JP2007061484A - 注意喚起システム - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、脳の上前頭回内側部の脳活動値を測定し、その測定値に基づいて注意喚起を行う注意喚起システムを提供することを目的とする。
【解決手段】
当該注意喚起システムは、移動体の操作者６又は移動体周辺の人に対して注意喚起を行う注意喚起手段３、７と、操作者６の上前頭回内側部に関する脳活動値を取得する脳活動値取得手段１と、前記脳活動値と所定の閾値とを比較し、その比較結果に基づいて前記注意喚起手段３、７を制御する注意喚起制御手段２とを備えることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、近赤外分光脳機能測定法等を用いた注意喚起システムに関し、特に、上前頭回内側部の脳活動値に基づいて操作者に対する注意喚起の実行を制御する注意喚起システムに関する。

近赤外分光脳機能測定法のような光生体測定法を用いて、移動体の操作中における操作者の脳活動値を測定し、測定値に応じて操作者の注意を喚起する手段を実行させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−２２４０９２号公報

しかしながら、上述の従来技術では、操作者の注意を喚起するために、脳のどの部分を測定すればよいかが開示されていない。本発明の発明者は、注意力が欠けている状態と注意力がある状態とで人の脳の上前頭回内側部の脳活動値に有意差が生ずることを発見した。

そこで、本発明は、脳の上前頭回内側部の脳活動値を測定し、その測定値に基づいて注意喚起を行う注意喚起システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、第1の発明に係る注意喚起システムは、移動体の操作者又は移動体周辺の人に対して注意喚起を行う注意喚起手段と、操作者の上前頭回内側部に関する脳活動値を取得する脳活動値取得手段と、前記脳活動値と所定の閾値とを比較し、その比較結果に基づいて前記注意喚起手段を制御する注意喚起制御手段と、を備えることを特徴とする。

第２の発明は、第1の発明に係る注意喚起システムにおいて、前記脳活動値が右の上前頭回内側部に関する脳活動値であることを特徴とする。

第３の発明は、第1の発明に係る注意喚起システムにおいて、前記脳活動値が右の上前頭回内側部での酸素化ヘモグロビン濃度の値群から成る標本間の有意差検定における有意確率であることを特徴とする。

第４の発明は、第1の発明に係る注意喚起システムにおいて、前記所定の閾値が移動体の周囲環境情報に基づいて決定されることを特徴とする。

第５の発明は、第１の発明に係る注意喚起システムにおいて、前記所定の閾値が、移動体の周囲環境が変化する前の脳活動値に基づいて決定されることを特徴とする。

本発明によれば、脳の上前頭回内側部の脳活動値を測定し、その測定値に基づいて注意喚起を行うことで、信頼性の高い注意喚起システムを提供することが可能となる。

以下、図面を参照しつつ本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、実施例1に係る注意喚起システムの構成を示す。実施例１の注意喚起システム１００は、脳活動値取得手段１、注意喚起制御手段２、モニター３、カーナビゲーションシステム４、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）５及びスピーカー７から構成される。

脳活動値取得手段１は、近赤外分光法を応用した近赤外分光脳機能イメージング（ｆＮＩＲＳ（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｎｅａｒ ＩｎｆｒａＲｅｄ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）によるマルチチャンネル酸素モニターや光トポグラフィ装置であり、ブローブをドライバー６の頭部に装着して近赤外線を頭部に照射し、頭部に装着された他のブローブでその透過光を検出することで、非侵襲的に血液中の酸素化ヘモグロビン濃度、還元ヘモグロビン濃度、総ヘモグロビン濃度等の脳活動値を測定する。脳活動値は、上述の酸素化ヘモグロビン濃度等の値の他、これらの値の平均値、標準偏差等の二次的な値を含むものとする。なお、ブローブをドライバー６の頭部に装着することなく、レーザー光を頭部に照射しカメラ等で透過光を検出してもよい。

注意喚起制御手段２は、図示しないバスを介して互いに接続されたＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＮＶＲＡＭ（Ｎｏｎ−Ｖｏｌａｔｉｌｅ ＲＡＭ）等からなるマイクロコンピュータにより構成されている。注意喚起制御手段２には、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの適切な通信ネットワークを介して、車両の各種電子機器（モニター３やスピーカー７等の注意喚起手段、カーナビゲーションシステム４等）が接続される。

注意喚起制御手段２は、ＮＶＲＡＭ等に予め設定されている所定の閾値と、脳活動値取得手段１で取得された酸素化ヘモグロビン濃度とを比較する。注意喚起制御手段２は、この比較結果に基づいてモニター３に注意を喚起するためのメッセージを表示したり、スピーカー７を介してアラーム音を発したり、或いは、エアコンから冷気を吹き出したりして、ドライバー６の注意を喚起するようモニター３、スピーカー７又はエアコン等の注意喚起手段を制御する。また、注意喚起制御手段２は、ブレーキ（図示せず。）を制御して車両を安全に停止させたり、発信機（図示せず。）を介して警察や救急に信号を発したり、通信装置（例えば携帯電話）により自動的に外部のセンタ施設に連絡したり、ライトを点滅させて他の車両に注意を促したりしてもよい。

ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）８及びＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）９を備えるカーナビゲーションシステム４と衛星信号を利用して自車の現在位置を測定するＧＰＳ５とは、協働してＨＤＤ９等に記憶された地図情報と自車の位置情報とから目的地への誘導等を行う。ＧＰＳ５では、自車の位置は、ＧＰＳ受信機によりＧＰＳアンテナを介してＧＰＳ衛星が出力するＧＰＳ信号に基づいて測位・演算される。測位方法は、単独測位や相対測位（干渉測位を含む。）等の如何なる方法であってもよいが、好ましくは精度の高い相対測位が用いられる。この際、自車位置は、車速センサやジャイロセンサ等の各種センサの出力や、ビーコン受信機及びＦＭ多重受信機を介して受信される各種情報に基づいて補正されてもよい。また、自車位置は、公知のマップマッチング技術により、カーナビゲーションシステム4の地図情報を用いて適宜補正されてもよい。

注意喚起システム１００は、カーナビゲーションシステム4の地図情報及びＧＰＳ５の位置情報に基づき車両の周囲環境を把握し、例えば車両がスクールゾーンや住宅街を通過したり接近したりする場合に、注意喚起制御手段２をしてスピーカー等の注意喚起手段を実行させる条件となる当該閾値を変更し、脳活動値取得手段１が取得した脳活動値に応じて注意喚起手段が実行され易いようにする。なお、カーナビゲーションシステム４及びＧＰＳ５の他に、ＶＩＣＳ（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）の情報に基づいて当該閾値を変更し、脳活動値取得手段１が取得した脳活動値に応じて注意喚起手段を制御することも可能である。また、通信装置により取得する情報提供センタからの外部情報に基づいて当該閾値を変更し、脳活動値取得手段１が取得した脳活動値に応じて注意喚起手段を制御することも可能である。

図２は、人間の脳を上から見た図である。矢印は、顔の前方を示す。人間の脳は、左上前頭回内側部１０、右上前頭回内側部１１、左上前頭回１２、右上前頭回１３、左補足運動野１４、右補足運動野１５、左中前頭回１６、右中前頭回１７、左中心前回１８、右中心前回１９等の複数の領域で構成される。Ａ、Ａ’で示す上前頭溝は、上前頭回と中前頭回とを隔てる。Ｂ、Ｂ’で示す下前頭溝は、中前頭回と下前頭回とを隔てる。また、Ｃ、Ｃ’は中心溝を示す。これら領域はそれぞれ言語活動や手指の動きなど人間の特定の活動を司る。例えば、被験者が会話などの言語活動を行うと脳の所定の領域の血流が活発になり酸素の運搬量も増加する。これにより、脳のどの領域が言語活動を司っているのかをｆＮＩＲＳ等を用いて酸素化ヘモグロビン濃度等を測定することにより特定できる。

複数のドライバーを対象に注意運転時の脳活動と漫然運転時の脳活動とを比較するために、血液中の酸素化ヘモグロビン濃度を測定したところ、注意運転時の酸素化ヘモグロビン濃度が漫然運転時の酸素化ヘモグロビン濃度と比較して、上前頭回内側部１０、１１、上前頭回１２、１３及び補足運動野１４、１５の周辺で高くなっていることが実験により明らかとなっている。ここで、「注意運転」とは、交差点等から歩行者等が飛び出す場合があることをドライバーに事前に知らせた上で当該交差点等のある道路を当該ドライバーに運転させる状態をいい、「漫然運転」とは、交差点等から歩行者等が飛び出す場合がないことをドライバーに事前に知らせた上で当該交差点等のある道路を当該ドライバーに運転させる状態をいう。運転開始前の酸素化ヘモグロビン濃度は、どちらの運転状態のどの脳の領域でも略同様であった。また、運転中のドライバーの脳は、注意運転及び漫然運転のどちらの状態においても、運転開始前の状態と比較して、中前頭回１６、１７周辺で酸素化ヘモグロビン濃度の上昇が見られた。また、注意運転の状態では、上前頭回内側部１０、１１及び補足運動野１４、１５の周辺で酸素化ヘモグロビン濃度の上昇が見られたが、漫然運転の状態では、上前頭回内側部１０、１１及び補足運動野１４、１５の周辺で酸素化ヘモグロビン濃度の上昇が見られなかった。

この実験結果から、脳活動値取得手段１を利用して、ドライバーの脳の所定領域の酸素化ヘモグロビン濃度を取得し、ドライバーが注意運転状態にあるか、或いは、漫然運転状態にあるかを判断することが可能となる。その結果、注意喚起制御手段２は、注意喚起手段を制御するためにこれらドライバーの運転状態の判断を利用することが可能となる。なお、注意運転状態又は漫然運転状態の他に、他の特定の状態を定義し酸素化ヘモグロビン濃度等により特徴付けてもよく、このような状態を定義せずに酸素化ヘモグロビン濃度等の値を直接、注意喚起手段の制御に使用してもよい。

また、注意運転時及び漫然運転時のそれぞれにおいて、複数のドライバーに対し、所定期間、所定間隔で脳の各領域における酸素化ヘモグロビン濃度の値を継続的にサンプリングし、それら値の群を１標本として、脳の各領域について注意運転時の標本及び漫然運転時の標本を採取した。このようにして得られたそれぞれの標本に対して、注意運転時及び漫然運転時における各脳領域での酸素化ヘモグロビン濃度の標本の有意差検定を行ったところ、右の上前頭回内側部１１で最も顕著な有意差（有意確率（Ｐ値）が最も小さい。）を示し、左の上前頭回内側部１０、右上前頭回１３、右の補足運動野１５で比較的顕著な有意差を示した。

このように、脳活動値取得手段１が測定するドライバーの脳の所定領域を右の上前頭回内側部に限定し、或いは、酸素化ヘモグロビン濃度の所定期間の平均値、所定期間の分散、変化率といった、測定値を二次処理した値を利用可能にすることにより、注意喚起制御手段２は、ドライバーが注意運転状態にあるか、或いは、漫然運転状態にあるかをより厳密に判断することが可能となる。その結果、注意喚起制御手段２は、注意喚起手段が誤って頻繁に実行されるといった誤作動を引き起こすことなく、注意喚起手段をより適切に制御することが可能となる。

図３は、実施例1に係る注意喚起システムの処理の流れを示すフローチャートである。注意喚起システム１００において、注意喚起制御手段２は、カーナビゲーション4及びＧＰＳ５により、車両の現在位置を検出し、車両がスクールゾーンや住宅街などの歩行者や自転車の多い地域を走行しているか否かを判断する（ステップＳ１）。この判断は、スクールゾーンなどの地域に既に進入しているときに行われてもよく、当該地域に進入する前に事前に行われてもよい。次に、注意喚起制御手段２は、脳活動値取得手段１によりドライバー６の上前頭回内側部にある血液中の酸素化ヘモグロビン濃度を測定し、ドライバー６が注意運転状態にあるか、或いは、漫然運転状態にあるかを検出する（ステップＳ２）。次に、注意喚起制御手段２は、車両がスクールゾーンを走行しており、かつ、ドライバー６が漫然運転状態にある場合には（ステップＳ３のＹＥＳ）、スピーカー７から警告音及び警告メッセージを発しモニター３に警告メッセージを表示する等の注意喚起手段を実行する（ステップＳ４）。車両がスクールゾーンを走行していない場合、或いは、ドライバー６が注意運転状態にある場合には（ステップＳ３のＮＯ）、注意喚起制御手段２は、注意喚起手段を実行しない。なお、注意喚起制御手段２は、車両の現在位置に関わらず、ドライバー６の運転状態に基づいて、警告メッセージをスピーカー７から発するなどの注意喚起手段を制御してもよい。

また、注意喚起制御手段２は、スクールゾーンや住宅街等の位置情報の他に、気象情報、渋滞情報、現在時刻、運転時間等の情報を考慮に入れて、脳活動値取得手段１によるドライバー６の脳活動値との比較に用いる閾値（例えば酸素化ヘモグロビン濃度の所定の値、有意差検定における有意確率（Ｐ値）等の所定の値をいう。）を決定し、その比較結果に基づいて注意喚起手段を制御してもよい。例えば、大雨警報が発動されている地域に進入した場合にドライバー６が漫然運転状態であれば注意喚起手段を実行し、又は、渋滞最後尾に接近した場合にドライバー６が漫然運転状態であれば注意喚起手段を実行してもよい。また、走行開始からの運転時間が所定の時間を上回った場合に、注意運転状態であると判断される条件をより厳格にして注意喚起手段が実行され易いよう閾値を変更してもよい。

また、注意喚起制御手段２は、ドライバー６の運転行動の情報を考慮に入れて、脳活動値取得手段１によるドライバー６の脳活動値と当該運転行動の情報とを併用しながら注意喚起手段を実行してもよい。例えば、スクールゾーンや住宅街等を通過する際の車両速度をドライバーの運転行動の情報の１つとして利用してもよい。具体的には、当該区域を通過するときの平均車両速度をデータベース化してＨＤＤ９等に保持しておき、過去の平均車両速度と現在速度との比較や車両加速度に基づいて、脳活動値取得手段１によるドライバー６の脳活動値との比較に用いる閾値を決定する。例えば、現在速度が過去の平均速度より速く、かつ、加速途中にある場合には、注意運転であると判断される条件をより厳格にして注意喚起手段が実行され易いように閾値を変更してもよい。

このように、車両の周囲環境等に応じて注意喚起手段を制御する条件を変更することにより、ドライバーの注意を適切に喚起することが可能となる。どのような環境においても同じように注意喚起手段を実行したり、或いは、注意喚起手段を実行する頻度が高かったりすると、ドライバーは注意喚起手段による警告等に不信を抱くようになるからである。

注意喚起手段には、モニター３とスピーカー７とを使用する段階、エアコンを併用する段階、さらにドライバー６自身への注意喚起ばかりでなく、クラクションやハザードランプによりドライバー6の異常を他車に知らせる段階、又は、警察若しくは救急に信号を発する段階等、その重篤度に応じて複数の段階を設けてもよく、上述の情報に応じてこれらの段階を使い分けてもよい。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述した実施例は、車両に適用される注意喚起システムに関するものであったが、本発明は、例えば船舶、ロボット、航空機等のような、操縦に注意力を要する他の移動体にも適用可能である。また、かかる移動体等を遠隔的に操作する操作者に対しても適用可能である。

また、上述した実施例において、注意喚起制御手段２は、カーナビゲーションシステム4のＥＣＵ８により具現化されてもよい。

また、上述した実施例では、注意力が欠けている状態と注意力がある状態とで人の脳の上前頭回内側部の脳活動値に有意差が生ずるという知見に基づいて、上前頭回内側部の脳活動値のみを評価している。これにより、脳活動値取得手段１の小型化や脳活動値の演算負荷の低減を可能にすると共に、他の部位の脳活動値の影響を排除して高精度に人の注意力の強弱を判断可能としている。しかしながら、本発明は、上前頭回内側部の脳活動値を主として用い、他の部位（例えば左の上前頭回内側部１０、右上前頭回１３、右の補足運動野１５）の脳活動値を従として補助的に用いる構成を除外するものでない。

また、上述した実施例において、被測定者の相違により脳活動値の差異（即ち個人差）があることから、実走行時に測定される上前頭回内側部の脳活動値の特徴をユーザ別に学習し、脳活動値に対する閾値を学習結果に応じて補正してもよい。この場合、上前頭回内側部の脳活動値の特徴を、当該脳活動値取得時の車両の走行状態や運転者の運転操作等に関連付けて学習することも有効である。

また、上述した実施例において、被測定者が同一であっても体調等が時間により変化し、脳活動値にも差異が生じる場合があることから、実走行時の脳活動値を継続的にサンプリングし、脳活動値の相対的な変化から注意力の強弱を判断してもよい。このように、脳活動値に対する閾値を移動体の周囲環境が変化する前の脳活動値に基づいて決定することも可能である。

実施例1に係る注意喚起システムの構成図である。 人間の脳の上面図である。 実施例1に係る注意喚起システムの処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 脳活動値取得手段
２ 注意喚起制御手段
３ モニター
４ カーナビゲーション
５ ＧＰＳ
６ ドライバー
７ スピーカー
８ ＥＣＵ
９ ＨＤＤ
１０ 左上前頭回内側
１１ 右上前頭回内側
１２ 左上前頭回
１３ 右上前頭回
１４ 左補足運動野
１５ 右補足運動野
１６ 左中前頭回
１７ 右中前頭回
１８ 左中心前回
１９ 右中心前回
１００ 注意喚起システム
Ａ、Ａ’ 上前頭溝
Ｂ、Ｂ’ 下前頭溝
Ｃ、Ｃ’ 中心溝

Claims (5)

1. 移動体の操作者又は移動体周辺の人に対して注意喚起を行う注意喚起手段と、
   操作者の上前頭回内側部に関する脳活動値を取得する脳活動値取得手段と、
   前記脳活動値と所定の閾値とを比較し、その比較結果に基づいて前記注意喚起手段を制御する注意喚起制御手段と、
   を備えることを特徴とする注意喚起システム。
2. 前記脳活動値が、右の上前頭回内側部に関する脳活動値であることを特徴とする請求項１に記載の注意喚起システム。
3. 前記脳活動値が、右の上前頭回内側部での酸素化ヘモグロビン濃度の値群から成る標本間の有意差検定における有意確率であることを特徴とする請求項１に記載の注意喚起システム。
4. 前記所定の閾値が、移動体の周囲環境情報に基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載の注意喚起システム。
5. 前記所定の閾値は、移動体の周囲環境が変化する前の脳活動値に基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載の注意喚起システム。

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