JP2743462B2 - 皮膚電位検出装置 - Google Patents
皮膚電位検出装置Info
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- JP2743462B2 JP2743462B2 JP1114560A JP11456089A JP2743462B2 JP 2743462 B2 JP2743462 B2 JP 2743462B2 JP 1114560 A JP1114560 A JP 1114560A JP 11456089 A JP11456089 A JP 11456089A JP 2743462 B2 JP2743462 B2 JP 2743462B2
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Description
本発明は、人体の皮膚電位を検出測定する装置に関す
る。
る。
従来、人体の皮膚電位水準は、覚醒状態の変化に敏感
に反応し、覚醒時は高く、入眠時に急激に低下し、そし
て、睡眠中は低いことが知られている。 この皮膚電位水準を検出することにより、覚醒状態に
あるか否かを知ることができる。 そして、人体の皮膚電位水準を検出測定する装置とし
て、特開昭60-139539号、特開昭60-250287号及び特開昭
64-5530号が公知である。 特開昭60-139539号は、手袋の手首の部分と手袋の手
掌部又は手掌部とにそれぞれ電極を設け、手袋に装着さ
れた検出回路により皮膚電位水準を検出する。 又、特開昭60-250287号は、時計バンドの内側と手掌
部又は手掌部に接触する部分とにそれぞれ電極を設け、
時計内部に設けられた検出回路により皮膚電位水準を検
出する。 そして、特開昭64-5530号は、指の腹と背とに接触さ
せるようにそれぞれ電極を指輪形状の装着部材に設け、
その装着部材に設けられた検出回路により皮膚電位水準
を検出する。
に反応し、覚醒時は高く、入眠時に急激に低下し、そし
て、睡眠中は低いことが知られている。 この皮膚電位水準を検出することにより、覚醒状態に
あるか否かを知ることができる。 そして、人体の皮膚電位水準を検出測定する装置とし
て、特開昭60-139539号、特開昭60-250287号及び特開昭
64-5530号が公知である。 特開昭60-139539号は、手袋の手首の部分と手袋の手
掌部又は手掌部とにそれぞれ電極を設け、手袋に装着さ
れた検出回路により皮膚電位水準を検出する。 又、特開昭60-250287号は、時計バンドの内側と手掌
部又は手掌部に接触する部分とにそれぞれ電極を設け、
時計内部に設けられた検出回路により皮膚電位水準を検
出する。 そして、特開昭64-5530号は、指の腹と背とに接触さ
せるようにそれぞれ電極を指輪形状の装着部材に設け、
その装着部材に設けられた検出回路により皮膚電位水準
を検出する。
しかしながら、特開昭60-139539号、特開昭60-250287
号及び特開昭64-5530号の公知技術における手袋や時計
や指輪形状の皮膚電位測定装置を装着して、例えば、自
動車等の運転を行う場合においては、指とハンドルとの
間に挟まれた電極接触部には多大な圧力が加わることに
より皮膚電位水準が変化し、皮膚電位を正確に検出測定
することができなかった。 本発明は、上記の課題を解決するために成されたもの
であり、その目的とするところは、皮膚電位検出装置に
おいて、装置外部から電極部にかかる圧力に伴う電位変
化を補正することにより正確な皮膚電位を検出できる装
置を提供することである。
号及び特開昭64-5530号の公知技術における手袋や時計
や指輪形状の皮膚電位測定装置を装着して、例えば、自
動車等の運転を行う場合においては、指とハンドルとの
間に挟まれた電極接触部には多大な圧力が加わることに
より皮膚電位水準が変化し、皮膚電位を正確に検出測定
することができなかった。 本発明は、上記の課題を解決するために成されたもの
であり、その目的とするところは、皮膚電位検出装置に
おいて、装置外部から電極部にかかる圧力に伴う電位変
化を補正することにより正確な皮膚電位を検出できる装
置を提供することである。
上記課題を解決するための発明の構成は、生体電極で
ある一対の電極と、圧力を検出する圧力センサと、前記
一対の電極のうち一方の電極を指の腹に接触させると共
に前記圧力センサをその指の腹に接触した前記電極の外
側に位置するように配設した装着部材と、前記電極間の
皮膚電位を検出する検出回路と、予め設定された圧力範
囲と前記指の腹に接触した電極にかかる前記圧力センサ
にて検出された外部からの圧力の大きさとに基づいて前
記検出回路にて検出された皮膚電位を補正する演算回路
とを備えたことを特徴とする。
ある一対の電極と、圧力を検出する圧力センサと、前記
一対の電極のうち一方の電極を指の腹に接触させると共
に前記圧力センサをその指の腹に接触した前記電極の外
側に位置するように配設した装着部材と、前記電極間の
皮膚電位を検出する検出回路と、予め設定された圧力範
囲と前記指の腹に接触した電極にかかる前記圧力センサ
にて検出された外部からの圧力の大きさとに基づいて前
記検出回路にて検出された皮膚電位を補正する演算回路
とを備えたことを特徴とする。
一対の電極のうち一方の電極を指の腹に接触するよう
に装着部材を指に装着すると、その電極の外側に位置す
る圧力センサにより指の腹にかかる圧力を検出すること
ができる。そして、検出回路により電極間の皮膚電位が
検出され、その皮膚電位は演算回路により予め設定され
た圧力範囲と圧力センサで検出された外部からの圧力の
大きさとに基づいて補正される。 従って、指の腹にかかる圧力により皮膚電位水準が変
化しても、正確な皮膚電位の検出が可能となる。
に装着部材を指に装着すると、その電極の外側に位置す
る圧力センサにより指の腹にかかる圧力を検出すること
ができる。そして、検出回路により電極間の皮膚電位が
検出され、その皮膚電位は演算回路により予め設定され
た圧力範囲と圧力センサで検出された外部からの圧力の
大きさとに基づいて補正される。 従って、指の腹にかかる圧力により皮膚電位水準が変
化しても、正確な皮膚電位の検出が可能となる。
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。 本発明の皮膚電位検出装置を自動車の居眠り防止に適
用した場合について説明する。 第１図は本発明に係る皮膚電位検出装置を指及び手首
に装着した状態を示した外観図であり、第２図は第１図
において指に装着された皮膚電位検出装置の指電極を示
した断面図である。 皮膚電位検出装置の指電極10は、第２図に示したよう
に、指の腹に接触する一対の電極のうち一方の電極11が
弾性体12及び圧力センサ13を介して装着部材である指輪
14の内側に接合されて構成されている。 指輪14はプラスチック等の絶縁体から成り、電極11及
び圧力センサ13と接続されたリード線15、又、圧力セン
サ13と接続されたリード線16がその内部に一体的に成形
されている。これらリード線15,16は指輪14の指の腹に
接触する電極11と反対側で指の背側となる位置から引き
出されている。 そして、上記リード線15,16は手首に配設された一対
の電極のうち他方の電極17等を有する皮膚電位検出装置
のハウジング20に接続されている。 上述の皮膚電位検出装置を用いて自動車の運転等を行
う場合には、指電極10の電極11には、第５図のように、
ハンドルＨを握ることによりその反力としての圧力fHが
かかることになる。 ここで、第６図に示したように、横軸の指の腹部への
押付け圧力（ｆ）の大きさにより縦軸の皮膚電位（mV）
は変化する。第６図において、指の腹部への押付け圧力
（ｆ）が０〜f0間は弾性体12による最低圧力である。そ
して、指の腹部への押付け圧力（ｆ）がf0〜f1間は通常
検出領域（Lo−ｆ）を示し、圧力がかからない場合と同
等の皮膚電位が検出できる範囲であり、又、f1〜f2間は
電位補正領域（Mi−ｆ）を示し、圧力に応じて皮膚電位
が変化する範囲である。更に、指の腹部への押付け圧力
（ｆ）がf2以上の大きさでは検出不可領域（Hi−ｆ）と
なり、皮膚電位と覚醒度との相関が得られない範囲であ
る。 そして、指電極10を指に装着した状態では弾性体12が
付勢されその圧力により、第６図に示した通常検出領域
（Lo−ｆ）の範囲内に圧力が納まるように設定されてい
る。 次に、本実施例装置を用いた車両の居眠り防止装置の
ブロックダイヤグラムを示した第３図を参照して説明す
る。 指電極10に接合された電極11及び圧力センサ13から出
力されるそれぞれの電気信号はリード線15及びリード線
16により電極間の皮膚電位を検出する検出回路である皮
膚電位検出回路21及び圧力検出回路22にそれぞれ伝えら
れる。そして、手首に配置された電極17からリード線18
により伝えられた信号とリード線15により伝えられた信
号との間の電位差から皮膚電位検出回路21は皮膚電位を
検出する。この皮膚電位検出回路21により検出された皮
膚電位は、演算回路23にA/D変換されて入力される。同
時に、圧力検出回路22に入力された圧力センサ13からの
出力信号は演算回路23にA/D変換されて入力される。こ
の時、圧力検出回路22からの圧力信号は比較器24により
２種の閾値を用いて３つの値に判別され、その判別信号
が演算回路23にA/D変換されて入力される。そして、演
算回路23にて皮膚電位を圧力信号により補正し、送信機
25に入力する。その送信機25から補正された皮膚電位信
号を受信機31に送信し、受信機31から覚醒度判別回路32
に入力される。そして、覚醒度判別回路32では入力され
た皮膚電位が予め設定された一定値以下になった時に
は、眠気等が発生したと判別してクーラー制御回路33に
信号を出力する。クーラー制御回路33は入力信号に対し
て予め設定されたモード判別を行い図示しないクーラー
の駆動を行う。 次に、本発明の皮膚電位検出装置における圧力信号の
判別による皮膚電位補正のフローチャートである第４図
に基づいて説明する。 先ず、ステップ100にて圧力検出回路22で算出された
指の腹部への押付け圧力（ｆ）が上述の通常検出領域で
あるLo−ｆ領域にあるか否かが判定される。ここで、圧
力がLo−ｆ領域にあると判定はYESであり、ステップ102
に移行し、演算回路23は皮膚電位検出回路21にて検出さ
れた皮膚電位をそのまま送信機25に出力し、ステップ10
0に戻り、本プログラムを繰り返す。 そして、ステップ100で指の腹部への押付け圧力
（ｆ）がLo−ｆ領域に無いと判定はNOであり、ステップ
104に移行する。ステップ104では指の腹部への押付け圧
力（ｆ）が上述の電位補正領域であるMi−ｆ領域にある
か否かが判定され、その領域内にあれば判定はYESとな
り、ステップ106に移行する。ステップ106においては指
の腹部への押付け圧力（ｆ）に基づき実験等により予め
設定された指の腹部への押付け圧力（ｆ）と皮膚電位の
補正量との相関を示した圧力マップ（図示略）を検索す
る。次にステップ108に移行して、演算回路23は皮膚電
位検出回路21にて検出された皮膚電位とステップ106に
て検索された皮膚電位の補正量とから補正された皮膚電
位を算出する。そして、ステップ110に移行し、送信機2
5に出力し、ステップ100に戻り、本プログラムを繰り返
す。 そして、ステップ104で指の腹部への押付け圧力
（ｆ）がMi−ｆ領域にも無いと判定はNOであり、ステッ
プ112に移行する。ステップ112では指の腹部への押付け
圧力（ｆ）が上述の検出不可領域であるHi−ｆ領域内に
あるので演算回路23から送信機25への出力を禁止すると
共にアラームを発生させ演算回路23に接続されたアラー
ムランプ26を点灯させ、ステップ100に戻り、本プログ
ラムを繰り返す。 このように、本発明の皮膚電位検出装置においては、
指の腹部への押付け圧力に伴って発生する電極への装着
時の圧力を越える外部からの圧力が生じても、その圧力
による皮膚電位の変化を補正可能な範囲において皮膚電
位を補正することができる。従って、本発明の皮膚電位
検出装置は実際の使用状況に即し、より広範囲な圧力下
において正確な皮膚電位が検出できる。 更に、本実施例装置を用いた他の実施例である車両の
居眠り防止装置のブロックダイヤグラムを示した第７図
について述べる。 尚、上述の第３図と同様の機能等を有するものについ
ては同符号を付し、その説明を省略する。 電源供給を行う電源27は圧力検出回路22及び電源供給
器28に接続されている。そして、電源供給器28は皮膚電
位検出回路21、演算回路23、比較器24及び送信器25に接
続されている。又、29は圧力検出回路22にて算出された
圧力をモニターするコンパレータであり、そのコンパレ
ータ29からの信号により電源供給器28は圧力検出回路22
とコンパレータ29以外の回路への電源供給をON,OFFす
る。更に、34は受信機31に一定時間送信波が入力されな
い場合に点灯するようにした受信不能アラームである。 次に、上述の実施例との作用の違いについて述べる。 圧力検出回路22は算出した指の腹部への押付け圧力
（ｆ）を常時コンパレータ29にてモニターしているの
で、指の腹部への押付け圧力（ｆ）が上述の通常検出領
域であるLo−ｆ領域にも満たない、つまり、指電極10の
指からの外れが生じると、電源供給器28をOFFとするこ
とにより、圧力検出回路22とコンパレータ29以外へは、
電源27からの電源供給が行われなくなり、従って、送信
を停止する。この時、受信機31に接続されたアラームラ
ンプ34を点灯させて指電極10の指からの外れを知らせる
ことができる。又、指電極10を指に非装着時には消費電
力を極力抑える効果があり、オート・パワー・オン機能
の役割をも兼ねることができる。
用した場合について説明する。 第１図は本発明に係る皮膚電位検出装置を指及び手首
に装着した状態を示した外観図であり、第２図は第１図
において指に装着された皮膚電位検出装置の指電極を示
した断面図である。 皮膚電位検出装置の指電極10は、第２図に示したよう
に、指の腹に接触する一対の電極のうち一方の電極11が
弾性体12及び圧力センサ13を介して装着部材である指輪
14の内側に接合されて構成されている。 指輪14はプラスチック等の絶縁体から成り、電極11及
び圧力センサ13と接続されたリード線15、又、圧力セン
サ13と接続されたリード線16がその内部に一体的に成形
されている。これらリード線15,16は指輪14の指の腹に
接触する電極11と反対側で指の背側となる位置から引き
出されている。 そして、上記リード線15,16は手首に配設された一対
の電極のうち他方の電極17等を有する皮膚電位検出装置
のハウジング20に接続されている。 上述の皮膚電位検出装置を用いて自動車の運転等を行
う場合には、指電極10の電極11には、第５図のように、
ハンドルＨを握ることによりその反力としての圧力fHが
かかることになる。 ここで、第６図に示したように、横軸の指の腹部への
押付け圧力（ｆ）の大きさにより縦軸の皮膚電位（mV）
は変化する。第６図において、指の腹部への押付け圧力
（ｆ）が０〜f0間は弾性体12による最低圧力である。そ
して、指の腹部への押付け圧力（ｆ）がf0〜f1間は通常
検出領域（Lo−ｆ）を示し、圧力がかからない場合と同
等の皮膚電位が検出できる範囲であり、又、f1〜f2間は
電位補正領域（Mi−ｆ）を示し、圧力に応じて皮膚電位
が変化する範囲である。更に、指の腹部への押付け圧力
（ｆ）がf2以上の大きさでは検出不可領域（Hi−ｆ）と
なり、皮膚電位と覚醒度との相関が得られない範囲であ
る。 そして、指電極10を指に装着した状態では弾性体12が
付勢されその圧力により、第６図に示した通常検出領域
（Lo−ｆ）の範囲内に圧力が納まるように設定されてい
る。 次に、本実施例装置を用いた車両の居眠り防止装置の
ブロックダイヤグラムを示した第３図を参照して説明す
る。 指電極10に接合された電極11及び圧力センサ13から出
力されるそれぞれの電気信号はリード線15及びリード線
16により電極間の皮膚電位を検出する検出回路である皮
膚電位検出回路21及び圧力検出回路22にそれぞれ伝えら
れる。そして、手首に配置された電極17からリード線18
により伝えられた信号とリード線15により伝えられた信
号との間の電位差から皮膚電位検出回路21は皮膚電位を
検出する。この皮膚電位検出回路21により検出された皮
膚電位は、演算回路23にA/D変換されて入力される。同
時に、圧力検出回路22に入力された圧力センサ13からの
出力信号は演算回路23にA/D変換されて入力される。こ
の時、圧力検出回路22からの圧力信号は比較器24により
２種の閾値を用いて３つの値に判別され、その判別信号
が演算回路23にA/D変換されて入力される。そして、演
算回路23にて皮膚電位を圧力信号により補正し、送信機
25に入力する。その送信機25から補正された皮膚電位信
号を受信機31に送信し、受信機31から覚醒度判別回路32
に入力される。そして、覚醒度判別回路32では入力され
た皮膚電位が予め設定された一定値以下になった時に
は、眠気等が発生したと判別してクーラー制御回路33に
信号を出力する。クーラー制御回路33は入力信号に対し
て予め設定されたモード判別を行い図示しないクーラー
の駆動を行う。 次に、本発明の皮膚電位検出装置における圧力信号の
判別による皮膚電位補正のフローチャートである第４図
に基づいて説明する。 先ず、ステップ100にて圧力検出回路22で算出された
指の腹部への押付け圧力（ｆ）が上述の通常検出領域で
あるLo−ｆ領域にあるか否かが判定される。ここで、圧
力がLo−ｆ領域にあると判定はYESであり、ステップ102
に移行し、演算回路23は皮膚電位検出回路21にて検出さ
れた皮膚電位をそのまま送信機25に出力し、ステップ10
0に戻り、本プログラムを繰り返す。 そして、ステップ100で指の腹部への押付け圧力
（ｆ）がLo−ｆ領域に無いと判定はNOであり、ステップ
104に移行する。ステップ104では指の腹部への押付け圧
力（ｆ）が上述の電位補正領域であるMi−ｆ領域にある
か否かが判定され、その領域内にあれば判定はYESとな
り、ステップ106に移行する。ステップ106においては指
の腹部への押付け圧力（ｆ）に基づき実験等により予め
設定された指の腹部への押付け圧力（ｆ）と皮膚電位の
補正量との相関を示した圧力マップ（図示略）を検索す
る。次にステップ108に移行して、演算回路23は皮膚電
位検出回路21にて検出された皮膚電位とステップ106に
て検索された皮膚電位の補正量とから補正された皮膚電
位を算出する。そして、ステップ110に移行し、送信機2
5に出力し、ステップ100に戻り、本プログラムを繰り返
す。 そして、ステップ104で指の腹部への押付け圧力
（ｆ）がMi−ｆ領域にも無いと判定はNOであり、ステッ
プ112に移行する。ステップ112では指の腹部への押付け
圧力（ｆ）が上述の検出不可領域であるHi−ｆ領域内に
あるので演算回路23から送信機25への出力を禁止すると
共にアラームを発生させ演算回路23に接続されたアラー
ムランプ26を点灯させ、ステップ100に戻り、本プログ
ラムを繰り返す。 このように、本発明の皮膚電位検出装置においては、
指の腹部への押付け圧力に伴って発生する電極への装着
時の圧力を越える外部からの圧力が生じても、その圧力
による皮膚電位の変化を補正可能な範囲において皮膚電
位を補正することができる。従って、本発明の皮膚電位
検出装置は実際の使用状況に即し、より広範囲な圧力下
において正確な皮膚電位が検出できる。 更に、本実施例装置を用いた他の実施例である車両の
居眠り防止装置のブロックダイヤグラムを示した第７図
について述べる。 尚、上述の第３図と同様の機能等を有するものについ
ては同符号を付し、その説明を省略する。 電源供給を行う電源27は圧力検出回路22及び電源供給
器28に接続されている。そして、電源供給器28は皮膚電
位検出回路21、演算回路23、比較器24及び送信器25に接
続されている。又、29は圧力検出回路22にて算出された
圧力をモニターするコンパレータであり、そのコンパレ
ータ29からの信号により電源供給器28は圧力検出回路22
とコンパレータ29以外の回路への電源供給をON,OFFす
る。更に、34は受信機31に一定時間送信波が入力されな
い場合に点灯するようにした受信不能アラームである。 次に、上述の実施例との作用の違いについて述べる。 圧力検出回路22は算出した指の腹部への押付け圧力
（ｆ）を常時コンパレータ29にてモニターしているの
で、指の腹部への押付け圧力（ｆ）が上述の通常検出領
域であるLo−ｆ領域にも満たない、つまり、指電極10の
指からの外れが生じると、電源供給器28をOFFとするこ
とにより、圧力検出回路22とコンパレータ29以外へは、
電源27からの電源供給が行われなくなり、従って、送信
を停止する。この時、受信機31に接続されたアラームラ
ンプ34を点灯させて指電極10の指からの外れを知らせる
ことができる。又、指電極10を指に非装着時には消費電
力を極力抑える効果があり、オート・パワー・オン機能
の役割をも兼ねることができる。
本発明は、一対の電極のうち一方の電極を指の腹に接
触させると共に圧力センサをその指の腹に接触した電極
の外側に位置するように配設した装着部材と、電極間の
皮膚電位を検出する検出回路と、予め設定された圧力範
囲と指の腹に接触した電極にかかる圧力センサにて検出
された外部からの圧力の大きさとに基づいて検出回路に
て検出された皮膚電位を補正する演算回路とを備えてい
るので、装置の電極部にその装着に伴う圧力以外の圧力
が装置外部からかかってもその電位変化を補正して正確
な皮膚電位が検出できる。
触させると共に圧力センサをその指の腹に接触した電極
の外側に位置するように配設した装着部材と、電極間の
皮膚電位を検出する検出回路と、予め設定された圧力範
囲と指の腹に接触した電極にかかる圧力センサにて検出
された外部からの圧力の大きさとに基づいて検出回路に
て検出された皮膚電位を補正する演算回路とを備えてい
るので、装置の電極部にその装着に伴う圧力以外の圧力
が装置外部からかかってもその電位変化を補正して正確
な皮膚電位が検出できる。
第１図は本発明の具体的な一実施例に係る皮膚電位検出
装置全体を示した構成図。第２図は同実施例装置に係る
指電極を示した断面図。第３図は本発明の皮膚電位検出
装置を用いた車両の居眠り防止装置のブロックダイヤグ
ラム。第４図は同実施例装置における圧力信号の判別に
よる皮膚電位補正のフローチャート。第５図は同実施例
装置に係る指電極を指に装着しハンドルから受ける圧力
を説明した斜視図。第６図は同実施例装置に係る指電極
を指に装着した場合における指の腹部への押付け圧力と
皮膚電位との関係を示した説明図。第７図は本発明の皮
膚電位検出装置を用いた他の実施例である車両の居眠り
防止装置のブロックダイヤグラムである。 10……指電極、11,17……電極、12……弾性体 13……圧力センサ、14……指輪 15,16……リード線、20……ハウジング
装置全体を示した構成図。第２図は同実施例装置に係る
指電極を示した断面図。第３図は本発明の皮膚電位検出
装置を用いた車両の居眠り防止装置のブロックダイヤグ
ラム。第４図は同実施例装置における圧力信号の判別に
よる皮膚電位補正のフローチャート。第５図は同実施例
装置に係る指電極を指に装着しハンドルから受ける圧力
を説明した斜視図。第６図は同実施例装置に係る指電極
を指に装着した場合における指の腹部への押付け圧力と
皮膚電位との関係を示した説明図。第７図は本発明の皮
膚電位検出装置を用いた他の実施例である車両の居眠り
防止装置のブロックダイヤグラムである。 10……指電極、11,17……電極、12……弾性体 13……圧力センサ、14……指輪 15,16……リード線、20……ハウジング
Claims (1)
- 【請求項１】生体電極である一対の電極と、 圧力を検出する圧力センサと、 前記一対の電極のうち一方の電極を指の腹に接触させる
と共に前記圧力センサをその指の腹に接触した前記電極
の外側に位置するように配設した装着部材と、 前記電極間の皮膚電位を検出する検出回路と、 予め設定された圧力範囲と前記指の腹に接触した電極に
かかる前記圧力センサにて検出された外部からの圧力の
大きさとに基づいて前記検出回路にて検出された皮膚電
位を補正する演算回路と を備えたことを特徴とする皮膚電位検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1114560A JP2743462B2 (ja) | 1989-05-08 | 1989-05-08 | 皮膚電位検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1114560A JP2743462B2 (ja) | 1989-05-08 | 1989-05-08 | 皮膚電位検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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-
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- 1989-05-08 JP JP1114560A patent/JP2743462B2/ja not_active Expired - Lifetime
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