JP4993123B2 - 生体情報取得装置 - Google Patents

Description

本発明は、車輌などのシート部分に搭載され、ドライバーの健康状態を判断する上で重要となる心臓からの微弱な信号を効率的に、しかも非侵襲にセンシングする生体情報取得装置に関する。

近年、車輌のインテリジェント化が一層推進されており、ドライバーを中心とした搭乗者の健康状態をモニターする技術が種々提案されている。

例えば、特許文献１（特開２００４−３２９９５６号公報）に、運転者による運転対象物の運転状態をモニターする監視手段と、運転者の生体信号を検出する生体信号検出手段と、前記生体信号検出手段により検出された生体信号が含む情報を定量化する演算手段と、前記監視手段による運転情報および前記演算手段による運転開始時からの生体信号情報の変化から運転者の熟練度を判定する判定手段とを備えた運転者モニター装置が開示されている。
特開２００４−３２９９５６号公報

特許文献１記載のものにおいては、ドライバーの生体信号を検出する生体信号検出手段で、具体的にどのように運転者の生体信号を検出するかについてまでは開示されていない、という問題がある。すなわち、車載の生体信号センサーでは、センシングのための装備のドライバーの皮膚への装着をドライバーに要求することなく、着衣したまま、ただシートに座っているだけの状態で、ドライバーを何ら煩わせることなく、生体信号を取得しなくてはならない。

このような状況下で生体信号のセンシングを行う上では、解決しなければならない技術的に高い障壁が存在するが、特許文献１にはこのようなことが何ら開示されていない。特に、ドライバーの健康状態を判断する上で重要となる心臓に係る情報を取得する心電センサーでは、着衣のドライバーがシートに座っている状態で、心臓からの微弱な電気信号をセンシングする必要があり、技術的に困難が伴うが、このような車載の生体信号センサーにおける微弱信号の効率的な取得に係る技術については、特許文献１にはなんら記載されていない。

電極を皮膚に直接貼り付けない方法が採用された車載の心電センサーなどの生体情報取得装置において、微弱な心電信号などの生体信号を測定するには、例えば、シートに容量性電極を埋め込み、この容量性電極で心臓からの微弱な信号を取得する方法などがある。ところが、このような仕組みで生体情報を取得する場合には、ドライバーの背中がこの容量性電極から離れた場合は測定不能になる、という問題がある。また、たとえドライバーの背中がこの容量性電極に触れていたとしても、密着性が低い場合には静電気などがノイズとしてのるために正確な生体情報を取得することができない。

すなわち、ドライバーの背中が、容量性電極が埋め込まれたシートから離れていたり、シートとの密着性が低かったりする場合には、心拍数などの測定値として誤ったものを取得することとなり、装置がドライバーの状態を誤って判定してしまうことなる、という問題があった。

上記問題点を解決するために、請求項１に係る発明は、シート部に搭載され、非侵襲に生体に係る電気信号を検出し、検出される電気信号に基づいて生体の状態の判定を行う生体情報取得装置であって、シート内部に取り付けられる電極と、前記シート内部に設けられると共に膨張収縮することにより前記電極を変位させるメインエアバッグと、前記電極近傍に設けられる圧力センサーと、前記圧力センサーで測定される前記シートに加えられた測定圧力値が入力されると共に、前記メインエアバッグの膨張収縮を制御し、前記電極で検出される電気信号に基づいて生体状態の判定を行う制御処理部と、を有し、前記制御処理部は、前記圧力センサーで測定される測定圧力値に応じて前記メインエアバッグを膨張収縮させた上で、前記電極で検出される電気信号を取得することを特徴とする。

本発明の請求項１に記載の生体情報取得装置によれば、制御処理部は、前記圧力センサーで測定される測定圧力値に応じて前記メインエアバッグを膨張収縮させた上で、前記電極で検出される電気信号を取得するので、ドライバーに係る心電情報などの生体情報を確実に取得することができ、ドライバーの生体状態を的確に把握することできる。

以下、本発明の第１の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施の形態に係る生体情報取得装置における心電信号取得のための構成概略を示す図であり、図２は本発明の実施の形態に係る生体情報取得装置における心電信号取得のための電気接続を示す図であり、図３は本発明の実施の形態に係る生体情報取得装置の回路構成の要部を示す図である。

なお、本実施形態の生体情報取得装置は、自動車、ハイブリッド車、電気自動車などの車輌に搭載されることを想定しているが、その他電車、船舶、航空機などの移動手段に搭載することも可能である。

また、本実施形態においては、心臓に係る情報（心拍数・心電図）などの生体情報を取得する対象は車輌のドライバーであり、生体情報を取得するための電極等の構成がドライバーのシートに設けられている場合について説明するが、生体情報取得対象者とは、助手席、後部シートといった同乗者でもよく、これら同乗者のシート等に対しても同様に本発明の構成を適用することができるものである。

また、本実施形態において、非侵襲とは電極を被験者（ドライバー）の皮膚に直接接触させない状態のことをいう。非侵襲により生体信号を取得する、ということは、電極等の構成が被験者（ドライバー）の皮膚に直接触れない状態で生体信号を取得することである。

本実施形態では、電極等の構成が、シートに配された部分は、ドライバーの衣服とシートの皮膚を介して電極が必要信号を取得できるものである。また、電極等の構成が、ハンドルに配された場合は、ドライバーの手が電極表面に触れることなく、電極を覆うようにハンドルカバーを配置された状態でも、ハンドルカバーの表皮を介して電極が心電信号を取得できるものである。

また、本実施形態では、生体情報としてはドライバーの心臓に係る情報（心拍数・心電図等）を取得する心電センサーを例に挙げて説明するが、本発明の構成は、その他の生体情報を取得する生体情報取得装置にも適用することができるものである。より具体的には、搭乗者の呼吸、体温、体重、体脂肪、血圧、発汗、視線、筋電、皮膚インピーダンスなどの生体情報を取得することにも適用可能である。ここで、ドライバーの心臓から取得する情報である心臓からの微弱な電気信号を心電信号と称することとする。

図１乃至図３において、１０は運転席、２１は第１電極用１段目アンプ部、２５は第１心電センサー電極用同軸ケーブル、３１は第２心電センサー電極用１段目アンプ部、３５は第２心電センサー電極用同軸ケーブル、４０はアース電極、４５はアース用ケーブル、５０は２段目アンプ部、５１はアンプ、５２はハイパスフィルター、５３はローパスフィルター、２００は心電情報取得部、２０１は電極ユニット、２１０は第１心電センサー電極、２２０は第２心電センサー電極をそれぞれ示している。

図１、図２に示すようにシート１０はドライバーのシートであり、本実施形態ではドライバーが生体情報取得装置のモニターの対象となる。シート１０の内部には、例えば容量性電極などから構成される心電センサー電極２１０、２２０が、シート１０に露出しないように設けられている。また、アース電極４０は、シート１０のドライバーの臀部があたる部分（座部）に配置され、アース電極４０はアース用ケーブル４５で２段目アンプ部５０と接続されている。このアース電極４０は、第１心電センサー電極２１０（第２心電センサー電極２２０）からの信号に発生するオフセット信号を除去するための基準電位を決定する構成として用いられる。

図１及び図２に示すように、運転席１０には第１及び第２の心電センサー電極２１０、２２０が設けられており、ドライバーが車両に乗車し運転席１０に座り、ステアリングを握って車両の運転を開始すると、ドライバーの背中の心電センサー電極２１０、２２０から微弱な電流が検出される。これらの微弱電流は増幅され、ドライバーの心臓に係る情報（心拍数・心電図等）として生体情報取得装置の制御処理部１００に取得される。このような心臓に係る情報（心拍数・心電図）などを取得するために用いる心電センサー電極２１０、２２０には、例えば容量性電極などから構成される。このような容量性電極としては、例えば特開２００５−５１１１７４号公報記載のものを用いることができる。

心電情報取得部２００における第１心電センサー電極２１０及び第２心電センサー電極２２０は共に、例えば表面に酸化膜の層が設けられた容量性心電センサー電極が用いられ、第１心電センサー電極２１０はドライバーの背中の略左側にあたるように、また第２心電センサー電極２２０はドライバーの背中の略右側にあたるように、それぞれ配置される。

第１心電センサー電極２１０と所定の基準電位との間で検出される信号は第１心電センサー電極用１段目アンプ部２１にて、また、第２心電センサー電極２２０と所定の基準電位との間で検出される信号は第２心電センサー電極用１段目アンプ部３１にて、それぞれ１ｍＶ前後〜数ｍＶ（例えば、２ｍＶ）の信号レベルにまで１段目の増幅が行われる。

第１心電センサー電極２１０と第１心電センサー電極用１段目アンプ部２１の入力端との間の距離、第２心電センサー電極２２０と第２心電センサー電極用１段目アンプ部３１の入力端との間の距離は、外部ノイズによる影響を避けるために、共に極力短くした方が好ましいので、第１心電センサー電極２１０と第２心電センサー電極２２０との裏面に、それぞれの１段目アンプ部を配するようにする。したがって、図２に示すように第１心電センサー電極用１段目アンプ部２１と第２心電センサー電極用１段目アンプ部３１は共にシート１０（特に背もたれ部分）の中に設けられるような形態となる。

第１心電センサー電極２１０と第１心電センサー電極用１段目アンプ部２１の対、第２心電センサー電極２２０と第２心電センサー電極用１段目アンプ部３１の対は、電極ユニット２０１としてユニット化されており、この電極ユニット２０１中で後述するように可動する構成が採用されている。

第１心電センサー電極用１段目アンプ部２１からの出力信号、第２心電センサー電極用１段目アンプ部３１からの出力信号は、ともに２段目アンプ部５０へと出力され、それぞれの２段目アンプ部５０で２段目の増幅が行われる。

第１心電センサー電極用１段目アンプ部２１、第２心電センサー電極用１段目アンプ部３１からの信号は、それぞれ第１心電センサー電極用同軸ケーブル２５及び第２心電センサー電極用同軸ケーブル３５で、２段目アンプ部５０に送信されて、２段目アンプ部５０で２段目の増幅が行われる。この２段目アンプ部５０で増幅された増幅信号は、不図示の信号処理回路等によって処理される。信号処理回路等によって処理された信号は、心電情報取得部２００から制御処理部１００に入力され、生体信号の適正性の判定、ドライバーの健康状態の判定などのための情報として利用される。

次に、生体センサーの心電情報取得部２００における心拍センサーの増幅回路について説明する。１段目アンプ部の回路構成は、第１心電センサー電極２１０用のものと第２心電センサー電極２２０用のものとで共通であるので、図３には一方の回路構成のみを図示している。図３において、ＡＭＰ１乃至３は増幅器、Ｃ１、Ｃ３はコンデンサをそれぞれ示している。

コンデンサＣ１は、第１心電センサー電極２１０（第２心電センサー電極２２０）とＡＭＰ１との間に介挿されて、第１心電センサー電極２１０（第２心電センサー電極２２０）とＡＭＰ１とをＡＣ結合（交流結合）するものである。これによって、１段目アンプ部に入力される信号に発生するオフセット信号を除去する。また、ＡＭＰ２からの出力は、ＡＭＰ３に入力されると共に、ＡＭＰ１の入力にコンデンサＣ３を介してフィードバックされる構成となっており、これによってブートストラップ回路を構成するようになっている。これらＡＭＰ１及びＡＭＰ２によって、安定的かつ低ノイズで、第１心電センサー電極２１０（第２心電センサー電極２２０）からの検出信号を１ｍV程度まで増幅することができる。ＡＭＰ３はおよそ数倍程度の増幅率のものであり、ＡＭＰ３からの１段目アンプ部の出力信号は、およそ数ｍＶ前後（例えば、２ｍV）のレベルとなる。

第１心電センサー電極用１段目アンプ部２１（第２心電センサー電極用１段目アンプ部３１）からの出力信号は１段目アンプ部でおよそ数倍程度に増幅された後、前述のように同軸ケーブルで２段目アンプ部へと導かれ、２段目アンプ部で数１０倍に増幅される。このような２段階のアンプ部の構成によって、本実施形態の生体情報取得装置の構成は、車輌等に搭載するために最適な構成となっている。

２段目アンプ部の回路構成は、第１心電センサー電極２１０の信号用のものと第２心電センサー電極２２０用の信号用のものとで共通であるので、図３には一方の回路構成のみを図示している。

図３において、５１はアンプ、５２はハイパスフィルター、５３はローパスフィルターをそれぞれ示している。２段目アンプ部５０には、１段目アンプ部からの信号をおよそ数１０倍のオーダーで増幅するアンプ５１と、ハイパスフィルター５２とローパスフィルター５３とが設けられている。

ハイパスフィルター５２及びローパスフィルター５３は、心電波形の周波数以外の周波数の信号を極力抑えるために設けられており、これらフィルターにより２段目アンプ部５０では、心電に係る周波数のみを選択的に取得することができるようになっている。この２段目アンプ部５０で増幅された増幅信号は、不図示の信号処理回路等によって処理され、心電情報取得部２００で取得された情報として利用される。

次に図４乃至図８などを参照しつつ本発明の実施の形態に係る生体情報取得装置に設けられる圧力センサーについて説明する。本発明の生体情報取得装置である心電センサーは、車輌運転中のドライバーなどの状態判定手段として、服を着たまま心臓に係る情報（心拍数・心電図）を測定するが、このためにシート１０に容量性電極を埋め込み、この容量性電極で心臓からの微弱な心電信号を取得するようにしている。

ところが、このような仕組みで生体情報を取得する場合には、ドライバーの背中が、容量性電極が埋め込まれたシートから離れた場合は測定不能になる、という問題がある。また、たとえドライバーの背中が、容量性電極が埋め込まれたシートに触れていたとしても、密着性が低い場合には静電気などがノイズとしてのるために正確な生体情報を取得することができないこととなり、心拍数などの測定値が誤ったものとなり、ドライバーの状態を誤って判定してしまうことなる。

そこで本発明の生体情報取得装置では、第１心電センサー電極２１０（第２心電センサー電極２２０）をドライバーの背中に密着させるための構成を採用するようにしている。以下、このための構成をより具体的に説明する。

図４は本発明の実施の形態に係る生体情報取得装置におけるシート調整機構概略を示す図であり、図５は本発明の実施の形態に係る生体情報取得装置のシートを正面から透過的にみた図であり、図６は本発明の実施の形態に係る生体情報取得装置の電極ユニットの概略を示す図であり、図７は本発明の実施の形態に係る生体情報取得装置の電極ユニット可動部の概略を示す図であり、図８は本発明の実施の形態に係る生体情報取得装置のエアバッグユニットの概略を示す図である。

図４乃至図８において、１０はシート、２０１は電極ユニット、２０２は電極ユニットフレーム部、２０３は電極ユニットＸ軸、２０４は電極ユニットＸ軸駆動源、２０５は電極ユニットＹ軸、２０６は電極ユニットＹ軸駆動源、２１０は第１心電センサー電極、２２０は第２心電センサー電極、２３０は電極ユニット可動部、２３１は第１電極圧力センサー、２３２は第２電極圧力センサー、２３３は第３電極圧力センサー、２３５は第５電極圧力センサー、２４０はエアバッグユニット、２４１は第１エアバッグセル、２４２は第２エアバッグセル、２４３は第３エアバッグセル、２４４は第４エアバッグセル、２４５は第５エアバッグセル、２４６は第６エアバッグセル、２４７は第７エアバッグセル、２５１は第１エアバッグセル制御バルブ、２５２は第２エアバッグセル制御バルブ、２５３は第３エアバッグセル制御バルブ、２５４は第４エアバッグセル制御バルブ、２５５は第５エアバッグセル制御バルブ、２５６は第６エアバッグセル制御バルブ、２５７は第７エアバッグセル制御バルブ、２６１はシート型背面圧力分布センサー、２６２はシート型座面圧力分布センサー、２７０はメインエアバッグ、２７１はメインエアバッグ制御バルブをそれぞれ示している。

図４及び図５に示すように、シート１０の背面部分には、第１心電センサー電極２１０と第１心電センサー電極用１段目アンプ部２１の対、第２心電センサー電極２２０と第２心電センサー電極用１段目アンプ部３１の対が配されている電極ユニット２０１が設けられており、電極ユニット２０１に搭載される電極によって心電信号の取得が行われることは前述したとおりである。

また、シート１０の背面部分（背もたれ部分）にはシート型背面圧力分布センサー２６１が設けられており、運転者が座ることによりシート背面部分に係るシートと運転者の身体との間における荷重分布を測定することができるようになっている。同じく、シート１０の座面部分にはシート型座面圧力分布センサー２６２が設けられており、シート座面部分に係るシートと運転者の身体との間における荷重分布を測定することができるようになっている。これら圧力分布センサーで測定された圧力分布は、制御処理部１００に入力され、本発明の生体情報取得装置の処理フローにおける判定で利用されるようになっている。

また、シート背面部分にはメインエアバッグ２７０が埋め込まれている。このメインエアバッグ２７０は、不図示のエアーポンプとメインエアバッグ制御バルブ２７１を介して接続されて、メインエアバッグ制御バルブ２７１による調整が行われつつ、エアーポンプから空気の供給を受けるようになっている。メインエアバッグ制御バルブ２７１は、制御処理部１００からの制御信号を受けてバルブの開閉を行うようになっている。メインエアバッグ制御バルブ２７１の開閉に伴い、メインエアバッグ２７０は膨張収縮自在となっている。

図６に示すように、電極ユニット２０１は、主として電極ユニットフレーム部２０２と、この電極ユニットフレーム部２０２に対して相対的に変位する電極ユニット可動部２３０とで構成されており、この電極ユニット可動部２３０に第１心電センサー電極２１０（第２心電センサー電極２２０）と第１心電センサー電極用１段目アンプ部２１（第２心電センサー電極用１段目アンプ部３１）の対が搭載されている。

電極ユニット可動部２３０は、電極ユニットＸ軸駆動源２０４と電極ユニットＹ軸駆動源２０６からの駆動力を受けて、電極ユニットＸ軸２０３上、電極ユニットＹ軸２０５上を２次元的に変位するようになっている。このような電極ユニット可動部２３０の変位のための具体的な機構については任意の周知のものを用いることができる。電極ユニットＸ軸駆動源２０４と電極ユニットＹ軸駆動源２０６に対してはそれぞれ制御処理部１００からの制御信号が入力され、駆動源の駆動がオンオフされて電極ユニット可動部２３０が変位するようになっている。

図７はこの電極ユニット可動部２３０をより詳細に示す図である。第１心電センサー電極２１０（第２心電センサー電極２２０）の上面部分の四隅には、第１電極圧力センサー２３１乃至第４電極圧力センサー２３４の４つの電極圧力センサーが配されており、心電センサー電極近傍の圧力を測定することができるようになっている。これら第１電極圧力センサー２３１乃至第４電極圧力センサー２３４で測定された圧力値は、制御処理部１００に入力され判定処理のための判断材料として利用される。また、第１心電センサー電極用１段目アンプ部２１（第２心電センサー電極用１段目アンプ部３１）の背面部には、エアバッグユニット２４０が設けられている。

図８はエアバッグユニット２４０をより詳細に示す図である。エアバッグユニット２４０は第１エアバッグセル２４１乃至第７エアバッグセル２４７の７つのエアバッグセルの集合体として構成されている。なお、本実施形態では、エアバッグユニット２４０を７つのエアバッグセルで構成するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではない。

これら第１エアバッグセル２４１乃至第７エアバッグセル２４７は、不図示のエアーポンプとメインエアバッグ制御バルブ２７１を介して接続されて、第１エアバッグセル制御バルブ２５１乃至第７エアバッグセル制御バルブ２５７による調整が行われつつ、エアーポンプから空気の供給を受けるようになっている。第１エアバッグセル制御バルブ２５１乃至第７エアバッグセル制御バルブ２５７は、制御処理部１００からの制御信号を受けてバルブの開閉を行うようになっている。第１エアバッグセル制御バルブ２５１乃至第７エアバッグセル制御バルブ２５７の開閉に伴い、それぞれの第１エアバッグセル２４１乃至第７エアバッグセル２４７は独立して膨張収縮を行うことができるようになっている。

次に、本発明の生体情報取得装置の全体としての動作を説明する。図９は本発明の実施の形態に係る生体情報取得装置のブロック構成の概略を示す図である。図９に示すように、本実施形態の生体情報取得装置は、主たる構成として、制御処理部１００、心電情報取得部２００、電極ユニット２０１、メインインフレーター２７０、ドライバー体勢検出部４５０、判定結果出力部６００、記憶部９００を有するものである。

本実施形態の生体情報取得装置は、心電情報取得部２００において第１心電センサー電極２１０、第２心電センサー電極２２０で取得された電気信号は、ドライバー体勢検出部４５０によって検出された圧力分布などに基づいて、ドライバーの状態を把握するために妥当なものであるか否かが判定される。このための圧力値などの判定は、制御処理部１００によって実行される。また、制御処理部１００で把握されたドライバーの状態などは、判定結果出力部６００などから出力されるようになっている。

図４に示す本実施形態の生体情報取得装置のブロック図において、制御処理部１００はエレクトロニックコントロールユニットであり、ＣＰＵとＣＰＵ上で動作するプログラムを保持するＲＯＭとＣＰＵのワークエリアであるＲＡＭなどからなる汎用の情報処理機構である。

心電情報取得部２００は、第１、第２心電センサー電極２１０、２２０とこれらの電極から収集される微弱電流を増幅する増幅部などから構成されており、運転席１０に座りステアリングを操作するドライバーの心臓に係る情報である心拍数と心電図データ（心電信号）を取得する。

ドライバー体勢検出部４５０は、シート１０のドライバー背中部分に設けられているシート型背面圧力分布センサー２６１及び座面部分に設けられているシート型座面圧力分布センサー２６２のセンシング結果によってドライバーが、心電信号を取得する上で正しいポジションにあるか否かなどを検出するものである。

制御処理部１００からの制御信号を受けたメインエアバッグ制御バルブ２７１は、開閉を行うことによりエアーポンプから空気の供給量をコントロールすることによってメインエアバッグ２７０の膨張収縮を行う。

電極ユニット２０１の第１電極圧力センサー２３１乃至第４電極圧力センサー２３４において測定された圧力値は、制御処理部１００に入力されて、アルゴリズムにおける判断のために用いられる。

また、制御処理部１００からの制御信号を受けた第１エアバッグセル制御バルブ２５１乃至第７エアバッグセル制御バルブ２５７は、開閉を行うことによりエアーポンプから空気の供給量をコントロールすることによって第１エアバッグセル２４１乃至第７エアバッグセル２４７の膨張収縮を行う。

また、制御処理部１００からの制御信号を受けて電極ユニット２０１の電極ユニットＸ軸駆動源２０４及び電極ユニットＹ軸駆動源２０６が駆動し、電極ユニット可動部２３０をＸ−Ｙ２次元方向に変位させる。

判定結果出力部６００は、生体情報取得装置における出力インターフェイスを構成するものであり、文字、図形、イメージ情報を表示するディスプレイ６１０、音声の出力を行うスピーカー６２０からなっている。判定結果出力部６００は以上のような構成に限定することなく、その他のマンマシンインターフェイス機構を用いることができるものである。

記憶部９００は、ハードディスクなどの比較的大容量の記憶装置からなり、制御処理部１００で実行されるプログラムや利用されるパラメーターを格納するものである。また、このような記憶部９００には、個々のドライバーの個人情報ファイルなどが記憶される。この個人情報ファイルは車輌を利用するドライバーごとの個人情報ファイルであり、個人情報とは、個々のドライバーが持ちえる生体情報の基本情報（平均心拍（過去履歴より学習）、心拍数の判定閾値、病歴、主治医連絡情報）のことである。このような個人情報ファイルは、取得された心電信号が適切なものであるか否かなどの判定に供することもできる。

次に、生体情報取得のためのフローについて説明する。図１０は本発明の実施の形態に係る生体情報取得装置における生体信号取得処理のフローチャートを示す図である。本フローチャートは制御処理部１００で実行される他の様々な処理のサブルーチンとして位置付けることができるものである。

図１０において、ステップＳ１００で心電信号取得処理を開始すると、続いてステップＳ１０１で、シート型座面圧力分布センサー２６２で測定される圧力分布によってドライバーが着席状態であるか否かが判定される。ステップＳ１０１における判定の結果がＹＥＳであるときにはステップＳ１０２に進み、ＮＯであるときにはステップＳ１０１に戻る。

ステップＳ１０２では、シート型背面圧力分布センサー２６１で測定されるドライバーの背面からの圧力分布によって、ドライバーの体型・体勢を検出する。

ステップＳ１０３では、測定されるドライバーの背面の圧力分布に基づいて、ドライバーの心臓の位置の推定が行われる。このようなドライバーの心臓の位置の推定のために記憶部９００にドライバー毎のデータベースなどを記憶させておくことも有効である。

ステップＳ１０４では、ドライバーの体型・体勢に合わせて、シート１０を変形する。このとき、制御処理部１００は、メインエアバッグ制御バルブ２７１を制御することによって、メインエアバッグ２７０を膨張収縮させる。

ステップＳ１０５では、センサー位置補正のサブルーチンを実行する。

Ｓ１０６で、シート型座面圧力分布センサー２６２で測定されるドライバーの身体とシートの表皮部分との間に発生する圧力分布によってドライバーが着席状態であるか否かが判定される。ステップＳ１０６における判定の結果がＹＥＳであるときにはステップＳ１０７に進み、ＮＯであるときにはステップＳ１０６に戻る。

ステップＳ１０７では、処理を終了する。

ステップＳ２００以降は、センサー位置補正サブルーチンのフローチャートを示している。ステップＳ２００で、センサー位置補正のサブルーチンが開始されると、続いて、ステップＳ２０１に進み、シート型背面圧力分布センサー２６１にて圧力分布が測定される。次に、ステップＳ２０２では、シート型背面圧力分布センサー２６１にて圧力分布の変化量が所定の基準より大きいか否かが判定される。本ステップは、エアーバックを膨らませたことによって、何らかの問題が生じていないかをチェックするステップである。

ステップＳ２０２における判定の結果がＹＥＳであるときにはメインルーチンのステップＳ１０２に進む。ステップＳ２０２における判定の結果がＮＯであるときにはステップＳ２０３に進む。

ステップＳ２０３では、第１電極圧力センサー２３１乃至第４電極圧力センサー２３４によって、第１心電センサー電極２１０（第２心電センサー電極２２０）周囲の圧力を測定する。

ステップＳ２０４では、ステップＳ２０３で測定された圧力を参照して、電極ユニットＸ軸駆動源２０４及び電極ユニットＹ軸駆動源２０６を駆動することによって電極ユニット可動部２３０を変位・移動させ、心電信号取得のための適切な位置に第１心電センサー電極２１０（第２心電センサー電極２２０）を配するようにする。

ステップＳ２０５では、第１電極圧力センサー２３１乃至第４電極圧力センサー２３４のそれぞれで取得される圧力値の分布状況が基準値以上であるか否かが判定される。ステップＳ２０５における判定がＹＥＳであるときにはステップＳ２０６に進み、ステップＳ２０５における判定がＮＯであるときにはメインルーチンのステップＳ１０４に進む。

ステップＳ２０６では、電極ユニットＸ軸駆動源２０４及び電極ユニットＹ軸駆動源２０６の駆動を停止して、第１心電センサー電極２１０（第２心電センサー電極２２０）の位置を固定する。これは、心電センサー電極がメインエアバッグ２７０とすれないよう（摩擦がないよう）にするためである。

ステップＳ２０７では、心電信号を取得する処理を実行し、ステップＳ２０８でリターンする。

以上のような生体情報取得装置の動作によれば、ドライバーの体型・体勢に応じて、メインエアバッグ２７０の膨張収縮動作によって、ドライバーの背中に第１心電センサー電極２１０（第２心電センサー電極２２０）を密着させることができると共に、さらに第１電極圧力センサー２３１乃至第４電極圧力センサー２３４のそれぞれで取得される圧力分布状況に応じて、局所的にも第１心電センサー電極２１０（第２心電センサー電極２２０）の位置を制御して、心電信号を取得するように制御されるので、ドライバーに係る心電情報などの生体情報を確実に取得することができ、ドライバーの生体状態を的確に把握することできるようになる。

以上のようなアルゴリズムに基づいて動作する生体情報取得装置のシート調整機構を図解的に説明する。図１１は本発明の実施の形態に係る生体情報取得装置におけるシート調整機構の動作を示す図である。

図１１（Ａ）はドライバーの背中がシート１０に密着する状態で、生体情報取得装置が心電信号を取得する上で理想的な状態を示している。これに対して、図１１（Ｂ）はドライバーの背中がシート１０から離間しているような場合で、このような状況ではシート型背面圧力分布センサー２６１によって測定される体型・体勢が心電信号を取得する上で不適当であるために、制御処理部１００は、メインエアバッグ制御バルブ２７１を制御することによって、メインエアバッグ２７０を膨張させる。図１１（Ｃ）は、このようなメインエアバッグ２７０の膨張によりドライバーの背中がシート１０と密着した状態を示している。本実施形態の生体情報取得装置では、図１１（Ｃ）の状態とした上で、さらに電極ユニット可動部２３０を移動し、第１心電センサー電極２１０（第２心電センサー電極２２０）最適位置となるように制御した上で、心電信号を取得するに制御される。このために、ドライバーに係る心電信号を確実に取得することができるようになり、ドライバーの生体情報を誤判定することがなくなる。

本発明の実施の形態に係る生体情報取得装置における心電信号取得のための構成概略を示す図である。 本発明の実施の形態に係る生体情報取得装置における心電信号取得のための電気接続を示す図である。 本発明の実施の形態に係る生体情報取得装置の回路構成の要部を示す図である。 本発明の実施の形態に係る生体情報取得装置におけるシート調整機構概略を示す図である。 本発明の実施の形態に係る生体情報取得装置のシートを正面から透過的にみた図である。 本発明の実施の形態に係る生体情報取得装置の電極ユニットの概略を示す図である。 本発明の実施の形態に係る生体情報取得装置の電極ユニット可動部の概略を示す図である。 本発明の実施の形態に係る生体情報取得装置のエアバッグユニットの概略を示す図である。 本発明の実施の形態に係る生体情報取得装置のブロック構成の概略を示す図である。 本発明の実施の形態に係る生体情報取得装置における生体信号取得処理のフローチャートを示す図である。 本発明の実施の形態に係る生体情報取得装置におけるシート調整機構の動作を示す図である。

符号の説明

１０・・・運転席、２１・・・第１電極用１段目アンプ部、２５・・・第１心電センサー電極用同軸ケーブル、３１・・・第２心電センサー電極用１段目アンプ部、３５・・・第２心電センサー電極用同軸ケーブル、４０・・・アース電極、４５・・・アース用ケーブル、５０・・・２段目アンプ部、５１・・・アンプ、５２・・・ハイパスフィルター、５３・・・ローパスフィルター、１００・・・制御処理部、２００・・・心電情報取得部、２０１・・・電極ユニット、２０２・・・電極ユニットフレーム部、２０３・・・電極ユニットＸ軸、２０４・・・電極ユニットＸ軸駆動源、２０５・・・電極ユニットＹ軸、２０６・・・電極ユニットＹ軸駆動源、２１０・・・第１心電センサー電極、２２０・・・第２心電センサー電極、２３０・・・電極ユニット可動部、２３１・・・第１電極圧力センサー、２３２・・・第２電極圧力センサー、２３３・・・第３電極圧力センサー、２３５・・・第５電極圧力センサー、２４０・・・エアバッグユニット、２４１・・・第１エアバッグセル、２４２・・・第２エアバッグセル、２４３・・・第３エアバッグセル、２４４・・・第４エアバッグセル、２４５・・・第５エアバッグセル、２４６・・・第６エアバッグセル、２４７・・・第７エアバッグセル、２５１・・・第１エアバッグセル制御バルブ、２５２・・・第２エアバッグセル制御バルブ、２５３・・・第３エアバッグセル制御バルブ、２５４・・・第４エアバッグセル制御バルブ、２５５・・・第５エアバッグセル制御バルブ、２５６・・・第６エアバッグセル制御バルブ、２５７・・・第７エアバッグセル制御バルブ、２６１・・・シート型背面圧力分布センサー、２６２・・・シート型座面圧力分布センサー、２７０・・・メインエアバッグ、２７１・・・メインエアバッグ制御バルブ、４５０・・・ドライバー体勢検出部、６００・・・判定結果出力部、６１０・・・ディスプレイ、６２０・・・スピーカー、９００・・・記憶部

Claims (1)

1. シート部に搭載され、非侵襲に生体に係る電気信号を検出し、検出される電気信号に基づいて生体の状態の判定を行う生体情報取得装置であって、
   シート内部に取り付けられる電極と、
   前記シート内部に設けられると共に膨張収縮することにより前記電極を変位させるメインエアバッグと、
   前記電極近傍に設けられる圧力センサーと、
   前記圧力センサーで測定される前記シートに加えられた測定圧力値が入力されると共に、前記メインエアバッグの膨張収縮を制御し、前記電極で検出される電気信号に基づいて生体状態の判定を行う制御処理部と、を有し、
   前記制御処理部は、前記圧力センサーで測定される測定圧力値に応じて前記メインエアバッグを膨張収縮させた上で、前記電極で検出される電気信号を取得することを特徴とする生体情報取得装置。

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