特許 7188678 車両用心電検出装置

(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】

(24)【登録日】2022-12-05

(45)【発行日】2022-12-13

(54)【発明の名称】車両用心電検出装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/26 20210101AFI20221206BHJP

   A61B 5/0245 20060101ALI20221206BHJP

   A61B 5/304 20210101ALI20221206BHJP

   A61B 5/308 20210101ALI20221206BHJP

【ＦＩ】

A61B5/26 100

A61B5/26 200

A61B5/0245 C

A61B5/304

A61B5/308

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018208188

(22)【出願日】2018-11-05

(65)【公開番号】P2020074814

(43)【公開日】2020-05-21

【審査請求日】2021-05-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000003551

【氏名又は名称】株式会社東海理化電機製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100079049

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(74)【代理人】

【識別番号】100099025

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 浩志

(72)【発明者】

【氏名】原田 敦

【審査官】▲高▼原 悠佑

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１０／１２８５５９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０５－０９５９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１１／０１８８５５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－０５０５８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２０１７８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２３７３７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０１２５００２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００９－０５０６７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ５／２４－５／３９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

運転者の左右の手に対応してステアリングホイールに設けられた一対のステアリング電極と、
着座した運転者の心臓の位置より車両下側の車両用シートに設けられたシート電極と、
接地された接地電極と、
２つの入力の差動電圧を検出する検出部と、
前記一対のステアリング電極、前記シート電極、及び前記接地電極のうち心電波形を導出可能な２つの電極を前記検出部の入力として選択的に切り替えて接続する接続部と、
を含み、
前記接続部は、前記一対のステアリング電極と前記シート電極の各々に対応した複数のスイッチング部を備え、前記スイッチング部の各々は何れも前記検出部の＋端子、－端子、及びグランド端子に切替可能とされた車両用心電検出装置。

【請求項2】

前記一対のステアリング電極、前記シート電極、及び前記接地電極のうち予め定めた２つの組み合わせを順次切り替えて、前記検出部によって検出された前記差動電圧の強度が予め定めた閾値以上となる組み合わせを選択するように、前記接続部を制御する制御部を更に含む請求項１に記載の車両用心電検出装置。

【請求項3】

運転者の左右の手に対応してステアリングホイールに設けられた一対のステアリング電極と、
着座した運転者の心臓の位置より車両下側の車両用シートに設けられたシート電極と、
接地された接地電極と、
２つの入力の差動電圧を検出する検出部と、
前記一対のステアリング電極、前記シート電極、及び前記接地電極のうち心電波形を導出可能な２つの電極を前記検出部の入力として選択的に切り替えて接続する接続部と、
前記一対のステアリング電極、前記シート電極、及び前記接地電極のうち予め定めた２つの組み合わせを順次切り替えるように前記接続部を制御し、前記検出部によって検出された前記差動電圧の強度が予め定めた閾値以上となった場合に、当該組み合わせを選択する制御部と、
を含む車両用心電検出装置。

【請求項4】

運転者を識別する識別部を更に含み、
前記制御部が、前記識別部によって識別された運転者毎に前記制御部による制御結果から前記２つの組み合わせを順次切り替える切替順を学習し、前記識別部の識別結果に応じて学習した前記切替順で順次切り替えるように前記接続部を更に制御する請求項２又は請求項３に記載の車両用心電検出装置。

【請求項5】

前記一対のステアリング電極、前記シート電極、及び前記接地電極のうち予め定めた２つの組み合わせを順次切り替えて、前記検出部によって検出された前記差動電圧の強度が最大となる組み合わせを選択するように、前記接続部を制御する制御部を更に含む請求項１に記載の車両用心電検出装置。

【請求項6】

前記検出部を複数含み、
前記接続部が、複数の前記検出部の各々の入力として、前記一対のステアリング電極、前記シート電極、及び前記接地電極のうち２つを選択的に切り替えて接続する請求項１～４の何れか１項に記載の車両用心電検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両に搭載され、運転者の心電波形を検出する車両用心電検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ステアリングホイールや車両用シートに電極を設けて、乗員の心電波形を検出する技術が知られている。

【0003】

例えば、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、運転者の身体電位を検出する第１、第２、及び第３の直接電極と、前記車両のシートに取り付けられ、非接触により前記運転者の身体電位を検出する静電容量結合型電極と、前記第１及び第２の直接電極間の電圧を測定する第１の電圧測定手段と、前記第３の直接電極及び前記静電容量結合型電極の電圧を測定する第２の電圧測定手段と、を備え、前記第１の電圧測定手段の測定結果と前記第２の電圧測定手段の測定結果の、双方又はいずれか一方に基づき運転者の心電図波形を計測する、車両用心電計測装置が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１１－２４９０２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の技術では、ステアリングホイールの把持方法や、シートの座り方、着衣の厚さ等によって、生体と生体外の金属板との間でコンデンサを形成し難い場合があり、生体内の電気信号を正確に計測するためには、改善の余地がある。

【0006】

本発明は、上記事実を考慮して成されたもので、生体内の電気信号をより正確に検出可能な車両用心電検出装置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】

上記目的を達成するために第１の態様は、運転者の左右の手に対応してステアリングホイールに設けられた一対のステアリング電極と、着座した運転者の心臓の位置より車両下側の車両用シートに設けられたシート電極と、接地された接地電極と、２つの入力の差動電圧を検出する検出部と、前記一対のステアリング電極、前記シート電極、及び前記接地電極のうち心電波形を導出可能な２つの電極を前記検出部の入力として選択的に切り替えて接続する接続部と、を含む。

【0008】

第１の態様によれば、一対のステアリング電極は、運転者の左右の手に対応してステアリングホイールに設けられ、シート電極は、着座した運転者の心臓の位置より車両下側の車両用シートに設けられ、接地電極は接地されている。

【0009】

検出部では、２つの入力の差動電圧が検出される。そして、接続部では、一対のステアリング電極、シート電極、及び接地電極のうち心電波形を導出可能な２つの電極を検出部の入力として選択的に切り替えて接続される。すなわち、接続部により検出部の入力の組み合わせを選択的に切り替えることができるので、検出部の信号強度がより高い組み合わせに接続部を切り替えることにより、生体内の電気信号をより正確に検出することが可能となる。

【0010】

なお、一対のステアリング電極、シート電極、及び接地電極のうち予め定めた２つの組み合わせを順次切り替えて、検出部によって検出された差動電圧の強度が予め定めた閾値以上となる組み合わせを選択するように、接続部を制御する制御部を更に含むようにしてもよい。

【0011】

また、運転者を識別する識別部を更に含み、制御部が、識別部によって識別された運転者毎に制御部による制御結果から２つの組み合わせを順次切り替える切替順を学習し、識別部の識別結果に応じて学習した切替順で順次切り替えるように接続部を更に制御してもよい。

【0012】

また、一対のステアリング電極、シート電極、及び接地電極のうち予め定めた２つの組み合わせを順次切り替えて、検出部によって検出された差動電圧の強度が最大となる組み合わせを選択するように、接続部を制御する制御部を更に含むようにしてもよい。

【0013】

また、検出部を複数含み、接続部が、複数の検出部の各々の入力として、一対のステアリング電極、シート電極、及び接地電極のうち２つを選択的に切り替えて接続してもよい。

【発明の効果】

【0014】

以上説明したように本発明によれば、生体内の電気信号をより正確に検出可能な車両用心電検出装置を提供できる、という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】第１実施形態に係る車両用心電検出装置の概略構成を示す図である。

【図2】心電波形生成装置の構成を示すブロック図である。

【図3】第１実施形態に係る車両用心電検出装置における差動増幅器の入力端子に接続する電極の組み合わせを示す図である。

【図4】差動増幅器から出力される心電波形に対応する波形の一例を示す図である。

【図5】第１実施形態に係る車両用心電検出装置の制御部で行われる処理の流れの第１例を示すフローチャートである。

【図6】第１実施形態に係る車両用心電検出装置の制御部で行われる処理の流れの第２例を示すフローチャートである。

【図7】第１実施形態に係る車両用心電検出装置の制御部で行われる処理の流れの第３例を示すフローチャートである。

【図8】第２実施形態に係る車両用心電検出装置の概略構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る車両用心電検出装置の一例を詳細に説明する。

【0017】

（第１実施形態）
まず、第１実施形態に係る車両用心電検出装置１０について説明する。図１は、本実施形態に係る車両用心電検出装置の概略構成を示す図である。

【0018】

本実施形態に係る車両用心電検出装置１０は、心電波形生成装置１２、一対のステアリング電極１６Ａ、１６Ｂ、及びシート電極１８Ａ、１８Ｂを備えている。

【0019】

一対のステアリング電極１６Ａ、１６Ｂは、車両の操舵操作を行うためのステアリングホイール１４の周方向全域に渡って設けられている。一対のステアリング電極１６Ａ、１６Ｂは、運転者の左右の手に対応してステアリングホイール１４に設けられている。すなわち、一方のステアリング電極１６Ａは、ステアリングホイール１４の運転者の左手に対応する領域に設けられ、他方のステアリング電極１６Ｂは、ステアリングホイール１４の運転者の右手に対応する領域に設けられている。

【0020】

運転者がステアリングホイール１４を把持すると、運転者の手がステアリング電極１６Ａ、１６Ｂに近接され、運転者の手とステアリング電極１６Ａ、１６Ｂとの間に容量結合が生じてコンデンサを形成する。また、ステアリング電極１６Ａ、１６Ｂは、心電波形生成装置１２に電気的に接続されており、心電波形生成装置１２は、ステアリング電極１６Ａ、１６Ｂから、心臓の心拍における電気活動に伴うイオン電流変化（交流電流）を電流信号として検出する。

【0021】

シート電極１８Ａ、１８Ｂは、車両用シート２０に着座した運転者の心臓の位置より車両下側の車両用シート２０のシートクッションに設けられており、シートカバー（図示省略）に被覆されている。シート電極１８Ａ、１８Ｂは、乗員が車両用シート２０に着座することで、乗員の着衣及びシートカバーを介して、乗員の臀部と近接する。一方のシート電極１８Ｂは、心電波形生成装置１２に接続され、他方のシート電極１８Ａは接地されている。なお、図１では、車両の幅方向（運転者の左右）にシート電極１８Ａ、１８Ｂを配列した例を示すが、配列はこれに限るものではない。例えば、車両前後方向（運転者の前後）にシート電極１８Ａ、１８Ｂを配列してもよい。或いは、他の方向にシート電極１８Ａ、１８Ｂを配列してもよい。また、シート電極１８Ａ、１８Ｂは車両用シート２０のシートクッション以外の位置に設けてよい。例えば、車両用シート２０のシートバックに設けてもよい。

【0022】

心電波形生成装置１２は、ステアリング電極１６Ａ、１６Ｂ及びシート電極１８Ｂから入力される電流信号に基づいて、運転者の心電波形を生成する。

【0023】

続いて、心電波形生成装置１２の構成について説明する。図２は、心電波形生成装置１２の構成を示すブロック図である。

【0024】

心電波形生成装置１２は、接続部２４、ボルテージフォロワ２６Ａ、２６Ｂ、検出部としての差動増幅器２２、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）２８及び制御部３０を備えている。

【0025】

接続部２４には、ステアリング電極１６Ａ、ステアリング電極１６Ｂ、及びシート電極１８Ｂが入力側に接続され、出力側にはボルテージフォロワ２６Ａ、２６Ｂが接続されている。ボルテージフォロワ２６Ａ、２６Ｂは、それぞれ差動増幅器２２の入力端子に接続され、インピーダンス変換を行って差動増幅器２２の入力信号の強度を強くする。

【0026】

接続部２４は、複数（本実施形態では４つ）のスイッチング部２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄを含んで構成され、ボルテージフォロワ２６Ａ、２６Ｂに接続された差動増幅器２２の入力端子に接続するための電極を選択的に切り替える機能を備えている。本実施形態では、接続部２４は、一対のステアリング電極１６Ａ、１６Ｂ、シート電極１８Ｂ、及び接地電極としてのグランドＧＮＤのうち心電波形を導出可能な２つの電極を差動増幅器２２の入力として選択的に切り替えて接続する。

【0027】

スイッチング部２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃは、それぞれ４つの接点を有し、スイッチング２４Ｄは２つの接点を有する。

【0028】

スイッチング部２４Ａのそれぞれの接点は、ステアリング電極１６Ａ、ボルテージフォロワ２６Ａ、ボルテージフォロワ２６Ｂ、グランドＧＮＤに接続されている。

【0029】

また、スイッチング部２４Ｂのそれぞれの接点は、ステアリング電極１６Ｂ、ボルテージフォロワ２６Ａ、ボルテージフォロワ２６Ｂ、グランドＧＮＤに接続されている。

【0030】

また、スイッチング部２４Ｃのそれぞれの接点は、シート電極１８Ｂ、ボルテージフォロワ２６Ａ、ボルテージフォロワ２６Ｂ、グランドＧＮＤに接続されている。

【0031】

また、スイッチング部２４Ｄのそれぞれの電極は、ボルテージフォロワ２６Ｂ、グランドＧＮＤに接続されている。

【0032】

そして、接続部２４は、差動増幅器２２の入力端子に接続するための電極を選択的に切り替える。接続部２４は、電極の組み合わせを選択して各スイッチング部２４Ａ～２４Ｄの接続を切り替えることにより、各電極の組み合わせが電極間に運転者の心臓が位置するため、差動増幅器２２によって心電波形を検出することができる。

【0033】

本実施形態では、差動増幅器２２の入力端子に接続する電極の組み合わせとして、図３に示す組み合わせが可能とされている。なお、図３は、本実施形態に係る車両用心電検出装置１０における差動増幅器２２の入力端子に接続する電極の組み合わせを示す図である。また、図３では、ステアリング電極１６ＡをＥＬ１、ステアリング電極１６ＢをＥＬ２、シート電極１８ＢをＥＬ３として示す。

【0034】

詳細には、接続部２４は、差動増幅器２２の＋端子にステアリング電極１６Ａ及びステアリング電極１６Ｂを接続し、差動増幅器２２の－端子にシート電極１８Ｂを接続する。この接続は、運転者の状態としては両手でステアリング操作している状態の場合に行う。

【0035】

また、接続部２４は、差動増幅器２２の＋端子にステアリング電極１６Ａを接続し、差動増幅器２２の－端子にシート電極１８Ｂを接続する。この接続は、運転者の状態としては左手のみでステアリング操作をしている状態の場合に行う。

【0036】

また、接続部２４は、差動増幅器２２の＋端子にステアリング電極１６Ｂを接続し、差動増幅器２２の－端子にシート電極１８Ｂを接続する。この接続は、運転者の状態としては右手のみでステアリング操作をしている状態の場合に行う。

【0037】

また、接続部２４は、差動増幅器２２の＋端子にステアリング電極１６Ａを接続し、差動増幅器２２の－端子にステアリング電極１６Ｂを接続する。この接続は、運転者の状態としては生地の厚いズボン等の理由で臀部とシート電極１８Ｂとの距離がある状態の場合に行う。

【0038】

また、接続部２４は、差動増幅器２２の＋端子にステアリング電極１６Ａを接続し、差動増幅器２２の－端子にグランドＧＮＤを接続する。この接続は、運転者の状態としては左手のみでステアリング操作し、かつ臀部とシート電極１８Ｂとの距離がある状態の場合に行う。

【0039】

また、接続部２４は、差動増幅器２２の＋端子にステアリング電極１６Ｂを接続し、差動増幅器２２の－端子にグランドＧＮＤを接続する。この接続は、運転者の状態としては右手のみでステアリング操作し、かつ臀部とシート電極１８Ｂとの距離がある状態の場合に行う。

【0040】

また、接続部２４は、差動増幅器２２の＋端子にシート電極１８Ｂを接続し、差動増幅器２２の－端子にグランドＧＮＤを接続する。この接続は、運転者の状態としてはステアリングホイール１４をしっかり把持していない状態の場合に行う。

【0041】

一方、差動増幅器２２は、２つの入力端子に接続された電極の差動電圧を検出してＡＤＣ２８に出力する。具体的には、差動増幅器２２は、２つの入力端子に接続された電極からの２つの入力信号の差分を一定係数で増幅する。

【0042】

ＡＤＣ２８は、差動増幅器２２から得られるアナログの電気信号をデジタル信号に変換して制御部３０に出力する。

【0043】

また、制御部３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及びフラッシュメモリ等の不揮発性メモリを含むコンピュータで構成されている。ＣＰＵは、メモリに予め記憶されたプログラムを実行することにより、接続部２４を制御して、差動増幅器２２の入力端子に接続する電極を選択的に切り替える処理を行うと共に、心電波形を生成して出力する。具体的には、制御部３０は、上述の図３の電極の組み合わせに順次切り替えて、信号強度としてのＳ／Ｎ比が予め定めた閾値以上、またはＳ／Ｎ比が最も高い接続に切り替える制御を行う。詳細には、差動増幅器２２から出力される心電波形に対応する波形は、図４に示すように、Ｒ波（最大ピーク値）とＳ波（最小ピーク値）を含むので、制御部３０は、Ｓ／Ｎ比としてＲ－Ｓ波の電位差が閾値以上、或いは最大の電極の組み合わせを検索して切り替える制御を行う。

【0044】

続いて、上述のように構成された本実施形態に係る車両用心電検出装置１０の制御部３０で行われる具体的な処理について説明する。図５は、本実施形態に係る車両用心電検出装置１０の制御部３０で行われる処理の流れの第１例を示すフローチャートである。なお、図５の処理は、例えば、図示しないイグニッションスイッチがオンされた場合に開始してもよいし、心電波形の検出開始を表す指示が制御部３０に行われた開始してもよい。

【0045】

ステップ１００では、制御部３０が、接続部２４の切り替えを行ってステップ１０２へ移行する。接続部２４の切替は、図３に示す電極の組み合わせの中から１つの電極の組み合わせとなるように切り替える。

【0046】

ステップ１０２では、制御部３０が、差動増幅器２２による差動増幅結果を取得してステップ１０４へ移行する。

【0047】

ステップ１０４では、制御部３０が、接続部２４によって電極の組み合わせについて、全ての切り替えが終了したか否かを判定する。該判定は、図３に示す電極の組み合わせに切り替えて差動増幅結果を取得したか否かを判定する。該判定が否定された場合には、ステップ１００に戻って、上述の処理を繰り返して、接続部２４の切り替えを変更して差動増幅結果を取得し、判定が肯定された場合にはステップ１０６へ移行する。

【0048】

ステップ１０６では、制御部３０が、接続部２４による接続切り替えを行って一連の処理を終了する。第１例では、制御部３０が、全ての電極の組み合わせに切り替えて取得した差動増幅結果のうち、Ｓ／Ｎ比が最も大きい電極の組み合わせを特定し、当該組み合わせになるように接続部２４の切り替えを制御部３０が制御する。これにより、生体内の電気信号をより正確に検出することが可能となる。

【0049】

図６は、本実施形態に係る車両用心電検出装置１０の制御部３０で行われる処理の流れの第２例を示すフローチャートである。なお、図６の処理は、例えば、図示しないイグニッションスイッチがオンされた場合に開始してもよいし、心電波形の検出開始を表す指示が制御部３０に行われた開始してもよい。また、図５の処理と同一処理については同一符号を付して説明する。

【0050】

ステップ１００では、制御部３０が、接続部２４の切り替えを行ってステップ１０２へ移行する。接続部２４の切替は、図３に示す電極の組み合わせの中から１つの電極の組み合わせとなるように切り替える。

【0051】

ステップ１０２では、制御部３０が、差動増幅器２２による差動増幅結果を取得してステップ１０３へ移行する。

【0052】

ステップ１０３では、制御部３０が、ステップ１０２において取得した差動増幅器２２による差動増幅結果、すなわち、心電波形のＳ／Ｎ比が予め定めた閾値以上であるか否かを判定する。該判定が否定された場合にはステップ１００に戻って、上述の処理を繰り返して、接続部２４の切り替えを変更して差動増幅結果を取得し、判定が肯定された場合にはそのまま一連の処理を終了する。すなわち、Ｓ／Ｎ比が閾値以上の電極の組み合わせに接続部２４の切り替えを行うことができる。

【0053】

図７は、本実施形態に係る車両用心電検出装置１０の制御部３０で行われる処理の流れの第３例を示すフローチャートである。なお、図７の処理は、例えば、図示しないイグニッションスイッチがオンされた場合に開始してもよいし、心電波形の検出開始を表す指示が制御部３０に行われた開始してもよい。また、図５、６の処理と同一処理については同一符号を付して説明する。

【0054】

ステップ９６では、制御部３０が、運転者を識別してステップ９８へ移行する。運転者の識別は、例えば、運転者に対応する複数のスイッチ等を設けて各スイッチの操作状態から運転者を識別してもよい。或いは、運転者を撮影するカメラを車室内に設けてカメラの撮影画像から予め登録した運転者を識別してもよい。或いは、指紋や顔などの生体認証を行う生体認証部を設けて予め登録した運転者を識別してもよい。なお、ステップ９６は識別部に対応する。

【0055】

ステップ９８では、制御部３０が、識別した運転者に対応する接続部２４の切替順を読出してステップ１０１へ移行する。例えば、図５に示す第１例の処理を運転者毎に予め行ってＳ／Ｎ比が高い順の切替順を求めて制御部３０に記憶しておき、運転者に対応する接続部２４の切替順を読み出す。

【0056】

ステップ１０１では、制御部３０が、読み出した切替順に従って接続部２４の切り替えを行ってステップ１０２へ移行する。

【0057】

ステップ１０２では、制御部３０が、差動増幅器２２による差動増幅結果を取得してステップ１０３へ移行する。

【0058】

ステップ１０３では、制御部３０が、ステップ１０２において取得した差動増幅器２２による差動増幅結果、すなわち、心電波形のＳ／Ｎ比が予め定めた閾値以上であるか否かを判定する。該判定が否定された場合にはステップ１０１に戻って、上述の処理を繰り返して、接続部２４の切り替えを次の切替順の電極の組み合わせに変更して差動増幅結果を取得し、判定が肯定された場合にはステップ１０８へ移行する。すなわち、Ｓ／Ｎ比が閾値以上の電極の組み合わせに接続部２４の切り替えを行うことができる。また、運転者毎の切替順で接続部２４の切替を行うので、運転者の癖等を考慮して、Ｓ／Ｎ比が高い電極の組み合わせに早急に切り替えることができる。

【0059】

ステップ１０８では、制御部３０が、接続部２４の切替順を更新して一連の処理を終了する。すなわち、Ｓ／Ｎ比が高い順に切り替えるので、通常は直ぐに電極の組み合わせを決定できるが、直ぐに決定されない場合には、接続部２４の切替順を学習して更新する。例えば、決定した電極の組み合わせの切替順を１つ繰り上げる、或いは、切替順を最初に変更する等のように切替順を更新する。これにより、学習によって切替順が順次更新されて、Ｓ／Ｎ比の高いで電極の組み合わせを早期に検出することができる。

【0060】

（第２実施形態）
続いて、第２実施形態に係る車両用心電検出装置について説明する。図８は、本実施形態に係る車両用心電検出装置の概略構成を示す図である。なお、上記実施形態と同一部分については同一符号を付して説明を省略する場合がある。

【0061】

上記の実施形態では、差動増幅器２２の入力端子に接続する電極の組み合わせ全てについて信号強度（Ｓ／Ｎ比）を検出する必要があり、接続部２４の切り替えを決定するまでに時間を要する。そこで、本実施形態では、複数の差動増幅器２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ（図８では３つ）と複数のＡＤＣ２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃを備えて、接続部２５の切り替えを決定する時間の短縮を図る。

【0062】

本実施形態に係る心電波形生成装置１３は、図８に示すように、接続部２５、ボルテージフォロワ２６Ａ～２６Ｆ、差動増幅器２２Ａ～２２Ｃ、ＡＤＣ２８Ａ～２８Ｃ、及び制御部３１を備えている。

【0063】

接続部２５には、ステアリング電極１６Ａ、ステアリング電極１６Ｂ、及びシート電極１８Ｂが入力側に接続され、出力側にはボルテージフォロワ２６Ａ～２６Ｆが接続されている。ボルテージフォロワ２６Ａ～２６Ｆは、それぞれ差動増幅器２２Ａ～２２Ｃの入力端子に接続され、インピーダンス変換を行って差動増幅器２２Ａ～２２Ｃの入力信号の強度を強くする。

【0064】

接続部２５は、複数（本実施形態では３つ）のスイッチング部２５Ａ～２５Ｃを含んで構成され、ボルテージフォロワ２６Ａ～２６Ｆに接続された差動増幅器２２Ａ～２２Ｃの各入力端子に接続するための電極を選択的に切り替える機能を備えている。本実施形態では、接続部２５は、一対のステアリング電極１６Ａ、１６Ｂ、シート電極１８Ｂ、及びグランドＧＮＤのうち心電波形を導出可能な２つの電極を各差動増幅器２２Ａ～２２Ｃの入力として選択的に切り替えて接続する。

【0065】

スイッチング部２５Ａ～２５Ｃは、それぞれ４つの接点を有する。また、ステアリング電極１６Ａは、ボルテージフォロワ２６Ａに接続され、ステアリング電極１６Ｂはボルテージフォロワ２６Ｃに接続され、シート電極１８Ｂはボルテージフォロワ２６Ｅに接続されている。

【0066】

スイッチング部２５Ａのそれぞれの接点は、ステアリング電極１６Ｂ、ボルテージフォロワ２６Ｂ、シート電極１８Ｂ、グランドＧＮＤに接続されている。

【0067】

また、スイッチング部２５Ｂのそれぞれの接点は、ステアリング電極１６Ａ、ボルテージフォロワ２６Ｄ、シート電極１８Ｂ、グランドＧＮＤに接続されている。

【0068】

また、スイッチング部２５Ｃのそれぞれの接点は、ステアリング電極１６Ｂ、ボルテージフォロワ２６Ｆ、ステアリング電極１６Ａ、グランドＧＮＤに接続されている。

【0069】

そして、接続部２５は、３つの差動増幅器２２Ａ～２２Ｃの各入力端子に接続するための電極を選択的に切り替える。接続部２５は、電極の組み合わせを選択して各スイッチング部２５Ａ～２５Ｃの接続を切り替えることにより、各電極の組み合わせが電極間に運転者の心臓が位置するため、各差動増幅器２２Ａ～２２Ｃによって心電波形を検出することができる。

【0070】

本実施形態では、３つの差動増幅器２２Ａ～２２Ｃで分担して、上述の図３に示す電極の組み合わせのうち両手でステアリング操作の状態以外の組み合わせによる差動増幅結果を得るようになっている。なお、スイッチング部を更に追加して、図３に示す電極の組み合わせ全ての差動増幅結果を得る構成としてもよい。

【0071】

一方、差動増幅器２２Ａ～２２Ｃのそれぞれは、２つの入力端子に接続された電極の差動電圧を検出してそれぞれに対応して設けられたＡＤＣ２８Ａ～２８Ｃに出力する。具体的には、差動増幅器２２Ａ～２２Ｃは、２つの入力端子に接続された電極からの２つの入力信号の差分を一定係数で増幅する。

【0072】

ＡＤＣ２８Ａは、差動増幅器２２Ａの出力端子に接続され、ＡＤＣ２８Ｂは、差動増幅器２２Ｂの出力端子に接続され、ＡＤＣ２８Ｃは、差動増幅器２２Ｃの出力端子に接続されている。各ＡＤＣ２８Ａ～２８Ｃは、差動増幅器２２Ａ～２２Ｃの各々から得られるアナログの電気信号をデジタル信号に変換して制御部３１に出力する。

【0073】

また、制御部３１は、上記の実施形態と同様に、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びフラッシュメモリ等の不揮発性メモリを含むコンピュータで構成されている。ＣＰＵは、メモリに予め記憶されたプログラムを実行することにより、接続部２５を制御して、差動増幅器２２Ａ～２２Ｃの各入力端子に接続する電極を選択的に切り替える処理を行うと共に、心電波形を生成して出力する。具体的には、制御部３１は、差動増幅器２２Ａ～２２Ｃの入力端子に対して、上述の図３の電極の組み合わせ（両手でステアリング操作状態を除く）に順次切り替えて、Ｓ／Ｎ比が予め定めた閾値以上、またはＳ／Ｎが最も高い接続に切り替える制御を行う。本実施形態においても、制御部３１は、Ｓ／Ｎ比としてＲ－Ｓ波の電位差が閾値以上、或いは最大の電極の組み合わせを検索して切り替える制御を行う。本実施形態では、３つの差動増幅器２２Ａ～２２Ｃで分担して、電極の組み合わせ毎の差動増幅結果を検出できるので、上記の実施形態よりも短時間で、Ｓ／Ｎ比が高い電極の組み合わせを検出することが可能となる。Ｓ／Ｎ比が高い電極の組み合わせの検出方法としては、上記実施形態のように、全ての電極の組み合わせに切り替えて信号強度が最大の電極の組み合わせを選択してもよい。或いは電極の組み合わせを順次切り替えて閾値以上の組み合わせを選択するようにしてもよい。また、信号強度が閾値以上の電極の組み合わせに切り替える場合には、切替順を上記実施形態のように学習してもよい。

【0074】

なお、上記の各実施形態では、２つのシート電極１８Ａ、１８Ｂを備える例を説明したが、これに限定されるものではなく、接地されたシート電極１８Ａは省略してもよい。接地されたシート電極１８Ａによりノイズを抑制することが可能であるが、シート電極１８Ａを省略しても心電波形を生成することは可能である。

【0075】

また、上記の実施形態における制御部３０、３１で行われる処理は、ソフトウエアの処理として説明したが、これに限るものではない。例えば、ハードウエアで行う処理としてもよいし、ハードウエアとソフトウエアの双方を組み合わせた処理としてもよい。

【0076】

また、上記の実施形態における制御部３０、３１で行われる処理は、プログラムとして記憶媒体に記憶して流通させるようにしてもよい。

【0077】

さらに、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

【符号の説明】

【0078】

１０・・・車両用心電検出装置、１２・・・心電波形生成装置、１３・・・心電波形生成装置、１４・・・ステアリングホイール、１６Ａ・・・ステアリング電極、１６Ｂ・・・ステアリング電極、１８Ｂ・・・シート電極、２０・・・車両用シート、２２・・・差動増幅器、２２Ａ～２２Ｃ・・・差動増幅器、２４・・・接続部、２５・・・接続部、３０・・・制御部、３１・・・制御部、ＧＮＤ・・・グランド

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】