ストレス検出装置、ストレス検出システム及び送信装置
【課題】被験者のストレス反応を精度よく検出する。
【解決手段】ストレス検出装置１は、被験者の薬指の皮膚に接触するとともに、電力の供給を受ける第１の指輪型電極４と、被験者の中指の皮膚に接触し、皮膚を介して第１の指輪型電極４と電気的に接続される第２の指輪型電極５と、第１及び第２の指輪型電極４，５の間の生体静電容量に反比例した電圧に基づいて、被験者のストレス反応を検出する受信装置３とを、備える。
【解決手段】ストレス検出装置１は、被験者の薬指の皮膚に接触するとともに、電力の供給を受ける第１の指輪型電極４と、被験者の中指の皮膚に接触し、皮膚を介して第１の指輪型電極４と電気的に接続される第２の指輪型電極５と、第１及び第２の指輪型電極４，５の間の生体静電容量に反比例した電圧に基づいて、被験者のストレス反応を検出する受信装置３とを、備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、皮膚電気活動から被験者のストレスを検出するストレス検出装置、ストレス検出システム及びストレス検出システム用の送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
皮膚電気活動から被験者のストレスを検出する装置として、例えば、特許文献１には、送信側の装置と受信側の装置からなるストレス検出装置が記載されている。送信側の装置は、第１の指輪型電極と、第２の指輪型電極と、送信部と、を備えている。送信部は、周波数信号発生部と、送信コイルと、を有している。送信側の装置は、運転者者の中指と薬指にそれぞれ第１の指輪型電極と第２の指輪型電極を嵌めると、コードで相互接続された両電極の生体抵抗値に反比例した電圧を、周波数信号発生部の送信側周波数変換回路によって周波数信号に変換して受信側の装置へ送信する。受信側の装置では、受信した周波数信号を電圧信号に戻し、短期的指標及び長期的指標の解析結果を出力するストレス検出装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２１２３９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記ストレス検出装置では、被験者の覚醒度が低下するなど、生体の活性レベルが低下したとき、受信側の装置において、ストレス反応が検出されない可能性がある。
【０００５】
そこで本発明は、被験者のストレス反応を精度よく検出することが可能なストレス検出装置、ストレス検出システム及びストレス検出システム用の送信装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成すべく、本発明のストレス検出装置は、第１の電極と、第２の電極と、検出手段と、を備える。
【０００７】
第１の電極は、被験者の皮膚に接触するとともに、電力の供給を受ける。第２の電極は、被験者の皮膚に接触し、皮膚を介して第１の電極と電気的に接続される。検出手段は、第１及び第２の電極の間の生体静電容量に反比例した電圧に基づいて、被験者のストレス反応を検出する。
【０００８】
生体静電容量は、被験者の皮膚の乾燥度によって増減する。発汗などによって皮膚の乾燥度が小さくなると生体静電容量は増加し、皮膚の乾燥度が大きくなると生体静電容量は減少する。すなわち、被験者の精神的ストレスＭＷＬ（Ｍｅｎｔａｌ Ｗｏｒｋ Ｌｏａｄ）の増加によって精神性発汗が亢進され、皮膚の乾燥度が小さくなると、生体静電容量は増加する。
【０００９】
上記構成では、検出手段が、第１及び第２の電極の間の生体静電容量に反比例した電圧に基づいて被験者のストレス反応を検出することができるので、ストレス反応を精度よく検出することができる。
【００１０】
また、上記検出手段は、生体静電容量値の基準性体静電容量値に対する反比例分圧電圧を検出してもよい。
【００１１】
上記構成では、検出手段は、例えば、第１の電極、第２の電極、生体（被験者の皮膚）及び基準コンデンサで構成された分圧回路の出力電圧（第１及び第２の電極の間の生体静電容量に反比例する電圧）に基づいて被験者のストレス反応の検出を行うことができるので、被験者のストレス反応を精度よく検出することができる。
【００１２】
また、本発明の送信装置は、送信装置と受信装置とを備えるストレス検出システムの送信装置であって、第１の電極と、絶縁性の第１の短絡防止体と、第２の電極と、絶縁性の第２の短絡防止体と、送信手段と、電力供給手段と、を備える。
【００１３】
第１の電極は、被験者の皮膚に接触するとともに、電力の供給を受ける。第１の短絡防止体は、第１の電極の一部を覆い、第１の電極の短絡を防止する。第２の電極は、被験者の皮膚に接触し、皮膚を介して第１の電極と電気的に接続される。第２の短絡防止体は、第２の電極の一部を覆い、第２の電極の短絡を防止する。送信手段は、第１及び第２の電極の間の生体静電容量に反比例した電圧を周波数信号に変換し、周波数信号を受信装置に送信するとともに、第１又は第２の短絡防止体に固定される。電力供給手段は、第１及び第２の電極並びに送信手段に電力を供給するとともに、第１又は第２の短絡防止体に固定される。
【００１４】
上記構成では、送信手段と電力供給手段は、それぞれ第１又は第２の短絡防止体に固定されるので、別途これらを固定するための部材を設ける必要がないため、送信装置を比較的小型化できる。
【００１５】
また、本発明のストレス検出システムは、上記送信装置と、送信装置から出力される周波数信号を受信する受信装置と、を備え、受信装置は、変換手段と、解析手段と、を備える。
【００１６】
変換手段は、周波数信号を電圧に復調する。解析手段は、変換手段が復調した電圧に基づいて被験者のストレス反応を解析する。
【００１７】
上記構成では、受信装置の変換手段が、周波数信号を電圧に復調し、検知手段が、変換手段が復調した電圧に基づいて被験者のストレス反応を解析する。このため、第１及び第２の電極の間の生体静電容量に反比例した電圧に基づいて被験者のストレス反応を解析することができるので、ストレス反応を精度よく検出することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、被験者のストレス反応を精度よく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態のストレス検出装置のブロック構成図である。
【図２】図１の送信装置の（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は要部拡大図である。
【図３】図１の送信装置の装着状態を示す図である。
【図４】図１の受信装置の周波数−電圧変換回路が出力する電圧の遷移の一例を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態のストレス検出装置のブロック構成図である。
【図６】図５の送信装置の全体斜視図である。
【図７】図５の送信装置の装着状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係るストレス検出装置（ストレス検出システム）の第１の実施形態を図１〜図４を参照して説明する。
【００２１】
本実施形態におけるストレス検出装置１は、車両（図示省略）に搭載され、図１に示すように、送信装置２と受信装置（検出手段）３とを有している。
【００２２】
送信装置２は、第１の指輪型電極（第１の電極）４と、第２の指輪型電極（第２の電極）５と、コード６と、送信部７と、を有している。
【００２３】
第１の指輪型電極４は、図２（ａ）に示すように、略円弧状のステンレス電極である。外側には、他の金属等と短絡しないように樹脂コーティングが施され、第１の短絡防止体４３が形成されている。内側には、被験者の指、例えば薬指が挿入される挿入孔４１が設けられている。また、第１の指輪型電極４の一端部には、接続部４２が設けられている。
【００２４】
第２の指輪電極５は、図２（ａ）に示すように、略円弧状のステンレス電極である。外側には、他の金属等と短絡しないように樹脂によってコーティングが施され、第２の短絡防止体５２が形成されている。また、内側には、被験者の指、例えば中指が挿入される挿入孔５１が設けられている。また、第２の指輪電極の上部には、略矩形状の送信部７の筐体が第２の短絡防止体５２に固定されている。
【００２５】
コード６は、ビニールで被覆された銅製の導線であり、一端は送信部７に接続されている。また、他端は第１の指輪型電極４の接続部４２に接続されている。
【００２６】
送信部７は、プラスチックモールドされた略矩形状体の筐体の内部に、周波数信号発生部７１（送信手段）と、送信コイル７２（送信手段）と、電池（電力供給手段）７３と、を有する（図１参照）。
【００２７】
周波数信号発生部７１は、基準コンデンサ７１ａと、コイル駆動回路７１ｂと、を有している。
【００２８】
コイル駆動回路７１ｂは、入力端子Ｔ１と入力端子Ｔ２とを有している。入力端子Ｔ１には、第１の指輪型電極４がコード６を介して接続されている。また、入力端子Ｔ２には、第２の指輪型電極５が接続されている。また、入力端子Ｔ２は、基準コンデンサ７１ａを介して接地されている。
【００２９】
電池７３は、周波数信号発生部７１と、第２の指輪型電極５と、コード６を介して第１の指輪型電極４とに、電力を供給する。また、電池７３の電源電圧＋Ｖは、コード６を介して第１の指輪型電極４に供給される。電池７３は、送信部７の上方に設けられた電池ケース７４に収納されている。電池ケース７４は、図２（ｂ）に示すように、略矩形状体で、中央に電池７３を収納する収納部を有する電池ケース基部７４ａと、収納部を上方から閉止する板状体の電池ケース蓋部７４ｂを有する。
【００３０】
コイル駆動回路７１ｂは、Ｔ２に入力された電圧Ｖａを増幅する増幅機能と、増幅された電圧Ｖｂを周波数信号ｆｓ１に変換する電圧−周波数変換機能とを有する。また、コイル駆動回路７１ｂは、電圧−周波数変換の際に用いる発振回路（図示省略）が内蔵されている。コイル駆動回路７１ｂは、送信コイル７２に接続されており、変換した周波数信号ｆｓ１を送信コイル７２に出力する。
【００３１】
送信コイル７２は、一端がコイル駆動回路７１ｂに接続され、他端が接地されている。コイル駆動回路７１ｂから出力された周波数信号ｆｓ１が送信コイル７２に入力されると、送信コイル７２に弱い交流電流が流れ、送信コイル７２の近傍に信号伝達用の交流磁場が形成される。すなわち、コイル駆動回路７１ｂと送信コイル７２とは、第１及び第２の電極の間の生体静電容量に反比例した電圧を周波数信号に変換し、周波数信号を受信装置に送信するとともに、第１又は第２の短絡防止体に固定される送信手段を構成する。
【００３２】
受信装置３は、図１に示すように、車両のステアリングホイール８に内蔵された受信コイル９と、インストルメントパネルに設けられた収納部（図示省略）に収納されたカップリングコンデンサ１１と、バンドパスフィルタ１２と、周波数−電圧変換回路１３と、バッファ１４と、短期的指標解析部（解析手段）１５と、長期的指標解析部（解析手段）１６と、を備えている。
【００３３】
受信コイル９は、両端がカップリングコンデンサ１１に接続されており、送信コイル７２から周波数信号ｆｓ１を受信し、カップリングコンデンサ１１に出力する。
【００３４】
カップリングコンデンサ１１は、各々の一端が受信コイル９に、他端がバンドパスフィルタ１２に接続されている。カップリングコンデンサ１１は、受信コイル９が出力する周波数信号ｆｓ１の直流成分を除去し、周波数信号ｆｓ２をバンドパスフィルタ１２に出力する。
【００３５】
バンドパスフィルタ１２は、各々のカップリングコンデンサ１１が接続されている入力端子と、周波数−電圧変換回路１３に接続される出力端子を有する。バンドパスフィルタ１２は、入力された周波数信号ｆｓ２のうち、所定範囲内の周波数信号ｆｓ３のみを通過させ、すなわち、周波数信号ｆｓ２の交流信号ａｓを抽出し、周波数−電圧変換回路１３に入力する。
【００３６】
周波数−電圧変換回路１３は、一端がバンドパスフィルタ１２に、他端がバッファ１４に接続されている。周波数−電圧変換回路１３は、入力された交流信号ａｓを電圧Ｖｃに復調する。また、周波数−電圧変換回路１３は、復調した電圧Ｖｃをバッファ１４に出力する。
【００３７】
バッファ１４は、一端が周波数−電圧変換回路１３に、他端が長期的指標解析部１６と短期的指標解析部１５に接続されている。バッファ１４は、入力された電圧Ｖｃを長期的指標解析部１６と、短期的指標解析部１５に出力する。
【００３８】
長期的指標解析部１６は、ローパスフィルタ（図示省略）を備え、電圧Ｖｃから基線変動成分を抽出し、電圧Ｖｄとして出力する。
【００３９】
短期的指標解析部１５は、微分フィルタ１５ａとピークホールド回路１５ｂを備える。微分フィルタ１５ａは、入力された電圧Ｖｃを、所謂ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）による波形の高周波成分の振幅（一過性の精神的ストレスＰ−ＭＷＬ、すなわちＰｈａｓｉｃ−Ｍｅｎｔａｌ Ｗｏｒｋ Ｌｏａｄの波形）ではなく、傾きを出力電圧Ｖｅとして出力する。
【００４０】
ピークホールド回路１５ｂは、出力電圧Ｖｅの立ち上がりをトリガとして、その振幅のピーク値を数分の長い時定数を持って維持し、電圧Ｖｆとして出力する。
【００４１】
次に本実施形態のストレス検出システム１の作用について説明する。図３に示すように、車両の運転者が第１の指輪型電極４の挿入孔４１に左手の薬指を、第２の指輪型電極５の挿入孔５１に左手の中指を挿入して、送信装置２を装着すると、第１及び第２の指輪型電極４，５は、人体を介して接続された状態となる。第１及び第２の指輪型電極４，５が人体を介して接続されると、図１に示すように、第１及び第２の指輪型電極４，５と、人体と、送信部７の基準コンデンサ７１ａとで分圧回路を構成する。したがって、人体の静電容量（生体静電容量）をＣｓとし、送信部７における基準コンデンサ７１ａの静電容量をＣ０とすると、コイル駆動回路７１ｂの入力端子Ｔ２への入力電圧Ｖａは、下記の式によって求められる。
【００４２】
Ｖａ＝Ｖ×Ｃ０／（Ｃ０+Ｃｓ）・・・式（１）
【００４３】
コイル駆動回路７１ｂは、入力された電圧Ｖａを増幅し、電圧Ｖｂとする。したがって、増幅された電圧Ｖｂは人体の生体静電容量Ｃｓが増加すると、これに反比例して減少することになる。これは、精神的ストレスＭＷＬが大きく、発汗が亢進され、皮膚の乾燥度が小さくなると生体静電容量Ｃｓが増大し、電圧Ｖｂが減少することを示している。このため、生体静電容量Ｃｓと電圧Ｖｂとの関係は、次式で表すことができる。
【００４４】
Ｃｓ∝１／Ｖｂ・・・式（２）
【００４５】
また、精神的ストレスＭＷＬと生体静電容量Ｃｓとの関係は、次式で表すことができる。
【００４６】
ＭＷＬ∝Ｃｓ・・・式（３）
【００４７】
電圧Ｖｂは、コイル駆動回路７１ｂによって、電圧−周波数変換され、電圧Ｖｂに対応した周波数ｆａの出力パルスに変換され、周波数信号ｆｓ１として送信コイル７２に出力される。したがって、出力パルスの周波数ｆａは電圧Ｖｂに比例するので次式のように表すことができる。
【００４８】
ｆａ∝Ｖｂ・・・式(４)
【００４９】
なお、周波数ｆａは次式で表すように所定範囲(ｆ１〜f２)内にある。
【００５０】
ｆ１ ＜ ｆａ ＜ ｆ２・・・式(５)
【００５１】
以上より、生体静電容量Ｃｓとコイル駆動回路７１ｂが出力する出力パルスの周波数ｆａとの関係は、次式のように表すことができる。
【００５２】
ｆａ＝Ｋ×１／Ｃｓ・・・式（６）
【００５３】
なお、Ｋは、コイル駆動回路７１ｂから出力される周波数信号ｆｓ１の周波数ｆａを式（５）に示すように一定の範囲に収めるための定数であり、受信装置３の特性に合うように設定される。
【００５４】
コイル駆動回路７１ｂから出力された周波数ｆａの周波数信号ｆｓ１が送信コイル７２に入力されると、送信コイル７２に弱い交流電流が流れ、送信コイル７２の近傍に信号伝達用の交流磁場が形成される。
【００５５】
送信装置２を装着した運転者がステアリングホイール８を把持して、送信コイル７２の近傍に形成された信号伝達用の交流磁場内に、受信装置３のステアリングホイール８に内蔵された受信コイル９が入ると、受信コイル９は、送信コイル７２から周波数信号ｆｓ１を受信し、カップリングコンデンサ１１に出力する。
【００５６】
カップリングコンデンサ１１は、受信コイル９が出力する周波数信号ｆｓ１の直流成分を除去し、周波数信号ｆｓ２をバンドパスフィルタ１２に出力する。
【００５７】
バンドパスフィルタ１２は、入力された周波数信号ｆｓ２のうち、所定範囲内の周波数信号ｆｓ３のみを通過させ、すなわち、周波数信号ｆｓ２の交流信号ａｓを抽出し、周波数−電圧変換回路１３に入力する。
【００５８】
周波数−電圧変換回路１３は、入力された交流信号ａｓを電圧Ｖｃに復調する。また、周波数−電圧変換回路１３は、復調した電圧Ｖｃをバッファ１４に出力する。
【００５９】
バッファ１４は、入力された電圧Ｖｃを長期的指標解析部１６と、短期的指標解析部１５に出力する。
【００６０】
長期的指標解析部１６は、電圧Ｖｃから基線変動成分を抽出し、電圧Ｖｄとして出力する。この基線変動成分は、持続的な精神的ストレス成分Ｔ−ＭＷＬ（Ｔｏｎｉｃ−Ｍｅｎｔａｌ Ｗｏｒｋ Ｌｏａｄ）を示している。
【００６１】
短期的指標解析部１５は、微分フィルタ１５ａとピークホールド回路１５ｂを備える。微分フィルタ１５ａは、入力された電圧Ｖｃを、所謂ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）による波形の高周波成分の傾きを出力電圧Ｖｅとして出力する。
【００６２】
ピークホールド回路１５ｂは、出力電圧Ｖｅの立ち上がりをトリガとして、その振幅のピーク値を数分の長い時定数を持って維持し、電圧Ｖｆとして出力する。すなわち、このピークホールド回路１５ｂの出力は、送信部７における電圧Ｖｂの各ピークの立ち上がりの傾きの最大値を常に出力していることになる。ピークが一回発生する毎に次々とその急峻さを現在値とすることで、解析時間に関係なく常に最新の精神的ストレスＭＷＬを出力することができる。
【００６３】
バッファ１４から出力される電圧Ｖｃの一例を図４に示す。図４の破線で示される範囲の電圧Ｖｃは、被験者が眠気を感じている状態、すなわち被験者の覚醒度が低下している状態においてバッファ１４から出力される電圧Ｖｃである。なお、図４に示す電圧Ｖｃは、周波数信号ｆｓ１を連続記録し、後処理として、０．５秒の移動平均を算出し、算出した値を±反転し、さらに０．０５〜０．５Ｈｚのバンドパスフィルタ１２処理を行って算出した。
【００６４】
本実施形態によれば、第１及び第２の指輪型電極４，５と、人体と、送信部７の基準コンデンサ７１ａとで構成された分圧回路の出力電圧、すなわち精神的ストレスＭＷＬの変化に伴う精神性発汗によって増減する生体静電容量に反比例する電圧に基づいて、被験者のストレス反応の検出することができるので、被験者のストレス反応を精度よく検出することができる。
【００６５】
また、図４に示すように、被験者の覚醒度が低下するなど、被験者の生体の活性レベルが低下したときであっても、電圧Ｖｃを確実に検出できる。電圧Ｖｃは、電圧Ｖａを増幅した電圧Ｖｂを周波数信号ｆｓ１に変換後、周波数信号ｆｓ１から電圧に復調したものであるため、電圧Ｖａ及び電圧Ｖｂと同様に、被験者が受ける精神的ストレスＭＷＬに応じて変化する。したがって、被験者が受ける精神的ストレスＭＷＬに応じて変化する電圧Ｖｃを確実に検出できるので、被験者のストレス反応を精度よく検出することができる。
【００６６】
また、第２の指輪電極５の第２の短絡防止体５２に送信部７の筺体を固定したことから、別途送信部７の筺体を固定するための部材を設ける必要がないため、送信装置２を比較的小型化できる。
【００６７】
また、第１の指輪型電極４と第２の指輪型電極５との間の人体をコンデンサとみなし、コイル駆動回路７１ｂに内蔵された発振回路と電圧Ｖａを増幅するための回路（増幅回路）とを一つの構成とすることができ、コイル駆動回路７１ｂの回路構成を簡略化することができる。
【００６８】
以下、本発明に係るストレス検出装置（ストレス検出システム）の第２の実施形態を、図５〜図７を参照して説明する。第２の実施形態におけるストレス検出システム１の送信装置２は、受信装置３から誘導起電力が供給される。そのため、図５に示すように、送信装置２は、電池７３に代えて、受電コイル７５と、受電回路７６と、キャパシタ７７と、を有し、周波数信号発生部７１に電力を供給する。また、受信装置３は、受信コイル９に代えて、送受信コイル１７と、送受信コイル１７に接続される送電回路１８と、を有する。なお、本実施形態における第１の指輪型電極２の接続部４２は、第１の指輪型電極４の一端側に設けられている。また、第１の実施形態と共通する構成については同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００６９】
受信装置３の送電回路１８は、送受信コイル１７に接続されており、送受信コイル１７に周波数範囲ｆ１〜ｆ３に無い周波数ｆｂの交流電圧Ｖｇを出力する。
【００７０】
送受信コイル１７は、ステアリングホイール８に内蔵されており、カップリングコンデンサ１１と、送電回路１８に接続されている。送受信コイル１７は、送電回路１８から交流電圧Ｖｇが入力されるとステアリングホイール８の周囲に電力伝達用の磁場を形成する。
【００７１】
送信装置２の受電コイル７５は、受電回路７６に接続されている。受電コイル７５は、送受信コイル１７が形成した電力伝達用の磁場の中に入ると、周波数ｆｂの交流誘導起電力を発生させ、受電回路７６に出力する。
【００７２】
受電回路７６は、受電コイル７５とキャパシタ７７に接続されており、受電回路７６から入力された交流誘導起電力を整流し、直流電力をキャパシタ７７に出力する。
【００７３】
キャパシタ７７は、受電回路７６に接続されており、受電回路７６から入力された直流電力を蓄電する。また、キャパシタ７７は、蓄電した直流電力を周波数信号発生部７１に供給する。
【００７４】
なお、送受信コイル１７には送電回路１８による周波数ｆｂの交流電流に対して、送信部７の送信コイル７２による周波数ｆａの弱い誘導電流（周波数信号ｆｓ１）が重畳しているが、下記の式に示すように周波数ｆｂと周波数ｆａと周波数範囲が異なるため互いに干渉しない。
【００７５】
ｆｂ ＜ ｆ１ ＜ ｆａ ＜ ｆ２・・・式(７)
【００７６】
次に本実施形態におけるストレス検出システム１の作用について説明する。上記のようなストレス検出システム１において、受信装置３が交流電圧Ｖｇを送受信コイル１７に出力すると、送受信コイル１７は、ステアリングホイール８の周囲に電力伝達用の磁場を形成する。図７に示すように左手に送信装置２を装着した運転者がステアリングホイール８を把持し、送信装置２の受電コイル７５が、送受信コイル１７が形成した電力伝達用の磁場の中に入ると、周波数ｆｂの交流誘導起電力を発生させ、受電回路７６に出力する。受電回路７６は、入力された交流誘導起電力を整流し、直流電力をキャパシタ７７に出力する。キャパシタ７７は、入力された直流電力を蓄電する。また、キャパシタ７７は、蓄電した直流電力を周波数信号発生部７１に供給する。
【００７７】
したがって、送信装置２に電池７３を設けなくても、周波数信号発生部７１に安定した直流電力の供給を行うことができる。このため、送信装置２を比較的小型化できる。
【００７８】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。
【００７９】
例えば、第１及び第２本実施形態では、送信装置２と受信装置３とが、物理的に離間したストレス検出装置１について説明したが、送信装置２と受信装置３とをコードによって接続し、第１及び第２の指輪電極４，５と、人体と、基準コンデンサ７１ａで構成される分圧回路の出力電圧をバッファ１４に出力してもよい。
【００８０】
上記第１及び第２の実施形態では、車両に搭載されるストレス検出システム１を説明したが、本発明のストレス検出システムは、医療分野にも適用可能である。例えば、歯科外来のような被験者（患者）が会話ができない場合での痛みや緊張に因るストレス反応を検出するために本発明のストレス検出システムを用いてもよい。また、医療分野の他にも、福祉、在宅介護などに本発明のストレス検出システムを用いてもよい。また、本発明のストレス検出システムを遊技機に内蔵し、遊技者のストレス反応に応じて演出を変更するなど、ゲームの演出の制御に用いてもよい。
【００８１】
また、送信装置２における各電極は、精神性発汗を生じる箇所に対して適切な距離を置いて２つ配置することで、手指のみならず、手のひら、足指、足裏に適用してもよい。
【００８２】
また、各コイルを平面型にし、各電極をフィルム状体に形成し、手袋や、靴下、靴底などに埋め込んでもよい。例えば、オートマッチ車の車両において、靴下に埋め込んだ各電極によって、動作の少ない左足の生体静電容量Ｃｓに着目することによって、より精度の高いストレス指標の算出が可能となる。
【００８３】
受信装置３において、送信装置２から出力される周波数信号ｆｓ１を受信するためのコイルを複数配置してもよい。この場合、複数のコイルのうち、受信状況が最もよいコイルを選択し、このコイルの出力結果を受信装置３におけるストレス反応の検出に用いてもよい。
【００８４】
また、送信部７の筺体を第１の短絡防止体４３に固定してもよい。また、送信部７の送信コイル７２及び電池７３のいずれか一方を第１の短絡防止体４３に固定し、他方を第２の短絡防止体５２に固定してもよい。
【００８５】
すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、皮膚電気活動から被験者のストレスを検出する装置に広く適用可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１：ストレス検出装置（ストレス検出システム）
２：送信装置
３：受信装置（検出手段）
４：第１の指輪型電極（第１の電極）
４１：挿入孔
４２：接続部
４３：第１の短絡防止体
５：第２の指輪型電極（第２の電極）
５１：挿入孔
５２：第２の短絡防止体
６：コード
７：送信部
７１：周波数信号発生部（送信手段）
７１ａ：基準コンデンサ
７１ｂ：コイル駆動回路
７２：送信コイル（送信手段）
７３：電池（電力供給手段）
７４：電池ケース
７４ａ：電池ケース基部
７４ｂ：電池ケース蓋部を有する
８：ステアリングホイール
９：受信コイル
１１：カップリングコンデンサ
１２：バンドパスフィルタ
１３：周波数−電圧変換回路
１４：バッファ
１５：短期的指標解析部（解析手段）
１５ａ：微分フィルタ
１５ｂ：ピークホールド回路
１６：長期的指標解析部（解析手段）
Ｔ１：入力端子
Ｔ２：入力端子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、皮膚電気活動から被験者のストレスを検出するストレス検出装置、ストレス検出システム及びストレス検出システム用の送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
皮膚電気活動から被験者のストレスを検出する装置として、例えば、特許文献１には、送信側の装置と受信側の装置からなるストレス検出装置が記載されている。送信側の装置は、第１の指輪型電極と、第２の指輪型電極と、送信部と、を備えている。送信部は、周波数信号発生部と、送信コイルと、を有している。送信側の装置は、運転者者の中指と薬指にそれぞれ第１の指輪型電極と第２の指輪型電極を嵌めると、コードで相互接続された両電極の生体抵抗値に反比例した電圧を、周波数信号発生部の送信側周波数変換回路によって周波数信号に変換して受信側の装置へ送信する。受信側の装置では、受信した周波数信号を電圧信号に戻し、短期的指標及び長期的指標の解析結果を出力するストレス検出装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２１２３９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記ストレス検出装置では、被験者の覚醒度が低下するなど、生体の活性レベルが低下したとき、受信側の装置において、ストレス反応が検出されない可能性がある。
【０００５】
そこで本発明は、被験者のストレス反応を精度よく検出することが可能なストレス検出装置、ストレス検出システム及びストレス検出システム用の送信装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成すべく、本発明のストレス検出装置は、第１の電極と、第２の電極と、検出手段と、を備える。
【０００７】
第１の電極は、被験者の皮膚に接触するとともに、電力の供給を受ける。第２の電極は、被験者の皮膚に接触し、皮膚を介して第１の電極と電気的に接続される。検出手段は、第１及び第２の電極の間の生体静電容量に反比例した電圧に基づいて、被験者のストレス反応を検出する。
【０００８】
生体静電容量は、被験者の皮膚の乾燥度によって増減する。発汗などによって皮膚の乾燥度が小さくなると生体静電容量は増加し、皮膚の乾燥度が大きくなると生体静電容量は減少する。すなわち、被験者の精神的ストレスＭＷＬ（Ｍｅｎｔａｌ Ｗｏｒｋ Ｌｏａｄ）の増加によって精神性発汗が亢進され、皮膚の乾燥度が小さくなると、生体静電容量は増加する。
【０００９】
上記構成では、検出手段が、第１及び第２の電極の間の生体静電容量に反比例した電圧に基づいて被験者のストレス反応を検出することができるので、ストレス反応を精度よく検出することができる。
【００１０】
また、上記検出手段は、生体静電容量値の基準性体静電容量値に対する反比例分圧電圧を検出してもよい。
【００１１】
上記構成では、検出手段は、例えば、第１の電極、第２の電極、生体（被験者の皮膚）及び基準コンデンサで構成された分圧回路の出力電圧（第１及び第２の電極の間の生体静電容量に反比例する電圧）に基づいて被験者のストレス反応の検出を行うことができるので、被験者のストレス反応を精度よく検出することができる。
【００１２】
また、本発明の送信装置は、送信装置と受信装置とを備えるストレス検出システムの送信装置であって、第１の電極と、絶縁性の第１の短絡防止体と、第２の電極と、絶縁性の第２の短絡防止体と、送信手段と、電力供給手段と、を備える。
【００１３】
第１の電極は、被験者の皮膚に接触するとともに、電力の供給を受ける。第１の短絡防止体は、第１の電極の一部を覆い、第１の電極の短絡を防止する。第２の電極は、被験者の皮膚に接触し、皮膚を介して第１の電極と電気的に接続される。第２の短絡防止体は、第２の電極の一部を覆い、第２の電極の短絡を防止する。送信手段は、第１及び第２の電極の間の生体静電容量に反比例した電圧を周波数信号に変換し、周波数信号を受信装置に送信するとともに、第１又は第２の短絡防止体に固定される。電力供給手段は、第１及び第２の電極並びに送信手段に電力を供給するとともに、第１又は第２の短絡防止体に固定される。
【００１４】
上記構成では、送信手段と電力供給手段は、それぞれ第１又は第２の短絡防止体に固定されるので、別途これらを固定するための部材を設ける必要がないため、送信装置を比較的小型化できる。
【００１５】
また、本発明のストレス検出システムは、上記送信装置と、送信装置から出力される周波数信号を受信する受信装置と、を備え、受信装置は、変換手段と、解析手段と、を備える。
【００１６】
変換手段は、周波数信号を電圧に復調する。解析手段は、変換手段が復調した電圧に基づいて被験者のストレス反応を解析する。
【００１７】
上記構成では、受信装置の変換手段が、周波数信号を電圧に復調し、検知手段が、変換手段が復調した電圧に基づいて被験者のストレス反応を解析する。このため、第１及び第２の電極の間の生体静電容量に反比例した電圧に基づいて被験者のストレス反応を解析することができるので、ストレス反応を精度よく検出することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、被験者のストレス反応を精度よく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態のストレス検出装置のブロック構成図である。
【図２】図１の送信装置の（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は要部拡大図である。
【図３】図１の送信装置の装着状態を示す図である。
【図４】図１の受信装置の周波数−電圧変換回路が出力する電圧の遷移の一例を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態のストレス検出装置のブロック構成図である。
【図６】図５の送信装置の全体斜視図である。
【図７】図５の送信装置の装着状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係るストレス検出装置（ストレス検出システム）の第１の実施形態を図１〜図４を参照して説明する。
【００２１】
本実施形態におけるストレス検出装置１は、車両（図示省略）に搭載され、図１に示すように、送信装置２と受信装置（検出手段）３とを有している。
【００２２】
送信装置２は、第１の指輪型電極（第１の電極）４と、第２の指輪型電極（第２の電極）５と、コード６と、送信部７と、を有している。
【００２３】
第１の指輪型電極４は、図２（ａ）に示すように、略円弧状のステンレス電極である。外側には、他の金属等と短絡しないように樹脂コーティングが施され、第１の短絡防止体４３が形成されている。内側には、被験者の指、例えば薬指が挿入される挿入孔４１が設けられている。また、第１の指輪型電極４の一端部には、接続部４２が設けられている。
【００２４】
第２の指輪電極５は、図２（ａ）に示すように、略円弧状のステンレス電極である。外側には、他の金属等と短絡しないように樹脂によってコーティングが施され、第２の短絡防止体５２が形成されている。また、内側には、被験者の指、例えば中指が挿入される挿入孔５１が設けられている。また、第２の指輪電極の上部には、略矩形状の送信部７の筐体が第２の短絡防止体５２に固定されている。
【００２５】
コード６は、ビニールで被覆された銅製の導線であり、一端は送信部７に接続されている。また、他端は第１の指輪型電極４の接続部４２に接続されている。
【００２６】
送信部７は、プラスチックモールドされた略矩形状体の筐体の内部に、周波数信号発生部７１（送信手段）と、送信コイル７２（送信手段）と、電池（電力供給手段）７３と、を有する（図１参照）。
【００２７】
周波数信号発生部７１は、基準コンデンサ７１ａと、コイル駆動回路７１ｂと、を有している。
【００２８】
コイル駆動回路７１ｂは、入力端子Ｔ１と入力端子Ｔ２とを有している。入力端子Ｔ１には、第１の指輪型電極４がコード６を介して接続されている。また、入力端子Ｔ２には、第２の指輪型電極５が接続されている。また、入力端子Ｔ２は、基準コンデンサ７１ａを介して接地されている。
【００２９】
電池７３は、周波数信号発生部７１と、第２の指輪型電極５と、コード６を介して第１の指輪型電極４とに、電力を供給する。また、電池７３の電源電圧＋Ｖは、コード６を介して第１の指輪型電極４に供給される。電池７３は、送信部７の上方に設けられた電池ケース７４に収納されている。電池ケース７４は、図２（ｂ）に示すように、略矩形状体で、中央に電池７３を収納する収納部を有する電池ケース基部７４ａと、収納部を上方から閉止する板状体の電池ケース蓋部７４ｂを有する。
【００３０】
コイル駆動回路７１ｂは、Ｔ２に入力された電圧Ｖａを増幅する増幅機能と、増幅された電圧Ｖｂを周波数信号ｆｓ１に変換する電圧−周波数変換機能とを有する。また、コイル駆動回路７１ｂは、電圧−周波数変換の際に用いる発振回路（図示省略）が内蔵されている。コイル駆動回路７１ｂは、送信コイル７２に接続されており、変換した周波数信号ｆｓ１を送信コイル７２に出力する。
【００３１】
送信コイル７２は、一端がコイル駆動回路７１ｂに接続され、他端が接地されている。コイル駆動回路７１ｂから出力された周波数信号ｆｓ１が送信コイル７２に入力されると、送信コイル７２に弱い交流電流が流れ、送信コイル７２の近傍に信号伝達用の交流磁場が形成される。すなわち、コイル駆動回路７１ｂと送信コイル７２とは、第１及び第２の電極の間の生体静電容量に反比例した電圧を周波数信号に変換し、周波数信号を受信装置に送信するとともに、第１又は第２の短絡防止体に固定される送信手段を構成する。
【００３２】
受信装置３は、図１に示すように、車両のステアリングホイール８に内蔵された受信コイル９と、インストルメントパネルに設けられた収納部（図示省略）に収納されたカップリングコンデンサ１１と、バンドパスフィルタ１２と、周波数−電圧変換回路１３と、バッファ１４と、短期的指標解析部（解析手段）１５と、長期的指標解析部（解析手段）１６と、を備えている。
【００３３】
受信コイル９は、両端がカップリングコンデンサ１１に接続されており、送信コイル７２から周波数信号ｆｓ１を受信し、カップリングコンデンサ１１に出力する。
【００３４】
カップリングコンデンサ１１は、各々の一端が受信コイル９に、他端がバンドパスフィルタ１２に接続されている。カップリングコンデンサ１１は、受信コイル９が出力する周波数信号ｆｓ１の直流成分を除去し、周波数信号ｆｓ２をバンドパスフィルタ１２に出力する。
【００３５】
バンドパスフィルタ１２は、各々のカップリングコンデンサ１１が接続されている入力端子と、周波数−電圧変換回路１３に接続される出力端子を有する。バンドパスフィルタ１２は、入力された周波数信号ｆｓ２のうち、所定範囲内の周波数信号ｆｓ３のみを通過させ、すなわち、周波数信号ｆｓ２の交流信号ａｓを抽出し、周波数−電圧変換回路１３に入力する。
【００３６】
周波数−電圧変換回路１３は、一端がバンドパスフィルタ１２に、他端がバッファ１４に接続されている。周波数−電圧変換回路１３は、入力された交流信号ａｓを電圧Ｖｃに復調する。また、周波数−電圧変換回路１３は、復調した電圧Ｖｃをバッファ１４に出力する。
【００３７】
バッファ１４は、一端が周波数−電圧変換回路１３に、他端が長期的指標解析部１６と短期的指標解析部１５に接続されている。バッファ１４は、入力された電圧Ｖｃを長期的指標解析部１６と、短期的指標解析部１５に出力する。
【００３８】
長期的指標解析部１６は、ローパスフィルタ（図示省略）を備え、電圧Ｖｃから基線変動成分を抽出し、電圧Ｖｄとして出力する。
【００３９】
短期的指標解析部１５は、微分フィルタ１５ａとピークホールド回路１５ｂを備える。微分フィルタ１５ａは、入力された電圧Ｖｃを、所謂ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）による波形の高周波成分の振幅（一過性の精神的ストレスＰ−ＭＷＬ、すなわちＰｈａｓｉｃ−Ｍｅｎｔａｌ Ｗｏｒｋ Ｌｏａｄの波形）ではなく、傾きを出力電圧Ｖｅとして出力する。
【００４０】
ピークホールド回路１５ｂは、出力電圧Ｖｅの立ち上がりをトリガとして、その振幅のピーク値を数分の長い時定数を持って維持し、電圧Ｖｆとして出力する。
【００４１】
次に本実施形態のストレス検出システム１の作用について説明する。図３に示すように、車両の運転者が第１の指輪型電極４の挿入孔４１に左手の薬指を、第２の指輪型電極５の挿入孔５１に左手の中指を挿入して、送信装置２を装着すると、第１及び第２の指輪型電極４，５は、人体を介して接続された状態となる。第１及び第２の指輪型電極４，５が人体を介して接続されると、図１に示すように、第１及び第２の指輪型電極４，５と、人体と、送信部７の基準コンデンサ７１ａとで分圧回路を構成する。したがって、人体の静電容量（生体静電容量）をＣｓとし、送信部７における基準コンデンサ７１ａの静電容量をＣ０とすると、コイル駆動回路７１ｂの入力端子Ｔ２への入力電圧Ｖａは、下記の式によって求められる。
【００４２】
Ｖａ＝Ｖ×Ｃ０／（Ｃ０+Ｃｓ）・・・式（１）
【００４３】
コイル駆動回路７１ｂは、入力された電圧Ｖａを増幅し、電圧Ｖｂとする。したがって、増幅された電圧Ｖｂは人体の生体静電容量Ｃｓが増加すると、これに反比例して減少することになる。これは、精神的ストレスＭＷＬが大きく、発汗が亢進され、皮膚の乾燥度が小さくなると生体静電容量Ｃｓが増大し、電圧Ｖｂが減少することを示している。このため、生体静電容量Ｃｓと電圧Ｖｂとの関係は、次式で表すことができる。
【００４４】
Ｃｓ∝１／Ｖｂ・・・式（２）
【００４５】
また、精神的ストレスＭＷＬと生体静電容量Ｃｓとの関係は、次式で表すことができる。
【００４６】
ＭＷＬ∝Ｃｓ・・・式（３）
【００４７】
電圧Ｖｂは、コイル駆動回路７１ｂによって、電圧−周波数変換され、電圧Ｖｂに対応した周波数ｆａの出力パルスに変換され、周波数信号ｆｓ１として送信コイル７２に出力される。したがって、出力パルスの周波数ｆａは電圧Ｖｂに比例するので次式のように表すことができる。
【００４８】
ｆａ∝Ｖｂ・・・式(４)
【００４９】
なお、周波数ｆａは次式で表すように所定範囲(ｆ１〜f２)内にある。
【００５０】
ｆ１ ＜ ｆａ ＜ ｆ２・・・式(５)
【００５１】
以上より、生体静電容量Ｃｓとコイル駆動回路７１ｂが出力する出力パルスの周波数ｆａとの関係は、次式のように表すことができる。
【００５２】
ｆａ＝Ｋ×１／Ｃｓ・・・式（６）
【００５３】
なお、Ｋは、コイル駆動回路７１ｂから出力される周波数信号ｆｓ１の周波数ｆａを式（５）に示すように一定の範囲に収めるための定数であり、受信装置３の特性に合うように設定される。
【００５４】
コイル駆動回路７１ｂから出力された周波数ｆａの周波数信号ｆｓ１が送信コイル７２に入力されると、送信コイル７２に弱い交流電流が流れ、送信コイル７２の近傍に信号伝達用の交流磁場が形成される。
【００５５】
送信装置２を装着した運転者がステアリングホイール８を把持して、送信コイル７２の近傍に形成された信号伝達用の交流磁場内に、受信装置３のステアリングホイール８に内蔵された受信コイル９が入ると、受信コイル９は、送信コイル７２から周波数信号ｆｓ１を受信し、カップリングコンデンサ１１に出力する。
【００５６】
カップリングコンデンサ１１は、受信コイル９が出力する周波数信号ｆｓ１の直流成分を除去し、周波数信号ｆｓ２をバンドパスフィルタ１２に出力する。
【００５７】
バンドパスフィルタ１２は、入力された周波数信号ｆｓ２のうち、所定範囲内の周波数信号ｆｓ３のみを通過させ、すなわち、周波数信号ｆｓ２の交流信号ａｓを抽出し、周波数−電圧変換回路１３に入力する。
【００５８】
周波数−電圧変換回路１３は、入力された交流信号ａｓを電圧Ｖｃに復調する。また、周波数−電圧変換回路１３は、復調した電圧Ｖｃをバッファ１４に出力する。
【００５９】
バッファ１４は、入力された電圧Ｖｃを長期的指標解析部１６と、短期的指標解析部１５に出力する。
【００６０】
長期的指標解析部１６は、電圧Ｖｃから基線変動成分を抽出し、電圧Ｖｄとして出力する。この基線変動成分は、持続的な精神的ストレス成分Ｔ−ＭＷＬ（Ｔｏｎｉｃ−Ｍｅｎｔａｌ Ｗｏｒｋ Ｌｏａｄ）を示している。
【００６１】
短期的指標解析部１５は、微分フィルタ１５ａとピークホールド回路１５ｂを備える。微分フィルタ１５ａは、入力された電圧Ｖｃを、所謂ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）による波形の高周波成分の傾きを出力電圧Ｖｅとして出力する。
【００６２】
ピークホールド回路１５ｂは、出力電圧Ｖｅの立ち上がりをトリガとして、その振幅のピーク値を数分の長い時定数を持って維持し、電圧Ｖｆとして出力する。すなわち、このピークホールド回路１５ｂの出力は、送信部７における電圧Ｖｂの各ピークの立ち上がりの傾きの最大値を常に出力していることになる。ピークが一回発生する毎に次々とその急峻さを現在値とすることで、解析時間に関係なく常に最新の精神的ストレスＭＷＬを出力することができる。
【００６３】
バッファ１４から出力される電圧Ｖｃの一例を図４に示す。図４の破線で示される範囲の電圧Ｖｃは、被験者が眠気を感じている状態、すなわち被験者の覚醒度が低下している状態においてバッファ１４から出力される電圧Ｖｃである。なお、図４に示す電圧Ｖｃは、周波数信号ｆｓ１を連続記録し、後処理として、０．５秒の移動平均を算出し、算出した値を±反転し、さらに０．０５〜０．５Ｈｚのバンドパスフィルタ１２処理を行って算出した。
【００６４】
本実施形態によれば、第１及び第２の指輪型電極４，５と、人体と、送信部７の基準コンデンサ７１ａとで構成された分圧回路の出力電圧、すなわち精神的ストレスＭＷＬの変化に伴う精神性発汗によって増減する生体静電容量に反比例する電圧に基づいて、被験者のストレス反応の検出することができるので、被験者のストレス反応を精度よく検出することができる。
【００６５】
また、図４に示すように、被験者の覚醒度が低下するなど、被験者の生体の活性レベルが低下したときであっても、電圧Ｖｃを確実に検出できる。電圧Ｖｃは、電圧Ｖａを増幅した電圧Ｖｂを周波数信号ｆｓ１に変換後、周波数信号ｆｓ１から電圧に復調したものであるため、電圧Ｖａ及び電圧Ｖｂと同様に、被験者が受ける精神的ストレスＭＷＬに応じて変化する。したがって、被験者が受ける精神的ストレスＭＷＬに応じて変化する電圧Ｖｃを確実に検出できるので、被験者のストレス反応を精度よく検出することができる。
【００６６】
また、第２の指輪電極５の第２の短絡防止体５２に送信部７の筺体を固定したことから、別途送信部７の筺体を固定するための部材を設ける必要がないため、送信装置２を比較的小型化できる。
【００６７】
また、第１の指輪型電極４と第２の指輪型電極５との間の人体をコンデンサとみなし、コイル駆動回路７１ｂに内蔵された発振回路と電圧Ｖａを増幅するための回路（増幅回路）とを一つの構成とすることができ、コイル駆動回路７１ｂの回路構成を簡略化することができる。
【００６８】
以下、本発明に係るストレス検出装置（ストレス検出システム）の第２の実施形態を、図５〜図７を参照して説明する。第２の実施形態におけるストレス検出システム１の送信装置２は、受信装置３から誘導起電力が供給される。そのため、図５に示すように、送信装置２は、電池７３に代えて、受電コイル７５と、受電回路７６と、キャパシタ７７と、を有し、周波数信号発生部７１に電力を供給する。また、受信装置３は、受信コイル９に代えて、送受信コイル１７と、送受信コイル１７に接続される送電回路１８と、を有する。なお、本実施形態における第１の指輪型電極２の接続部４２は、第１の指輪型電極４の一端側に設けられている。また、第１の実施形態と共通する構成については同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００６９】
受信装置３の送電回路１８は、送受信コイル１７に接続されており、送受信コイル１７に周波数範囲ｆ１〜ｆ３に無い周波数ｆｂの交流電圧Ｖｇを出力する。
【００７０】
送受信コイル１７は、ステアリングホイール８に内蔵されており、カップリングコンデンサ１１と、送電回路１８に接続されている。送受信コイル１７は、送電回路１８から交流電圧Ｖｇが入力されるとステアリングホイール８の周囲に電力伝達用の磁場を形成する。
【００７１】
送信装置２の受電コイル７５は、受電回路７６に接続されている。受電コイル７５は、送受信コイル１７が形成した電力伝達用の磁場の中に入ると、周波数ｆｂの交流誘導起電力を発生させ、受電回路７６に出力する。
【００７２】
受電回路７６は、受電コイル７５とキャパシタ７７に接続されており、受電回路７６から入力された交流誘導起電力を整流し、直流電力をキャパシタ７７に出力する。
【００７３】
キャパシタ７７は、受電回路７６に接続されており、受電回路７６から入力された直流電力を蓄電する。また、キャパシタ７７は、蓄電した直流電力を周波数信号発生部７１に供給する。
【００７４】
なお、送受信コイル１７には送電回路１８による周波数ｆｂの交流電流に対して、送信部７の送信コイル７２による周波数ｆａの弱い誘導電流（周波数信号ｆｓ１）が重畳しているが、下記の式に示すように周波数ｆｂと周波数ｆａと周波数範囲が異なるため互いに干渉しない。
【００７５】
ｆｂ ＜ ｆ１ ＜ ｆａ ＜ ｆ２・・・式(７)
【００７６】
次に本実施形態におけるストレス検出システム１の作用について説明する。上記のようなストレス検出システム１において、受信装置３が交流電圧Ｖｇを送受信コイル１７に出力すると、送受信コイル１７は、ステアリングホイール８の周囲に電力伝達用の磁場を形成する。図７に示すように左手に送信装置２を装着した運転者がステアリングホイール８を把持し、送信装置２の受電コイル７５が、送受信コイル１７が形成した電力伝達用の磁場の中に入ると、周波数ｆｂの交流誘導起電力を発生させ、受電回路７６に出力する。受電回路７６は、入力された交流誘導起電力を整流し、直流電力をキャパシタ７７に出力する。キャパシタ７７は、入力された直流電力を蓄電する。また、キャパシタ７７は、蓄電した直流電力を周波数信号発生部７１に供給する。
【００７７】
したがって、送信装置２に電池７３を設けなくても、周波数信号発生部７１に安定した直流電力の供給を行うことができる。このため、送信装置２を比較的小型化できる。
【００７８】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。
【００７９】
例えば、第１及び第２本実施形態では、送信装置２と受信装置３とが、物理的に離間したストレス検出装置１について説明したが、送信装置２と受信装置３とをコードによって接続し、第１及び第２の指輪電極４，５と、人体と、基準コンデンサ７１ａで構成される分圧回路の出力電圧をバッファ１４に出力してもよい。
【００８０】
上記第１及び第２の実施形態では、車両に搭載されるストレス検出システム１を説明したが、本発明のストレス検出システムは、医療分野にも適用可能である。例えば、歯科外来のような被験者（患者）が会話ができない場合での痛みや緊張に因るストレス反応を検出するために本発明のストレス検出システムを用いてもよい。また、医療分野の他にも、福祉、在宅介護などに本発明のストレス検出システムを用いてもよい。また、本発明のストレス検出システムを遊技機に内蔵し、遊技者のストレス反応に応じて演出を変更するなど、ゲームの演出の制御に用いてもよい。
【００８１】
また、送信装置２における各電極は、精神性発汗を生じる箇所に対して適切な距離を置いて２つ配置することで、手指のみならず、手のひら、足指、足裏に適用してもよい。
【００８２】
また、各コイルを平面型にし、各電極をフィルム状体に形成し、手袋や、靴下、靴底などに埋め込んでもよい。例えば、オートマッチ車の車両において、靴下に埋め込んだ各電極によって、動作の少ない左足の生体静電容量Ｃｓに着目することによって、より精度の高いストレス指標の算出が可能となる。
【００８３】
受信装置３において、送信装置２から出力される周波数信号ｆｓ１を受信するためのコイルを複数配置してもよい。この場合、複数のコイルのうち、受信状況が最もよいコイルを選択し、このコイルの出力結果を受信装置３におけるストレス反応の検出に用いてもよい。
【００８４】
また、送信部７の筺体を第１の短絡防止体４３に固定してもよい。また、送信部７の送信コイル７２及び電池７３のいずれか一方を第１の短絡防止体４３に固定し、他方を第２の短絡防止体５２に固定してもよい。
【００８５】
すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、皮膚電気活動から被験者のストレスを検出する装置に広く適用可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１：ストレス検出装置（ストレス検出システム）
２：送信装置
３：受信装置（検出手段）
４：第１の指輪型電極（第１の電極）
４１：挿入孔
４２：接続部
４３：第１の短絡防止体
５：第２の指輪型電極（第２の電極）
５１：挿入孔
５２：第２の短絡防止体
６：コード
７：送信部
７１：周波数信号発生部（送信手段）
７１ａ：基準コンデンサ
７１ｂ：コイル駆動回路
７２：送信コイル（送信手段）
７３：電池（電力供給手段）
７４：電池ケース
７４ａ：電池ケース基部
７４ｂ：電池ケース蓋部を有する
８：ステアリングホイール
９：受信コイル
１１：カップリングコンデンサ
１２：バンドパスフィルタ
１３：周波数−電圧変換回路
１４：バッファ
１５：短期的指標解析部（解析手段）
１５ａ：微分フィルタ
１５ｂ：ピークホールド回路
１６：長期的指標解析部（解析手段）
Ｔ１：入力端子
Ｔ２：入力端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の皮膚に接触するともに、電力の供給を受ける第１の電極と、
前記被験者の皮膚に接触し、該皮膚を介して前記第１の電極と電気的に接続される第２の電極と、
前記第１及び第２の電極の間の生体静電容量に反比例した電圧に基づいて、前記被験者のストレス反応を検出する検出手段とを、備える
ことを特徴とするストレス検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載のストレス検出装置であって、
前記検出手段は、前記生体静電容量の基準静電容量に対する反比例分圧電圧を検出することを特徴とするストレス検出装置。
【請求項３】
送信装置と受信装置とを備えるストレス検出システムの送信装置であって、
被験者の皮膚に接触するとともに、電力の供給を受ける第１の電極と、
前記第１の電極の一部を覆い、該第１の電極の短絡を防止する絶縁性の第１の短絡防止体と、
前記被験者の皮膚に接触し、該皮膚を介して前記第１の電極と電気的に接続される第２の電極と、
前記第２の電極の一部を覆い、該第２の電極の短絡を防止する絶縁性の第２の短絡防止体と、
前記第１及び第２の電極の間の生体静電容量に反比例した電圧を周波数信号に変換し、該周波数信号を前記受信装置に送信するとともに、前記第１又は第２の短絡防止体に固定される送信手段と、
前記第１及び第２の電極並びに前記送信手段に電力を供給するとともに、前記第１又は第２の短絡防止体に固定される電力供給手段と、を備える
ことを特徴とする送信装置。
【請求項４】
請求項３に記載の送信装置と、該送信装置から出力される周波数信号を受信する受信装置とを備え、
前記受信装置は、
前記周波数信号を電圧に復調する変換手段と、
前記変換手段が復調した電圧に基づいて前記被験者のストレス反応を解析する解析手段と、を有する
ことを特徴とするストレス検出システム。
【請求項１】
被験者の皮膚に接触するともに、電力の供給を受ける第１の電極と、
前記被験者の皮膚に接触し、該皮膚を介して前記第１の電極と電気的に接続される第２の電極と、
前記第１及び第２の電極の間の生体静電容量に反比例した電圧に基づいて、前記被験者のストレス反応を検出する検出手段とを、備える
ことを特徴とするストレス検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載のストレス検出装置であって、
前記検出手段は、前記生体静電容量の基準静電容量に対する反比例分圧電圧を検出することを特徴とするストレス検出装置。
【請求項３】
送信装置と受信装置とを備えるストレス検出システムの送信装置であって、
被験者の皮膚に接触するとともに、電力の供給を受ける第１の電極と、
前記第１の電極の一部を覆い、該第１の電極の短絡を防止する絶縁性の第１の短絡防止体と、
前記被験者の皮膚に接触し、該皮膚を介して前記第１の電極と電気的に接続される第２の電極と、
前記第２の電極の一部を覆い、該第２の電極の短絡を防止する絶縁性の第２の短絡防止体と、
前記第１及び第２の電極の間の生体静電容量に反比例した電圧を周波数信号に変換し、該周波数信号を前記受信装置に送信するとともに、前記第１又は第２の短絡防止体に固定される送信手段と、
前記第１及び第２の電極並びに前記送信手段に電力を供給するとともに、前記第１又は第２の短絡防止体に固定される電力供給手段と、を備える
ことを特徴とする送信装置。
【請求項４】
請求項３に記載の送信装置と、該送信装置から出力される周波数信号を受信する受信装置とを備え、
前記受信装置は、
前記周波数信号を電圧に復調する変換手段と、
前記変換手段が復調した電圧に基づいて前記被験者のストレス反応を解析する解析手段と、を有する
ことを特徴とするストレス検出システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２３９５６２（Ｐ２０１２−２３９５６２Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１０９２７（Ｐ２０１１−１１０９２７）
【出願日】平成２３年５月１８日（２０１１．５．１８）
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１８日（２０１１．５．１８）
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【Ｆターム（参考）】
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