WO2010128559A1 - 操作者状態検知装置およびハンドル - Google Patents

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WO2010128559A1
WO2010128559A1 PCT/JP2009/058706 JP2009058706W WO2010128559A1 WO 2010128559 A1 WO2010128559 A1 WO 2010128559A1 JP 2009058706 W JP2009058706 W JP 2009058706W WO 2010128559 A1 WO2010128559 A1 WO 2010128559A1
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WO
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handle
operator
driver
conductive portion
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PCT/JP2009/058706
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佐野　聡
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富士通株式会社
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    • Y10T74/20834—Hand wheels

Definitions

  • the present invention relates to an operator state detection device and a handle for detecting an electrical state of an operator of the device.
  • the operator's psychological state is required to be appropriate. For example, when operating a vehicle or an industrial machine, a serious accident may occur if the operator is asleep or lacks concentration.
  • electrocardiogram measurement is effective in capturing changes in the operator's arousal level.
  • heart rate fluctuation includes a sign of a decrease in arousal level. Therefore, it has been studied to measure a heart rate for the purpose of measuring the state of an operator (driver) who is operating (driving) the apparatus, for example, sleepiness.
  • the heart rate can be detected by providing an electrode on the handle of the vehicle and measuring the myocardial action potential between both hands via the electrode.
  • a biological information detection device that detects an electrocardiogram by forming an electrode on a handle, a contact portion material used for this, and a coating material for a biological information system are proposed.
  • impedance as a circuit condition for measurement
  • a design method that makes the interelectrode impedance 1/100
  • the electrode when the upper surface of the stelling is made into an electrode as in the prior art, the electrode is exposed on the steering and a problem arises in durability due to the operation. In particular, when a crack is generated due to an impact or stress during operation, the contact surface region may be disconnected from the wiring portion.
  • the material and shape are limited, and there is a possibility that the gripping power and operability are impaired.
  • An object is to provide a state detection device and a handle.
  • the operator state detection device and the handle disclosed in the present application are provided with a conductive layer that covers an electrode that detects the electrical state of the operator of the device with a protective layer and that contacts the electrode through the protective layer.
  • the operator detects the electrical state of the operator without impairing the degree of freedom of design by improving durability and relaxing restrictions on materials and shapes. There is an effect that the state detection device and the handle can be obtained.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an operator state detection apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the conductive portion.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of detection of the electrical state of the driver.
  • FIG. 4 is an equivalent circuit including the driver himself.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of an electrocardiogram waveform.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of peak period detection from an electrocardiogram waveform.
  • FIG. 7 is a structural diagram of a seating surface electrode that detects an electrocardiogram signal from the left and right sides of the buttocks.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram when the electrical state is individually detected from the left and right of the driver's buttocks.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an operator state detection apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the conductive portion.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of detection of the electrical state of the driver.
  • FIG. 4 is an equivalent circuit including
  • FIG. 9 is an equivalent circuit when the electrical state is individually detected from the left and right sides of the driver's buttocks.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of a configuration in which electrodes are provided on the outside and the inside of the handle, respectively.
  • FIG. 11 is a configuration diagram when the electrical state is detected from the outside and the inside of the handle 1.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram of a configuration in which electrodes are provided on the upper portion of the handle 1 in addition to the left and right sides of the handle 1.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram of a configuration in which an auxiliary electrode is provided on the handle 1.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating the shape of the hole 13 provided in the protection member 12.
  • FIG. 15 is an explanatory view when a conductor thread is used for sewing the protective member 12.
  • FIG. 16 is an explanatory diagram of a configuration in which the entire handle is covered with a protective member.
  • FIG. 17 is an explanatory diagram of a configuration in which a conductive layer 17 is further provided on the surface of the protective layer 12.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an operator state detection apparatus according to the present embodiment.
  • the handle 1 detects the electrical state from the left and right hands of the operator, that is, the driver of the vehicle.
  • the driver's seat 2 detects an electrical state from the driver's buttocks by the seat electrode 20.
  • an electrode 11 for detecting the electrical state of the driver is formed on the handle structure 10 and is covered with a protective member 12.
  • the protection member 12 is provided with a plurality of holes 13.
  • the hole 13 penetrates the protective member 12, and a conductive part 14 described later is formed on the inner wall of the hole 13.
  • the conductive portion 14 is in contact with the electrode 11. Therefore, when the driver holds the handle 1, the driver's hand is in electrical contact with the electrode 11 via the conductive portion 14.
  • the protective member 12 can be made of a nonconductive material such as leather.
  • the handle is covered with leather or the like.
  • a number of holes are conventionally provided in a member that covers the handle. Covering the handle in this way and providing the hole in the member to be covered has been conventionally performed for the purpose of improving the grip force of the handle and thus the operability. Furthermore, it has been adopted as a design to cover a handle and to provide a hole in a member to be covered.
  • the electrical state can be acquired from the driver's hand while using a widely used handle design. Further, even if the protection member 12 is worn or damaged, the electric state of the driver can be acquired.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the conductive portion.
  • the electrode 11 is formed in layers on the handle structure 10 and is covered with a protective member 12.
  • the hole 13 provided in the protection member 12 penetrates the protection member 12 and has openings on the electrode 11 side and the surface side of the protection member 12, respectively.
  • the opening on the electrode 11 side of the hole 13 is smaller than the opening on the surface side of the protective member 12, and the hole 13 has a tapered shape.
  • the conductive portion 14 is formed on the inner wall of the hole 13 and is in contact with the electrode 11. Furthermore, the conductive portion 14 has a contact assisting surface 14 a at the contact location with the electrode 11. The contact auxiliary surface 14a increases the contact area between the electrode 11 and the conductive portion 14, and contributes to improvement of electrical characteristics such as resistance reduction.
  • the thickness of the conductive portion 14 is preferably thicker as it is closer to the electrode 11 and thinner as it is closer to the surface of the protective member 12.
  • a conductive material containing metal particles such as nickel is used as the material of the conductive portion 14.
  • the protective member 12 is generally made of a material softer than the material used for the conductive portion 14, such as leather, cloth, or resin. The reason why the soft material is used as the protection member 12 is to soften the contact with the hand when operating the handle and to secure a grip.
  • the protective member 12 When the material of the protective member 12 is softer than the material of the conductive portion 14, the protective member 12 is more easily worn than the conductive portion 14 when worn from the surface of the handle 1. If the wear speed difference is large, the conductive portion 14 may protrude after the protective member 12 is worn, and the operability may be reduced.
  • the thickness of the conductive portion 14 is made thinner as it is closer to the surface of the protective member 12, the conductive portion 14 near the surface of the protective member 12 is likely to be worn. In other words, in the vicinity of the surface of the protective member 12, by reducing the difference in wear speed between the protective member 12 and the conductive portion 14, it is possible to prevent the protective member 12 from being worn first and the conductive portion 14 from protruding. Can do.
  • the thickness of the conductive portion 14 does not need to be uniform on the surface side of the protective member 12.
  • d ⁇ b> 1 and d ⁇ b> 2 are shown as examples of the thickness of the conductive portion 14 on the surface side of the protective member 12.
  • the thicknesses d1 and d2 are determined according to the direction. For example, when there are many operations that rub in the direction from d1 to d2, d1 is made thinner than d2.
  • the shape of the opening of the hole 13 can be any shape such as a circle or a rhombus.
  • FIG. 2 shows an example in which the opening of the hole 13 has an elliptical shape.
  • the shape of the conductive portion 14 is also elliptical.
  • a coating 16 is applied to the inner side of the conductive portion 14 and the resin 15 is filled as a protective agent.
  • the coating 16 and the resin 15 prevent the bottom of the conductive portion 14 and the electrode 11 from being deteriorated or corroded.
  • the filling of the coating 16 and the resin 15 allows the conductive portion 16 to be in electrical contact with the driver's hand from the surface of the protective member 13 to the vicinity of the surface of the resin 15. That is, when the driver grips the handle 1, the skin of the palm or finger enters the inside of the conductive portion 14 and comes into contact with the conductive portion 14. There is no touch.
  • the hole 13 plays a role of preventing the handle from slipping, the hole 13 is desirably sized and arranged so that a plurality of holes are included in a range where the palm and fingers come into contact. Further, if the hole 13 is made small, it is possible to prevent the palm and fingers from touching the bottom of the electrode layer 11 and the conductive part 14 even when the coating 16 and the resin 15 are not filled.
  • the thickness of the protective member 12 is 1 to 2 mm and the diameter of the hole 13 is 1 to 2 mm.
  • FIG. 2 also shows a configuration in which the protective member 12 is penetrated by a bar-like or thread-like conductive portion 14 without providing an opening.
  • the rod-like conductive portion 14 can be formed by making a hole in the protective member 12 and then filling it with a conductive material.
  • a rod-like or rivet-like conductor can be driven from the surface of the protective member 12.
  • the protection member 12 can be formed by sewing with a thread made of a conductor.
  • the diameter of the rod-like or thread-like conductive portion 14 is about several tens of ⁇ m as an example. Even when the rod-like or thread-like conductive portion 14 is used, it is effective to provide the contact assisting surface 14a at the contact portion with the electrode 11, but the present invention can be implemented even if the contact assisting surface 14a is not provided.
  • opening-type conductive portion 14 and the rod-like or thread-like conductive portion 14 may be used, or both may be used in combination.
  • the electrode provided on the right side of the handle 1 is connected to the operational amplifier OP1 through the switch SW1.
  • the electrode provided on the left side of the handle 1 is connected to the operational amplifier OP2 via the switch SW2.
  • the operational amplifiers OP1 and OP2 are grounded to the ground side as a reference.
  • the ground in the vehicle means that it is connected to the body frame, and the potential of the body frame becomes the reference potential. This reference potential is called frame ground (FG).
  • FG frame ground
  • the left-right direction about the steering wheel 1 shall be based on a driver
  • the operational amplifier OP1 when the driver's right hand touches the right side of the handle 1, the electrical state is detected from the driver's right hand, and is amplified and output by the operational amplifier OP1. Similarly, when the driver's left hand comes into contact with the left side of the handle 1, the electrical state is detected from the driver's left hand, and is amplified and output by the operational amplifier OP2.
  • the seating surface electrode 20 is a capacitively coupled electrode as will be described later.
  • One electrode is connected to the operational amplifier OP3 via the switch SW3, and the other electrode is grounded to the ground side.
  • the operational amplifier OP3 is grounded to the ground side as a reference.
  • the electrical state is detected from the driver's buttocks, and output after being amplified by the operational amplifier OP3.
  • the switches S1 and S2 are interposed between the electrode of the handle 1 and the operational amplifiers OP1 and OP2, and flow the electrical state detected by the handle 1 to the ground. As a result, both inputs to the operational amplifiers OP1 and OP2 are grounded, and the outputs of the operational amplifiers OP1 and OP2 are zero. That is, the switches S1 and S2 function as a switching unit that switches whether or not the driver's electrical state is detected from the steering wheel 1.
  • the switch S3 is interposed between the electrode of the driver's seat 2 and the operational amplifier OP3, and causes the electrical state detected by the seat electrode 20 to flow to the ground. As a result, both inputs to the operational amplifier OP3 are grounded, and the output of the operational amplifier OP3 becomes zero. That is, the switch S ⁇ b> 3 functions as a switching unit that switches whether to detect the driver's electrical state from the seat electrode 20.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of detection of the electric state of the driver.
  • FIG. 3 shows a state in which the driver is seated on the driver's seat 2 and grips the right side of the handle 1 with the right hand and the left side of the handle 1 with the left hand.
  • the operational amplifier OP1 detects the driver's electrocardiogram signal from the right hand.
  • the operational amplifier OP2 detects the driver's electrocardiogram signal from the left hand.
  • operational amplifier OP3 detects a driver
  • From the heart 30 to the arm of the driver can be regarded as a resistance component electrically.
  • the driver's hand can be regarded as an RC parallel circuit electrically.
  • the driver's heart 30 to the buttocks can be regarded as a resistance component electrically.
  • clothes, such as trousers can be considered electrically as an RC parallel circuit.
  • the myocardial action potential of the driver's heart 30 periodically varies depending on the heartbeat. This period change of the myocardial action potential is output from the operational amplifiers OP1 to OP3 as an electrocardiogram signal.
  • the operational amplifier OP1 amplifies the periodic change of the myocardial action potential input via the resistor 31 and the RC parallel circuit 41 and outputs it as an electrocardiographic signal.
  • the operational amplifier OP2 amplifies the periodic change of the myocardial action potential input via the resistor 32 and the RC parallel circuit 42 and outputs it as an electrocardiographic signal.
  • the operational amplifier OP3 amplifies the periodic change of the myocardial action potential input via the resistor 33 and the RC parallel circuit 43 and outputs it as an electrocardiogram signal.
  • the power source for amplification of the operational amplifiers OP1 to OP3 can be realized by a DC converter based on a vehicle battery.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of an electrocardiogram waveform.
  • the electrocardiogram waveform has maximum values P, R, T, U and minimum values Q, S. Among these, since the maximum value R is the largest, by measuring the interval between the maximum values R as shown in FIG. 6, it is possible to detect a psychological state / body state such as a change in the driver's arousal level.
  • the electrocardiogram signals output from the three operational amplifiers OP1 to OP3 can detect the electrocardiogram waveform alone. However, if the outputs of a plurality of, for example, two operational amplifiers are used, noise components can be removed and the detection accuracy of the electrocardiographic waveform can be improved. For example, when the driver holds the steering wheel with both hands and can obtain electrocardiogram signals from both the operational amplifier OP1 and the operational amplifier OP2, the electrocardiographic waveform is detected using the outputs of the operational amplifier OP1 and the operational amplifier OP2. When the driver grips the handle with the right hand and the left hand does not touch the handle, the electrocardiographic waveform is detected using the outputs of the operational amplifier OP1 and the operational amplifier OP3.
  • the electrocardiographic waveform is detected using the outputs of the operational amplifier OP2 and the operational amplifier OP3.
  • the operational amplifier that does not use the output it is preferable to switch the switch corresponding to the operational amplifier that is not used among SW1 to SW3 to set the output to 0.
  • FIG. 7 is a structural diagram of a seating surface electrode that detects an electrocardiogram signal from the left and right sides of the buttocks.
  • the seating surface electrode 20 shown in FIG. 7 has a structure in which a lower electrode 21, an insulating layer 22, upper electrodes 23 and 24, and a protective member 25 are stacked on a sheet member 2a.
  • the protective member 25 is provided with a conductive portion 26 similarly to the protective member 12.
  • the conductive portion 26 may be provided on the inner wall of the hole having the opening, or may be formed as a rod-shaped or thread-shaped conductive portion.
  • the conductive portion 26 is in contact with the upper electrodes 23 and 24.
  • the upper electrodes 23 and 24 are electrically independent and detect the electrical state from the right side and the left side of the driver's buttocks.
  • the lower electrode 21 is opposed to the upper electrodes 23 and 24 through the insulating layer 22. In addition, the lower electrode 21 is grounded to the ground side. With this structure, the lower electrode 21 and the upper electrode 23, and the lower electrode 21 and the upper electrode 24 function as capacitive coupling electrodes, respectively.
  • FIG. 7 shows a configuration in which two upper electrodes are provided to detect the electrical state from the right side and the left side of the driver's buttocks. However, if there is one upper electrode, it is shown in FIG. Thus, it becomes the structure which detects one electrical state from a driver
  • FIG. 7 shows a configuration in which the lower electrode is shared, but a configuration may be adopted in which the lower electrode is individually provided in accordance with the two upper electrodes.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram when the electrical state is individually detected from the left and right of the driver's buttocks.
  • FIG. 8 shows a state in which the driver is seated on the driver's seat 2 and grips the right side of the handle 1 with the right hand and the left side of the handle 1 with the left hand as in FIG.
  • the operational amplifier OP1 detects the driver's electrocardiogram signal from the right hand.
  • the operational amplifier OP2 detects the driver's electrocardiogram signal from the left hand.
  • the operational amplifier OP4 detects an electrocardiogram signal from the right side of the driver's buttocks
  • the operational amplifier OP5 detects the electrocardiogram signal from the left side of the driver's buttocks.
  • the driver's heart 30 to the right buttocks and the driver's heart 30 to the left buttocks are regarded as individual resistance components.
  • the equivalent circuit including the driver is as shown in FIG.
  • the operational amplifier OP1 and the operational amplifier OP2 output an electrocardiogram signal as in FIG.
  • the operational amplifier OP4 amplifies the periodic change of the myocardial action potential input via the resistor 34 and the RC parallel circuit 43 and outputs it as an electrocardiogram signal.
  • the operational amplifier OP5 amplifies the periodic change of the myocardial action potential inputted via the resistor 35 and the RC parallel circuit 43 and outputs it as an electrocardiographic signal.
  • the electrocardiogram signals output from the four operational amplifiers OP1, 2, 4, and 5 shown in FIG. 9 can each detect an electrocardiogram waveform alone. Also, any two of the electrocardiogram signals output from the four operational amplifiers OP1, 2, 4, and 5 can be selected and used to detect the electrocardiogram waveform. For example, even when the electrocardiogram signal cannot be obtained from the driver's hand, that is, when the output of the operational amplifiers OP1 and OP2 cannot be used, the electrocardiographic waveform is accurately detected using the outputs of the operational amplifiers OP3 and OP4. can do.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of a configuration in which electrodes are provided on the outside and the inside of the handle, respectively.
  • the electrode 11 a is provided on the left outer periphery of the handle 1
  • the electrode 11 b is provided on the left inner periphery of the handle 1.
  • an electrode 11c is provided on the outer periphery on the left side of the handle 1
  • an electrode 11d is provided on the inner periphery on the left side of the handle 1.
  • the electrode 11a and the electrode 11b are electrically independent. Moreover, the electrode 11c and the electrode 11d are electrically independent. Therefore, the electric state of the driver can be detected from the outer periphery and inner periphery on the left side of the handle 1 and from the outer periphery and inner periphery on the right side of the handle 1, respectively.
  • FIG. 11 is a configuration diagram when the electrical state is detected from the outside and the inside of the handle 1, respectively.
  • the electrode 11a provided on the outer periphery on the left side of the handle 1 is connected to the operational amplifier OP2.
  • the electrode 11b provided on the inner periphery on the left side of the handle 1 is connected to the operational amplifier OP7.
  • an electrode 11d provided on the outer periphery on the right side of the handle 1 is connected to the operational amplifier OP1.
  • the electrode 11c provided on the inner periphery on the right side of the handle 1 is connected to the operational amplifier OP6.
  • the operational amplifiers OP1, 2, 7, and 8 are grounded to the ground side as a reference.
  • a switch is provided in each path for inputting the driver's electrical state to the operational amplifiers 1 to 3, 7 and 8 as in FIG. It can be switched whether or not.
  • Other configurations and operations are the same as those in FIG.
  • the electrode of the handle 1 is divided into two inside and outside, even if the driver holds the handle 1 with one hand, the electrical state of the driver can be detected from the handle 1 with two systems. Can do. And by using two electrocardiogram signals obtained by two systems, it is possible to detect an electrocardiogram waveform with higher accuracy than in the case of using one electrocardiogram signal. It is also possible to detect an electrocardiogram waveform by selecting any two from the outputs of the operational amplifiers 1 to 3, 6 and 7.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram of a configuration in which electrodes are provided on the upper portion of the handle 1 in addition to the left and right sides of the handle 1.
  • the electrode 11 e is provided on the left side of the handle 1
  • the electrode 11 f is provided on the right side of the handle 1
  • the electrode 11 g is provided on the top of the handle 1.
  • a non-detection region is provided between the electrode 11e and the electrode 11g and between the electrode 11f and the electrode 11g to separate the electrodes. It is desirable that the width of the non-detection area is wider than the width of the palm. By making the width of the non-detection area wider than the palm, it is possible to prevent the driver's hand from straddling a plurality of electrodes and the plurality of electrodes from detecting the electrical state from the same location of the driver. .
  • FIG. 13 is an explanatory diagram of a configuration in which an auxiliary electrode is provided on the handle 1.
  • the electrode 11 e is provided on the left side of the handle 1
  • the electrode 11 f is provided on the right side of the handle 1
  • the electrode 11 g is provided on the top of the handle 1.
  • an auxiliary electrode 11h is provided between the electrode 11e and the electrode 11g
  • an auxiliary electrode 11i is provided between the electrode 11f and the electrode 11g.
  • the auxiliary electrode 11h is an electrode used by switching as either the electrode 11e or the electrode 11g.
  • the auxiliary electrode 11i is an electrode that is used by switching as either the electrode 11g or the electrode 11f.
  • FIG. 13 shows a specific example of switching of the auxiliary electrode 11i.
  • the auxiliary electrode 11i is used as the electrode 11g.
  • the auxiliary electrode 11i is used as the electrode 11f. Which electrode the auxiliary electrode 11i is used is switched by the switch SW11.
  • the contact between the driver's hand, the electrode, and the auxiliary electrode is performed through the conductive portion 14 that penetrates the protective member 12.
  • Some of the plurality of conductive portions 14 provided on the protection member 12 are connected to the electrodes 11e, 11f, and 11g, respectively.
  • some of the plurality of conductive portions 14 are connected to the auxiliary electrodes 11h and 11i.
  • the plurality of conductive portions 14 may include those that are not connected to the electrode or the auxiliary electrode.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining the shape of the hole 13 provided in the protection member 12.
  • the protective member 12 having a uniform hole is wound around the handle structure 10, as shown in the handle perspective view 51, the outside of the handle is stretched more greatly than the inside of the handle. Therefore, in the case where the elliptical hole 13 having a short diameter in the circumferential direction of the handle 1 is provided, the ratio of the long diameter to the short diameter of the hole on the outer peripheral side is greater than the ratio of the long diameter to the short diameter on the inner peripheral side. Also grows.
  • the front side of the handle that is, the driver side and the back side of the handle, that is, the vehicle body side
  • the front side is more likely to be worn during operation.
  • the positive in the X direction corresponds to the front side direction
  • the negative side in the X direction corresponds to the back side direction.
  • the center portion of the protective member 12 is applied to the front side of the handle 1 and sewing is performed on the back side of the handle 1.
  • the long diameter of the hole portion is set on the front side, that is, the positive side in the X direction, as shown in FIG.
  • the ratio of the minor axis increases, and the difference between the major axis and the minor axis of the hole increases on the back side, that is, the negative side in the X direction.
  • the ratio of the major axis to the minor axis of the hole in the vicinity of the handle structure 10 is smaller than the ratio of the major axis to the minor axis of the hole on the surface of the protective member 12.
  • a hole in the vicinity of the handle structure 10 is shown in FIG. The reason why the shape of the hole is different between the surface side of the protective member 12 and the handle structure 10 is that the distance from the center of the handle structure 10 is different.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram when a conductor thread is used for sewing the protective member 12.
  • the thread used for sewing functions as a conductive portion 14 that penetrates the protective member 12 and contacts the electrode.
  • the left side sewing of the handle 1 forms the conductive portion 14b.
  • the sewing above the handle 1 forms a conductive portion 14c.
  • the right side sewing of the handle 1 forms a conductive portion d.
  • FIG. 16 is an explanatory diagram of a configuration in which the entire handle is covered with a protective member.
  • the entire steering wheel portion is covered with a protective member 12.
  • the protective member 12 is uniformly provided with holes, and each hole is provided with a conductive portion.
  • an electrode is partially disposed under the protective member 12 of the handle 1a. Therefore, what contacts the electrode among the conductive parts transmits the electric state of the driver to the electrode.
  • the handle 1a detects the electrical state of the driver from the right side and the left side of the handle 1a in the same manner as the handle 1a shown in FIG.
  • the design of the handle 1a can be arbitrarily determined without affecting the arrangement of the electrodes.
  • FIG. 17 is an explanatory diagram of a configuration in which a conductive layer 17 is further provided on the surface of the protective layer 12.
  • the conductive layer 17 is formed on the surface of the protective layer shown in FIG.
  • Other configurations are the same as those in FIG.
  • the configuration in which the left and right electrodes are provided on the seat surface of the driver's seat is illustrated, but an arbitrary number and arrangement of electrodes such as front and rear electrodes can be provided. Moreover, an electrode can also be provided in the backrest part or headrest part of the driver's seat.
  • the present invention can be applied to the detection of the electrical state from the operator of an arbitrary device. Further, the electrical state of the operator can be detected not only from the handle but also from any operation means such as a lever-like operation means.

Abstract

　車両の操作者である運転者に接触するハンドル１などに電極を設けて運転者の電気的状態を取得する場合に、ハンドル構造体１０に電極１１を形成し、電極１１を保護部材１２で被覆する。保護部材１２に設けた孔部１２などを介し、保護部を貫通する導電部を形成することで、ハンドル１に触れる運転者の手と電極１１とを導通させる。かかる構成により、耐久性を向上し、材料や形状に対する制限を緩和することで設計の自由度を損なうことなく操作者の電気的状態を検知することができる。

Description

操作者状態検知装置およびハンドル
　本発明は、装置の操作者の電気的状態を検知する操作者状態検知装置およびハンドルに関する。
　装置を操作する場合、操作者の心理状態が適正であることが求められる。例えば車両や工業機械の操作を行なう場合に、操作者が居眠りをしたり、集中力を欠く状態であると重大な事故を引き起こす可能性がある。
　操作者の覚醒度変化をとらえるためには、心電計測が有効であることが知られている。そのなかで心拍揺らぎは、覚醒度の低下の兆しを含んでいることが知られている。そのため、装置を操作（運転）している操作者（運転者）の状態、例えば眠気などを計測する目的で、心拍を計測することが検討されている。
　例えば、装置が車両である場合、車両のハンドルに電極を設け、該電極を介して両手間の心筋活動電位を計測することにより、心拍を検出することができる。従来、車両のハンドル上に設けた電極で、運転操作を行う運転手の両手の電位を計測することで心拍を計測する技術が開示されている。
　また、従来から、ハンドルに電極を形成して心電を検出する生体情報検知装置、これに用いる接触部材料および生体情報系出部分用塗料が提案されている。この構成では、測定のための回路条件としてインピーダンスに着目し、電極間インピーダンスを1/100とする設計方法や、ステアリング部の電極設計において、インピーダンスからみた設計要件および材料の条件を規定する方法が開示されている。
特開２００２－１０２１８８号公報 国際公開第２００４／０８９２０９号
　しかしながら、従来技術のようにステリング上面を電極化すると、ステアリング上に電極がむき出しとなり、操作により耐久性に問題が生じる。特に操作中の衝撃や応力などからクラックが生じた場合、接触面領域が配線部と断線する可能性もある。
　また、電極材料として耐久性のある材料を選択した場合であっても、材料や形状の制限を受けることとなり、グリップ力や操作性を損なう可能性がある。
　開示の技術は上記に鑑みてなされたものであって、耐久性を向上し、材料や形状に対する制限を緩和することで設計の自由度を損なうことなく操作者の電気的状態を検知する操作者状態検知装置およびハンドルを提供することを目的とする。
　本願の開示する操作者状態検知装置およびハンドルは、装置の操作者の電気的状態を検知する電極を保護層によって被覆し、保護層を貫通して電極と接触する導電部を設けている。
　本願の開示する操作者状態検知装置およびハンドルによれば、耐久性を向上し、材料や形状に対する制限を緩和することで設計の自由度を損なうことなく操作者の電気的状態を検知する操作者状態検知装置およびハンドルを得ることができるという効果を奏する。
図１は、本実施例にかかる操作者状態検知装置の構成図である。 図２は、導電部の説明図である。 図３は、運転者の電気的状態の検知の説明図である。 図４は、運転者自身を含む等価回路である。 図５は、心電波形についての説明図である。 図６は、心電波形からのピーク周期検知についての説明図である。 図７は、臀部の左右それぞれから心電信号を検知する座面電極の構造図である。 図８は、運転者の臀部の左右から個別に電気的状態を検知する場合の説明図である。 図９は、運転者の臀部の左右から個別に電気的状態を検知する場合の等価回路である。 図１０は、ハンドルの外側と内側にそれぞれ電極を設けた構成の説明図である。 図１１は、ハンドル１の外側と内側からそれぞれ電気的状態を検知する場合の構成図である。 図１２は、ハンドル１の左右に加え、ハンドル１の上部に電極を設けた構成の説明図である。 図１３は、ハンドル１に補助電極を設けた構成の説明図である。 図１４は、保護部材１２に設ける孔部１３の形状について説明する説明図である。 図１５は、保護部材１２の縫製に導電体の糸を用いた場合の説明図である。 図１６は、ハンドルの全体を保護部材で被覆した構成の説明図である。 図１７は、保護層１２の表面にさらに導電層１７を設けた構成の説明図である。
　以下に、本願の開示する操作者状態検知装置およびハンドルの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
　本実施例では、開示の技術を車両のハンドルと運転席に適用した場合を例示して説明を行なう。図１は、本実施例にかかる操作者状態検知装置の構成図である。ハンドル１は、操作者、すなわち車両の運転者の左右の手からそれぞれ電気的状態を検知する。同様に、運転席２は、座面電極２０によって運転者の臀部から電気的状態を検知する。
　ハンドル１において、運転者の電気的状態を検知する電極１１は、ハンドル構造体１０の上に形成され、保護部材１２によって被覆されている。保護部材１２には、複数の孔部１３が設けられている。孔部１３は、保護部材１２を貫通しており、孔部１３の内壁には後述する導電部１４を形成する。導電部１４は、電極１１と接触する。そのため、運転者がハンドル１を握ると、運転者の手が導電部１４を介して電極１１に電気的に接触することとなる。
　保護部材１２には、革などの非導電材料を用いることができる。革などによってハンドルを被覆することは、従来から行われている。また、ハンドルを被覆する部材に孔部を多数設けることも従来から行われている。このようにハンドルを被覆し、被覆する部材に孔部を設けることは、従来、ハンドルのグリップ力、ひいては操作性の向上を目的として行われてきた。さらに、ハンドルを被覆し、被覆する部材に孔部を設けることは、意匠としても採用されてきた。
　保護部材１２の孔部１３の内壁に導電部１４を設けることで、広く利用されてきたハンドルのデザインを使用しつつ、運転者の手から電気的状態を取得することができる。また、保護部材１２に磨耗や損傷が生じた場合であっても、運転者の電気的状態を取得することができる。
　図２は、導電部の説明図である。図２に示したように、ハンドル構造体１０の上に電極１１が層状に形成され、保護部材１２によって被覆されている。保護部材１２に設けた孔部１３は、保護部材１２を貫通し、電極１１側と保護部材１２の表面側にそれぞれ開口部を有する。孔部１３の電極１１側の開口部は、保護部材１２の表面側の開口部に比して小さく、孔部１３はテーパ形状である。
　導電部１４は、孔部１３の内壁に形成され、電極１１と接する。さらに導電部１４は、電極１１と接触箇所に接触補助面１４ａを有する。接触補助面１４ａは、電極１１と導電部１４の接触面積を増大させ、抵抗低減など電気特性の向上に寄与する。
　導電部１４の厚さは、電極１１に近いほど厚く、保護部材１２の表面に近いほど薄くすることが好適である。また、導電部１４の素材には、ニッケルなどの金属粒を含んだ導電材料を用いることが好適である。一方、保護部材１２は、導電部１４に用いる素材よりも柔らかい材質、例えば革や布、樹脂などを用いることが一般的である。このように保護部材１２として柔らかい材質を用いるのは、ハンドルの操作時の手に対するあたりを柔らかくするとともに、グリップを確保するためである。
　保護部材１２の材質が導電部１４の材質よりも柔らかい場合、ハンドル１の表面から磨耗すると保護部材１２の方が導電部１４よりも磨耗しやすい。磨耗の速度差が大きいと、保護部材１２が磨耗した後に導電部１４が飛び出した形となり、操作性が低下する可能性がある。
　導電部１４の厚さを保護部材１２の表面に近いほど薄くすると、保護部材１２の表面近傍の導電部１４は磨耗しやすくなる。換言するならば、保護部材１２の表面近傍において、保護部材１２と導電部１４の磨耗の速度差を小さくすることで、保護部材１２が先に磨耗し、導電部１４が突出することを防ぐことができる。
　なお、保護部材１２の表面側において、導電部１４の厚みは一様である必要は無い。図２では、保護部材１２の表面側における導電部１４の厚みの例としてｄ１，ｄ２を示している。ハンドル１の操作に、特定方向に擦れる操作が多い場合、その方向に合わせて厚さｄ１，ｄ２を定める。例えば、ｄ１からｄ２の方向に擦れる操作が多い場合、ｄ１をｄ２に比して薄くする。
　孔部１３の開口部の形状は、円形、菱形など任意の形状を用いることができる。図２では、孔部１３の開口部を楕円形状とした例を示している。そのため、導電部１４の形状も楕円形状となる。孔部１３および導電部１４を楕円形状に形成すると、長径方向の磨耗に対する耐久性に比して短径方向の磨耗に対する耐久性が高くなる。ハンドル１に適用する場合、ハンドルの外周方向の操作が多く、外周方向の磨耗が激しいので、楕円形状の長径をハンドルの径方向、短径を周方向として周方向の耐久性を高めることが望ましい。
　さらに、導電部１４の内側の電極１１側にはコーティング１６を施し、保護剤として樹脂１５を充填している。コーティング１６および樹脂１５は、導電部１４の底部や電極１１に劣化や腐食が発生することを防止する。コーティング１６および樹脂１５の充填により、導電部１６が運転者の手と電気的に接触可能となるのは、保護部材１３の表面から樹脂１５の表面近傍までとなる。すなわち、運転者がハンドル１を握った場合、掌や指の皮膚は導電部１４の内側に入り込んで導電部１４と接触するが、樹脂１５で止まることで導電部１４の底部や電極層１１に触れることは無い。
　孔部１３は、ハンドルの滑り止めの役割を果たすため、掌や指が接する範囲に複数の穴が含まれる程度の大きさおよび配置とすることが望ましい。また、孔部１３を小さくすれば、コーティング１６や樹脂１５の充填を行なわない構成であっても、掌や指が電極層１１や導電部１４の底部に触れることを回避できる。
　具体的には、保護部材１２の厚さを１～２ｍｍ、孔部１３の径を１～２ｍｍとすることが考えられる。
　また、図２には、開口部を設けずに棒状、もしくは糸状の導電部１４で保護部材１２を貫通する構成を併せて示している。棒状の導電部１４は、保護部材１２に穴を開けた後、導電材料で埋めて形成することができる。他の方法の一例として、保護部材１２の表面から棒状やリベット状の導電体を打ち込んで形成することができる。糸状の導電部１４を形成する場合、導電体からなる糸で保護部材１２を縫製して形成することができる。なお、棒状、もしくは糸状の導電部１４の直径は、一例として数十μｍ程度である。棒状、もしくは糸状の導電部１４を用いる場合でも、電極１１と接触箇所に接触補助面１４ａを設けることは有効であるが、接触補助面１４ａを設けない構成であっても実施可能である。
　なお、開口型の導電部１４と、棒状もしくは糸状の導電部１４とは、いずれか一方のみを用いてもよいし、双方を併用してもよい。
　図１に戻って説明を続ける。ハンドル１の右側に設けた電極は、スイッチＳＷ１を介してオペアンプＯＰ１に接続される。同様に、ハンドル１の左側に設けた電極は、スイッチＳＷ２を介してオペアンプＯＰ２に接続される。また、オペアンプＯＰ１，２にはリファレンスとしてアース側への接地が行われる。車両におけるアースは、車体フレームに接続することを意味し、車体フレームの電位が基準電位となる。この基準電位をフレームグランド（ＦＧ）という。なお、ハンドル１についての左右方向は、運転者視点によるものとする。
　したがって、ハンドル１の右側に運転者の右手が接触した場合、運転者の右手から電気的状態が検知され、オペアンプＯＰ１による増幅を受けて出力されることとなる。同様に、ハンドル１の左側に運転者の左手が接触した場合、運転者の左手から電気的状態が検知され、オペアンプＯＰ２による増幅を受けて出力されることとなる。
　座面電極２０は、後述するように容量結合型の電極であり、一方の電極はスイッチＳＷ３を介してオペアンプＯＰ３に接続され、他方の電極はアース側に接地される。また、オペアンプＯＰ３にはリファレンスとしてアース側への接地が行われる。
　したがって、運転者が運転席２に着座した場合、運転者の臀部から電気的状態が検知され、オペアンプＯＰ３による増幅を受けて出力されることとなる。
　スイッチＳ１，Ｓ２は、ハンドル１の電極とオペアンプＯＰ１，２との間に介在し、ハンドル１で検知した電気的状態をアースに流す。この結果、オペアンプＯＰ１，２に対する入力は双方がアースとなり、オペアンプＯＰ１，ＯＰ２の出力がゼロになる。すなわち、スイッチＳ１，Ｓ２は、ハンドル１から運転者の電気的状態を検知するか否かの切り替えを行なう切替部として機能する。
　スイッチＳ３は、運転席２の電極とオペアンプＯＰ３との間に介在し、座面電極２０で検知した電気的状態をアースに流す。この結果、オペアンプＯＰ３に対する入力は双方がアースとなり、オペアンプＯＰ３の出力がゼロになる。すなわち、スイッチＳ３は、座面電極２０から運転者の電気的状態を検知するか否かの切り替えを行なう切り替え部として機能する。
　図３は、運転者の電気的状態の検知の説明図である。図３では、運転者が運転席２に着座し、ハンドル１の右側を右手で握り、ハンドル１の左側を左手で握った状態を示している。図３に示した状態では、オペアンプＯＰ１は右手から運転者の心電信号を検知する。同様に、オペアンプＯＰ２は左手から運転者の心電信号を検知する。そしてオペアンプＯＰ３は、臀部から運転者の心電信号を検知する。
　運転者の心臓３０から腕までは、電気的には抵抗成分とみなせる。また、運転者の手は、電気的にはＲＣ並列回路とみなせる。同様に、運転者の心臓３０から臀部までは電気的には抵抗成分とみなせる。また、着衣、例えばズボンは電気的にはＲＣ並列回路と見なせる。
　そこで、運転者の心臓３０から右腕までを抵抗３１、右手をＲＣ並列回路４１、運転者の心臓３０から左腕までを抵抗４２、左手をＲＣ並列回路４１、心臓３０から臀部までを抵抗３３、着衣をＲＣ並列回路４３とすると、運転者自身を含む等価回路は図４のようになる。
　運転者の心臓３０の心筋活動電位は、心拍によって周期的に変動する。この心筋活動電位の周期変化は、心電信号としてオペアンプＯＰ１～３から出力される。オペアンプＯＰ１は、抵抗３１、ＲＣ並列回路４１を経由して入力された心筋活動電位の周期変化を増幅して心電信号として出力する。また、オペアンプＯＰ２は、抵抗３２、ＲＣ並列回路４２を経由して入力された心筋活動電位の周期変化を増幅して心電信号として出力する。同様に、オペアンプＯＰ３は、抵抗３３、ＲＣ並列回路４３を経由して入力された心筋活動電位の周期変化を増幅して心電信号として出力する。なお、オペアンプＯＰ１～３の増幅用の電源は、車両のバッテリーを基にしたＤＣコンバータなどによって実現することができる。
　図５は、心電波形についての説明図である。心電波形は、極大値Ｐ，Ｒ，Ｔ，Ｕと極小値Ｑ，Ｓを有する。このうち、極大値Ｒが最も大きいので、図６に示したように極大値Ｒの間隔を計測することで、運転者の覚醒度の変化などの心理状態・身体状態を検知することができる。
　３つのオペアンプＯＰ１～３が出力する心電信号は、それぞれ単独でも心電波形を検知可能である。しかし、複数、例えば２つのオペアンプの出力を用いれば、ノイズ成分を除去し、心電波形の検知精度を向上することができる。例えば、運転者が両手でハンドルを握り、オペアンプＯＰ１とオペアンプＯＰ２の双方から心電信号を得られる場合、オペアンプＯＰ１とオペアンプＯＰ２の出力を用いて心電波形を検知する。運転者が右手でハンドルを握り、左手はハンドルに触れていない場合、オペアンプＯＰ１とオペアンプＯＰ３の出力を用いて心電波形を検知する。また、運転者が左手でハンドルを握り、右手はハンドルに触れていない場合、オペアンプＯＰ２とオペアンプＯＰ３の出力を用いて心電波形を検知する。なお、出力を使用しないオペアンプについては、ＳＷ１～３のうち、使用しないオペアンプに対応するスイッチを切り替えて出力を０とすることが好ましい。
　次に、座面電極の構造と変形例について説明する。図７は、臀部の左右それぞれから心電信号を検知する座面電極の構造図である。図７に示した座面電極２０は、シート部材２ａの上に下部電極２１、絶縁層２２、上部電極２３，２４、保護部材２５を積層した構造を有する。
　保護部材２５は、保護部材１２と同様に導電部２６が設けられている。導電部２６は、開口部を有する孔部の内壁に設けてもよいし、棒状、もしくは糸状の導電部として形成してもよい。導電部２６は、上部電極２３，２４に接触する。上部電極２３，２４は、電気的に独立しており、運転者の臀部の右側と左側からそれぞれ電気的状態を検知する。
　下部電極２１は、絶縁層２２を介して上部電極２３，２４と対向する。加えて、下部電極２１は、アース側に接地される。この構造によって、下部電極２１と上部電極２３、下部電極２１と上部電極２４はそれぞれ容量結合型の電極として機能する。
　なお、図７には、上部電極を２つ設けて運転者の臀部の右側と左側からそれぞれ電気的状態を検知する構成を示したが、上部電極が１つであれば、図１に示したように運転者の臀部から電気的状態を１つ検知する構成となる。また、図７には下部電極を共通化する構成を示したが、２つの上部電極に合わせて下部電極をそれぞれ個別に設ける構成としてもよい。
　図８は、運転者の臀部の左右から個別に電気的状態を検知する場合の説明図である。図８では、図３と同様に運転者が運転席２に着座し、ハンドル１の右側を右手で握り、ハンドル１の左側を左手で握った状態を示している。図８に示した状態では、オペアンプＯＰ１は右手から運転者の心電信号を検知する。同様に、オペアンプＯＰ２は左手から運転者の心電信号を検知する。そしてオペアンプＯＰ４は、運転者の臀部の右側から心電信号を検知し、オペアンプＯＰ５は、運転者の臀部の左側から心電信号を検知する。
　運転者の臀部の左右からそれぞれ電気的状態を検知する場合、運転者の心臓３０から右側の臀部までと運転者の心臓３０から左側の臀部までをそれぞれ個別の抵抗成分とみなす。
　運転者の心臓３０から右側の臀部までを抵抗３４、運転者の心臓３０から左側の臀部までを抵抗３５とすると、運転者自身を含む等価回路は図９のようになる。
　図９において、オペアンプＯＰ１とオペアンプＯＰ２は、図３と同様に心電信号を出力する。オペアンプＯＰ４は、抵抗３４、ＲＣ並列回路４３を経由して入力された心筋活動電位の周期変化を増幅して心電信号として出力する。また、オペアンプＯＰ５は、抵抗３５、ＲＣ並列回路４３を経由して入力された心筋活動電位の周期変化を増幅して心電信号として出力する。
　図９に示した４つのオペアンプＯＰ１，２，４，５が出力する心電信号は、それぞれ単独でも心電波形を検知可能である。また、４つのオペアンプＯＰ１，２，４，５が出力する心電信号から任意の２つを選択して心電波形の検知に用いることができる。例えば、運転者の手から心電信号を得ることが出来ない場合、すなわちオペアンプＯＰ１，２の出力が使用できない場合であっても、オペアンプＯＰ３，４の出力を用いて心電波形を精度良く検知することができる。
　つぎに、ハンドル１に設ける電極の変形例について説明する。図１０は、ハンドルの外側と内側にそれぞれ電極を設けた構成の説明図である。図１０に示した構成では、ハンドル１の左側の外周に電極１１ａ、ハンドル１の左側の内周に電極１１ｂを設けている。同様に、ハンドル１の左側の外周に電極１１ｃ、ハンドル１の左側の内周に電極１１ｄを設けている。
　電極１１ａと電極１１ｂとは電気的に独立している。また、電極１１ｃと電極１１ｄとは電気的に独立している。そのため、ハンドル１の左側の外周と内周、ハンドル１の右側の外周と内周からそれぞれ運転者の電気的状態を検知することができる。
　図１１は、ハンドル１の外側と内側からそれぞれ電気的状態を検知する場合の構成図である。図１１に示したように、ハンドル１の左側の外周に設けた電極１１ａは、オペアンプＯＰ２に接続される。また、ハンドル１の左側の内周に設けた電極１１ｂは、オペアンプＯＰ７に接続される。同様に、ハンドル１の右側の外周に設けた電極１１ｄは、オペアンプＯＰ１に接続される。また、ハンドル１の右側の内周に設けた電極１１ｃは、オペアンプＯＰ６に接続される。また、オペアンプＯＰ１，２，７，８にはリファレンスとしてアース側への接地が行われる。なお、図１１では図示を省略しているが、図１と同様にオペアンプ１～３，７，８に運転者の電気的状態を入力する経路にはそれぞれスイッチを設け、各オペアンプの出力をゼロにするか否かを切り替え可能とする。その他の構成および動作については図１と同様であるので、説明を省略する。
　図１１に示したようにハンドル１の電極を内外で２分割すれば、運転者が片手でハンドル１を握った状態であってもハンドル１から運転者の電気的状態を２系統で検知することができる。そして、２系統で得られた２つの心電信号を用いることで、１つの心電信号を用いる場合に比して高精度に心電波形を検知することができる。また、オペアンプ１～３，６，７の出力から任意の２つを選択して心電波形を検知することもできる。
　図１２は、ハンドル１の左右に加え、ハンドル１の上部に電極を設けた構成の説明図である。図１２に示した構成では、ハンドル１の左側に電極１１ｅ、ハンドル１の右側に電極１１ｆ、ハンドル１の上部に電極１１ｇを設けている。
　運転者１がハンドル１を操作する場合、片方の手をハンドル１の上部に掛けて操作する場合がある。図１２に示したように、ハンドル１の上部に電極１１ｇを設けることで、ハンドル１の上部に掛けられた手から運転者の電気的状態を検知することができる。また、もう一方の手が電極１１ｅもしくは電極１１ｆに触れていれば、両手から心電信号をそれぞれ取得して心電波形の検知に用いることができる。
　電極１１ｅと電極１１ｇとの間、また、電極１１ｆと電極１１ｇとの間には、非検知領域を設けて電極を分離する。この非検知領域の幅は、掌の幅よりも広くすることが望ましい。非検知領域の幅を掌よりも広くすることで、運転者の手が複数の電極に跨って接触し、複数の電極が運転者の同一箇所から電気的状態を検知することを防ぐことができる。
　図１３は、ハンドル１に補助電極を設けた構成の説明図である。図１３に示した構成では、ハンドル１の左側に電極１１ｅ、ハンドル１の右側に電極１１ｆ、ハンドル１の上部に電極１１ｇを設けている。さらに、電極１１ｅと電極１１ｇとの間に補助電極１１ｈ、電極１１ｆと電極１１ｇとの間に補助電極１１ｉを設けている。
　補助電極１１ｈは、電極１１ｅと電極１１ｇのいずれかとして切り替えて使用される電極である。また、補助電極１１ｉは、電極１１ｇと電極１１ｆのいずれかとして切り替えて使用される電極である。
　図１３には、補助電極１１ｉの切り替えの具体例を示している。運転者の左手が補助電極１１ｉと電極１１ｇとに跨っている場合、補助電極１１ｉは電極１１ｇとして使用する。一方、運転者の左手が補助電極１１ｉと電極１１ｆとに跨っている場合、補助電極１１ｉは電極１１ｆとして使用する。補助電極１１ｉをいずれの電極として使用するかは、スイッチＳＷ１１によって切り替える。
　なお、運転者の手と、電極および補助電極との接触は、保護部材１２を貫通する導電部１４を介して行なわれる。保護部材１２に設けられた複数の導電部１４のうち一部は電極１１ｅ，１１ｆ，１１ｇにそれぞれ接続する。同じく、複数の導電部１４の一部は補助電極１１ｈ，１１ｉに接続する。また、複数の導電部１４のなかには、電極にも補助電極にも接続しないものを含むことができる。
　図１４は、保護部材１２に設ける孔部１３の形状について説明する説明図である。一様に孔部を設けた保護部材１２をハンドル構造体１０に巻きつけた場合、ハンドル斜視図５１に示したように、ハンドルの内側よりもハンドルの外側の方が大きく引き伸ばされる。そのため、ハンドル１の周方向が短径となる楕円形の孔部１３を設けた場合では、外周側の孔部の長径と短径の比は、内周側での長径と短径の比よりも大きくなる。
　ハンドル１の操作においては、外周側を周方向に擦る操作が多く、外周側で磨耗が激しいため、外周側の孔部の長径と短径の比が大きくなることは耐久性の向上に有用である。
　また、ハンドルの手前側、すなわち運転者側とハンドルの奥側、すなわち車体側では、手前側のほうが操作時による磨耗が発生しやすい。図１４では、Ｘ方向の正が手前側の方向、Ｘ方向の負側が奥側の方向に対応している。
　ハンドル１の手前側での耐久性を向上するためには、ハンドル１の手前側に保護部材１２の中央部を当て、ハンドル１の奥側で縫製することが好ましい。ハンドル１の手前側に保護部材１２の中央部を当て、ハンドル１の奥側で縫製すると、ハンドル横面図５２に示したように、手前側、すなわちＸ方向の正側で孔部の長径と短径の比が大きくなり、奥側、すなわちＸ方向の負側で孔部の長径と短径の差が大きくなる。
　なお、ハンドル構造体１０近傍における孔部の長径と短径の比は、保護部材１２の表面における孔部の長径と短径の比に比して小さくなる。ハンドル構造体１０近傍における孔部をハンドル構造体表面図５３に示す。このように保護部材１２の表面側とハンドル構造体１０側とで孔部の形状が異なるのは、ハンドル構造体１０の中心からの距離が異なるためである。
　図１５は、保護部材１２の縫製に導電体の糸を用いた場合の説明図である。保護部材１２の縫製に導電体の糸を用いることで、縫製に用いた糸は保護部材１２を貫通して電極に接する導電部１４として機能することとなる。図１５に示した例では、ハンドル１の左側の縫製が導電部１４ｂを形成している。また、ハンドル１の上方の縫製が導電部１４ｃを形成している。そしてハンドル１の右側の縫製が導電部ｄを形成している。
　図１６は、ハンドルの全体を保護部材で被覆した構成の説明図である。図１６に示したハンドル１ａは、ステアリングホイール部分の全体を保護部材１２で被覆されている。保護部材１２には一様に孔部を設け、各孔部には導電部を設けている。一方で、ハンドル１ａの保護部材１２の下には、電極が部分的に配置されている。そのため、導電部のうち、電極に接するものが運転者の電気的状態を電極に伝える。
　すなわち、ハンドル１ａは、図１に示したハンドル１ａと同様にハンドル１ａの右側と左側からそれぞれ運転者の電気的状態を検知する。一方で、電極の配置はハンドル１ａのホイール部全体を覆う保護部材１２に隠れるため、ハンドル１ａのデザインは電極の配置に影響を与えることなく任意に定めることができる。
　図１７は、保護層１２の表面にさらに導電層１７を設けた構成の説明図である。図１７に示した構成では、図２に示した保護層の表面に導電層１７を形成している。その他の構成については図２と同様であるので説明を省略する。保護層１２の表面に導電層１７を設けることで、運転者の体と導電部１４との接触を補助し、電気的状態の検知を補助することができる。
　以上説明してきたように、保護部材を貫通する導電部を設け、保護部材の下に設けた電極と同通させることで、耐久性を向上し、材料や形状に対する制限を緩和することで設計の自由度を損なうことなく操作者の電気的状態を検知することができる。
　なお、本実施例はあくまで一例であり、開示の技術は適宜変形して実施することかできる。例えば、本実施例では車両のハンドルの左右と上部に電極を設ける構成について例示したが、例えばハンドルの下部に電極を設ける構成としてもよい。
　また、本実施例では運転席の座面に左右２つの電極を設ける構成を例示したが、前後に分割した電極など、任意の数および配置の電極を設けることができる。また、運転席の背もたれ部分やヘッドレスト部分に電極を設けることもできる。
　さらに、本実施例では車両の運転者から電気的状態を検知する場合を例示したが、任意の装置の操作者からの電気的状態の検知に適用可能である。また、ハンドルに限らず、レバー状の操作手段など、任意の操作手段から操作者の電気的状態を検知することができる。
　　１，１ａ　　ハンドル
　　２　　運転席
　　２ａ　シート部材
　１０　　ハンドル構造体
　１１，１１ａ～ｇ　電極
　１１ｈ，１１ｉ　補助電極
　１２，２５　　保護部材
　１３　　孔部
　１４，１４ｂ～ｄ，２６　　導電部
　１４ａ　接触補助面
　１５　　樹脂
　１６　　コーティング
　１７　　導電層
　２０　　座面電極
　２１　　下部電極
　２２　　絶縁層
　２３，２４　上部電極
　３０　　心臓
　３１～３５　抵抗
　４１～４３　ＲＣ並列回路
　ＳＷ１～３，１１　スイッチ
　ＯＰ１～７　　オペアンプ

Claims (13)

  1. 　装置の操作者の電気的状態を検知する電極と、
    　前記電極を被覆する保護層と、
    　前記保護層を貫通して前記電極と接触する導電部と
    を備えたことを特徴とする操作者状態検知装置。
  2. 　前記保護層を貫通する孔部を複数備え、前記導電部は前記孔部の内壁に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の操作者状態検知装置。
  3. 　前記孔部の前記電極側の開口部は、前記保護層の表面側の開口部に比して大きいことを特徴とする請求項２に記載の操作者状態検知装置。
  4. 　前記孔部の電極近傍に保護剤を充填したことを特徴とする請求項２又は３に記載の操作者状態検知装置。
  5. 　導電材料の糸で前記保護層を縫製して前記導電部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の操作者状態検知装置。
  6. 　前記操作者の複数個所から前記電気的状態を検知し、前記複数の検知結果から前記操作者の心電を求めることを特徴とする請求項１に記載の操作者状態検知装置。
  7. 　前記操作者による操作の対象となる装置は車両であり、前記電極、前記保護層および前記導電部を前記車両のハンドル及び／又は座席に設けることを特徴とする請求項１に記載の操作者状態検知装置。
  8. 　前記ハンドルに前記操作者の一方の手から前記電気的状態を検知する第１電極と、前記操作者の他方の手から前記電気的状態を検知する第２電極とを設けたことを特徴とする請求項７に記載の操作者状態検知装置。
  9. 　前記第１電極と前記第２電極との間に補助電極を備え、前記補助電極を前記第１電極と前記第２電極とのいずれかとして切り替えて使用することを特徴とする請求項８に記載の操作者状態検知装置。
  10. 　前記ハンドルの外側と前記ハンドルの内側とにそれぞれ前記電極を設けたことを特徴とする請求項７～９のいずれか一つに記載の操作者状態検知装置。
  11. 　前記ハンドルの操作者側の面における前記導電部の配置が前記ハンドルの車両側の面における前記導電部の配置に比して密であることを特徴とする請求項７に記載の操作者状態検知装置。
  12. 　前記導電部は、前記保護層を貫通する楕円形状の孔部の内壁に形成され、前記楕円形状の長径は、前記ハンドルの径方向であることを特徴とする請求項７に記載の操作者状態検知装置。
  13. 　運転操作を行なう操作者の電気的状態を検知する電極と、
    　前記電極を被覆する保護層と、
    　前記保護層を貫通して前記電極と接触する導電部と
    を備えたことを特徴とするハンドル。
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