JP7360495B1 - 生体状態誘導装置、生体状態誘導方法、及びプログラム - Google Patents

生体状態誘導装置、生体状態誘導方法、及びプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】運転者の生体状態を適切な状態に誘導することに加え、同乗者にとっても適切な刺激を与えられること。【解決手段】生体状態誘導装置は、車両の運転者の生体状態を推定する生体状態推定部と、運転者の生体状態を目標の状態とするための指標である目標値を決定する目標値決定部と、推定した前記生体状態及び前記目標値に基づき、前記運転者の生体状態が目標値に近づくよう誘導する音響刺激を発生させる音響刺激発生装置を制御する音響刺激発生部と、前記運転者以外の前記車両の同乗者に関する同乗者情報を取得する同乗者情報取得部と、前記同乗者情報に基づき前記同乗者の生体状態の目標状態を決定する目標状態決定部と、前記同乗者を振動により刺激する振動刺激発生装置を制御する振動刺激発生部と、を備え、前記振動刺激発生部は、前記同乗者の前記生体状態を前記目標状態に誘導するために前記振動を発生させる。【選択図】図1

Description

本発明は、生体状態誘導装置、生体状態誘導方法、及びプログラムに関する。
近年、交通参加者の中でも脆弱な立場にある人々にも配慮した持続可能な輸送システムへのアクセスを提供する取り組みが活発化している。この実現に向けて予防安全技術に関する研究開発を通して交通の安全性や利便性をより一層改善する研究開発に注力している。このような背景の元、例えば特許文献1には、車両乗員の脳の活性化度合を検出し活性化度合が適正状態でないと判定されると、活性化状態を適正化するために、音や振動によって現状の心拍数を目標とする心拍数に誘導する技術が開示されている。
特開2019-214334号公報
ところで、予防安全技術に関して、従来技術では、運転者の生体状態を活性化するための誘導刺激は同乗者にも同じように与えられることになる。しかしながら、運転者に与えられる誘導刺激が必ずしも同乗者にとって適した誘導刺激であるとは限らない。例えば、運転者には覚醒を促すような誘導刺激を与えたいが、同乗者である子供には睡眠を促すような誘導刺激を与えたいこともある。
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、運転者の生体状態を適切な状態に誘導することに加え、同乗者にとっても適切な刺激を与えられる生体状態誘導装置、生体状態誘導方法、及びプログラムを提供することを目的の一つとする。そして、延いては持続可能な輸送システムの発展に寄与するものである。
この発明に係る生体状態誘導装置、生体状態誘導方法、及びプログラムは、以下の構成を採用した。
(1):この発明の一態様に係る生体状態誘導装置は、車両の運転者の生体状態を推定する生体状態推定部と、運転者の生体状態を目標の状態とするための指標である目標値を決定する目標値決定部と、推定した前記生体状態及び前記目標値に基づき、前記運転者の生体状態が目標値に近づくよう誘導する音響刺激を発生させる音響刺激発生装置を制御する音響刺激発生部と、前記運転者以外の前記車両の同乗者に関する同乗者情報を取得する同乗者情報取得部と、前記同乗者情報に基づき前記同乗者の生体状態の目標状態を決定する目標状態決定部と、前記同乗者を振動により刺激する振動刺激発生装置を制御する振動刺激発生部と、を備え、前記振動刺激発生部は、前記同乗者の前記生体状態を前記目標状態に誘導するために前記振動を発生させる、生体状態誘導装置である。
(2):上記(1)の態様において、前記振動刺激発生部は、前記振動の周期を、前記音響刺激のBPM(Beats Per Minute)に基づいて変更する。
(3):上記(1)の態様において、前記振動刺激発生部は、前記振動の周期を、前記音響刺激のBPM(Beats Per Minute)に基づいて決定される周期の整数倍または整数の逆数倍に設定する。
(4):上記(3)の態様において、前記目標状態は、少なくとも覚醒状態とリラックス状態を含み、前記振動刺激発生部は、前記目標状態が前記覚醒状態の場合は、前記振動の周期を、前記音響刺激のBPMに基づいて決定される周期の整数の逆数倍に設定し、前記目標状態が前記リラックス状態の場合は、前記振動の周期を、前記音響刺激のBPMに基づいて決定される周期の整数倍に設定する。
(5):上記(4)の態様において、前記目標状態決定部は、前記同乗者情報から前記同乗者の目が開いているか否かを判定し、目が閉じている場合は前記目標状態を前記リラックス状態と決定する。
(6):上記(4)の態様において、前記目標状態決定部は、前記同乗者情報から前記同乗者が活動中か否かを判定し、活動中の場合は前記目標状態を前記覚醒状態と決定する。
(7):上記(4)の態様において、前記目標状態決定部は、前記同乗者情報から前記同乗者が会話中か否かを判定し、会話中であると判定した場合は前記目標状態を通常状態であると決定し、前記振動刺激発生部は、前記振動の周期を、前記音響刺激のBPMに基づいて決定される周期と同程度に設定する。
(8):上記(1)から(7)のいずれかの態様において、前記振動刺激発生部は、同乗者の着座するシートに設けられた振動子を振動させて前記振動を発生させる。
(9):上記(1)から(8)のいずれかの態様において、前記目標値決定部は、さらに前記運転者が選択した情報に基づき前記目標値を決定し、前記目標状態決定部は、さらに前記同乗者が選択した情報に基づき前記目標状態を決定する。
(10):この発明の一態様に係る生体状態誘導方法は、車載コンピュータが、車両の運転者の生体状態を推定し、運転者の生体状態を目標の状態とするための指標である目標値を決定し、推定した前記生体状態及び前記目標値に基づき、前記運転者の生体状態が目標値に近づくよう誘導する音響刺激を発生させる音響刺激発生装置を制御し、前記運転者以外の前記車両の同乗者に関する同乗者情報を取得し、前記同乗者情報に基づき前記同乗者の生体状態の目標状態を決定し、前記同乗者の前記生体状態を前記目標状態に誘導するために、前記同乗者を振動により刺激する振動刺激発生装置を制御する生体状態誘導方法である。
(11):この発明の一態様に係るプログラムは、車載コンピュータに、車両の運転者の生体状態を推定させ、運転者の生体状態を目標の状態とするための指標である目標値を決定させ、推定した前記生体状態及び前記目標値に基づき、前記運転者の生体状態が目標値に近づくよう誘導する音響刺激を発生させる音響刺激発生装置を制御させ、前記運転者以外の前記車両の同乗者に関する同乗者情報を取得させ、前記同乗者情報に基づき前記同乗者の生体状態の目標状態を決定させ、前記同乗者の前記生体状態を前記目標状態に誘導するために、前記同乗者を振動により刺激する振動刺激発生装置を制御させるプログラムである。
上述した(1)、(10)及び(11)の態様によれば、場合によっては音響刺激が同乗者にとって適切ではないこともあり、そのような場合でも振動の刺激で同乗者も適切な目標状態に誘導することができる。
上述した(2)の態様によれば、同乗者は音響刺激を聞いていても、振動に違和感を感じにくくなる。
上述した(3)の態様によれば、同乗者は音響刺激を聞いていても、振動に違和感を感じにくくなる。
上述した(4)の態様によれば、同乗者の心拍が振動の周期に誘導されることにより、生体状態の目標状態へ誘導されやすくなる。
上述した(5)の態様によれば、同乗者が寝ている場合にも適切な誘導刺激を与えることができる。
上述した(6)の態様によれば、同乗者が活動している時は活性化したい状況か、または車酔いしやすい状況である可能性もあり、このような場合には覚醒状態に誘導することで活性化したり、または交感神経が優位になることにより車酔いの低減に寄与することができる。
上述した(7)の態様によれば、同乗者が通常状態に誘導される場合には、運転者と同程度の生体状態になりやすくすることができる。
上述した(8)の態様によれば、同乗者に効果的に刺激を与えることができる。
上述した(9)の態様によれば、運転者や同乗者が所望の生体状態を望む場合もあり、このような場合は運転者や同乗者によって選択された情報に基づいて誘導刺激を与えることができる。
生体状態誘導装置を搭載した車両システムのシステム構成を示す概略ブロック図である。 同乗者情報の具体例を示す図である。 覚醒度の具体例を示す図である。 振動刺激発生部がシート振動子に発生させる振動の具体例を示す図である。 生体状態誘導装置の運転者への音響コンテンツによるバイオフィードバックの処理の流れの一例を示すフローチャートである。 生体状態誘導装置の同乗者用シートの振動の処理の流れの一例を示すフローチャートである。 生体状態誘導装置の同乗者情報に応じた同乗者の目標状態を決定するための処理の流れの一例を示すフローチャートである。
以下、図面を参照し、本発明の生体状態誘導装置、生体状態誘導方法、及びプログラムの実施形態について説明する。
[車両システム]
図1は、実施形態に係る生体状態誘導装置10を搭載した車両システム1の構成図である。車両システム1が搭載される車両(以下、自車両Mともいう。)は、例えば、二輪や三輪、四輪等の車両であり、その駆動源は、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどの内燃機関、電動機、或いはこれらの組み合わせである。電動機を備える場合、電動機は、内燃機関に連結された発電機による発電電力、或いは二次電池や燃料電池の放電電力を使用して動作する。車両システム1が搭載される車両は、通常の車両が備えるアクセルペダル、ブレーキペダル、ステアリングホイール等の運転操作子ユニットと、走行駆動力出力装置と、ブレーキ装置と、ステアリング装置と、制御ユニットとを備える(図示しない)。
車両システム1は、例えば、生体状態誘導装置10と、車両センサ20と、車室内カメラ22と、心拍センサ24と、発汗センサ26と、体温センサ28と、シート振動子30と、音響装置32と、ナビゲーション装置34とを備える。また、車両システム1が搭載される車両の乗員は、例えば、携帯端末(スマートフォン)38と、ウェアラブル端末40とを保持する。これらの装置や機器は、CAN(Controller Area Network)通信線等の多重通信線やシリアル通信線、無線通信網等(以下、単に車載ネットワーク36という。)によって互いに接続される。なお、図1に示す構成はあくまで一例であり、構成の一部が省略されてもよいし、更に別の構成が追加されてもよい。
車両センサ20は、例えば、自車両Mの速度を検出する車速センサ、加速度を検出する加速度センサ、鉛直軸回りの角速度を検出するヨーレートセンサ、自車両Mの向きを検出する方位センサ等を含む。車両センサ20は、走行している自車両Mが路面から受ける振動の大きさを検出してもよい(図示しない)。
また、車両センサ20は、運転操作子ユニットが備えるアクセル開度センサ、ブレーキセンサ、ステアリングセンサ、把持センサ等の操作子センサを含んでもよい(図示しない)。アクセル開度センサは、アクセルペダルの操作量(アクセル開度)を検出する。ブレーキセンサは、ブレーキペダルの操作量を検出する。ブレーキセンサは、例えば、ブレーキペダルの変化、またはブレーキ装置のマスターシリンダの液圧に基づいて、ブレーキペダルの踏込量を検出する。ステアリングセンサは、ステアリングホイールの操作量を検出する。ステアリングセンサは、例えば、ステアリングシャフトに設けられ、ステアリングシャフトの回転角に基づいてステアリングホイールの操作量を検出する。また、ステアリングセンサは、操舵トルクを検出し、検出した操舵トルクに基づいて、ステアリングホイールの操作量を検出してもよい。把持センサは、例えば、ステアリングホイールの周方向に沿うように設けられた静電容量センサである。把持センサは、検出対象の領域に物体(乗員の手)が接触したことを、静電容量の変化として検出する。これらの車両センサ20は、取得したセンサ情報を、車載ネットワーク36を介して生体状態誘導装置10へ送信する。
車室内カメラ22は、例えば、CCDやCMOS等の固体撮像素子を利用したデジタルカメラである。車室内カメラ22は、自車両Mの乗員(例えば運転席に着座した乗員であり、以下、運転者と記す。また、例えば助手席や後部座席に着座した乗員であり、以下、同乗者と記す。)を撮像可能な位置に取り付けられる。車室内カメラ22は、例えば、所定の周期的で撮像対象の領域を撮像し、撮像した画像を車載ネットワーク36を介して生体状態誘導装置10に送信する。車室内カメラ22は、ステレオカメラであってもよい。
心拍センサ24は、生体の状態として、乗員の心拍数を検出する。心拍センサ24は、例えば、ステアリングホイールに設けられた心拍センサでもよいし、車室内に設けられたミリ波レーダでもよいし、シートベルトに設けられた圧力センサでもよいし、チャイルドシートに設けられた心拍センサや超音波センサなどでもよい。心拍センサ24は、検出した乗員の心拍数に応じた電気信号を、車載ネットワーク36を介して生体状態誘導装置10に送信する。
発汗センサ26は、生体の状態として、乗員の発汗量を検出する。発汗センサ26は、例えば、ステアリングホイールに設けられ、運転者が運転中にステアリングホイールを把持することにより、発汗量を検出する。発汗センサ26は、検出した乗員の発汗量に応じた電気信号を、車載ネットワーク36を介して生体状態誘導装置10に送信する。
体温センサ28は、生体の状態として、乗員の体温を検出する。体温センサ28は、例えば車室内の設けられたサーマルカメラなどでよい。体温センサ28は、検出した乗員の体温に応じた電気信号を、車載ネットワーク36を介して生体状態誘導装置10に送信する。
シート振動子30は、自車両Mのシート(座席)の一部(乗員の臀部や腿部を支持するシートクッションや、乗員の腰部や背部を支持するシートバックや、乗員の頭部や首部を支持するヘッドレスト等)に備えられる。シート振動子30は、車載ネットワーク36を介して受信する電気信号に応じた振動を発生させることにより、シートを振動させる。
音響装置(カーステレオ)32は、例えば、操作部と媒体保持部と再生部と変調部とを備え、HDD(Hard Disk Drive)やフラッシュメモリなどの記憶装置に音楽情報を記憶している。また、音響装置32は、外部スピーカに接続されている(図示しない)。音響装置32は、乗員からの操作部からの操作、または、車載ネットワーク36を介した生体状態誘導装置10からの制御信号により、記憶装置に記憶されている音楽情報や、媒体保持部に保持されている媒体の音楽情報を再生して外部スピーカに出力する。また、音響装置は、変調部により音楽情報のBPM(Beats Per Minute)やピッチを変更して再生することができる。なお、音響装置32は、車両に搭載された通信装置を介して、外部サーバから音楽情報を取得してもよい。
ナビゲーション装置34は、例えば、GNSS(Global Navigation Satellite System)受信機と、ナビHMI(Human Machine Interface)と、経路決定部とを備え、HDD(Hard Disk Drive)やフラッシュメモリなどの記憶装置に地図情報を保持している(図示しない)。GNSS受信機は、GNSS衛星から受信した信号に基づいて、自車両Mの位置を特定する。自車両Mの位置は、車両センサ20の出力を利用したINS(Inertial Navigation System)によって特定または補完されてもよい。ナビHMIは、表示装置、スピーカ、タッチパネル、キーなどを含む。経路決定部は、例えば、GNSS受信機により特定された自車両Mの位置(或いは入力された任意の位置)から、ナビHMIを用いて乗員により入力された目的地までの経路(以下、地図上経路)を、地図情報を参照して決定する。地図情報は、例えば、道路を示すリンクと、リンクによって接続されたノードとによって道路形状が表現された情報である。地図情報は、道路の曲率やPOI(Point Of Interest)情報などを含んでもよい。また、ナビゲーション装置34は、経路決定部により決定された地図上経路に基づいて、ナビHMIを用いた経路案内を行ってもよい。GNSS受信機が特定した自車両Mの位置情報や、乗員が入力した目的地に関する情報、経路決定部により決定された地図上経路の情報は、車載ネットワーク36を介して生体状態誘導装置10等に出力される。
なお、ナビゲーション装置34は、例えば、乗員の保有するスマートフォンやタブレット端末等の端末装置の機能によって実現されてもよい。また、ナビゲーション装置34は、車両に搭載された通信装置を介してナビゲーションサーバに現在位置と目的地を送信し、ナビゲーションサーバから返信された地図上経路を取得してもよい。また、車両システム1は、ナビゲーション装置34とは別に、GNSS受信機(GPS受信機)を備え、自車両Mの位置情報を取得してもよい。
携帯端末(スマートフォン)38は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリで構成される補助記憶部、通信部、表示部、入力部、及び各種センサを備える。携帯端末38は、CPUが補助記憶部等に記憶されている各種プログラムをRAMに読み出して実行し、プログラムが意図した機能を果たす。携帯端末38は、無線通信を介して生体状態誘導装置10と通信を行い、例えば、携帯端末38の所有者である乗員の各種情報や、各種センサから取得した情報を送信する。携帯端末38は、車両システム1の各種車両センサ20や、音響装置32、ナビゲーション装置34の役割を果たしてもよい。
ウェアラブル端末40は、例えば、腕時計型の携帯端末であり、CPU、RAM、ROM、フラッシュメモリで構成される補助記憶部、通信部、表示部、入力部、及び各種センサを備える。ウェアラブル端末40は、CPUが補助記憶部等に記憶されている各種プログラムをRAMに読み出して実行し、プログラムが意図した機能を果たす。ウェアラブル端末40は、無線通信を介して生体状態誘導装置10と通信を行い、例えば、ウェアラブル端末40の所有者である乗員の各種情報、各種センサから取得した情報を送信する。ウェアラブル端末40は、車両システム1の各種車両センサ20や、心拍センサ24、発汗センサ26、体温センサ28、音響装置32、ナビゲーション装置34の役割を果たしてもよい。
[[生体状態誘導装置]]
次に、生体状態誘導装置10について詳細に説明する。生体状態誘導装置10は、通信可能な情報処理装置であり、例えば車載コンピュータである。生体状態誘導装置10は、通信部11、入力部13、出力部15、位置情報検出部16、記憶部17、及び制御部19を備える。
通信部11は、通信装置である。通信部11は、車載ネットワーク36を介して他の機器や装置と通信する。また通信部11は、無線通信を介して携帯端末38やウェアラブル端末40と通信をする。
入力部13は、ボタン、タッチパネル等の入力装置である。入力部13は、乗員の指示を生体状態誘導装置10に入力する際に乗員によって操作される。入力部13は、入力装置を生体状態誘導装置10に接続するためのインターフェースであっても良い。この場合、入力部13は、入力装置において乗員の入力に応じ生成された入力信号を生体状態誘導装置10に入力する。また、生体状態誘導装置10は、入力装置として、携帯端末38やウェアラブル端末40を用いてもよい。この場合、通信部11(又は入力部13)は、これらの端末において乗員の入力に応じ生成された入力信号を生体状態誘導装置10に入力する。
出力部15は、例えば液晶ディスプレイや有機EL(Electro-Luminescent)ディスプレイ等の画像表示装置であってもよい。また、出力部15は、音響装置32に接続された外部スピーカに出力してもよく、この場合は、通信部11(又は出力部15)を介して出力信号を音響装置32に出力する。出力部15は、乗員に対して情報を出力する。なお、入力部13及び出力部15は、一体型のタッチパネルディスプレイとして構成されてもよい。
位置情報検出部16は、生体状態誘導装置10(自車両M)の現在の位置を示す位置情報を検出(取得)する。位置情報検出部16は、例えばGPS(Global Positioning System)受信機を用いて構成されてもよい。位置情報検出部16は、例えば移動体通信の複数の基地局から受信される信号の受信強度等に基づいて位置情報を検出するように構成されてもよい。この場合、位置情報検出部16の機能の一部は制御部19に実装されてもよい。また、生体状態誘導装置10は、現在の位置を示す位置情報を、ナビゲーション装置34や、車両システム1が備えるGNSS受信機(GPS受信機)、携帯端末38、ウェアラブル端末40から取得してもよい。
記憶部17は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の記憶装置である。記憶部17は、制御部19の処理に必要となる情報を記憶する。記憶部17は、少なくとも同乗者情報記憶部171と識別情報記憶部172とを含む。
同乗者情報記憶部171は、乗員のうち運転者以外の同乗者に関する情報(以下、同乗者情報ともいう。)を記憶する。図2は、同乗者情報201の例を示す図である。同乗者情報201は、具体的には、同乗者ごとに、当該情報を識別する識別情報(識別IDや同乗者の名前)と、同乗者の目標とする生体状態である目標状態と、予め同乗者の複数の画像データから学習された識別器用のパラメータとを含む。目標状態は、例えば、「リラックス状態」と「通常状態」と「覚醒状態」の3種類である。同乗者に対して同乗者情報は設定されていなくてもよく、また例えば、同乗者情報はあっても目標状態が設定されていなくてもよい。
図2の例では、「A」さんの場合は、例えば酔いやすいなどの理由により、目標とする生体状態が「覚醒状態」に設定されている。また、幼児である「B」君の場合は、目標とする生体状態が「リラックス状態」に設定されている。また、「C」さんの場合は、目標とする生体状態が「通常状態」に設定されている。また、「D」さんの場合は、目標とする生体状態が設定されていない。
識別情報記憶部172は、予め人物の画像データから学習された同乗者の状態を識別するための識別器用パラメータを記憶する。例えば、閉眼しているか否かを識別する識別器用パラメータや、会話をしているか否かを識別するための識別器用パラメータや、ゲームやスマホをしている、読書をしている、モニタで映像を鑑賞しているなどの活動中か否かを識別する識別器用パラメータである。
制御部19は、CPU等のプロセッサとメモリである。制御部19は、プロセッサがプログラムを実行することによって、目標値決定部191、生体状態推定部192、音響刺激発生部193、覚醒度判定部194、同乗者情報取得部195、目標状態決定部196、及び、振動刺激発生部197として機能する。なお、制御部19の各機能の全て又は一部は、ASICやPLDやFPGA等のハードウェアを用いて実現されても良い。上記のプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されても良い。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM、半導体記憶装置(例えばSSD)等の可搬媒体、コンピューターシステムに内蔵されるハードディスクや半導体記憶装置等の記憶装置である。上記のプログラムは、電気通信回線を介して送信されても良い。
目標値決定部191は、運転者の生体状態に関する覚醒度の目標値を決定する。図3は、覚醒度301の例を示す図である。「覚醒度」は、例えば、「0」、「1」、「2」、「3」、「4」、「5」の6段階に分類され、それぞれが「生体状態」の「漫然」、「リラックス」、「ニュートラル」、「集中」、「覚醒」、「緊張」に対応している。覚醒度301の例では、「覚醒度」が低いほど「生体状態」は「漫然」に近づき、「覚醒度」が高いほど「生体状態」は「緊張」に近づく。目標値決定部191は、目的地に関する情報や運転者に関する情報等、様々な状況に応じて、運転者の生体状態に関する覚醒度の目標値を決定してもよいし、覚醒度の目標値を例えば「2」の「ニュートラル」に設定してもよい。
生体状態推定部192は、各種センサ(20、24、26、28)や車室内カメラ22から取得した情報に基づき、運転者の生体状態に関する覚醒度(以下、運転者の覚醒度ともいう。)を推定する。推定する覚醒度は、図3に示す覚醒度301と同じ指標を用いる。例えば、生体状態推定部192は、心拍センサ24から運転者の心拍数を取得して、心拍数を6段階に区分して、それに応じた覚醒度を推定する。また例えば、生体状態推定部192は、発汗センサ26から運転者の発汗量を取得して、発汗量を6段階に区分して、それに応じた覚醒度を推定する。また例えば、生体状態推定部192は、体温センサ28から運転者の体温を取得して、体温を6段階に区分して、それに応じた覚醒度を推定する。また例えば、生体状態推定部192は、車室内カメラ22から取得した運転者の画像から目の動きの情報を得て、目の動きの量を6段階に区分して、それに応じた覚醒度を推定する。
また例えば、生体状態推定部192は、車両センサ20から自車両Mの速度や加速度、ヨーレート、アクセル開度、ブレーキ操作量、ステアリングホイールの操作量、修正舵角、舵角速度等の情報を取得して、これらの情報を6段階に区分して、それに応じた覚醒度を推定する。車両センサ20からの情報は、運転者の生体状態に関する情報ではないが、運転者の生体状態に関係するとみなせる情報である。
また、生体状態推定部192は、推定した複数の覚醒度に基づいて、運転者の覚醒度を推定してもよい。例えば、生体状態推定部192は、複数の覚醒度の平均値を取ったり、重みづけをしたりして、運転者の覚醒度を推定してもよい。なお、生体状態推定部192は、心拍数や発汗量、体温の情報を、ウェアラブル端末40から取得してもよい。
音響刺激発生部193は、生体状態推定部192が推定した運転者の覚醒度が、目標値決定部191が決定した覚醒度の目標値に近づくように誘導する音響刺激を発生させる。具体的には、音響刺激発生部193は、運転者の覚醒度が目標値よりも低い場合には、運転者を覚醒させるための刺激として覚醒用音響コンテンツを選択して発生させる(再生する)。音響刺激発生部193は、運転者の覚醒度が目標値よりも高い場合には、運転者をリラックスさせるための刺激としてリラックス用音響コンテンツを選択してを発生させる(再生する)。音響刺激発生部193は、運転者の覚醒度が目標値と同じ場合には、何もしない。
音響刺激として、音響刺激発生部193は、例えば、音響装置32に信号を送信して、効果的なBPM(Beats Per Minute)の音楽を再生させたり、現在再生している音楽を変調して(再生ピッチを変更して)再生させたりしてよい。音響刺激発生部193は、覚醒用音響コンテンツとして、例えば、音響装置32に、高いBPMの音楽を再生させたり、目標値と現状の覚醒度との差に応じて所定パーセントだけBPMやピッチを増加させて、音楽を再生させたりする。音響刺激発生部193は、リラックス用音響コンテンツとして、例えば、音響装置32に、低いBPMの音楽を再生させたり、目標値と現状の覚醒度との差に応じて所定パーセントだけBPMやピッチを低下させて、音楽を再生させたりする。なお、例えば覚醒度として心拍数を用いている場合は、音響刺激発生部193は、平時や現在の心拍数を基準として、覚醒用音響コンテンツでは、所定パーセントだけBPMやピッチを増加させ、リラックス用音響コンテンツでは、所定パーセントだけBPMやピッチを低下させて、音響装置32に音楽を再生させてもよい。なお、音響刺激発生部193は、音響装置32ではなく、携帯端末38やウェアラブル端末40に制御信号を送信して、同様に音楽を再生させてもよい。
覚醒度判定部194は、音響刺激発生部193が音響刺激を発生した(音響コンテンツを再生した)ことにより、運転者の覚醒度が、目標値決定部191が決定した覚醒度の目標値となったか否かを判定する。
同乗者情報取得部195は、同乗者に関する情報を取得する。具体的には、同乗者情報取得部195は、車室内カメラ22を制御して、乗員のうち運転者以外の同乗者の画像データを取得し、同乗者が乗車しているか検出する。また、同乗者情報取得部195は、同乗者情報記憶部171から、同乗者情報を取得する。同乗者情報は、同乗者ごとに、当該情報を識別する情報(識別IDや同乗者の名前)と、同乗者の目標とする生体状態である目標状態と、予め同乗者の複数の画像データから学習された識別器用のパラメータとを含む。そして、同乗者情報取得部195は、取得した画像データと各同乗者の識別器用パラメータとを用いて、生体状態誘導装置10が備える識別器を利用して同乗者を識別(特定)する。そして、同乗者情報取得部195は、識別した同乗者に対応する目標状態の情報を取得する。識別した同乗者に対して、目標状態が設定されていない場合は、同乗者情報取得部195は、目標状態の情報を取得できない。なお、上述した同乗者情報取得部195が行う同乗者の識別の方法は一例であり、この方法に限られない。識別器は、同乗者情報取得部195が備えていもよいし、次に説明する目標状態決定部196が備えてもよいし、他の部が備えてもよい。
目標状態決定部196は、同乗者の現在の状態等から、同乗者の目標とする生体状態である目標状態を決定する。具体的には、目標状態決定部196は、同乗者情報取得部195が同乗者の目標状態の情報を取得できた場合には、取得した目標状態をその同乗者の目標状態と決定する。また、同乗者情報取得部195が同乗者の目標状態の情報を取得できない場合には、目標状態決定部196は、取得した同乗者の画像データと、識別情報記憶部172から取得した識別器用パラメータとを用いて、生体状態誘導装置10が備える識別器を利用して同乗者の現在の状態を推定する。そして、目標状態決定部196は、例えば、同乗者が開眼している場合は目標状態を「リラックス状態」とし、同乗者が会話をしている場合は目標状態を「通常状態」とし、同乗者が活動中の場合は目標状態を「覚醒状態」とし、それ以外の場合は目標状態を「リラックス状態」とする。なお、上述した推定された同乗者の現在の状態と目標状態の組み合わせは一例であり、これに限られない。また、例えば同乗者が会話をしているか否かの判定には、目標状態決定部196は、携帯端末38やウェアラブル端末40のマイクから取得できる音声情報を利用してもよい。
振動刺激発生部197は、同乗者のシートに備えられたシート振動子30を効果的な周期で振動させることにより、シートを振動させる。具体的には、振動刺激発生部197は、同乗者の目標とする生体状態である目標状態が「覚醒状態」であるときは、音響刺激発生部193が再生している音響コンテンツのBPM又はピッチに基づいて決定される周期に対して、シート振動子30の振動の周期を整数の逆数倍に設定して、振動を発生させる。これは周期の短い振動であり、覚醒用シート振動である。一方、振動刺激発生部197は、同乗者の目標とする生体状態である目標状態が「リラックス状態」であるときは、音響刺激発生部193が再生している音響コンテンツのBPM又はピッチに基づいて決定される周期に対して、シート振動子30の振動の周期を整数倍に設定して、振動を発生させる。これは周期の長い振動であり、リラックス用シート振動である。さらにまた、振動刺激発生部197は、同乗者の目標とする生体状態である目標状態が「通常状態」であるときは、音響刺激発生部193が再生している音響コンテンツのBPM又はピッチに基づいて決定される周期に対して、シート振動子30の振動の周期を同じに設定して、振動を発生させる。なお、この場合は、振動刺激発生部197は、シート振動子30を振動させないようにしてもよい。
図4は、振動刺激発生部197がシート振動子30発生させる振動の具体例を示す図である。通常用シート振動402は、音響刺激発生部193が再生している音響コンテンツの周期と同じ周期の振動である。覚醒用シート振動401は、通常用シート振動402に対して、1/2倍の周期にした振動の例である。リラックス用シート振動403は、通常用シート振動402に対して、2倍の周期にした振動の例である。なお、シート振動は1周期ごとに1回発生させる。
[処理の流れ]
図5、図6及び図7は、生体状態誘導装置10の処理の流れの一例を示すフローチャートである。図5は、運転者への音響コンテンツによるバイオフィードバックの処理の流れの一例を示すフローチャートである。図6は、図5の続きであり、同乗者用シートの振動の処理の流れの一例を示すフローチャートである。図7は、同乗者情報に応じた同乗者の目標状態を決定するための処理の流れの一例を示すフローチャートである。図5及び図6(図7)の処理は、所定周期で繰り返し実行される。
まず、目標値決定部191は、運転者の生体状態に関する覚醒度の目標値を、例えば「2」の「ニュートラル」に設定する(ステップS101)。なお、目標値決定部191は、目的地に関する情報や運転者に関する情報等、様々な状況に応じて、運転者の生体状態に関する覚醒度の目標値を決定してもよい。
次に、生体状態推定部192は、心拍センサ24や、発汗センサ26や、体温センサ28や、車室内カメラ22や、各種の車両センサ20や、ウェアラブル端末40から、生体状態に関する情報、又は、生体状態に関係するとみなせる情報を取得する(ステップS102)。
次に、生体状態推定部192は、取得した生体状態に関係する情報等から運転者の生体状態に関する覚醒度を推定する(ステップS103)。覚醒度は、図3に示したように、例えば6段階で推定する。
次に、音響刺激発生部193は、運転者の覚醒度が、目標値より低いか否か判定する(ステップS104)。目標値より低い場合は(ステップS104でYes)、音響刺激発生部193は、覚醒用音響コンテンツを選択する(ステップS105)。一方、目標値より低くない場合は、音響刺激発生部193は、運転者の覚醒度が、目標値より高いか否か判定する(ステップS106)。目標値より高い場合は(ステップS106でYes)、音響刺激発生部193は、リラックス用音響コンテンツを選択する(ステップS107)。一方、運転者の覚醒度が目標値と同じ場合は、生体状態誘導装置10の制御部19は、処理を終了する。
次に、音響刺激発生部193は、選択した音響コンテンツを再生して運転者を刺激する(ステップS108)。音響刺激発生部193は、覚醒用音響コンテンツとして、例えば、音響装置32に、高いBPMの音楽を再生させたり、目標値と現状の覚醒度との差に応じて所定パーセントだけBPMやピッチを増加させて、音楽を再生させたりする。音響刺激発生部193は、リラックス用音響コンテンツとして、例えば、音響装置32に、低いBPMの音楽を再生させたり、目標値と現状の覚醒度との差に応じて所定パーセントだけBPMやピッチを低下させて、音楽を再生させたりする。その後、生体状態誘導装置10の制御部19は、制御を図6のステップS201に移す。
次に、同乗者情報取得部195は、車室内カメラ22を制御して、乗員のうち運転者以外の同乗者の画像データを取得し、同乗者が乗車しているか否か検出する(ステップS201)。同乗者が乗車していない場合は、生体状態誘導装置10の制御部19は、処理を終了する。一方、同乗者が乗車している場合は(ステップS202でYes)、同乗者情報取得部195は、同乗者情報に応じた目標状態の決定するための処理を行う(ステップS203)。
図7へ移る。同乗者情報取得部195は、同乗者情報記憶部171から、同乗者情報を取得する(ステップS301)。図2に例示したように、同乗者情報は、同乗者ごとに、当該情報を識別する情報(識別IDや同乗者の名前)と、同乗者の目標とする生体状態である目標状態と、予め同乗者の複数の画像データから学習された識別器用のパラメータとを含む。
次に、同乗者情報取得部195は、取得した画像データと各同乗者の識別器用パラメータとを用いて、生体状態誘導装置10が備える識別器を利用して同乗者を識別(特定)する(ステップS302)。そして、同乗者情報取得部195は、識別した同乗者に対応する目標状態の情報を取得する。識別した同乗者に対して、目標状態が設定されていない場合は、同乗者情報取得部195は、目標状態の情報を取得できない。
次に、目標状態決定部196は、同乗者情報取得部195が同乗者の目標状態の情報を取得できたか否かを判定する(ステップS303)。取得できた場合は(ステップS303でYes)、目標状態決定部196は、取得した目標状態(同乗者情報に設定された目標状態)をその同乗者の目標状態と決定する(ステップS304)。
一方、取得できない場合は、目標状態決定部196は、取得した同乗者の画像データと、識別情報記憶部172から取得した識別器用パラメータとを用いて、生体状態誘導装置10が備える識別器を利用して同乗者が閉眼しているか否かを推定する(ステップS305)。同乗者が閉眼している場合は(ステップS305でYes)、目標状態決定部196は、同乗者の目標状態を「リラックス状態」と決定する(ステップS306)。
一方、同乗者が閉眼していない場合は、目標状態決定部196は、取得した同乗者の画像データと、識別情報記憶部172から取得した識別器用パラメータとを用いて、生体状態誘導装置10が備える識別器を利用して同乗者が会話しているか否かを推定する(ステップS307)。なお、同乗者が会話をしているか否かの判定には、目標状態決定部196は、携帯端末38やウェアラブル端末40のマイクから取得できる音声情報を利用してもよい。同乗者が会話している場合は(ステップS307でYes)、目標状態決定部196は、同乗者の目標状態を「通常状態」と決定する(ステップS308)。
一方、同乗者が会話していない場合は、目標状態決定部196は、取得した同乗者の画像データと、識別情報記憶部172から取得した識別器用パラメータとを用いて、生体状態誘導装置10が備える識別器を利用して同乗者が活動中であるか否かを推定する(ステップS309)。活動中とは、例えば、ゲームやスマホをしている、読書をしている、モニタで映像を鑑賞しているなどである。同乗者が活動中の場合は(ステップS309でYes)、目標状態決定部196は、同乗者の目標状態を「覚醒状態」と決定する(ステップS310)。
一方、同乗者が活動中でない場合は、目標状態決定部196は、同乗者の目標状態を「リラックス状態」と決定する(ステップS311)。同乗者の目標状態が決定されたならば、生体状態誘導装置10の制御部19は、制御を図6のステップS204に戻す。
次に、振動刺激発生部197は、同乗者の目標とする生体状態である目標状態が「覚醒状態」であるか否か判定する(ステップS204)。目標状態が「覚醒状態」である場合は(ステップS204でYes)、振動刺激発生部197は、音響刺激発生部193が再生している音響コンテンツのBPM又はピッチに基づいて決定される周期に対して、同乗者のシートに備えられたシート振動子30の振動の周期を整数の逆数倍に設定して、振動(覚醒用シート振動)を発生させる(ステップS205)。
一方、目標状態が「覚醒状態」でない場合は、振動刺激発生部197は、同乗者の目標とする生体状態である目標状態が「リラックス状態」であるか否か判定する(ステップS206)。目標状態が「リラックス状態」である場合は(ステップS206でYes)、振動刺激発生部197は、音響刺激発生部193が再生している音響コンテンツのBPM又はピッチに基づいて決定される周期に対して、同乗者のシートに備えられたシート振動子30の振動の周期を整数倍に設定して、振動(リラックス用シート振動)を発生させる(ステップS207)。
一方、目標状態が「リラックス状態」でない場合は、振動刺激発生部197は、同乗者の目標とする生体状態である目標状態が「通常状態」であるとし、振動刺激発生部197は、音響刺激発生部193が再生している音響コンテンツのBPM又はピッチに基づいて決定される周期に対して、シート振動子30の振動の周期を同じに設定して、振動を発生させる。なお、この場合は、振動刺激発生部197は、シート振動子30を振動させないようにしてもよい(ステップS208)。
以上で、図5、図6及び図7の生体状態誘導装置10の処理(運転者への音響コンテンツによるバイオフィードバックの処理、同乗者情報に応じた同乗者の目標状態を決定するための処理、及び、同乗者用シートの振動の処理)は終了である。
以上、本実施形態によれば、目標値決定部191が覚醒度の目標値を設定し、生体状態推定部192が生体状態に関する情報から運転者の覚醒度を推定し、音響刺激発生部193が、運転者の覚醒度と目標値とに基づいて音響コンテンツを選択し、運転者に対して音響コンテンツを再生させ、再度、生体状態推定部192が生体状態に関する情報から運転者の覚醒度を推定し、覚醒度判定部194が、運転者の覚醒度が目標値になったか否か判定する。そして、同乗者情報取得部195が同乗者を特定し、目標状態決定部196が同乗者の状態に応じて同乗者の目標とする生体状態である目標状態を決定し、振動刺激発生部197が、目標状態に応じて、再生されている音響コンテンツの周期と調和するように、同乗者のシートに振動を発生させる。
これによって、運転者の生体状態を適切な状態に誘導することに加え、同乗者にとっても適切な刺激を与えることができる。また、音響コンテンツが同乗者にとって適切ではないこともあり、そのような場合でもシートの振動の刺激で同乗者も適切な目標状態に誘導することができる。また、同乗者は音響コンテンツを聞いていても、シートの振動に違和感を感じにくくなる。また、同乗者の心拍が振動の周期に誘導されることにより、生体状態の目標状態へ誘導されやすくなる。また、同乗者が寝ている場合にも適切な誘導刺激を与えることができる。また、同乗者が活動している時は活性化したい状況か、または車酔いしやすい状況である可能性もある。このような場合には覚醒状態に誘導することで活性化したり、または交感神経が優位になることにより車酔いの低減に寄与することができる。また、同乗者が通常状態に誘導される場合には、運転者と同程度の生体状態になりやすくすることができる。また、運転者や同乗者が所望の生体状態を望む場合もあり、このような場合は運転者や同乗者によって選択された情報に基づいて誘導刺激を与えることができる。
以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。
例えば、上述の処理の流れでは、生体状態誘導装置10の制御部19は、ステップS108で音響コンテンツを再生した後、図6の同乗者用シートの振動の処理を行うこととしたが、音響コンテンツを再生した後、図6の処理と同時に、逐次、生体状態推定部192が各種センサから運転手の生体状態に関する情報を取得して運転手の覚醒度を推定し、覚醒度判定部194が運転者の覚醒度が目標値と等しくなったか否か判定し、等しくなった場合には音響刺激発生部193が音響コンテンツの再生を停止するようにしてもよい。
また、運転者への音響コンテンツによるバイオフィードバックを行っているが、同乗者に対してもシートの振動によるバイオフィードバックを行ってもよい。これを行うには、図6のステップS205、S206、又は、S207の処理の後に、同乗者の生体情報(例えば覚醒度)を取得し、目標状態に達していないならば、再度同様のシート振動を繰り返す。
また、例えば、運転者に対して覚醒用の音響コンテンツが選択され、同乗者に対しても覚醒用シート振動が与えられると、同乗者が覚醒されすぎる可能性がある。このため、運転者の覚醒又はリラックスの目標状態と同乗者の覚醒又はリラックスの目標状態とが異なる場合のみ、同乗者に対してシートの振動を与えてもよい。
ステップS305、S307、S309における同乗者の状態は一例であり、他の状態から、同乗者の目標とする生体状態である目標状態を決定してもよい。また、当然複数の同乗者のそれぞれに異なる生体状態の目標状態を決定し、異なるシート振動を与えてよい。
1 車両システム
10 生体状態誘導装置
11 通信部
13 入力部
15 出力部
16 位置情報検出部
17 記憶部
171 同乗者情報記憶部
172 識別情報記憶部
19 制御部
191 目標値決定部
192 生体状態推定部
193 音響刺激発生部
194 覚醒度判定部
195 同乗者情報取得部
196 目標状態決定部
197 振動刺激発生部
20 車両センサ
22 車室内カメラ
24 心拍センサ
26 発汗センサ
28 体温センサ
30 シート振動子
32 音響装置
34 ナビゲーション装置
36 車載ネットワーク
38 携帯端末
40 ウェアラブル端末

Claims (10)

  1. 車両の運転者の生体状態を推定する生体状態推定部と、
    運転者の生体状態を目標の状態とするための指標である目標値を決定する目標値決定部と、
    推定した前記生体状態及び前記目標値に基づき、前記運転者の生体状態が目標値に近づくよう誘導する音響刺激を発生させる音響刺激発生装置を制御する音響刺激発生部と、
    前記運転者以外の前記車両の同乗者に関する同乗者情報を取得する同乗者情報取得部と、
    前記同乗者情報に基づき前記同乗者の生体状態の目標状態を決定する目標状態決定部と、
    前記同乗者を振動により刺激する振動刺激発生装置を制御する振動刺激発生部と、
    を備え、
    前記振動刺激発生部は、前記同乗者の前記生体状態を前記目標状態に誘導するために前記振動を発生させ、
    前記振動刺激発生部は、前記振動の周期を、前記音響刺激のBPM(Beats Per Minute)に基づいて変更する
    生体状態誘導装置。
  2. 前記振動刺激発生部は、前記振動の周期を、前記音響刺激のBPMに基づいて決定される周期の整数倍または整数の逆数倍に設定する
    請求項1に記載の生体状態誘導装置。
  3. 前記目標状態は、少なくとも覚醒状態とリラックス状態を含み、
    前記振動刺激発生部は、
    前記目標状態が前記覚醒状態の場合は、前記振動の周期を、前記音響刺激のBPMに基づいて決定される周期の整数の逆数倍に設定し、
    前記目標状態が前記リラックス状態の場合は、前記振動の周期を、前記音響刺激のBPMに基づいて決定される周期の整数倍に設定する
    請求項に記載の生体状態誘導装置。
  4. 前記目標状態決定部は、前記同乗者情報から前記同乗者の目が開いているか否かを判定し、目が閉じている場合は前記目標状態を前記リラックス状態と決定する
    請求項に記載の生体状態誘導装置。
  5. 前記目標状態決定部は、前記同乗者情報から前記同乗者が活動中か否かを判定し、活動中の場合は前記目標状態を前記覚醒状態と決定する
    請求項に記載の生体状態誘導装置。
  6. 前記目標状態決定部は、前記同乗者情報から前記同乗者が会話中か否かを判定し、会話中であると判定した場合は前記目標状態を通常状態であると決定し、
    前記振動刺激発生部は、前記振動の周期を、前記音響刺激のBPMに基づいて決定される周期と同程度に設定する
    請求項に記載の生体状態誘導装置。
  7. 前記振動刺激発生部は、同乗者の着座するシートに設けられた振動子を振動させて前記振動を発生させる
    請求項1乃至のいずれか1項に記載の生体状態誘導装置。
  8. 前記目標値決定部は、さらに前記運転者が選択した情報に基づき前記目標値を決定し、
    前記目標状態決定部は、さらに前記同乗者が選択した情報に基づき前記目標状態を決定する
    請求項1乃至のいずれか1項に記載の生体状態誘導装置。
  9. 車載コンピュータが、
    車両の運転者の生体状態を推定し、
    運転者の生体状態を目標の状態とするための指標である目標値を決定し、
    推定した前記生体状態及び前記目標値に基づき、前記運転者の生体状態が目標値に近づくよう誘導する音響刺激を発生させる音響刺激発生装置を制御し、
    前記運転者以外の前記車両の同乗者に関する同乗者情報を取得し、
    前記同乗者情報に基づき前記同乗者の生体状態の目標状態を決定し、
    前記同乗者の前記生体状態を前記目標状態に誘導するために、前記同乗者を振動により刺激する振動刺激発生装置を制御し、
    前記振動の周期を、前記音響刺激のBPM(Beats Per Minute)に基づいて変更する
    生体状態誘導方法。
  10. 車載コンピュータに、
    車両の運転者の生体状態を推定させ、
    運転者の生体状態を目標の状態とするための指標である目標値を決定させ、
    推定した前記生体状態及び前記目標値に基づき、前記運転者の生体状態が目標値に近づくよう誘導する音響刺激を発生させる音響刺激発生装置を制御させ、
    前記運転者以外の前記車両の同乗者に関する同乗者情報を取得させ、
    前記同乗者情報に基づき前記同乗者の生体状態の目標状態を決定させ、
    前記同乗者の前記生体状態を前記目標状態に誘導するために、前記同乗者を振動により刺激する振動刺激発生装置を制御させ、
    前記振動の周期を、前記音響刺激のBPM(Beats Per Minute)に基づいて変更させる
    プログラム。
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