生物電信號測量用電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種經由靜電容量對心電圖、腦波等生物電信號進行測量的生物電信號測量用電路。
【背景技術】
[0002]作為這種技術，公開了專利文獻I所記載的技術。在該文獻中公開了根據測定用電極與被驗者的接觸部位的面積以及對接觸部位施加的壓力而對測定用電極和被驗者之間的靜電容量進行推定。
[0003]專利文獻I:日本特開號公報

【發明內容】

[0004]乘員(被驗者)所穿著的衣服的靜電容量根據其材質、體積、來自外部的壓力之類的因素的不同而變化。然而，在上述專利文獻I所記載的技術中，無法檢測出因乘員所穿著的衣服的材質、體積等引起的靜電容量的變化。由于生物電信號的增益根據靜電容量而變化，因此存在如果不能正確地檢測出靜電容量則無法正確地進行增益校正的問題。
[0005]本發明就是著眼于上述問題而提出的，其目的在于提供一種生物電信號檢測電路，該生物電信號檢測電路能夠正確地檢測出生物組成部、和將生物組成部發出的生物電信號輸入的輸入單元之間的靜電容量，并基于檢測出的靜電容量進行生物電信號的增益校正。
[0006]為了解決上述課題，在本發明中，使生物電信號與基準信號混合，根據基準信號的強度檢測出生物組成部和輸入單元之間的靜電容量，并基于檢測出的靜電容量進行生物電信號的增益校正。
[0007]發明的效果
[0008]由此，能夠正確地進行增益校正。
【附圖說明】
[0009]圖1是實施例1的生物電信號測量用電路的控制框圖。
[0010]圖2是實施例1的車輛的座椅的示意圖。
[0011]圖3是實施例1的阻抗變換部、基準信號混合部以及信號反饋部的電路圖。
[0012]圖4是表示實施例1的、靜電容量測量部以及增益校正值運算部的處理流程的流程圖。
[0013]圖5是表示實施例1的基準信號的強度的計算方法的例子的圖。
[0014]圖6是表示實施例1的、衣服的靜電容量相對于基準信號的信號強度的對應圖。
[0015]圖7是表示實施例1的、阻抗變換部的輸出增益相對于衣服的靜電容量的對應圖。
[0016]圖8是表示實施例1的在未進行增益校正時的、阻抗變換部的輸出增益和頻率的關系的圖。
[0017]圖9是表示實施例1的在進行了增益校正時的、阻抗變換部的輸出增益和頻率的關系的圖。
[0018]圖10是實施例2的生物電信號測量用電路的控制框圖。
[0019]圖11是實施例2的阻抗變換部、基準信號混合部、信號反饋部以及基準信號強度變更部的電路圖。
[0020]圖12是表示實施例2的、基準信號強度設定值運算部、靜電容量測量部以及增益校正值運算部的處理流程的流程圖。
[0021]圖13是表示實施例2的、衣服的靜電容量相對于基準信號的信號強度的對應圖。
[0022]圖14是實施例3的阻抗變換部、基準信號混合部以及信號反饋部的電路圖。
[0023]圖15是表示實施例3的在未設置平坦化功能部時的、從阻抗變換部輸出的基準信號相對于基準信號的頻率的增益特性的圖。
[0024]圖16是表示實施例3的在設置了平坦化功能部時的、從阻抗變換部輸出的基準信號相對于基準信號的頻率的增益特性的圖。
[0025]圖17是實施例4的阻抗變換部、信號反饋電路、諧振抑制電路、基準交流信號強度解析部、基準交流信號供給電路的電路圖。
[0026]圖18是實施例4的從阻抗變換部輸出的信號的頻率增益特性的曲線圖。
[0027]圖19是表示實施例4的從阻抗變換部輸出的信號的頻率增益特性的曲線圖。
[0028]圖20是實施例5的生物電信號測量用電路的控制框圖。
[0029]圖21是表示實施例5的靜電容量測量部、增益校正值運算部以及參照信號生成部的處理流程的流程圖。
[0030]圖22是表示實施例5的、參照信號相對于衣服的靜電容量的對應圖。
[0031]圖23是實施例6的生物電信號測量用電路的控制框圖。
[0032]圖24是實施例6的信號分選部的處理流程的流程圖。
[0033]圖25是實施例7的生物電信號測量用電路的控制框圖。
[0034]圖26是實施例8的生物電信號測量用電路的控制框圖。
[0035]圖27是實施例9的生物電信號測量用電路的控制框圖。
[0036]圖28是實施例9的車輛的座椅的示意圖。
[0037]圖29是表示實施例9的、針對服裝的每個靜電容量的頻率輸出增益特性的曲線圖。
[0038]圖30是表示實施例11的四肢感應的例子的圖。
[0039]圖31是表示實施例13的電極和生物組成部之間的靜電容量的變化的例子的曲線圖。
[0040]圖32是實施例15的生物電信號測量用電路的控制框圖。
[0041]標號的說明
[0042]I生物電信號測量用電路
[0043]2電極(輸入單元)
[0044]3 座椅
[0045]6阻抗變換部
[0046]7基準信號混合部
[0047]7a平坦化功能部
[0048]8信號反饋部
[0049]9信號分離部
[0050]10靜電容量測量部[0051 ]11增益校正值運算部
[0052]12生物電信號增益校正部
[0053]13基準信號強度設定值運算部
[0054]14基準信號強度變更部
[0055]16參照信號運算部(人為因素計算單元)
[0056]18減法部(人為因素去除單元)
[0057]19信號分選部
[0058]20可靠性信息收集部
[0059]24生物電信號測量部(生物電測量單元)
[0060]25外部信息源(動作推定單元)
[0061 ]27相關性評價部
【具體實施方式】
[0062]〔實施例1〕
[0063][生物電信號測量用電路]
[0064]圖1是生物電信號測量用電路I的控制框圖。生物電信號測量用電路I從正電極2p、負電極2n將人體的生物電信號輸入，并作為心電圖而輸出。
[0065]圖2是車輛的座椅3的示意圖。在座椅3的具有絕緣性的座椅靠背3a的表面左右分離地設置正電極2p和負電極2η ο并且，在正電極2p和負電極2n之間設置接地件2g。由此，通過乘員就坐于座椅3上而能夠簡便地測量生物電信號。電極2由金、銀、銅、鎳鉻耐熱合金等金屬材料、碳、石墨等碳質材料、由金屬以及金屬氧化物等半導體構成的粒子材料、乙炔類、5元雜環類、亞苯基類、苯胺類等的導電性高分子材料等具有導電性的材料構成。
[0066]生物電信號測量用電路I具有:增益校正部5，其根據乘員所穿著的衣服的靜電容量而對增益進行校正；以及心電圖生成部4，其根據增益校正后的信號而生成心電圖。增益校正部5由對從正電極2p輸入的生物電信號的增益進行校正的正側增益校正部5p、對從負電極2n輸入的生物電信號的增益進行校正的負側增益校正部5n構成。然而，由于正側增益校正部5p和負側增益校正部5n的結構相同，因此，下面不區分正側增益校正部5p和負側增益校正部5n而作為增益校正部5說明各結構。
[0067]增益校正部5具有阻抗變換部6、基準信號混合部7、信號反饋部8、信號分離部9、靜電容量測量部10、增益校正值運算部11及生物電信號增益校正部12。
[0068]〈阻抗變換部〉
[0069]圖3是阻抗變換部6、基準信號混合部7、信號反饋部8的電路圖。
[0070]阻抗變換部6對輸入至電極2的生物電信號進行檢測。如圖3所示，阻抗變換部6由電壓跟隨器電路構成，該電壓跟隨器電路由運算放大器構成。
[0071]〈基準信號混合部〉
[0072]基準信號混合部7將阻抗變換部6的輸出、和用于對乘員所穿著的衣服的靜電容量進行測量的基準信號混合并輸出。
[0073]基準信號使用交流信號。如果作為基準信號而使用直流信號，則會對阻抗變換部6的電壓跟隨器電路的偏置電流帶來影響，因此由于情況不同，可能會使電壓跟隨器電路的輸出電流飽和。基準信號的頻率為了避免與心電圖的R波信號進行干涉，優選避開R波信號的頻帶10?40[Hz]而設定。
[0074]基準信號能夠使用通過固體振動件振蕩電路、CR振蕩電路、LC振蕩電路等振蕩電路而被固定的頻率信號，將在微型計算機中已被程序化的波形形狀利用D/A變換器進行輸出而使用。
[0075]基準信號混合部7如圖3所示，由將反轉型加法電路進行兩級連接而得到的電路構成。由此，能夠使阻抗變換部6的輸出和基準信號混合。
[0076]〈信號反饋部〉
[0077]信號反饋部8與基準信號混合部7的輸出側連接。信號反饋部8如圖3所示利用自舉電路而構成。信號反饋部8的輸出反饋至阻抗變換部6的輸入側。
[0078]〈信號分離部〉
[0079]信號分離部9由對生物電信號即心電圖的R波的頻帶10?40[Hz]進行提取的帶通濾波器電路、和對R波以外的頻帶進行提取的帶通濾波器電路構成。由此，能夠將生物電信號和基準信號分離。
[0080]〈靜電容量測量部以及增益校正值運算部〉
[0081]靜電容量測量部10以及增益校正值運算部11是在具有A/D變換器的微處理器中搭載的軟件。
[0082]圖4是表示處理流程的流程圖。步驟S1、S2是靜電容量測量部10的處理，步驟S3、S4是增益校正值運算部11的處理。
[0083]在步驟SI中，對基準信號的信號強度進行計算。圖5是表示基準信號的強度的計算方法的例子的圖。這里，作為基準信號的信號強度的計算方法示出三個例子。第一個例子，針對基準信號進行離散傅里葉變換而求出信號強度(圖5(a))。第二個例子，在對基準信號進行均方之后，進行低通濾波器處理而以時間順序求出信號強度(圖5(b))。第三個例子，在對基準信號進行均方之后，進行峰值間校正處理而以時間順序求出信號強度(圖5(c))。
[0084]在步驟S2中，根據基準信號的信號強度對衣服的靜電容量進行計算。圖6是表示衣服的靜電容量相對于基準信號的信號強度的對應圖。在步驟S2中，使用圖6的對應圖而對衣服的靜電容量進行計算。
[0085]在步驟S3中，根據計算出的靜電容量對阻