JP2008161664A - 覚醒度判定装置及び覚醒度判定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】覚醒度判定装置1は、運転者の心拍信号を取得する心拍センサ10と、心拍信号を処理して運転者の眠気を検知するECU20とを備えている。ECU20には、心拍信号から心拍周期時系列を取得する心拍信号前処理部21、心拍周期時系列から心拍ゆらぎ低周波成分パワーを取得する特徴量抽出部22、心拍ゆらぎ低周波成分パワーに基づいて運転者の眠気発生の有無を判定する眠気検知部23、心拍ゆらぎ低周波成分パワーに基づいて運転者に対して眠気を除去するための刺激を付与するタイミングを設定する刺激タイミング設定部25、および、設定されたタイミングで運転者に対して刺激を付与する眠気除去刺激出力部26が構成されている。
【選択図】図1
Description
まず、図1を用いて、第1実施形態に係る覚醒度判定装置1の全体構成について説明する。図1は、覚醒度判定装置1の全体構成を示すブロック図である。以下、覚醒度判定装置1を車両に搭載し、車両の運転者の覚醒度低下を検知する場合を例にして説明する。
上述した覚醒度判定装置1の機能評価試験として、覚醒低下検知試験を行った。ここでは、被験者(運転者)の心拍ゆらぎ低周波成分パワーに基づく眠気検知結果と、顔画像から得られた眠気レベル官能評価結果とを比較することにより評価試験を行った。その試験方法及び試験結果を説明する。試験は次の手順で行った。
2.顔画像時系列を下記のレベル1〜レベル5を基準として評価し、被験者の眠気を5段階レベルに分ける(官能評価)。なお、官能評価の評価者は2名とした。
レベル1:全く眠くなさそう(視線の移動が速く頻繁である、瞬きは2秒に2回位の安定した周期、動きが活発で身体の動きを伴う)
レベル2:やや眠そう(唇が開いている、視線移動の動きが遅い)
レベル3:眠そう(瞬きはゆっくりと頻発、口の動きがある、座り直し有り、顔に手をやる)
レベル4:かなり眠そう(意識的と思われる瞬きがある、頭を振る・肩の上下動などの無用な身体全体の動きがある、あくびは頻発し深呼吸も見られる、瞬きも視線の動きも遅い)
レベル5:非常に眠そう(瞼を閉じる、頭が前に傾く、頭が後ろに倒れる)
(出典:「人間感覚計測マニュアル、第一編」、P146、人間生活工学研究センター)
3.2名の官能評価の平均値Sensを算出する。
4.官能評価平均値Sensから図15に示す表にしたがって、官能評価による眠気レベルD0〜D4を取得する。
5.同時に覚醒度判定装置1により心拍ゆらぎ低周波成分パワーに基づいて被験者の眠気の検知を行う。なお、評価の公正を期するため、評価者に対し被験者の心拍信号から求めた心拍ゆらぎ低周波成分パワーに関する情報は事前に一切与えなかった。
実施例1と異なる被験者に対して覚醒低下検知試験を行った。試験方法は上述した実施例1と同一であるのでここでは説明を省略する。
上述した覚醒度判定装置1の刺激付与タイミングの評価試験として、刺激付与タイミング試験を行った。ここでは、心拍信号の計測と同時に、眠気をとるための刺激が欲しいと感じたときに被験者(運転者)にスイッチを押してもらった。
実施例3と異なる被験者に対して刺激付与タイミング試験を行った。試験方法は上述した実施例3と同一であるのでここでは説明を省略する。
次に、図20を用いて、第2実施形態に係る覚醒度判定装置2の構成について説明する。図20は、覚醒度判定装置2の全体構成を示すブロック図である。なお、図20において第1実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。
D2=M+(b×SD) ・・・(1)
ただし、bは係数、Mは心拍ゆらぎ低周波成分パワーの区間平均値、SDは心拍ゆらぎ低周波成分パワーの区間標準偏差である。
D1=M+(a×SD) ・・・(2)
ただし、aは、a<bを満足する係数である。
上述した覚醒度判定装置2の機能評価試験として、心拍ゆらぎ高周波成分パワーを考慮した場合と考慮しない場合とについて覚醒低下検知試験を行った。図25,図26を参照しつつ、その試験結果を説明する。図25は、心拍ゆらぎの高周波成分パワーを考慮しない場合の眠気検知結果の一例を示す図である。一方、図26は、心拍ゆらぎ高周波成分パワーを考慮した場合の眠気検知結果の一例を示す図である。図25,26の横軸は検知開始からの経過時間(秒)であり、縦軸は、上段から、官能評価結果、眠気検知結果、心拍ゆらぎ低周波成分パワー/心拍ゆらぎ高周波成分パワーである。
上述した覚醒度判定装置2の機能評価試験として、眠気判定しきい値を固定した場合と可変させた場合とについて覚醒低下検知試験を行った。図27,図28を参照しつつ、その試験結果を説明する。図27は、眠気判定しきい値を固定したときの眠気検知結果の一例を示す図である。一方、図28は、眠気判定しきい値を可変したときの眠気検知結果の一例を示す図である。図27,28の横軸は検知開始からの経過時間(秒)であり、縦軸は、上段から、官能評価による眠気度、心拍ゆらぎ低周波成分パワーである。
上述した覚醒度判定装置2の機能評価試験として、第2眠気判定しきい値の変更試験を行った。図29を参照しつつ、その試験結果を説明する。図29は、眠気判定しきい値の変更結果の一例を示す図である。図29の横軸は検知開始からの経過時間(秒)であり、縦軸は、上段から、心拍ゆらぎ低周波成分パワー、心拍数である。
Claims (26)
- 活動中の人の生体信号を取得する信号取得手段と、
前記信号取得手段により取得された前記生体信号から、眠気に抗する状態の強さを示す生理指標を取得する指標取得手段と、
前記指標取得手段により取得された前記生理指標に基づいて、前記人の覚醒度を判定する判定手段と、を備えることを特徴とする覚醒度判定装置。 - 前記生理指標は、交感神経活動と相関を有するものであることを特徴とする請求項1に記載の覚醒度判定装置。
- 前記生体信号は、心拍信号であり、
前記生理指標は、前記心拍信号から取得された心拍ゆらぎ低周波成分の振幅スペクトルパワーであることを特徴とする請求項1または2に記載の覚醒度判定装置。 - 前記判定手段は、前記心拍ゆらぎ低周波成分の振幅スペクトルパワーが所定値よりも大きい場合に、覚醒度が低下していると判定することを特徴とする請求項3に記載の覚醒度判定装置。
- 前記判定手段は、前記心拍ゆらぎ低周波成分の振幅スペクトルパワーが大きい場合には小さい場合と比較して、覚醒度がより低下していると判定することを特徴とする請求項4に記載の覚醒度判定装置。
- 前記人に覚醒度を上昇させる刺激を与える刺激付与手段と、
前記刺激を与えるタイミングを設定するタイミング設定手段と、をさらに備え、
前記タイミング付与手段は、眠気に抗する状態の強さを示す前記生理指標に基づいて、前記刺激を与えるタイミングを設定することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の覚醒度判定装置。 - 前記人に覚醒度を上昇させる刺激を与える刺激付与手段と、
前記刺激を与えるタイミングを設定するタイミング設定手段と、をさらに備え、
前記タイミング付与手段は、前記心拍ゆらぎ低周波成分の振幅スペクトルパワーが所定値よりも大きくなったときから所定時間経過するまでの間に前記刺激を与えるタイミングを設定することを特徴とする請求項3〜5のいずれか1項に記載の覚醒度判定装置。 - 前記人に覚醒度を上昇させる刺激を与える刺激付与手段と、
前記刺激を与えるタイミングを設定するタイミング設定手段と、をさらに備え、
前記タイミング付与手段は、前記心拍ゆらぎ低周波成分の振幅スペクトルパワーが所定値を越えた後、直近の極小値をとるまでの間に前記刺激を与えるタイミングを設定することを特徴とする請求項3〜5のいずれか1項に記載の覚醒度判定装置。 - 活動中の人の生体信号を取得する信号取得ステップと、
前記信号取得ステップで取得された前記生体信号から、眠気に抗する状態の強さを示す生理指標を取得する指標取得ステップと、
前記指標取得ステップで取得された前記生理指標に基づいて、前記人の覚醒度を判定する判定ステップと、を備えることを特徴とする覚醒度判定方法。 - 前記生理指標は、交感神経活動と相関を有するものであることを特徴とする請求項9に記載の覚醒度判定方法。
- 前記生体信号は、心拍信号であり、
前記生理指標は、前記心拍信号から取得された心拍ゆらぎ低周波成分の振幅スペクトルパワーであることを特徴とする請求項9または10に記載の覚醒度判定方法。 - 前記判定ステップでは、前記心拍ゆらぎ低周波成分の振幅スペクトルパワーが所定値よりも大きい場合に、覚醒度が低下していると判定することを特徴とする請求項11に記載の覚醒度判定方法。
- 前記判定ステップでは、前記心拍ゆらぎ低周波成分の振幅スペクトルパワーが大きい場合には小さい場合と比較して、覚醒度がより低下していると判定することを特徴とする請求項12に記載の覚醒度判定方法。
- 前記人に覚醒度を上昇させる刺激を与える刺激付与ステップと、
前記刺激を与えるタイミングを設定するタイミング設定ステップと、をさらに備え、
前記タイミング付与ステップでは、眠気に抗する状態の強さを示す前記生理指標に基づいて、前記刺激を与えるタイミングを設定することを特徴とする請求項9〜13のいずれか1項に記載の覚醒度判定方法。 - 前記人に覚醒度を上昇させる刺激を与える刺激付与ステップと、
前記刺激を与えるタイミングを設定するタイミング設定ステップと、をさらに備え、
前記タイミング付与ステップでは、前記心拍ゆらぎ低周波成分の振幅スペクトルパワーが所定値よりも大きくなったときから所定時間経過するまでの間に前記刺激を与えるタイミングを設定することを特徴とする請求項11〜13のいずれか1項に記載の覚醒度判定方法。 - 前記人に覚醒度を上昇させる刺激を与える刺激付与ステップと、
前記刺激を与えるタイミングを設定するタイミング設定ステップと、をさらに備え、
前記タイミング付与ステップでは、前記心拍ゆらぎ低周波成分の振幅スペクトルパワーが所定値を越えた後、直近の極小値をとるまでの間に前記刺激を与えるタイミングを設定することを特徴とする請求項11〜13のいずれか1項に記載の覚醒度判定方法。 - 前記生理指標は、交感神経活動と相関を有するもの、及び副交感活動と相関を有するものであることを特徴とする請求項1に記載の覚醒度判定装置。
- 前記生体信号は、心拍信号であり、
前記生理指標は、前記心拍信号から取得された心拍ゆらぎ低周波成分の振幅スペクトルパワー、及び心拍ゆらぎ高周波成分の振幅スペクトルパワーであることを特徴とする請求項17に記載の覚醒度判定装置。 - 前記判定手段は、前記心拍ゆらぎ低周波成分の振幅スペクトルパワーが、前記心拍ゆらぎ高周波成分の振幅スペクトルパワーよりも大きい場合に、覚醒度が低下しているか否かを判定することを特徴とする請求項18に記載の覚醒度判定装置。
- 前記人の覚醒度が低下しているか否かを判定するためのしきい値を設定するしきい値設定手段を備え、
前記判定手段は、前記心拍ゆらぎ低周波成分の振幅スペクトルパワーが前記しきい値よりも大きい場合に、覚醒度が低下していると判定することを特徴とする請求項19に記載の覚醒度判定装置。 - 前記しきい値設定手段は、前記心拍信号、及び前記心拍ゆらぎ低周波成分の振幅スペクトルパワーに基づいて、前記しきい値を設定することを特徴とする請求項19に記載の覚醒度判定装置。
- 前記生理指標は、交感神経活動と相関を有するもの、及び副交感活動と相関を有するものであることを特徴とする請求項9に記載の覚醒度判定方法。
- 前記生体信号は、心拍信号であり、
前記生理指標は、前記心拍信号から取得された心拍ゆらぎ低周波成分の振幅スペクトルパワー、及び心拍ゆらぎ高周波成分の振幅スペクトルパワーであることを特徴とする請求項22に記載の覚醒度判定方法。 - 前記判定ステップでは、前記心拍ゆらぎ低周波成分の振幅スペクトルパワーが、前記心拍ゆらぎ高周波成分の振幅スペクトルパワーよりも大きい場合に、覚醒度が低下しているか否かを判定することを特徴とする請求項23に記載の覚醒度判定方法。
- 前記人の覚醒度が低下しているか否かを判定するためのしきい値を設定するしきい値設定ステップを備え、
前記判定ステップでは、前記心拍ゆらぎ低周波成分の振幅スペクトルパワーが前記しきい値よりも大きい場合に、覚醒度が低下していると判定することを特徴とする請求項24に記載の覚醒度判定方法。 - 前記しきい値設定ステップでは、前記心拍信号、及び前記心拍ゆらぎ低周波成分の振幅スペクトルパワーに基づいて、前記しきい値を設定することを特徴とする請求項25に記載の覚醒度判定方法。
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