JP2009022370A - Human condition estimation system - Google Patents

Human condition estimation system Download PDF

Info

Publication number
JP2009022370A
JP2009022370A JP2007185940A JP2007185940A JP2009022370A JP 2009022370 A JP2009022370 A JP 2009022370A JP 2007185940 A JP2007185940 A JP 2007185940A JP 2007185940 A JP2007185940 A JP 2007185940A JP 2009022370 A JP2009022370 A JP 2009022370A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stimulus
state
spr
biological reaction
index value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007185940A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuhide Shigefuji
和英 重藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2007185940A priority Critical patent/JP2009022370A/en
Publication of JP2009022370A publication Critical patent/JP2009022370A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately measure the condition of a subject to a stimulus. <P>SOLUTION: A condition estimation system 1 has a vibration generator 2 applying an awakening stimulus to a driver, an air conditioner 3, a speaker 6 and a display 7, a skin electrical activity sensor 4 acquiring biological information showing a biological reaction (SPA) of the driver to the applied awakening stimulus, and an ECU 8 setting reaction time to measure a biological reaction (measurement time) in accordance with the kind of the awakening stimulus, measuring the biological reaction on the basis of the biological information acquired during the set measurement time, and estimating the condition of the subject on the basis of the measured biological reaction. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、被験者の状態を推定する人の状態推定装置に関するものである。   The present invention relates to a human state estimation device that estimates the state of a subject.

従来から、複数種類の刺激を与えることで運転者の眠気を軽減又は除去する手法が知られている。例えば、下記特許文献1には、単位時間当たりの運転者の瞬きの回数を計算し、その計算結果に基づいて運転者に与える刺激の種類を決定する居眠り運転防止装置が開示されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for reducing or eliminating driver drowsiness by applying a plurality of types of stimuli is known. For example, Patent Document 1 below discloses a drowsiness prevention device that calculates the number of blinks of a driver per unit time and determines the type of stimulus given to the driver based on the calculation result.

また、下記特許文献1に記載の装置の効果、すなわち覚醒効果を推定する手法も知られている。例えば、下記特許文献2には、定期的に又はイベント発生前に物理刺激を付与し、その付与に対する生体反応を各種生理指標(生体情報)を用いて定量化することで人間の状態変化を捉える人の状態検出装置が開示されている。また下記特許文献3には、その定量化の原理を用いて眠気モデルを構築することで人間の眠気状態又は覚醒状態をシミュレートする手法が開示されている。
特開平6−328968号公報 特願2005−316773 特願2006−259204
A method for estimating the effect of the device described in Patent Document 1 below, that is, the awakening effect, is also known. For example, Patent Document 2 below captures a human state change by applying a physical stimulus periodically or before an event occurs, and quantifying a biological response to the application using various physiological indices (biological information). A human state detection device is disclosed. Patent Document 3 below discloses a technique for simulating human sleepiness or wakefulness by constructing a sleepiness model using the principle of quantification.
JP-A-6-328968 Japanese Patent Application No. 2005-316773 Japanese Patent Application No. 2006-259204

しかしながら、上記特許文献3の装置では、刺激の種類によっては覚醒効果の推定の精度が低くなる可能性がある。一般的に、電気刺激などに代表される痛覚刺激に対する生体の受容速度は速く、それに対する不随意な生理指標への反応も早く現れるが、冷風やマッサージなどの圧覚刺激などは、時間をかけて体性感覚に受容されるため、電気刺激のような早い反応は出難い。上記特許文献3に記載の装置は、皮膚電位反応を示すSPR(Skin Potential Response)値を算出するために、所定の区間におけるSPR成分の最大値と最小値とを抽出し、これら二つの値の差を算出しているが、この手法では、刺激の特性に応じて覚醒効果を正確に把握することができない場合がある。例えば、上記特許文献3に記載の装置を用いても、即効性を持つ刺激(即効刺激)と遅効性を持つ刺激(遅効刺激)との間で覚醒効果を同等に扱うことは困難である。そのため、覚醒効果の推定の精度が低くなる可能性がある。   However, in the apparatus of Patent Document 3 described above, there is a possibility that the accuracy of estimation of the arousal effect is lowered depending on the type of stimulus. In general, the body's acceptance rate for painful stimuli typified by electrical stimulation is fast, and the response to involuntary physiological indices appears quickly, but pressure stimuli such as cold air and massage take time. Because it is received by somatic sensation, it is difficult to produce a fast response like electrical stimulation. In order to calculate an SPR (Skin Potential Response) value indicating a skin potential response, the apparatus described in Patent Document 3 extracts a maximum value and a minimum value of an SPR component in a predetermined section, and calculates the two values. Although the difference is calculated, in this method, the awakening effect may not be accurately grasped depending on the characteristic of the stimulus. For example, even if the device described in Patent Document 3 is used, it is difficult to treat the awakening effect equally between a stimulus having an immediate effect (immediate effect stimulus) and a stimulus having a delayed effect (delayed effect stimulus). Therefore, there is a possibility that the accuracy of estimating the awakening effect is lowered.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、刺激に対する被験者の状態を高精度に推定することが可能な人の状態推定装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a human state estimation device that can accurately estimate the state of a subject with respect to a stimulus.

本発明の人の状態推定装置は、被験者の状態を推定する人の状態推定装置であって、被験者に刺激を付与する刺激付与手段と、刺激付与手段により付与された刺激に対する被験者の生体反応を示す生体情報を取得する生体情報取得手段と、刺激付与手段により付与された刺激の種類に応じて、生体反応を計測するための計測時間を設定する計測時間設定手段と、計測時間設定手段により設定された計測時間の間に生体情報取得手段により取得された生体情報に基づいて生体反応を計測する生体反応計測手段と、生体反応計測手段により計測された生体反応に基づいて被験者の状態を推定する状態推定手段と、を備えることを特徴とする。   The human state estimation device according to the present invention is a human state estimation device that estimates the state of a subject, a stimulus applying unit that applies a stimulus to the subject, and a biological reaction of the subject to the stimulus applied by the stimulus applying unit. Set by biometric information acquisition means for acquiring biometric information to be shown, measurement time setting means for setting a measurement time for measuring a biological reaction according to the type of stimulus applied by the stimulus applying means, and measurement time setting means A biological reaction measuring means for measuring a biological reaction based on the biological information acquired by the biological information acquiring means during the measured time, and estimating the state of the subject based on the biological reaction measured by the biological reaction measuring means And a state estimating means.

このような人の状態推定装置によれば、生体反応を計測するための計測時間が設定され、その計測時間の間に取得された生体情報に基づいて、被験者に付与された刺激に対する該被験者の生体反応が計測される。続いて、計測された生体反応に基づいて被験者の状態が推定される。刺激に対する生体反応の現れ方は、付与する刺激毎に異なる。例えば、刺激付与に対する反応が早い生体反応もあれば、反応が遅い生体反応もある。そのため、生体反応の反応時間に応じて生体反応の計測時間を設定することは、生体反応を精度良く計測するために有効である。したがって、生体反応の計測時間を刺激毎に設定することで、各刺激に対する生体反応を精度良く計測でき、ひいては刺激に対する被験者の状態を高精度に推定できる。なお、推定する被験者の状態とは、例えば、覚醒状態、心理状態、疲労状態、集中力、注意力、ストレスである。   According to such a human state estimation device, a measurement time for measuring a biological reaction is set, and based on the biological information acquired during the measurement time, the subject's response to the stimulus applied to the subject Biological reactions are measured. Subsequently, the state of the subject is estimated based on the measured biological reaction. The appearance of a biological response to a stimulus differs for each stimulus to be applied. For example, there is a biological reaction that responds quickly to a stimulus and a biological reaction that responds slowly. For this reason, setting the measurement time of the biological reaction according to the reaction time of the biological reaction is effective for accurately measuring the biological reaction. Therefore, by setting the biological reaction measurement time for each stimulus, the biological reaction for each stimulus can be measured with high accuracy, and the state of the subject with respect to the stimulus can be estimated with high accuracy. Note that the state of the subject to be estimated is, for example, an arousal state, a psychological state, a fatigue state, concentration, attention, or stress.

本発明の人の状態推定装置では、刺激の種類は、第1の刺激と、該第1の刺激よりも刺激に対する生体反応が遅い第2の刺激とを含むことが好ましい。   In the human state estimation apparatus of the present invention, it is preferable that the types of stimuli include a first stimulus and a second stimulus having a slower biological response to the stimulus than the first stimulus.

この場合、第1の刺激と、第2の刺激よりも刺激に対する生体反応が遅い第2の刺激のそれぞれについて計測時間が設定される。例えば、刺激に対する生体反応が速い(体性感覚への受容速度が速く、効果が即時に現れる)即効刺激と、この即効刺激よりも刺激に対する生体反応が遅い(体性感覚への受容速度が遅く、効果が徐々に現れる)遅効刺激のそれぞれについて計測時間が設定される。したがって、このような二種類の刺激に対する生体反応を精度良く計測でき、ひいては各刺激に対する被験者の状態を高精度に推定できる。   In this case, the measurement time is set for each of the first stimulus and the second stimulus that has a slower biological response to the stimulus than the second stimulus. For example, an immediate stimulus with a fast biological response to a stimulus (fast somatosensory reception rate and immediate effect) and a slower biological response to this stimulus (slow somatosensory acceptance rate) The measurement time is set for each of the slow-acting stimuli. Therefore, it is possible to accurately measure biological responses to these two types of stimuli, and thus to accurately estimate the state of the subject with respect to each stimulus.

本発明の人の状態推定装置では、生体反応計測手段は、計測時間設定手段により設定された計測時間の間に取得された生体情報を積分することで生体反応を計測することが好ましい。   In the human state estimation apparatus according to the present invention, it is preferable that the biological reaction measuring unit measures the biological reaction by integrating the biological information acquired during the measurement time set by the measurement time setting unit.

この場合、計測時間の間に取得された生体情報を積分することで生体反応が計測される。これにより、刺激毎に異なる生体反応の反応時間を反映した生体反応を計測できるので、時間の推移と共に変換する被験者の生体反応をより高精度に計測し、刺激に対する被験者の状態をより高精度に推定できる。   In this case, the biological reaction is measured by integrating the biological information acquired during the measurement time. As a result, it is possible to measure a biological reaction that reflects the reaction time of a different biological reaction for each stimulus, so the biological reaction of the subject to be converted with time transition can be measured with higher accuracy, and the state of the subject with respect to the stimulus can be more accurately measured Can be estimated.

本発明の人の状態推定装置では、生体反応計測手段により計測された生体反応に基づいて、被験者の状態変化量に対応する第1指標値を取得する第1指標値取得手段と、被験者の状態を推定するときの第1指標値の加味度合いを定めるゲインを設定するゲイン設定手段と、を更に備え、状態推定手段は、ゲイン設定手段で設定したゲインに応じて第1指標値取得手段で取得した第1指標値の加味度合いを規定し、当該ゲインに応じた加味度合いの第1指標値と過去の被験者の状態とに基づいて被験者の状態を推定することが好ましい。   In the human state estimation device of the present invention, based on the biological reaction measured by the biological reaction measuring means, first index value acquisition means for acquiring a first index value corresponding to the state change amount of the subject, and the state of the subject Gain setting means for setting a gain that determines the degree of addition of the first index value when estimating the state, and the state estimation means is acquired by the first index value acquisition means according to the gain set by the gain setting means It is preferable that the degree of addition of the first index value is defined, and the state of the subject is estimated based on the first index value of the degree of addition according to the gain and the state of the subject in the past.

この場合、計測された生体反応に基づいて第1指標値が取得されるとともに、その第1指標値に対するゲインが設定され、そのゲインに応じて第1指標値の加味度合いが規定される。そして、その第1指標値と被験者の過去の状態とに基づいて被験者の状態が推定される。なお、第1指標値とは、被験者の生理指標(生体情報)や行動指標などから求めた被験者の各種状態変化量に対応する値であり、被験者の状態を推定するための指標となるものである。また、ゲインとは、被験者の状態推定に第1指標値をどの程度反映するかを決めるための指標である。第1指標値を被験者の状態推定にそのまま加味すると、推定精度が低下する。そこで、第1指標値に対するゲインを設け、第1指標値の状態推定への反映度合いを調整可能とすることにより、状態推定へのノイズの影響などを抑制し、被験者の状態を高精度に推定することができる。   In this case, the first index value is acquired based on the measured biological reaction, a gain for the first index value is set, and the degree of consideration of the first index value is defined according to the gain. Then, the state of the subject is estimated based on the first index value and the past state of the subject. The first index value is a value corresponding to various changes in the state of the subject obtained from the subject's physiological index (biological information), behavioral index, and the like, and serves as an index for estimating the state of the subject. is there. The gain is an index for determining how much the first index value is reflected in the state estimation of the subject. If the first index value is added to the state estimation of the subject as it is, the estimation accuracy decreases. Therefore, by providing a gain for the first index value and adjusting the degree of reflection of the first index value in the state estimation, the influence of noise on the state estimation is suppressed, and the state of the subject is estimated with high accuracy. can do.

本発明の人の状態推定装置では、生体反応計測手段により計測された生体反応に基づいて、第1指標値よりも被験者の状態変化に対する変化が大きい第2指標値を取得する第2指標値取得手段を更に備え、ゲイン設定手段は、第2指標値取得手段で取得した第2指標値に基づいてゲインを設定することが好ましい。   In the human state estimation device according to the present invention, the second index value acquisition that acquires a second index value that is larger in change with respect to the state change of the subject than the first index value is based on the biological reaction measured by the biological reaction measuring means. It is preferable that a gain setting unit further sets the gain based on the second index value acquired by the second index value acquisition unit.

この場合、計測された生体反応に基づいて、第1指標値よりも被験者の状態変化に対する変化が大きい第2指標値が取得される。そして、その第2指標値に基づいてゲインが設定される。このように、被験者の状態の変化に対して反応の速い指標値(変化の大きい指標値)によってゲインを設定することにより、被験者の状態を迅速にゲインに反映させることができ(ひいては、被験者の状態を迅速に状態推定に反映させることができ)、状態推定精度をより向上させることができる。   In this case, based on the measured biological reaction, a second index value having a larger change with respect to the change in the state of the subject than the first index value is acquired. Then, a gain is set based on the second index value. In this way, by setting the gain with an index value that responds quickly to a change in the state of the subject (an index value with a large change), the state of the subject can be quickly reflected in the gain (and thus the subject's state). The state can be quickly reflected in the state estimation), and the state estimation accuracy can be further improved.

このような人の状態推定装置によれば、刺激の種類に応じて設定された計測時間に取得された生体情報に基づいて被験者の生体反応が計測され、その生体反応に基づいて被験者の状態が推定されるので、刺激に対する被験者の状態を高精度に推定できる。   According to such a human state estimation device, the biological reaction of the subject is measured based on the biological information acquired at the measurement time set according to the type of stimulus, and the state of the subject is determined based on the biological reaction. Since it is estimated, the state of the subject with respect to the stimulus can be estimated with high accuracy.

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same or equivalent elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

本実施の形態では、本発明に係る人の状態推定装置を、車両に搭載され、運転者の眠気レベル(覚醒状態)を推定する状態推定システム1に適用する。   In the present embodiment, the human state estimation device according to the present invention is applied to a state estimation system 1 that is mounted on a vehicle and estimates a driver's drowsiness level (wake state).

状態推定システム1は、運転者に対してリファレンス刺激を与え、そのリファレンス刺激に対する運転者の生体反応として皮膚電気活動(Electro Dermal Activity、EDA)、特に皮膚電位反応(Skin Potential Response、SPR)を検出し、検出されたSPRのうち所定の反応時間におけるSPRに基づいてSPR値を算出する。続いて状態推定システム1は、AR(Active Reference)法によりSPR値に基づいてAR値(第1指標値)を算出し、そのAR値に基づいて眠気レベルを推定する。なお、AR法とは、リファレンスである刺激(振動など)を一定時間毎に人に与え、その刺激に対して得られた人の生体反応の区間毎の相対変化に基づいて人の状態(覚醒状態など)を推定する手法である。   The state estimation system 1 gives a reference stimulus to the driver and detects an electrodermal activity (EDA), particularly a skin potential response (SPR) as a driver's biological response to the reference stimulus. Then, the SPR value is calculated based on the SPR in the predetermined reaction time among the detected SPRs. Subsequently, the state estimation system 1 calculates an AR value (first index value) based on the SPR value by an AR (Active Reference) method, and estimates a drowsiness level based on the AR value. In the AR method, a reference stimulus (vibration, etc.) is given to a person at regular intervals, and a person's state (wakefulness) is determined based on a relative change for each section of a person's biological reaction obtained in response to the stimulus. State).

続いて状態推定システム1は、眠気レベルが運転に少しでも支障をきたすレベルの場合に、眠気レベルに応じて運転者に対して注意喚起するために覚醒刺激を与える。続いて状態推定システム1は、眠気推定モデルにより、今回求めたAR値と前回推定した眠気レベルに基づいて今回の眠気レベルを推定する。特に、状態推定システム1は、生体反応を精度良く計測するために、付与される刺激(リファレンス刺激及び覚醒刺激)の種類に応じて、SPRを計測するための反応時間(計測時間)を設定する。   Subsequently, the state estimation system 1 gives a wake-up stimulus to alert the driver according to the drowsiness level when the drowsiness level is at a level that causes any difficulty in driving. Subsequently, the state estimation system 1 estimates the current sleepiness level based on the AR value obtained this time and the sleepiness level estimated last time by using the sleepiness estimation model. In particular, the state estimation system 1 sets a reaction time (measurement time) for measuring the SPR according to the type of stimulus (reference stimulus and wakefulness stimulus) to be applied in order to accurately measure the biological reaction. .

図1〜図3を参照して、本実施の形態に係る状態推定システム1について説明する。図1は、本実施の形態に係る状態推定システムの構成を示す図である。図2は、検出されるSPR成分の例を示すグラフである。図3は、二種類のSPR成分を示すグラフである。   With reference to FIGS. 1-3, the state estimation system 1 which concerns on this Embodiment is demonstrated. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a state estimation system according to the present embodiment. FIG. 2 is a graph showing an example of detected SPR components. FIG. 3 is a graph showing two types of SPR components.

状態推定システム1は、図1に示すように、振動発生装置2、エアコンディショナ3、皮膚電気活動センサ4、増幅器5、スピーカ6、ディスプレイ7及びECU(Electronic Control Unit)8を備えている。なお、本実施の形態では、振動発生装置2、エアコンディショナ3、スピーカ6及びディスプレイ7が特許請求の範囲に記載する刺激付与手段に相当し、皮膚電気活動センサ4が特許請求の範囲に記載する生体情報取得手段に相当し、ECU8における各処理が特許請求の範囲に記載する計測時間設定手段、生体反応計測手段、第1指標値取得手段、ゲイン設定手段、第2指標値取得手段及び状態推定手段に相当する。   As shown in FIG. 1, the state estimation system 1 includes a vibration generator 2, an air conditioner 3, an electrical skin activity sensor 4, an amplifier 5, a speaker 6, a display 7, and an ECU (Electronic Control Unit) 8. In the present embodiment, the vibration generator 2, the air conditioner 3, the speaker 6 and the display 7 correspond to the stimulus applying means described in the claims, and the electrodermal activity sensor 4 is described in the claims. The measurement time setting means, the biological reaction measurement means, the first index value acquisition means, the gain setting means, the second index value acquisition means, and the state described in the appended claims This corresponds to the estimation means.

振動発生装置2は、ECU8からの振動発生信号に基づいて振動を発生させる装置であり、運転者にリファレンス刺激用の微振動及び覚醒刺激用の振動を付与する。振動発生装置2は、運転席のシートの数箇所に内蔵される。内蔵する位置や個数は、任意であり、例えば、運転者の背中、腰、太もも部分の左右1箇所ずつ計6個内蔵される。振動発生装置2は、発生させる振動の強さ、周波数、発生させる時間などのパラメータを変更可能である。振動発生装置2では、ECU8から入力された振動発生信号で示されるパラメータに応じた振動を発生させる。   The vibration generator 2 is a device that generates vibration based on a vibration generation signal from the ECU 8, and applies a fine vibration for reference stimulation and a vibration for arousal stimulation to the driver. The vibration generator 2 is built in several places on the seat of the driver's seat. The position and the number of the built-in parts are arbitrary, and for example, a total of 6 pieces are built in one place on the left and right sides of the driver's back, waist, and thigh. The vibration generator 2 can change parameters such as the intensity of vibration to be generated, frequency, and generation time. The vibration generator 2 generates vibration according to the parameter indicated by the vibration generation signal input from the ECU 8.

振動発生装置2で発生させる全ての振動は、車両で発生する振動と区別するために、車両で発生する振動とは明らかに異なる強さ、周波数のパラメータが設定される。リファレンス刺激用の微振動は、運転者に対して不快感を与えないために、小さい強さのパラメータが設定される。覚醒刺激用の振動は、運転者の覚醒状態を向上させる必要があるので、大きい強さのパラメータが設定される。   In order to distinguish all vibrations generated by the vibration generating device 2 from vibrations generated in the vehicle, parameters of strength and frequency that are clearly different from those generated in the vehicle are set. In the slight vibration for the reference stimulus, a parameter having a small strength is set so as not to make the driver feel uncomfortable. Since the vibration for arousal stimulation needs to improve the driver's arousal state, a parameter with a large strength is set.

エアコンディショナ3は、車室内の冷暖房を行なう装置である。エアコンディショナ3は、運転者の入力を受け付け、その入力に応じた制御を行なうことが可能であると共に、ECU8から入力された空調制御信号で示されるパラメータ(例えば、設定温度、風量、風向などを示すパラメータ)に基づいて稼働することで運転者に覚醒刺激を付与することが可能である。例えばエアコンディショナ3は、空調制御信号に基づいて、運転席に向かって所定量の冷風を送る。   The air conditioner 3 is a device that cools and heats the passenger compartment. The air conditioner 3 can receive an input from the driver and perform control according to the input, and parameters (for example, set temperature, air volume, wind direction, etc.) indicated by the air conditioning control signal input from the ECU 8. It is possible to give an awakening stimulus to the driver by operating based on a parameter indicating the For example, the air conditioner 3 sends a predetermined amount of cold air toward the driver's seat based on the air conditioning control signal.

皮膚電気活動センサ4は、EDA、特に、皮膚電位活動(Skin Potential Activity、SPA)を検出するセンサである。皮膚電気活動センサ4は、運転者の精神性発汗を検出するために、運転者の掌が接触するステアリングホイールの左右にそれぞれ取り付けられる。皮膚電気活動センサ4では、SPAを検出すると、その検出信号を増幅器5に送信する。この検出信号は、運転者の生体反応を示す生体情報を示すものである。なお、人は、覚醒状態が高いときには刺激に対して精神性発汗が出易い傾向にあり、覚醒状態が低いときには精神性発汗が出難い傾向にある。   The electrodermal activity sensor 4 is a sensor that detects EDA, particularly skin potential activity (SPA). The electrodermal activity sensor 4 is attached to the left and right sides of the steering wheel with which the palm of the driver contacts in order to detect the driver's mental sweating. When the electrodermal activity sensor 4 detects SPA, the detection signal is transmitted to the amplifier 5. This detection signal indicates biological information indicating a driver's biological reaction. It is to be noted that humans tend to be prone to mental sweating with respect to stimuli when the arousal state is high, and mental sweating tends to be difficult to occur when the arousal state is low.

増幅器5は、皮膚電気活動センサ4からの検出信号を増幅し、その増幅した検出信号をECU8に送信する装置である。   The amplifier 5 is a device that amplifies the detection signal from the electrodermal activity sensor 4 and transmits the amplified detection signal to the ECU 8.

スピーカ6、ディスプレイ7は、車両内の各システムと共用で利用され、状態推定システム1では運転者に対する覚醒刺激を付与するために利用される。スピーカ6は、ECU8から音声信号を受信すると、その音声信号に応じて音声を出力する。ディスプレイ7は、ECU8からの画像信号を受信すると、その画像信号に応じて画像を表示する。   The speaker 6 and the display 7 are used in common with each system in the vehicle. In the state estimation system 1, the speaker 6 and the display 7 are used to give an arousal stimulus to the driver. When the speaker 6 receives a sound signal from the ECU 8, the speaker 6 outputs sound according to the sound signal. When the display 7 receives the image signal from the ECU 8, the display 7 displays an image according to the image signal.

ECU8は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)などで構成され、状態推定システム1を統括制御する。ECU8は、リファレンス刺激用の微振動を発生させるための振動発生信号を周期的に送信する。続いて、ECU8は、増幅器5から入力された検出信号と、予めROMなどに記憶されている眠気推定モデルとを用いて、運転者の眠気レベルを推定する。さらに、ECU8では、眠気レベルが運転に支障をきたすレベルの場合、振動発生装置2、エアコンディショナ3、スピーカ6及びディスプレイ7を用いて運転者に対して覚醒刺激を付与する。   The ECU 8 includes a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), and the like, and performs overall control of the state estimation system 1. The ECU 8 periodically transmits a vibration generation signal for generating a fine vibration for reference stimulation. Subsequently, the ECU 8 estimates the drowsiness level of the driver using the detection signal input from the amplifier 5 and a drowsiness estimation model stored in advance in a ROM or the like. Furthermore, when the sleepiness level is a level that hinders driving, the ECU 8 uses the vibration generator 2, the air conditioner 3, the speaker 6, and the display 7 to give an arousal stimulus to the driver.

ここで、眠気推定モデルを用いた状態推定方法について説明する。ECU8は、状態推定を開始すると、一定周期で運転者に対してリファレンス刺激を与える。ECU8は、リファレンス刺激を与える毎に、そのリファレンス刺激に対する生体情報としてEDA(特にSPA)を検出する。続いてECU8は、検出したSPAから、低周波成分である皮膚電位水準(Skin Potential Level、SPL)を除去する。このSPAから低周波成分(SPL)を除去した成分が、SPRの成分(生体情報)である。   Here, a state estimation method using the sleepiness estimation model will be described. When starting the state estimation, the ECU 8 gives a reference stimulus to the driver at a constant cycle. The ECU 8 detects EDA (especially SPA) as biological information for the reference stimulus every time the reference stimulus is applied. Subsequently, the ECU 8 removes a skin potential level (SPL) that is a low frequency component from the detected SPA. The component obtained by removing the low frequency component (SPL) from the SPA is the component (biological information) of the SPR.

SPR成分は、例えば図2の実線Eで示すように、時間の経過と共に周期的に推移する。なお、図2に示すグラフの縦軸はSPR成分の値を示し、横軸は時間を示す。このグラフにおいて、運転者に対して刺激(リファレンス刺激又は覚醒刺激)を付与してからSPR成分の抽出を開始するまでの待機時間(潜時)はTaで示され、その潜時Taにおいて検出されるSPR成分は、特に破線Eaで示されている。潜時Taは、実験結果などに基づいて設定され、ECU8に記憶されている。ECU8に記憶される潜時Taは一種類でもよいし複数種類でもよい。   For example, as shown by the solid line E in FIG. 2, the SPR component changes periodically with the passage of time. In addition, the vertical axis | shaft of the graph shown in FIG. 2 shows the value of SPR component, and a horizontal axis shows time. In this graph, the waiting time (latency) from when a stimulus (reference stimulus or arousal stimulus) is given to the driver until the start of SPR component extraction is indicated by Ta, and is detected at the latency Ta. In particular, the SPR component is indicated by a broken line Ea. The latency Ta is set based on experimental results and the like, and is stored in the ECU 8. The latency Ta stored in the ECU 8 may be one type or a plurality of types.

実線Eで示されるSPR成分のうち潜時Ta経過後の一周期分を、刺激(リファレンス刺激又は覚醒刺激)に対する生体反応を示すSPR成分とし、その一周期分の時間を反応時間Tとする。この反応時間Tは、刺激に対する生理反応特性を導出する実験に基づいて刺激の種類毎に設定され、ECU8に記憶されている。   Of the SPR component indicated by the solid line E, one cycle after the latency Ta has elapsed is defined as an SPR component indicating a biological response to a stimulus (reference stimulus or arousal stimulus), and the time corresponding to the one cycle is defined as a reaction time T. The reaction time T is set for each type of stimulus based on an experiment for deriving physiological response characteristics to the stimulus, and is stored in the ECU 8.

この反応時間Tについて例を挙げて説明する。一般的に、電気刺激などに代表される痛覚刺激に対する生体の受容速度は速く、それに対する不随意な生理指標への反応も早く現れるが、冷風やマッサージなどの圧覚刺激などは、時間をかけて体性感覚に受容されるため、電気刺激のような早い反応は出難い。したがって、痛覚刺激などのように生体反応が速く現れる刺激(即効刺激)については短い反応時間Tを設定し、圧覚刺激などのように生体反応が時間をかけて現れる刺激(遅効刺激)については、即効刺激の場合よりも長い反応時間Tを設定する。すなわち、反応時間Tは、刺激に対する生体の反応速度に応じて設定される。   The reaction time T will be described with an example. In general, the body's acceptance rate for painful stimuli typified by electrical stimulation is fast, and the response to involuntary physiological indices appears quickly, but pressure stimuli such as cold air and massage take time. Because it is received by somatic sensation, it is difficult to produce a fast response like electrical stimulation. Therefore, a short reaction time T is set for a stimulus in which a biological reaction appears quickly (such as a painful stimulus) (immediate effect stimulus), and a stimulus (delayed stimulus) in which a biological reaction appears over time, such as a pressure stimulus, A longer reaction time T is set than in the case of immediate-effect stimulation. That is, the reaction time T is set according to the response speed of the living body to the stimulus.

例えば、ECU8は、図3に示すように、振動発生装置2により付与される刺激に対して設定される反応時間Tpと、エアコンディショナ3により付与される刺激に対して設定される反応時間Tqとを記憶する。振動発生装置2より付与される振動は即効刺激の一種であり、エアコンディショナ3により付与される冷風は遅効刺激の一種である。そのため、反応時間Tqは反応時間Tqよりも長く設定されている。もちろんECU8は、スピーカ6やディスプレイ7により付与される刺激に対して設定された反応時間を記憶してもよい。   For example, as shown in FIG. 3, the ECU 8 sets the reaction time Tp set for the stimulus applied by the vibration generator 2 and the reaction time Tq set for the stimulus applied by the air conditioner 3. And remember. The vibration applied from the vibration generator 2 is a kind of immediate effect stimulus, and the cold air given by the air conditioner 3 is a kind of slow effect stimulus. Therefore, the reaction time Tq is set longer than the reaction time Tq. Of course, the ECU 8 may store the reaction time set for the stimulus applied by the speaker 6 or the display 7.

ECU8は、反応時間におけるSPR成分を下記の式(1)を用いて積分することで、その反応時間におけるSPR値を導出(計測)する。なお、式(1)において、tは刺激を付与した時刻から潜時Taが経過した時刻であり、tはその時刻tから反応時間が経過した時刻である。

Figure 2009022370
The ECU 8 integrates the SPR component in the reaction time using the following formula (1) to derive (measure) the SPR value in the reaction time. In the equation (1), t a is the time latency Ta from the time that impart stimulation has elapsed, t b is the time when the reaction time has elapsed from the time t a.
Figure 2009022370

例えばECU8は、振動発生装置2により付与される刺激に対するSPR値を算出する際には、反応時間TpにおけるSPR成分Epを積分し、エアコンディショナ3により付与される刺激に対するSPR値を算出する際には、反応時間TqにおけるSPR成分Eqを積分する。すなわち反応時間Tp,Tqは、運転者に付与される刺激の種類に応じて設定された、生体反応を計測するための計測時間であり、式(1)におけるt,tは、それぞれ計測開始時刻、計測終了時刻であるともいえる。また、反応時間TpにおけるSPR成分Ep及び反応時間TqにおけるSPR成分Eqは、その計測時間(反応時間Tp,Tq)の間に取得された生体情報である。 For example, when calculating the SPR value for the stimulus applied by the vibration generator 2, the ECU 8 integrates the SPR component Ep in the reaction time Tp and calculates the SPR value for the stimulus applied by the air conditioner 3. Is integrated with the SPR component Eq in the reaction time Tq. That is, the reaction times Tp and Tq are measurement times for measuring a biological reaction set according to the type of stimulus given to the driver, and t a and t b in the equation (1) are respectively measured. It can be said that it is a start time and a measurement end time. Moreover, the SPR component Ep in the reaction time Tp and the SPR component Eq in the reaction time Tq are biological information acquired during the measurement time (reaction time Tp, Tq).

ECU8は、SPR値を算出(計測)する毎に、今回算出したSPR(t)と前回算出したSPR(t−1)を用いて、下記の式(2)によりSPRのAR値を算出する。AR値は、SPR値の相対変化の正規化値であり、0を基準値とする。AR値は眠気レベルと相関があり、0より大きいほど眠気が弱い(覚醒状態が高い)と推定でき、0より小さいほど眠気が強い(覚醒状態が低い)と推定できる。

Figure 2009022370
Each time the ECU 8 calculates (measures) the SPR value, it calculates the AR value of the SPR by the following equation (2) using the SPR (t) calculated this time and the SPR (t-1) calculated last time. The AR value is a normalized value of the relative change of the SPR value, and 0 is a reference value. The AR value correlates with the drowsiness level, and it can be estimated that the drowsiness is weaker (the arousal state is higher) as it is larger than 0, and the drowsiness is stronger (the arousal state is lower) as it is smaller than 0.
Figure 2009022370

式(2)において、AR(t)は今回のリファレンス刺激に対するAR値であり、SPR(t)は今回のリファレンス刺激に対するSPR値であり、SPR(t−1)は前回のリファレンス刺激に対するSPR値である。t−1とtとの時間間隔は、リファレンス刺激付与間隔である。   In Equation (2), AR (t) is the AR value for the current reference stimulus, SPR (t) is the SPR value for the current reference stimulus, and SPR (t−1) is the SPR value for the previous reference stimulus. It is. The time interval between t-1 and t is a reference stimulus application interval.

ECU8は、AR値に基づいて眠気レベルを推定するための眠気推定モデルを利用する。この眠気推定モデルは下記式(3)で表される。

Figure 2009022370
The ECU 8 uses a sleepiness estimation model for estimating the sleepiness level based on the AR value. This sleepiness estimation model is represented by the following formula (3).
Figure 2009022370

式(3)において、DL(t)は今回の眠気レベルであり、DL(t−1)は前回の眠気レベルである。本実施の形態では、眠気レベル(覚醒レベル)を、6〜1(D0〜D5)の段階で表す。眠気レベル6(覚醒レベルD0)は、眠気が最も弱い(覚醒度が最も高い)状態を示し、眠気レベル1(覚醒レベルD5)は、眠気が最も強い(覚醒度が最も低い)状態を示す。   In Equation (3), DL (t) is the current sleepiness level, and DL (t−1) is the previous sleepiness level. In the present embodiment, the drowsiness level (wakefulness level) is expressed in stages of 6 to 1 (D0 to D5). Sleepiness level 6 (wake level D0) indicates a state in which sleepiness is the weakest (highest alertness level), and sleepiness level 1 (wake level D5) indicates a state in which sleepiness is the strongest (lowest alertness level).

式(3)において、Kは、今回のリファレンス刺激に対するAR値の反映度合いを決めるためのゲインである。ゲインKは、0〜1の値であり、SPR成分の変動度合いを示すSPR頻度(第2指標値)に基づいて三段階の値で設定される。なお、ゲインKを何段階に設定するかは限定されない。   In Equation (3), K is a gain for determining the degree of reflection of the AR value for the current reference stimulus. The gain K is a value between 0 and 1, and is set in three stages based on the SPR frequency (second index value) indicating the degree of fluctuation of the SPR component. It should be noted that the number of steps for setting the gain K is not limited.

ゲインKを設定するために用いられるSPR頻度(第2指標値)は、刺激の種類に応じて設定されている反応時間Tにおいて取得されたSPR成分と、前回のリファレンス刺激を付与したときの反応時間TにおけるSPR成分の平均値mean及び標準偏差値σとに基づいて決定される。具体的には、反応時間TにおいてSPR成分が値mean+3σより大きくなった回数とmean−3σより小さくなった回数との和をSPR頻度とする。SPR頻度は、SPR成分の変動度合いを直接表しているので、AR値よりも運転者の状態変化に対する変化が大きい。   The SPR frequency (second index value) used to set the gain K is the response when the SPR component acquired at the reaction time T set according to the type of stimulus and the previous reference stimulus are applied. It is determined based on the average value mean and standard deviation value σ of the SPR component at time T. Specifically, the sum of the number of times the SPR component has become larger than the value mean + 3σ and the number of times the SPR component has become smaller than mean−3σ in the reaction time T is defined as the SPR frequency. Since the SPR frequency directly represents the degree of fluctuation of the SPR component, the change with respect to the driver's state change is larger than the AR value.

SPR頻度が多い場合、運転者は交感神経賦活状態にある。すなわち、運転者は、行動状態の面からは、眠気が低く(覚醒度が高く)、活動レベルが高い状態にあるといえ、心理状態の面からは、緊張状態が高く、興奮状態であるといえる。このような場合、刺激に対する反応としては敏感であるので、わずかなノイズに対して過敏に反応し(ノイズを拾う可能性が高い)、AR値も大きく変動してしまう場合がある。この場合、眠気レベルDLに与えるノイズの影響が大きくなるので、ゲインKを小さくし、AR値の反映度合いを小さくする。一方、SPR頻度が少ない場合、運転者は、行動状態の面からは、眠気が高く(覚醒状態が低く)、活動レベルが低い状態にあるといえ、心理状態の面からは、緊張状態が低く、リラックス状態であるといえる。このような場合、刺激に対する反応としては鈍感であるので、ノイズに対する反応も鈍い。そこで、ゲインKを大きくし、AR値の反映度合いを大きくする。   When the SPR frequency is high, the driver is in a sympathetic nerve activated state. In other words, the driver is said to be in a state of low sleepiness (high arousal level) and high activity level from the aspect of behavioral state, and from the aspect of psychological state that the tension state is high and excited state. I can say that. In such a case, since the response to the stimulus is sensitive, there is a case where the AR value is greatly fluctuated due to a high sensitivity to a slight noise (high possibility of picking up noise). In this case, since the influence of noise on the drowsiness level DL is increased, the gain K is decreased and the degree of reflection of the AR value is decreased. On the other hand, when the SPR frequency is low, it can be said that the driver is sleepy in terms of behavioral state (low wakefulness) and low in activity level, and in terms of psychological state, the driver has low tension. It can be said that it is in a relaxed state. In such a case, since the response to the stimulus is insensitive, the response to noise is also slow. Therefore, the gain K is increased and the reflection degree of the AR value is increased.

具体的には、SPR頻度に対する閾値th1,th2を用意する。閾値th1,th2は、刺激に対する生理指標(SPR)の反応特性などを考慮して設定され、th2>th1である。SPR頻度がth1未満の場合、ゲインK=Aを設定する。SPR頻度がth1以上かつth2未満の場合、ゲインK=Bを設定する。SPR頻度がth2以上の場合、ゲインK=Cを設定する。値A,B,Cは、実験などによって設定され、0〜1までの値であり、A>B>Cである。   Specifically, threshold values th1 and th2 for the SPR frequency are prepared. The thresholds th1 and th2 are set in consideration of the response characteristics of the physiological index (SPR) to the stimulus, and th2> th1. When the SPR frequency is less than th1, the gain K = A is set. When the SPR frequency is greater than or equal to th1 and less than th2, the gain K = B is set. When the SPR frequency is greater than or equal to th2, the gain K = C is set. The values A, B, and C are set by experiments and the like, and are values from 0 to 1, and A> B> C.

式(3)において、AR(t)は付与した覚醒刺激に対するAR値であり、AR(t)と同様に算出される。τは覚醒刺激に対するAR値の反映度合いを決めるためのゲインである。ゲインτは、0以上1未満の値であり、SPR頻度に基づいて2段階の値で設定される。なお、ゲインτを何段階に設定するかは限定されない。 In Equation (3), AR (t s ) is an AR value for the applied wakefulness stimulus, and is calculated in the same manner as AR (t). τ is a gain for determining the degree of reflection of the AR value for the arousal stimulus. The gain τ is a value of 0 or more and less than 1, and is set as a two-stage value based on the SPR frequency. It should be noted that there is no limitation on how many stages of gain τ are set.

運転者に対して覚醒刺激を付与したときにSPR頻度が多ければ、覚醒刺激によって覚醒状態が高くなり(覚醒刺激による効果があり)、運転者の刺激に対する反応が速いということがわかる。この場合、覚醒刺激による効果を状態推定に大きく反映させる必要がある。また、運転者の状態の変化に対して状態推定が遅れないように、その運転者の速い状態変化を状態推定に迅速に反映させる必要がある。そこで、覚醒刺激に対するSPR頻度が多い場合、ゲインτを大きくし、覚醒刺激に対するAR値の反映度合いを大きくする。   If the SPR frequency is high when an arousal stimulus is applied to the driver, it can be understood that the arousal state is increased by the arousal stimulus (the effect of the arousal stimulus is present), and the driver's response to the stimulus is fast. In this case, it is necessary to largely reflect the effect of the arousal stimulus on the state estimation. In addition, it is necessary to quickly reflect the rapid state change of the driver in the state estimation so that the state estimation is not delayed with respect to the change of the driver state. Therefore, when the SPR frequency for the wakeful stimulus is high, the gain τ is increased, and the degree of reflection of the AR value for the wakeful stimulus is increased.

具体的には、SPR頻度に対する閾値th3を用意する。閾値th3は、刺激に対する生理指標(SPR)の反応特性などを考慮して設定され、th3>th2>th1である。SPR頻度がth3未満の場合、ゲインτ=αを設定する。SPR頻度がth3以上の場合、ゲインτ=βを設定する。α,βは、実験などによって設定され、0〜1までの値であり、α<βである。   Specifically, a threshold th3 for the SPR frequency is prepared. The threshold th3 is set in consideration of the response characteristic of a physiological index (SPR) to a stimulus, and th3> th2> th1. When the SPR frequency is less than th3, the gain τ = α is set. When the SPR frequency is greater than or equal to th3, the gain τ = β is set. α and β are set by experiment or the like, and are values from 0 to 1, where α <β.

次に、ECU8が上記眠気推定モデルを用いて実行する処理を詳細に説明する。   Next, processing executed by the ECU 8 using the sleepiness estimation model will be described in detail.

ECU8は、一定の周期で、リファレンス刺激用の微振動のパラメータを示した振動発生信号を振動発生装置2に送信する。この振動発生信号は、運転者の眠気レベルを取得するための信号であり、送信間隔は任意に設定してよい。   The ECU 8 transmits a vibration generation signal indicating a fine parameter for reference stimulation to the vibration generator 2 at a constant cycle. This vibration generation signal is a signal for acquiring the drowsiness level of the driver, and the transmission interval may be arbitrarily set.

ECUは、リファレンス刺激用の微振動を発生させる毎に、増幅器5からの増幅検出信号を受信する。続いてECU8は、増幅検出信号のSPAをフィルタ処理し、SPAからSPL成分を除去してSPR成分を抽出する。続いてECU8は、式(1)により、振動発生装置2に対して設定された反応時間TpにおけるSPR成分を積分することで今回のSPR値を取得(計測)する。続いてECU8は、そのSPR成分の反応時間Tpにおいてmean+3×σ〜mean−3×σの範囲内からでる回数をカウントし、今回のSPR頻度とする。続いて、ECU8は、次回のSPR頻度を算出するために、今回取得したSPR成分の反応時間Tpにおける平均値(mean)と標準偏差値σを算出する。   The ECU receives an amplification detection signal from the amplifier 5 every time a fine vibration for reference stimulation is generated. Subsequently, the ECU 8 filters the SPA of the amplification detection signal, removes the SPL component from the SPA, and extracts the SPR component. Subsequently, the ECU 8 acquires (measures) the current SPR value by integrating the SPR component in the reaction time Tp set for the vibration generating device 2 according to the equation (1). Subsequently, the ECU 8 counts the number of times of coming out of the range of mean + 3 × σ to mean−3 × σ in the reaction time Tp of the SPR component, and sets it as the current SPR frequency. Subsequently, the ECU 8 calculates an average value (mean) and a standard deviation value σ in the reaction time Tp of the SPR component acquired this time in order to calculate the next SPR frequency.

続いてECU8は、算出したSPR頻度がth1未満か、th1以上かつth2未満か、あるいは、th2以上かを判定する。このときECU8は、SPR頻度がth1未満の場合にはゲインKとしてAを設定し、th1以上かつth2未満の場合にはゲインKとしてBを設定し、th2以上の場合にはゲインKとしてCを設定する。また、ECU8は、式(2)により、今回のSPR値と前回のSPR値を用いて、今回のAR値を算出する。   Subsequently, the ECU 8 determines whether the calculated SPR frequency is less than th1, th1 or more and less than th2, or th2 or more. At this time, the ECU 8 sets A as the gain K when the SPR frequency is less than th1, sets B as the gain K when it is equal to or greater than th1 and less than th2, and sets C as the gain K when equal to or greater than th2. Set. Further, the ECU 8 calculates the current AR value using the current SPR value and the previous SPR value according to the equation (2).

運転者の覚醒状態が低いレベルであると判定されている場合、ECU8は、振動発生装置2、エアコンディショナ3、スピーカ6及びディスプレイ7の中から一以上の装置を選択し、選択した装置を用いて運転者に覚醒刺激を付与する。この際、ECU8は、運転者の覚醒状態(眠気の深さ)に基づいて装置を選択してもよいし、運転者が特定の刺激に慣れてしまうことを防止するために、所定時間が経過したら覚醒刺激を付与する装置を切り替えてもよい。   When it is determined that the driver's arousal state is at a low level, the ECU 8 selects one or more devices from the vibration generator 2, the air conditioner 3, the speaker 6, and the display 7, and selects the selected device. Used to give the driver a wakeful stimulus. At this time, the ECU 8 may select a device based on the driver's arousal state (depth of sleepiness), or a predetermined time has elapsed to prevent the driver from getting used to a specific stimulus. Then, you may switch the apparatus which provides an arousal stimulus.

これにより、状態推定システム1は複数種類の覚醒刺激を運転者に付与できる。例えば、状態推定システム1は、生体反応の反応時間が短い(体性感覚への受容速度が速く、効果が即時に現れる)即効刺激(第1の刺激)と、この即効刺激よりも生体反応の反応時間が長い(体性感覚への受容速度が遅く、効果が徐々に現れる)遅効刺激(第2の刺激)とを運転者に付与できる。上述したように、即効刺激の例としては、振動発生装置2より付与される振動が挙げられ、遅効刺激の例としては、エアコンディショナ3により付与される冷風が挙げられる。   Thereby, the state estimation system 1 can provide a driver with a plurality of types of arousal stimuli. For example, the state estimation system 1 has an immediate stimulus (first stimulus) in which the reaction time of the biological reaction is short (the rate of accepting somatic sensation is fast and the effect immediately appears), and the biological reaction is faster than this immediate effect stimulus. A slow-acting stimulus (second stimulus) that has a long reaction time (slow response to somatosensory and effects appear gradually) can be given to the driver. As described above, an example of the immediate effect stimulus is a vibration applied from the vibration generator 2, and an example of the delayed effect stimulus is a cold air applied by the air conditioner 3.

続いてECU8は、増幅器5からの増幅検出信号を受信し、リファレンス刺激の場合と同様にSPR成分を抽出する。続いてECU8は、付与された覚醒刺激に応じて、式(1)を用いた演算で使用する反応時間(計測時間)を設定する。続いてECU8は、抽出したSPR成分と設定された反応時間とを式(1)に当てはめることで、抽出されたSPR成分に対するSPR値を算出(計測)する。例えばECU8は、振動発生装置2による覚醒刺激に対応するSPR値を算出するために反応時間Tpを設定し、エアコンディショナ3による覚醒刺激に対応するSPR値を算出するために反応時間Tqを設定する。続いてECU8は、その反応時間におけるSPR頻度を求め、そのSPR頻度がth3未満か否かを判定する。続いてECU8は、SPR頻度がth3未満の場合にはゲインτとしてαを設定し、th3以上の場合にはゲインτとしてβを設定する。   Subsequently, the ECU 8 receives the amplification detection signal from the amplifier 5 and extracts the SPR component as in the case of the reference stimulus. Subsequently, the ECU 8 sets a reaction time (measurement time) used in the calculation using the equation (1) according to the applied arousal stimulus. Subsequently, the ECU 8 calculates (measures) the SPR value for the extracted SPR component by applying the extracted SPR component and the set reaction time to the equation (1). For example, the ECU 8 sets the reaction time Tp to calculate the SPR value corresponding to the wakefulness stimulus by the vibration generator 2, and sets the reaction time Tq to calculate the SPR value corresponding to the wakefulness stimulus by the air conditioner 3. To do. Subsequently, the ECU 8 obtains the SPR frequency in the reaction time and determines whether or not the SPR frequency is less than th3. Subsequently, the ECU 8 sets α as the gain τ when the SPR frequency is less than th3, and sets β as the gain τ when it is greater than th3.

また、ECU8は、覚醒刺激に対するSPR値と前回のリファレンス刺激に対するSPR値を式(2)に当てはめることで、覚醒刺激に対するAR値を算出する。そして、ECU8は、今回のAR値、ゲインK、覚醒刺激に対するAR値、ゲインτ及び前回の眠気レベルを、式(3)で示される眠気推定モデルに当てはめることで、今回の眠気レベルを算出する。なお、前回と前回のリファレンス刺激の間に覚醒刺激が付与されていない場合、覚醒刺激に対するAR値を0として、今回の眠気レベルを算出する。   In addition, the ECU 8 calculates the AR value for the arousal stimulus by applying the SPR value for the arousal stimulus and the SPR value for the previous reference stimulus to Equation (2). Then, the ECU 8 calculates the current sleepiness level by applying the current AR value, the gain K, the AR value with respect to the arousal stimulus, the gain τ, and the previous sleepiness level to the sleepiness estimation model represented by Expression (3). . Note that if the arousal stimulus is not applied between the previous and previous reference stimuli, the AR value for the arousal stimulus is set to 0, and the current sleepiness level is calculated.

ECU8は、今回の眠気レベルを求める毎に、その眠気レベルが覚醒刺激付与レベル以下か否かを判定する。覚醒刺激付与レベルは、運転者が運転に少しでも支障をきたすほど覚醒状態が低いレベル(眠気が強くなっているレベル)であるか否かを判定するための閾値であり、例えば、4(D2)程度の値が設定される。ECU8は、今回の眠気レベルが覚醒刺激付与レベル以下と判定した場合、運転者に対して覚醒刺激を付与する。   Each time the ECU 8 obtains the current sleepiness level, the ECU 8 determines whether or not the sleepiness level is equal to or less than the arousal stimulus imparting level. The arousal stimulus imparting level is a threshold value for determining whether or not the level of the arousal state is low enough to cause the driver to interfere with driving even a little (a level where sleepiness is strong). For example, 4 (D2 ) Value is set. When the ECU 8 determines that the drowsiness level this time is equal to or less than the arousal stimulus imparting level, the ECU 8 imparts the awake stimulus to the driver.

例えばECU8は、眠気レベルに応じて運転者に対して注意喚起するための音声メッセージ及び画像を生成し、その音声データからなる音声信号をスピーカ6に送信するとともにその画像データからなる画像信号をディスプレイ7に送信する。また、ECU8は、眠気レベルに応じて運転者に対して覚醒状態を向上させるために、比較的強い振動を発生させるための振動発生信号を設定して振動発生装置2に送信する。また、ECU8は、眠気レベルに応じて運転者の覚醒状態を向上させるための冷風を当てるための空調制御信号を生成してエアコンディショナ3に送信する。   For example, the ECU 8 generates a voice message and an image for alerting the driver according to the sleepiness level, transmits a voice signal composed of the voice data to the speaker 6, and displays an image signal composed of the image data. 7 to send. Further, the ECU 8 sets a vibration generation signal for generating a relatively strong vibration and transmits it to the vibration generator 2 in order to improve the awakening state for the driver according to the sleepiness level. Further, the ECU 8 generates an air conditioning control signal for applying cool air for improving the driver's arousal state according to the sleepiness level, and transmits the air conditioning control signal to the air conditioner 3.

ECU8は、この際、眠気レベルが4から小さくなるほど(眠気が強くなるほど)、より注意喚起を促すような画像、音声、振動、冷風を段階的に与えるような画像、音声メッセージ、振動発生信号、空調制御信号を生成する。この際、ECU8は、画像、音声、振動、冷風を全て与える制御を行ってもよいし、眠気レベルに応じて複数の覚醒刺激の中から一以上の刺激を与える制御を行ってもよい。   At this time, the ECU 8 decreases the drowsiness level from 4 (the drowsiness increases), the image, the voice, the vibration, the image that gives the cold air step by step, the voice message, the vibration generation signal, An air conditioning control signal is generated. At this time, the ECU 8 may perform control to give all images, sound, vibration, and cold air, or may perform control to give one or more stimuli from among a plurality of arousal stimuli according to the drowsiness level.

次に、図1を参照して、状態推定システム1の動作について説明する。   Next, the operation of the state estimation system 1 will be described with reference to FIG.

皮膚電気活動センサ4は、運転者の掌からの発汗を検出し、その検出信号を増幅器5に送信している。増幅器5では、皮膚電気活動センサ4からの検出信号を増幅し、その増幅した検出信号をECU8に送信している。   The electrodermal activity sensor 4 detects sweating from the palm of the driver and transmits the detection signal to the amplifier 5. The amplifier 5 amplifies the detection signal from the electrodermal activity sensor 4 and transmits the amplified detection signal to the ECU 8.

ECU8は、一定周期毎に、リファレンス刺激用の微振動を発生させるための振動発生信号を設定し、振動発生装置2に送信する。この振動発生信号を受信すると、振動発生装置2では、リファレンス刺激用の微振動を発生させる。   The ECU 8 sets a vibration generation signal for generating a fine vibration for reference stimulation at regular intervals and transmits it to the vibration generator 2. When this vibration generation signal is received, the vibration generator 2 generates a fine vibration for reference stimulation.

リファレンス刺激を付与する毎に、ECU8は、そのリファレンス刺激に応じた反応時間(計測時間)を設定する。続いてECU8は、増幅器5からの増幅検出信号と設定された反応時間とに基づいて、式(1)により、今回のリファレンス刺激に対するSPR値を求めるとともに、前回のSPR成分の平均値と標準偏差値を基準としてSPR頻度を求める。続いてECU8は、式(2)により、今回のリファレンス刺激に対するSPR値と前回のリファレンス刺激に対するSPR値から今回のAR値を算出する。また、ECU8は、今回のリファレンス刺激に対するSPR頻度に基づいてゲインKを設定する。このとき、ECU8は、次回用として、SPR成分の平均値と標準偏差値を求めておく。   Each time a reference stimulus is applied, the ECU 8 sets a reaction time (measurement time) corresponding to the reference stimulus. Subsequently, the ECU 8 obtains the SPR value for the current reference stimulus by the equation (1) based on the amplification detection signal from the amplifier 5 and the set reaction time, and the average value and standard deviation of the previous SPR component. The SPR frequency is obtained based on the value. Subsequently, the ECU 8 calculates the current AR value from the SPR value with respect to the current reference stimulus and the SPR value with respect to the previous reference stimulus by the equation (2). Further, the ECU 8 sets the gain K based on the SPR frequency for the current reference stimulus. At this time, the ECU 8 obtains the average value and the standard deviation value of the SPR component for the next time.

特に、覚醒刺激を付与している場合、ECU8は、その覚醒刺激に応じた反応時間(計測時間)を設定する。続いてECU8は、増幅器5からの増幅検出信号と設定された反応時間とに基づいて、式(1)により、覚醒刺激に対するSPR値を求めるとともに、前回のSPR成分の平均値と標準偏差値を基準としてSPR頻度を求める。続いて、ECU8は、式(2)により、覚醒刺激に対するSPR値と前回のリファレンス刺激に対するSPR値から覚醒刺激に対するAR値を算出する。また、ECU8は、覚醒刺激に対するSPR頻度に基づいてゲインτを設定する。   In particular, when a wake-up stimulus is applied, the ECU 8 sets a reaction time (measurement time) corresponding to the wake-up stimulus. Subsequently, the ECU 8 obtains the SPR value for the wakefulness stimulus by the equation (1) based on the amplification detection signal from the amplifier 5 and the set reaction time, and calculates the average value and the standard deviation value of the previous SPR component. The SPR frequency is obtained as a reference. Subsequently, the ECU 8 calculates an AR value for the wakefulness stimulus from the SPR value for the wakefulness stimulus and the SPR value for the previous reference stimulus by the equation (2). Further, the ECU 8 sets the gain τ based on the SPR frequency for the arousal stimulus.

今回のリファレンス刺激に対するAR値を求める毎に、ECU8では、式(3)で示される眠気推定モデルにより、今回のリファレンス刺激に対するAR値、覚醒刺激に対するAR値(覚醒刺激を付与していない場合は0)、ゲインK、ゲインτ及び前回の眠気レベルから今回の眠気レベルを算出する。これにより、SPR頻度に応じてAR値の加味度合いが調整された今回の眠気レベルが求められ、特に、覚醒刺激が直前で付与されている場合には、その今回の眠気レベルに覚醒刺激による効果も反映される。   Every time the AR value for the current reference stimulus is obtained, the ECU 8 uses the sleepiness estimation model represented by Equation (3) to determine the AR value for the current reference stimulus and the AR value for the arousal stimulus (if no arousal stimulus is applied). 0), the current sleepiness level is calculated from the gain K, the gain τ, and the previous sleepiness level. As a result, the sleepiness level of this time in which the degree of addition of the AR value is adjusted according to the SPR frequency is obtained. In particular, when the wakefulness stimulus is applied immediately before, the effect of the wakefulness stimulus on the current sleepiness level is obtained. Is also reflected.

続いてECU8は、今回の眠気レベルが覚醒刺激付与レベル以下か否かを判定する。そして、今回の眠気レベルが覚醒刺激付与レベル以下と判定した場合(運転に少しでも支障をきたす程度に覚醒状態が低い場合)、ECU8は運転者に覚醒刺激を付与する。具体的にはECU8は、振動発生装置2、エアコンディショナ3、スピーカ6及びディスプレイ7から一以上の装置を選択し、選択した装置に対して所定の信号(音声信号、画像信号、振動発生信号又は空調制御信号)を送信する。ECU8は、以上の処理を一定周期毎に繰り返し行う。   Subsequently, the ECU 8 determines whether or not the current drowsiness level is equal to or lower than the awakening stimulus imparting level. Then, when it is determined that the sleepiness level this time is equal to or less than the arousal stimulus imparting level (when the arousal state is low enough to cause any trouble in driving), the ECU 8 imparts the arousal stimulus to the driver. Specifically, the ECU 8 selects one or more devices from the vibration generating device 2, the air conditioner 3, the speaker 6, and the display 7, and sends a predetermined signal (audio signal, image signal, vibration generating signal) to the selected device. Or an air conditioning control signal). The ECU 8 repeats the above processing at regular intervals.

スピーカ6は、音声信号を受信すると、音声信号に応じて注意喚起メッセージを出力する。ディスプレイ7は、画像信号を受信すると、画像信号に応じて注意喚起画像を表示する。振動発生装置2は、振動発生信号を受信すると、強い振動を発生する。エアコンディショナ3は、空調制御信号を受信すると、冷風を車内空間に送る。これらの覚醒刺激によって、運転者の覚醒状態が高まり、運転に対する注意力が増す。   When the speaker 6 receives the audio signal, the speaker 6 outputs a warning message according to the audio signal. When the display 7 receives the image signal, the display 7 displays a warning image according to the image signal. When receiving the vibration generation signal, the vibration generator 2 generates strong vibration. When the air conditioner 3 receives the air conditioning control signal, the air conditioner 3 sends cool air to the interior space. These arousal stimuli increase the driver's arousal state and increase the attention to driving.

以上説明したように、本実施形態によれば、生体反応の反応時間(計測時間)をリファレンス刺激や覚醒刺激毎に設定することで、各刺激に対する生体反応、すなわちSPR値を精度良く計測でき、ひいては眠気レベル(覚醒状態)を精度良く推定できる。例えば、図3に示すように、即効刺激に対しては反応時間Tpを設定し、遅効刺激に対しては反応時間Tqを設定することで、SPR成分Epに対するSPR値と、SPR成分Eqに対するSPR値とを精度良く計測できるので、その計測結果に基づいて運転者の覚醒状態を高精度に推定できる。   As described above, according to the present embodiment, by setting the reaction time (measurement time) of the biological reaction for each reference stimulus or awakening stimulus, the biological reaction for each stimulus, that is, the SPR value can be accurately measured, As a result, the drowsiness level (wakefulness state) can be accurately estimated. For example, as shown in FIG. 3, the response time Tp is set for the immediate effect stimulus and the reaction time Tq is set for the delayed effect stimulus, so that the SPR value for the SPR component Ep and the SPR value for the SPR component Eq are set. Since the value can be measured with high accuracy, the driver's arousal state can be estimated with high accuracy based on the measurement result.

このような効果について、図4を参照して更に説明する。図4は、眠気レベルの推定結果を、式(1)を用いる手法(以下「積分法」ともいう)を用いた場合と、従来から存在する、所定時間におけるSPR成分の最大値と最小値とを抽出してこれら二つの値の差を算出する手法(以下「Max−Min法」という)を用いた場合とで比較したグラフである。図4に示すグラフの縦軸、横軸は、それぞれ眠気レベル、時間を示す。   Such an effect will be further described with reference to FIG. FIG. 4 shows a case where the sleepiness level is estimated using a method using Equation (1) (hereinafter also referred to as “integration method”), and the maximum value and the minimum value of the SPR component at a predetermined time, which have existed conventionally. Is a graph compared with a case where a method of calculating a difference between these two values is extracted (hereinafter referred to as “Max-Min method”). The vertical axis and horizontal axis of the graph shown in FIG. 4 indicate the sleepiness level and time, respectively.

図4における実線Exは、積分法を用いて計測したSPR値に基づいて取得された眠気レベルの推移であり、破線Eyは、Max−Min法を用いた場合の眠気レベルの推移である。一点鎖線Eoは、眠気レベルの官能評価値の推移であり、積分法とMax−Min法とを比較する際の基準となるものである。ここで、官能評価値とは、運転者の顔を撮像した画像に基づいて、顔の表情の変化を客観的に評価して得られたものである。なお、眠気レベルEx,Ey,Eoは、実車試験から得られた結果である。図4に示すように、特に区間Iにおいては、積分法を用いた場合の方がMax−Min法を用いた場合よりも官能評価値との乖離度合いが小さい。すなわち、積分法を用いることで眠気レベルを精度良く推定できる。これは、眠気レベルを取得する際に用いられるSPR値が精度良く計測されるからである。   The solid line Ex in FIG. 4 is the transition of sleepiness level acquired based on the SPR value measured using the integration method, and the broken line Ey is the transition of sleepiness level when the Max-Min method is used. An alternate long and short dash line Eo is a transition of the sensory evaluation value of the drowsiness level, and serves as a reference when comparing the integration method and the Max-Min method. Here, the sensory evaluation value is obtained by objectively evaluating a change in facial expression based on an image obtained by imaging the driver's face. The sleepiness levels Ex, Ey, Eo are results obtained from the actual vehicle test. As shown in FIG. 4, especially in the section I, the degree of deviation from the sensory evaluation value is smaller when the integration method is used than when the Max-Min method is used. That is, the drowsiness level can be accurately estimated by using the integration method. This is because the SPR value used when acquiring the sleepiness level is accurately measured.

このような効果の相違について、図5を参照して説明する。図5は、積分法を用いて二種類のSPR値を計測する場合と、Max−Min法を用いて計測する場合とを比較した図である。潜時Ta、反応時間Tp,Tq及びSPR成分Ep,Eqは、それぞれ図3に示したものと同様である。   Such a difference in effect will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram comparing the case where two types of SPR values are measured using the integration method and the case where measurement is performed using the Max-Min method. The latency Ta, reaction times Tp, Tq, and SPR components Ep, Eq are the same as those shown in FIG.

本実施形態で用いた積分法では、付与された刺激に応じて反応時間が設定され、その反応時間の間に計測されたSPR成分に基づいてSPR値が取得される。すなわち、積分法を用いることで、どの刺激についても、一周期分の生体反応を示す生体情報を取得できる。例えば、振動発生装置2による覚醒刺激(即効刺激)に対しては、反応時間Tpの間に計測されたSPR成分Epが計測され、エアコンディショナ3による覚醒刺激(遅効刺激)に対しては、反応時間Tqの間に計測されたSPR成分Eqが計測される。   In the integration method used in the present embodiment, the reaction time is set according to the applied stimulus, and the SPR value is acquired based on the SPR component measured during the reaction time. That is, by using the integration method, it is possible to acquire biological information indicating a biological reaction for one cycle for any stimulus. For example, the SPR component Ep measured during the reaction time Tp is measured for the wakefulness stimulus (immediate effect stimulus) by the vibration generator 2, and for the wakefulness stimulus (slow effect stimulus) by the air conditioner 3, The SPR component Eq measured during the reaction time Tq is measured.

また、積分法では、SRR成分の振幅(例えば、SPR成分Epに対する振幅Ap、SPR成分Eqに対する振幅Aq)だけでなく、眠気レベルの時間推移も考慮されたSPR値が導出(計測)される。眠気レベルの時間推移は運転者の状態変化を示すものであるから、眠気レベルの時間推移を考慮することで、時間の推移と共に変化する運転者の状態変化をより精度良く推定できる。   Further, in the integration method, not only the amplitude of the SRR component (for example, the amplitude Ap for the SPR component Ep, the amplitude Aq for the SPR component Eq) but also an SPR value that takes into account the temporal transition of the sleepiness level is derived (measured). Since the time transition of the drowsiness level indicates a change in the state of the driver, the state change of the driver that changes with the transition of the time can be estimated with higher accuracy by considering the time transition of the sleepiness level.

したがって、即効刺激と遅効刺激のように生体反応の現れ方が異なる覚醒刺激についても、覚醒効果を同等に評価することが可能となる。また、積分法を用いて計測されたSPR値を取得し、そのSPR値を眠気推定モデルに適用することにより、運転者の覚醒状態をより精度良く推定できる。   Therefore, it is possible to evaluate the arousal effect equally for arousal stimuli that differ in the appearance of biological responses, such as immediate-acting stimuli and delayed-acting stimuli. Moreover, the driver's arousal state can be estimated with higher accuracy by acquiring the SPR value measured using the integration method and applying the SPR value to the sleepiness estimation model.

これに対し、従来のMax−Min法では、刺激の種類にかかわりなく固定の計測時間が用いられる。例えば、図5の例で計測時間をTpと設定した場合、SPR成分Epについては振幅Apを得ることができるが、SPR成分Eqについては、本来取得されるべき振幅Aqではなく振幅Aq’が取得される。その結果、エアコンディショナ3による遅効刺激に対するSPR値を正確に計測できず、眠気レベルの推定精度も低下してしまう。また、Max−Min法では、SPR成分の振幅(Ap,Aq’)のみが考慮され、眠気レベルの時間推移は考慮されない。したがって、眠気レベルの推定精度が低下してしまう。   On the other hand, in the conventional Max-Min method, a fixed measurement time is used regardless of the type of stimulation. For example, when the measurement time is set to Tp in the example of FIG. 5, the amplitude Ap can be obtained for the SPR component Ep, but the amplitude Aq ′ is obtained for the SPR component Eq instead of the amplitude Aq that should be originally obtained. Is done. As a result, it is not possible to accurately measure the SPR value for the delayed-effect stimulus by the air conditioner 3, and the estimation accuracy of the drowsiness level is also lowered. In the Max-Min method, only the amplitude (Ap, Aq ′) of the SPR component is considered, and the time transition of the sleepiness level is not considered. Therefore, the estimation accuracy of the sleepiness level is lowered.

また本実施形態によれば、式(3)で示される眠気推定モデルを構築し、AR値に対するゲインを設けて、AR値の眠気レベルへの反映度合いを調整可能とすることにより、運転者の眠気レベルを高精度に推定することができる。   In addition, according to the present embodiment, the sleepiness estimation model represented by the expression (3) is constructed, the gain for the AR value is provided, and the degree of reflection of the AR value on the sleepiness level can be adjusted. The drowsiness level can be estimated with high accuracy.

また本実施形態によれば、SPR頻度に基づいてゲインを設定することにより、時々刻々と変化する運転者の状態に応じたAR値の反映度合いを求めることができ、状態推定精度をより向上させることができる。また、本実施形態では、SPR頻度という速い反応の指標を用いているので、運転者の状態を迅速にゲインに反映させることができ(ひいては、運転者の状態を迅速に状態推定に反映させることができ)、状態推定精度をより向上させることができる。   Further, according to the present embodiment, by setting the gain based on the SPR frequency, it is possible to obtain the degree of reflection of the AR value according to the driver's state that changes from moment to moment, and to further improve the state estimation accuracy. be able to. Further, in the present embodiment, since a fast reaction index called SPR frequency is used, the driver's state can be quickly reflected in the gain (and the driver's state can be quickly reflected in the state estimation). State estimation accuracy can be further improved.

また、本実施形態によれば、AR値という遅い反応指標を用いるが、SPR頻度という速い反応指標に基づくゲインによってAR値の加味度合いを決めることにより、運転者の状態変化を迅速かつ正確に反映した眠気レベルを推定することができる。   In addition, according to the present embodiment, a slow reaction index called an AR value is used, but a change in the state of the driver is quickly and accurately reflected by determining the degree of consideration of the AR value based on a gain based on a fast reaction index called an SPR frequency. Can be estimated.

以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。   As mentioned above, although embodiment which concerns on this invention was described, this invention is implemented in various forms, without being limited to the said embodiment.

例えば、上記実施形態では、本発明に係る人の状態推定装置を、状態推定システム1に適用したが、他の物に適用することも可能である。例えば、他の乗り物の運転者、各種プラントの監視者、夜間の従業者などの様々な人の状態を推定する装置に本発明に係る装置を適用してもよいし、覚醒状態以外に心理状態(焦り、イライラ、退屈)、疲労状態、集中力、注意力、ストレスなどの他の状態を推定する装置に適用してもよい。   For example, in the above-described embodiment, the human state estimation apparatus according to the present invention is applied to the state estimation system 1, but it is also possible to apply the apparatus to other objects. For example, the device according to the present invention may be applied to a device that estimates the state of various people such as other vehicle drivers, various plant supervisors, night workers, etc. You may apply to the apparatus which estimates other states, such as (impression, irritation, boredom), a fatigue state, concentration, attention, and stress.

また、上記実施形態では、人に与えるリファレンス刺激として座席から発生させた振動を利用したが、リファレンス刺激の種類は限定されない。例えば、音、光などの他の物理刺激をリファレンス刺激として利用してもよいし、機器から定常的に出ている振動、光、音などを利用してもよい。また、外部環境から受ける刺激から変換した物理刺激でもよく、例えば、運転者に聞こえる音を検出し、その検出した音から変換した機械振動を運転者に与えてもよい。この外部環境から受ける刺激とは、例えば、タイヤから発生するロードノイズである。なお、状態推定システム1が複数種類のリファレンス刺激を用いる場合、状態推定システム1はリファレンス刺激毎に設定された反応時間(計測時間)を予め記憶し、付与されたリファレンス刺激に応じた反応時間を用いてSPR値及びSPR頻度を導出する。   Moreover, in the said embodiment, although the vibration generated from the seat was utilized as a reference stimulus given to a person, the kind of reference stimulus is not limited. For example, other physical stimuli such as sound and light may be used as reference stimuli, and vibration, light, and sound that are constantly emitted from the device may be used. Moreover, the physical stimulus converted from the stimulus received from an external environment may be sufficient, for example, the sound heard by a driver | operator may be detected and the driver | operator may be given the mechanical vibration converted from the detected sound. The stimulus received from the external environment is, for example, road noise generated from a tire. When the state estimation system 1 uses a plurality of types of reference stimuli, the state estimation system 1 stores in advance the reaction time (measurement time) set for each reference stimulus, and sets the reaction time corresponding to the applied reference stimulus. To derive the SPR value and SPR frequency.

また、上記実施形態では、一定周期でリファレンス刺激を与えたが、様々なタイミングでリファレンス刺激を与えてよく、例えば、ランダムな周期でリファレンス刺激を与えてもよいし、運転者の状態を推定する必要のあるとき(例えば、イベントが発生することが予想される毎にそのイベント発生前に)にリファレンス刺激を与えてもよい。このイベントとしては、運転中に運転者が置かれる環境であり、例えば、運転者の眠気を誘う渋滞、高速道路での走行である。   In the above embodiment, the reference stimulus is given at a constant cycle. However, the reference stimulus may be given at various timings. For example, the reference stimulus may be given at a random cycle, or the state of the driver is estimated. A reference stimulus may be applied when needed (eg, before each event is expected to occur). This event is an environment in which the driver is placed during driving, for example, traffic congestion that induces the driver's sleepiness, traveling on a highway.

また、上記実施形態では、生理指標として皮膚電気活動(EDA)、特に、皮膚電位反応(SPR)を利用したが、様々な生理指標を利用できる。例えば、眼電(EOG(Electrooculogram))による生理指標(瞬目など)、脳波(EEG(Electroencephalogram))による生理指標(α波、β波など)、心電(ECG(Electrocardiogram))による生理指標(心拍数など)、筋電(EMG(Electromyogram))による生理指標などを利用できる。また、皮膚電気活動の中でも皮膚抵抗水準(SRL)、皮膚抵抗反応(SRR)、皮膚電位水準(SPL)などの他の生理指標を利用してもよい。さらに、一つの生理指標だけで状態を推定するのではなく、複数の生理指標を組み合わせて状態を推定するようにしてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although electrodermal activity (EDA), especially skin potential reaction (SPR) were utilized as a physiological index, various physiological indices can be utilized. For example, physiological indices (such as blinks) based on electrooculogram (EOG (Electrooculogram)), physiological indices (such as α waves and β waves) based on electroencephalograms (EEG (Electroencephalogram)), physiological indices based on electrocardiograms (ECG (Electrocardiogram)) Heart rate, etc.), physiological indices based on electromyogram (EMG) can be used. In addition, other physiological indicators such as skin resistance level (SRL), skin resistance response (SRR), and skin potential level (SPL) may be used in the electrodermal activity. Furthermore, the state may be estimated by combining a plurality of physiological indexes, instead of estimating the state using only one physiological index.

また、上記実施形態では、第1指標値としてAR値を適用し、ゲインを設定するための第2指標値としてSPR頻度を適用する構成としたが、AR値とSPR頻度の組み合わせ以外にも適用可能である。例えば、第1指標値として心拍揺らぎLFと第2指標値として心拍数の組み合わせ、第1指標値として瞬目持続時間と第2指標値として瞬目回数の組み合わせ、第1指標値として心拍揺らぎLFと第2指標値として瞬目回数の組み合わせを利用できる。   In the above embodiment, the AR value is applied as the first index value, and the SPR frequency is applied as the second index value for setting the gain. However, the present invention is applicable to combinations other than the combination of the AR value and the SPR frequency. Is possible. For example, a combination of heart rate fluctuation LF as the first index value and a heart rate as the second index value, a combination of blink duration as the first index value and the number of blinks as the second index value, and heart rate fluctuation LF as the first index value And the combination of the number of blinks can be used as the second index value.

また、上記実施形態では、眠気レベルが運転に支障をきたすレベルになった場合には画像表示、音声出力、振動などによって注意喚起する構成としたが、警報ブザー、においなどの他の手段で注意喚起する構成としてもよい。また、状態が運転に支障をきたすレベルになった場合には運転支援システム(例えば、プリクラッシュセーフティシステム、アダプティブクルーズコントロールシステム、レーンキープシステム)の制御タイミングや制御閾値を変えるなどして、より安全性を高めるように車両側で制御するようにしてもよい。あるいは、人の状態を検出し、その人の状態を出力するように、本発明に係る人の状態推定装置を構成してもよい。   Further, in the above embodiment, when the drowsiness level becomes a level that hinders driving, it is configured to be alerted by image display, sound output, vibration, etc., but attention should be paid by other means such as an alarm buzzer and smell. It is good also as a structure to arouse. In addition, when the condition becomes a level that hinders driving, it is safer by changing the control timing and control threshold of the driving support system (for example, pre-crash safety system, adaptive cruise control system, lane keeping system). You may make it control by the vehicle side so that property may be improved. Alternatively, the human state estimation device according to the present invention may be configured to detect a human state and output the human state.

本実施の形態に係る状態推定システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the state estimation system which concerns on this Embodiment. 検出されるSPR成分の例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of the SPR component detected. 二種類のSPR成分を示すグラフである。It is a graph which shows two types of SPR components. 眠気レベルの推定結果を、本実施形態に係る手法と従来の手法とで比較したグラフである。It is the graph which compared the estimation result of the drowsiness level with the method concerning this embodiment, and the conventional method. SPR値の計測に関して、本実施形態に係る手法と従来の手法とを比較した図である。It is the figure which compared the method which concerns on this embodiment, and the conventional method regarding the measurement of SPR value.

符号の説明Explanation of symbols

1…状態推定システム、2…振動発生装置、3…エアコンディショナ、4…皮膚電気活動センサ、5…増幅器、6…スピーカ、7…ディスプレイ、8…ECU   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... State estimation system, 2 ... Vibration generator, 3 ... Air conditioner, 4 ... Electric skin activity sensor, 5 ... Amplifier, 6 ... Speaker, 7 ... Display, 8 ... ECU

Claims (5)

被験者の状態を推定する人の状態推定装置であって、
前記被験者に刺激を付与する刺激付与手段と、
前記刺激付与手段により付与された刺激に対する前記被験者の生体反応を示す生体情報を取得する生体情報取得手段と、
前記刺激付与手段により付与された刺激の種類に応じて、前記生体反応を計測するための計測時間を設定する計測時間設定手段と、
前記計測時間設定手段により設定された計測時間の間に前記生体情報取得手段により取得された生体情報に基づいて前記生体反応を計測する生体反応計測手段と、
前記生体反応計測手段により計測された生体反応に基づいて前記被験者の状態を推定する状態推定手段と、
を備えることを特徴とする人の状態推定装置。
A human state estimation device for estimating the state of a subject,
A stimulus applying means for applying a stimulus to the subject;
Biological information acquisition means for acquiring biological information indicating the biological reaction of the subject to the stimulus applied by the stimulus applying means;
A measurement time setting means for setting a measurement time for measuring the biological reaction according to the type of stimulus given by the stimulus giving means;
A biological reaction measuring means for measuring the biological reaction based on the biological information acquired by the biological information acquiring means during the measurement time set by the measuring time setting means;
State estimation means for estimating the state of the subject based on the biological reaction measured by the biological reaction measurement means;
A human state estimation device comprising:
前記刺激の種類は、第1の刺激と、該第1の刺激よりも刺激に対する生体反応が遅い第2の刺激とを含む、
ことを特徴とする請求項1に記載の人の状態推定装置。
The types of stimuli include a first stimulus and a second stimulus that has a slower biological response to the stimulus than the first stimulus.
The human state estimating apparatus according to claim 1, wherein:
前記生体反応計測手段は、前記計測時間設定手段により設定された計測時間の間に取得された生体情報を積分することで前記生体反応を計測する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の人の状態推定装置。
The biological reaction measuring means measures the biological reaction by integrating biological information acquired during the measurement time set by the measurement time setting means.
The human state estimation apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that
前記生体反応計測手段により計測された生体反応に基づいて、前記被験者の状態変化量に対応する第1指標値を取得する第1指標値取得手段と、
前記被験者の状態を推定するときの第1指標値の加味度合いを定めるゲインを設定するゲイン設定手段と、を更に備え、
前記状態推定手段は、前記ゲイン設定手段で設定したゲインに応じて前記第1指標値取得手段で取得した第1指標値の加味度合いを規定し、当該ゲインに応じた加味度合いの第1指標値と過去の被験者の状態とに基づいて被験者の状態を推定する、
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の人の状態推定装置。
First index value acquisition means for acquiring a first index value corresponding to the state change amount of the subject based on the biological reaction measured by the biological reaction measurement means;
A gain setting means for setting a gain for determining a degree of consideration of the first index value when estimating the state of the subject,
The state estimation means defines a degree of addition of the first index value acquired by the first index value acquisition means according to the gain set by the gain setting means, and a first index value of the degree of addition according to the gain And the subject's state based on the past subject's state,
The human state estimation device according to any one of claims 1 to 3, wherein
前記生体反応計測手段により計測された生体反応に基づいて、前記第1指標値よりも前記被験者の状態変化に対する変化が大きい第2指標値を取得する第2指標値取得手段を更に備え、
前記ゲイン設定手段は、前記第2指標値取得手段で取得した第2指標値に基づいてゲインを設定する、
ことを特徴とする請求項4に記載の人の状態推定装置。
Based on the biological reaction measured by the biological reaction measuring means, further comprising a second index value acquiring means for acquiring a second index value having a larger change with respect to a change in the state of the subject than the first index value;
The gain setting means sets a gain based on the second index value acquired by the second index value acquisition means;
The human state estimation device according to claim 4, wherein
JP2007185940A 2007-07-17 2007-07-17 Human condition estimation system Pending JP2009022370A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007185940A JP2009022370A (en) 2007-07-17 2007-07-17 Human condition estimation system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007185940A JP2009022370A (en) 2007-07-17 2007-07-17 Human condition estimation system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009022370A true JP2009022370A (en) 2009-02-05

Family

ID=40394792

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007185940A Pending JP2009022370A (en) 2007-07-17 2007-07-17 Human condition estimation system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009022370A (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010200956A (en) * 2009-03-03 2010-09-16 Toyota Motor Corp Sleep depth determination device, sleep depth retaining device, and sleep depth determination method
WO2011045936A1 (en) * 2009-10-15 2011-04-21 パナソニック株式会社 Driving attention amount determination device, method, and computer program
US8766819B2 (en) 2011-06-17 2014-07-01 The Boeing Company Crew allertness monitoring of biowaves
WO2014119235A1 (en) * 2013-01-29 2014-08-07 株式会社デンソー Alertness level detection device and alertness level detection method
WO2018235469A1 (en) * 2017-06-22 2018-12-27 株式会社デンソー Alertness maintenance device
WO2019026553A1 (en) * 2017-08-02 2019-02-07 株式会社デンソー Alertness maintenance device
JP2019029000A (en) * 2017-08-02 2019-02-21 株式会社デンソー Wakefulness maintenance device
JP2021060899A (en) * 2019-10-09 2021-04-15 株式会社日立製作所 Worker management device and worker management method

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010200956A (en) * 2009-03-03 2010-09-16 Toyota Motor Corp Sleep depth determination device, sleep depth retaining device, and sleep depth determination method
WO2011045936A1 (en) * 2009-10-15 2011-04-21 パナソニック株式会社 Driving attention amount determination device, method, and computer program
JP4733242B2 (en) * 2009-10-15 2011-07-27 パナソニック株式会社 Driving attention amount determination device, method, and computer program
CN102361590A (en) * 2009-10-15 2012-02-22 松下电器产业株式会社 Driving attention amount determination device, method, and computer program
US8730326B2 (en) 2009-10-15 2014-05-20 Panasonic Corporation Driving attention amount determination device, method, and computer program
CN102361590B (en) * 2009-10-15 2014-06-18 松下电器产业株式会社 Driving attention amount determination device and method
US9117124B2 (en) 2009-10-15 2015-08-25 Panasonic intellectual property Management co., Ltd Driving attention amount determination device, method, and computer program
GB2491984B (en) * 2011-06-17 2014-12-17 Boeing Co Crew allertness monitoring of biowaves
US8766819B2 (en) 2011-06-17 2014-07-01 The Boeing Company Crew allertness monitoring of biowaves
JP2014144096A (en) * 2013-01-29 2014-08-14 Denso Corp Vigilance level detection device and vigilance level detection method
WO2014119235A1 (en) * 2013-01-29 2014-08-07 株式会社デンソー Alertness level detection device and alertness level detection method
US9390337B2 (en) 2013-01-29 2016-07-12 Denso Corporation Alertness level detection apparatus and alertness level detection method
WO2018235469A1 (en) * 2017-06-22 2018-12-27 株式会社デンソー Alertness maintenance device
JP2019008468A (en) * 2017-06-22 2019-01-17 株式会社デンソー Wakefulness maintaining device
WO2019026553A1 (en) * 2017-08-02 2019-02-07 株式会社デンソー Alertness maintenance device
JP2019029000A (en) * 2017-08-02 2019-02-21 株式会社デンソー Wakefulness maintenance device
US11299010B2 (en) 2017-08-02 2022-04-12 Denso Corporation Alertness maintenance apparatus
JP2021060899A (en) * 2019-10-09 2021-04-15 株式会社日立製作所 Worker management device and worker management method
JP7286507B2 (en) 2019-10-09 2023-06-05 株式会社日立製作所 Worker management device and worker management method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4497081B2 (en) Human condition detection device
JP4697185B2 (en) Arousal level determination device and arousal level determination method
JP2009022370A (en) Human condition estimation system
JP4727688B2 (en) Awakening level estimation device
JP4910547B2 (en) Sleepiness determination apparatus and sleepiness determination program
JP5007975B2 (en) Dozing detection device
JP4867215B2 (en) Physiological / psychological state determination device, physiological / psychological state determination method, reference data generation device, and reference data generation method.
JP2007203913A (en) Driving assistance device and driving assistance system
JP2009039167A (en) Sleepiness determining device
JP2008125801A (en) Biofeedback apparatus and biofeedback method
JP4923911B2 (en) Human state estimation device and human state estimation method
EP2962638B1 (en) Dozing prevention method
Arun et al. Hypovigilance warning system: A review on driver alerting techniques
JP5447335B2 (en) Notification system
JP2009172292A (en) Estimating device for human state
KR101447060B1 (en) Method and apparatus for controlling vehicle using driver’s brain wave
JP2008049067A (en) Person&#39;s state detecting device and method
KR102232491B1 (en) Drowsy conduct determining method using surface electromyography sensor
JP6648788B1 (en) Operation control adjustment device and operation control adjustment method
KR101932147B1 (en) sleepiness diagnostic method and apparatus using signal of electrocardiogram for driver
Mardanov et al. Driver drowsiness warning based on electrocardiosignals analysis
KR20200002130A (en) Method and Device to analyze biosignal patterns
JP2023045276A (en) Drowsiness detection apparatus
RU2573863C1 (en) Prevention of road accident caused by sleep driving
JP2023135807A (en) Warning presentation method, warning presentation device, and warning presentation program