JP2013252764A - 居眠り警告装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の運転手の覚醒度が低く運転を禁止したのち、覚醒度が回復したときに禁止を解いていたが、再度、覚醒度が下がって運転すると危険性があった。
【解決手段】被験者の覚醒度を検知し、覚醒度が第１の所定値以下になったとき運転禁止信号を出力する警告信号出力手段と、前記覚醒度が前記所定値以下から回復したとき第１の所定値より大きい第２の所定値になったときに前記警告信号を解除する警告信号解除手段とを備えた居眠り警告装置に関する。
【選択図】図８

Description

本発明は、被験者の心電または脈拍、目の動作、欠伸等の生体または生理情報を用いて単なる居眠りまたは居眠り運転等の居眠りを警告する居眠り警告装置に関する。

特許文献１は、運転手の運転する車両の現在位置と走行状態を取得する車両状態取得手段と、前記運転手の覚醒度を判定する覚醒度判定手段と、前記車両状態取得手段によって前記車両が走行状態にあることが検出され、かつ、前記覚醒度判定手段によって前記運転手の覚醒度が、所定の度合いよりも低いと判定された場合に、前記車両状態取得手段によって検出された現在位置と地図データとを照合して最寄の駐車施設を検索する施設検索手段と、前記施設検索手段によって検索された駐車施設を管理する施設予約装置へ駐車スペースの予約要求を送信する施設予約手段と、前記施設検索手段によって検索された駐車施設へ車両を誘導するための指示を出力する指示出力手段とを備えたことを特徴とする車両制御装置を示している。

特許文献２は、運転者の眠気が検知されたら警報を出力するシステムにおいて、運転者の覚醒努力が増加したら迅速に警報を低減あるいは停止する機能を備えた報知システムを提供するもので運転手の警報に対する不快感を感じさせないように警報をできるだけ減少させるものである。

特開４８６１１４１号公報 特開２０１２−９３８６７号公報

以上に述べた特許文献１では、運転手が眠気生じたときに最寄の駐車場で速やかに仮眠を取らせるものであるが、運転手の立場からみると少しでも休憩、休息、仮眠をとったとしてもその休息した時間を挽回するために運転して再び眠気を生じて事故を起こす危険性もある。

また特許文献２では、画像解析による眠気度と心電数との２つの情報を用いて、どちらの数値も眠気の存在を示しているときに、警報を出力し始め、画像解析は時間がかかるのでその間は心電数、血圧の情報から眠気を観察し、覚醒努力が認められれば警報を低減または停止させるもので、運転手の居眠りの警報に対する不快感を避けるものである。しかしながら運転手自身は気持ちだけは自分では覚醒が回復したと思って再度、居眠り運転で大きな事故を起こしかねない欠点を有する。

本発明は、このような従来の構成が有していた問題を解決しようとするものであり、居眠り警告装置を提供することを目的とするものである。

本発明の請求項１は、被験者の覚醒度を検知する覚醒度検知手段と、前記覚醒度が第１
の所定値以下になったとき運転禁止信号を出力する警告信号出力手段と、前記覚醒度が前記所定値以下から回復したとき第１の所定値より大きい第２の所定値になったときに前記警告信号を解除する警告信号解除手段とを備えた居眠り警告装置を提供するものである。

請求項２は、前記覚醒度は、被験者の心電信号または脈拍信号を検出する心電または脈拍検出手段と、前記心電または脈拍信号からの心電または脈拍周期時系列のパワースペクトルを高周波域信号と低周波域信号に分割し、前記高周波域信号と前記低周波域信号とから得られる請求項１に記載の居眠り警告装置を提供するものである。

請求項３は、前記覚醒度は、被験者の眼の閉眼率を検出する閉眼率検出手段とを備え、前記閉眼率が第１の所定％以上の値で、前記心電または前記脈拍相当信号のピーク値が第１の所定％よりも低下し、第１の所定％よりも高い第２の所定％に回復したときに警告信号を解除する警告解除信号を出力する請求項１に記載の居眠り警告装置を提供するものである。

請求項４は、前記覚醒度は、前記閉眼率検出手段により眼の瞬きを検知し、第１の所定時間あたりの前記瞬き回数が所定回数以上発生したときに警告信号を発生するよう制御する請求項１に記載の居眠り警告装置を提供するものである。

請求項５は、前記閉眼率検出手段により眼の瞬きを検知し、前記瞬きが第２の所定時間以上の間に発生しないときは警告信号を発生するよう制御する請求項１に記載の居眠り警告装置を提供するものである。

請求項６は、前記覚醒度は、欠伸、身体の傾斜、身体の振動などを検出する検出手段があり、第３の所定時間当たりの前記欠伸または身体の所定以上の傾斜または身体の振動の回数が所定回数以上に達したときに警告信号を発生するよう制御する請求項１に記載の居眠り警告装置を提供するものである。

請求項７は、被験者が運転者であって該運転者の運転操作の単調度が検出されたとき、前記警告信号出力手段は、前記覚醒度が第１の値より大きい第３の所定値以下になったときに警告信号を出力し、前記警告信号解除手段は第３の所定値から回復して第４の所定値を越えたときに警告信号を解除する請求項１に記載の居眠り警告装置を提供するものである。

請求項８は、被験者の覚醒度を検知する覚醒度検知手段と、前記覚醒度が所定値以下のときに運転禁止信号を出力し、前記覚醒度を検知するタイミングを、前記単調度が検出されたときは、単調度が検出されないときに比べて覚醒度の検知するタイミングを多く設定する手段を備えた居眠り警告装置を提供するものである。

上述したように、本発明の居眠り警告装置は従来例のように覚醒度が所定の覚醒度よりも低下して居眠り状態に入ってとき回復しても覚醒度が前記所定の覚醒度よりも高いレベルに回復しなければ警告の解除を行なわないので、覚醒度が低下し、再び居眠りを起こしそうな状態にならないように、運転手が休憩を取るように勧めるので安全上において好都合である。

さらに、覚醒度が高くてもハンドル操作が少ないような直線路、高低差の少ない平坦な道路、追越し禁止路のように運転手にとって単調な運転が続くと急に眠くなって覚醒度が高くてもすぐに低下して眠気を催す危険性があるので覚醒度が標準のレベルよりも高いレベルで警告信号を出力し、回復レベルが標準のレベルよりも高いレベルにならなければ警告信号を解除しないので居眠り運転防止に好都合である。

覚醒度判定の一例を示すブロック図 心電検出可能な車両の心電検出ハンドル 心電検出可能な心電検出ベルト 心電検出部が検出する心電信号の一例を示す図 心電の周期と経過時間の関係を示す図 心電のＲ−Ｒ間隔の変動スペクトルを示す図 本発明の居眠り警告装置の機能を示す第１のブロック図 本発明の居眠り警告装置の制御部の第１のプログラムを示すフローチャート 本発明の居眠り警告装置の機能を示す第２のブロック図

図１は、運転手の車両の運転に対して運転手の覚醒度を基に居眠り警告を与える一例を示すブロック図である。

１は覚醒度監視装置で、運転手の心電信号を計測する２で示す心電計測部で計測した運転手の心電間隔を時系列に記憶する、３で示す記憶部と、先に記憶した心電間隔の変動スペクトルを周波数分析する、４で示す分析部と、分析した前記変動スペクトルから求めた交感神経と副交換神経から得られた覚醒度を出力して、運転手の覚醒度が適切かどうかを判定する５で示す覚醒度判定部と、判定された覚醒度から運転手に警告する６で示す警告部と、判定された覚醒度から運転手の送風、暖房、冷房、空調等の環境変化を与える７で示す環境制御部とからなる。

心電計測部２は、被験者の心電信号を検出する手段であり、例えば、被験者に接触している電極に対して電圧を付加し、各電極の電位差から被験者の心電信号を検出する。例えば、図２は、特開２００１−２３８８５８号に示された図であるが、図示のように自動車のハンドルに心電を検出可能な電極を設けた心電検出ハンドル１０を握る運転手の心電を測定可能である。また、図３は、当出願人の出願による特開２０１２−４５１９５号公報に示された図面であり、不図示の心電を検出可能な電極を設けた心電検出ベルト１１を運転手の裸体で胸の部分に巻き、前記電極から心電を検出する。

図４は、心電を計測する不図示の心電計測部２が検出する心電信号の例を示す。

Ｒ−Ｒ間隔は、心電の一周期中の最も鋭いピークであるＲ波とＲ波の間隔を言い、心電計測部２で検出される。心電としてはＲ波以外、図示したようにＰ、Ｒ、Ｑ、Ｓ、Ｔ、Ｕと名称が付けられているが、本発明では自律神経の観点からＲ波について説明する。

図５は、図４で測定された心拍のＲ−Ｒ間隔の時系列を一例と示し、横軸は経過時間、縦軸はＲ−Ｒ間隔の時間を表し、図６は、図５の時系列を周波数分析したパワースペクトルを示す。

心拍の周期は５００ｍｓから１０００ｍｓの間にあり、これを周波数スペクトル分析すると、０．３Ｈｚ前後のＲＳＡ（呼吸性変動）が副交感神経の活動状態を示し、０．１Ｈｚ前後のＭＷＳＡ（血圧性変動）が交感神経と副交感神経の両方の活動状態を示している。特許２５０５７０２号公報では、血圧変動成分ＭＷＳＡを呼吸性変動成分ＲＳＡで除算することにより、交感神経の活動度を推定し、これを覚醒度とする。あるいは交感神経の活動度と副交感神経の活動度の差分を演算して覚醒度としている。

したがって、心拍の変動は、呼吸変動や血圧変動と一定の関係をもっており、心拍のＲ−Ｒ間隔のゆらぎのパワースペクトルを解析することにより、交感神経と副交感神経の緊張度を知ることができる。一般に、交感神経は身体の活動力を高め、副交感神経は身体の疲労を回復させるように働く。したがって交感神経と副交感神経の活動状態を知ることにより、身体の覚醒度を知ることが出来る。

覚醒度の判定は上述の交感神経、副交感神経のバランスから行なうもの以外に、特許４２４０１１８号公報では、運転者の顔画像を取得し、運転者の顔向き角度に基づいて覚醒度を判定することが提案されている。

特許３１２７７６０号公報で示された従来の技術では、まばたきパラメータ（閉眼時間、閉眼頻度、閉眼間隔等）を平常時の値からどの程度変化したかを判断して覚醒度を推定し、居眠り状態を検出する技術が示されている。

また特許２９１７７５４号では、従来の技術として、覚醒度の低い状態になると、運転者のハンドル操作が減少して雑になり微小な操舵修正が行なわれなくなる傾向があり、所定の検出角度に対するハンドル操舵角の逸脱頻度を検出して正常運転時に期待される頻度と比較することで正常な覚醒度で運転しているかどうかを判別する例が示されている。また覚醒時に比べると皮膚電位が低下する例も示されている。

また、特開２０１０−２０４９８４号公報では、運転手の欠伸、ため息、深呼吸を撮像して覚醒度低下の初期状況であることを検出する例が示されている。

さらに特許３７６３６６８号公報では、単調運転状態判定手段により単調運転状態にあることを検知すると、ゆらぎ間隔で運転者にとって不快感なく適切なタイミングで香りを発生させて運転者の覚醒度を維持し、覚醒度が低下した時は、ゆらぎ間隔よりも短い一定間隔で単調運転時とは異なるパターンでより強い刺激を与える状態で香りを発生させて運転者の覚醒度を回復させることが述べられている。

図７は、本発明の居眠り警告装置の機能を示す第１のブロック図を示す。

１５で示す制御部の入力側に１６で示す心拍相当の情報が入力される心拍相当情報部、１７で示す目的地情報部が接続する。制御部１５の出力側に２５で示す車両駆動部、２６で示す駆動ＯＫ表示部、２７で示す運転注意警告表示部、２８で示す運転禁止表示部が接続される。

図８は、本発明の居眠り警告装置の制御部の第１のプログラムを示すフローチャートを示す。

まずＳ１で運転手の覚醒度を、心電検出可能な、接点部をハンドルに備えた心電検出ハンドル１０に手のひらで接触するか、心電検出可能な心電検出ベルトを運転手の裸体の胸に巻き心電ベルトの胸と接触する部分に接点を備え、図４に示すような心電情報が出力され、前述したように、血圧変動成分ＭＷＳＡを呼吸性変動成分ＲＳＡで除算することにより、交感神経の活動度を推定し、これを覚醒度とする。あるいは交感神経の活動度と副交感神経の活動度の差分を演算して覚醒度を測定する。

次にＳ２で、運転手の覚醒度がＡ値以上の大きさであるかどうかを判別し、覚醒度がＡ値以上であると判断すると、Ｓ３で示すように、運転手に不図示の運転ＯＫ表示を行ない。Ｓ４で示すように車両の駆動が許可される。

Ｓ５で、車両を駆動してのち、ｔ０時間ごとに、Ｓ１に戻って覚醒度を測定を繰り返し、Ｓ６でｔ０時間に達しないときに目的地情報部１７の信号と車両の不図示の地図情報出力とが一致したときに目的地に到達したと判定し、Ｓ７で目的地に到達したときに駆動を終了する。

Ｓ１で測定した覚醒度がＳ２でＡ値以上でなくて、Ｓ８に進み、覚醒度がＡ値とＢ値の間の値であると判定したときに、Ｓ９で覚醒度がそれほど高くないので運転に注意するよう表示がなされ、Ｓ１０で車両の駆動が許可される。Ｓ１１で前述の車両の駆動開始からｔ０時間よりも短いｔ１時間後にＳ１に戻り覚醒度を測定し、覚醒度がＡ値以上の大きさのときはＳ３に進み、そうでないときはＳ８に進む。

Ｓ１１でｔ１時間経過しないときに目的地情報１７の信号と車両の不図示の地図情報出力とが一致したときに目的地に到達したと判定し、Ｓ１３で車両の駆動を終了する。

Ｓ８からＳ１４に進み覚醒度がＢ値以下であると判定したときに、Ｓ１５に進み車両の駆動停止表示がなされ、Ｓ１６に進んで車両を停止し、Ｓ１７に進み停止時間Ｔを設定するが、この停止時間Ｔの数値は覚醒度に応じて決め、Ｔ０とする。

停止時間Ｔ０が経過後に、運転手はまだ休養が取れたかどうか不明のなので、判定すべき覚醒度が初期のＡよりも大きな値Ａ＋αを越えているかを判定し、越えていると判断したときにＳ２０に進んで車両の駆動を開始し、駆動開始からｔ２時間ごとにＳ１に戻り、覚醒度を測定する。その間にｔ２時間経過しないときに目的地情報１７の信号と車両の不図示の地図情報出力とが一致したとき、目的地に到達したと判定し、Ｓ２３で車両の駆動を終了する。

図９は、本発明の居眠り警告装置の機能を示す第２のブロック図を示す。

制御部１５の、入力側には、図７と同じよ運転手の目の閉じ具合を示す、１８で示す閉眼率情報部、１９で示す瞬き頻度を示す瞬き頻度情報部、２０で示す欠伸の頻度を示す欠伸頻度情報部、２１で示す体の揺れの頻度を示す体の揺れ情報部が接続されている。心拍相当の信号で覚醒度を測定したと同様にそれぞれの情報に閾値を設けて覚醒度を判定してもよい。さらに、追越し禁止、低速制限、直線路情報で単調運転になると覚醒度が低下することを考えて単調運転情報部が接続される。出力側は図７と同じである。

単調運転のときは、覚醒度が高くても緊張度が低下するので覚醒度判定レベルを高い値に設定するか、または覚醒度を測定するタイミングを他の場合に比べて早くして覚醒度を頻繁に測定するようにしてもよい。例えば図８のＳ５で述べたｔ０時間ごとに覚醒度を測定するのをｔ０よりも短い時間に設定すると、図８の場合よりも覚醒度を測定する機会が増えて覚醒度が低下していることに気づきやすくなり、誤って居眠り運転をさせる機会を少なくすることができる。

１ 覚醒度監視装置
２ 心電計測部
３ 記憶部
４ 分析部
５ 覚醒度判定部
６ 警告部
７ 環境整備部
１０ ハンドル
１１ 心電ベルト
１５ 制御部
１６ 心拍相当情報部
１７ 目的地情報部
２５ 車両駆動部
２６ 駆動ＯＫ表示部
２７ 運転注意警告部
２８ 運転禁止表示部

Claims (8)

1. 被験者の覚醒度を検知する覚醒度検知手段と、前記覚醒度が第１の所定値以下になったとき運転禁止信号を出力する警告信号出力手段と、前記覚醒度が前記所定値以下から回復したとき第１の所定値より大きい第２の所定値になったときに前記警告信号を解除する警告信号解除手段とを備えた居眠り警告装置。
2. 前記覚醒度は、被験者の心拍信号または脈拍信号を検出する心拍または脈拍検出手段と、前記心拍または脈拍信号からの心拍または脈拍周期時系列のパワースペクトルを高周波域信号と低周波域信号に分割し、前記高周波域信号と前記低周波域信号とから得る請求項１に記載の居眠り警告装置。
3. 前記覚醒度は、被験者の眼の閉眼率を検出する閉眼率検出手段とを備え、前記閉眼率が第１の所定％以上の値で、前記心拍または前記脈拍相当信号のピーク値が第１の所定％よりも低下し、第１の所定％よりも高い第２の所定％に回復したときに警告信号を解除する警告解除信号を出力する請求項１に記載の居眠り警告装置。
4. 前記覚醒度は、前記閉眼率検出手段により眼の瞬きを検知し、第１の所定時間あたりの前記瞬き回数が所定回数以上発生したときに警告信号を発生するよう制御する請求項１に記載の居眠り警告装置。
5. 前記閉眼率検出手段により眼の瞬きを検知し、前記瞬きが第２の所定時間以上の間に発生しないときは警告信号を発生するよう制御する請求項１に記載の居眠り警告装置。
6. 前記覚醒度は、欠伸、身体の傾斜、身体の振動などを検出する検出手段があり、第３の所定時間当たりの前記欠伸または身体の所定以上の傾斜または身体の振動の回数が所定回数以上に達したときに警告信号を発生するよう制御する請求項１に記載の居眠り警告装置。
7. 被験者が運転者であって該運転者の運転操作の単調度が検出されたとき、前記警告信号出力手段は、前記覚醒度が第１の値より大きい第３の所定値以下になったときに警告信号を出力し、前記警告信号解除手段は第３の所定値から回復して第４の所定値を越えたときに警告信号を解除する請求項１に記載の居眠り警告装置。
8. 被験者の覚醒度を検知する覚醒度検知手段と、前記覚醒度が所定値以下のときに運転禁止信号を出力し、前記覚醒度を検知するタイミングを、前記単調度が検出されたときは、単調度が検出されないときに比べて覚醒度の検知するタイミングを多く設定する手段を備えた居眠り警告装置。