JP4985445B2

JP4985445B2 - Biological information measuring device

Info

Publication number: JP4985445B2
Application number: JP2008030648A
Authority: JP
Inventors: 泰司河内
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-02-12
Filing date: 2008-02-12
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2028-02-12
Also published as: JP2009189421A

Description

本発明は、車両のステアリングホイールに設けられた電極を利用して車両運転者の生体情報を測定する生体情報測定装置に関する。 The present invention relates to a biological information measuring device that measures biological information of a vehicle driver using electrodes provided on a steering wheel of a vehicle.

従来、ステアリングホイールのリング部に左右一対の電極部を設け、車両運転者がこれら各電極部を左右の手で把持した際に各電極間に生じる電位差を検出することで、運転者の心電波形を測定する測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−２５５５１６号公報 Conventionally, a pair of left and right electrodes are provided on the ring portion of the steering wheel, and the driver's cardiac radio waves are detected by detecting a potential difference between the electrodes when the vehicle driver grips each electrode with his / her left and right hands. A measuring device for measuring a shape is known (for example, see Patent Document 1).
JP-A-6-255516

しかしながら、このような測定装置では、ステアリングホイールの左右に設けた電極部間に生じた電位差で運転者の心電波形を測定するようにされており、両手を左右に位置させた状態での計測となるため、原理的に第１誘導での計測となる。また、ステアリングホ
イールに電極部を設けるため、医療現場で使用するような湿式電極の使用が困難である。 However, in such a measuring device, the electrocardiographic waveform of the driver is measured by the potential difference generated between the electrode portions provided on the left and right of the steering wheel, and the measurement is performed with both hands positioned on the left and right. Therefore, in principle, the measurement is based on the first induction. In addition, since the steering wheel is provided with an electrode portion, it is difficult to use a wet electrode used in a medical field.

これらのことから、各電極部を介して得られる心電信号は相対的に微弱なものとなってしまう。そのため、ノイズ除去用のフィルタ等を利用しても、心電信号から雑音成分を充分除去することができず、最終的に得られる心電波形のＳＮ比（信号対雑音比）を、心疾患を診断し得る程度にまで改善することができない、といった問題があった。 From these things, the electrocardiogram signal obtained through each electrode part will become a relatively weak thing. For this reason, even if a noise removal filter or the like is used, the noise component cannot be sufficiently removed from the electrocardiogram signal, and the SN ratio (signal-to-noise ratio) of the finally obtained electrocardiographic waveform is determined based on the heart disease. There was a problem that improvement could not be made to such an extent that it could be diagnosed.

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、ステアリングホイールの左右に設けた電極部を使って心電波形等の生体情報を測定する装置において、最終的に得られる生体情報のＳＮ比を改善して、生体情報の測定精度を向上することを目的とする。 The present invention has been made in view of these problems, and in an apparatus for measuring biological information such as an electrocardiographic waveform using electrode portions provided on the left and right of a steering wheel, the SN ratio of biological information finally obtained is determined. It aims at improving and improving the measurement accuracy of biological information.

かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の生体情報測定装置においては、測定手段が、ステアリングホイールの左右の把持部に設けられた電極部を介してステアリングホイールを把持した運転者の生体情報を測定する。この電極部は、その表面が凹凸に構成されている。 In the biological information measuring device according to claim 1, which has been made to achieve the above object, the measurement means includes a driver who grips the steering wheel via electrode portions provided on the left and right grips of the steering wheel. Measure biological information. The electrode portion has a surface that is configured to irregularities.

そのため、その構成がない場合に比べて、運転者がステアリングホイールを把持した際の「電極と運転者の皮膚との接触面積」が拡大する。これにより、電極と皮膚との接触インピーダンスが従来装置に比べて増加し、最終的に得られる生体情報のＳＮ比を改善して、生体情報の測定精度を向上することができる。 Therefore, the “contact area between the electrode and the driver's skin” when the driver grips the steering wheel is increased as compared with the case without the configuration. Thereby, the contact impedance of an electrode and skin increases compared with the conventional apparatus, the SN ratio of biological information finally obtained can be improved, and the measurement accuracy of biological information can be improved.

ここで、複数の電極部は、運転者がステアリングホイールを把持する際に把持しやすい位置に配置すればよいが、より好ましくは、請求項２に記載のように、ステアリングホイールの運転席側表面において、前記ステアリングホイールを把持した運転者の親指の付け根部分が当接されるように配置することが望ましい。 Here, the plurality of electrode portions may be disposed at positions where the driver can easily grip the steering wheel, but more preferably, the driver seat side surface of the steering wheel as described in claim 2. the Oite, root portion of the thumb of the driver holding the steering wheel it is desirable to arrange so as to abut.

つまり、ステアリングホイールの運転席側表面は、運転者がステアリングホイールの左右を把持した際に、運転者の掌において、最も皮膚が薄くなっている親指の付け根部分が当接されることから、各電極部を請求項２に記載のように配置すれば、心電信号等の生体信号をより検出し易くなり、生体信号のＳＮ比を改善して、生体情報の測定精度を向上できる。 In other words, when the driver grips the left and right sides of the steering wheel, the driver seat side surface of the steering wheel comes into contact with the base of the thumb with the thinnest skin in the palm of the driver. If an electrode part is arrange | positioned as described in Claim 2, it will become easier to detect biosignals, such as an electrocardiogram signal, can improve the SN ratio of a biosignal, and can improve the measurement precision of biometric information.

また、電極部については、把持部の周方向に沿って配置し、さらに左右のスポーク部の連結部に配置された中央部分をステアリングホイールの左右のスポーク部側に張り出すように形成してもよい。 Further, the electrode part may be arranged along the circumferential direction of the grip part, and further, the center part arranged at the connecting part of the left and right spoke parts may be formed so as to project to the left and right spoke part sides of the steering wheel. Good.

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、車両運転者の心電波形を測定する生体情報測定装置の構成を表すブロック図であり、図２は、当該検出装置各部の車両への配置状態を表す説明図である。また、図２において、（ａ）はステアリングホイール２を運転席側からみた正面図であり、（ｂ）はステアリングホイール２の側面図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a biological information measuring device that measures an electrocardiogram waveform of a vehicle driver, and FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an arrangement state of each part of the detection device on the vehicle. 2A is a front view of the steering wheel 2 viewed from the driver's seat side, and FIG. 2B is a side view of the steering wheel 2.

図１に示すように、本実施形態の生体情報測定装置には、車両運転者から心電波形を取得するためにステアリングホイール２の左右の把持部にそれぞれ設けられた左右の電極部（左電極部１０及び右電極部２０）が備えられている。 As shown in FIG. 1, the biological information measuring apparatus according to the present embodiment includes left and right electrode portions (left electrode) provided on left and right grip portions of the steering wheel 2 in order to acquire an electrocardiogram waveform from a vehicle driver. Part 10 and right electrode part 20).

この左右の電極部１０、２０は、図２に示すように、ステアリングホイール２のリング部（ホイールリング）４で、左右のスポーク部（ホイールスポーク）６が連結される部分に設けられている。 As shown in FIG. 2, the left and right electrode portions 10 and 20 are provided in a ring portion (wheel ring) 4 of the steering wheel 2 where a left and right spoke portion (wheel spoke) 6 is connected.

また、この左右の電極部１０、２０は、運転者が左右の手でそれぞれ同時に把持できるように、リング部の周方向に沿って配置されており、左右のスポーク部６の連結部に配置された中央部分は、それぞれ、スポーク部６側に張り出すように形成されている。なお、これは、運転者がこの部分を把持した際に、運転者の掌に接触する面積を広くして、運転者の掌との接触インピーダンスを小さくするためである。 The left and right electrode portions 10 and 20 are arranged along the circumferential direction of the ring portion so that the driver can hold the left and right hands at the same time, and are arranged at the connecting portion of the left and right spoke portions 6. Each central portion is formed so as to project toward the spoke portion 6 side. This is because when the driver grips this portion, the area in contact with the palm of the driver is increased to reduce the contact impedance with the driver's palm.

また、これら各電極部１０、２０は、運転者がステアリングホイール２を把持した際に、運転者の掌において皮膚の厚みが少ない親指の付け根当たりが接触するよう、ステアリングホイール２の運転席側表面に配置されている。なお、これも、各電極部１０、２０と運転者の掌との接触インピーダンスを小さくするためである。 Further, each of the electrode portions 10 and 20 is provided on the driver seat side surface of the steering wheel 2 so that when the driver grips the steering wheel 2, the base of the thumb having a small skin thickness comes into contact with the palm of the driver. Is arranged. This is also for reducing the contact impedance between the electrode portions 10 and 20 and the palm of the driver.

また、これら各電極部１０、２０は、下記の２種類の工夫が施されている。
（１）材質に関する工夫
例えば樹脂製のベースに例えばクロムメッキ処理を施して電気伝導性を持たせた材質で構成されている。これは、運転者がステアリングホイール２を把持した際に付与される握力によって凹むようにし、凹まない材質の場合に比べて、運転者がステアリングホイール２を把持した際の「電極と運転者の皮膚との接触面積」を拡大させるための工夫である。 Each of the electrode portions 10 and 20 is provided with the following two types of devices.
(1) Device regarding material For example, it is comprised with the material which gave the electrical conductivity by giving the chrome plating process to the resin-made base, for example. This is because the driver grips the steering wheel 2 when the steering wheel 2 is gripped, and the “electrode and driver's skin when the driver grips the steering wheel 2 compared to the case of a material that does not recess. This is a device for expanding the “contact area”.

当然であるが、電極を構成しながら、運転者がステアリングホイール２を把持した際に付与される握力によって凹む構成であれば、上記構成に限定されない。
（２）表面の形状に関する工夫
これら各電極部１０、２０の表面には、例えばゴルフボールのディンプルのように、多数の凹部が形成されており、これによって、電極部１０、２０の表面が凹凸に構成されている。この凹凸は、このような構成がない場合に比べて、運転者がステアリングホイール２を把持した際の「電極と運転者の皮膚との接触面積」を拡大させるための工夫である。したがって、電極部１０、２０の表面の凹部の大きさや配置は、「運転者がステアリングホイール２を把持した際に電極と運転者の皮膚との接触面積を拡大させる」ことができるように配慮されている。 As a matter of course, the configuration is not limited to the above as long as the configuration is such that the electrode is recessed by the gripping force applied when the driver grips the steering wheel 2 while configuring the electrode.
(2) Device for surface shape The surface of each of the electrode portions 10 and 20 is formed with a large number of recesses, such as golf ball dimples, whereby the surfaces of the electrode portions 10 and 20 are uneven. It is configured. This unevenness is a device for expanding the “contact area between the electrode and the driver's skin” when the driver grips the steering wheel 2 as compared with the case without such a configuration. Therefore, the size and arrangement of the concave portions on the surface of the electrode portions 10 and 20 are considered so that the contact area between the electrode and the driver's skin can be increased when the driver grips the steering wheel 2. ing.

当然であるが、運転者がステアリングホイール２を把持した際に電極と運転者の皮膚との接触面積を拡大させる形状であれば、上記凹部に限定されない。凹部ではなく、逆に多数の凸部であってもよいし、ストライプ状に凹凸を形成してもよい。 Needless to say, the shape is not limited to the concave portion as long as the contact area between the electrode and the driver's skin is enlarged when the driver holds the steering wheel 2. Instead of the concave portions, conversely, a large number of convex portions may be formed, or uneven portions may be formed in a stripe shape.

なお、これら各電極部１０、２０に対して施した上記（１）（２）の工夫、つまり「凹む材質」及び「表面の凹凸」に関しては、少なくとも何れか一つを採用することによって、それらを採用しない場合に比べて、運転者がステアリングホイール２を把持した際の電極と運転者の皮膚との接触面積が拡大することとなる。もちろん、本実施形態のように、二つの工夫を共に採用すれば、より接触面積が拡大することが期待される。 In addition, regarding the devices (1) and (2) applied to each of the electrode portions 10 and 20, that is, the “concave material” and the “surface irregularity”, by adopting at least one of them, Compared with the case where the driver is not employed, the contact area between the electrode and the driver's skin when the driver grips the steering wheel 2 is increased. Of course, it is expected that the contact area will be further expanded if the two devices are employed together as in this embodiment.

また、図１に示すように、各電極部１０、２０は、第１電極１１、２１と、第２電極１２、２２とからなる電極対として構成されている。そして、これら各電極部１０、２０の各電極１１、１２、２１、２２は、スイッチング回路部３０を介して、心電波形（換言すれば心電信号）及び接触インピーダンス測定用の各測定回路部に接続される。 Further, as shown in FIG. 1, each electrode portion 10, 20 is configured as an electrode pair including a first electrode 11, 21 and a second electrode 12, 22. The electrodes 11, 12, 21, and 22 of the electrode units 10 and 20 are connected to the measurement circuit units for measuring the electrocardiogram waveform (in other words, the electrocardiogram signal) and the contact impedance via the switching circuit unit 30. Connected to.

すなわち、本実施形態の生体情報測定装置には、左右の電極部１０、２０にそれぞれ接続されて、左右の電極部１０、２０間に生じた電位差を増幅することで心電信号を生成する増幅部４０と、左右の電極部１０、２０と運転者の掌との間の接触インピーダンスを測定するためのインピーダンス測定部５０とが設けられており、スイッチング回路部３０を介して、左右の電極部１０、２０の第１電極１１、２１を増幅部４０に接続することにより、増幅部４０を介して心電信号を測定したり、あるいは、スイッチング回路部３０を介して、各電極部１０、２０の第１電極１１、２１と第２電極１２、２２とをインピーダンス測定部５０に接続することにより、インピーダンス測定部５０を介して接触インピーダンスを測定できるようにされている。 In other words, in the biological information measuring apparatus of this embodiment, amplification is performed that is connected to the left and right electrode units 10 and 20 and generates an electrocardiogram signal by amplifying a potential difference generated between the left and right electrode units 10 and 20. Part 40 and an impedance measuring part 50 for measuring the contact impedance between the left and right electrode parts 10, 20 and the driver's palm, and the left and right electrode parts via the switching circuit part 30. By connecting the first and second electrodes 11 and 21 to the amplifying unit 40, an electrocardiographic signal is measured through the amplifying unit 40, or each of the electrode units 10 and 20 is connected through the switching circuit unit 30. By connecting the first electrode 11, 21 and the second electrode 12, 22 to the impedance measuring unit 50, the contact impedance can be measured via the impedance measuring unit 50. That.

なお、スイッチング回路部３０は、左右の電極部１０、２０毎に、各電極１１、１２、２１、２２を基準電位（本実施形態ではグランド：ＧＮＤ）に接続するか、増幅部４０若しくはインピーダンス測定部５０の測定回路部側に接続するかを切り換える第１切換スイッチ３２と、この第１切換スイッチ３２を介して測定回路部側に切り換えられた電極１１、１２、２１、２２を、増幅部４０か、若しくは、インピーダンス測定部５０に接続する第２切換スイッチ３４とから構成されている。 The switching circuit unit 30 connects the electrodes 11, 12, 21, and 22 to a reference potential (ground: GND in this embodiment) for each of the left and right electrode units 10 and 20, or the amplifier unit 40 or impedance measurement. The first changeover switch 32 for switching whether to connect to the measurement circuit unit side of the unit 50, and the electrodes 11, 12, 21, 22 switched to the measurement circuit unit side via the first changeover switch 32 are connected to the amplification unit 40. Or a second changeover switch 34 connected to the impedance measuring unit 50.

また、このスイッチング回路部３０の切り換え、増幅部４０を用いた心電信号の測定、及び、インピーダンス測定部５０を用いた接触インピーダンスの測定は、全て、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を中心に構成されたマイクロコンピュータ（以下単にＣＰＵという）６０により実行される。 Further, the switching of the switching circuit unit 30, the measurement of the electrocardiogram signal using the amplification unit 40, and the measurement of the contact impedance using the impedance measurement unit 50 are all configured with a CPU, ROM, RAM, etc. as the center. It is executed by a microcomputer 60 (hereinafter simply referred to as CPU).

また、ＣＰＵ６０には、無線通信部７０が接続されており、ＣＰＵ６０は、無線通信部７０に接続された外部機器（具体的には運転者が所持する携帯機器や車載機器等）からの要求に従い、接触インピーダンスや心電信号の測定結果を、無線通信部７０を介して外部機器に送信する。 Further, the CPU 60 is connected to a wireless communication unit 70, and the CPU 60 conforms to a request from an external device (specifically, a portable device or an in-vehicle device possessed by the driver) connected to the wireless communication unit 70. Then, the measurement result of the contact impedance and the electrocardiogram signal is transmitted to the external device via the wireless communication unit 70.

そして、図２に示すように、スイッチング回路部３０は、左電極部１０用と右電極部２０用とに分離されて、エアバッグ等が設けられるステアリングホイール２の中央部８の左右両側に配置され、他の回路部、つまり、増幅部４０、インピーダンス測定部５０、ＣＰＵ６０、及び無線通信部７０は、共通の基板８０に実装されて、ステアリングホイール２の中央部８の略中心位置に収納されている。 As shown in FIG. 2, the switching circuit unit 30 is separated into the left electrode unit 10 and the right electrode unit 20, and is arranged on both the left and right sides of the central portion 8 of the steering wheel 2 where an airbag or the like is provided. The other circuit units, that is, the amplifying unit 40, the impedance measuring unit 50, the CPU 60, and the wireless communication unit 70 are mounted on a common substrate 80, and are accommodated in a substantially central position of the central portion 8 of the steering wheel 2. ing.

次に、図３は、増幅部４０の構成を表すブロック図である。
この増幅部４０は、スイッチング回路部３０を介して接続される２つの電極間に生じた電位差を検出して増幅するための差動増幅回路４２と、差動増幅回路４２からの出力を所定レベルまで増幅する利得調整可能な可変増幅回路４４と、可変増幅回路４４からの出力信号の中から、心電波形を測定するのに必要な周波数帯（例えば約３５Ｈｚ以下）の信号（心電信号）のみを選択的に通過させるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）４６とから構成されている。 Next, FIG. 3 is a block diagram illustrating the configuration of the amplification unit 40.
The amplifying unit 40 detects and amplifies a potential difference generated between two electrodes connected via the switching circuit unit 30, and outputs from the differential amplifying circuit 42 at a predetermined level. A variable amplification circuit 44 capable of gain adjustment up to and a signal (electrocardiographic signal) in a frequency band (for example, about 35 Hz or less) necessary for measuring an electrocardiographic waveform from the output signal from the variable amplification circuit 44 And a band-pass filter (BPF) 46 that selectively passes only the light.

また、このＢＰＦ４６は高周波側のカットオフ周波数を調整可能な可変ＢＰＦからなり、この可変ＢＰＦ４６のカットオフ周波数や可変増幅回路４４の利得は、ＣＰＵ６０からＤ／Ａ変換器６４を介して出力される制御信号により調整される。 The BPF 46 is a variable BPF capable of adjusting the cutoff frequency on the high frequency side, and the cutoff frequency of the variable BPF 46 and the gain of the variable amplification circuit 44 are output from the CPU 60 via the D / A converter 64. It is adjusted by the control signal.

次に、図４は、インピーダンス測定部５０の構成を表す回路図である。
インピーダンス測定部５０は、本実施形態では、インピーダンス測定部５０とＣＰＵ６０での演算処理とにより、ロックインアンプとしての機能を実現し、スイッチング回路部３０を介して接続された２つの電極間（図では電極１１−１２間）のインピーダンスＺを測定する。 Next, FIG. 4 is a circuit diagram showing the configuration of the impedance measuring unit 50.
In the present embodiment, the impedance measuring unit 50 realizes a function as a lock-in amplifier by the impedance measuring unit 50 and the arithmetic processing in the CPU 60, and between two electrodes connected via the switching circuit unit 30 (see FIG. Then, the impedance Z between the electrodes 11-12 is measured.

すなわち、インピーダンス測定部５０は、ＣＰＵ６０からＤ／Ａ変換器６６を介して入力される単一周波信号Ｅを、バッファ５２を介して取り込み、基準抵抗Ｒｒｅｆを介して、一方の電極１１に印加することで、単一周波信号Ｅを、基準抵抗Ｒｒｅｆと電極１１−１２間の抵抗（接触インピーダンス）Ｚで分圧し、その分圧電圧Ｖを、バッファ５４を介してＣＰＵ６０に出力する。 That is, the impedance measuring unit 50 takes in the single frequency signal E input from the CPU 60 via the D / A converter 66 via the buffer 52 and applies it to the one electrode 11 via the reference resistor Rref. Thus, the single frequency signal E is divided by the resistance (contact impedance) Z between the reference resistor Rref and the electrodes 11-12, and the divided voltage V is output to the CPU 60 via the buffer 54.

そして、ＣＰＵ６０は、この分圧電圧ＶをＡ／Ｄ変換器６２を介して取り込み、単一周波信号Ｅと分圧電圧Ｖとを乗算して、ローパスフィルタにてフィルタリング処理することにより、雑音を除去した分圧電圧Ｖを求める（ロックインアンプ機構）。そして、更にＣＰＵ６０は、このロックインアンプ機構により得られた電圧Ｖと単一周波信号Ｅとを用いて、「Ｖ＝Ｇ・Ｅ」のゲインＧを求め、インピーダンスＺを算出する。なお、この場合の演算式は、「Ｚ＝Ｒｒｅｆ×Ｇ／（１−Ｇ）」となる。 Then, the CPU 60 takes in the divided voltage V through the A / D converter 62, multiplies the single frequency signal E and the divided voltage V, and performs a filtering process with a low-pass filter, thereby reducing noise. The removed divided voltage V is obtained (lock-in amplifier mechanism). Further, the CPU 60 obtains a gain G of “V = G · E” by using the voltage V obtained by the lock-in amplifier mechanism and the single frequency signal E, and calculates the impedance Z. The arithmetic expression in this case is “Z = Rref × G / (1−G)”.

本実施形態の生体情報測定装置では、例えば車両のエンジン運転中に、ＣＰＵ６０において心電波形測定処理を繰り返し実行する。
まず、各電極部１０、２０での接触インピーダンスをそれぞれ測定するため、スイッチング回路部３０を切り換えることによって、電極部１０（又は２０）の第１電極１１（又は２１）と第２電極１２（又は２２）をインピーダンス測定部５０に接続し、その後インピーダンス測定部５０から検出信号（上述の電圧Ｖ）を取り込み、接触インピーダンス（Ｉｍｐ）Ｚｉを算出する。 In the biological information measuring apparatus of the present embodiment, for example, the electrocardiographic waveform measurement process is repeatedly executed by the CPU 60 during the engine operation of the vehicle.
First, in order to measure the contact impedance in each electrode part 10 and 20, respectively, by switching the switching circuit part 30, the first electrode 11 (or 21) and the second electrode 12 (or the electrode part 10 (or 20) are switched. 22) is connected to the impedance measuring unit 50, and then the detection signal (the voltage V described above) is taken in from the impedance measuring unit 50 to calculate the contact impedance (Imp) Zi.

次に、電極部１０、２０が増幅部４０に接続されて差動増幅回路４２を動作させるよう、スイッチング回路部３０を切り換える。そして、増幅部４０から信号を取り込むことで、誘導雑音Ｖｎを測定し、その測定結果を、ＲＡＭに記憶する。なお、この測定時には、増幅部４０内の可変ＢＰＦ４６のカットオフ周波数を最大（つまり可変ＢＰＦ４６の通過帯域幅を最大）にすることで、心電波形に影響を与える５０〜６０Ｈｚ付近のハムノイズを検出できるようにする。そして、このように誘導雑音Ｖｎを測定すると、Ｓ２４０に移行して、その測定結果をＦＦＴ処理することで、心電波形に影響を与える５０〜６０Ｈｚ付近のハムノイズ周波数を算出し、記憶する。 Next, the switching circuit unit 30 is switched so that the electrode units 10 and 20 are connected to the amplifier unit 40 and the differential amplifier circuit 42 is operated. Then, the induced noise Vn is measured by capturing a signal from the amplifying unit 40, and the measurement result is stored in the RAM. During this measurement, the hum noise near 50-60 Hz that affects the electrocardiogram waveform is detected by maximizing the cutoff frequency of the variable BPF 46 in the amplifying unit 40 (that is, maximizing the pass bandwidth of the variable BPF 46). It can be so. When the induced noise Vn is measured in this way, the process proceeds to S240, and the measurement result is subjected to FFT processing, thereby calculating and storing a hum noise frequency in the vicinity of 50 to 60 Hz that affects the electrocardiogram waveform.

上記算出した接触インピーダンスＺｉが予め設定された閾値以下であれば、電極部１０、２０を使って心電波形（信号）を仮測定する。そして、仮測定した心電波形をＦＦＴ処理し、そのＦＦＴ処理の結果に基づき、心電波形の最大周波数である３５Ｈｚ付近での心電スペクトルの終端部を検出し、この検出結果と上記算出したハムノイズ周波数とに基づき、増幅部４０で不要な信号成分を除去するのに最適な、可変ＢＰＦ４６のカットオフ周波数、及び可変増幅回路４４の利得とを算出し、その算出結果に従い、心電波形の測定に用いる全ての増幅部４０における可変ＢＰＦ４６のカットオフ周波数と、可変増幅回路４４の利得を調整する。 If the calculated contact impedance Zi is equal to or less than a preset threshold value, the electrocardiogram waveform (signal) is provisionally measured using the electrode units 10 and 20. Then, the tentatively measured electrocardiogram waveform is subjected to FFT processing, and based on the result of the FFT processing, the terminal portion of the electrocardiogram spectrum near 35 Hz which is the maximum frequency of the electrocardiogram waveform is detected, and the detection result and the above calculation Based on the hum noise frequency, the cutoff frequency of the variable BPF 46 and the gain of the variable amplifier circuit 44, which are optimal for removing unnecessary signal components in the amplifier 40, are calculated, and the electrocardiogram waveform is calculated according to the calculation result. The cutoff frequency of the variable BPF 46 and the gain of the variable amplifier circuit 44 are adjusted in all the amplifiers 40 used for measurement.

こうして、心電波形の測定に用いる増幅部４０の特性が調整されると、今度は、正式に心電波形（信号）を測定する。そして、上記測定した誘導雑音Ｖｎに基づき心電波形から雑音成分を除去する。その最終的な心電波形を、ＲＡＭに記憶する。 When the characteristics of the amplification unit 40 used for measuring the electrocardiogram waveform are adjusted in this way, the electrocardiogram waveform (signal) is now formally measured. Then, the noise component is removed from the electrocardiographic waveform based on the measured induced noise Vn. The final electrocardiogram waveform is stored in the RAM.

以上説明したように、本実施形態の生体情報測定装置においては、各電極部１０、２０に関して、運転者がステアリングホイール２を把持した際に付与される握力によって凹むようにした「材質に関する工夫」と、例えばゴルフボールのディンプルのように多数の凹部を形成することで電極部１０、２０の表面が凹凸に構成されるようにした「表面の形状に関する工夫」が施されている。それによって、それらの工夫がされていない場合に比べて、「運転者がステアリングホイール２を把持した際に電極と運転者の皮膚との接触面積を拡大させる」ことができる。 As described above, in the biological information measuring apparatus according to the present embodiment, the “material contrivance” is such that the electrode portions 10 and 20 are recessed by the gripping force applied when the driver grips the steering wheel 2. In addition, for example, a “contrivance regarding the shape of the surface” is provided such that the surfaces of the electrode portions 10 and 20 are configured to be uneven by forming a large number of recesses as in the dimples of a golf ball. As a result, it is possible to “enlarge the contact area between the electrode and the driver's skin when the driver grips the steering wheel 2”, compared to a case where those devices are not devised.

このため、本実施形態によれば、運転者の掌との接触インピーダンスが低く、心電波形を良好に測定し得る電極部１０、２０を使って、心電波形を測定することができるようになり、最終的に得られる心電波形のＳＮ比を改善して、その測定精度を向上することができる。 For this reason, according to the present embodiment, the electrocardiographic waveform can be measured by using the electrode portions 10 and 20 that have a low contact impedance with the driver's palm and can measure the electrocardiographic waveform well. Thus, the SN ratio of the finally obtained electrocardiographic waveform can be improved and the measurement accuracy can be improved.

よって、本実施形態によれば、極めてノイズの少ない心電波形を測定することができるようになり、その測定結果を、無線通信部７０を介して外部装置に送信することにより、外部装置側で、心疾患の診断を行うこともできるようになる。 Therefore, according to the present embodiment, it becomes possible to measure an electrocardiogram waveform with very little noise, and by transmitting the measurement result to the external device via the wireless communication unit 70, the external device side It will also be possible to diagnose heart disease.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にて、種々の態様をとることができる。
（ａ）上記実施形態では、各電極部１０、２０に対して上記（１）（２）で説明した２種類の工夫、すなわち「凹む材質」及び「表面の凹凸」という工夫を施した。これらは、少なくとも何れか一つを採用することによって、それらを採用しない場合に比べて、運転者がステアリングホイール２を把持した際の電極と運転者の皮膚との接触面積が拡大することとなる。 As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A various aspect can be taken in the range which does not deviate from the summary of this invention.
(A) In the above-described embodiment, the two types of devices described in (1) and (2) above, that is, the “concave material” and the “surface irregularities” are applied to the electrode portions 10 and 20. By adopting at least one of these, the contact area between the electrode and the driver's skin when the driver grips the steering wheel 2 is increased compared to the case where they are not adopted. .

したがって、例えば電極部１０、２０として、「凹まない材質」の金属を使用し、その表面については凹凸を設けるようにしてもよい。また、電極部１０、２０として、表面に凹凸のない「凹む材質」を使用しても良い。ただし、上記実施形態のように、二つの工夫を共に採用することで、より接触面積が拡大することが期待される。
（ｂ）上記実施形態の生体情報測定装置は、生体情報として心電波形を測定するものとして説明したが、生体情報測定装置には、インピーダンス測定部５０が備えられているので、これを利用して、心電波形と生体インピーダンスとを同時に測定するようにしてもよい。 Therefore, for example, as the electrode portions 10 and 20, a “non-recessed material” metal may be used, and unevenness may be provided on the surface thereof. In addition, as the electrode portions 10 and 20, a “concave material” having no irregularities on the surface may be used. However, it is expected that the contact area is further expanded by adopting the two devices together as in the above embodiment.
(B) The biological information measuring device of the above embodiment has been described as one that measures an electrocardiographic waveform as biological information. However, since the biological information measuring device includes an impedance measuring unit 50, the biological information measuring device is used. Thus, the electrocardiogram waveform and the bioelectrical impedance may be measured simultaneously.

その場合は、上述した各電極部１０、２０の接触インピーダンスの測定、心電波形及び誘導雑音の測定に用いる左右の電極部１０、２０の組の設定、誘導雑音の測定、及び、心電波形の測定に用いる増幅部４０の利得及びカットオフ周波数の調整等を行った後、生体インピーダンスを測定できるように、その電極部１０、２０の第１電極１１、２１を、インピーダンス測定部５０に接続し、第２電極１２、２２を、基準電位（ＧＮＤ）に接続するようにスイッチング回路部３０を切り換える。 In that case, the measurement of the contact impedance of each of the electrode units 10 and 20 described above, the setting of the left and right electrode units 10 and 20 used for the measurement of the electrocardiogram waveform and the induction noise, the measurement of the induction noise, and the electrocardiogram waveform After adjusting the gain and cut-off frequency of the amplifying unit 40 used for the measurement, the first electrodes 11 and 21 of the electrode units 10 and 20 are connected to the impedance measuring unit 50 so that the bioimpedance can be measured. Then, the switching circuit unit 30 is switched so as to connect the second electrodes 12 and 22 to the reference potential (GND).

そして、電極部１０、２０を使って、心電波形を測定すると共に、インピーダンス測定部５０を介して、生体インピーダンスＺｂを測定する。なお、この生体インピーダンスＺｂの測定は、接触インピーダンスＺｉの測定と同様に行う。 Then, the electrocardiographic waveform is measured using the electrode units 10 and 20, and the bioelectrical impedance Zb is measured via the impedance measuring unit 50. The measurement of the bioimpedance Zb is performed in the same manner as the measurement of the contact impedance Zi.

そして、生体インピーダンスＺｂから、この生体インピーダンスＺｂの測定に用いた電極部１０、２０の接触インピーダンスを減じることで、生体インピーダンスＺｂを補正し、その補正後の生体インピーダンスＺｂをＲＡＭに格納する。 And bioimpedance Zb is correct | amended by subtracting the contact impedance of the electrode parts 10 and 20 used for the measurement of this bioimpedance Zb from bioimpedance Zb, and the bioimpedance Zb after the correction | amendment is stored in RAM.

実施形態の生体情報測定装置の全体の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the whole structure of the biological information measuring device of an embodiment. 生体情報測定装置各部のステアリングホイールへの配置状態を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the arrangement | positioning state to the steering wheel of each part of biological information measuring device. 増幅部の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of an amplification part. インピーダンス測定部の構成を表す回路図である。It is a circuit diagram showing the structure of an impedance measurement part.

符号の説明Explanation of symbols

２…ステアリングホイール、４…リング部、６…スポーク部、８…中央部、１０…左電極部、１１…第１電極、１２…第２電極、２０…右電極部、２１…第１電極、２２…第２電極、３０…スイッチング回路部、３２…第１切換スイッチ、３４…第２切換スイッチ、４０…増幅部、４２…差動増幅回路、４４…可変増幅回路、４６…可変ＢＰＦ、５０…インピーダンス測定部、５２，５４…バッファ、６０…ＣＰＵ（マイクロコンピュータ）、６２…Ａ／Ｄ変換器、６４，６６…Ｄ／Ａ変換器、７０…無線通信部、８０…基板。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Steering wheel, 4 ... Ring part, 6 ... Spoke part, 8 ... Center part, 10 ... Left electrode part, 11 ... 1st electrode, 12 ... 2nd electrode, 20 ... Right electrode part, 21 ... 1st electrode, DESCRIPTION OF SYMBOLS 22 ... 2nd electrode, 30 ... Switching circuit part, 32 ... 1st changeover switch, 34 ... 2nd changeover switch, 40 ... Amplification part, 42 ... Differential amplification circuit, 44 ... Variable amplification circuit, 46 ... Variable BPF, 50 ... Impedance measuring section, 52, 54... Buffer, 60... CPU (microcomputer), 62... A / D converter, 64, 66.

Claims

ステアリングホイールの左右の把持部にそれぞれ設けられた電極部と、
その左右の電極部を介して、前記ステアリングホイールを把持した運転者の生体情報を測定する測定手段と、
を備えた生体情報測定装置であって、
前記電極部は、その表面が凹凸に構成されており、その構成がない場合に比べて、運転者が前記ステアリングホイールを把持した際の電極と運転者の皮膚との接触面積が拡大するよう構成されていることを特徴とする生体情報測定装置。 Electrodes provided on the left and right grips of the steering wheel,
Measuring means for measuring biological information of the driver holding the steering wheel via the left and right electrode parts;
A biological information measuring device comprising:
Configured such that the electrode portion has a surface which is configured to irregularities, as compared with the case that no such arrangement, the contact area between the electrodes when the driver grips the steering wheel with the skin of the driver to expand The biological information measuring device characterized by the above-mentioned.

前記各電極部は、ステアリングホイールの運転席側表面において、前記ステアリングホイールを把持した運転者の親指の付け根部分が当接されるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の生体情報測定装置。 Each electrode portion Oite the driver's seat side surface of the steering wheel, to claim 1 in which the base portion of the thumb of the driver holding the steering wheel is characterized in that it is arranged to be contact The biological information measuring device described.

前記電極部は、前記把持部の周方向に沿って配置されており、さらに左右のスポーク部の連結部に配置された中央部分は、前記ステアリングホイールの前記左右のスポーク部側に張り出すように形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の生体情報測定装置。 The electrode part is arranged along a circumferential direction of the grip part, and a central part arranged at a connecting part of the left and right spoke parts protrudes toward the left and right spoke parts of the steering wheel. biological information measuring apparatus according to claim 1 or claim 2, characterized in that it is formed.