数分間経
過して、運転前の影響が消滅してから測定された値を用
いる必要がある。

そこで、本実施例のマイクロコンピュータ４０では、乗
車後、所定時間以上経過した後に測定される脈拍数のみ
を測定値として用いるように制御プログラムを構成する
。

また、測定データはマイクロコンピュータ４０の記憶装
置内に収納しておくわけであるが、いちどきに短時間の
測定データを収納し、このデータをもとに現在のコンデ
ィションと比較するのは、データ収納時のコンディショ
ンに左右され易い。

つまり例えば、たまたま体調の悪い日に、記憶装置内に
収納できる全データを収納した場合、このデータが通常
のものと見なされてしまうため、好ましくない。

そこで本実施例では、マイクロコンピュータ４０の記憶
装置に収納できる測定データ個数を基に決められる、所
定以上の時間間隔で１個或いは複数個のデータの収納を
行なう。つまり、データのサンプリングを行なう。これ
により、長期間にわたる平均比されたデータによる上限
・下限値の設定が可能となる。

次に、記憶データに基づく脈拍数の上限・下限値の設定
方法であるが、長期間に渡って運転を行表に測定された
データの総個数のうち、何％かは、通常と言えない状態
に測定されたものと考え、それらを除いたデータ群のう
ちの最高・最低値をもってして上限・下限値とする。

そこで本実施例では、測定されたデータの総個数のうち
、値の大きいもの、小さいものから順に得られるデータ
群のうちの最高・最低値をもって上限、下限として設定
するように制御プログラムを構成する。

第７図は、上記特徴を有する制御プログラムの作動手順
を定めるフローチャートであり、以下のフローチャート
に従って実施例へ作動を説明する。

第２〜３図に示す脈波検出センサ３ｏにおいて、例えば
、センサ３０がハンドルに設けられている場合、運転者
はハンドルを握ることによって、浮動体１０が押し下げ
られ、電極１５が導通し、ステップ１００において、セ
ンサ３０がオンとなり発光ダイオード６は通電されて発
光し、フォトダイオード７は、脈拍の変化に応じた吸光
量に応して、出力電気信号を発生する。この出力信号は
、増幅回路３１．検波回路３２．波形整形回路３３を経
て矩形波に変換され、マイクロコンピュータ４０に入力
される。マイクロコンピュータ４０では、ステップ１０
３において脈拍数Ｐを算出する。

次にステップ１０４に進み、図示しないキースイッチを
差し込み、アクセサリ−スイッチを入れた時を乗車した
時とみなし、その後の経過時間Ｔと設定時間ＴＯをステ
ップ１０４で比較する。つまり、乗車後一定時間経過し
、運転前の影響が消滅した後に得られた脈拍数であるか
、そうでないかを判定する。後者であればステップ１０
５に進む。

ステップ１０４において前者の場合はステップ１０６に
進み最後に記憶装置内にデータが収納されてからの経過
時間ｔと、記憶装置内に収納できる測定データ個数を基
に決められる時間ｔｏとを比較する。（ｔｏ＝Ｎｏ／Ｃ
Ｃ：定数）つまり、いちどきに短期間のデータを取り込
むのを防ぐためで、ｔ＜ｔｏならば、ステップ１０５に
、ｔ≧ｔｏならばステップ１０７に進む。

ステップ１０７では、既に測定され、記憶装置内に収納
されたデータの個数Ｎと記憶装置のメモリー容量、すな
わち記憶装置内に収納可能な測定データ個数ＮＯとを比
較する。Ｎ＜Ｎｏであれば、収納が可能であるためステ
ップ１０８に進み、測定された脈拍数Ｐを、　Ｐ　（ｉ
）として（ｉは１からＮｏまでの数字で、収納は１から
順番に行う）記憶装置に収納する。ステップ−１０７に
おいてＮ＝Ｎｏとなると、ステップ１０８”に進み収納
されたデータ個数がＮｏである場合、最も新しく得られ
たデータをＰ（Ｎｏ）と置き直し、元のＰ（ＮＯ）を（
Ｎｏ−１）、元のＰ　（Ｎｏ−１）を（Ｎｏ−２）、・
・・・・・元のＰ（２）をＰ（１）と順次番号を繰り下
げ、元のＰ（１）のデータは抹消する。以下、データが
収納される度に、同様の操作を繰り返す。そして、ステ
ップ１０５では既に収納されたデータ個数Ｎが、設定個
数Ｎが、設定個数ＮＰ個数だけあるかどうかを判定する
。つまり、通常のコンディションを示すのに用いる上限
、下限値Ｈ，Ｌは、前述の方式に従い設定するため、Ｎ
Ｐ個（少なくとも３個）以下のデータから得られるＬ　
Ｌは余り意味を持たないため、既に記憶装置内に収納さ
れたデータの個数Ｎが、設定個数以下の場合には、ステ
ップ１１３．１１４に進み、測定時の脈拍数、及び既に
収納された過去データのみを表示する。ステップ１０５
においてＮＵＮＰならば、ステップ１０９に進んで前述
の方式に従って、Ｌ、Ｈを設定する。ステップ１１０に
おいて、測定時の脈拍数が上限、下限値をはずれた場合
にはステップ１１１において、運転者に発音或いは発光
手段により注意信号を送り、注意を促す。そして現在の
脈拍数、過去の測定データ、上限・下限値Ｈ，Ｌをステ
ップ１１２，１１３．１１４において同時に表示する。

（発明の効果） 上述のように、本発明によれば、脈拍の測定時に、警報
の基準となる脈拍数の上限、下限値が演算手段によって
自動的に設定されるためと、手動による設定のための煩
わしさが解消される。

また、基準となる上限、下限値は、各運転者固有の脈拍
数に応じて決定されるため、脈拍数の異常を運転者に正
確に知らせることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概略構成図、第２図〜第４図は、検出
手段の具体的構成を示す断面図、第５図は警報手段の一
例を示す平面図、第６図は本発明者等により測定された
運転者の脈拍数の変化を示す特性図、第７図は演算手段
であるマイクロコンピュータの制御プログラムのフロー
チャートである。 ６・・・発光素子、７・・・受光素子、１・・・上限ラ
イン、２・・・下限ライン、３−ａ、３−ｂ・・・最新
の脈拍数、４・・・記憶されている脈拍数、５・・・発
音部、３ｏ・・・脈拍検出センサ（検出手段）、４ｏ・
・・マイクロコンピュータ（演算手段）、５ｏ・・・表
示器（警報手段）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）車両の運転席近傍に設けられ運転者の脈波を検出
   し、電気信号に変換して出力する検出手段と、この検出
   手段からの電気信号に基づいて脈拍数を算出して複数個
   記憶し、この記憶データに基づいて脈拍数の上限および
   下限値を算出して設定し、前記検出手段の電気信号から
   算出された脈拍数が、前記上限および下限値の範囲を越
   えた時に電気出力信号を発生する演算手段と、 この演算手段からの電気出力信号に基づいて、運転者に
   、脈拍数が異常であることを警報する警報手段とを具備
   することを特徴とする運転者用脈拍計。
2. （２）前記演算手段は、前記記憶したデータのうち、そ
   れぞれ脈拍数の大きいもの、小さいものから順に、所定
   割合だけ削除したデータを選出し、このデータの脈拍数
   最高値、最低値をそれぞれ前記上限値、下限値に設定す
   るように構成されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の運転者用脈拍計。
3. （３）前記演算手段は、運転者が前記運転席に着座して
   所定時間経過後の前記検出手段からの脈拍数を記憶する
   ように構成されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の運転者用脈拍計。
4. （４）前記演算手段は、前記検出手段から出力される脈
   拍から算出される脈拍数を、所定時間毎に記憶するよう
   に構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の運転者用脈拍計。
5. （５）前記警報手段は、前記演算手段によって記憶され
   た脈拍数、前記上限値、下限値および最新の脈拍数を同
   時に表示するように構成されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の運転者用脈拍計。