(57)【要約】【目的】生体情報検出用のセンサから手を離している期間中も継続して人体から生体情報を取得することが可能な生体情報検出装置を提供することを目的とする。【解決手段】人体から取得した生体信号中から欠落区間を検出しつつ、連続するｎ個（ｎは自然数）の各時点毎に生体信号を記憶しつつ、ｎ個の時点毎の生体信号を重み付け加算して得られた結果を最終的な生体信号として出力するにあたり、欠落区間に含まれる時点における生体信号を、欠落区間に含まれない時点における生体信号の平均値に変更する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体の生体情報を検出する生体情報検出装置であって、
前記人体から前記生体情報に対応した電気信号を生体信号として生成する生体センサと、
前記生体信号の欠落区間を検出する欠落検出手段と、
連続するｎ個（ｎは自然数）の各時点毎に前記生体信号を記憶する記憶手段と、
前記ｎ個の時点の内の前記欠落区間に含まれない時点における前記生体信号の平均値を求める平均演算手段と、
前記ｎ個の時点毎の前記生体信号を重み付け加算して得られた結果を最終的な生体信号として出力する重付加算手段と、
前記重み付け加算を行うにあたり前記欠落区間に含まれる時点における前記生体信号を前記平均値に変更する欠落補間手段と、を有することを特徴とする生体情報検出装置。
【請求項２】
前記記憶手段は前記欠落区間に含まれる時点の前記生体信号を所定値に変更して記憶することを特徴とする請求項１記載の生体情報検出装置。
【請求項３】
前記重付加算手段は、前記ｎ個の時点の内の前記欠落区間に含まれない時点の総数が第１所定数よりも小なる場合には前記生体信号の出力を停止する手段を更に含むことを特徴とする請求項１記載の生体情報検出装置。
【請求項４】
前記ｎ個の時点の内の前記欠落区間に含まれない時点の総数が前記第１所定数よりも大なる第２所定数よりも小なる場合に警告を発する警告手段を更に備えたことを特徴とする請求項３記載の生体情報検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人間又は動物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】
現在、車両運転中の運転者の心拍、脈拍、呼吸、体温、皮膚抵抗、血圧等の生体情報を測定することにより運転者の眠気状態を判断し、これを運転者側に知らせるようにした眠気警告システムが提案されている。かかる眠気警告システムを搭載した車両のステアリングホイールには、運転者の手から生体情報を検出するための電極が装着されている。従って、運転者は常時この電極に触れていなければならず、過度の負担を強いられることになる。そこで、一時的に電極から手を離しても運転者の生体情報としての心拍を正しく検出することが可能な心拍検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。かかる心拍検出装置においては、運転者がステアリングホイールに装着されている電極から手を一時的に離したが故に電極からの心拍信号が欠落してしまった場合には、復帰後に得られた心拍信号を用いて心拍信号の欠落した区間を補うようにしている。
【０００３】
しかしながら、このような心拍検出装置では、運転者が電極から手を離している時間が長くなると、その分だけ心拍信号の欠落した区間を補うべき処理を実施する時期が遅れ、この間、心拍数の測定が停止してしまうという問題が生じる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０６−２５５５１８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる問題を解決すべく為されたものであり、運転者が生体情報検出用の電極から手を離している期間中も、継続して運転者の生体情報を取得することが可能な生体情報検出装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載による生体情報検出装置は、人体の生体情報を検出する生体情報検出装置であって、前記人体から前記生体情報に対応した電気信号を生体信号として生成する生体センサと、前記生体信号の欠落区間を検出する欠落検出手段と、連続するｎ個（ｎは自然数）の各時点毎に前記生体信号を記憶する記憶手段と、前記ｎ個の時点の内の前記欠落区間に含まれない時点における前記生体信号の平均値を求める平均演算手段と、前記ｎ個の時点毎の前記生体信号を重み付け加算して得られた結果を最終的な生体信号として出力する重付加算手段と、前記重み付け加算を行うにあたり前記欠落区間に含まれる時点における前記生体信号を前記平均値に変更する欠落補間手段と、を有する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明による生体情報検出装置としての心拍検出装置を示す図である。
図１において、車両のステアリングホイール１０には、運転者の左手の電位を検出する検出電極１１ａ、及び右手の電位を検出する検出電極１１ｂが設けられている。アンプ１２は、これら検出電極１１ａ及び１１ｂによって取得された運転者の左右両手間の電位差に対応した電気信号を増幅してバンドパスフィルタ１３に供給する。バンドパスフィルタ１３は、かかる電気信号中から運転者の心筋の動きに対応した心筋パルス信号（心電図信号）を抽出して心拍データ生成回路１４及び欠落検出回路１５各々に供給する。
【０００８】
心拍データ生成回路１４は、心筋パルス信号に基づいて単位時間あたりの心拍数を測定すると共に、この心筋パルス信号の０．１５〜０．４［Ｈｚ］成分を、血圧変動に関わる拍動間隔の揺らぎを表すＲＳＡ（Ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ  Ｓｉｎｕｓ  Ａｒｒｈｙｔｈｍｉａ）値として測定する。心拍データ生成回路１４は、測定した上記心拍数及びＲＳＡ値を表す心拍データＣＤを生成し、これを所定周期毎に順次、セレクタ１６に供給する。
【０００９】
欠落検出回路１５は、上記心筋パルス信号中に所定レベル以上のノイズが混入している場合には論理レベル１、そうでない場合には論理レベル０の欠落検出信号をセレクタ１６に供給する。すなわち、欠落検出回路１５は、心筋パルス信号中に所定レベル以上のノイズが混入している場合には、運転者が検出電極１１ａ又は１１ｂから手を離したが故に上記心拍データＣＤが欠落したと判断して、論理レベル１の欠落検出信号を生成するのである。
【００１０】
セレクタ１６は、論理レベル０の欠落検出信号が供給されている間は、上記心拍データＣＤを第ｎ時点の心拍データＸ（ｎ）として、有限長インパルス応答フィルタであるＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｎｐｏｎｓｅ）フィルタ１７に供給する。一方、論理レベル１の欠落検出信号が供給されている間は、セレクタ１６は「０」を心拍データＸ（ｎ）としてＦＩＲフィルタ１７に供給する。すなわち、セレクタ１６は、心拍データＣＤが正しく取得されている場合にはこれをそのままＦＩＲフィルタ１７に供給する一方、心拍データＣＤが欠落していると判断された場合には「０」をＦＩＲフィルタ１７に供給する。
【００１１】
ＦＩＲフィルタ１７は、直列に接続された単位遅延素子Ｄ１〜Ｄｎ−１、セレクタＳＬ１〜ＳＬｎ、係数乗算器Ｋ１〜Ｋｎ、及び加算器ＡＤから構成される。
単位遅延素子Ｄ１〜Ｄｎ−１の各々は、入力されたデータを上記所定周期と同一周期のクロック信号のタイミングで取り込みこれを出力する。つまり、単位遅延素子Ｄｎ−１は、入力された心拍データＸ（ｎ）を上記所定周期と同一時間だけ遅延して取り込み、これを時点（ｎ−１）の心拍データＸ（ｎ−１）として出力する。又、単位遅延素子Ｄｎ−２は、上記心拍データＸ（ｎ−１）を上記所定周期と同一時間だけ遅延して取り込み、これを時点（ｎ−２）の心拍データＸ（ｎ−２）として出力する。単位遅延素子Ｄｎ−３は、上記心拍データＸ（ｎ−２）を上記所定周期と同一時間だけ遅延して取り込み、これを時点（ｎ−３）の心拍データＸ（ｎ−３）として出力する。以下同様にして、単位遅延素子Ｄｎ−４〜Ｄ１の各々は、入力されたデータを上記所定周期と同一の時間だけ遅延したタイミングで取り込み、夫々、時点（ｎ−４）の心拍データＸ（ｎ−４）〜時点（１）の心拍データＸ（１）として出力する。心拍データＸ（１）〜Ｘ（ｎ）は、夫々、セレクタＳＬ１〜ＳＬｎに供給される。セレクタＳＬ１〜ＳＬｎは、夫々に供給された心拍データＸ、又は欠落補間制御回路１８から供給された平均心拍データＡＶの内の一方を選択して、係数乗算器Ｋ１〜Ｋｎに夫々供給する。尚、セレクタＳＬ１〜ＳＬｎの各々は、欠落補間制御回路１８から供給された選択信号Ｓ１〜Ｓｎに応じて、前述した如き選択を個別に実施する。例えば、セレクタＳＬ１は、選択信号Ｓ１が論理レベル０である場合には心拍データＸ（１）を係数乗算器Ｋ１に供給する一方、選択信号Ｓ１が論理レベル１である場合には平均心拍データＡＶを係数乗算器Ｋ１に供給する。又、セレクタＳＬｎは、選択信号Ｓｎが論理レベル０である場合には心拍データＸ（ｎ）を係数乗算器Ｋｎに供給する一方、選択信号Ｓ１が論理レベル１である場合には平均心拍データＡＶを係数乗算器Ｋｎに供給する。
【００１２】
係数乗算器Ｋ１〜Ｋｎの各々は、セレクタＳＬ１〜ＳＬｎから供給されたデータ値に夫々所定の係数ａ１〜ａ（ｎ）を乗算して得られた乗算結果を加算器ＡＤに供給する。加算器ＡＤは、係数乗算器Ｋ１〜Ｋｎ各々による乗算結果の総和を求め、これを心拍データＣＣＤとしてスイッチ１９に供給する。すなわち、上記係数乗算器Ｋ１〜Ｋｎ及び加算器ＡＤは、セレクタＳＬ１〜ＳＬｎ各々から供給された心拍データＸ又は平均心拍データＡＶを重み付け加算して心拍データＣＣＤを得るのである。
【００１３】
スイッチ１９は、欠落補間制御回路１８から出力イネーブル信号が供給された場合にはオン状態となり、上記心拍データＣＣＤを運転者の心拍を表す心拍データとして出力する。一方、欠落補間制御回路１８から出力ディスエーブル信号が供給された場合にはスイッチ１９はオフ状態となり、心拍データの出力を停止する。車両に搭載されているナビゲーション装置、又は精神状態判定を利用した音響装置、或いは眠気警告システム（共に図示せず）は、上記スイッチ１９から出力された心拍データに基づき、運転者の眠気判定等を含む各種精神状態判定を行う。
【００１４】
欠落補間制御回路１８は、図２に示す如き欠落補間制御フローに従ってＦＩＲフィルタ１７、ゲート１９及び警報発生回路２０の制御を実施する。
図２において、先ず、欠落補間制御回路１８は、上記クロック信号の立ち上がりエッジを検出したか否かの判定を、検出したと判定するまで繰り返し実行する（ステップＳ０）。ステップＳ０にて上記クロック信号の立ち上がりエッジを検出したと判定した場合には、欠落補間制御回路１８は、ＦＩＲフィルタ１７から供給された心拍データＸ（１）〜Ｘ（ｎ）の各々を内蔵メモリ（図示せぬ）に記憶する（ステップＳ１）。次に、欠落補間制御回路１８は、これら心拍データＸ（１）〜Ｘ（ｎ）各々の内で、その値が「０」以外の値となる心拍データＸに対応づけして図３に示す如き有効データフラグＦＬを内蔵メモリに記憶する（ステップＳ２）。この際、有効データフラグＦＬの付された心拍データＸは有効データを示し、有効データフラグＦＬが付されていない心拍データＸは欠落時に取得された無効データを示す。
【００１５】
次に、欠落補間制御回路１８は、図３に示す如く心拍データＸ（１）〜Ｘ（ｎ）各々に対応づけして付加されている有効データフラグＦＬの総数を求め、これを有効データ総数Ｎとして記憶する（ステップＳ３）。次に、欠落補間制御回路１８は、上記有効データ総数ＮがＦＩＲフィルタ１７によって補間可能な補間限界数ＮＬよりも小であるか否かの判定を行う（ステップＳ４）。かかるステップＳ４において上記有効データ総数Ｎが補間限界数ＮＬよりも小であると判定された場合、欠落補間制御回路１８は、出力ディスエーブル信号をスイッチ１９に供給する（ステップＳ５）。かかるステップＳ５の実行によりスイッチ１９はオフ状態となり、心拍データの出力が停止する。すなわち、第１時点〜第ｎ時点各々に対応した心拍データＸ（１）〜Ｘ（ｎ）の内の有効データの数が補間限界数ＮＬよりも小である場合には、欠落した区間に対する補間が不可なので、心拍データの出力を停止するのである。
【００１６】
かかるステップＳ５の実行後、欠落補間制御回路１８は、上記ステップＳ０の実行に戻って前述した如き動作を繰り返し実行する。
一方、上記ステップＳ４において、有効データ総数Ｎが補間限界数ＮＬよりも小ではないと判定された場合、次に、欠落補間制御回路１８は、この有効データ総数Ｎが、上記補間限界数ＮＬよりも所定数だけ大なる警告閾値ＮＡよりも小であるか否かの判定を行う（ステップＳ６）。かかるステップＳ６において上記有効データ総数Ｎが警告閾値ＮＡよりも小であると判定された場合、欠落補間制御回路１８は、警告信号ＡＬＭを警報発生装置２０に供給する（ステップＳ７）。かかるステップＳ７の実行により、警報発生装置２０は、運転者に対して両手を確実に検出電極１１に接触させるべき誘導アナウンスに対応した音声信号及び映像信号を、スピーカ２１及びディスプレイ装置２２に夫々供給する。すなわち、第１時点〜第ｎ時点各々に対応した心拍データＸ（１）〜Ｘ（ｎ）の内の有効データの数が上記補間限界数ＮＬに近づいてきたら、この有効データの数が補間限界数ＮＬを下回る前に運転者に対して上記の如き警告を行うのである。尚、かかるステップＳ７による警報の発生は、上記ステップＳ６において有効データ総数Ｎが途切警告閾数ＮＡよりも小であると判定される度に実施するものではない。例えば、上記ステップＳ６において有効データ総数Ｎが警告閾値ＮＡよりも小であると判定された延べ回数が６回を越えた場合に、上記ステップＳ７にて前述した如き警報を実施する。
【００１７】
上記ステップＳ７の実行後、又は上記ステップＳ６において上記有効データ総数Ｎが警告閾値ＮＡよりも小ではないと判定された場合、欠落補間制御回路１８は、以下の如き動作を行う。すなわち、欠落補間制御回路１８は、内蔵メモリに記憶されている心拍データＸ（１）〜Ｘ（ｎ）各々の内で有効データフラグＦＬが付されている心拍データＸ各々の平均値を求め、これを平均心拍データＡＶとしてＦＩＲフィルタ１７のセレクタＳＬ１〜ＳＬｎ各々に供給する（ステップＳ８）。次に、欠落補間制御回路１８は、図３に示す如き有効データフラグＦＬが付されている心拍データＸの供給を受けるセレクタＳＬには論理レベル０の選択信号Ｓを供給すると共に、有効データフラグＦＬが付されていない心拍データＸの供給を受けるセレクタＳＬには論理レベル１の選択信号Ｓを供給する（ステップＳ９）。例えば、図３に示す如く心拍データＸ（１）及びＸ（５）〜Ｘ（ｎ）に有効データフラグＦＬが付されている場合には論理レベル０の選択信号ＳをセレクタＳＬ１及びＳＬ５〜ＳＬｎの各々に供給すると共に、論理レベル１の選択信号ＳをセレクタＳＬ２〜ＳＬ４  の各々に供給する。かかるステップＳ９の実行により、論理レベル０の選択信号Ｓが供給されたセレクタＳＬは、心拍データＸを係数乗算器Ｋに供給する一方、論理レベル１の選択信号Ｓが供給されたセレクタＳＬは心拍データＸに代わり上記平均心拍データＡＶを係数乗算器Ｋに供給する。すなわち、心拍データＸに有効データフラグＦＬが付されている場合にはこの心拍データＸがそのまま係数乗算器Ｋに供給される。ところが、有効データフラグＦＬが付されていない、いわゆる無効データと判定された心拍データＸに対しては、この心拍データＸに代わり、有効データであると判定された心拍データＸ各々の平均値である平均心拍データＡＶが係数乗算器Ｋに供給されるのである。つまり、運転者が検出電極１１から手を離したが故にバンドパスフィルタ１３から出力された心筋パルス信号（心電図信号）が欠落して、心拍データＸが無効データとなった場合には平均心拍データＡＶによる補間が為されるのである。
【００１８】
かかるステップＳ９の実行後、欠落補間制御回路１８は、出力イネーブル信号をスイッチ１９に供給し（ステップＳ１０）、その後、上記ステップＳ０の実行に戻って前述した如き動作を繰り返し実行する。これにより、連続するｎ個の各時点の内の欠落区間に含まれない時点における心拍データＸ各々と、欠落区間に含まれる時点における上記平均心拍データＡＶとの重み付け加算結果が、運転者の心拍を表す心拍データＣＣＤとして生成される。
【００１９】
例えば、心拍データＸ（１）〜Ｘ（ｎ）が全て有効データである場合には、
2004329735.tif 000003
なる心拍データが出力される。
一方、運転者が検出電極１１から手を離したが故にバンドパスフィルタ１３から出力された心筋パルス信号（心電図信号）が欠落した場合には、それまでに既に取得済みの心拍データの平均値によって欠落区間での補間が為される。よって、心拍データＣＣＤを継続して出力させることが可能となる。
【００２０】
例えば、バンドパスフィルタ１３から出力された心筋パルス信号が欠落した結果、心拍データ生成回路１４にて生成されるべき心拍データＣＤが図４に示す如き欠落区間Ｔに亘り欠落して心拍データＸ（ｎ−４）〜Ｘ（ｎ）（白丸にて示す）が無効データとなってしまっても、この間、既に取得済みの心拍データの内の有効データ（黒丸にて示す）の平均値（ＡＶ）にて補間が為される。例えば、図４に示す如き欠落区間Ｔ内の時点ｎでは、
2004329735.tif 000004
なる心拍データが出力される。
【００２１】
従って、この欠落区間Ｔの間も、図４の実線にて示すように心拍データＣＣＤを継続して出力させることが可能となるのである。
尚、上記実施例においては、運転者の生体情報として心拍を検出する心拍検出装置について説明したが、検出対象となる生体情報は心拍に限定されるものではなく、脈拍、呼吸数、体温、皮膚抵抗、血圧又は脳波等の各種の生体情報検出装置に適用可能である。
【００２２】
また、上記実施例においては、バンドパスフィルタ１３、心拍データ生成回路１４、欠落検出回路１５、セレクタ１６、ＦＩＲフィルタ１７、欠落補間制御回路１８、スイッチ１９各々をハードウェア構成にして説明したが、これらの機能をソフトウェアで実現しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による生体情報検出装置としての心拍検出装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示される欠落補間制御回路１８にて実行される欠落補間制御フローを示す図である。
【図３】内蔵メモリの記憶形態の一例を示す図である。
【図４】本発明による動作の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
１１ａ，１１ｂ    検出電極
１４  心拍データ生成回路
１５  欠落検出回路
１７  ＦＩＲフィルタ
１８  欠落補間制御回路
【図１】
2004329735.tif 000005
【図２】
2004329735.tif 000006
【図３】
2004329735.tif 000007
【図４】
2004329735.tif 000008