(57)【要約】【課題】簡易な構成で車両運転者の心電データを収集して車両の管理等に利用することを可能とする。【解決手段】心電信号を検出するための電極を備え、心電信号の計測対象である人が操作する機器に対して着脱可能であるように構成されているセンサ部と、前記電極からアナログの心電信号を受信して、所定の増幅・ノイズ除去処理を実行した後、デジタル信号に変換して心電データとして記録する心電モニタ部とを備えている心電センサと、複数の管理対象である人からあらかじめ採取した心電データを標準心電データとして記録している心電データ記憶部と、心電センサから受信した心電データと前記標準心電データとを比較して前記心電データと一致する標準心電データがあるか判定し、その判定結果を前記心電センサに送信するように構成されている心電データ処理部とを有する心電データ管理装置とを備えている心電データ管理システム。【選択図】図１３
2018121700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
心臓が発生する電気信号である心電信号を検出するための電極を備えているセンサ部と、
前記センサ部の前記電極からアナログの心電信号を受信して、所定の増幅処理、ノイズ除去処理を実行した後、デジタル信号に変換して心電データとして記録する心電モニタ部と
を備えている心電センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の心電センサであって、
前記センサ部が、前記心電信号の計測対象である人が操作する機器に対して着脱可能であるように構成されている、
心電センサ。
【請求項３】
請求項１に記載の心電センサであって、
前記センサ部は、可撓性を有するシート部材と、前記シート部材に取り付けられた前記電極と、前記シート部材を前記機器に対して着脱可能とする着脱部とを備えている心電センサ。
【請求項４】
請求項１に記載の心電センサであって、
前記センサ部は、計測対象である人が装着する車両のシートベルトに取り付けられており、前記計測対象である人の心電信号を電界変化として非接触で検出する心電信号検出部を備えている、心電センサ。
【請求項５】
請求項１に記載の心電センサであって、
前記センサ部は、人が直接身につける衣料品の一部に、前記電極が人の肌に密接するような形態で前記衣料品に設けられるように構成されている、心電センサ。
【請求項６】
請求項１に記載の心電センサであって、
前記センサ部は、前記電極が設けられた帯状部材として構成され、人の胴部の周囲に装着した場合に、前記電極が心臓の近傍において人の肌に密接するような形態で配置されている、心電センサ。
【請求項７】
請求項１に記載の心電センサであって、
前記センサ部の前記電極は、前記電極により検出された心電信号を増幅してデジタル信号に変換し、無線信号として送信するように構成されている、心電センサ。
【請求項８】
心臓が発生する電気信号である心電信号を検出するための電極を備え、前記心電信号の計測対象である人が操作する機器に対して着脱可能であるように構成されているセンサ部と、前記センサ部の前記電極からアナログの心電信号を受信して、所定の増幅処理、ノイズ除去処理を実行した後、デジタル信号に変換して心電データとして記録する心電モニタ部とを備えている心電センサと、
複数の管理対象である人からあらかじめ採取した心電データを標準心電データとして記録している心電データ記憶部と、
前記心電センサから受信した心電データと前記心電データ記憶部に記録されている標準心電データとを比較して前記心電データと一致する標準心電データがあるか判定し、その判定結果を前記心電センサに送信するように構成されている心電データ処理部と、
を有する心電データ管理装置と
を備えている心電データ管理システム。
【請求項９】
請求項８に記載の心電データ管理システムであって、
前記心電データ管理装置の前記心電データ処理部は、計測対象から取得した前記心電データと一致する前記標準心電データがあると判定した場合、当該標準心電データとの比較結果によって前記心電データが正常であるかさらに判定し、その判定結果を前記心電センサに送信するように構成されている、
心電データ管理システム。
【請求項１０】
心臓が発生する電気信号である心電信号を検出するための電極を備え、前記心電信号の計測対象である人が乗務する車両の機器に対して着脱可能であるように構成されているセンサ部と、前記センサ部の前記電極からアナログの心電信号を受信して、所定の増幅処理、ノイズ除去処理を実行した後、デジタル信号に変換して心電データとして記録する心電モニタ部とを備えている心電センサと、
複数の管理対象である人からあらかじめ採取した心電データを標準心電データとして記録している心電データ記憶部と、前記心電センサから受信した心電データと前記心電データ記憶部に記録されている標準心電データとを比較して前記心電データと一致する標準心電データがあるか判定し、その判定結果を前記心電センサに送信するように構成されている心電データ処理部とを有する心電データ管理装置と、
前記心電データ管理装置からの判定結果を受信し、当該判定結果が、前記心電データと一致する前記標準心電データが存在する旨の情報である場合、車両の動作を可能とするように構成されている車両制御装置と、
を備えている車両管理システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の車両管理システムであって、
前記心電データ管理装置の前記心電データ処理部は、計測対象から取得した前記心電データと一致する前記標準心電データがあると判定した場合、当該標準心電データとの比較結果によって前記心電データが正常であるかさらに判定し、その判定結果を前記心電センサに送信するように構成されており、
前記車両制御装置は、前記判定結果が正常でない旨の情報である場合、車両の動作を不能とするように構成されている、
車両管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、心電センサ、心電データ管理システム、及び車両管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
金融機関の現金預け払い機（ＡＴＭ）、パーソナルコンピュータ等のＩＴ機器の管理、機密保持を要する建物区画への入退出管理等の用途において、個人を識別するためのＩＤ情報として、人の生体情報が利用されるようになってきている。生体情報としては、指紋、声紋、虹彩パターン、指静脈パターンなどを含む種々の情報の利用が提案され、実用化されている。心臓の電気活動を記録することにより得られる心電データも、個人個人によりパターンが異なり、個人識別用ＩＤ情報として利用可能であることから、種々の応用が提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、ＥＣＧ（心電図）データに基づいて、識別、カスタマイズを行い、車内に居る運転者の心臓活動をモニタリングし、注意散漫にさせない非侵襲的な車載システムが開示されている。このシステムは、複数のＥＣＧトレースを探索する手段を、１個または複数の車両部品に取付け、運転者の心筋が発する電気信号をリアルタイムで取得するセンサ手段と、ＥＣＧトレース探索手段から得た運転者のＥＣＧデータに基づいて、ＥＣＧの特徴を抽出し、プロセッサで実行する２進数列コードブック生成アルゴリズムを使用して、２進コード数列として、２進コードブックにＥＣＧトレースを一時的に登録する手段と、運転者のＥＣＧトレースの２進コードを、プロセッサで実行する最近傍分類器アルゴリズムのステップを使用して、登録した２進コードブックの数列と照合し、運転者の乗車を検出し許可する手段と、運転者のＥＣＧ特徴と２進コードを登録した２進コードブックの数列とを照合した後に、カスタマイズを開始し、車両におけるカスタマイズのために運転者の嗜好を保存する手段と、を備えている（請求項１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１２−５３３４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されているシステムによれば、運転者から取得したＥＣＧデータからあらかじめ登録した２進コードに基づいて運転者の乗車を検出し許可する処理、及び車両におけるカスタマイズのために運転者の嗜好を保存する処理などが実行されるとしている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に例示されているシステムでは、運転者の心筋で発生する電気信号をリアルタイムでモニタリングするために、車内に非侵襲性バイオセンサを配設している。このため、特許文献１のシステムを適用するためには、適用対象である自動車等の車両に前記のバイオセンサを設置しなければならない。このことは、運送業のように、多数のトラック、バス等の車両を保有して運用している事業者がシステム導入しようと考えた場合、各車両にバイオセンサ等の機器を新たに設置することが必要となり、多額の初期導入費用を負担しなければならないことを意味する。このような事情から、運送事業者のような団体が導入するには困難が伴うと言わざるを得ない。
【０００７】
本発明は、上記の及び他の課題を解決するためになされたもので、簡易な構成で心電データを収集するとともに、車両運転者から収集した心電データを車両の管理等に利用することを可能とする、心電センサ、心電データ管理システム、及び車両管理システムの提供を一つの目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の及び他の目的を達成するための、本発明の一態様は、心臓が発生する電気信号である心電信号を検出するための電極を備えているセンサ部と、前記センサ部の前記電極からアナログの心電信号を受信して、所定の増幅処理、ノイズ除去処理を実行した後、デジタル信号に変換して心電データとして記録する心電モニタ部とを備えている心電センサである。
前記センサ部は、前記心電信号の計測対象である人が操作する機器に対して着脱可能であるように構成することができる。
【０００９】
前記センサ部は、可撓性を有するシート部材と、前記シート部材に取り付けられた前記電極と、前記シート部材を前記機器に対して着脱可能とする着脱部とを備えた構成とすることができる。
【００１０】
前記電極は、計測対象である人が装着する車両のシートベルトに取り付けて、前記計測対象である人の心電信号を電界変化として非接触で検出するように構成することができる。
【００１１】
前記センサ部は、人が直接身につける衣料品の一部に前記電極が人の肌に密接するような形態で前記衣料品に設けられるように構成することができる。また前記センサ部は、前記電極が設けられた帯状部材として構成され、人の胴部の周囲に装着した場合に、前記電極が心臓の近傍において人の肌に密接するような形態で配置されてもよい。
前記センサ部の前記電極は、前記電極により検出された心電信号を増幅してデジタル信号に変換し、無線信号として送信するように構成することができる。
【００１２】
また本発明の他の態様は、前記心電センサと、複数の管理対象である人からあらかじめ採取した心電データを標準心電データとして記録している心電データ記憶部と、前記心電センサから受信した心電データと前記心電データ記憶部に記録されている標準心電データとを比較して前記心電データと一致する標準心電データがあるか判定し、その判定結果を前記心電センサに送信するように構成されている心電データ処理部とを有する心電データ管理装置とを備えている心電データ管理システムである。
【００１３】
前記心電データ管理装置の前記心電データ処理部は、計測対象から取得した前記心電データと一致する前記標準心電データがあると判定した場合、当該標準心電データとの比較結果によって前記心電データが正常であるかさらに判定し、その判定結果を前記心電センサに送信するように構成することができる。
【００１４】
本発明のさらに他の態様は、前記心電センサと、前記心電データ管理装置と、前記心電データ管理装置からの判定結果を受信し、当該判定結果が、前記心電データと一致する前記標準心電データが存在する旨の情報である場合、車両の動作を可能とするように構成されている車両制御装置とを備えている車両管理システムである。
【００１５】
前記心電データ管理装置の前記心電データ処理部は、計測対象から取得した前記心電データと一致する前記標準心電データがあると判定した場合、当該標準心電データとの比較結果によって前記心電データが正常であるかさらに判定し、その判定結果を前記心電センサに送信するように構成し、前記車両制御装置は、前記判定結果が正常でない旨の情報である場合、車両の動作を不能とするように構成することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、簡易な構成で心電データを収集するとともに、車両運転者から収集した心電データを車両の管理等に利用することを可能とする、心電センサ、心電データ管理システム、及び車両管理システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る心電センサの構成例を示す図である。
【図２】図２は、心電センサの電極シート１００の構成例を示す図である。
【図３】図３は、心電センサの電極シート１００の構成例を示す図である。
【図４】図４は、図１の心電センサの変形例を示す図である。
【図５】図５は、心電センサの他の構成例を示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、衣料品と組み合わせて構成された心電センサを例示する図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、ベルト型に形成された心電センサの構成例を示す図である。
【図７】図７は、心電センサのモニタユニット２００の構成例を示す図である。
【図８】図８は、電極部の他の構成例を示す図である。
【図９】図９は、心電センサが使用するＩＤ情報の構成例を示す図である。
【図１０】図１０は、心電データ管理装置４００の構成例を示す図である。
【図１１】図１１は、心電データ記憶部４２３の構成例を示す図である。
【図１２】図１２は、本実施形態の心電データ管理システム１の全体構成例を示す図である。
【図１３】図１３は、モニタユニット２００によるデータ処理フロー例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明につき、その一実施形態に即して図面を用いて説明する。
【００１９】
心電センサ１０
まず、本発明の一実施形態による心電センサ１０について説明する。心電センサ１０の構成例を、図１に示している。図１の心電センサ１０は、自動車のステアリングホイール５０に適用した場合を示している。ステアリングホイール５０は略円形であり、略Ｔ字状のスポーク５５により図示しないステアリングシャフトに接続されている。
【００２０】
ステアリングホイール５０の円環状部分には、４ヶ所にそれぞれ電極シート１００（センサ部）が巻きつけられている。スポーク５５のステアリングホイール５０の直径方向差し渡し部分には、モニタユニット２００（心電モニタ部）が２ヶ所のバンド２５０によって固定されている。
【００２１】
図２、図３に、電極シート１００の構成例を示している。図２は電極シート１００の表側を示し、図３は電極シート１００の裏側を示している。電極シート１００は、シート部材１１０の表側に電極１２０を設けて構成されている。シート部材１１０はステアリングホイール５０の円環状部分に巻きつけることを可能とする十分な可撓性を有する合成繊維等で形成したシートである。シート部材１１０の、巻きつけた際にステアリングホイール５０の円環状部分に沿う一端縁部には、シート部材１１０をステアリングホイール５０に巻きつけて固定するための接合部１３０（着脱部）が、例えば面ファスナーのような形態で設けられている。
【００２２】
シート部材１１０の表側には、電極１２０が、３列の電極ストリップ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃとして、シート部材１１０に接着するなどして設けられる。電極ストリップ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃは金属等の導電性材料で形成した細長い薄板である。図３に示すように、電極ストリップ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃは、シート部材１１０の裏側で導電性を有する接続板１２０Ｄによって相互に接続されている。接続板１２０Ｄからはリード線１４０が引き出され、その自由端部には接続端子１５０が設けられている。
【００２３】
シート部材１１０に電極ストリップ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃを設ける代わりに、シート部材１１０を導電性繊維で形成する等の他の構成にしてもよく、電極１２０も他の適宜の構成によって実現してもよい。なお、シート部材１１０の裏側には、ステアリングホイール５０に巻きつけた時にずれないようにするために、ゴム層やシリコン層の滑り止めを設けることができる。
【００２４】
接続端子１５０は、後述するモニタユニット２００の内部回路にリード線１４０を介して電極１２０を接続するために設けられる。接続端子１５０の形態は、接続先であるモニタユニット２００の接続部の構成に合わせて適宜に決定することができる。
【００２５】
以上の構成を有する心電センサ１０によれば、適用対象の車両のステアリングホイール５０を運転者が把持した時に、運転者の右手と左手は、それぞれ異なる電極シート１００に接触し、それぞれの電極ストリップ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃと導通するようになる。これにより、（運転者の左手）−（一方の電極シート１００）−（モニタユニット２００）−（他方の電極シート１００）−（運転者の右手）という、運転者の心臓を挟んだ心電計測回路を構成することができる。
【００２６】
図４には、車両のステアリングホイールを利用した心電センサの別の実施例を示している。図４の構成例では、樹脂等で形成されているステアリングホイール５０に、左右一対の電極部１００Ａが一体的に設けられている。電極部１００Ａは、適宜の導電性材料を用いて、運転者の左右の手でそれぞれ自然に触れることとなる位置に、適宜の形状で配置することができる。図１の実施例の場合と同等の構成を有するモニタユニット２００が、ステアリングホイール５０のハブ部分に埋め込まれ、各電極部１００Ａとの間は導線Ｌにより電気的に接続される。モニタユニット２００は、図１の場合と同様に、ステアリングホイール５０の表面に取り付けてもよい。図４に例示した変形例によっても、図１の心電センサ１０と同様の作用、効果を得ることができる。
【００２７】
図５は、心電センサ１０の別の形態を示している。図５の心電センサ１０は、運転者が乗車中は常に装着するシートベルト３００を用いて構成されている。心電センサ１０は、モニタユニット２００と心電信号ピックアップ３２０Ａ〜３２０Ｃとを備える。図５のモニタユニット２００は、心電計測等の機能を実現するための機構、回路を収容しており、後述する心電信号ピックアップ３２０Ａ〜３２０Ｃと通信可能に接続される。無線接続構成については後述する。なお、シートベルト３００は、不使用時には車体側に巻き込まれるように収納されるのが普通であるから、図５に示すようにモニタユニット２００をシートベルト３００自体に取り付ける場合には、モニタユニット２００を曲げ伸ばし可能なシート状又はチップ状の回路モジュールとして構成する。もちろん心電信号ピックアップ３２０Ａ〜３２０Ｃとの通信が可能である範囲において、シートベルト３００以外の車体の部材にモニタユニット２００を設けるように構成してもよい。
【００２８】
心電信号ピックアップ３２０Ａ〜３２０Ｃは、図５に例示しているように、運転者等の心臓の位置に対して適宜の配置となるように、シートベルト３００に設けられる。シートベルト３００は着衣の上から装着するのであるから、図５の心電信号ピックアップ３２０Ａ〜３２０Ｃは、運転者等の心電信号を電界強度の変化として非接触で検出することができるセンサが好適に用いられる。なお、心電信号ピックアップ３２０Ａ〜３２０Ｃに代えて、あるいはそれらに加えて温度センサを設けることにより、モニタユニット２００にて体温を計測することができるようにしてもよい。また間接的に体内の血管の収縮拡張を検出することにより、モニタユニット２００によって血圧、心拍数を検出することができるようにしてもよい。
【００２９】
図６Ａ、図６Ｂには、心電センサ１０の他の応用構成例を示している。まず図６Ａの例はランニングシャツＳの、ほぼ心臓を含む高さの胸周りに、例えば伸縮性を有する繊維で構成された輪帯状部分３３０を設けている。この輪帯状部分３３０には、周方向に適宜の距離を離して、心臓の位置を挟むようにして少なくとも２つの電極３３０Ａを配置する。具体的には、輪帯状部分３３０の使用者の肌と接する側に適宜の方法で電極３３０Ａを固定する。
【００３０】
輪帯状部分３３０には、モニタユニット２００の本体２０１を収納することができるポケットＰを設ける。各電極３３０Ａと本体２０１との間は、例えば輪帯状部分３３０に該当区間を結ぶ導電性パターンを配設しておくことで、電気的に接続することが可能である。導電性パターンは、輪帯状部分３３０の一部に導電性繊維による帯状パターンをあらかじめ埋め込んでおくこと等により構成することができる。本体２０１と、図示を省略する導電性パターンとの接続は、図５に関して説明したスナップ構造等により容易に実現することができる。
【００３１】
図６Ａの応用例の構成は、他の衣料品、例えばスポーツブラ等のスポーツ衣料品、靴下等の他の衣料品に適用することも可能である。靴下の場合には、通常ゴムが入っている開口部周囲に輪帯状部分３３０を設けるようにし、この輪帯状部分３３０に電極３３０Ａを配置する。輪帯状部分３３０を靴下本体から取り外せるように構成すれば、洗濯時に輪帯状部分３３０に配置された電極３３０Ａを痛めるおそれがなくなる。
【００３２】
なお、図６Ａの構成例、あるいは靴下等の胸部から離れた部位に電極３３０Ａを配置する構成では、電極３３０Ａと本体２０１とを導線や導電パターンで電気的に接続することが難しい場合に、電極３３０Ａにて心電信号の増幅部と無線送信部を設けて本体２０１と無線接続する構成とすることが有利である。この無線接続構成については後述する。
【００３３】
次に、図６Ｂについて説明する。図６Ｂは、心電センサ１０をベルト状に構成した例を示している。図６Ｂの心電センサ１０は、長尺の帯状部材３５０を有し、その両端部付近に設けられた面ファスナー３６０等の結合部材によって、利用者の胸部の周り等に装着することができるようにされている。帯状部材３５０は、例えばメッシュの布地等の伸縮性を有する繊維、伸縮性を有する合成樹脂素材、ゴム等により構成することができる。結合部材としては、前記の面ファスナーの他、ボタン、スナップボタンなどの適宜の部材を用いることができる。これにより、電極等に手などの体の一部を接触させていなくても心電データの計測が可能となり、車両の運転や作業などに影響されることなく常時心電データの計測ができるようになる。
【００３４】
帯状部材３５０には、電極３７０Ａ〜３７０Ｃが利用者の肌に密接するように設けられる。電極３７０Ｂは心電計測回路のグラウンドに接続され、電極３７０Ａ、３７０Ｂによりグラウンドに対する心電信号を検出するように構成している。本心電センサ１０を利用者が装着した場合、電極３７０Ａは利用者の心臓の左側近傍に、電極３７０Ｃは利用者の心臓の右側に位置するように、帯状部材３５０に対して設けられる。電極体としては、金属電極を始め、導電性を有する合成樹脂、繊維等を適宜に用いることができる。なお、図６Ｂの実施形態における電極３７０Ａ〜３７０Ｃの配置は、心電信号のノイズ低減に有効であることから採用されているものであるが、このような構成に限定されるものではない。
【００３５】
帯状部材３５０には、図６Ａの場合と同様に、モニタユニット２００の本体２０１を収納することができるポケットＰを設ける。各電極３７０Ａ〜３７０Ｃと本体２０１との間は、例えば帯状部材３５０に該当区間を結ぶ導電性パターンを配設しておくことで、電気的に接続することが可能である。導電性パターンは、帯状部材３５０の一部に導電性部材による帯状パターンをあらかじめ埋め込んでおくこと等により構成することができる。本体２０１と、図示を省略する導電性パターンとの接続は、図５に関して説明したスナップ構造等により容易に実現することができる。
【００３６】
なお、図６Ａ、図６Ｂのいずれの構成例においても、電極３３０Ａ，３７０Ａ〜３７０Ｃに代えて、あるいはそれらに加えて温度センサを設けることにより、モニタユニット２００にて体温を計測することができるようにしてもよい。また間接的に体内の血管の収縮拡張を検出することにより、モニタユニット２００によって血圧、心拍数を検出することができるようにしてもよい。
【００３７】
モニタユニット２００
次に、本実施形態のモニタユニット２００について説明する。図７に、モニタユニット２００の構成例を示している。図７に示すように、モニタユニット２００は、絶縁増幅部２１０、通信インタフェース（通信Ｉ／Ｆ）２２０、演算部２３０、及び入力・表示部２４０を備えている。
【００３８】
絶縁増幅部２１０は、電極シート１００の電極１２０、あるいは電極バンド３００の電極３２０から運転者等の装着者の微弱な心電信号（ｍＶオーダー）を容量結合等の内部回路との絶縁回路を通じて受信して、基線動揺と称する生体電位特有のゆらぎノイズ除去、非反転増幅器等による信号増幅、後段のＡＤコンバータの入力電圧範囲（０〜５Ｖ）に収まる信号への変換といった信号処理を行う回路部である。絶縁増幅部２１０の具体的な回路構成は、上記の機能を実現できるものであればどのような構成としても差し支えない。
【００３９】
通信Ｉ／Ｆ２２０は、後述する心電データを、有線、無線のＬＡＮ、インターネット等の通信ネットワークに送出し、またそれら通信ネットワークからのデータを受信するためのネットワークインタフェースカード（ＮＩＣ）、あるいは、例えば近接している外部装置との通信を行うIEEE802.15.1規格の近接通信用モジュールなどである。通信Ｉ／Ｆ２２０は、車両側のエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）等の制御ユニットとも通信可能であり、心電データに基づく車両制御、車両管理を可能とする。
【００４０】
演算部２３０は、ハードウェアとしてはデータ記憶領域であるメモリとデータ処理機能を有するなんらかのプロセッサとを備える、例えばマイクロコンピュータとして構成することができ、本実施形態では、波形変換部２３１、心電データ生成部２３２、ＩＤ情報記憶部２３３、心電データ処理部２３４、及びデータ入出力部２３５の各機能ブロックとしてのプログラムを有している。
【００４１】
波形変換部２３１は、絶縁増幅部２１０から受信したアナログ心電波形データについて適宜のサンプリング処理を行って所定のデジタル心電データに変換するＡＤコンバータの機能を有する。ＡＤ変換にあたってのサンプリング周波数、サンプリング期間は適宜定めることができる。
【００４２】
心電データ生成部２３２は、波形変換部２３１でデジタル形式に変換された波形データから、所定のフォーマットの心電データを生成する機能を有する。変換後のデジタルデータフォーマットとして、例えばＭＦＥＲ（Medical waveform Format Encoding Rules、医用波形標準化記述規約）等に定める汎用フォーマットを採用しておけば、心電データの可用性が高まり有利である。
【００４３】
ＩＤ情報記憶部２３３は、自身が含まれるモニタユニット２００の個体識別符号であるモニタユニットＩＤ、後述するユーザＩＤ、及びモニタユニット２００が接続されている電極シート１００又は電極バンド３００から取得された心電データを記憶している記憶領域である。ＩＤ情報の構成例を図６に示している。図６のＩＤ情報では、時間をおいて繰り返し取得された心電データが複数個記録されるようになっている。
【００４４】
心電データ処理部２３４は、後述する心電データ管理装置４００と連携して、取得した心電データを使用した各種のデータ処理、例えばユーザ識別処理、車両セキュリティ制御処理等を実行する機能を有する。
データ入出力部２３５は、通信Ｉ／Ｆ２２０、後述する入力・表示部２４０を通じたデータ入出力処理を行う機能を有する。
【００４５】
入力・表示部２４０は、ユーザによるデータ入力、及びデータの表示出力を可能とする入出力デバイスである。本実施形態では、モニタユニット２００は腕時計型のウェアラブルデバイスを想定しているので、入力・表示部２４０は、例えばスタイラスペンなどによる接触入力を可能とするタッチパネルと、液晶ディスプレイあるいは有機ＥＬディスプレイの組み合わせとして実現される。なお、図７では図示を省略しているが、モニタユニット２０の演算部２３０には、本実施形態で説明する機能以外の音声通話、時計等の機能を設けることができる。入力・表示部２４０は、モニタユニット２００に要求される形状寸法等の仕様によっては省略するようにしてもよい。
【００４６】
以上の構成を有するモニタユニット２００によれば、モニタユニット２００に接続する電極等のセンサを通じてユーザの心電データを取得し、種々の用途に用いることができる。
【００４７】
なお、図５に関して説明したように、モニタユニット２００は、心電ピックアップ３２０Ａ〜３２０Ｃによって取得された心電信号を無線通信で受信するように構成することができる。また、図６Ａの心電センサ応用例に関して一部説明したように、電極３３０Ａについて、図７における絶縁増幅部２１０及び通信Ｉ／Ｆ２２０の機能ブロックを一体的に取り込むことにより、計測した心電信号を無線通信でモニタユニット２００へ伝送するように構成することができる。この場合、電極３３０Ａは、例えば図７のように、電極導体３３２、絶縁増幅部３３４，及び通信Ｉ／Ｆ３３６とを備えて構成される。電極導体３３２は、計測対象の心電信号を検出するために計測対象の肌に密接する金属等による導電部材である。
【００４８】
より具体的には、例えば、電極導体３３２は、互いに離隔させた一対の電極導体ペアとして構成し、その間の微小な電位差を絶縁増幅部３３４の演算増幅器等に入力して差動増幅する構成とすることができる。そのような構成により、電極導体３３２で検出された心電信号（電位差信号）は、図７のモニタユニット２００の場合と同様に絶縁増幅部３３４において増幅、整形、ＡＤ変換等が行われ、通信Ｉ／Ｆ３３６を介してモニタユニット２００へ送信される。通信Ｉ／Ｆ３３６としては、低消費電力であるIEEE802.15.1規格の近接通信用モジュール等を用いることができる。このような構成を有する電極３３０Ａによれば、モニタユニット２００と有線接続する必要がないため、計測対象に対する電極３３０Ａの設置場所についての自由度が増す。電極３３０Ａは、導電性を有する粘着性材料等を介して人の皮膚に接着させると行った方法等適宜の方法で人体に固定することができる。電極３３０Ａと組み合わされるモニタユニット２００については、電極３３０Ａからの無線心電信号を受信可能な近接通信機能と所要の心電信号処理ソフトウェアであるアプリケーションを実装しているスマートフォン等のモバイル端末を利用することもできる。なお、図５に例示した実施形態に関して述べたように、心電信号は、上記のように人の皮膚に電極を接触させることなく、心電信号の変化による人体表面の電界強度変化を非接触で検出することにより、測定することも可能である。この場合、電極は人体に密接させる必要がないため、例えば前記のようにシートベルトに配置して、シートベルト装着者の着衣の上から測定することも可能であるため、心電モニタ１０としての構成の自由度が高まる。
【００４９】
心電データ管理装置４００
次に、心電データ管理装置４００について説明する。本実施形態の心電データ管理装置４００は、モニタユニット２００と通信ネットワークを介して接続され、モニタユニット２００を通じてユーザから収集される心電データの管理とそれを使用した各種データ処理を実行する機能を有するコンピュータである。図１０に心電データ管理装置４００の構成例を示している。図１０に示すように、心電データ管理装置４００は、通信インタフェース（通信Ｉ／Ｆ）４１０、管理演算部４２０、及び入出力装置４３０を備えている。
【００５０】
通信Ｉ／Ｆ４１０は、心電データ、心電データ管理部４２２での処理データを、有線、無線のＬＡＮ、インターネット等の通信ネットワークとの間で送受信するためのネットワークインタフェースカード（ＮＩＣ）などである。
【００５１】
管理演算部４２０は、ハードウェアとしてはデータ記憶領域であるメモリとデータ処理機能を有するなんらかのプロセッサとを備える、例えばマイクロプロセッサとして構成することができ、本実施形態では、データ入出力部４２１、心電データ管理部４２２の各機能ブロック（プログラム）と、心電データ記憶部４２３とを備える。
データ入出力部４２１は、通信Ｉ／Ｆ４１０、後述する入出力装置４３０を通じたデータ入出力処理を行う機能を有する。
【００５２】
心電データ管理部４２２は、モニタユニット２００の心電データ処理部２３４等と連携して、後述するようなあらかじめ記憶されている参照用心電データ、モニタユニット２００が取得した心電データを使用した各種のデータ処理、例えばユーザ識別処理、車両セキュリティ制御処理、心電データに基づく心身状態判定処理等を実行する機能を有する。
【００５３】
心電データ記憶部４２３は、本心電データ管理装置４００によって管理される車両運転者等のユーザ各々のユーザＩＤと標準心電データとを対応付けて記憶している。図８に、心電データ記憶部４２３の構成例を示している。図８の例では、ユーザＩＤ「Ｕ００１」で特定されるユーザの標準心電データとして、「Ｄｒｅｆ（Ｕ００１）」が登録されている。心電データ記憶部４２３には、ユーザＩＤとさらに対応付けられて、ユーザが使用したモニタユニット２００の識別符号であるモニタユニットＩＤと、対応するモニタユニット２００で取得された心電データが記録されている。
【００５４】
標準心電データは、対応するユーザＩＤで特定されるユーザについて、あらかじめ心電計等で取得しておいた心電データであり、当該ユーザを特定するための生体情報として、指紋や指静脈パターンデータと同様に利用される。あるユーザについて反復して記録されている心電データは、例えばユーザが運送トラックの運転者であると仮定した場合、あるモニタユニットＩＤで特定されるモニタユニット２００を装着して乗務した行程の途中で、所定の時間間隔等で複数回採取されて心電データ記憶部４２３に記録される。
入出力装置４３０は、キーボード、マウス、タッチパネル等の入力デバイスと表示モニタ、スピーカ等の出力デバイスを含む。
【００５５】
以上の構成を有する心電データ管理装置４００によれば、モニタユニット２００から収集した各ユーザの心電データに基づいて、ユーザの個人認証、心電データに基づくユーザの心身状態モニタといった処理を実行することができる。
【００５６】
モニタユニット２００と心電データ管理装置４００を含む心電データ管理システムによるデータ処理
次に、以上説明したモニタユニット２００と心電データ管理装置４００とを含む心電データ管理システム１によって実現される心電データ管理処理について、図１２の全体システム構成図、図１３のデータ処理フロー例を示すフローチャートを参照して説明する。ここでは、モニタユニット２００による計測対象は、運送トラックＶを運転する運転者であるものとする。図１２に示すように、運送トラックＶに取り付けられているモニタユニット２００は、有線、無線のＬＡＮ、インターネット、公衆電話回線、移動体通信回線等を含む通信ネットワーク５００を介して、心電データ管理装置４００と相互に通信可能に接続されている。モニタユニット２００と通信ネットワーク５００との間には、スマートフォン、ラップトップＰＣのような携帯情報端末、種々の車載通信機器等が介在してもよい。
【００５７】
ユーザが乗務する運送トラックには、図１に例示した電極シート１００とモニタユニット２００が取り付けられている。ユーザが運転席に着座してステアリングホイール５０を両手で握ると、前記した心電波形計測回路が構成され、モニタユニット２００では心電データ生成部２３２がそれを検知して図１３の処理を開始する（Ｓ１０１０）。
【００５８】
モニタユニット２００では、電極シート１００からの心電信号に基づいて、心電データ生成部２３２が心電データを生成し、ＩＤ情報記憶部２３３に記録されているモニタユニットＩＤとともに心電データ管理装置４００に送信する（Ｓ１０２０）。
【００５９】
心電データ管理装置４００では、心電データ管理部４２２が、受信した心電データを心電データ記憶部４２３に記録されている標準心電データと比較し、一致する心電データがあるか判定する（Ｓ１０３０）。またこの際心電データ管理部４２２は、判定対象である心電データに、標準心電データと比較して、なんらかの異常、例えば、狭心症などの心疾患が疑われる状態、心拍数が正常範囲を逸脱していて心身が極度に緊張している等の異常状態が疑われる状態がないかについても判定する。このような異常判定の基準となる判定用データは、心電データ管理部４２２にあらかじめ記録しておくことができる。
【００６０】
判定対象である心電データを標準心電データと比較した結果、一致する標準心電データがあり、また判定対象の心電データに異常が認められないと判定した場合、心電データ管理装置４００の心電データ管理部４２２は、当該心電データに対応するユーザＩＤを心電データ記憶部４２３から抽出し、心電データに異常なしの判定結果とともに、心電データ送信元であるモニタユニット２００に送信する。
ユーザＩＤと判定結果を受け取ったモニタユニット２００では、心電データ処理部が受信したユーザＩＤをＩＤ情報記憶部２３３に記録する（Ｓ１０４０）。
【００６１】
運転者のＩＤが確認され、また運転者に異常な点が認められないことが判明したので、その後、モニタユニット２００の心電データ処理部２３４は、車両側の制御装置、例えばエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）等と連携されている車両制御装置に制御許可情報を送信する（Ｓ１０５０）。これにより、運転者は車両のエンジンを始動させ、運送業務を開始することができる。
【００６２】
運送業務開始後は、モニタユニット２００の心電データ生成部２３２、心電データ処理部２３４が適時に運転者の心電データを取得して心電データ管理装置４００に送信する（Ｓ１０６０）。心電データ管理装置４００では、心電データ管理部４２２が適時に運転者の標準心電データと比較して、異常がないか判定することができる。異常があると判定すれば、心電データ管理部４２２は、モニタユニット２００に所定の警報を発するように指示を与えることができる。この警報については後述する。
【００６３】
特に心電データについて異常が発見されることもなく該当運転者の乗務が終了すれば、エンジンキースイッチのオフ等の操作と連動して、心電データ管理処理も終了する（Ｓ１０８０）。
【００６４】
一方、心電データ管理装置４００の心電データ管理部４２２が、Ｓ１０３０で判定対象の心電データと一致する標準心電データがない、又は判定対象の心電データに所定の異常が認められると判定した場合、心電データ管理部４２２は、モニタユニット２００にエラー通知を発行する（Ｓ１０７０）。モニタユニット２００では、このエラー通知を受けた心電データ処理部２３４が、入力・表示部２４０にエラーを検出した旨を出力して処理を終了する（Ｓ１０８０）。
【００６５】
モニタユニット２００でのエラー通知の出力は、様々な形態が考えられる。例えば、モニタユニット２００のディスプレイを明滅させる、あるいは異常を示すテキスト、アイコンなどを表示することも考えられる。あるいは、モニタユニット２００に音声出力デバイスを設け、「運転者ＩＤが確認できません。管理者に連絡してください」、「心電データに異常が認められます。管理者に連絡してください」といった音声出力を行わせることも可能である。またモニタユニット２００と車両側の機器、例えばカーナビゲーションシステム等とを近接通信で接続し、それら車両側機器の出力機能を利用するようにしてもよい。
【００６６】
以上説明したように、本実施形態の心電データ管理システムによれば、運送トラック、バス等の車両の運転者を計測した心電データに基づいて識別することができるので、車両の運行管理がより適切に実施することができるようになる。また、心電波形を取得するための電極シート３００は車両のステアリングホイール等の部品に簡単に着脱することができるので、既存車両へのシステム導入を容易に実施することができる。さらに、運転者から継続的に取得した心電データを標準データと比較することにより、心電データの異常を容易に検出することができるので、運転者の心身の異常をいち早く検出して運行の安全性を高めることができる。また、心電データ管理システムが心電データに異常を検出した場合、公衆電話網等を通じて該当運転者のスマートフォン等のモバイル端末にアラームを送出するように構成することもできる。また、自動運転機能、運転支援機能等を備えた車両に適用される場合には、運転者の心電データに異常が認められた場合、一定の条件下で車両を停止させる、車両を安全な路側等に寄せて停止させる、病院等の目的地を設定して誘導するといった制御を実行させることも可能である。
【００６７】
なお、上記の実施形態では、心電データの計測に使用する電極シート１００を運送トラック等の自動車のステアリングホイールに取り付けて使用する構成を主として説明したが、これに限定されることなく、電極シート１００は、他の車両、交通機関の運行用機器、例えば機関車、電車のマスターコントローラハンドルやブレーキハンドル、航空機の操縦桿などに、その形状や寸法に適合させて適用することができる。
本発明の技術的範囲は上記の実施形態に限定されることはなく、他の変形例、応用例等も、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６８】
１  心電データ管理システム
１０  心電センサ
５０  ステアリングホイール    ５５  スポーク
１００  電極シート
１１０  シート部材
１２０，３２０，３３０Ａ  電極
１２０Ａ，１２０Ｂ,１２０Ｃ，３２０Ａ，３２０Ｂ  電極ストリップ
１２０Ｄ  接続板
１３０  接合部
１４０  リード線
１５０  接続端子
２００  モニタユニット
２０１  本体
２０２  接続部
２１０，３３４  絶縁増幅部
２２０，３３６，４１０  通信インタフェース
２３０  演算部
２３１  波形変換部
２３２  心電データ生成部
２３３  ＩＤ情報記憶部
２３４  心電データ処理部
２３５  データ入出力部
２４０  入力・表示部
２５０  バンド
３００  シートベルト
３１０  リング部材
３３０  輪帯状部分
３５０  帯状部材
３７０Ａ，３７０Ｂ，３７０Ｃ  心電信号ピックアップ
４００  心電データ管理装置
４２０  管理演算部
４２１  データ入出力部
４２２  心電データ管理部
４２３  心電データ記憶部
４３０  入出力装置
５００  通信ネットワーク
Ｖ  運送トラック
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
2018121700.tif 000009
【図７】
2018121700.tif 000010
【図８】
2018121700.tif 000011
【図９】
2018121700.tif 000012
【図１０】
2018121700.tif 000013
【図１１】
2018121700.tif 000014
【図１２】
2018121700.tif 000015
【図１３】
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