(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵ハンドルに取り付けられ該操舵ハンドルを操作する者の生体情報を検出し、これを送出する生体情報検出送信手段と、
前記操舵ハンドルの操舵軸を回転自在に軸支するハンドル軸受部に取り付けられ、前記生体情報検出送信手段よりの生体情報を受信する生体情報受信手段と、
操舵ハンドルの回転位置を検出するハンドル位置検出手段とを備える生体情報検出装置であって、
前記生体情報検出送信手段は、
生体情報を検出するセンサと、
前記センサよりの検出信号を記憶するメモリと、
前記メモリよりの検出信号を送信する送信手段と、
前記ハンドル位置検出手段により操舵ハンドルがほぼ直線走行の位置にあることを検出すると前記メモリに記憶された検出信号を読み出しこれを前記送信手段より送信するように制御する制御手段とを備え、
前記生体情報受信手段は、
前記操舵ハンドルがほぼ直線走行の位置において前記送信手段よりの検出信号を無線にて受信できる位置に取り付けられた受信手段とを備えたことを特徴とする生体情報検出装置。
【請求項２】
請求項１において、前記受信手段は、前記操舵ハンドルがほぼ直線走行の位置において前記送信手段と対向する位置に取り付けられていることを特徴とする生体情報検出装置。
【請求項３】
請求項１において、前記送信手段は検出信号を光信号として送信する発光素子を含み、前記受信手段は該光信号を受光する受光素子を含むことを特徴とする生体情報検出装置。
【請求項４】
請求項１において、前記ハンドル位置検出手段は、前記操舵ハンドルがほぼ直線走行にある位置において前記操舵ハンドルとハンドル軸受部にそれぞれ対向して形成された少なくとも１対の発光素子と受光素子であることを特徴とする生体情報検出装置。
【請求項５】
請求項１において、前記受信手段にて受信した検出信号に基づき前記操作者の健康状態を診断する診断手段と、
前記診断手段による診断結果を前記操作者に通知する通知手段とを備えたことを特徴とする生体情報検出装置。
【請求項６】
請求項５において、前記受信手段にて受信した検出信号を無線送信し、前記診断手段は該無線送信された検出信号を受信することを特徴とする生体情報検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両や船舶、飛行機などを運転あるいは操作する者の心拍や脳波などの生体情報を検出する生体情報検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば車両運転中における運転者の心拍を採取し、かかる心拍に基づいて眠気、疲労、焦燥感あるいは不整脈の有無などの運転者の健康状態を判定する装置が提案されている。
【０００３】
かかる装置として、操舵ハンドルに心拍センサなどの生体情報を検出するセンサを取り付け、この心拍センサから得られる心拍数に基づいて運転者の健康状態を判定するものがある。この場合、センサより検出された信号は操舵ハンドル、ハブおよび操舵軸受部の内部をワイヤーハーネスを介して伝送されて判定装置などの信号処理装置に入力される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、操舵ハンドルや軸受部は一般に保安部品として標準化されており、かかる装置を組み込むためにこれらの部品を新たに設計したのではコストが上昇する。
【０００５】
そこで、操舵ハンドルや軸受部として標準化された部品を用い、センサよりの検出信号を操舵ハンドルや軸受部の外面に沿ってワイヤーハーネスにより配線することが考えられる。しかし、この場合にはワイヤーハーネスが操舵ハンドルから露出して配線されているので、操舵ハンドルの回転によって断線したり、操舵ハンドルに巻き付いてしまうことがあり、運転走行中に危険な事態を招く虞がある。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、コストの大幅な上昇を招くことなく、断線や巻き込みの虞のない生体情報検出装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による生体情報検出装置は、操舵ハンドルに取り付けられ該操舵ハンドルを操作する者の生体情報を検出し、これを送出する生体情報検出送信手段と、
前記操舵ハンドルの操舵軸を回転自在に軸支するハンドル軸受部に取り付けられ、前記生体情報検出送信手段よりの生体情報を受信する生体情報受信手段と、
操舵ハンドルの回転位置を検出するハンドル位置検出手段とを備える生体情報検出装置であって、
前記生体情報検出送信手段は、生体情報を検出するセンサと、前記センサよりの検出信号を記憶するメモリと、前記メモリよりの検出信号を送信する送信手段と、前記ハンドル位置検出手段により操舵ハンドルがほぼ直線走行の位置にあることを検出すると前記メモリに記憶された検出信号を読み出しこれを送信手段より送信するように制御する制御手段とを備え、
前記生体情報受信手段は、前記操舵ハンドルがほぼ直線走行の位置において前記送信手段よりの検出信号を無線にて受信できる位置に取り付けられた受信手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、前記受信手段は、前記操舵ハンドルがほぼ直線走行の位置において前記送信手段と対向する位置に取り付けられていることを特徴とする。
【０００９】
また、前記送信手段は検出信号を光信号として送信する発光素子を含み、前記受信手段は該光信号を受光する受光素子を含むことを特徴とする。
【００１０】
また、前記ハンドル位置検出手段は、前記操舵ハンドルがほぼ直線走行にある位置において前記操舵ハンドルとハンドル軸受部にそれぞれ対向して形成された少なくとも１対の発光素子と受光素子であることを特徴とする。
【００１１】
また、前記受信手段にて受信した検出信号に基づき前記操作者の健康状態を診断する診断手段と、前記診断手段による診断結果を前記操作者に通知する通知手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、前記受信手段にて受信した検出信号を無線送信し、前記診断手段は該無線送信された検出信号を受信することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図とともに説明する。
図１乃至図３は本発明にかかる操舵ハンドル部およびハンドル軸受部を示し、操舵ハンドル１は、ステアリングホイール２と、ステアリングホイール２を支持するスポーク３と、スポーク３を支持するハブ４と、操舵軸５により構成されている。また、ハンドル軸受部（操舵コラム）６は操舵ハンドル部の操舵軸５を回転自在に軸支する。
【００１４】
操舵ハンドル１において、ハブ４の上面には中央部分に赤外線受光素子８が取り付けられ、さらにその両側に赤外線発光素子９、１０が取り付けられている。さらに、ステアリングホイール２の左右両側には、その表面に１対の電極１４、１５が装着され、生体情報として運転者の心拍を検出する。また、ハブ４の側面には生体情報検出送信手段としての心拍データ送信装置７が取り付けられてい
る。
【００１５】
一方、ハンドル軸受部６の上面には、中央部に赤外線発光素子１１が取り付けられ、その両側に２個の赤外線受光センサ１２、１３が取り付けられている。赤外線受光素子８と赤外線発光素子１１および赤外線発光素子９、１０と赤外線受光素子１２、１３は、操舵ハンドル１がほぼ直線走行時の位置にあるときにそれぞれ対向するような位置に配置されている。すなわち、ステアリングホイール２によって車両が直線走行しているときに赤外線受光素子８と赤外線発光素子１１および赤外線発光素子９、１０と赤外線受光素子１２、１３がそれぞれ非接触で対向するように位置設定されている。赤外線受光素子８と赤外線発光素子１１は操舵ハンドル１の回転位置を検出する。また、赤外線発光素子１１および赤外線受光素子１２、１３は車両送受信装置２６に接続されている。
【００１６】
図４は心拍データ送信装置７の具体的実施例を示し、８および９、１０はそれぞれ前述の赤外線受光素子と赤外線発光素子、１６は電極１４、１５間の電位差を検出する交流差動アンプ、１７は交流差動アンプ１６の出力信号から不要なノイズ成分を除去するローパスフィルタ（ＬＰＦ）、１８はＬＰＦ１７の出力を増幅するアンプ、１９はアンプ１８よりの心拍信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、２０はＡ／Ｄ変換器１９よりのディジタル心拍信号を入力データとして心拍データ送信装置７の動作制御を行うＣＰＵ、２１は前記ディジタル心拍信号を一時的に記憶するバッファ、２２はＣＰＵ２０を介してバッファ２１より読み出されたディジタル心拍信号が入力され赤外線発光素子９を駆動する駆動回路、２３は赤外線受光素子８にて受光され光電変換された赤外線発光素子１１よりの信号を所定レベルに増幅する駆動回路、２４はＣＰＵ２０を介して出力されるクロックが入力され赤外線発光素子１０を駆動する駆動回路、２５はＣＰＵ２０に動作クロックを与えるクロック発生器である。
【００１７】
図５は心拍信号に基づき車両運転者の健康状態を判別する外部の監視装置３３（図６）に対して心拍データ送信装置７よりの心拍信号を無線送信すると共に、この監視装置３３より送信される健康状態の結果を受信する生体情報受信手段を含む車両送受信装置２６を示し、この送受信装置２６は車両内に装着されている。
【００１８】
図において、１１および１２、１３は前述の赤外線発光素子および赤外線受光素子、２７は赤外線発光素子１１を駆動して赤外線を受光せしめると共に、赤外線受光素子１２、１３にて受光され光電変換された赤外線発光素子９、１０よりの信号を入力し、車両送受信装置２６の動作を制御するＣＰＵ、２８はＣＰＵ２７より出力されるディジタル心拍信号を変調する変調回路、２９は変調回路２８よりの変調信号を電力増幅するアンプ、３０は監視装置３３よりの送信された警告信号および心拍データを復調する復調回路、３１は復調回路３０よりの信号により駆動される警告装置である。また、３２は監視装置３３よりの送信された警告信号および心拍データを画像表示する表示モニタであり、ＡＮＴ１は監視装置３３との無線による信号の送受信を行うアンテナである。
【００１９】
図６は診断手段を含む監視装置３３を示し、３４は車両送受信装置２６より送信された変調信号を復調する復調回路、３５は復調回路３４より復調されたデジタル心拍信号に基づき心拍解析を行い、車両運転者の健康状態を診断するためのＣＰＵ、３６はＣＰＵ３５よりの解析結果により駆動される警告信号信号発生装置、３７は警告信号信号発生装置３６よりの警告信号を変調する変調回路、３８は変調回路３７よりの変調信号を電力増幅するアンプである。また、ＡＮＴ２は車両送受信装置２６との無線による信号の送受信を行うアンテナである。
【００２０】
以上の構成により、動作を説明する。
運転者が車両を運転すべくステアリングホイール２を両手で握ると、運転者の両手がステアリングホイール２の表面に装着された１対の電極１４、１５に接触する。電極１４、１５は周知の電位式心拍センサを構成しており、電極１４、１５から心臓の電気的な興奮に伴って発生する運転者の両手間のパルス状電位（心筋活動電位）を検出し、心臓の鼓動を検出する。そこで、電極１４、１５により検出された電圧は交流差動アンプ１６に入力され、電極１４、１５間の電位差を検出する。交流差動アンプ１６の出力はＬＰＦ１７に入力されて車両から発生するノイズなどの種々のノイズを除去し、２０Ｈｚ心拍信号成分（約２０Ｈｚ）のみ通過させる。ＬＰＦ１７を通過した心拍信号はアンプ１８により所定レベルに増幅された後、Ａ／Ｄ変換器１９によりディジタル信号に変換される。このディジタル心拍信号波形すなわちディジタル心筋活動電位データはＣＰＵ２０に入力され、ＣＰＵ２０よりバッファ２１に入力されて一時的に記憶される。このときディジタル心拍データがＣＰＵ２０に入力された時刻すなわち運転者の心拍が何時検出されたのかという情報を合わせて記憶しておく。なお、ＣＰＵ２０にはクロック発生器２５により動作クロックが供給されている。
【００２１】
また、車両送受信装置２６の赤外線発光素子１１はＣＰＵ２７により駆動信号が与えられており、車両走行中は常時発光状態にある。ここで、運転者が操舵ハンドル１のステアリングホイール２を操作して車両を運転している状態において、カーブするときなどのように車両が直線走行していない場合には、ハブ４の上面中央部に取り付けられた赤外線受光素子８はハンドル軸受部６の上面中央部に取り付けられた赤外線発光素子１１とは対向せずにずれた位置関係となっており、赤外線受光素子８は赤外線発光素子１１よりの光を受光不能である。ステアリングホイール２がこのような状態のときにはバッファ２１に記憶された心拍データと時刻情報は読み出されずに記憶された状態を保ち、Ａ／Ｄ変換器１９より出力される新たな心拍データが時刻情報と共にバッファ２１に記憶される。
【００２２】
一方、車両が直線走行しているときには、ハブ４に取り付けられた赤外線受光素子８がハンドル軸受部６に取り付けられた赤外線発光素子１１と対向する位置となって赤外線受光素子８は赤外線発光素子１１よりの光を受光可能な位置となる。赤外線受光素子８はこの受光した光を光電変換して位置検出信号としての検出信号を発生する。ＣＰＵ２０は駆動回路２３により増幅された検出信号が入力されると、操舵ハンドル１が直線走行状態にあることを判別し、バッファ２１に記憶されているディジタル心拍信号と時刻データを読み出して駆動回路２２に出力する。また、同時に駆動回路２４に対して同期用のクロックを出力する。駆動回路２２および２４よりの出力によって、赤外線発光素子９および１０が駆動されて赤外線発光素子９からはディジタル心拍信号と時刻情報を含む赤外線が発光し、赤外線発光素子１０からはクロックを含む赤外線が発光する。
【００２３】
かかる直線走行状態においては、赤外線発光素子９と赤外線受光素子１２および赤外線発光素子１０と赤外線受光素子１３もそれぞれ対向する位置関係となり、各受光素子１２、１３は発光素子９、１０よりの赤外線をそれぞれ受光可能状態となる。そこで、車両送受信装置２６において、赤外線受光素子１２により受光され光電変換されたディジタル心拍信号と時刻情報と、赤外線受光素子１３により受光され光電変換されたクロックはそれぞれＣＰＵ２７に入力される。ＣＰＵ２７はこのクロックに基づく同期が得られ、ディジタル心拍信号と時刻情報を順次読み込み、所定タイミングで順次変調回路２８に出力する。そして、変調回路２８によりディジタル心拍信号と時刻情報が所定の搬送波信号により変調され、アンプ２９にて電力増幅されてアンテナＡＮＴ１より送信される。
【００２４】
監視装置３３はアンテナＡＮＴ２により車両送受信装置２６より送信されたディジタル心拍信号と時刻情報の変調信号を受信すると、復調回路３４によりこれを復調し、ＣＰＵ３５に入力される。ＣＰＵ３５は、心拍データ送信装置７より得られる系時的に変化する心拍信号（  心電図信号）  波形から周知の方法により心拍数を含む各種心拍データを算出し、心拍解析装置を行い、不整脈が生じているかなどの各種診断を行う。この診断の結果、異常が認められると、ＣＰＵ３５より警告信号発生装置３６に対して警告駆動信号を出力し、警告信号を発生させる。この警告信号を変調回路３７により変調し、アンプ３８で電力増幅してアンテナＡＮＴ２より送信する。
【００２５】
アンテナＡＮＴ２より送信された警告信号は車両送受信装置２６のアンテナＡＮＴ１で受信され、復調回路３０にて復調される。復調された警告信号は車両に設置されたスピーカや表示装置などの警告装置３１に入力され、オーディオ信号や画像によって警告を発生する。運転者はこの警告信号を認識することで、不整脈など健康状態に異常が生じていることを認識する。
【００２６】
図７、図８は操舵ハンドル１のステアリングホイール２に取り付けられる心拍検出用電極の他の実施例を示し、図７においては、ステアリングホイール２の左右一方の側に、複数の電極１５と１４´が交互に取り付けられ、他方の側には複数の電極１４と１４´が交互に取り付けられている。電極１５と１４´および電極１４と１４´は電気的に絶縁されている。また、図８に示す実施例では、金属線によって構成される電極１５と１４´がステアリングホイール２の左右一方の側にこのステアリングホイール２に沿って並設され、他方の側には同様に金属線によって構成される電極１４´がステアリングホイール２に沿って取り付けられている。
【００２７】
このように心拍検出用電極を構成した場合に適用される心拍データ送受信装置４における差動アンプ１６の構成を図９に示す。すなわち、差動アンプ１６の非反転入力と反転入力にはそれぞれ電極１５と電極１４が接続され、電極１４´は接地される。したがって、差動アンプ１６からは電極１４´による基準電位に対する電極１４と１５間の電位差が出力される。
【００２８】
かかる本発明の装置をたとえばバスやタクシーの運行システムに適用した場
合、運転者の運転中における生態情報をリアルタイムで監視装置３３に送信して監視装置３３より運転者の健康状態を診断し、異常と診断されれば直ちに運転者に警告できるので、特に高齢者が車両を運転する場合には、渋滞や疲労などの要因により不整脈が発生することがあり、バスやタクシー運転者が高齢者のときに運転中における突然死などを防止でき、大事故を未然防ぐことができる。
【００２９】
なお、かかるバスやタクシーの運行システムに適用したときには、車両送受信装置２６を生体情報を送信するだけの構成とし、運転者が業務を終了して監視装置３３が設置されている監視センタや車庫などに帰着したときに運転者本人に対して直接通知するようにしてもよい。
【００３０】
また、本装置を車両の設計システムに適用し、操舵ハンドルを回転したときに運転者の生体情報がどのように変化するかを測定し、運転者にとって快適な操作ができる操舵ハンドルの設計データとして利用するようにしてもよい。
【００３１】
なお、前述の実施例において、車両送受信装置２６内のＣＰＵ２７により心拍解析処理を行うようにし、それによって得られた心電図などの診断結果を逐次表示モニタ３２に表示すると共に心拍データを系時的にメモリに記憶しておき、異常と判断されると警告装置３１を駆動して警告するようにしてもよく、その場合には車両送受信装置２６内で処理した解析結果のデータを送るようにすればよい。あるいは、監視装置３３を特に設ける必要はない。
【００３２】
また、実施例では、１対の電極１４、１５間の電位差を利用した心拍検出手段を示したが、ステアリングホイール２に赤外線発光素子と赤外線受光素子を取り付けて運転者がステアリングホイール２を握ったときに両素子に接触し、血液の脈動を検出するようにしてもよい。
また、生体情報として心拍を検出したが、脳波や血圧などの生体信号を検出するようにしてもよい。
【００３３】
また、赤外線受光素子８と赤外線発光素子９、１０および赤外線発光素子１１と赤外線受光素子１２、１３はそれぞれハブ５と軸受部６の側面や下面に取り付けるようにしてもよく、各素子は受発光できる位置であれば任意の位置に取り付けることができる。
さらに、位置検出手段として磁気センサを用いてもよいし、心拍データ送信装置７を操舵ハンドル１に内蔵したり、車両送受信装置２６を車両のトランクなどの内部に設置するようにしてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、操舵ハンドルより生体情報を検出してこれを受信するときに、ワイヤーハーネスの断線や巻き込みを防止でき、コストの上昇も抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる装置の操舵ハンドル部およびハンドル軸受部を示す図である。
【図２】図１の操舵ハンドル部およびハンドル軸受部の要部を示す図である。
【図３】図１の操舵ハンドル部およびハンドル軸受部の側面図である。
【図４】本発明にかかる装置の生体情報を送信する構成の実施例を示す図である。
【図５】本発明にかかる装置の生体情報を送受信する構成の実施例を示す図である。
【図６】本発明にかかる装置の生体情報に基づく診断装置を含む構成の実施例を示す図である。
【図７】本発明にかかる装置の操舵ハンドル部の他の実施例を示す図である。
【図８】本発明にかかる装置の操舵ハンドル部の他の実施例を示す図である。
【図９】本発明にかかる装置の差動アンプの実施例を示す図である。
【符号の簡単な説明】
１                                  操舵ハンドル
２                                  ステアリングホイール
３                                  スポーク
４                                  ハブ
５                                  操舵軸
６                                  ハンドル軸受部（操舵コラム）
７                                  心拍データ送信装置
８、１２、１３          赤外線受光素子
９、１０、１１          赤外線発光素子
１４、１４´、１５    電極
１６                              交流差動アンプ
１７                              ローパスフィルタ
１８、２９、３８      アンプ
１９                              Ａ／Ｄ変換器
２０、２７、３５      ＣＰＵ
２１                              バッファ
２２、２３、２４      駆動回路
２５                              クロック発生器
２６                              車両送受信装置
２８、３７                  変調回路
３０、３４                  復調回路
３１                              警告装置
３２                              表示モニタ
３３                              監視装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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