JPWO2015151595A1 - 乗員情報検知装置 - Google Patents

Abstract

乗員情報検知装置１００は、車両のステアリングホイール１０４に設けられ、互いに絶縁分離されていて、通電により発熱する複数のヒータ電極と、複数のヒータ電極のうちで少なくとも２つのヒータ電極１０６、１０８に給電する絶縁型で直流電源の第１ヒータ電源１１８ａ、１１８ｂと、コンデンサ１２４ａを介してヒータ電極と接続され、ヒータ電極から出力される乗員情報信号である心拍信号１３６、１３８を処理する心拍検出回路１２４とを備えることを特徴とする。

Description

本発明は、車両のステアリングホイールに設けられた複数のヒータ電極を備える乗員情報検知装置に関する。

近年の車両のステアリングは、乗員によって把持される操作手段としての機能の他に、乗員を暖めるヒータ機能などの様々な追加機能を兼ね備えたタイプが開発されている。例えば特許文献１には、ステアリングホイールを覆う発熱体によってヒータ機能が付加されたヒータ付ステアリングホイールが記載されている。特許文献１によれば、バッテリに接続された発熱体に通電し、所定時間後には通電を停止するという制御をスイッチ操作によって行い、ステアリングホイールが必要以上に加熱されることを防止している。

特許文献２には、ステアリングホイールに生体信号用電極を設け、車両を運転する乗員の生体信号を取得するステアリングホイールが記載されている。特許文献２によれば、取得した生体信号に基づいて、演算回路によって心電波形などの生体情報を測定している。

特許文献３には、乗員がステアリングホイールを把持したか否かを検出する把持検出手段を備え、ステアリングの把持状態に応じて警告を行う装置が記載されている。

このように、特許文献１〜３には、ステアリングホイールに対してヒータ機能、生体情報を測定する機能またはステアリングホイールの把持状態を検出する機能のうちいずれか１つを付加した技術が記載されている。さらに特許文献４には、ヒータ機能に加えて、車両を運転する乗員の心拍を検出する心拍検出機能を備えたヒータ付ステアリングホイールも記載されている。

特開平０９−７６９２２号公報 特開２０１１−１５６２１５号公報 特開２００８−５９４５９号公報 特開２０００−２３９２９号公報

特許文献４によれば、ヒータ付ステアリングホイールに心拍検出用の電極と発熱体であるヒータ電極とを別々に設けることで、ヒータ機能と心拍検出機能とを実現している。すなわち、ヒータ電極を通電させて発熱させ、さらに、乗員がステアリングホイールを把持することで心拍検出用の電極を介して乗員の心拍を検出している。ここで、乗員の生体情報（例えば心拍）を示す信号や、乗員によるステアリングホイールの把持状態を示す信号を含めて、乗員情報信号と称する。

特許文献４には、ヒータ電極とは異なる他の電極から乗員情報信号を出力する構成が開示されているに過ぎない。つまり、特許文献１〜４に記載の技術では、ステアリングホイールにヒータ機能に加え他の機能を付加するためには、ヒータ電極とは異なる他の電極が必要となり、構造が複雑になり製造コストも増加する可能性がある。

本発明は、このような課題に鑑み、ヒータ電極を利用して、乗員情報信号を処理できる乗員情報検知装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明にかかる乗員情報検知装置の代表的な構成は、車両のステアリングホイールに設けられ、互いに絶縁分離されていて、通電により発熱する複数のヒータ電極と、複数のヒータ電極のうちで少なくとも２つのヒータ電極に給電する少なくとも１つの絶縁型で直流電源の第１ヒータ電源と、コンデンサを介してヒータ電極と接続され、ヒータ電極から出力される乗員情報信号を処理する信号処理回路とを備えることを特徴とする。

上記構成では、絶縁型で直流電源の第１ヒータ電源が、複数のヒータ電極のうち任意の２つ以上のヒータ電極にヒータ電力を供給する。ヒータ電極は、ヒータ電力が供給されることで発熱し、ヒータとして機能する。ヒータ電極は、ヒータ電力が供給されているか否かによらず、心拍などの乗員情報信号を出力可能である。コンデンサを介して信号処理回路に接続されるヒータ電極としては、ヒータ電力が供給されていない電極も含む。

乗員情報信号は、例えば、乗員の生体情報（たとえば心拍など）を示す信号や乗員によるステアリングホイールの把持情報（把持状態）を示す信号であり、これらの乗員情報が交流成分として示される。上記構成では、ヒータ電極と乗員情報の信号を処理する回路（信号処理回路）とがＤＣカット用のコンデンサを介して接続されている。ヒータ電極から出力される乗員情報信号の直流成分がコンデンサでカットされる。乗員情報を示す乗員情報信号の交流成分は、信号処理回路で確実に受信される。信号処理回路は、受信した乗員情報信号に基づいて、例えば乗員の心拍やステアリングホイールの把持状態を検出するなど適宜の処理を行う回路である。上記構成によれば、ヒータ電極を利用して、乗員情報信号を処理できる。上記構成では、ヒータ電極とは異なる他の電極を用いることなく、ヒータ機能に加え信号処理回路による各種機能を実現できる。絶縁型で直流電源の第１ヒータ電源がヒータ電極から乗員（人体）を通して見かけ上アース（接地）される。

上記のコンデンサは、信号処理回路の入力部に接続されているとよい。これにより、信号処理回路は、ＤＣカット用のコンデンサによって信号の直流成分に対して浮いている（フローティングしている）状態となる。ヒータ電極から出力される乗員情報信号の直流成分がカットでき、不要な信号成分を減らすことが可能となる。

当該乗員情報検知装置は、第１ヒータ電源からヒータ電極に至る回路の途中に設けられ、第１ヒータ電源とヒータ電極との間を通電状態または非通電状態とするスイッチング素子をさらに備えるとよい。スイッチング素子を制御することで、ヒータ機能を有効または無効にできる。

当該乗員情報検知装置は、スイッチング素子を時分割で切替える制御回路を更に備え、制御回路は、ヒータ電極を第１ヒータ電源または信号処理回路のいずれかに所定時間間隔で接続させるとよい。制御回路が、スイッチング素子を制御してヒータ電極と第１ヒータ電源とを接続すると、ヒータ機能を有効にできる。制御回路が、スイッチング素子を制御してヒータ電極と信号処理回路とを接続すると、信号処理回路の処理を有効にできる。上記構成によれば、スイッチング素子を時分割で切替えることで、ヒータ機能の制御に加え、信号処理回路の制御も可能となる。

上記の信号処理回路は、少なくとも２つのヒータ電極から出力された乗員の心拍信号を差動増幅処理することで乗員の心拍を検出する心拍検出回路を含むとよい。これにより、ヒータ電極を利用して、ヒータ機能に加え心拍検出機能を実現できる。

上記の信号処理回路は、少なくとも２つのヒータ電極の一方に第１信号を入力する第１信号発生回路を更に備え、少なくとも２つのヒータ電極の一方および他方に接触した乗員を通過した第１信号が他方から出力される第２信号に基づいて、乗員によるステアリングホイールの把持状態を検知する把持検知回路を含むとよい。これにより、ヒータ電極を利用して、ヒータ機能に加え把持検知機能を実現できる。なお把持検知機能は、上述の心拍検出機能に加えて構成してもよい。あるいは把持検知機能は、単独で構成されてもよい。

本発明にかかる乗員情報検知装置の他の代表的な構成は、車両のステアリングホイールに設けられ、互いに絶縁分離されていて、通電により発熱する複数のヒータ電極と、複数のヒータ電極のうちで少なくとも２つのヒータ電極に給電する共通に接地された非絶縁型で交流電源の第２ヒータ電源と、第２ヒータ電源からヒータ電極に至る回路の途中に設けられ、第２ヒータ電源の交流電源の周波数を通過させ、ヒータ電極から出力される乗員情報信号の周波数を遮断するフィルタと、乗員情報信号を処理する信号処理回路と、を備え、第２ヒータ電源の交流電源は、乗員情報信号と異なる周波数を用い、信号処理回路の入力部は、フィルタとヒータ電極の間に接続されることを特徴とする。

上記構成では、第２ヒータ電源からヒータ電極に至る回路の途中にフィルタを設け、フィルタとヒータ電極との間に信号処理回路の入力部を接続した。ヒータ電極から出力される乗員情報信号は、フィルタにより遮断されるため、非絶縁型であって低入力インピーダンスと見なせる第２ヒータ電源側に流れず、信号処理回路で受信される。一方、第２ヒータ電源の交流電源は、乗員情報信号と異なる周波数が用いられることで、フィルタを通過してヒータ電極にヒータ電力を供給し、ヒータ機能を実現できる。上記構成によれば、ヒータ電極を利用して、乗員情報信号を処理できる。上記構成では、ヒータ電極とは異なる他の電極を用いることなく、ヒータ機能に加え信号処理回路による各種機能を実現できる。

当該乗員情報検知装置は、第２ヒータ電源からヒータ電極に至る回路の途中に設けられるスイッチング素子を更に備え、スイッチング素子は、第２ヒータ電源とヒータ電極との間を通電状態または非通電状態とするとよい。スイッチング素子を制御することで、ヒータ機能を有効または無効にできる。

当該乗員情報検知装置は、スイッチング素子を時分割で切替える制御回路を更に備え、制御回路は、ヒータ電極を第２ヒータ電源または信号処理回路のいずれかに所定時間間隔で接続させるとよい。制御回路は、スイッチング素子を時分割で切替えることで、ヒータ機能の制御に加え、信号処理回路の制御も可能となる。

上記の乗員情報信号は、乗員の心拍信号であり、信号処理回路は、少なくとも２つのヒータ電極から出力された乗員の心拍信号を検出する心拍検出回路を含み、フィルタは心拍信号の周波数を遮断するハイパスフィルタであるとよい。心拍信号は、ハイパスフィルタにより遮断され、第２ヒータ電源側に流れず、心拍検出回路で確実に受信される。したがって、ヒータ電極を利用して、ヒータ機能に加え心拍検出機能を実現できる。

上記の乗員情報信号は、乗員によるステアリングホイールの把持状態を示す把持状態検知信号であり、信号処理回路は、少なくとも２つのヒータ電極の一方に第１信号を入力する第１信号発生回路を更に備え、少なくとも２つのヒータ電極の一方および他方に接触した乗員を通過した第１信号が他方から出力される把持状態検知信号に含まれる第２信号に基づいて、乗員によるステアリングホイールの把持状態を検知する把持検知回路を含み、フィルタは、把持状態検知信号の周波数を遮断するローパスフィルタであるとよい。これにより、把持状態検知信号は、ローパスフィルタにより遮断され、第２ヒータ電源側に流れず、把持検知回路で確実に受信できる。したがって、ヒータ電極を利用して、ヒータ機能に加え把持検知機能を実現できる。

上記の乗員情報信号は、乗員の心拍信号および乗員によるステアリングホイールの把持状態を示す把持状態検知信号であり、信号処理回路は、少なくとも２つのヒータ電極から出力された乗員の心拍信号を検出する心拍検出回路と、少なくとも２つのヒータ電極の一方に第１信号を入力する第１信号発生回路と、少なくとも２つのヒータ電極の一方および他方に接触した乗員を通過した第１信号が他方から出力される把持状態検知信号に含まれる第２信号に基づいて、乗員によるステアリングホイールの把持状態を検知する把持検知回路とを備え、フィルタは心拍信号の周波数を遮断し、且つ、把持状態検知信号の周波数を遮断するバンドパスフィルタであるとよい。これにより、心拍信号および把持状態検知信号は、バンドパスフィルタにより遮断され、第２ヒータ電源側に流れず、心拍検出回路および把持検知回路でそれぞれ確実に受信できる。したがって、ヒータ電極を利用して、ヒータ機能に加え心拍検出機能および把持検知機能を実現できる。

本発明にかかる乗員情報検知装置の他の代表的な構成は、車両のステアリングホイールに設けられ、互いに絶縁分離されていて、通電により発熱する複数のヒータ電極と、複数のヒータ電極のうちで少なくとも２つのヒータ電極に給電する共通に接地された非絶縁型で交流電源の第２ヒータ電源と、ヒータ電極から出力される乗員情報信号を処理する信号処理回路と、第２ヒータ電源から前記ヒータ電極に至る回路の途中に設けられ、第２ヒータ電源とヒータ電極との間を通電状態または非通電状態とするスイッチング素子と、スイッチング素子を時分割で切替えて、ヒータ電極を第２ヒータ電源または信号処理回路のいずれかに所定時間間隔で接続させる制御回路とを備えることを特徴とする。

上記構成では、制御回路が、スイッチング素子を制御してヒータ電極と第２ヒータ電源とを接続すると、ヒータ機能を有効にできる。一方、ヒータ電極と信号処理回路とを接続すると、乗員情報信号は、非絶縁型であって低入力インピーダンスと見なせる第２ヒータ電源側に流れず、信号処理回路で受信される。よって、信号処理回路の処理を有効にできる。したがって、上記構成によれば、スイッチング素子を時分割で切替えることで、ヒータ電極を利用して、ヒータ機能に加え、信号処理回路による各種機能を実現できる。

本発明によれば、ヒータ電極を利用して、乗員情報信号を処理できる乗員情報検知装置を提供することが可能となる。

本発明の第１の実施形態における乗員情報検知装置を例示した図である。 図１の乗員情報検知装置の第１ヒータ電源を説明する図である。 比較例の乗員情報検知装置を概略的に例示した図である。 本発明の第２の実施形態における乗員情報検知装置を概略的に例示した図である。 本発明の第３の実施形態における乗員情報検知装置を概略的に例示した図である。 図５の乗員情報検知装置の動作を例示したフローチャートである。 図５の乗員情報検知装置での時分割のタイミングの設定例を例示した図である。 本発明の第４の実施形態における乗員情報検知装置を例示した図である。 図８の電極対を通過して受信された電気信号の波形を例示した図である。 本発明の第５の実施形態における乗員情報検知装置を概略的に例示した図である。 本発明の第６の実施形態における乗員情報検知装置を概略的に例示した図である。 図１１の乗員情報検知装置の動作を例示したフローチャートである。 本発明の第７の実施形態における乗員情報検知装置を概略的に例示した図である。 本発明の第８の実施形態における乗員情報検知装置を概略的に例示した図である。 図１４の乗員情報検知装置の動作を例示したフローチャートである。

１００、１００Ａ〜１００Ｇ…乗員情報検知装置、１０２…乗員、１０４…ステアリングホイール、１０６、１０８…ヒータ電極、１１０…芯材、１１２…ウレタン層、１１４…レザー、１１６…導電体層、１１８ａ、１１８ｂ…第１ヒータ電源、１２０ａ〜１２０ｄ…スイッチング素子、１２２、１６８…ＥＣＵ、１２４…心拍検出回路、１２４ａ、１７４ａ…コンデンサ、１２６…警告部、１２８、１７８…ヒータ制御回路、１３０ａ〜１３０ｄ…制御信号、１４０、１４２、１７０、１７４…アナログ回路、１３６、１３８、１４６…心拍信号、１４４…心拍アンプ部、１４８…体調判定部、１５０…共通電源、１５２…入力側回路、１５４…出力側回路、１５６…トランス、１５８ａ、１５８ｂ、１６２、１８２…第２ヒータ電源、１６０ａ〜１６０ｄ…ハイパスフィルタ、１６４…信号部、１６６…把持検知回路、１６６ａ…第１信号発生回路、１７２…把持検出用出力信号、１７６、１７６ａ、１７６ｂ、１７６ｃ…把持検出用受信信号、１８０ａ〜１８０ｄ…ローパスフィルタ、１８４…電気信号

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態における乗員情報検知装置１００を例示した図である。図１（ａ）は、乗員情報検知装置１００の機能ブロック図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

乗員情報検知装置１００は、車両の乗員１０２によって両手で把持されるステアリングホイール１０４を備える。ステアリングホイール１０４は、図１（ａ）の矢印Ｌに例示する車幅方向左側に設けられる左手用電極（ヒータ電極１０６）と、車幅方向右側に設けられる右手用電極（ヒータ電極１０８）とを有する。これらのヒータ電極１０６、１０８は、ステアリングホイール１０４の表面に位置する導電体であり、互いに絶縁分離されていて、通電により発熱する。

ステアリングホイール１０４は、例えば革巻きタイプであって図１（ｂ）に例示するように、アルミニウムやマグネシウムなどから成る芯材１１０と、芯材１１０を覆うウレタン層１１２と、ウレタン層１１２上に巻回されたレザー１１４と、レザー１１４の直上に位置する導電体層１１６（ここでは、ヒータ電極１０８）とを有する。導電体層１１６は、レザー１１４の直上に面状の発熱体（抵抗体）を巻き付ける、あるいはカーボンや金属粉を混ぜ込んだ塗料を塗布することで形成してもよい。またステアリングホイール１０４が革巻きタイプでない場合、導電体層１１６は、ウレタン層１１２の直上に形成してもよい。

乗員情報検知装置１００は、絶縁型で直流電源の第１ヒータ電源１１８ａ、１１８ｂと、スイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄと、ＥＣＵ１２２と、信号処理回路（心拍検出回路１２４）と、コンデンサ１２４ａと、警告部１２６とを備える。第１ヒータ電源１１８ａ、１１８ｂは、ヒータ電極１０６、１０８にそれぞれヒータ電力を供給（給電）する。ヒータ電極１０６、１０８は、第１ヒータ電源１１８ａ、１１８ｂによって給電されることで発熱し、ヒータとして機能する。

スイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄは、第１ヒータ電源１１８ａ、１１８ｂからヒータ電極１０６、１０８に至る回路の途中に位置していて、ヒータ電極１０６、１０８の入力側および出力側に直列にそれぞれ設けられている。スイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄは、電界効果トランジスタ(ＦＥＴ：Field Effect Transistor)である。スイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄは、ＥＣＵ１２２のヒータ制御回路１２８からの制御信号１３０ａ〜１３０ｄによって、第１ヒータ電源１１８ａ、１１８ｂとヒータ電極１０６、１０８との間を通電状態または非通電状態とする。つまり、ヒータ制御回路１２８は、スイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄを制御することで、ヒータ電極１０６、１０８を発熱させるか否かを設定でき、ヒータ機能を有効または無効にできる。

ここで、乗員１０２の左手がヒータ電極１０６に接触し、右手がヒータ電極１０８に接触すると、電極対を構成するヒータ電極１０６、１０８の間に乗員１０２が誘電体として介在することになる。この状態で、誘電体である乗員１０２を通じてヒータ電極１０６、１０８から乗員情報信号としての心拍信号１３６、１３８が出力される。

心拍信号１３６、１３８は、乗員１０２の生体情報である心拍を示す信号であって、心拍が交流成分として示される。心拍検出回路１２４は、図１（ａ）に示すように、ＤＣカット用のコンデンサ１２４ａを介してヒータ電極１０６、１０８に接続されている。ヒータ電極１０６、１０８から出力される心拍信号１３６、１３８の直流成分はコンデンサ１２４ａでカットされる。心拍を示す心拍信号１３６、１３８の交流成分は、心拍検出回路１２４で確実に受信される。第１ヒータ電源１１８ａ、１１８ｂがヒータ電極１０６、１０８から乗員１０２を通して見かけ上アース（接地）される。

心拍信号１３６、１３８は、コンデンサ１２４ａにより直流成分がカットされ、心拍を示す交流成分が心拍検出回路１２４の入力部（信号受信部）としてのアナログ回路１４０、１４２を通じて心拍アンプ部１４４に入力される。つまり、コンデンサ１２４ａは、心拍検出回路１２４の入力部に接続されている。心拍信号１３６、１３８は、微弱な信号レベル（数ｍＶ）である。このため、心拍アンプ部１４４は、入力された心拍信号１３６、１３８の交流成分を差動増幅およびフィルタ処理によって、ＥＣＵ１２２で読み取り可能なレベルに変換し、心拍信号１４６を生成する。

心拍信号１４６は、心拍検出回路１２４から出力された後、ＥＣＵ１２２の体調判定部１４８に入力される。体調判定部１４８は、心拍信号１４６に基づいて、乗員１０２の体調を判定する。体調判定部１４８は、心拍信号１４６をいわゆる心拍情報として用いることで、例えば、乗員１０２が居眠りしていることや、心室細動などの異常が生じていることなどを判定する。

警告部１２６は、体調判定部１４８により異常が検知された場合に所定の警告を行う。一例として、警告部１２６は、車両のスピーカ、カーナビのナビゲーション画面を用いた警告出力を行い、乗員１０２に対して警告を行うことができる。

図２は、図１の乗員情報検知装置１００の第１ヒータ電源１１８ａ、１１８ｂを説明する図である。図２（ａ）は、図１（ａ）の乗員情報検知装置１００の一部を例示する機能ブロック図である。図２（ｂ）は、図１（ｂ）の第１ヒータ電源１１８ａ、１１８ｂの回路構成を概略的に例示する図である。

第１ヒータ電源１１８ａ、１１８ｂは、絶縁型の直流電源であって、図２（ａ）に例示するように、例えば心拍検出回路１２４を含む回路全体の共通電源１５０に対して電気的に浮いている（絶縁）状態となる。具体的には図２（ｂ）に例示するように、第１ヒータ電源１１８ａ、１１８ｂは、共通電源１５０に接続され電圧が印加される入力側回路１５２と、所定の電圧を出力する出力側回路１５４との間にトランス１５６が介在する。このため、第１ヒータ電源１１８ａ、１１８ｂは、入力側回路１５２と出力側回路１５４とが絶縁されていて、結果的に心拍検出回路１２４とも直流の電気的に絶縁状態となっている。第１ヒータ電源１１８ａ、１１８ｂは、絶縁型であるものの、ヒータ電力をヒータ電極１０６、１０８に供給可能とするため、出力インピーダンスが基本的には低入力インピーダンスとなっている。

乗員情報検知装置１００では、ヒータ電極１０６、１０８から出力される微弱な心拍信号１３６、１３８の直流成分をコンデンサ１２４ａでカットし、心拍を示す交流成分である心拍信号１４６を心拍検出回路１２４で確実に受信できる。

図３は、比較例の乗員情報検知装置２００を概略的に例示した図である。乗員情報検知装置２００では、絶縁型で直流電源の第１ヒータ電源１１８ａ、１１８ｂに代えて、非絶縁型で交流電源の第２ヒータ電源１５８ａ、１５８ｂを用いている。第２ヒータ電源１５８ａ、１５８ｂは、例えば図２（ｂ）に例示するトランス１５６を含まず、共通電源１５０（図２（ａ）参照）に対して絶縁されていない状態となる。なお共通電源１５０が第２ヒータ電源１５８ａ、１５８ｂを兼用してもよい。

ここで、乗員１０２（人体）の皮膚表面と導電体であるヒータ電極１０６、１０８との間の接触抵抗は、少なくとも数ｋΩとなる。このため、心拍検出回路１２４は、微弱な心拍信号１３６、１３８を検出するために、高入力インピーダンス（例えば、４００ｋΩ〜１０ＴΩ程度）が必要となる。これに対して、非絶縁型の第２ヒータ電源１５８ａ、１５８ｂは、人体から見て低入力インピーダンスと見なせる。その結果、心拍信号１３６、１３８は、図中矢印Ｂ、Ｃに示すように、第２ヒータ電源１５８ａ、１５８ｂ側に流れ、心拍検出回路１２４では検出することができない。

これに対して、第１の実施形態にかかる乗員情報検知装置１００では、絶縁型の第１ヒータ電源１１８ａ、１１８ｂを用いつつ、コンデンサ１２４ａを介してヒータ電極１０６、１０８と心拍検出回路１２４とを接続している。これにより、心拍検出回路１２４で心拍信号１３６、１３８の交流成分である心拍信号１４６を確実に受信できる。したがって、乗員情報検知装置１００では、ヒータ電極１０６、１０８という同一デバイスによってヒータ機能に加え、心拍検出機能を実現できる。また、第１ヒータ電源１１８ａ、１１８ｂは、ヒータ電極１０６、１０８にそれぞれ給電するように２つ設けたが、これに限られず、共通の１つの第１ヒータ電源を設けてもよい。

（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態における乗員情報検知装置１００Ａを概略的に例示した図である。図４（ａ）は、乗員情報検知装置１００Ａの一部を例示する機能ブロック図である。図中では、上記ＥＣＵ１２２、心拍検出回路１２４および警告部１２６を省略した状態で例示している。図４（ｂ）は、図４（ａ）のハイパスフィルタ１６０ａ〜１６０ｄの周波数特性を例示する図である。

乗員情報検知装置１００Ａは、次の３つの点で第１の実施形態にかかる乗員情報検知装置１００と異なる。すなわち乗員情報検知装置１００Ａは、図４（ａ）に例示するように、第１ヒータ電源１１８ａ、１１８ｂに代えて、２つのヒータ電極１０６、１０８に給電する共通に接地された非絶縁型で交流電源の第２ヒータ電源１６２を設けている。また乗員情報検知装置１００Ａは、第２ヒータ電源１６２とスイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄとの間にハイパスフィルタ１６０ａ〜１６０ｄを設けている。さらに、乗員情報検知装置１００Ａでは、上記のコンデンサ１２４ａが設けられていず、心拍検出回路１２４とヒータ電極１０６、１０８とが直接接続されている。

ハイパスフィルタ１６０ａ〜１６０ｄは、図４（ｂ）に例示する周波数特性を有し、第２ヒータ電源１６２の交流電源の周波数帯域を通過させ、交流電源の周波数帯域と異なる心拍信号１３６、１３８の周波数帯域（例えば、１〜１００Ｈｚ程度）を遮断する。

乗員情報検知装置１００Ａでは、スイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄを制御信号１３０ａ〜１３０ｄにより制御し、第２ヒータ電源１６２とヒータ電極１０６、１０８との間を通電状態または非通電状態とすることで、ヒータ機能を有効または無効にできる。

また、乗員情報検知装置１００Ａでは、第２ヒータ電源１６２とヒータ電極１０６、１０８との間が通電状態であって、非絶縁型の第２ヒータ電源１６２が低入力インピーダンスと見なされた場合であっても、心拍信号１３６、１３８がハイパスフィルタ１６０ａ〜１６０ｄにより遮断される。要するに、乗員情報検知装置１００Ａでは、ヒータ電極１０６、１０８が心拍信号１３６、１３８に対して高入力インピーダンスに見えるように、ハイパスフィルタ１６０ａ〜１６０ｄ、ヒータ電極１０６、１０８、心拍検出回路１２４の入力部の配置を適宜設定すればよい。一例として、心拍検出回路１２４の入力部は、ハイパスフィルタ１６０ｂ、１６０ｄとヒータ電極１０６、１０８との間にそれぞれ接続してよい。

このようにすれば、乗員情報検知装置１００Ａでは、心拍信号１３６、１３８が第２ヒータ電源１６２側に流れず、心拍信号１３６、１３８が心拍検出回路１２４で確実に受信され、心拍検出機能が有効になる。

したがって、第２の実施形態にかかる乗員情報検知装置１００Ａによれば、非絶縁型の第２ヒータ電源１６２およびハイパスフィルタ１６０ａ〜１６０ｄを設けることで、ヒータ電極１０６、１０８を利用して、ヒータ機能に加え心拍検出機能を実現できる。また、絶縁型の第１ヒータ電源１１８ａ、１１８ｂを設けないため、製造コストを低減できる。

さらに、上記したように、第２ヒータ電源１６２とヒータ電極１０６、１０８との間が通電状態であってもハイパスフィルタ１６０ａ〜１６０ｄの作用によって心拍検出機能を有効にできる。このため、ヒータ機能を有効のままにするのであれば、スイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄを設けず、心拍信号１３６、１３８を遮断するハイパスフィルタ１６０ａ〜１６０ｄにより心拍検出回路１２４による心拍検出機能を実現してもよい。

（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態における乗員情報検知装置１００Ｂを概略的に例示した図である。図中では、上記ＥＣＵ１２２、心拍検出回路１２４および警告部１２６を省略した状態で例示している。乗員情報検知装置１００Ｂは、上記ハイパスフィルタ１６０ａ〜１６０ｄを設けず、上記ＥＣＵ１２２のヒータ制御回路１２８でスイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄを時分割で切替える点で、第２の実施形態にかかる乗員情報検知装置１００Ａと異なる。

乗員情報検知装置１００Ｂでは、第２ヒータ電源１６２とヒータ電極１０６、１０８との間が通電状態であって、非絶縁型の第２ヒータ電源１６２が低入力インピーダンスと見なされると、心拍信号１３６、１３８が第２ヒータ電源１６２側に流れてしまう。つまり、スイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄがＯＮになると、ヒータ機能が有効になるものの、心拍信号１３６、１３８が心拍検出回路１２４で受信されず、心拍検出機能が無効となる。一方、スイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄがＯＦＦになると、第２ヒータ電源１６２とヒータ電極１０６、１０８との間が非通電状態となってヒータ機能が無効になるものの、心拍信号１３６、１３８が心拍検出回路１２４で受信され、心拍検出機能が有効となる。

そこで、乗員情報検知装置１００Ｂでは、ヒータ制御回路１２８がスイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄを時分割で切替えることで、ヒータ電極１０６、１０８を第２ヒータ電源１６２または心拍検出回路１２４のいずれかに接続させる制御を行う。ただし、時分割のタイミングの設定は、心拍信号１４６（図１参照）をモニタするＥＣＵ１２２の体調判定部１４８で行ってよい。

図６は、図５の乗員情報検知装置１００Ｂの動作を例示したフローチャートである。まず、ヒータ制御回路１２８は、スイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄをＯＮにしてヒータ電極１０６、１０８を通電させ、ヒータ機能を有効にする（ステップＳ１００）。つぎに、ヒータ制御回路１２８は、規定時間が経過してヒータ電極１０６、１０８が所定温度まで上昇したか否かを判定し（ステップＳ１０２）、規定時間が経過したら（Ｙｅｓ）、スイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄをＯＦＦにして、ヒータ機能を無効にする（ステップＳ１０４）。また、ステップＳ１０２で規定時間が経過していなければ（Ｎｏ）、ステップＳ１００の処理を続行する。

つぎに、体調判定部１４８は、心拍検出回路１２４から出力される心拍信号１４６を受信し、心拍数のモニタを開始する（ステップＳ１０６）。続いて、体調判定部１４８は、心拍数を規定時間までモニタしたか否かを判定し（ステップＳ１０８）、規定時間が経過したら（Ｙｅｓ）、ヒータ制御回路１２８により実行される時分割制御のタイミングを設定する（ステップＳ１１０）。また、ステップＳ１０８で規定時間が経過していなければ（Ｎｏ）、ステップＳ１０６の処理を続行する。

以下、図７を参照して、ステップＳ１０８、Ｓ１１０の処理について説明する。図７は、図５の乗員情報検知装置１００Ｂでの時分割のタイミングの設定例を例示した図である。図７（ａ）は、心拍波形を例示するグラフである。図中の横軸は時間（ｓ）であり、縦軸は信号レベル（Ｖ）としている。図７（ｂ）は、図７（ａ）の心拍波形に加え、ヒータ駆動期間Ｄおよび心拍モニタ期間Ｅを例示したグラフである。ヒータ駆動期間Ｄとは、スイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄをＯＮにしてヒータ機能を有効にする期間である。心拍モニタ期間Ｅとは、スイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄをＯＦＦにして心拍検出機能を有効にする期間である。

体調判定部１４８は、ステップＳ１０８の処理で心拍数を規定時間（ここでは、１０秒）だけモニタし、図７（ａ）に例示する心拍波形を得る。つぎに、体調判定部１４８は、ステップＳ１１０の処理で、規定時間での平均心拍数を算出し、心拍波形のピークＦ、Ｇ間の時間Ｔを測定する。さらに、ステップＳ１１０の処理では、体調判定部１４８は、図７（ｂ）に例示するように、ピークＦ、Ｇ間の時間Ｔよりも短いヒータ駆動期間Ｄを設定する。一例として、心拍数が６０ＢＰＭの場合、時間Ｔは１秒となり、例えばヒータ駆動期間Ｄを５００ｍｓと設定してよい。また時間Ｔのうち、ヒータ駆動期間Ｄを除いた期間が心拍モニタ期間Ｅとなる。このようにして、体調判定部１４８は、ヒータ制御回路１２８による時分割制御のタイミングを設定する。

再び図６に戻って説明する。ステップＳ１１０で設定された時分割制御のタイミングに基づいて、ヒータ制御回路１２８は、スイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄをＯＮにして心拍数のモニタを終了し（ステップＳ１１２）、ヒータ機能を有効にする（ステップＳ１１４）。さらに、ヒータ制御回路１２８は、時分割制御のタイミングに基づいて、スイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄをＯＦＦにしてヒータ機能を無効にして（ステップＳ１１６）、心拍数のモニタを開始し（ステップＳ１１８）、その後再び、ステップＳ１１２の処理を実行する。

したがって、第３の実施形態にかかる乗員情報検知装置１００Ｂでは、非絶縁型の第２ヒータ電源１６２を設け、さらにスイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄを時分割で切替えることで、ヒータ電極１０６、１０８を利用して、ヒータ機能に加え心拍検出機能を実現できる。

（第４の実施形態）
図８は、本発明の第４の実施形態における乗員情報検知装置１００Ｃを例示した図である。乗員情報検知装置１００Ｃは、以下の点で第１の実施形態にかかる乗員情報検知装置１００と異なる。すなわち、乗員情報検知装置１００Ｃでは、乗員１０２の心拍に代えて、乗員１０２によるステアリングホイール１０４の把持状態を検知する。このため、乗員情報検知装置１００Ｃは、上記心拍検出回路１２４、コンデンサ１２４ａおよび体調判定部１４８に代えて、信号部１６４、信号処理回路（把持検知回路１６６）、第１信号発生回路１６６ａおよびコンデンサ１７４ａを設けている。

ＥＣＵ１６８の第１信号発生回路１６６ａは、第１信号（把持検出用出力信号１７２）を発生させ、信号部１６４の信号出力部としてのアナログ回路１７０を通じて、把持検出用出力信号１７２をヒータ電極１０６に入力する。上記したように、乗員１０２の左手がヒータ電極１０６に接触し、右手がヒータ電極１０８に接触すると、電極対を構成するヒータ電極１０６、１０８の間に乗員１０２が誘電体として介在することになる。

ヒータ電極１０６に把持検出用出力信号１７２が入力されると、誘電体である乗員１０２を通過して、ヒータ電極１０８から把持状態検知信号１７５が出力される。把持状態検知信号１７５は、乗員１０２によるステアリングホイール１０４の把持情報（把持状態）を示す信号であり、把持状態が交流成分として示される。

信号部１６４のアナログ回路１７４は、ＤＣカット用のコンデンサ１７４ａを介してヒータ電極１０８と接続されている。このため、ヒータ電極１０８から出力される把持状態検知信号１７５の直流成分はコンデンサ１７４ａでカットされる。一方、把持状態を示す把持状態検知信号１７５の交流成分は、信号部１６４の信号受信部としてのアナログ回路１７４を通じて第２信号（把持検出用受信信号１７６）として出力され、把持検知回路１６６で確実に受信される。つまり、把持検出用受信信号１７６は、把持状態検知信号１７５の交流成分とされ、把持状態検知信号１７５に含まれている。第１ヒータ電源１１８ａ、１１８ｂがヒータ電極１０６、１０８から乗員１０２を通して見かけ上アース（接地）される。

把持検知回路１６６は、把持検出用受信信号１７６に基づいて、乗員１０２によるステアリングホイール１０４の把持状態を検知する。以下では、乗員１０２がステアリングホイール１０４を両手で把持した状態を第１状態といい、それ以外の状態を第２状態という。すなわち第２状態とは、乗員１０２がステアリングホイール１０４を左手あるいは右手のみで把持している状態や両手とも把持していない状態をいう。

把持検出用受信信号１７６の信号レベル（電圧値）などのパラメータは、乗員１０２が電極対の間に介在するか否か、すなわち第１状態または第２状態のいずれかであるかによって変化する。以下、図９を参照して把持検出用受信信号１７６の信号レベルの変化について説明する。

図９は、図８の電極対を通過して受信された電気信号の波形を例示した図である。図９（ａ）は、第１状態での把持検出用受信信号１７６ａの波形を例示している。図９（ｂ）は、第２状態での把持検出用受信信号１７６ｂの波形を例示している。なお、図中の横軸は時間（ｍｓ）であり、縦軸は信号レベル（Ｖ）としている。さらに、ここでの把持検出用受信信号１７６ａ、１７６ｂの波形は、例えば、信号部１６４がヒータ電極１０６に周波数１ｋＨｚ、電圧５Ｖｐｐの把持検出用出力信号１７２を印加した場合に得られたものとする。

第１状態での把持検出用受信信号１７６ａは、誘電体としての乗員１０２を通過した信号であり、図９（ａ）に例示するように、信号レベルの絶対値が１Ｖを超えている。一方、第２状態での把持検出用受信信号１７６ｂは、電極対の間に誘電体が介在しないとき得られた信号である。把持検出用受信信号１７６ｂは、図９（ｂ）に例示するように、信号レベルの絶対値が１Ｖ未満となり、第１状態での把持検出用受信信号１７６ａと比べて信号レベルが低い。

そこで、本実施形態では、例えば把持検知回路１６６内の適宜のメモリに、図９（ａ）に鎖線で例示する信号レベルが１Ｖ程度であって第１状態のときに得られる閾値Ｓを格納している。把持検知回路１６６は、メモリから閾値Ｓを読み出すことで、把持検出用受信信号１７６の信号レベルが第１状態あるいは第２状態のいずれに対応しているかを判定する。

警告部１２６は、把持検知回路１６６によってステアリングホイール１０４の把持状態が第２状態であると検知された場合に、車両のスピーカ、カーナビのナビゲーション画面を用いた警告出力を行い、乗員に対して警告を行うことができる。

ＥＣＵ１６８のヒータ制御回路１７８は、制御信号１３０ａ〜１３０ｄによってスイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄを制御し、第１ヒータ電源１１８ａ、１１８ｂとヒータ電極１０６、１０８との間を通電状態または非通電状態とすることで、ヒータ機能を有効または無効にできる。

このように、第４の実施形態にかかる乗員情報検知装置１００Ｃでは、絶縁型の第１ヒータ電源１１８ａ、１１８ｂを用いつつ、コンデンサ１７４ａを介してヒータ電極１０８と信号部１６４のアナログ回路１７４とを接続している。これにより、把持検知回路１６６で把持状態検知信号１７５の交流成分である把持検出用受信信号１７６を確実に受信できる。したがって、乗員情報検知装置１００Ｃでは、ヒータ電極１０６、１０８という同一デバイスによってヒータ機能に加え、把持検知機能を実現できる。また、第１ヒータ電源１１８ａ、１１８ｂは、ヒータ電極１０６、１０８にそれぞれ給電するように２つ設けたが、これに限られず、共通の１つの第１ヒータ電源を設けてもよい。

（第５の実施形態）
図１０は、本発明の第５の実施形態における乗員情報検知装置１００Ｄを概略的に例示した図である。図１０（ａ）は、乗員情報検知装置１００Ｄの一部を例示する機能ブロック図である。図中では、上記信号部１６４、ＥＣＵ１６８および警告部１２６を省略した状態で例示している。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のローパスフィルタ１８０ａ〜１８０ｄの周波数特性を例示する図である。

乗員情報検知装置１００Ｄは、図１０（ａ）に例示するように、次の３つの点で第４の実施形態にかかる乗員情報検知装置１００Ｃと異なる。すなわち、乗員情報検知装置１００Ｄは、第１ヒータ電源１１８ａ、１１８ｂに代えて、２つのヒータ電極１０６、１０８に給電する共通に接地された非絶縁型で交流電源の第２ヒータ電源１８２を設けている。また乗員情報検知装置１００Ｄは、第２ヒータ電源１８２とスイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄとの間にローパスフィルタ１８０ａ〜１８０ｄを設けている。さらに、乗員情報検知装置１００Ｄでは、上記のコンデンサ１７４ａが設けられていず、信号部１６４のアナログ回路１７４とヒータ電極１０８とが直接接続されている。

把持検出用出力信号１７２は、図１０（ａ）に例示するように、ヒータ電極１０６とスイッチング素子１２０ａとの間であってヒータ電極１０６の上流側に接続されたアナログ回路１７０を通して入力される。ヒータ電極１０６に把持検出用出力信号１７２が入力されると、誘電体である乗員１０２を通過して、ヒータ電極１０８から把持状態検知信号１７５が出力される。アナログ回路１７４は、ヒータ電極１０８とスイッチング素子１２０ｄとの間であってヒータ電極１０８の下流側に接続されている。把持状態検知信号１７５は、アナログ回路１７４を通して把持検出用受信信号１７６ｃとして出力される。

ローパスフィルタ１８０ａ〜１８０ｄは、図１０（ｂ）に例示する周波数特性を有し、第２ヒータ電源１８２の交流電源の周波数帯域を通過させ、交流電源の周波数帯域と異なる把持検出用出力信号１７２および把持状態検知信号１７５の周波数帯域を遮断する。ここで、把持検出用出力信号１７２は、周波数が高過ぎると、図８に例示するステアリングホイール１０４のヒータ電極１０６と芯材１１０（図１（ｂ）参照）との間に構成されるコンデンサ成分によりバイパスされてしまう。この場合には、ステアリングホイール１０４の把持状態が第２状態であっても、把持検出用受信信号１７６ｃの信号レベルが高くなり誤検出される可能性がある。このため、把持検出用出力信号１７２は、例えば１００ｋＨｚ程度を上限としている。

乗員情報検知装置１００Ｄによれば、スイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄを制御信号１３０ａ〜１３０ｄにより制御し、第２ヒータ電源１８２とヒータ電極１０６、１０８との間を通電状態または非通電状態とすることで、ヒータ機能を有効または無効にできる。

また、第２ヒータ電源１８２とヒータ電極１０６、１０８との間が通電状態であって、非絶縁型の第２ヒータ電源１８２が低入力インピーダンスと見なされた場合であっても、把持検出用出力信号１７２および把持状態検知信号１７５がローパスフィルタ１８０ａ〜１８０ｄにより遮断される。よって、把持検出用出力信号１７２および把持状態検知信号１７５が第２ヒータ電源１８２側に流れず、把持検出用受信信号１７６ｃが把持検知回路１６６で確実に受信される。要するに、乗員情報検知装置１００Ｄでは、把持検出用出力信号１７２および把持状態検知信号１７５に対してヒータ電極１０６、１０８が高入力インピーダンスに見えるように、ローパスフィルタ１８０ａ〜１８０ｄ、ヒータ電極１０６、１０８、信号部１６４の配置を適宜設定すればよい。一例として、信号部１６４のアナログ回路１７０、１７４は、ローパスフィルタ１８０ａ、１８０ｄとヒータ電極１０６、１０８との間にそれぞれ接続してよい。

したがって、第５の実施形態にかかる乗員情報検知装置１００Ｄによれば、非絶縁型の第２ヒータ電源１８２およびローパスフィルタ１８０ａ〜１８０ｄを設けることで、ヒータ電極１０６、１０８を利用して、ヒータ機能に加え把持検知機能を実現できる。また、絶縁型の第１ヒータ電源１１８ａ、１１８ｂを設けないため、製造コストを低減できる。

上記したように、第２ヒータ電源１８２とヒータ電極１０６、１０８との間が通電状態であってもローパスフィルタ１８０ａ〜１８０ｄの作用によって把持検知機能を有効にできる。このため、ヒータ機能を有効のままにするのであれば、スイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄを設けず、把持検出用出力信号１７２および把持状態検知信号１７５を遮断するローパスフィルタ１８０ａ〜１８０ｄにより把持検知回路１６６による把持検知機能を実現してもよい。

（第６の実施形態）
図１１は、本発明の第６の実施形態における乗員情報検知装置１００Ｅを概略的に例示した図である。図中では、上記ＥＣＵ１６８、信号部１６４および警告部１２６を省略した状態で例示している。乗員情報検知装置１００Ｅは、上記ローパスフィルタ１８０ａ〜１８０ｄを設けず、上記ＥＣＵ１６８のヒータ制御回路１７８でスイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄを時分割で切替える点で、第５の実施形態にかかる乗員情報検知装置１００Ｄと異なる。

乗員情報検知装置１００Ｅでは、第２ヒータ電源１８２とヒータ電極１０６、１０８との間が通電状態であって、非絶縁型の第２ヒータ電源１８２が低入力インピーダンスと見なされると、把持検出用出力信号１７２および把持状態検知信号１７５が第２ヒータ電源１８２側に流れてしまう。つまり、スイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄがＯＮになると、ヒータ機能が有効になるものの、把持検出用受信信号１７６ｃが把持検知回路１６６で受信されず、把持検知機能が無効となる。一方、スイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄがＯＦＦになると、第２ヒータ電源１８２とヒータ電極１０６、１０８との間が非通電状態となってヒータ機能が無効になるものの、把持検出用受信信号１７６ｃが把持検知回路１６６で受信され、把持検知機能が有効となる。

そこで、乗員情報検知装置１００Ｅでは、ヒータ制御回路１７８がスイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄを時分割で切替えることで、ヒータ電極１０６、１０８を第２ヒータ電源１８２または把持検知回路１６６のいずれかに接続させる制御を行う。

図１２は、図１１の乗員情報検知装置１００Ｅの動作を例示したフローチャートである。まず、ヒータ制御回路１７８は、スイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄをＯＮにしてヒータ電極１０６、１０８を通電させ、ヒータ機能を有効にする（ステップＳ２００）。つぎに、ヒータ制御回路１７８は、規定時間が経過してヒータ電極１０６、１０８が所定温度まで上昇したか否かを判定し（ステップＳ２０２）、規定時間が経過したら（Ｙｅｓ）、スイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄをＯＦＦにして、ヒータ機能を無効にする（ステップＳ２０４）。また、ステップＳ２０２で規定時間が経過していなければ（Ｎｏ）、ステップＳ２００の処理を続行する。

つぎに、把持検知回路１６６は、把持検出用出力信号１７２をヒータ電極１０６に入力し、ヒータ電極１０８からアナログ回路１７４を通じて出力される把持検出用受信信号１７６ｃを受信し、把持状態を検知する（ステップＳ２０６）。続いて、把持検知回路１６６は、例えば所定時間経過すると、把持検出用受信信号１７２をヒータ電極１０６に入力しないことで、把持状態の検知を終了する（ステップＳ２０８）。ただし、ステップＳ２０８では、ヒータ制御回路１７８がスイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄをＯＮにすることで、把持検出用受信信号１７６ｃが把持検知回路１６６で受信されず、結果的に把持状態の検知を終了させてもよい。

つぎに、ヒータ制御回路１７８は、スイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄをＯＮにすることで、ヒータ機能を有効にして（ステップＳ２１０）、例えば所定時間経過すると、再びステップＳ２０４の処理を実行する。

したがって、第６の実施形態にかかる乗員情報検知装置１００Ｅでは、非絶縁型の第２ヒータ電源１８２を設け、さらにスイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄを時分割で切替えることで、ヒータ電極１０６、１０８を利用して、ヒータ機能に加え把持検知機能を実現できる。

（第７の実施形態）
図１３は、本発明の第７の実施形態における乗員情報検知装置１００Ｆを概略的に例示した図である。図１３（ａ）は、乗員情報検知装置１００Ｆの一部を例示する機能ブロック図である。図中では、上記ＥＣＵ１６８、信号部１６４および警告部１２６を省略した状態で例示している。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の乗員情報検知装置１００Ｆの動作に伴うスイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄなどの状態を示す図である。

乗員情報検知装置１００Ｆは、図１３（ａ）に例示するように、以下の点で第６の実施形態にかかる乗員情報検知装置１００Ｅと異なる。すなわち、乗員情報検知装置１００Ｆは、ＥＣＵ１６８の第１信号発生回路１６６ａが把持検出用出力信号１７２を出力せず、それに代えて、ヒータ制御回路１７８がスイッチング素子１２０ａの制御信号１３０ａを変化させて把持検出用出力信号１７２を生成する。このため、乗員情報検知装置１００Ｆは、図１３（ａ）に例示するように、第１信号発生回路１６６ａおよび信号部１６４の信号出力部としてのアナログ回路１７０（図８参照）が不要となる。

乗員情報検知装置１００Ｆでは、例えば、ヒータ制御回路１７８がスイッチング素子１２０ａに印加するゲート電圧すなわち制御信号１３０ａを変化させることで、把持検出用出力信号１７２を生成する。一例として、必要とされる把持検出用出力信号１７２が１０ｋＨｚの正弦波（サイン波）であれば、制御信号１３０ａを同じく１０ｋＨｚの正弦波にして、これをスイッチング素子１２０ａに印加すればよい。このようにすれば、スイッチング素子１２０ａでは、印加されたゲート電圧の変化に応じて、ドレイン電流が変化し、把持検出用出力信号１７２が生成される。なおヒータ制御回路１７８は、スイッチング素子１２０ｂに印加する制御信号１３０ｂを変化させて、把持検出用出力信号１７２を生成してもよい。

乗員情報検知装置１００Ｆでは、第２ヒータ電源１８２とヒータ電極１０６、１０８との間が通電状態であると、上記同様に、非絶縁型の第２ヒータ電源１８２が低入力インピーダンスと見なされる。そこで、ヒータ制御回路１７８がスイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄを時分割で切替えて、ヒータ電極１０６、１０８を第２ヒータ電源１８２または把持検知回路１６６のいずれかに接続させながら、さらにスイッチング素子１２０ａで把持検出用出力信号１７２を生成する。

すなわち、乗員情報検知装置１００Ｆによれば、図１３（ｂ）に例示するように、スイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄをＯＮにすることでヒータ機能を有効とし、ＯＦＦにすることでヒータ機能を無効にできる。ここで、スイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄがＯＦＦであれば、把持検出用出力信号１７２が生成されないため、把持検知回路１６６で把持検出用受信信号１７６ｃが受信できず、把持検知機能が無効となっている。

そこで、乗員情報検知装置１００Ｆでは、スイッチング素子１２０ａのみをＯＮにして、制御信号１３０ａを変化させることで、把持検出用出力信号１７２を生成し、把持検知回路１６６で把持検出用受信信号１７６ｃを確実に受信させる。このとき、乗員１０２によるステアリングホイール１０４の把持状態が第１状態であれば、図９（ａ）に例示するように、把持検出用受信信号１７６ａは、信号レベルの絶対値が１Ｖを超えたものとなる。一方、把持状態が第２状態であれば、図９（ｂ）に例示するように、把持検出用受信信号１７６ｂは、信号レベルの絶対値が１Ｖ未満となり、第１状態よりも信号レベルが低くなる。このようにして、乗員情報検知装置１００Ｆでは、把持検知回路１６６による把持検知機能を有効または無効にできる。

したがって、第７の実施形態にかかる乗員情報検知装置１００Ｆでは、非絶縁型の第２ヒータ電源１８２を設け、スイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄを時分割で切替えつつ、例えばスイッチング素子１２０ａの制御信号１３０ａを変化させることで、ヒータ電極１０６、１０８を利用して、ヒータ機能に加え把持検知機能を実現できる。

（第８の実施形態）
図１４は、本発明の第８の実施形態における乗員情報検知装置１００Ｇを概略的に例示した図である。図１４（ａ）は、乗員情報検知装置１００Ｇの一部を例示する機能ブロック図である。図中では、上記ＥＣＵ１６８、信号部１６４および警告部１２６を省略した状態で例示している。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）の乗員情報検知装置１００Ｇの動作に伴うスイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄなどの状態を示す図である。

乗員情報検知装置１００Ｇは、ヒータ制御回路１７８によるスイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄの時分割制御に加え、乗員１０２に電気刺激を与えるためにスイッチング素子１２０ａ、１２０ｄを切替える点で、第６の実施形態にかかる乗員情報検知装置１００Ｅと異なる。

乗員情報検知装置１００Ｇでは、第２ヒータ電源１８２とヒータ電極１０６、１０８との間が通電状態であると、上記同様に、非絶縁型の第２ヒータ電源１８２が低入力インピーダンスと見なされる。そこで、ヒータ制御回路１７８がスイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄを時分割で切替えて、ヒータ電極１０６、１０８を第２ヒータ電源１８２または把持検知回路１６６のいずれかに接続させる。

すなわち、乗員情報検知装置１００Ｇによれば、図１４（ｂ）に例示するように、スイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄをＯＮにすることでヒータ機能を有効とし、ＯＦＦにすることでヒータ機能を無効にできる。また、スイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄがＯＦＦであれば、把持検出用出力信号１７２がヒータ電極１０６に入力される。そして、ヒータ電極１０８からアナログ回路１７４を通じて出力された把持検出用受信信号１７６ｃが把持検知回路１６６で受信され、把持検知機能が有効となる。

さらに、乗員情報検知装置１００Ｇでは、図１４（ｂ）に例示するように、乗員１０２に電気刺激を与えるために、スイッチング素子１２０ａ、１２０ｄをＯＮにする。これにより、第２ヒータ電源１８２から出力される電気信号１８４は、スイッチング素子１２０ａを経てヒータ電極１０６から誘電体である乗員１０２を通過し、さらにヒータ電極１０８からスイッチング素子１２０ｄを通じて第２ヒータ電源１８２側に流れる。

第２ヒータ電源１０６から出力される電気信号１８４は、把持検出用出力信号１７２および把持状態検知信号１７５よりも信号レベルが高いため、乗員１０２の皮膚表面に電気刺激を与えることができる。この乗員情報検知装置１００Ｇでは、図１３（ｂ）に例示するように、スイッチング素子１２０ａをＯＮにした状態で、スイッチング素子１２０ｄを所定のタイミングでＯＮまたはＯＦＦに切り替え制御することで、乗員１０２に与える電気刺激のパターンを適宜調整できる。なお電気信号１８４は、例えば信号部１６４の信号受信部としてのアナログ回路１７４に数ｋΩの入力インピーダンスがあるため、把持検知回路１６６で受信されず、誤検出されることもない。

図１５は、図１４の乗員情報検知装置１００Ｇの動作を例示したフローチャートである。まず、ヒータ制御回路１７８は、スイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄをＯＮにしてヒータ電極１０６、１０８を通電させ、ヒータ機能を有効にする（ステップＳ３００）。つぎに、ヒータ制御回路１７８は、規定時間が経過してヒータ電極１０６、１０８が所定温度まで上昇したか否かを判定し（ステップＳ３０２）、規定時間が経過したら（Ｙｅｓ）、スイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄをＯＦＦにして、ヒータ機能を無効にする（ステップＳ３０４）。また、ステップＳ３０２で規定時間が経過していなければ（Ｎｏ）、ステップＳ３００の処理を続行する。

把持検知回路１６６は、把持検出用出力信号１７２をヒータ電極１０６に入力し、ヒータ電極１０８からアナログ回路１７４を通じて出力される把持検出用受信信号１７６ｃを受信し、把持状態を検知する（ステップＳ３０６）。続いて、ヒータ制御回路１７８は、例えば所定時間経過すると、スイッチング素子１２０ａ、１２０ｄをＯＮにして、乗員１０２に電気刺激を与える（ステップＳ３０８）。ステップＳ３０８での電気刺激は、音や視覚とは異なる警告として機能する。

把持検知回路１６６は、把持検出用出力信号１７２をヒータ電極１０６に入力しないことで、把持状態の検知を終了する（ステップＳ３１０）。ただし、ステップＳ３１０では、ヒータ制御回路１７８がスイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄをＯＮにすることで、把持検出用受信信号１７６が把持検知回路１６６で受信されず、結果的に把持状態の検知を終了させてもよい。

つぎに、ヒータ制御回路１７８は、スイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄをＯＮにすることで、ヒータ機能を有効にして（ステップＳ３１２）、例えば所定時間経過すると、再びステップＳ３０４の処理を実行する。

このように、乗員情報検知装置１００Ｇでは、非絶縁型の第２ヒータ電源１８２を設け、スイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄを時分割で切替えつつ、例えばスイッチング素子１２０ａ、１２０ｄのＯＮ／ＯＦＦを切り替えている。したがって、ヒータ電極１０６、１０８を利用して、ヒータ機能に加え、把持検知機能を実現できるだけでなく、電気刺激による警告を行うことができる。

上記各実施形態では、ステアリングホイール１０４にヒータ電極１０６、１０８を２つ設けるようにしたが、これに限られず、乗員１０２がステアリングホイール１０４を両手で把持した際、電極対が構成されるのであれば３つ以上設けてもよい。このように、ステアリングホイール１０４に任意の２つ以上のヒータ電極を設けた場合、第１ヒータ電源および第２ヒータ電源から給電されていないヒータ電極であっても、心拍信号や把持状態検知信号を出力可能である。よって、信号処理回路に接続されるヒータ電極としては、給電されていない電極も含む。このような場合であっても、ヒータ電極を利用して、ヒータ機能に加え、信号処理回路としての心拍検出回路１２４による心拍検出機能や、把持検知回路１６６による把持検知機能を実現できる。

また上記各実施形態のうち、乗員情報検知装置１００Ｂ、１００Ｅ、１００Ｆ、１００Ｇにおいて、スイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄの時分割制御によって、ヒータ電極１０６、１０８を利用して、ヒータ機能に加え心拍検出機能や把持検知機能を実現している。しかしスイッチング素子１２０ａ〜１２０ｄの時分割制御は、他の各実施形態すなわち乗員情報検知装置１００Ａ、１００Ｃ、１００Ｄに適用してもよい。このようにすれば、心拍検出機能または把持検知機能とヒータ機能とを確実に切替えることが可能となり、ヒータ電極１０６、１０８を利用して、ヒータ機能に加え心拍検出機能または把持検知機能をより確実に実現できる。

さらに上記各実施形態では、信号処理回路として心拍検出回路１２４または把持検知回路１６６のいずれか一方のみを採用したが、これに限られず、心拍検出回路１２４および把持検知回路１６６の両方を設けてよい。一例として、第１ヒータ電源１１８ａ、１１８ｂを用いる場合には、図１（ａ）に例示する乗員情報検知装置１００に、図８に例示する乗員情報検知装置１００Ｃの把持検知回路１６６、第１信号発生回路１６６ａを設け、さらに心拍信号１３６、１３８と干渉せず把持検出用受信信号１７６を受信可能とするように、信号部１６４およびコンデンサ１７４ａを配置すればよい。

また一例として、第２ヒータ電源１６２を用いる場合には、図４（ａ）に例示する乗員情報検知装置１００Ａに、まず上記把持検知回路１６６、第１信号発生回路１６６ａを設ける。つぎに、乗員情報検知装置１００Ａに、心拍信号１３６、１３８と干渉せず図１０（ａ）に例示する把持検出用受信信号１７６ｃを受信可能とするように、上記信号部１６４を配置する。さらに、乗員情報検知装置１００Ａに対して、ハイパスフィルタ１６０ａ〜１６０ｄに代えて、心拍信号１３６、１３８の周波数を遮断するとともに、把持検出用出力信号１７２および把持状態検知信号１７５の周波数も遮断するバンドパスフィルタを設ける。このようにすれば、心拍信号１３６、１３８、把持検出用出力信号１７２および把持状態検知信号１７５は、バンドパスフィルタにより遮断され、第２ヒータ電源１６２側に流れない。このため、心拍信号１３６、１３８および把持検出用受信信号１７６ｃは、心拍検出回路１２４および把持検知回路１６６でそれぞれ確実に受信できる。

したがって、上記のように心拍検出回路１２４および把持検知回路１６６の両方を設けることで、ヒータ電極１０６、１０８を利用して、ヒータ機能に加え心拍検出機能および把持検知機能を実現できる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例について説明したが、以上に述べた実施形態は、本発明の好ましい例であって、これ以外の実施態様も、各種の方法で実施または遂行できる。特に本願明細書中に限定される主旨の記載がない限り、この発明は、添付図面に示した詳細な部品の形状、大きさ、および構成配置等に制約されるものではない。また、本願明細書の中に用いられた表現および用語は、説明を目的としたもので、特に限定される主旨の記載がない限り、それに限定されるものではない。

したがって、当業者であれば、請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、車両のステアリングホイールに設けられた複数のヒータ電極を備える乗員情報検知装置に利用することができる。

Claims (13)

1. 車両のステアリングホイールに設けられ、互いに絶縁分離されていて、通電により発熱する複数のヒータ電極と、
   前記複数のヒータ電極のうちで少なくとも２つのヒータ電極に給電する少なくとも１つの絶縁型で直流電源の第１ヒータ電源と、
   コンデンサを介して前記ヒータ電極と接続され、前記ヒータ電極から出力される乗員情報信号を処理する信号処理回路とを備えることを特徴とする乗員情報検知装置。
2. 前記コンデンサは、前記信号処理回路の入力部に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の乗員情報検知装置。
3. 第１ヒータ電源から前記ヒータ電極に至る回路の途中に設けられ、第１ヒータ電源と前記ヒータ電極との間を通電状態または非通電状態とするスイッチング素子をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の乗員情報検知装置。
4. 当該乗員情報検知装置は、前記スイッチング素子を時分割で切替える制御回路を更に備え、
   前記制御回路は、前記ヒータ電極を前記第１ヒータ電源または前記信号処理回路のいずれかに所定時間間隔で接続させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の乗員情報検知装置。
5. 前記信号処理回路は、前記少なくとも２つのヒータ電極から出力された乗員の心拍信号を差動増幅処理することで乗員の心拍を検出する心拍検出回路を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の乗員情報検知装置。
6. 前記信号処理回路は、前記少なくとも２つのヒータ電極の一方に第１信号を入力する第１信号発生回路を更に備え、該少なくとも２つのヒータ電極の一方および他方に接触した乗員を通過した第１信号が他方から出力される第２信号に基づいて、乗員による前記ステアリングホイールの把持状態を検知する把持検知回路を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の乗員情報検知装置。
7. 車両のステアリングホイールに設けられ、互いに絶縁分離されていて、通電により発熱する複数のヒータ電極と、
   前記複数のヒータ電極のうちで少なくとも２つのヒータ電極に給電する共通に接地された非絶縁型で交流電源の第２ヒータ電源と、
   第２ヒータ電源から前記ヒータ電極に至る回路の途中に設けられ、第２ヒータ電源の交流電源の周波数を通過させ、前記ヒータ電極から出力される乗員情報信号の周波数を遮断するフィルタと、
   前記乗員情報信号を処理する信号処理回路と、
   を備え、
   前記第２ヒータ電源の交流電源は、前記乗員情報信号と異なる周波数を用い、
   前記信号処理回路の入力部は、前記フィルタと前記ヒータ電極の間に接続されることを特徴とする乗員情報検知装置。
8. 当該乗員情報検知装置は、第２ヒータ電源から前記ヒータ電極に至る回路の途中に設けられるスイッチング素子を更に備え、
   前記スイッチング素子は、第２ヒータ電源と前記ヒータ電極との間を通電状態または非通電状態とすることを特徴とする請求項７に記載の乗員情報検知装置。
9. 当該乗員情報検知装置は、前記スイッチング素子を時分割で切替える制御回路を更に備え、
   前記制御回路は、前記ヒータ電極を第２ヒータ電源または前記信号処理回路のいずれかに所定時間間隔で接続させることを特徴とする請求項８に記載の乗員情報検知装置。
10. 前記乗員情報信号は、乗員の心拍信号であり、
    前記信号処理回路は、前記少なくとも２つのヒータ電極から出力された前記乗員の心拍信号を検出する心拍検出回路を含み、
    前記フィルタは前記心拍信号の周波数を遮断するハイパスフィルタであることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の乗員情報検知装置。
11. 前記乗員情報信号は、乗員による前記ステアリングホイールの把持状態を示す把持状態検知信号であり、
    前記信号処理回路は、前記少なくとも２つのヒータ電極の一方に第１信号を入力する第１信号発生回路を更に備え、該少なくとも２つのヒータ電極の一方および他方に接触した乗員を通過した第１信号が他方から出力される前記把持状態検知信号に含まれる第２信号に基づいて、乗員による前記ステアリングホイールの把持状態を検知する把持検知回路を含み、
    前記フィルタは、前記把持状態検知信号の周波数を遮断するローパスフィルタであることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の乗員情報検知装置。
12. 前記乗員情報信号は、乗員の心拍信号および乗員による前記ステアリングホイールの把持状態を示す把持状態検知信号であり、
    前記信号処理回路は、
    前記少なくとも２つのヒータ電極から出力された前記乗員の心拍信号を検出する心拍検出回路と、
    前記少なくとも２つのヒータ電極の一方に第１信号を入力する第１信号発生回路と、
    前記少なくとも２つのヒータ電極の一方および他方に接触した乗員を通過した第１信号が他方から出力される前記把持状態検知信号に含まれる第２信号に基づいて、乗員による前記ステアリングホイールの把持状態を検知する把持検知回路とを備え、
    前記フィルタは前記心拍信号の周波数を遮断し、且つ、前記把持状態検知信号の周波数を遮断するバンドパスフィルタであることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の乗員情報検知装置。
13. 車両のステアリングホイールに設けられ、互いに絶縁分離されていて、通電により発熱する複数のヒータ電極と、
    前記複数のヒータ電極のうちで少なくとも２つのヒータ電極に給電する共通に接地された非絶縁型で交流電源の第２ヒータ電源と、
    前記ヒータ電極から出力される乗員情報信号を処理する信号処理回路と、
    前記第２ヒータ電源から前記ヒータ電極に至る回路の途中に設けられ、第２ヒータ電源と前記ヒータ電極との間を通電状態または非通電状態とするスイッチング素子と、
    前記スイッチング素子を時分割で切替えて、前記ヒータ電極を第２ヒータ電源または前記信号処理回路のいずれかに所定時間間隔で接続させる制御回路とを備えることを特徴とする乗員情報検知装置。

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