JPH11314534A

JPH11314534A - 車両用注意能力低下防止装置

Info

Publication number: JPH11314534A
Application number: JP10123693A
Authority: JP
Inventors: Tatsumi Yanai; 達美柳井
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-05-06
Filing date: 1998-05-06
Publication date: 1999-11-16

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の運転者が使用する車両においても、個
々の運転者の疲労状態を判定でき、また、運転作業によ
り生じる疲労状態も精度よく判定する。【解決手段】運転者は運転者特定装置１から運転者情
報を入力する。走行状況検出装置２は車両の走行状況を
検出して走行モードを出力する。運転者の心電信号を心
電信号検出装置３で測定し、交感副交感神経活動度算出
部４は、走行モード毎に心電信号から拍動間隔ＲＲＩを
求め、交感副交感神経活動度を算出する。蓄積疲労状態
判定部５では、今回の算出値と記憶部６に記憶されてい
る同一の運転者の同一走行モードでの前回の算出値を比
較し、蓄積疲労状態を判定し制御部８へ出力する。覚醒
度低下状態判定部７では、ＲＲＩから心拍数の急増状態
を判定し出力する。制御部８では、判定結果の組み合わ
せに応じて警報発生部９から異なった種類の警報音を発
生し、所定時間酸素供給部１０から酸素を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両運転者の疲労
状態に応じて、運転注意能力低下を防止する車両用注意
能力低下防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の車両用注意能力低下防止装置とし
ては、例えば図１４に示すフリッカーテスト装置を利用
したものがある。この装置では、まず制御部３１で明暗
頻度周波数を制御された光を光源３２から運転者に与
え、運転者がちらついて見える臨界周波数（フリッカー
周波数）を、フリッカー周波数測定部３３で測定し、運
転者の疲労状態を判定する。制御部３１は判定された疲
労状態に合わせて、車内の空気質状態を空気質浄化部３
４により制御するものである。しかし、車両に乗車する
度にフリッカーテストを運転者が行わなければならず、
煩わしいものであり、また、フリッカーテストは運転者
の慣れにより判定結果が左右されるため、テストを繰り
返すと、疲労状態の判定結果の信頼性が低減する恐れが
あった。

【０００３】そこで、運転者の脈拍データを測定し、拍
動間隔の標準偏差の変動状況から運転者の蓄積疲労状態
を判定する蓄積疲労状態判定装置を用いた車両用注意能
力低下防止装置が開発された。これは、疲労状態と自律
神経系の相関が高いことを利用して、心臓の拍動間隔の
変化から自立神経系の活動度を求め、疲労状態を判定す
るもので、図１５に示すように、エンジン始動時の運転
者の脈拍データを心拍相当信号検出部４１により検出
し、拍動間隔標準偏差算出部４２で、拍動間隔の標準偏
差を求め、蓄積疲労状態判定部４３のメモリ４４に記憶
しておき、次回のエンジン始動時に再度脈拍データを測
定し、拍動間隔の標準偏差を求め、メモリ４４に記憶し
た前回の値と比較することにより、疲労状態の判定を行
い、制御部４５で、判定された疲労状態に合わせて、車
内の空気質状態を空気質浄化部４６により制御するもの
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
車両用注意能力低下防止装置では、運転者を特定する手
段を持たないので、運転者が特定されている業務用車両
での判定でしか使用できず、また、エンジン始動直後と
いう運転者にとって、安定状態とは言えない状況での脈
拍データを測定することから、車両を始動させる直前の
運転者の活動状態が強く反映された測定結果となり、疲
労状態の判定精度としては信頼性に欠けるという問題点
があった。

【０００５】また、長時間車両を運転したために生じた
疲労による車両事故を防止するため、運転作業により生
じる疲労の検知装置の開発は強く求められているが、従
来の車両用注意能力低下防止装置では、車両の始動時
に、疲労状態を測定するのみなので、運転作業により生
じる疲労に関しては、判定することもまた判定結果に基
づいて適切な対応策を実施することもできないという問
題があった。本発明は、上記問題点に鑑み、複数の運転
者が使用する車両においても、走行中の運転者の疲労状
態を精度良く判定し、また疲労状態の判定結果に応じ
て、適切なタイミングで、対応策を実施できる車両用注
意能力低下防止装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、本発明は、車
両運転者を特定する運転者特定装置と、運転者の心拍相
当信号を検出する心拍相当信号検出装置と、心拍相当信
号検出装置により検出した心拍相当信号から拍動間隔デ
ータを算出し、その拍動間隔データに基づいて、運転者
特定装置で特定された運転者の疲労状態を判定する疲労
状態判定部と、運転者の運転注意能力低下を防止する運
転注意能力低下防止部と、疲労状態判定部で判定された
疲労状態に応じて、運転注意能力低下防止部を制御する
制御部を有するものとする。

【０００７】上記疲労状態判定部は、車両の走行状況を
検出する走行状況検出装置と、運転者特定装置で特定さ
れた運転者および走行状況検出装置で検出した車両の走
行状況毎に、心拍相当信号から算出した拍動間隔データ
から交感副交感神経活動度を算出する交感副交感神経活
動度算出部と、交感副交感神経活動度算出部で算出した
交感副交感神経活動度を記憶する記憶部を備え、運転者
特定装置で特定された運転者および走行状況毎に交感副
交感神経活動度算出部で算出された交感副交感神経活動
度と、記憶部に記憶された同一運転者の同一走行状況に
おける交感副交感神経活動度を比較し、疲労状態として
蓄積疲労状態を判定する蓄積疲労状態判定部を有するこ
とが好ましい。上記走行状況検出装置は、ナビゲーショ
ンシステムにより収集した情報および車速センサにより
測定した車速情報に基づいて、走行状況を分類するもの
とする。また上記疲労状態判定部は、心拍相当信号から
算出した拍動間隔データの瞬時変化に基づいて、前記疲
労状態として運転者の覚醒度低下状態を判定する覚醒度
低下状態判定部を有することもできる。

【０００８】運転注意能力低下防止部は、警報を発生す
る警報発生部を有し、制御部は、疲労状態判定部で判定
された疲労状態に応じて、警報発生部が警報を発生する
タイミングを制御し、運転者に注意能力低下を認識させ
るものである。上記運転注意能力低下防止部は、警報を
発生する警報発生部を有し、制御部は、前記疲労状態判
定部で判定された疲労状態に応じて、警報発生部が発生
する警報の種類を段階的に制御し、運転者に注意能力低
下を認識させるものでもよい。運転注意能力低下防止部
は、酸素を車内に供給する酸素供給部を有し、制御部
は、前記疲労状態判定部で判定された疲労状態に応じ
て、供給する酸素量を制御し、運転者の注意能力低下を
抑制するものでもよい。

【０００９】車両周囲の状況を検知する車両周囲状況検
知部と、車両周囲状況検知部で検知した検知結果を運転
者へ報知する車両周囲状況報知部と、疲労状態判定部で
判定された疲労状態に応じて、車両周囲状況報知部を制
御する報知制御部を有するものとする。上記報知制御部
は、疲労状態判定部で判定された疲労状態に応じて、車
両周囲状況報知部が行う報知方法のレベルを制御し、運
転者の注意能力低下を補償することが好ましい。

【００１０】

【００１１】

【作用】車両の運転は作業内容としては、軽作業に分類
されるものであるが、断続的な認知および判断を必要と
し、長時間運転操作を継続した場合には精神的な疲労が
蓄積されてしまう。疲労が蓄積されると、集中状態が必
要な走行状況、例えば高速道路で時速５０ｋｍ以上で走
行しているような場合でも、徐々に運転に集中できなく
なってしまう。また、逆に、常時精神的な集中状態が残
ってしまい、緊張を必要としない状況でも、リラックス
できなくなってしまう。この場合には、例えば、車両を
運転中に信号等で停止しても、走行中に近い集中状態が
続いてしまう。この現象を利用して、走行状況毎に、拍
動間隔データから運転者の集中状態を検出することによ
り、疲労状態を推定できる。また、運転者の疲労状態が
悪化し、意識の覚醒度低下が進むときには、覚醒しなけ
ればいけないという意識との葛藤の結果、心拍数の瞬間
的な増加がみられる。この心拍数急増状態が検出された
運転者は、運転注意能力が低下しているとみなすことが
できる。

【００１２】本発明による車両用注意能力低下防止装置
では、まず、運転者特定装置を設けることにより、複数
の運転者が、必要に応じて運転する車両であっても個々
の運転者を特定し、運転者毎の疲労状態を判定すること
ができる。また、運転中の運転者の心拍相当信号を検出
し、拍動間隔データを算出して、拍動間隔データに基づ
いて、疲労状態を判定することにより、運転作業により
生じる疲労状態を判定でき、判定された疲労状態に応じ
て、運転注意能力低下防止部の例えば警報発生部から警
報音を発生するタイミングや警報の種類を制御したり、
あるいは車内に酸素を供給する酸素供給部からの酸素供
給量を制御し、運転注意能力の低下を防止する。

【００１３】ナビゲーションシステムにより収集した情
報および車速センサにより検出した車速情報に基づい
て、走行状況を、例えば、車速や一般道路を走行中か高
速道路を走行中かで分類し、車両が停止している「停止
モード」や、高速道路で所定速度より高速で走行してい
る「高速モード」等の安定した走行状況で検出した拍動
間隔データから、運転者の集中状態やリラックス状態と
相関関係があることが知られている交感副交感神経活動
度を算出し、同一運転者の同一走行状況での交感副交感
神経活動度と比較することにより、疲労状態としての蓄
積疲労状態を精度よく判定することができる。

【００１４】例えば、図１６に示すように、走行１、停
止１、走行２、停止２、走行３という走行状況で走行し
たときに、走行１は高速道路を区間平均速度６０ｋｍ／
ｈで走行し、走行２は市街地で、渋滞気味の道路を走行
したため区間平均速度２０ｋｍ／ｈで走行し、走行３で
は、再度高速道路を区間平均速度６５ｋｍ／ｈで走行し
ているとする。このとき、走行１と走行３の状況は、同
等の集中状態を必要とする走行状況であり、疲労状態が
進んでいなければ、走行１での集中状態と同等の集中状
態が走行３でも維持される。また、停止１でのリラック
ス状態も、停止２の状況でも維持される。しかし、走行
２で渋滞気味の道路を走行した結果、疲労状態が悪化し
ている場合には、走行３で走行１より集中状態が低下し
ていたり、停止２では、停止１よりリラックスできなく
なる。したがって、拍動間隔データから算出した交感副
交感神経活動度を比較して、これらの集中状態やリラッ
クス状態の変化を測定すれば、運転者の蓄積疲労状態を
判定できる。

【００１５】さらに、心拍相当信号から算出した拍動間
隔データから拍動間隔が急減する状態、すなわち心拍数
が瞬間的に増加する状態を検出して、運転者の覚醒度低
下状態を検出し、運転注意能力低下防止部を制御するこ
とにより、運転能力限界に達する前に、例えば、警報音
を発したり、酸素を供給する等の防止策を適切なタイミ
ングで実施できる。

【００１６】なお、疲労状態判定部で判定された疲労状
態に応じて、例えば、周囲車両接近検知部等の車両周囲
状況検知部で検知した検知結果を運転者へ報知する車両
周囲状況報知部で行う報知方法のレベルを制御するこ
と、例えば警報音の音量を段階的に大きくすることによ
り、運転者の疲労状態が進み、注意能力が低下していて
も、確実に周囲車両の接近を運転者に認識させることが
できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を実施例によ
り説明する。図１は第１の実施例の構成を示す図であ
る。ここでは、特定の運転者の交感副交感神経活動度を
測定算出し、車両の走行状況毎に前回測定の測定値と比
較することにより、蓄積疲労状態を判定するとともに、
運転者の心拍数が瞬間的に増加した心拍数急増状態をと
らえることにより、運転者が運転能力限界に近づく前兆
を検知し、警報を発生する、あるいは酸素を供給する等
を行って、注意能力の低下を防止するようにしたもので
ある。

【００１８】車両用注意能力低下防止装置は、複数の登
録された運転者の中から測定時の運転者を特定する運転
者特定装置１と、車両の走行状況を検出するための走行
状況検出装置２と、運転者の心拍相当信号を検出する心
拍相当信号検出装置としての電位式検出方法による心電
信号検出装置３と、心電信号検出装置３で検出された運
転者の心電信号から拍動間隔データを算出し、拍動間隔
データから交感副交感神経活動度を求める交感副交感神
経活動度算出部４と、上記運転者特定装置１と走行状況
検出装置２および交感副交感神経活動度算出部４に接続
された蓄積疲労状態判定部５と、交感副交感神経活動度
算出部４で算出された拍動間隔データから心拍数が瞬間
的に増加する心拍数急増状態の有無を検出する覚醒度低
下状態判定部７と、蓄積疲労状態判定部５と覚醒度低下
状態判定部７に接続された制御部８と、制御部８により
制御される警報発生部９および酸素供給部１０から構成
されている。

【００１９】運転者特定装置１は、フロントパネル近傍
に配置されたタッチパネル式のスイッチを有し、個々の
スイッチは予めそれぞれ異なる運転者が登録されてい
る。運転者が自分が登録されているスイッチを押圧する
と、その運転者情報が蓄積疲労状態判定部５に出力され
る。走行状況検出装置２には、図示しないナビゲーショ
ンシステムにより計測した位置情報と、図示しない車速
センサにより検出した車速情報が入力され、走行モード
を算出し、交感副交感神経活動度算出部４および蓄積疲
労状態判定部５に出力する。心電信号検出装置３は、ハ
ンドル上に設置された電極により、運転者の手から心電
信号を採取し、交感副交感神経活動度算出部４へ出力す
る。

【００２０】交感副交感神経活動度算出部４では、運転
者から採取した心電信号から、拍動の時間間隔であるＲ
ＲＩ（Ｒ−Ｒｉｎｔｅｒｖａｌ）データを検出、ＲＲ
Ｉデータの正規化分散値ＲＲＶから交感副交感神経の活
動度を算出する。蓄積疲労状態判定部５は、記憶部６を
備え、運転者特定装置１、走行状況検出装置２および交
感副交感神経活動度算出部４の出力から運転者特定装置
１で特定された運転者の蓄積疲労状態を判定し、判定結
果を制御部８へ出力する。覚醒度低下状態判定部７で
は、交感副交感神経活動度算出部４で算出された拍動間
隔ＲＲＩを入力し、拍動間隔の変動を監視し、拍動間隔
が急減した状態、すなわち心拍数が瞬間的に増加する心
拍数急増状態を捕らえ、制御部８へ出力する。

【００２１】制御部８では、上記蓄積疲労状態判定部５
および覚醒度低下状態判定部７の判定結果に応じて、警
報発生部９および酸素供給部１０を制御する。警報発生
部９は、車内に設けられ、段階的に音の種類および大き
さが変化する警報を発生する。酸素供給部１０は、エア
コンの吹出口から酸素を供給できるように設置され、制
御部８の制御により、所定時間酸素を車内に供給する。

【００２２】次に、まず車両用注意能力低下防止装置全
体の動作を簡単に説明する。運転者は、車両の運転を始
める前に、運転者特定装置１上の予め登録されたスイッ
チを押圧する。走行状況検出装置２はナビゲーションシ
ステムによる位置情報から、一般道路を走行中か、高速
道路を走行中かをまず判定し、次に車速センサで検出し
た車速情報から、現在の走行状況を判定し、交感副交感
神経活動度算出部４および蓄積疲労状態判定部５に走行
モードとして出力する。

【００２３】運転者がハンドルを握ると、ハンドル上に
設けられた心電信号検出装置３の電極により、図２に示
すような運転者の心電拍動信号Ｒ−ｗａｖｅが測定さ
れ、交感副交感神経活動度算出部４に出力される。交感
副交感神経活動度算出部４では、拍動間隔ＲＲＩを算出
後に、３０秒間分のＲＲＩデータを蓄積するが、直前に
算出したＲＲＩの値から大きく外れたデータが検出され
た場合には、そのＲＲＩデータを含む蓄積したＲＲＩデ
ータを除去し、精度の良い拍動間隔ＲＲＩを算出してい
る。

【００２４】次に、拍動間隔ＲＲＩから次式に示す正規
化分散ＲＲＶと平均心拍数ＢＥＡＴを算出する。

【数１】交感副交感神経活動度とＲＲＩデータのばらつきの程度
が密接な相関を持つことは実験的に確かめられている。
ここでは、このばらつきを表す指標として正規化分散Ｒ
ＲＶと平均心拍数ＢＥＡＴを用いている。算出した正規
化分散ＲＲＶと平均心拍数ＢＥＡＴをＲＲＶ−ＢＥＡＴ
２次元データとして蓄積疲労状態判定部５へ出力する。

【００２５】蓄積疲労状態判定部５では、今回測定した
ＲＲＶ−ＢＥＡＴ２次元データの重心位置と、記憶部６
に記憶されている同一運転者、同一走行状況での前回の
測定結果の重心位置とを比較する。図３は、正規化分散
ＲＲＶと平均心拍数ＢＥＡＴとの関係を表示した図であ
り、横軸に正規化分散ＲＲＶが、縦軸に平均心拍数ＢＥ
ＡＴが表示されている。そして、正規化分散ＲＲＶは左
方に向かうに従って、平均心拍数ＢＥＡＴは上方に向か
うに従って集中している状態になっていることを示して
いる。基本的に、疲労していない健常者は高速運転を行
っていて、緊張を必要とする「高速モード」と、停止し
ている「停止モード」のときでは、反応に明確な差異が
生じるものである。

【００２６】すなわち、健常者の場合には、図３の
（ａ）に示すように、「高速モード」のときと「停止モ
ード」のときのＲＲＶ−ＢＥＡＴ２次元データの分布エ
リアはお互い離れた位置に分布する。そして、「高速モ
ード」のときに集中していれば、「高速モード」のとき
の分布エリアは「停止モード」の時の分布エリアに対し
て集中度の高い左上方に位置する結果となる。これは、
交感副交感神経の活動から考えて正常な反応である。一
方、疲労状態にある要注意者では、高速走行を行ってい
る「高速モード」のときに、図３の（ｂ）に示すように
適切な集中状態を保てなかったり、図３の（ｃ）に示す
ように、停止時に、十分リラックスできない現象が生じ
る。蓄積疲労状態判定部５では、特定された運転者の、
走行状況毎にＲＲＶ−ＢＥＡＴ２次元データの重心位置
を比較することにより、蓄積疲労状態を「正常領域」、
「注意領域」、「危険領域」と心電信号が検出できなか
った「不明領域」の４つの領域に分類し、制御部８へ出
力する。

【００２７】しかしながら、上記の蓄積疲労状態の判定
は、ただちにその運転者の運転能力限界を示すものでは
ない。運転能力限界もまた、個人差を有し、さらに同一
運転者でも体調等により異なる場合がある。一般に運転
中に運転能力限界へ至る過程として、運転操作中の覚醒
度低下が見られるが、車両運転中に覚醒度が低下してき
た場合には、通常の覚醒度低下時とは異なる特徴的な状
態が生じる。これは図４に矢印で示すように、心拍数が
瞬間的に増加する心拍数急増状態で、運転者の覚醒度が
低下してきたときに、覚醒しなければいけないという意
識との葛藤の結果生じる現象である。この心拍数急増状
態が生じた運転者は運転能力限界が近いと考えられる。

【００２８】ただし、覚醒度が低下していない場合で
も、脇見をしていた場合などにも同様な心拍数急増状態
が生じるため、上記の蓄積疲労状態の判定結果を組み合
わせて判定することにより、より適切に運転者の運転能
力限界を把握することができる。覚醒度低下状態判定部
７では、この心拍数急増状態を検出し、制御部８へ出力
する。制御部８では、図５の（ａ）に示すような、蓄積
疲労状態判定結果と、図５の（ｂ）に示すような心拍数
急増状態の検出結果を組み合わせ、警報発生部９から発
生する警報音の種類および酸素供給部１０から供給する
酸素の供給時間を決定する。

【００２９】つぎに、本発明の第１の実施例における動
作の流れをより詳細に説明する。運転者は、車両の運転
を始める前に、運転者特定装置１上の予め登録されたス
イッチを押圧する。走行状況検出装置２はナビゲーショ
ンシステムによる位置情報から、一般道路を走行中か、
高速道路を走行中かをまず判定し、次に車速センサで検
出した車速情報から、現在の走行状況を判定し、交感副
交感神経活動度算出部４および蓄積疲労状態判定部５に
走行モードとして出力する。

【００３０】一般道路を走行中は、運転者が休憩してい
る時の状態を測定するために、車両が信号や渋滞等で停
止しているときは「停止モード」とする。具体的には、
１分間毎に事前の一分間の区間平均速度を算出し、区間
平均速度が０Ｋｍ／ｈであれば、「停止モード」を蓄積
疲労状態判定部５へ出力する。一般道路を走行中には、
運転状態が頻繁に変化するため、停止している場合以外
のときには、拍動間隔ＲＲＩの変化も激しく、比較が困
難になるので、走行モードは出力しない。

【００３１】高速道路を走行中は、一定の運転状態が継
続している状態を測定するために、高速車速で走行して
いるときには「高速モード」を出力する。具体的には、
事前の２分間の区間平均速度を算出し、区間平均速度が
５０Ｋｍ／ｈより大きければ、「高速モード」を蓄積疲
労状態判定部５へ出力する。軽い渋滞等で低速度で走行
している場合には、一般道路の走行時と同様に、運転状
態が頻繁に変化し、比較が困難になるので、走行モード
は出力しない。停止している場合には「停止モード」を
出力する。

【００３２】次に、運転者の心電信号検出から交感副交
感神経活動度算出にわたる動作の流れを図６に示すフロ
ーチャートを用いて説明する。ステップ１０１で、心電
信号検出装置３により、運転者の心電信号が測定され、
交感副交感神経活動度算出部４へ出力される。心電図信
号の場合は、身体に電極の装着を必要とするが、ここで
は、医療用としての正確な波形診断が目的ではないた
め、運転者の心電信号をハンドルに取付けた電極から心
電信号を測定している。

【００３３】ステップ１０２では、交感副交感神経活動
度算出部４で、心電信号を１００Ｈｚ以上でサンプリン
グして、心拍相当信号として逐次取り込む。次いで、ス
テップ１０３で、バンドパスフィルタやマッチドフィル
タによるフィルタリング処理や閾値処理により、ノイズ
等の目的外信号が除去された心拍相当信号が得られる。
ステップ１０４で、心拍相当信号から、拍動の時間間隔
である拍動間隔ＲＲＩ（Ｒ−Ｒｉｎｔｅｒｖａｌ）を
検出する。ただし、元来、ＲＲＩデータには変動が伴う
ため、このＲＲＩデータは時系列的には不規則なサンプ
リングにならざるを得ないが、必要に応じて、補間処理
により、時系列的に規則的なサンプリングにすることも
可能である。ステップ１０５では、検出されたＲＲＩデ
ータを蓄積する。

【００３４】ステップ１０６で、拍動の時間間隔ＲＲＩ
データが所定の範囲内にあるかどうかがチェックされ
る。ここでは、新規のデータＲＲＩ（１）検出に際して
その直前のデータＲＲＩ（０）を参照し、（１／２）Ｒ
ＲＩ（０）から（３／２）ＲＲＩ（０）の範囲を検出範
囲として設定する。不整脈や検出エラーで拍動が欠ける
とＲＲＩは通常の約２倍になるからこのチェックで検出
できる。また、電気的ノイズによるパルス等が原因で、
誤ったＲＲＩデータが検出された場合にもこのチェック
で検出可能である。すなわち、ＲＲＩ（１）が上記範囲
内にあるときはそのままステップ１０８に進むが、上記
範囲にないときは欠陥データが検出されたとみなされ、
ステップ１０７へ進み、蓄積されたＲＲＩデータを削除
し、ステップ１０２に戻り、新たにサンプリングを行
う。

【００３５】ステップ１０８では、蓄積されたＲＲＩデ
ータが３０秒間分有るか否かを判定する。３０秒間に足
りていない場合には、ステップ１０２に戻り、引き続き
サンプリングを行い、３０秒間連続したＲＲＩデータが
蓄積されるまで、上記ステップ１０２からステップ１０
８までを繰り返す。３０秒間分のＲＲＩデータが蓄積さ
れたところで、ステップ１０９へ進む。まずステップ１
０９では、３０秒間分のＲＲＩデータより、１点幅シフ
トで１５点毎に正規化分散ＲＲＶと平均心拍数ＢＥＡＴ
を算出する。ここで、解析区間を１点幅でシフトするの
は、ＲＲＩデータを時系列的に解析する上で、１点毎に
解析することが最も詳細に解析できるからである。次
に、ステップ１１０では、正規化分散ＲＲＶと平均心拍
数ＢＥＡＴとの関係を２次元平面上の２次元データとし
て求め、ＲＲＶーＢＥＡＴ２次元データセットとして蓄
積疲労状態判定部５へ出力する。

【００３６】次に、蓄積疲労状態判定部５における動作
の流れを図７に示すフローチャートを用いて説明する。
まずステップ２０１で、運転者特定装置１から運転者特
定情報を入力する。ステップ２０２では、交感副交感神
経活動度算出部４からＲＲＶ−ＢＥＡＴ２次元データセ
ットを入力する。ステップ２０３では、走行状況検出装
置２から走行モードを入力する。ステップ２０４では、
ステップ２０２で入力されたＲＲＶ−ＢＥＡＴ２次元デ
ータセットの重心位置を算出する。

【００３７】ステップ２０５では、同一運転者の同一走
行モードでのＲＲＶ−ＢＥＡＴ２次元データセットの重
心位置が記憶部６に記憶されているか否かを判定する。
記憶されていればステップ２０６へ進む。記憶されてい
なければ、今回が最初の測定となるので、疲労状態の判
定は比較する値が無い。従って判定不可能であるため、
ステップ２０５からステップ２１０へ進み、今回の測定
値を重心位置として運転者特定情報と走行モードと組み
合わせて、記憶部６に記憶する。ステップ２０６では、
走行モードを判定し、走行モードが「停止モード」のと
きには、ステップ２０７へ進み、「高速モード」のとき
にはステップ２０８へ進む。

【００３８】ステップ２０７では、今回測定した「停止
モード」でのＲＲＶ−ＢＥＡＴ２次元データセットの重
心位置をＳ（Ｓｒ、Ｓｂ）、記憶部６に記憶された同一
運転者の「停止モード」での前回に測定されたＲＲＶー
ＢＥＡＴ２次元データセットの重心位置を前回重心位置
ＳＡ（ＳＡｒ、ＳＡｂ）として、図８の（ａ）に示すよ
うに、重心位置Ｓ（Ｓｒ、Ｓｂ）と前回重心位置ＳＡ
（ＳＡｒ、ＳＡｂ）の関係を調べる。まず重心位置Ｓ
（Ｓｒ、Ｓｂ）のＳｒ、Ｓｂが０．８ＳＡｒ＜ＳｒＳｂ＜１．２ＳＡｂこの範囲内に入っていれば、測定した運転者が「停止モ
ード」のときの前回のリラックスした状態と近い状態で
あり、疲労状態は「正常領域」であると判定する。

【００３９】次に、重心位置Ｓ（Ｓｒ、Ｓｂ）のＳｒ、
Ｓｂが０．６ＳＡｒ＜Ｓｒ≦０．８ＳＡｒまたは１．２ＳＡｂ≦Ｓｂ＜１．４ＳＡｂこの範囲内に入っていれば、前回のリラックス状態を逸
脱した要注意状態であり、疲労状態は「注意領域」であ
ると判定する。

【００４０】次に、重心位置Ｓ（Ｓｒ、Ｓｂ）のＳｒ、
ＳｂがＳｒ≦０．６ＳＡｒ１．４ＳＡｂ≦Ｓｂこの範囲内であれば、疲労状態がひどく、危険な状態で
あり、「危険領域」であると判定する。判定終了後ステ
ップ２０９へ進み、判定結果を制御部８へ出力する。

【００４１】ステップ２０８では、今回測定した「高速
モード」でのＲＲＶ−ＢＥＡＴ２次元データセットの重
心位置をＨ（Ｈｒ、Ｈｂ）、記憶部６に記憶された同一
運転者の「停止モード」での前回に測定されたＲＲＶー
ＢＥＡＴ２次元データセットの重心位置を前回重心位置
ＨＡ（ＨＡｒ、ＨＡｂ）として、図８の（ｂ）に示すよ
うに、重心位置Ｈ（Ｈｒ、Ｈｂ）と前回重心位置ＨＡ
（ＨＡｒ、ＨＡｂ）の関係を調べる。まず重心位置Ｈ
（Ｈｒ、Ｈｂ）のＨｒ、ＨｂがＨｒ＜１．２ＳＨｒ０．８ＳＨｂ＜Ｈｂこの範囲内に入っていれば、測定した運転者が「高速モ
ード」のときの前回の緊張状態と近い状態であり、疲労
状態は「正常領域」であると判定する。

【００４２】次に、重心位置Ｈ（Ｈｒ、Ｈｂ）のＨｒ、
Ｈｂが１．２ＨＡｒ≦Ｈｒ＜１．４ＨＡｒ０．６ＨＡｂ＜Ｈｂ≦０．８ＨＡｂこの範囲内に入っていれば、前回の緊張状態を逸脱した
要注意状態であり、疲労状態は「注意領域」であると判
定する

【００４３】次に、重心位置Ｈ（Ｈｒ、Ｈｂ）のＨｒ、
Ｈｂが１．４ＨＡｒ≦ＨｒＨｂ≦０．６ＨＡｂこの範囲内であれば、疲労状態がひどい危険な状態であ
り、「危険領域」であると判定する。判定終了後ステッ
プ２０９へ進み、判定結果を制御部８へ出力する。判定
終了後はステップ２１０へ進み、運転者特定情報、走行
モードと組み合わせて、ステップ２０７または２０８で
算出した重心位置を記憶部６に記憶し、ステップ２０１
へ戻り、次のＲＲＶ−ＢＥＡＴ２次元データセットの入
力を待つ。

【００４４】次に図９に示すフローチャートを用いて、
覚醒度低下状態判定部７の動作を説明する。ステップ３
０１では、交感副交感神経活動度算出部４から、拍動間
隔ＲＲＩを入力する。ステップ３０２では、図１０に示
すように、今回検出された拍動間隔ＲＲＩ（１）と、１
回前に検出された拍動間隔ＲＲＩ（０）を比較し、拍動
間隔ＲＲＩ（１）が拍動間隔ＲＲＩ（０）×０．８より
も小さければ、心拍数が瞬間的に増加している心拍数急
増状態であるとみなし、ステップ３０３へ進む。拍動間
隔ＲＲＩ（１）が拍動間隔ＲＲＩ（０）×０．８以上で
あれば、ステップ３０１へ戻り、次の拍動間隔ＲＲＩの
入力を待ち、ステップ３０１、３０２を繰り返す。ステ
ップ３０３では心拍数急増状態が検知されたことを制御
部８へ出力する。

【００４５】次に制御部８の動作を説明する。制御部８
では、蓄積疲労状態判定部５から入力される判定結果と
覚醒度低下状態判定部７の検出結果により警報音発生部
９および酸素供給部１０を制御する。図１１の（ａ）
は、警報音の制御状態を示し、（ｂ）は酸素供給時間の
制御を示す。まず図１１の（ａ）の上段に示すように、
判定結果が他の領域から「注意領域」へ入った場合に
は、警報発生部９から弱音量の注意警報を３０秒間発生
する。同時に、図１１の（ｂ）の上段に示すように、酸
素供給部１０から５分間酸素を車内に供給する。同様
に、「危険領域」に入った場合には、強音量の注意警報
を３０秒間発生し、酸素を１０分間供給する。「不明領
域」に入った場合には、警報音は発生しないが、念のた
め酸素を５分間供給する。

【００４６】次に、心拍数急増状態が検出されたときの
動作を説明する。蓄積疲労状態判定部５から入力される
判定結果が「正常領域」であるときに、心拍数急増状態
が検出された場合には、図１１の（ａ）の下段に示され
るように弱音量の注意警報を３０秒間発生し、同時に図
１１の（ｂ）の下段に示されるように酸素を５分間供給
する。「注意領域」のときに、心拍数急増状態が検出さ
れた場合には、強音量の注意警報を３０秒間発生し、酸
素を１０分間供給する。また、「危険領域」のときに、
心拍数急増状態が検出された場合には、運転者が明確に
危険を認識できる危険警報を３０秒間発生し、酸素を１
５分間供給する。「不明領域」のときに心拍数急増状態
が検出された場合には、強音量の注意警報を３０秒間発
生し、酸素を１０分間供給する。

【００４７】以上説明したように第１の実施例によれ
ば、まず、運転者特定装置１を設けることにより、複数
の運転者が、必要に応じて運転する車両であっても個々
の運転者を特定し、運転者毎の疲労状態を判定すること
ができる。また、走行状況検出装置２で検出した「停止
モード」や、高速で走行している「高速モード」等の安
定した走行状況で検出した心電信号から、拍動間隔デー
タを算出し、交感副交感神経活動度を算出して、同一運
転者の同一走行状況での、前回測定した交感副交感神経
活動度と比較することにより、疲労状態を時系列的に比
較できるので、運転者の疲労状態の推移を精度良く判定
できる。

【００４８】さらに、覚醒度低下状態判定部７では、心
拍相当信号から算出した拍動間隔データから拍動間隔が
急減する状態、すなわち心拍数が瞬間的に増加する状態
を検出して、運転者の覚醒度低下状態を検出している。
そして、制御部８では、蓄積疲労状態判定部５での判定
結果と覚醒度低下状態判定部７での検出結果に応じて、
警報発生部９から発生する警報音の種類や音量を適切な
タイミングで制御したり、車内に酸素を供給する酸素供
給部１０からの酸素供給時間を制御する。このため、運
転者の疲労状態が運転注意能力限界に達する前に、危険
状態を運転者に報知する危険警報音を発したり、酸素を
十分に供給する等の防止策を適切なタイミングで実施し
て運転注意能力の低下を防止できる。

【００４９】なお、上記実施例においては、算出した交
感副交感神経活動算出度を前回の測定値と比較したが、
これに限られるわけではなく、同一運転者の同一走行状
況において算出した交感副交感神経活動算出度の平均値
と比較してもよく、この場合には、測定を重ねることに
より、蓄積疲労状態の判定精度が向上する。また、疲労
状態の判定には、蓄積疲労状態の判定結果と覚醒度低下
状態の判定結果を使用したが、これに限られるわけでは
なく、運転者の疲労状態の変化を適時判定できるもので
あればよい。

【００５０】図１２は本発明の第２の実施例を示す図で
ある。これは、疲労状態判定の結果を車両周囲検知にも
利用するようにしたものである。報知制御部１１には、
制御部８と同様に蓄積疲労状態判定部５の判定結果と覚
醒度低下状態判定部７の検出結果が出力されている。ま
た、報知制御部１１には、車両の周囲５０ｍ以内に他の
車両が接近したときには、報知制御部１１へ車両検知信
号を出力する周囲車両接近検知部１２と、車両の前方３
ｍ以内に、歩行者がいることを検知したときには、歩行
者検知信号を報知制御部１１へ出力する歩行者検知部１
３と、警報発生部１４と、フォグランプ１５および計器
パネルのアイコン表示部１６が接続されている。その他
の構成は図１に示す第１の実施例と同様である。なお、
周囲車両接近検知部１２および歩行者検知部１３は発明
の車両周囲状況検知部を構成し、警報発生部１４、フォ
グランプ１５およびアイコン表示部１６は、発明の車両
周囲状況報知部を構成する。

【００５１】次に報知制御部１１の動作を説明する。報
知制御部１１では、蓄積疲労状態判定部５から入力され
る判定結果と覚醒度低下状態判定部７の検出結果に基づ
いて、周囲車両接近検知部１２から車両検知信号が入力
されたときや、歩行者検知部１３から歩行者検知信号が
入力された場合の報知方法のレベルを段階的に制御して
いる。

【００５２】まず、心拍数急増状態が検出されていない
時に、車両検知信号が入力された場合の報知方法を説明
する。図１３の（ａ）の上段に示すように、蓄積疲労状
態判定部５から入力される判定結果が「注意領域」であ
る場合には、警報発生部１４から弱音量の警報音を発生
する。同様に、「危険領域」である場合には、中音量の
警報音を発生する。「不明領域」の場合には、弱音量の
警報音を発生する。

【００５３】心拍数急増状態が検知された場合には、検
知された後、所定時間だけ、図１３の（ａ）の下段に示
される制御が行われる。すなわち、蓄積疲労状態判定部
５から入力される判定結果が「正常領域」である場合に
は、警報発生部１４から弱音量の警報音を発生する。同
様に、「注意領域」である場合には、中音量の警報音を
発生する。「危険領域」の場合には、強音量の警報音を
発生し、「不明領域」の場合には、中音量の警報音を発
生する。

【００５４】次に、心拍数急増状態が検出されていない
時に、歩行者検知信号が入力された場合の報知方法を説
明する。図１３の（ｂ）の上段に示すように、蓄積疲労
状態判定部５から入力される判定結果が「注意領域」で
ある場合には、歩行者の存在が目立つように、フォグラ
ンプ１５を点灯する。「危険領域」である場合には、フ
ォグランプ１５を点灯し、アイコン表示部１６にも歩行
者の存在を示す表示を行い、運転者に注意を促す。「不
明領域」の場合には、念のため、フォグランプ１５を点
灯する。

【００５５】心拍数急増状態が検知された場合には、検
知された後、所定時間だけ、図１３の（ｂ）の下段に示
される制御が行われる。すなわち、「正常領域」である
場合には、フォグランプ１５を点灯する。「注意領域」
である場合には、フォグランプ１５を点灯し、アイコン
表示部１６にも歩行者の存在を示す表示を行う。「危険
領域」である場合には、フォグランプ１５の点灯、アイ
コン表示に加え、警報発生部１４から警報音を発生し、
運転者が歩行者を見落とすことの無いように注意を促
す。「不明領域」の場合には、念のため、フォグランプ
１５を点灯し、アイコン表示を行う。その他の動作は第
１の実施例と同様である。

【００５６】以上のように、本実施例では、蓄積疲労状
態判定部５の判定結果と覚醒度低下状態判定部７の検出
結果に基づいて、周囲車両接近検知部１２や歩行者検知
部１３で検知した検知結果を運転者へ報知する方法のレ
ベルを段階的に制御することにより、第１の実施例の効
果に加え、運転者の疲労状態が進み、注意能力が低下し
ていても、確実に周囲車両の接近や歩行者の存在を運転
者に認識させることができる。

【００５７】

【発明の効果】本発明による車両用注意能力低下防止装
置では、まず、運転者特定装置を設けることにより、複
数の運転者が、必要に応じて運転する車両であっても個
々の運転者を特定し、運転者毎の疲労状態を判定するこ
とができる。また、走行状況検出装置を設けることによ
り、「停止モード」や、高速で走行している「高速モー
ド」等の安定した走行状況で検出した拍動間隔データか
ら、交感副交感神経活動度を算出し、同一運転者の同一
走行状況での交感副交感神経活動度と比較することによ
り、蓄積疲労状態を判定できるので、走行中の運転作業
により生じる蓄積疲労状態を判定できる。また、判定さ
れた疲労状態に応じて、例えば、運転注意能力低下防止
部である警報発生部から発生する警報音の種類や音量を
適切なタイミングで制御したり、車内に酸素を供給する
酸素供給部からの酸素供給時間を制御し、運転注意能力
の低下を防止できる。したがって、複数の運転者が使用
する車両においても、走行中の運転者の疲労状態を精度
良く判定し、また疲労状態の判定結果に応じて、適切な
タイミングで対応策を実施できる。

【００５８】さらに、心拍相当信号から算出した拍動間
隔データから拍動間隔が急減する状態、すなわち心拍数
が瞬間時に増加する状態を検出して、運転者の覚醒度低
下状態を検出し、検出結果に基づいて、運転注意能力低
下防止部を制御することにより、運転能力限界に達する
前に、例えば、警報音を発したり、酸素を供給する等の
防止策を適切なタイミングで実施できる。なお、疲労状
態判定部で判定された疲労状態に応じて、例えば、周囲
車両接近検知部等の車両周囲状況検知部で検知した検知
結果を運転者へ報知する車両周囲状況報知部で行う報知
方法のレベルを制御すること、例えば警報音の音量を段
階的に大きくすることにより、運転者の疲労状態が進
み、注意能力が低下していても、確実に車両の周囲状況
を運転者に認識させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の構成を示すブロック図
である。

【図２】心電波形における拍動間隔を示す図である。

【図３】疲労状態の有無による拍動間隔の正規化分散と
平均心拍数の２次元分布の変化を説明する図である。

【図４】心拍数の説明図である。

【図５】第１の実施例における蓄積疲労状態と心拍数急
増状態を説明する図である。

【図６】第１の実施例における心電信号から交感副交感
神経活動度を算出する動作の流れを示すフローチャート
である。

【図７】第１の実施例における蓄積疲労状態の判定要領
の流れを示すフローチャートである。

【図８】第１の実施例における蓄積疲労状態の判定例を
説明する図である。

【図９】第１の実施例における心電信号から心拍数急増
状態を検出する動作の流れを示すフローチャートであ
る。

【図１０】心電波形における拍動間隔を示す図である。

【図１１】第１の実施例における警報発生および酸素供
給動作を説明する図である。

【図１２】本発明の第２の実施例の構成を示すブロック
図である。

【図１３】第２の実施例における周囲車両接近および歩
行者検知時の警報発生動作を説明する図である。

【図１４】従来例の構成を示すブロック図である。

【図１５】他の従来例の構成を示すブロック図である。

【図１６】走行状態の区分例を説明する図である。

【符号の説明】

１運転者特定装置２走行状況検出装置３心電信号検出装置４交感副交感神経活動度算出部５、４３蓄積疲労状態判定部６記憶部７覚醒度低下状態判定部８、３１、４５制御部９、１４警報発生部１０酸素供給部１１報知制御部１２周囲車両接近検知部１３歩行者検知部１５フォグランプ１６アイコン表示部３２光源３３フリッカー周波数測定部３４、４６空気質浄化部４１心拍相当信号検出部４２拍動間隔標準偏差算出部４４メモリ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両運転者を特定する運転者特定装置
と、運転者の心拍相当信号を検出する心拍相当信号検出
装置と、該心拍相当信号検出装置により検出した心拍相
当信号から拍動間隔データを算出し、該拍動間隔データ
に基づいて、前記運転者特定装置で特定された運転者の
疲労状態を判定する疲労状態判定部と、運転者の運転注
意能力低下を防止する運転注意能力低下防止部と、前記
疲労状態判定部で判定された疲労状態に応じて、前記運
転注意能力低下防止部を制御する制御部を有することを
特徴とする車両用注意能力低下防止装置。
【請求項２】前記疲労状態判定部は、車両の走行状況
を検出する走行状況検出装置と、前記運転者特定装置で
特定された運転者および前記走行状況検出装置で検出し
た車両の走行状況毎に、心拍相当信号から算出した拍動
間隔データから交感副交感神経活動度を算出する交感副
交感神経活動度算出部と、該交感副交感神経活動度算出
部で算出した交感副交感神経活動度を記憶する記憶部を
備え、前記運転者特定装置で特定された運転者および走
行状況毎に交感副交感神経活動度算出部で算出された交
感副交感神経活動度と、前記記憶部に記憶された同一運
転者の同一走行状況における交感副交感神経活動度を比
較し、前記疲労状態として蓄積疲労状態を判定する蓄積
疲労状態判定部を有することを特徴とする請求項１記載
の車両用注意能力低下防止装置。
【請求項３】前記走行状況検出装置は、ナビゲーショ
ンシステムにより収集した情報および車速センサにより
測定した車速情報に基づいて、走行状況を分類すること
を特徴とする請求項２記載の車両用注意能力低下防止装
置。
【請求項４】前記疲労状態判定部は、心拍相当信号か
ら算出した拍動間隔データの瞬時変化に基づいて、前記
疲労状態として運転者の覚醒度低下状態を判定する覚醒
度低下状態判定部を有することを特徴とする請求項１、
２または３記載の車両用注意能力低下防止装置。
【請求項５】前記運転注意能力低下防止部は、警報を
発生する警報発生部を有し、前記制御部は、前記疲労状
態判定部で判定された疲労状態に応じて、前記警報発生
部が警報を発生するタイミングを制御し、運転者に注意
能力低下を認識させることを特徴とする請求項１、２、
３または４記載の車両用注意能力低下防止装置。
【請求項６】前記運転注意能力低下防止部は、警報を
発生する警報発生部を有し、前記制御部は、前記疲労状
態判定部で判定された疲労状態に応じて、前記警報発生
部が発生する警報の種類を段階的に制御し、運転者に注
意能力低下を認識させることを特徴とする請求項１、
２、３、４または５記載の車両用注意能力低下防止装
置。
【請求項７】前記運転注意能力低下防止部は、酸素を
車内に供給する酸素供給部を有し、前記制御部は、前記
疲労状態判定部で判定された疲労状態に応じて、供給す
る酸素量を制御し、運転者の注意能力低下を抑制するこ
とを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載
の車両用注意能力低下防止装置。
【請求項８】車両周囲の状況を検知する車両周囲状況
検知部と、該車両周囲状況検知部で検知した検知結果を
運転者へ報知する車両周囲状況報知部と、前記疲労状態
判定部で判定された疲労状態に応じて、前記車両周囲状
況報知部を制御する報知制御部を有することを特徴とす
る請求項１、２、３、４、５、６または７記載の車両用
注意能力低下防止装置。
【請求項９】前記報知制御部は、前記疲労状態判定部
で判定された疲労状態に応じて、前記車両周囲状況報知
部が行う報知方法のレベルを制御し、運転者の注意能力
低下を補償することを特徴とする請求項８記載の車両用
注意能力低下防止装置。