生物电信号测量用电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种经由静电容量对心电图、脑波等生物电信号进行测量的生物电信号测量用电路。
【背景技术】
[0002]作为这种技术，公开了专利文献I所记载的技术。在该文献中公开了根据测定用电极与被验者的接触部位的面积以及对接触部位施加的压力而对测定用电极和被验者之间的静电容量进行推定。
[0003]专利文献I:日本特开2009-219544号公报
【发明内容】
[0004]乘员(被验者)所穿着的衣服的静电容量根据其材质、体积、来自外部的压力之类的因素的不同而变化。然而，在上述专利文献I所记载的技术中，无法检测出因乘员所穿着的衣服的材质、体积等引起的静电容量的变化。由于生物电信号的增益根据静电容量而变化，因此存在如果不能正确地检测出静电容量则无法正确地进行增益校正的问题。
[0005]本发明就是着眼于上述问题而提出的，其目的在于提供一种生物电信号检测电路，该生物电信号检测电路能够正确地检测出生物组成部、和将生物组成部发出的生物电信号输入的输入单元之间的静电容量，并基于检测出的静电容量进行生物电信号的增益校正。
[0006]为了解决上述课题，在本发明中，使生物电信号与基准信号混合，根据基准信号的强度检测出生物组成部和输入单元之间的静电容量，并基于检测出的静电容量进行生物电信号的增益校正。
[0007]发明的效果
[0008]由此，能够正确地进行增益校正。
【附图说明】
[0009]图1是实施例1的生物电信号测量用电路的控制框图。
[0010]图2是实施例1的车辆的座椅的示意图。
[0011]图3是实施例1的阻抗变换部、基准信号混合部以及信号反馈部的电路图。
[0012]图4是表示实施例1的、静电容量测量部以及增益校正值运算部的处理流程的流程图。
[0013]图5是表示实施例1的基准信号的强度的计算方法的例子的图。
[0014]图6是表示实施例1的、衣服的静电容量相对于基准信号的信号强度的对应图。
[0015]图7是表示实施例1的、阻抗变换部的输出增益相对于衣服的静电容量的对应图。
[0016]图8是表示实施例1的在未进行增益校正时的、阻抗变换部的输出增益和频率的关系的图。
[0017]图9是表示实施例1的在进行了增益校正时的、阻抗变换部的输出增益和频率的关系的图。
[0018]图10是实施例2的生物电信号测量用电路的控制框图。
[0019]图11是实施例2的阻抗变换部、基准信号混合部、信号反馈部以及基准信号强度变更部的电路图。
[0020]图12是表示实施例2的、基准信号强度设定值运算部、静电容量测量部以及增益校正值运算部的处理流程的流程图。
[0021]图13是表示实施例2的、衣服的静电容量相对于基准信号的信号强度的对应图。
[0022]图14是实施例3的阻抗变换部、基准信号混合部以及信号反馈部的电路图。
[0023]图15是表示实施例3的在未设置平坦化功能部时的、从阻抗变换部输出的基准信号相对于基准信号的频率的增益特性的图。
[0024]图16是表示实施例3的在设置了平坦化功能部时的、从阻抗变换部输出的基准信号相对于基准信号的频率的增益特性的图。
[0025]图17是实施例4的阻抗变换部、信号反馈电路、谐振抑制电路、基准交流信号强度解析部、基准交流信号供给电路的电路图。
[0026]图18是实施例4的从阻抗变换部输出的信号的频率增益特性的曲线图。
[0027]图19是表示实施例4的从阻抗变换部输出的信号的频率增益特性的曲线图。
[0028]图20是实施例5的生物电信号测量用电路的控制框图。
[0029]图21是表示实施例5的静电容量测量部、增益校正值运算部以及参照信号生成部的处理流程的流程图。
[0030]图22是表示实施例5的、参照信号相对于衣服的静电容量的对应图。
[0031]图23是实施例6的生物电信号测量用电路的控制框图。
[0032]图24是实施例6的信号分选部的处理流程的流程图。
[0033]图25是实施例7的生物电信号测量用电路的控制框图。
[0034]图26是实施例8的生物电信号测量用电路的控制框图。
[0035]图27是实施例9的生物电信号测量用电路的控制框图。
[0036]图28是实施例9的车辆的座椅的示意图。
[0037]图29是表示实施例9的、针对服装的每个静电容量的频率输出增益特性的曲线图。
[0038]图30是表示实施例11的四肢感应的例子的图。
[0039]图31是表示实施例13的电极和生物组成部之间的静电容量的变化的例子的曲线图。
[0040]图32是实施例15的生物电信号测量用电路的控制框图。
[0041]标号的说明
[0042]I生物电信号测量用电路
[0043]2电极(输入单元)
[0044]3 座椅
[0045]6阻抗变换部
[0046]7基准信号混合部
[0047]7a平坦化功能部
[0048]8信号反馈部
[0049]9信号分离部
[0050]10静电容量测量部[0051 ]11增益校正值运算部
[0052]12生物电信号增益校正部
[0053]13基准信号强度设定值运算部
[0054]14基准信号强度变更部
[0055]16参照信号运算部(人为因素计算单元)
[0056]18减法部(人为因素去除单元)
[0057]19信号分选部
[0058]20可靠性信息收集部
[0059]24生物电信号测量部(生物电测量单元)
[0060]25外部信息源(动作推定单元)
[0061 ]27相关性评价部
【具体实施方式】
[0062]〔实施例1〕
[0063][生物电信号测量用电路]
[0064]图1是生物电信号测量用电路I的控制框图。生物电信号测量用电路I从正电极2p、负电极2n将人体的生物电信号输入，并作为心电图而输出。
[0065]图2是车辆的座椅3的示意图。在座椅3的具有绝缘性的座椅靠背3a的表面左右分离地设置正电极2p和负电极2η ο并且，在正电极2p和负电极2n之间设置接地件2g。由此，通过乘员就坐于座椅3上而能够简便地测量生物电信号。电极2由金、银、铜、镍铬耐热合金等金属材料、碳、石墨等碳质材料、由金属以及金属氧化物等半导体构成的粒子材料、乙炔类、5元杂环类、亚苯基类、苯胺类等的导电性高分子材料等具有导电性的材料构成。
[0066]生物电信号测量用电路I具有:增益校正部5，其根据乘员所穿着的衣服的静电容量而对增益进行校正；以及心电图生成部4，其根据增益校正后的信号而生成心电图。增益校正部5由对从正电极2p输入的生物电信号的增益进行校正的正侧增益校正部5p、对从负电极2n输入的生物电信号的增益进行校正的负侧增益校正部5n构成。然而，由于正侧增益校正部5p和负侧增益校正部5n的结构相同，因此，下面不区分正侧增益校正部5p和负侧增益校正部5n而作为增益校正部5说明各结构。
[0067]增益校正部5具有阻抗变换部6、基准信号混合部7、信号反馈部8、信号分离部9、静电容量测量部10、增益校正值运算部11及生物电信号增益校正部12。
[0068]〈阻抗变换部〉
[0069]图3是阻抗变换部6、基准信号混合部7、信号反馈部8的电路图。
[0070]阻抗变换部6对输入至电极2的生物电信号进行检测。如图3所示，阻抗变换部6由电压跟随器电路构成，该电压跟随器电路由运算放大器构成。
[0071]〈基准信号混合部〉
[0072]基准信号混合部7将阻抗变换部6的输出、和用于对乘员所穿着的衣服的静电容量进行测量的基准信号混合并输出。
[0073]基准信号使用交流信号。如果作为基准信号而使用直流信号，则会对阻抗变换部6的电压跟随器电路的偏置电流带来影响，因此由于情况不同，可能会使电压跟随器电路的输出电流饱和。基准信号的频率为了避免与心电图的R波信号进行干涉，优选避开R波信号的频带10?40[Hz]而设定。
[0074]基准信号能够使用通过固体振动件振荡电路、CR振荡电路、LC振荡电路等振荡电路而被固定的频率信号，将在微型计算机中已被程序化的波形形状利用D/A变换器进行输出而使用。
[0075]基准信号混合部7如图3所示，由将反转型加法电路进行两级连接而得到的电路构成。由此，能够使阻抗变换部6的输出和基准信号混合。
[0076]〈信号反馈部〉
[0077]信号反馈部8与基准信号混合部7的输出侧连接。信号反馈部8如图3所示利用自举电路而构成。信号反馈部8的输出反馈至阻抗变换部6的输入侧。
[0078]〈信号分离部〉
[0079]信号分离部9由对生物电信号即心电图的R波的频带10?40[Hz]进行提取的带通滤波器电路、和对R波以外的频带进行提取的带通滤波器电路构成。由此，能够将生物电信号和基准信号分离。
[0080]〈静电容量测量部以及增益校正值运算部〉
[0081]静电容量测量部10以及增益校正值运算部11是在具有A/D变换器的微处理器中搭载的软件。
[0082]图4是表示处理流程的流程图。步骤S1、S2是静电容量测量部10的处理，步骤S3、S4是增益校正值运算部11的处理。
[0083]在步骤SI中，对基准信号的信号强度进行计算。图5是表示基准信号的强度的计算方法的例子的图。这里，作为基准信号的信号强度的计算方法示出三个例子。第一个例子，针对基准信号进行离散傅里叶变换而求出信号强度(图5(a))。第二个例子，在对基准信号进行均方之后，进行低通滤波器处理而以时间顺序求出信号强度(图5(b))。第三个例子，在对基准信号进行均方之后，进行峰值间校正处理而以时间顺序求出信号强度(图5(c))。
[0084]在步骤S2中，根据基准信号的信号强度对衣服的静电容量进行计算。图6是表示衣服的静电容量相对于基准信号的信号强度的对应图。在步骤S2中，使用图6的对应图而对衣服的静电容量进行计算。
[0085]在步骤S3中，根据计算出的静电容量对阻