WO2004089209A1

WO2004089209A1 - 生体情報検出装置、これに用いる接触部材及び生体情報検出部用塗料

Info

Publication number: WO2004089209A1
Application number: PCT/JP2004/003390
Authority: WO
Inventors: Masatoshi Yanagidaira; Mitsuo Yasushi; Takehiko Shioda
Original assignee: Pioneer Corporation
Priority date: 2003-04-03
Filing date: 2004-03-15
Publication date: 2004-10-21
Also published as: JPWO2004089209A1; US20050239075A1; EP1611844A4; CN1767784A; EP1611844A1

Abstract

自動車の運転者等から心拍数等の生体情報を正確に検出するための生体情報検出装置を提供する。生体情報の被検出者である自動車の運転手が握るための操縦ハンドル1と、操縦ハンドル1に備えられる右側の電極41及び左側の電極42と、この電極41及び42に接続された交流差動アンプ6と、を含む生体情報検出装置10を用いる。この右側の電極41と交流差動アンプ6との間の抵抗値R1と、操縦ハンドル1を握る運転者の手51と電極41との間の電極インピーダンスr1及びC1と、の和が、交流作動アンプ6における入力インピーダンスZ1の100分の1以下とし、左側の電極42についても同様にすることにより、上記課題を解決する。

Description

明細書生体情報検出装置、これに用いる接触部材及び生体情報検出部用塗料技術分野

本発明は、車両や船舶、飛行機などを運転或いは操縦する者の心拍や脳波などの生体情報を検出するための生体情報検出装置、これに用いる接触部材及び生体情報検出用塗料に関する。背景技術

近年、自動車の運転中における運転者の健康状態を知るための生体情報検出装置が検討されている。こうした生体情報検出装置によれば、例えば車両運転中における運転者の心拍を検出し、かかる心拍に基づいて、眠気、疲労、焦燥感或いは不整脈の有無等の運転者の健康状態を判定する手がかりとすることができる。そして、このようにして運転者やその自動車の管理者等がその体調の変化を知ることで、その後の運転を別の人と交代したり、休憩するなどの対応をすることができる。このように、生体情報検出装置は、自動車等の運転時の安全性に貢献できるものである。

ここで、こうした生体情報検出装置としては、自動車のハンドノレ部分に電極を設け、この電極により生体情報を検出するものが知られている（例えば、特許文献 1参照)。

特許文献 1

特開平 1 1— 2 2 5 9 7 5号公報（0 0 2 0段落、 0 0 2 6段落等）し力しながら、従来の生体情報検出装置においては、生体情報の検出信号の精度が低い場合があるという問題があった。

より具体的には、当該生体情報の検出用に用いる電極の構造や材質によって個々のィンピーダンスや抵抗値が変動する他、その電極が接続される増幅部において、その電極が検出した生体情報に対応する生体の信号が歪んだり、雑音が混入することがあった。そして、このように生体情報に対応する生体信号の精度が低いと、運転者の正確な健康状態を判定することができず、運転時の安全性に貢献するという、生体情報検出装置本来の役割が果たせないという問題があった。発明の開示

そこで、本願の課題は、上記した問題を解決することが一例として挙げられ、生体情報に対応する生体信号の検出精度を向上させ、車両等の運転時における安全性に貢献できる生体情報検出装置、これに用いる接触部材及ぴ生体情報検出部用塗料を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項 1に記載の発明は、生体情報の被検出者に接触するように配置された操縦ハンドル等の接触部と、当該接触部に備えられ前記被検出者から前記生体情報を検出する電極等の生体情報検出部と、当該生体情報検出部に接続され前記検出された生体情報に対応する生体信号を増幅するァンプ等の増幅部と、により構成される生体情報検出装置において、前記生体情報検出部と前記増幅部との間の抵抗値と、前記接触部に接触する被検出者と前記生体情報検出部との間のインピーダンスと、の和が、前記増幅部における入力インピーダンスの 1 0 0分の 1以下である構成とする。

上記課題を解決するために、請求項 1 8に記載の発明は、請求項 1乃至請求項 1 7のいずれか 1項に記載の生体情報検出装置に含まれる接触部として用いられる操縦ハンドル等の接触部材であって、電極等の前記生体情報検出部は、抵抗値が 5 k Ω以下である構成とする。

上記課題を解決するために、請求項 2 8に記載の発明は、被検出者から生体情報を検出するための電極等の検出部を形成する生体情報検出部用塗料であって、体積抵抗率が 2 5 Ω c m以下の導電性材料と、エポキシ系樹脂と、硬化剤とからなる構成とする。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の一の実施形態にかかる生体情報検出装置の概略及ぴその等価回路を示す図である。

図 2は、図 1の操縦ハンドルにおける電極が形成された部位を示す図である。図 3は、本発明の一の実施形態にかかる装置の生体情報を送信する構成を示す図である。

図 4は、本発明の他の実施形態にかかる生体情報検出装置の概略を示す図である。

図 5は、本発明の更に他の実施形態にかかる生体情報検出装置の概略を示す図である。

図 6は、実施例及び比較例の心電図波形を示す図である。

(符号の説明）

1…操縦ハンドル

2…ステアリングホイール

3…スポーク

41、 42、 72、 82…電極

51、 52···手

6…交流差動アンプ

7…サイドブレーキ部材

8…肘掛部材

10、 1 1、 12…生体情報検出装置

Va 1、 Va 2···心拍により発生する電位（初期電位）

Vb l、 Vb 2…アンプに入力される電位

Rl、 R 2…電極一アンプ間抵抗値

r l、 r 2…電極インピーダンス（抵抗分）

C l、 C 2…電極インピーダンス（静電容量分）

Z 1、 Z 2···アンプの入力インピーダンス発明を実施するための最良の形態

次に、本発明に好適な実施の形態について、図面に基づいて説明する。

なお、以下に説明する本実施形態の生体情報検出装置は、生体情報の被検出者に接触するように配置された接触部としての自動車の操縦/、ンドルと、この操縦ハンドルに備えられた生体情報検出部としての電極と、この電極に接続される増幅部としてのアンプと、により構成され、生体情報の被検出者をその自動車の運転者とし、生体情報としてその運転者の心拍数を検出するために、心電図波形を出力するものである。

始めに、実施形態に係る生体情報検出装置の構成を、図 1を用いて説明する。図 1 ( a ) に示すように、本実施形態の生体情報検出装置 1 0は、操縦ハンドル 1と、電極 4と、交流差動アンプ 6と、を備えている。

このとき、操縦ハンドル 1は、ステアリングホイール 2と、このステアリングホイール 2を支持するスポーク 3と、により構成されている。そして、当該操縦ハンドル 1において、ステアリングホイール 2の左右両側には、その表面に一対の電極（右側の電極 4 1及ぴ左側の電極 4 2 ) が形成され、生体情報としての運転者の心拍（換言すれば、運転者の手における電位）を検出する。そして更に、電極 4 1及ぴ 4 2は、当該各電極 4 1及ぴ 4 2間の電位差を検出する交流差動ァンプ 6 (以下、交流差動アンプ 6を単にアンプ 6ともいう。）に接続されている。なお、本願において、左右とは、その部材等の使用状態における左右をいうものとする。

次に、図 1 ( a ) に示す構成の電気的な等価回路について、図 1 ( a ) 及び図 1 ( b ) を用いて説明する。図 1 ( b ) に示す等価回路において、 V a l及び V a 2は、心臓の鼓動に応じて左右の手に夫々発生する電位である（以下、 V a l 、 V a 2を初期電位 V aという。）。一方、図 1 ( a ) に示す R 1及び R 2は、電極 4 1及ぴ 4 2とァンプ 6との間の抵抗の値であり、 R 1は、操縦ハンドル 1の電極 4 1上で運転者の手 5 1が触れた位置からアンプ 6までの間の抵抗値を示す (以下、 R l、 R 2を電極一アンプ間抵抗値 Rという。）。ここで、電極一アンプ間抵抗値 Rは、電極 4 1及ぴ 4 2の材質とアンプ 6からの距離、電極 4 1及ぴ 4 2の運転者の手が触れた位置から当該電極 4 1及ぴ 4 2の端までの長さ、及ぴ幅並びに膜厚等によって決まる抵抗値であるが、詳しくは後述する。

次に、 r 1、 C 1及ぴ r 2、 C 2は、夫々、運転者の手 5 1及ぴ 5 2と電極 4 1及び 4 2との間のインピーダンスを示し、電極インピーダンス若しくは接触ィンピーダンスとよばれる (以下、本願においては、電極インピーダンス r及び C という）。なお、 rは、運転者の手 5 1及ぴ 5 2と電極 4 1及び 4 2の間に存在する抵抗分を示し、 Cは、運転者の手 5 1及び 5 2と電極 4 1及ぴ 4 2との間に存在する静電容量分を示す。また、 Z 1及び Z 2はアンプ 6における入力端子毎の入カインピーダンスを示す。

ここで、電極 4 1から得られる電位 V a 1と電極 4 2から得られる電位 V a 2 との間の電位差に、所定の増幅を行えば心電図波形が得られる。

すなわち、まず右側の電極 4 1について考えると、本来は初期電位 V a 1がそのままアンプ 6の入力値として得られることが望ましいが、実際には、電極一ァンプ間抵抗値 R 1と電極インピーダンス r 1及ぴ C 1との和と、アンプの入カインピーダンス Z 1との間で分圧された値 V b 1が、ァンプ 6の入力値となる。同様に、左側の電極 4 2においても、初期電位 V a 2が、電極一アンプ間抵抗値 R 2と電極インピーダンス r 2及ぴ C 2との和と、アンプの入力インピーダンス Z 2との間で分圧された値 V b 2が、アンプ 6の入力値となる。

そして、本実施形態においては、電極一アンプ間抵抗値 R (1 1又は1 2 ) と、電極インピーダンス r及ぴ C ( r 1及ぴ C 1又は r 2及ぴ C 2 ) との和が、ァンプ 6の入力インピーダンス Z ( Z 1又は Z 2 ) の 1 0 0分の 1以下とされている。より具体的には、電極一アンプ間抵抗値 R 1と、電極インピーダンス r l及ぴ C 1との和が、アンプの入力インピーダンス Z 1の 1 0 0分の 1以下とされており、また、電極一アンプ間抵抗値 R 2と、電極ィンピーダンス r 2、 C 2との和が、アンプの入力インピーダンス Z 2の 1 0 0分の 1以下とされている。なお、電極一アンプ間抵抗値 R (R 1 X«R 2 ) と、電極インピーダンス r及び C ( r 1及ぴ C 1又は r 2及ぴ C 2 ) との和の下限値は、特に限定されないが、アンプ 6の入力インピーダンス Z ( 2 1又は∑2 ) の 1 0 0 0 0分の 1以上とする。このとき、電極一了ンプ間抵抗値 Rと、電極ィンピーダンス r及び Cとの和をこのような範囲とすることで、個々のィンピーダンスや抵抗値が変動することや、周波数特性をもつ電極ィンピーダンスにより、アンプ 6の (+ ) 入力部と (― ) 入力部で原信号 (初期電位） V a 1又は V a 2が歪んだり、雑音が混入されることが抑制できる。その結果、アンプ 6から正確な心電図波形が得られるようになるのである。

ここで、アンプ 6の入力インピーダンス Zは、通常、夫々 1 ΜΩ以上であるため、電極一ァンプ間抵抗値 Rと電極ィンピーダンス r及ぴ Cとの和は 10 k Ω以下とする。このような範囲とすることにより、上述のように、電極一アンプ間抵抗値 Rと、電極ィンピーダンス r及び Cとの和が、アンプの入カインピーダンス Zの 100分の 1以下となる。より具体的には、抵抗値 R 1と電極ィンピーダンス r 1及ぴ C 1との和を 10 k Ω以下とし、抵抗値 R 2と電極ィンピーダンス r 2及ぴ C 2との和も 10 k Ω以下とする。なお、電極—ァンプ間抵抗値 Rと電極インピーダンス r及び Cとの和の下限値は、特に限定されないが、通常、 0. 1 程度である。この下限値については、後述する。

この時、抵抗値 R並びに電極インピーダンス r及び Cの和が上述の範囲内であれば、電極一アンプ間抵抗値 Rや電極ィンピーダンス r及ぴ Cの夫々の値は特に限定されないが、通常、各値は以下のように設定される。

すなわち、電極一アンプ間抵抗値 Rは、アンプ 6の入力インピーダンス Zの 2 00分の 1以下とする。具体的には、抵抗値 R 1は、アンプ 6の入力インピーダンス Z 1の 200分の 1以下とし、また、抵抗値 R 2も、アンプ 6の入力インピ一ダンス Z 2の 200分の 1以下とする。なお、電極一アンプ間抵抗値 Rの下限値は、特に限定されないが、通常、アンプ 6の入力インピーダンス Zの 2. 3 X 10⁵分の 1以上とする。

そして、アンプ 6の入力インピーダンス Zは、上述したように通常 1ΜΩ以上であるため、電極一アンプ間抵抗値 Rは 5 k Ω以下とする。このような範囲とすることにより、上述のように、電極一アンプ間抵抗値が、アンプ 6の入力インピーダンス Zの 200分の 1以下となる。具体的には、抵抗値 R1及び R2を、夫々に 5 k Ω以下とする。

ここで、上述した如く電極一アンプ間抵抗値 Rを 5 k Ω以下とするために、電極 41及ぴ 42には、その抵抗値が 5 k Ω以下となる導電性樹脂等を用いる。こうした導電性樹脂の材料 (導電性成分）としては、体積抵抗率 _Pが 25 Ω c m以下の材料を使用することができる。そうした材料としては、銀、ニッケル、金、パラジウム、炭素又はカーボンナノチューブの少なくともいずれかを含むものが好ましく用いられる。なお、各材料の体積抵抗率は、銀 (Ag) ； 1. 1X10— ⁴ Ω cm、ニッケル（N i ) ； 2. 7x10一¹ Ω c m、金 (Au) ； 2. 1x10— ²Ω c m、パラジウム（P d) ; 8· 2xl 0一² Ω cm, 炭素 (C) ； 1. 3x10^_1Ω cmである。このうち、銀の体積抵抗率が最も低いため、銀は、電極 41及ぴ 4 2の高性能な導電材料として好ましく用いられる。また、導電性成分の材料の体積抵抗率 pの下限値は、特に限定されないが、通常、銀の体積抵抗率 pである 1 . lxl 0— ⁴Ω cmとする。

また、導電性の材料として、透明かつ導電性を有する金属酸化物又は透明かつ導電性を有する高分子の少なくとも一方を含む材料がより好ましく用いられる。これらの金属酸ィヒ物又は高分子を含む材料は、導電性を有するため、上述のように電極一アンプ間抵抗値 Rを 5 k Ω以下とすることができる。更に、これらの材料は、透明であるために、後述する塗料に含ませて導電性樹脂層 45を形成したときに、導電性樹脂層 45が形成される部材の色が現れるため、導電性樹脂層 4 5が形成される部材の色と、この部材の周りの部材、例えば、車両の内装とを調和させることができる。そのため、上述の銀等の導電性成分に比べて、意匠性を高めることができる。

ここで、透明かつ導電性を有する金属酸化物としては、例えば、 I TO ( indium Tin Oxide)、 AT O (Antimony Tin Oxide)、 A Z O (Aluminium Zinc Oxide) 等が挙げられる。なお、これらの各材料の体積抵抗率 pは、 I TO ; 9 X 10— ³Ω cm、 ATO； 5 X 10— ³Q cm、 AZO ; 2 X 10^_4Ω c mであり、いずれも上述の 25 Ω cm以下である。また、透明かつ導電性を有する高分子としては、一般に導電性高分子と呼ばれるもの、例えば、電子受容体又は電子供与体がドープされたポリアセチレン、ポリピロール、ポリチォフェン等が挙げられる。なお、導電性高分子は、導電率が 10— ⁷S · cm—¹以上の値を示す高分子である。

なお、本実施形態においては、電極 41及び 42は、操縦ノヽンドル 1のステアリングホイール 2上に導電性樹脂層 45として形成されている。この導電性樹脂層 45を形成する塗料は、上述の電極 41及ぴ 42の材料として用いられる銀、ニッケル、金、パラジウム、炭素又はカーボンナノチューブの少なくともいずれかを導電性成分として含有し、バインダ一成分としてエポキシ系樹脂等を含有し、更に硬化剤を含有している。この塗料には、上述の導電性成分を 70〜 80質量％程度含有させる。なお、この塗料に含まれる導電性成分としては、塗装後の剥がれ落ちゃクラック発生等の品質劣化の問題を考慮すると、銀がもっとも安定しており、好ましく用いられる。

更に、導電性樹脂層 45を形成するために、上述の導電性成分を含有する塗料を操縦ハンドル 1の表面に塗装する。この塗装面積及ぴ膜厚は、操縦ハンドル 1 の大きさから、通常、長さ 5 O cm程度、幅 5 cm程度、膜厚 50 zm程度とされる。上述のように、導電性成分の体積抵抗率 /0を 25 Ω c m以下とすることにより、下記式（1) のように、塗装面（=電極 41及ぴ 42) の抵抗値を 5 k Ω 以下とすることができる。

5 k Ω> 50 (cm) / (5 (cm) X 50 m)) … (1)

(公式；抵抗値 = X長さ/ (幅 X膜厚）による）なお、式（1) に従って、（px長さ Z断面積）の値が 5 kQよりも小さくなれば、電極 41及ぴ 42の面積（長さ及び幅）や膜厚は、特に限定されない。ここで、上述の抵抗値 Rの下限値は、特に限定されないが、上述の体積抵抗率 pが最も低い銀を用い、接触部位より塗装面端までの長さを最低で 1 cm程度とすると、抵抗値 Rは 4. 4 X 10— ³Ω以上となる。

一方、電極ィンピーダンス r及び Cは、アンプ 6における入カインピーダンス Zの 200分の 1以下とする。具体的には、電極インピーダンス r 1及ぴ C1は、アンプ 6における入力インピーダンス Z 1の 200分の 1以下とし、また、電極インピーダンス r 2及ぴ C 2も、アンプ 6における入力インピーダンス Z 2の 200分の 1以下とする。なお、電極ィンピーダンス r及ぴ Cの下限値は、特に限定されないが、通常、アンプ 6における入力インピーダンス Zの 10000分の 1以上とする。

ここで、アンプ 6の入力インピーダンス Zは、通常、 1ΜΩ以上であるため、電極インピーダンス r及び Cは 5 k Ω以下となる。このような範囲とすることにより、上述のように、電極インピーダンス r及ぴ Cが、アンプ 6の入力インピーダンス Zの 200分の 1以下となる。具体的には、電極インピーダンス r 1及び C 1は 5 k Ω以下とし、また、電極インピーダンス r 2及ぴ C 2も 5 k Ω以下とする。そして、電極インピーダンス r及び Cを 5 k Ω以下とするために、電極 41及ぴ 42は、操縦ハンドル 1の左右夫々について、運転者の手 51及び 52と電極 41及び 42との接触面積が一箇所につき 2 cm²以上となるように形成する。ここで、電極インピーダンス r及ぴ Cは、上述のように周波数特性を有し、周波数が低くなるほど電極ィンピーダンスが大き <なる。例えば、銀を電極 41及び 42の導電性成分として用いた場合には、心電図の周波数成分の下限を 1 H z前後と考えると、 1Hzに対する電極インピーダンスは 10 k Ω程度である (より詳細には、例えば、脳波電極ポケット知識く電極とペーストのお話 > (1993 年 6月 9日、 NEC三栄） P 16参照)。この値は、医療用に使用される 1 cm² 程度の面積の電極を用いた場合の値である。しカゝし、接触面積を大きくすれば、 rが小さくなり、 Cによつて形成される容量性のィンピーダンスも下がるので、電極ィンピーダンス r及ぴ Cは小さくなる。よって、操縦ハンドル 1に形成する電極 4と運転者の手 5との接触面積を 2 cm²以上とすることにより、電極ィンピーダンス r及び Cを 10 k Ωの 1 2以下、すなわち 5 k Ω以下まで下げることができる。更に、この接触面積を 25 cm²以上とすることにより、電極インピーダンス r及び Cを 10 kQの 1Z25以下、すなわち 0. 4 k Ω程度まで下げることができる。更にまた、この接触面積を運転者の手のひらが全て電極 4に接触した状態を考え、 100 cm²以下とすることにより、電極インピーダンス r及び Cを 10 k Ωの 1/100以下、すなわち 0. 1 程度まで下げることができる。そのため、被検出者と生体情報検出部の間のインピーダンス（電極ィンピーダンス r及ぴ C) の下限値は、特に限定されないが、通常、 0. l kQ程度である。

以上より、抵抗値 Rと電極ィンピーダンス r及ぴ Cとの和の下限値は、上述のように 0. 1 k Ω以上とし、上述の抵抗値 Rの下限値と、上述の電極ィンビーダンス r及び Cの下限値と、の和としたが、電極インピーダンス r及び Cの下限値にほぼ等しくなる。

このような構成とするには、例えば、図 2 (a) に示すように、運転者に面しない下部面全域に、電極 41及び 42として、右側の電極 41と左側の電極 42 とが接触しないように導電性樹脂層 45を形成する。なお、図 2は操縦ハンドル 1のステアリングホイ一ノレ 2における電極が形成された部位を示す図である。次に、こうした本実施形態の生体情報検出装置 1 0により得られた電位情報が、交流差動アンプ 6から出力された後の流れについて図 3を用いて説明する。なお、図 3は、本実施形態の生体情報検出装置 1 0の具体的構成の一例を示すプロック図である。

図 3に示すように、実施形態の生体情報検出装置 1 0には、電極 4 1及ぴ 4 2 間の電位差を検出する交流差動アンプ 6と、交流差動ァンプ 6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 (Low Pass Filter) 1 7と、 L P F 1 7の出力を増幅するアンプ 1 8と、アンプ 1 8よりの心拍信号をディジタル信号に変換する A/D (Analog/Digital)変 1 9と、 A/D変 1 9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 C P U 2 0と、変換されたディジタル心拍信号を一時的に記憶するバッファ 2 1 と、 C P U 2 0に動作クロックを与えるクロック発生器 2 5と、からなる心拍データ送信装置 7が含まれている。

次にその動作を図 1乃至図 3を用いて説明する。

先ず、運転者が車両を運転すべくステアリングホイール 2を手 5 1及ぴ 5 2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一対の電極 4 1及ぴ 4 2に接触する。このとき、電極 4 1及び 4 2は、電位式心拍センサを構成しており、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）を電極 4 1及び 4 2力ら検出し、 '心臓の鼓動を検出する。そして、電極 4 1及ぴ 4 2により検出された電位は交流差動ァンプ 6に入力され、電極 4 1及び 4 2間の電位差を検出する。次に、交流差動アンプ 6の出力は L P F 1 7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が除去され、当該出力のうちの 2 0 H z心拍信号成分（約 2 0 H z ) のみが通過される。そして、 L P F 1 7を通過した心拍信号は、アンプ 1 8により所定レベルに増幅された後、 A/D変^ 1 9によりディジタル信号に変換される。その後、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 C P U 2 0に入力され、 C P U 2 0よりバッファ 2 1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 C P U 2 0に入力された時刻すなわち運転者の心拍が何時に検出されたのかという情報を併せて記憶しておくこともできる。なお、 C P U 2 0にはクロック発生器 2 5により動作クロックが供給されている。

このように電極 4 1及び 4 2で検出された運転者の手の心拍による電位を適宜増幅等することにより、心電図波形が得られる。

なお、電極 4 1及ぴ 4 2で検出された電位のデータを以下のように利用することができる。すなわち、例えば、運転者の運転中における生体情報をリアルタイムで他の装置に送信し、その装置に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することができる。また、運転中における生体情報を所定の装置に格納しておき、運転者が運転を終えた後に、その運転中の運転者の生体情報を知らせることができるようにしてもよい。このように、運転者の生体情報を運転者に知らせる装置として、車載用ナビゲーシヨン装置が好ましく用いら ;1 る。

以上説明したように、本実施形態の生体情報検出装置 1 0によれば、電極ーァンプ間抵抗値 Rと、電極インピーダンス r及ぴ Cとの和が、アンプ 6における入力インピーダンス Zの 1 0 0分の 1以下であることにより、生体情報として運転者の心臓の鼓動に応じて発生する手の生体（電位）信号が歪んだり、生体信号に雑音が混入されることが抑制される。そのため、アンプ 6において、正確な電位を増幅して出力することができ、正確な心電図波形を得ることができる。このように、本実施形態の生体情報検出装置 1 0により、走行時においても運転者の心拍検出を安定して行うことが可能となる。

また、本実施形態に用いられる自動車の縦ハンドル 1によれば、電極 4 1は、その抵抗値が 5 k Ω以下であることにより、電極 4 1一アンプ 6間の抵抗値 R 1が 5 k Ω以下となる。また、電極 4 2は、その抵抗値が 5 k Ω以下であることにより、電極 4 2—アンプ 6間の抵抗値 R 2が 5 k Ω以下となる。この抵抗値 R 1、 R 2は、夫々、通常 1 ΜΩ程度あるアンプ 6の入力インピーダンス Z 1又は Z 2の 2 0 0分の 1以下となる。そのため、電極一アンプ間抵抗値 Rと、電極ィンピーダンス r及ぴ Cとの和が、アンプ 6における入力インピーダンス Zの 1 0 0分の 1以下とすることができる。これにより、生体情報の運転者の心臓の鼓動に応じて発生する手の電位信号が、アンプ 6の入力部において歪んだり、電位信号に雑音が混入されることが抑制される。そのため、アンプ 6において、正確な電位を増幅して出力することができ、正確な心電図波形を得ることができる。このように、本実施形態の生体情報検出装置 1 0により、走行時においても運転者の心拍検出を安定して行うことが可能となる。

また、本実施形態に用いられる電極形成用の塗料によれば、体積抵抗率 _Pが 2 5 Ω c m以下の導電性材料で構成されるため、例えば、この塗料を 2 5 0 c m² ( 5 c m X 5 0 c m) 程度の面積、 5 0 m程度の膜厚で塗装して形成した電極 4 1及び 4 2では、その抵抗値を 5 k Ω以下とすることができる。そのため、電極 4 1 (又は 4 2 ) —アンプ 6間の抵抗値 Rが 5 k Ω以下となる。この抵抗値 Rは、通常 1 ΜΩ程度あるアンプ 6の入力インピーダンス Zの 2 0 0分の 1以下となる。そのため、電極一アンプ間抵抗値 Rと、電極インピーダンス r及ぴじとの和が、アンプ 6における入力インピーダンス Zの 1 0 0分の 1以下とすることができる。これより、生体情報の運転者の心臓の鼓動に応じて発生する手の生体信号が、アンプ 6の入力部において歪んだり、生体信号に雑音が混入されることが抑制される。そのため、アンプ 6において、正確な電位を増幅して出力することができ、正確な心電図を得ることができる。このように、生体情報検出装置により、走行時においても運転者の心拍検出を安定して行うことが可能となる。次いで、上述の生体情報検出装置 1 0の実施形態について、その変形形態を説明する。

上記の生体情報検出装置 1 0の実施形態にぉレ、ては、自動車の操縦ハンドル 1 を、生体情報の被検出者が接触する部材として説明したが、これに限定されるものではなく、自動車、船又は飛行機等の乗り物のいずれかの操縦部に対して本願を適用することができる。また、人が接触することや握ることができる部材であれば、操縦ハンドル以外の部材であってもよく、例えば、スロットルレバーや、機械や装置の作動や操縦に用いられるスィッチ等を用いることができる。

更に、生体情報の被検出者が接触する部材は、自動車、船又は飛行機の少なくともいずれかを操縦するために用いられる操縦部と、この操縦部を用いて操縦する被検出者が接触することによりこの被検出者を補助するように構成されている補助用接触部と、からなる形態としてもよい。この形態について、図 4及ぴ図 5 に示した生体情報検出装置 1 1及び 1 2を用いて説明する。なお、図 4及び図 5 において、図 1に示す部材と同様の機能を有する部材には同じ符号を付し、説明を省略する。

生体情報検出装置が自動車に設けられる場合に、補助用接触部は、例えば、図 4に示すような補助的なブレーキとして用いられるサイドブレーキ部材 7、図 5 に示すような腕を休めるために用いられる肘掛部材 8、又は、車の変速装置が自動式（いわゆるオートマチック車）の場合に駐車や運転等の機能を選択するために用いられたり、車の変速装置が手動式（いわゆるマニュアル車）の場合に変速装置を切り替えるために用いられるシフトレバー部材となる。また、捕助用接触部は、その他に、被検出者が自動車等を操縦する際にその操縦を補助したり、被検出者の身体を補助する部材等が用いられる。補助用接触部としては、これらの部材の少なくともいずれかが用いられる。

また、図 4に示すように、生体情報検出装置 1 1は、操縦部であるハンドル 1 に備えられた生体情報検出部である電極 4 2と、補助用接触部であるサイドブレ一キ部材 7に備えられた生体情報検出部である電極 7 2と力増幅部であるアンプ 6の手前で接続されるように構成することができる。なお、電極 4 2と電極 7 2とは、短絡していてもよい。 ' このような構成により、アンプ 6は、電極 4 2と電極 7 2のうち、被検出者が接触している方の生体信号を検出して、この信号を増幅し、所期の効果を得ることができる。なお、図 4においては、左手側の電極（一） 4 2及ぴ 7 2のみについて接続する構成としたが、右手側の電極（+) 4 1についても補助用接触部を設け、同様に構成してもよレ、。

更に、図 5に示すように、生体情報検出装置 1 2は、増幅部であるアンプ 6は、ハンドル 1に備えられた電極 4 2又は補助用接触部である肘掛部材 8に備えられた生体情報検出部である電極 8 2の、被検出者が接触しているいずれか一方により検出された生体信号を増幅するように構成することができる。

このような構成により、アンプ 6は、被検出者が接触している方の生体信号を検出して増幅し、所期の効果を得ることができる。なお、図 5においては、左手側の電極 (-) 4 2及び 8 2のみについて、アンプ 6がいずれかの生体信号を増幅するように構成したが、右手側の電極（+) 4 1についても補助用接触部を設け、同様に構成してもよい。

このように、接触部として、操縦部の他に捕助用接触部を設けることにより、自動車等を運転する被検出者が、操作用ハンドル等の主となる操縦部を両手で握つていない場合においても、操縦部に触れていない方の手又は腕が補助用接触部に接触していれば、被検出者の生体情報を検出することができる。なお、被検出者の生体情報の信号を得るために、接触部に設けられる生体情報検出部としての電極には、少なくとも被検出者の指、手、腕又は肘等の肌が接触している必要が ¾>る。

具体的に、本実施形態の生体情報検出装置 1 1、 1 2においては、アンプ 6は、二つの系統の電極（4 1 ) と（4 2、 7 2又は 8 2 ) から生体信号を増幅する場合に、アンプ 6は、一方の系統の操縦部 1に備えられた電極 4 1に被検出者が接触して検出された生体信号と、他方の系統の操縦部 1に備えられた電極 4 2又はサイドブレーキ部材 7に備えられた電極 7 2、肘掛部材 8 2に備えられ^電極 8 2のうち、被検出者が接触しているいずれか一方により検出された生体信号と、を増幅するものである。

また、生体情報検出部としての電極は、自動車、船又は飛行機の操縦部又は補助用接触部に設ける際に、既存の操縦部や補助用接触部に導電性樹脂層からなる電極のュニットを取り付けて、このュニットから増幅部としてのアンプに接続することができる。一方、生体情報検出部としての電極は、自動車、船又は飛行機の操縦部又は補助用接触部に、上述の塗料を直接塗装してもよい。

なお、図 4及び図 5に示される生体情報検出装置の実施形態においては、増幅部において、操縦部と捕助用接触部のいずれかから得られる生体情報の信号を増幅するため、その等価回路は、図 1 ( b ) に示されるものと同様である。また、図 4においては、左手 5 2がハンドル 1及びサイドブレーキ部材 7に掛けられており、図 5においては、左手 5 2がハンドル 1及ぴ肘掛部材 8に掛けられている、これらの図は便宜的なものであって、実際に左手 5 2は、ハンドル 1、サイドブレーキ部材 7又は肘掛部材 8のいずれかに掛けられているか、いずれにも掛けられていないものである。上記の生体情報検出装置の実施形態においては、電極 4 1及ぴ 4 2は、操縦ハンドル 1に備えられた導電性樹脂層 4 5からなるものとして説明したが、これ,に限定されるものではなく、上記所定の体積抵抗率を有する材料を用レヽ、上記所定の生体情報の被検出者の手 5 1及び 5 2との接触面積を有していればよい。具体的には、図 2 ( b )、 ( c ) に示すように、操縦ハンドル 1のステアリングホイ一ル 2自体を体積抵抗率が 2 5 Ω c m以下である材料で形成した電極 4 6としてもよレ、。電極 4 6を形成する位置は、特に限定されず、図 2 ( b ) のようにステアリングホイール 2の一部分のみに設けてもよいし、図 2 ( c ) のようにステアリングホイール 2を一周するように設けてもよい。また、一部分に設ける場合にも、その位置は特に限定されない。このように、電極 4 1及ぴ 4 2の形態は、特に限定されず、上述の抵抗値 Rと電極ィンピーダンス r及び Cを提供できるようなものであればよレ、。

なお、電極 4 1及ぴ 4 2を導電性樹脂層 4 5により形成した場合に、その導電性樹脂層用の塗料を塗布する位置は特に限定されるものではないが、通常、上述の施形態のように、操縦ハンドル 1のステアリングホイール 2における運転者に面しない側のみとされる。このように形成すると、操縦ハンドル 1の美観を損なわずに、生体情報検出装置における電極としての機能を果たすことができる。なお、電極 4 1及び 4 2は、ステアリングホイール 2の運転者に面する側のみに設けたり、ステアリングホイール 2の外側のみ又は内側のみに設けたり、ステアリングホイール 2の外面を一周するように設けてもよい。ただし、左右の各電極 4 1及ぴ 4 2を接触させないようにする必要がある。

上記の生体情報検出装置の実施形態においては、電極を一対の電極 4 1及び 4 2から形成しているが、これに限定されるものではなく、例えば、一の電極から形成されていてもよいし、三以上の電極から形成してもよい。また、同様の実施形態においては、交流差動アンプ 6を増幅部として用いているが、これに限定されるものではなく、電位を検出する電極に応じて、電位を増幅する機能を有するものであればよレ、。

(実施例）

上述の実施形態の実施例と比較例により、電極一アンプ間抵抗 Rと電極ィンピ一ダンス r及ぴ Cの心電図波形への影響を具体的に説明する。なお、いずれの場合にも、アンプ 6の入力インピーダンス Zは、 1ΜΩ程度である。

(I) 実施例

先ず、電極一ァンプ間抵抗 Rを 5 k Ω以下とし、電極ィンピーダンス r及ぴ C を 0. 4 k Ωとした場合の心電図波形を図 6 (a) に示す。この場合の電極一ァンプ間抵抗 Rと、電極ィンピーダンス r及ぴ Cとの和は、少なくともアンプ 6の入カインピーダンス Zの 100分の 1以下である。また、電極一アンプ間抵抗 R 並びに電極インピーダンス r及ぴ Cは、夫々ァンプ 6の入カインピーダンス Zの 200分の 1以下である。

(I I) 比較例 1

次に、電極一アンプ間抵抗 Rを 100 k Ωとし、電極ィンピーダンス r及び C を 0. 4 k Ωとした場合の心電図波形を図 6 (b) に示す。これは、電極一アンプ間抵抗値 Rが上述の実施形態において規定するものに比べて大きい。この場合の電極一アンプ間抵抗 Rと、電極ィンピーダンス r及ぴ Cとの和は、アンプ 6の入力インピーダンス Zの 100分の 1以上である。

(I I I) 比較例 2

更に、電極一アンプ間抵抗 Rを 5 k Ω以下とし、電極ィンピーダンス r及び C を 10 k Ωとした場合の心電図波形を図 6 (c) に示す。これは、電極ィンピーダンス r及び Cが上述の実施形態おいて規定するものに比べて大きい。この場合の電極一ァンプ間抵抗 Rと、電極ィンピーダンス r及ぴ Cとの和は、ァンプ 6 の入力インピーダンス Zの 100分の 1以上である。

(IV) 評価結果

上述の図 6 (a) 乃至（c) より、図 6 (a) の実施例の場合に、心電図波形が明確に現れており、最も安定して電位信号を検出できた。一方、図 6 (b) 又は（c) の比較例においては、心電図波形に雑音が入ったものであり、心電図波形が見えにくく、利用しにくいものであった。

Claims

請求の範囲

1 . 生体情報の被検出者に接触するように配置された接触部と、当該接触部に備えられ前記被検出者から前記生体情報を検出する生体情報検出部と、当該生体情報検出部に接続され前記検出された生体情報に対応する生体信号を増幅する増幅部と、により構成される生体情報検出装置において、

前記生体情報検出部と前記増幅部との間の抵抗値と、前記接触部に接触する被検出者と前記生体情報検出部との間のインピーダンスと、の和が、前記増幅部における入力インピーダンスの 1 0 0分の 1以下であることを特徴とする生体情報検出装置。

2. 請求項 1に記載の生体情報検出装置において、

前記生体情報検出部と前記増幅部との間の抵抗値と、前記接触部に接触する被検出者と前記生体情報検出部との間のィンピーダンスと、の和が、 1 0 k Ω以下であることを特徴とする生体情報検出装置。

3 . 請求項 1又は請求項 2に記載の生体情報検出装置において、

前記生体情報検出部と前記増幅部との間の抵抗値が、前記増幅部における入力ィンピーダンスの 2 0 0分の 1以下であることを特徴とする生体情報検出装置。

4. 請求項 1乃至請求項 3のいずれか 1項に記載の生体情報検出装置において前記生体情報検出部と前記増幅部との間の抵抗値が、 5 k Ω以下であることを特徴とする生体情報検出装置。

5 . 請求項 1乃至請求項 4のいずれか 1項に記載の生体情報検出装置において前記生体情報検出部は、体積抵抗率が 2 5 Ω c m以下である材料からなることを特徴とする生体情報検出装置。

6 . 請求項 1乃至請求項 5のいずれか 1項に記載の生体情報検出装置において前記生体情報検出部は、銀、ニッケル、金、パラジウム、炭素又はカーボンナノチューブの少なくともレ、ずれかを含む材料からなることを特徴とする生体情報検出装置。

7. 請求項 1乃至請求項 5のいずれか 1項に記載の生体情報検出装置において前記生体情報検出部は、透明かつ導電性を有する金属酸化物又は透明かつ導電性を有する高分子の少なくとも一方を含む材料からなることを特徴とする生体情

8 . 請求項 1乃至請求項 7のいずれか 1項に記載の生体情報検出装置において前記接触部に接触する被検出者と前記生体情報検出部との間のインピーダンス力前記増幅部における入力インピーダンスの 2 0 0分の 1以下であることを特徴とする生体情報検出装置。

9 . 請求項 1乃至請求項 8のいずれか 1項に記載の生体情報検出装置において前記接触部に接触する被検出者と前記生体情報検出部との間のィンピーダンス、 5 以下であることを特徴とする生体情報検出装置。

1 0 . 請求項 1乃至請求項 9のいずれか 1項に記載の生体情報検出装置にぉレ、て、

前記生体情報検出部は、被検出者との接触面積が一箇所につき 2 c m²以上となるように前記生体情報検出部の面積が設定されていることを特徴とする生体情報検出装置。

1 1 . 請求項 1乃至請求項 1 0のいずれか 1項に記載の生体情報検出装置におレヽて、

前記接触部は、自動車、船又は飛行機の少なくともいずれかの操縦部からなることを特徴とする生体情報検出装置。

1 2 . 請求項 1乃至請求項 1 1のレ、ずれか 1項に記載の生体情報検出装置において、

前記接触部は、自動車、船又は飛行機の少なくともいずれかを操縦するため用いられる操縦部と、前記操縦部を用いて操縦する被検出者が接触することにより当該被検出者を補助するように構成されている補助用接触部と、からなることを特徴とする生体情報検出装置。

1 3 . 請求項 1 2に記載の生体情報検出装置において、

前記生体情報検出装置が、前記自動車に設けられる場合に、

前記補助用接触部は、サイドブレーキ部材、肘掛部材、シフトレバー部材の少なくともレ、ずれかであることを特徴とする生体情報検出装置。

1 4 . 請求項 1 2又は請求項 1 3に記載の生体情報検出装置において、前記操縦部に備えられた前記生体情報検出部と、前記補助用接触部に備えられた前記生体情報検出部と、が接続されていることを特徴とする生体情報検出装置

1 5 . 請求項 1 2又は請求項 1 3に記載の生体情報検出装置において、前記増幅部は、前記操縦部に備えられた前記生体情報検出部又は前記補助用接触部に備えられた前記生体情報検出部のうち、前記被検出者が接触しているいずれか一方により検出された前記生体信号を増幅することを特徴とする生体情報検

1 6 . 請求項 1 2乃至請求項 1 5のいずれか一項に記載の生体情報検出装置において、

前記増幅部は、二つの系統の前記生体情報検出部から前記生体信号を增幅する場合に、

前記増幅部は、一方の系統の前記操縦部に備えられた前記生体情報検出部に前記被検出者が接触して検出された前記生体信号と、

他方の系統の前記操縦部に備えられた前記生体情報検出部又は前記補助用接触部に備えられた前記生体情報検出部のうち、前記被検出者が接触しているいずれか一方により検出された前記生体信号と、を増幅することを特徴とする生体情報

1 7 . 請求項 1乃至請求項 1 6のいずれか 1項に記載の生体情報検出装置において、

前記生体情報検出部は、前記接触部に備えられた導電性樹脂層からなることを特徴とする生体情報検出装置。

1 8 . 請求項 1乃至請求項 1 7のいずれか 1項に記載の生体情報検出装置に含まれる接触部として用いられる接触部材であって、

前記生体情報検出部は、抵抗値が 5 k Ω以下であることを特徴とする接触部材

1 9 . 請求項 1 8に記載の接触部材において、 ·

前記生体情報検出部は、体積抵抗率が 2 5 Ω c m以下である材料からなることを特徴とする接触部材。

2 0 . 請求項 1 8又は請求項 1 9に記載の接触部材において、

前記生体情報検出部は、銀、ニッケル、金、パラジウム、炭素又はカーボンナノチューブの少なくともレ、ずれかを含む材料からなることを特徴とする接触部材

2 1 . 請求項 1 8又は請求項 1 9に記載の接触部材において、

前記生体情報検出部は、透明かつ導電性を有する金属酸ィ匕物又は透明かつ導電性を有する高分子の少なくとも一方を含む材料からなることを特徴とする接触部材。

2 2 . 請求項 1 8乃至請求項 2 1のいずれか 1項に記載の接触部材において、前記生体情報検出部は、被検出者との接触面積が一箇所につき 2 c m²以上となるように前記生体情報検 m部の面積が設定されていることを特徴とする接触部材。 '

2 3 . 請求項 1 8乃至請求項 2 2のいずれか 1項に記載の接触部材において、前記接触部材は、自動車、船;^は飛行機の少なくともいずれかの操縦部からなることを特徴とする接触部材。

2 4 . 請求項 1 8乃至請求項 2 3のいずれか 1項に記載の接触部材において、前記接触部材は、自動車、船又は飛行機の少なくともいずれかを操縦するため用いられる操縦部と、前記操縦部を用いて操縦する被検出者が接触することにより当該被検出者を補助するように構成されている補助用接触部と、からなることを特徴とする接触部材。

2 5 . 請求項 2 4に記載の接触部材において、

前記接触部材が、前記自動車に設けられる場合に、

前記補助用接触部は、サイドブレーキ部材、肘掛部材、シフトレバー部材の少なくともいずれかであることを特徴とする接触部材。

2 6 . 請求項 2 4又は請求項 2 5に記載の接触部材において、

前記操縦部に備えられた前記生体情報検出部と、前記補助用接触部に備えられた前記生体情報検出部と、が接続されていることを特徴とする接触部材。

2 7 . 請求項 1 8乃至請求項 2 6のいずれか 1項に記載の接触部材において、前記生体情報検出部は、前記接触部材に備えられた導電性樹脂層からなることを特徴とする接触部材。

2 8 . 被検出者から生体情報を検出するための検出部を形成する生体情報検出部用塗料であって、

体積抵抗率が 2 5 Ω c m以下の導電性材料と、エポキシ系樹脂と、硬化剤とからなることを特徴とする生体情報検出部用塗料。

2 9 . 請求項 2 8に記載の生体情報検出部用塗料において、

前記導電性材料は、銀、ニッケル、金、パラジウム、炭素又はカーボンナノチユーブの少なくともいずれかを含むことを特徴とする生体情報検出部用塗料。

3 0 . 請求項 2 8に記載の生体情報検出部用塗料において、

前記導電性材料は、透明かつ導電性を有する金属酸ィ匕物又は透明かつ導電性を有する高分子の少なくとも一方を含むことを特徴とする生体情報検出装置。