特許 5953168 生体電気信号計測装置及び車両用シート

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5953168

(24)【登録日】2016年6月17日

(45)【発行日】2016年7月20日

(54)【発明の名称】生体電気信号計測装置及び車両用シート

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/0402 20060101AFI20160707BHJP

   A61B 5/0478 20060101ALI20160707BHJP

   A61B 5/0408 20060101ALI20160707BHJP

   B60N 2/44 20060101ALI20160707BHJP

   A61B 5/05 20060101ALI20160707BHJP

   A61B 5/0245 20060101ALI20160707BHJP

【ＦＩ】

   A61B5/04 310Z

   A61B5/04 300M

   B60N2/44

   A61B5/05 B

   A61B5/02 710C

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-171001(P2012-171001)

(22)【出願日】2012年8月1日

(65)【公開番号】特開2014-30483(P2014-30483A)

(43)【公開日】2014年2月20日

【審査請求日】2015年6月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】800000068

【氏名又は名称】学校法人東京電機大学

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100100712

【弁理士】

【氏名又は名称】岩▲崎▼ 幸邦

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】福山 康弘

(72)【発明者】

【氏名】三浦 宏明

(72)【発明者】

【氏名】寸田 剛司

(72)【発明者】

【氏名】植野 彰規

(72)【発明者】

【氏名】吉久 雅識

【審査官】 松本 隆彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−５０６７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１２６１４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１９４１３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−４０２４１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ５／０２−５／０５

Ｂ６０Ｎ ２／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

人体に略対向し人体に直接接触しない位置に設置された所定電圧信号出力電極と、
前記所定電圧信号出力電極に所定電圧信号を出力する所定電圧信号出力手段と、
人体に略対向し人体に直接接触しない位置に設置され、人体から発せられた生体電気信号及び所定電圧信号出力電極より発せられた所定電圧信号を検出する第一生体電気信号検出電極と第二生体電気信号検出電極と、
前記第一生体電気信号検出電極に接続され、第一生体電気信号及び第一所定電圧信号を生成する第一電気信号生成手段と、
前記第二生体電気信号検出電極に接続され、第二生体電気信号及び第二所定電圧信号を生成する第二電気信号生成手段と、
前記第一電気信号生成手段により生成された第一所定電圧信号に基づいて第一所定電圧信号強度を生成する第一信号強度生成手段と、
前記第二電気信号生成手段により生成された第二所定電圧信号に基づいて第二所定電圧信号強度を生成する第二信号強度生成手段と、
前記第一信号強度生成手段により生成された第一所定電圧信号強度と前記第二信号強度生成手段により生成された第二所定電圧信号強度とに基づいて第一利得補正値と第二利得補正値とを生成する利得補正値生成手段と、
前記利得補正値生成手段により生成された第一利得補正値に基づいて前記第一電気信号生成手段により生成された第一生体電気信号の利得を補正して第一利得補正後信号を生成する第一生体電気信号利得補正手段と、
前記利得補正値生成手段により生成された第二利得補正値に基づいて前記第二電気信号生成手段により生成された第二生体電気信号の利得を補正して第二利得補正後信号を生成する第二生体電気信号利得補正手段と、
前記第一生体電気信号利得補正手段により生成された第一利得補正後信号と、前記第二生体電気信号利得補正手段により生成された第二利得補正後信号との差分により生体電気信号を生成する差分手段と
を備えることを特徴とする生体電気信号計測装置。

【請求項2】

前記生体電気信号計測装置を構成する電子回路の基準電位に接続された基準電極を更に備え、
人体と前記電子回路間の電位を安定化させたこと
を特徴とする請求項１に記載の生体電気信号計測装置。

【請求項3】

前記第一信号強度生成手段及び前記第二信号強度生成手段は、所定電圧信号の強度を、フーリエ変換処理又は包絡線処理して得ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の生体電気信号計測装置。

【請求項4】

前記生体電気信号は心電図であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の生体電気信号計測装置。

【請求項5】

請求項１から請求項４の何れか一項に記載の生体電気信号計測装置を搭載した車両用シート。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、生体電気信号を計測する生体電気信号計測装置及び車両用シートに関する。

【背景技術】

【0002】

衣類を介して人の心電図や脳波等の生体電気信号を計測する場合、衣類を生体電気信号検出電極と人体表皮とに挟まれた形態とすると、精度よく生体電気信号の計測ができないという問題がある。例えば人の体重移動等が起きると、衣類に加わる圧力や生体電気信号検出電極や人体表皮との接触面積が変わり、衣類のインピーダンスが変化して結果として生体電気信号に利得変化が生じてしまうからである。

【0003】

この問題に対し、例えば特許文献１に記載された技術が知られている。特許文献１には、車両のステアリングホイールに取り付けられた直接電極と、車両乗員の身体に直接接触せずに該車両乗員の身体電位を検出する非接触電位検出手段とを含む車両用心電計測装置が記載されている。この車両用心電計測装置は、電圧印加手段を備え、直接電極と電圧印加手段を導通させ又は遮断させることを切換え、直接電極と電圧印加手段が遮断されている状態における非接触電位検出手段の検出値から、直接電極と電圧印加手段が導通している状態における非接触電位検出手段の検出値を差し引くことにより、車両乗員の心電図波形を計測している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開2011-24903号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１の車両用心電計測装置は、非接触電位検出手段によるインピーダンス計測中には生体電気信号計測ができなくなり、連続的に生体電気信号の計測ができなくなる。

【0006】

そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、連続的に生体電気信号を計測できる生体電気信号計測装置及び車両用シートを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、人体に略対向し人体に直接接触しない位置に所定電圧信号出力電極、第一生体電気信号検出電極と第二生体電気信号検出電極を備え、第一生体電気信号検出電極と第二生体電気信号検出電極により検出された所定電圧強度に基づいて、第一生体電気信号検出電極と第二生体電気信号検出電極により検出された生体電気信号の利得を補正する。そして、補正後の第一生体電気信号検出電極と第二生体電気信号検出電極により検出された生体電気信号の差分により生体電気信号を生成する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、第一生体電気信号検出電極と第二生体電気信号検出電極により検出された生体電気信号を第一生体電気信号検出電極と第二生体電気信号検出電極により検出された所定電圧信号の強度により補正して、補正後の生体電気信号の差分を取るので、第一の生体電気信号検出電極と第二の生体電気信号検出電極との信号利得の不平衡状態を低減でき、連続的に生体電気信号を計測できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の第１実施形態として示す生体電気信号計測装置のブロック図である。

【図2】（ａ）は第一所定電圧信号及び第二所定電圧信号を示し、（ｂ）は第一所定電圧信号及び第二所定電圧信号をフーリエ変換した結果としての信号強度を示し、（ｃ）は第一所定電圧信号及び第二所定電圧信号に対して二乗平均処理を施した結果を示し、（ｄ）は（ｃ）の結果に対してローパスフィルタを施した結果としての信号強度を示し、（ｅ）は（ｃ）の結果に対してピーク検出及びピーク間補間処理を施した結果としての信号強度を示す。

【図3】本発明の第１実施形態として示す生体電気信号計測装置により信号強度を生成する手順を示すフローチャートである。

【図4】本発明の第１実施形態として示す生体電気信号計測装置の他の構成を示すブロック図である。

【図5】本発明の第１実施形態として示す生体電気信号計測装置において、（ａ）は利得補正していない生体電気信号であり、（ｂ）は利得補正した生体電気信号である。

【図6】本発明の第１実施形態として示す生体電気信号計測装置における電極を備えた車両用シートを示す斜視図である。

【図7】本発明の第１実施形態として示す生体電気信号計測装置の他の構成を示すブロック図である。

【図8】本発明の第２実施形態として示す生体電気信号計測装置の構成を示すブロック図である。

【図9】本発明の第２実施形態として示す生体電気信号計測装置において、生体電気信号計測装置の各部を含む電子回路と、電極との関係を示す図である。

【図10】本発明の第２実施形態として示す生体電気信号計測装置における電極を備えた車両用シートを示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

【0011】

本発明の第１実施形態として示す生体電気信号計測装置１は、例えば図１に示すように構成される。

【0012】

この生体電気信号計測装置１は、所定電圧信号出力電極３１、第一生体電気信号検出電極１１、及び、第二生体電気信号検出電極２１を少なくとも備える。これらの所定電圧信号出力電極３１、第一生体電気信号検出電極１１、及び、第二生体電気信号検出電極２１は、人体に略対向し人体に直接接触しない位置に設置される。例えば、車両の運転者の生体電気信号を計測する場合、運転者の着座位置に略対向し人体に直接接触しない位置に設置される。

【0013】

所定電圧信号出力電極３１、第一生体電気信号検出電極１１、及び、第二生体電気信号検出電極２１は、金、銀、銅やニクロム等の金属、カーボン、グラファイト等の炭素系材料や金属、金属酸化物等の半導体からなる粒子、アセチレン系、複素５員環系、フェニレン系、アニリン系等の導電性高分子等導電性を持つ素材からなる。所定電圧信号出力電極３１、第二生体電気信号検出電極２１、及び、第一生体電気信号検出電極１１は、絶縁性を持つ素材上表面（例えば椅子やべツド等）に固定される。これらの所定電圧信号出力電極３１、第一生体電気信号検出電極１１、及び、第二生体電気信号検出電極２１の上に衣類を着た人が着座、横臥等したとき、衣類を介して人体とこれらの電極とが電気的に結合する。

【0014】

所定電圧信号出力電極３１は、所定電圧信号を出力する所定電圧信号出力部３２に接続している。この所定電圧信号とは、任意の単一基本周波数を持つ交流電圧信号のことである。所定電圧信号出力部３２は、マルチバイブレータ、弛張発振回路、ＬＣ同調発振回路のような発振回路や、交流電圧信号を出力するように設定したＤＡ変換器等により実現できる。所定電圧信号出力電極３１より発した所定電圧信号は、衣類や人体の電気インピーダンスを介して第一生体電気信号検出電極１１及び第二生体電気信号検出電極２１に入力される。

【0015】

第一生体電気信号検出電極１１及び第二生体電気信号検出電極２１は、人体から発している生体電気信号を入力する。これにより、第一生体電気信号検出電極１１及び第二生体電気信号検出電極２１は、所定電圧信号と共に人体電気信号を入力することとなる。

【0016】

第一電気信号生成部１２及び第二電気信号生成部２２は、その内部に１ＴΩ、数ｐＦ程度の高入力インピーダンスを持つインピーダンス変換回路（オペアンプによるボルテージフオロア回路等）を有する。第一電気信号生成部１２は、インピーダンス変換回路に第一生体電気信号検出電極１１を接続している。第二電気信号生成部２２は、インピーダンス変換回路に第二生体電気信号検出電極２１を接続している。

【0017】

第一電気信号生成部１２及び第二電気信号生成部２２は、インピーダンス変換回路の他に、その内部に生体電気信号や所定電圧信号を増幅する信号増幅回路やフィルタ回路を備えている。第一電気信号生成部１２は、第一生体電気信号と第一所定電圧信号を生成する。第一電気信号生成部１２は、第一生体電気信号を第一生体電気信号利得補正部１３に供給し、第一所定電圧信号を第一信号強度生成部５２に出力する。第二電気信号生成部２２は、第二生体電気信号と第二の所定電圧信号を生成する。第二電気信号生成部２２は、第二生体電気信号を第二生体電気信号利得補正部２３に供給し、第二所定電圧信号を第二信号強度生成部５３に出力する。

【0018】

ここで、人体表皮と第一生体電気信号検出電極１１及び第二生体電気信号検出電極２１との間には衣類が介在している。衣類は乾燥雰囲気で１ＴΩ以上の電気抵抗になるものがあり、重ね着をすれば低い静電容量を示す。このため、非常にそのインピーダンスは高く、さらに接触圧や接触面積が変わることで衣類のインピーダンスは変化する。そのため、人体表皮と第一生体電気信号検出電極１１に接続しているインピーダンス変換回路間の信号利得減衰量と、人体表皮と第二生体電気信号検出電極２１に接続しているインピーダンス変換回路間の信号利得減衰量とが不平衡になる。この不平衡状態で第一生体電気信号と第二生体電気信号とを差分処理すると、同相雑音成分が引き切れず雑音として残留してしまう。

【0019】

第一電気信号生成部１２が生成する第一生体電気信号と第一の所定電圧信号とは利得減衰量が同等である。第二電気信号生成部２２が生成する第二生体電気信号と第二所定電圧信号とは利得減衰量が同等である。すなわち、第一生体電気信号と第二生体電気信号との利得減衰量の不平衡の度合いと、第一所定電圧信号と第二所定電圧信号との利得減衰量の不平衡の度合いは同等となる。これにより、第一所定電圧信号の強度と第二所定電圧信号の強度とを比較することにより、利得減衰量の不平衡の度合いが分かる。生体電気信号計測装置１は、利得減衰量の不平衡の度合いに基づき、第一生体電気信号と第二生体電気信号との利得減衰量の不平衡を補正することができ、差分処理後の同相雑音成分を低減できる。

【0020】

第一信号強度生成部５２は、第一電気信号生成部１２から供給された第一所定電圧信号に基づいて第一信号強度Ａを生成する。第二信号強度生成部５３は、第二電気信号生成部２２から供給された第二所定電圧信号に基づいて第二信号強度Ｂを生成する。ここで、第一信号強度生成部５２及び第二信号強度生成部５３は、マイクロコンピュータやパーソナルコンピュータ等で動作するソフトウェアロジックにより実現できる。

【0021】

第一所定電圧信号及び第二所定電圧信号は、例えば図２（ａ）のような波形となっている。第一信号強度Ａ及び第二信号強度Ｂは、第一所定電圧信号及び第二所定電圧信号を離散フーリエ変換して生成される。第一信号強度生成部５２及び第二信号強度生成部５３は、例えば図２（ｂ）に示すように、周波数軸のｆ０上で第一信号強度Ａ及び第二信号強度Ｂを得ることができる。

【0022】

他の処理として、第一信号強度生成部５２及び第二信号強度生成部５３は、第一所定電圧信号及び第二所定電圧信号を二乗平均して図２（ｃ）のような波形を作成し、所定電圧信号の基本周渡数の２倍の周波数より低いカットオフを持つローパスフィルタを適用して、図２（ｄ）に示すような時間的に連続して第一信号強度Ａ、第二信号強度Ｂを得ることができる。

【0023】

更に、第一信号強度生成部５２及び第二信号強度生成部５３は、他の類似の方法として図２（ｃ）の波形の信号ピークを検出し、それらの間を補間して、図２（ｅ）のような第一信号強度Ａ及び第二信号強度Ｂを得ても良い。生成した第一信号強度Ａ及び第二信号強度Ｂは、マイクロコンピュータやパーソナルコンピュータ上の記情領域に一時的に保存される。

【0024】

利得補正値生成部５１は、マイクロコンピュータやパーソナルコンピュータ等で動作するソフトウェアロジックにより実現される。利得補正値生成部５１は、マイクロコンピュータやパーソナルコンピュータ上の記憶領域に保存された第一信号強度Ａ及び第二信号強度Ｂを取得して、第一利得補正値Ｋ１及び第二利得補正値Ｋ２を生成する。利得補正値生成部５１の動作を示すフローチャートの一例を図３に示す。

【0025】

先ずステップＳ１において、利得補正値生成部５１は、第一信号強度Ａ及び第二信号強度Ｂを取得する。

【0026】

次のステップＳ２において、利得補正値生成部５１は、第一信号強度Ａと第二信号強度Ｂとを比較する。第一信号強度Ａが第二信号強度Ｂ以上である場合にはステップＳ３に処理を進め、そうでない場合にはステップＳ４に処理を進める。

【0027】

ステップＳ３において、利得補正値生成部５１は、第一生体電気信号の第一利得補正値Ｋ１を１とし、第一生体電気信号よりも強度の小さい第二生体電気信号がより大きくなるように第二利得補正値Ｋ２をＡ／Ｂと設定する。

【0028】

ステップＳ４において、利得補正値生成部５１は、第二の生体電気信号の第二利得補正値Ｋ２を１とし、第二生体電気信号よりも強度の小さい第一生体電気信号がより大きくなるように第一利得補正値Ｋ１をＢ／Ａと設定する。

【0029】

利得補正値生成部５１は、第一利得補正値Ｋ１及び第二利得補正値Ｋ２を、マイクロコンピュータやパーソナルコンピュータ上の記憶領域に保存する。

【0030】

第一生体電気信号利得補正部１３は、記憶領域に保存された第一利得補正値Ｋ１に基づいて、第一生体電気信号の強度を補正する。これにより、第一生体電気信号利得補正部１３は、第一利得補正後信号を生成する。第二生体電気信号利得補正部２３は、記憶領域に保存された第二補正値Ｋ２に基づいて、第二生体電気信号の強度を補正する。これにより、第二生体電気信号利得補正部２３は、第二利得補正後信号を生成する。第一利得補正後信号及び第二利得補正後信号は、差分出力部６１に供給される。

【0031】

差分出力部６１は、第一利得補正後信号と第二利得補正後信号とを差分して生体電気信号を得ることができる。

【0032】

このように、人体表皮と第一生体電気信号検出電極１１に接続されているインピーダンス変換回路としての第一電気信号生成部１２間の信号利得減衰量と、人体表皮と第二生体電気信号検出電極２１に接続されているインピーダンス変換回路としての第二電気信号生成部２２間の信号利得減衰量との不平衡状態を低減し、差分処理後の同相雑音成分を低減できる。

【0033】

第一生体電気信号利得補正部１３、第二生体電気信号利得補正部２３、差分出力部６１はハードウェアとして構成してもよく、ソフトウェアとして構成してもよい。

【0034】

図４に示す生体電気信号計測装置８１は、第一生体電気信号利得補正部１３、第二生体電気信号利得補正部１３、差分出力部６１をハードウェアとして構成した例である。図４では、所定電圧信号出力部３２を発振回路１３２として構成している。

【0035】

第一生体電気信号検出電極１１と第二生体電気信号検出電極２１で検出する生体電気信号が心電図信号であって、例えば心電図Ｒ波を検出する場合、心電図Ｒ波の周波数主成分である１０Ｈｚ近辺よりも高い周波数に発振回路１３２の基本周渡数を設定しておく。例えば、発振回路１３２の基本周波数を５０Ｈｚに設定すれば、その高調波は１００Ｈｚ、１５０Ｈｚとなる。これにより、当該高調波よりも低周破数成分を持つ心電図Ｒ波の波形に影響を与えにくい。発振回路１３２より発した所定電圧信号の強度はマイクロコンピュータ２８１に搭載するＡＤ変換機（ＡＤＣ）１８２の測定範囲を逸脱しない範囲で、かつ人体に影響が無いように設定される。ＡＤＣ１８２に供給された生体電気信号は、記憶領域１８７に記憶される。

【0036】

第二生体電気信号検出電極２１は電子回路２１２として構成できる。第二電気信号生成部２２は電子回路２２２として構成できる。これらの電子回路２１２，２２２の内部には、インピーダンス変換回路１１４としてのボルテージフォロア回路が設けられている。より具体的には、高入力インピーダンスを持つＯＰＡ１３４（入力抵抗１０ＴΩ、入力容量２ｐＦ）等が用いられる。さらに、電子回路２１２、２２２には、非反転増幅器２１５が設けられている。非反転増幅器２１５の増幅率を決定するフイードバック抵抗は、デジタルポテンショメータ２１３である。デジタルポテンショメータ２１３の抵抗値は、可変できるようになっている。

【0037】

発振器信号用フィルタ回路２７４は、アンチエイリアスの防止を主目的としている。 例えば、ＡＤ変換器１８２のサンプリングレートが１ｋＨｚであれば、発振器信号用フィルタ回路２７４は、基本周渡数以上５００Ｈｚ以下でのカットオフ周波数を持つローパスフィルタやバンドパスフィルタにより実現できる。

【0038】

図４の生体電気信号計測装置８１において、差分出力部６１は電子回路２６１として構成している。この電子回路２６１は、計装増幅器２７１、心電図用フィルタ回路２７２、プリアンプ２７３により構成されている。心電図用フィルタ回路２７２は、取得したい心電図信号の周波数帯域に合わせて設定されたローパスフィルタやバンドパスフィルタにより実現できる。プリアンプ２７３は、反転増幅器や非反転増幅器から構成されている。非反転増幅器２１５、計装増幅器２７１、プリアンプ２７３の増幅率は総じて１００〜１０００倍程度に設定する。

【0039】

第一信号強度生成部５２、第二信号強度生成部５３、利得補正値生成部５１は、マイクロコンピュータ２８１内のソフトウェアロジック２５１として搭載されている。

【0040】

利得補正値生成部５１が生成した第一利得補正値Ｋ１、第二利得補正値Ｋ２は、制御信号変換部２９４によりデジタルポテンショメータ２１３用の制御信号に変換される。この制御信号は、デジタル出力部（ＤＩＯ）１８６からデジタルポテンショメータ２１３に出力される。デジタルポテンショメータ２１３の抵抗が定まることにより、非反転増幅器２１５の増幅率を制御できる。これにより、人体表皮と第一生体電気信号検出電極１１に接続されているインピーダンス変換回路間の信号利得減衰量と、人体表皮と第二生体電気信号検出電極２１に接続されているインピーダンス変換回路間の信号利得減衰量との不平衡状態を低減することができる。このようにして、差分処理後の同相雑音成分を低減できる。

【0041】

本実施形態の生体電気信号計測装置８１を用いて計測した生体電気信号の結果は、例えば図５に示すようになる。心電図用フィルタ回路２７２のバンドパスフィルタの通過周波数帯を１〜１００Ｈｚとし、発振回路１３２の発振周波数を５０Ｈｚとし、１０ｂｉｔのＡＤ変換器１８２で計測した。図５（ａ）のように、利得補正なしの条件では、発振回路１３２より発せられた５０Ｈｚの成分が多い。一方、図５（ｂ）のように、利得補正後の条件では、５０Ｈｚの成分が大幅に低減されている。したがって、人体表皮と第一生体電気信号検出電極１１に接続されているインピーダンス変換回路間の信号利得減衰量と、人体表皮と第二生体電気信号検出電極２１に接続されているインピーダンス変換回路間の信号利得減衰量との不平衡状態を低減できていることが確認できる。

【0042】

図６は、本実施形態の生体電気信号計測装置８１における所定電圧信号出力電極３１、第一生体電気信号検出電極１１、及び、第二生体電気信号検出電極２１を車両用シート９１の座面に取り付けた例を示す。これにより、上述したように利得不平衡状態を低減してよりＳ／Ｎの良い生体電気信号の計測が車室内で行えるようになる。

【0043】

図７に示す生体電気信号計測装置８２は、第一生体電気信号利得補正部１３、第二生体電気信号利得補正部１３、差分出力部６１をソフトウェアとして構成した例である。なお、この生体電気信号計測装置８２の説明は、生体電気信号計測装置８１と重複する部分については省略する。

【0044】

図７の生体電気信号計測装置８２において、第一電気信号生成部１２は電子回路１１２により構成される。第二電気信号生成部２２は電子回路１２２により構成される。電子回路１１２，１２２には、プリアンプ１１５が設けられている。プリアンプ１１５は、反転増幅器や非反転増幅器から構成される。プリアンプ１１５の信号増幅率は、１００〜１０００倍程度に設定されている。

【0045】

マイクロコンピュータ１８１のソフトウェアロジック１５１内には、第一生体電気信号利得補正部１３に対応する乗算ロジック１９４、第二生体電気信号利得補正部２３に対応する乗算ロジック１９５、差分出力部６１に対応する減算ロジック１９６が備えられている。このような構成の生体電気信号計測装置８２であっても、利得不平衡状態を低減し、連続的によりＳ／Ｎの良い生体電気信号の計測が実現できる。

【0046】

図４に示した生体電気信号計測装置８１は、第一生体電気信号利得補正部１３、第二生体電気信号利得補正部２３、差分出力部６１をハードウェアとして構成した例である。一方、図７に示した生体電気信号計測装置８２は、第一生体電気信号利得補正部１３、第二生体電気信号利得補正部２３、差分出力部６１をソフトウェアとして構成した例である。更に他の構成としては、第一生体電気信号利得補正部１３、第二生体電気信号利得補正部２３、及び、差分出力部６１を、ハードウェア及びソフトウェアを組み合わせて構成してもよい。例えば、図７に示す生体電気信号計測装置８２のプリアンプ１１５を可変増幅器に変更し、マイクロコンピュータ１８１にデジタル出力を取り付けて可変増幅器を調整できるようにし、さらにソフトウェアロジックとして利得補正を行うよう構成できる。

【0047】

以上のように、本実施形態に係る生体電気信号計測装置１によれば、第一生体電気信号検出電極１１と第二生体電気信号検出電極２１との信号利得の不平衡状態を低減でき、連続的によりＳ／Ｎが高い生体電気信号を計測ができる。

【0048】

また、生体電気信号計測装置１によれば、フーリエ変換処理又は包絡線処理して所定電圧信号の強度の生成ができる。特に包絡線処理することにより、リアルタイムな所定電圧信号の強度生成が可能になる。

【0049】

更に、この生体電気信号計測装置１によれば、生体電気信号としてよりＳ／Ｎが高い心電図を得ることができる。

【0050】

更に、この生体電気信号計測装置１によれば、車両用シートに適用されることによって、よりＳ／Ｎが高い運転手等の生体電気信号を計測ができる。

【0051】

つぎに、本発明の第二実施形態について説明する。

【0052】

第二実施形態として示す生体電気信号計測装置２は、例えば図８に示すように構成される。この生体電気信号計測装置２は、図１に示した生体電気信号計測装置１に対して、基準電極４１が追加されている。

【0053】

基準電極４１は、第一生体電気信号検出電極１１、第二生体電気信号検出電極２１、所定電圧信号出力電極３１と同様に、金、銀、銅やニクロム等の金属、カーボン、グラファイト等の炭素系材料や金属、金属酸化物等の半導体からなる粒子、アセチレン系、複素５員環系、フェニレン系、アニリン系等の導電性高分子等導電性を持つ素材からなる。基準電極４１は、絶縁性を持つ素材上表面（例えば椅子やべット、等）に固定される。基準電極４１の上に衣類を着た人が着座、横臥等した時に、衣類を介して人体と基準電極４１とが電気的に結合される。

【0054】

この生体電気信号計測装置２は、図９に示すように、インピーダンス変換回路１１４以降の信号増幅回路等から構成される電子回路４２の基準電位に基準電極４１が接続されている。これにより、生体電気信号計測装置２は、人体と電子回路４２間の電位が安定化し、より安定的に生体電気信号の計測を行うことができる。

【0055】

図１０は本実施形態の基準電極４１を車両用シートの背面、所定電圧信号出力電極３１、第一生体電気信号検出電極１１、第二生体電気信号検出電極２１を車両用シート９２の座面に取り付けた構成例である。これにより、上述したように利得不平衡状態を低減してよりＳ／Ｎの良い生体電気信号の計測が車室内で行えるようになる。

【0056】

以上のように、生体電気信号計測装置２を構成する電子回路４２の基準電位に接続された基準電極４１を更に備え、人体と電子回路間４２の電位を安定化させることができる。これにより、図１に示した生体電気信号計測装置１よりも、 より安定的に生体電気信号を計測できる。

【0057】

なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

【符号の説明】

【0058】

１、８１、８２ 生体電気信号計測装置
１１ 第一生体電気信号検出電極
１２ 第一電気信号生成部
１３ 第一生体電気信号利得補正部
２１ 第二生体電気信号検出電極
２２ 第二電気信号生成部
２３ 第二生体電気信号利得補正部
３１ 所定電圧信号出力電極
３２ 所定電圧信号出力部
４１ 基準電極
４２、１１２、１２２、２１２、２２２、２６１ 電子回路
５１ 利得補正値生成部
５２ 第一信号強度生成部
５３ 第二信号強度生成部
６１ 差分出力部
９１、９２ 車両用シート
１１４ インピーダンス変換回路
１１５ プリアンプ
１３２ 発振回路
１３４ ＯＰＡ
１５１ ソフトウェアロジック
１８１ マイクロコンピュータ
１８２ ＡＤ変換器
１８７ 記憶領域
１９４ 乗算ロジック
１９５ 乗算ロジック
１９６ 減算ロジック
２１３ デジタルポテンショメータ
２１５ 非反転増幅器
２５１ ソフトウェアロジック
２７１ 計装増幅器
２７２ 心電図用フィルタ回路
２７３ プリアンプ
２７４ 発振器信号用フィルタ回路
２８１ マイクロコンピュータ
２９４ 制御信号変換部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】