JP2014012042A - Drowsiness determination method, device, and program - Google Patents

Drowsiness determination method, device, and program Download PDF

Info

Publication number
JP2014012042A
JP2014012042A JP2012149746A JP2012149746A JP2014012042A JP 2014012042 A JP2014012042 A JP 2014012042A JP 2012149746 A JP2012149746 A JP 2012149746A JP 2012149746 A JP2012149746 A JP 2012149746A JP 2014012042 A JP2014012042 A JP 2014012042A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
drowsiness
sleepiness
scale
frequency
psd
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.)
Granted
Application number
JP2012149746A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6135054B2 (en
Inventor
Yasuhiko Nakano
泰彦 中野
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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 Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP2012149746A priority Critical patent/JP6135054B2/en
Publication of JP2014012042A publication Critical patent/JP2014012042A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6135054B2 publication Critical patent/JP6135054B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To allow driver drowsiness to be determined highly accurately in a drowsiness determination method, device, and program.SOLUTION: A drowsiness determination method for determining drowsiness of a subject on the basis of a drowsiness scale is constituted so that a computer executes the following steps of: obtaining heartbeat interval data by arranging an RRI (R-R Interval) in time series on the basis of a heartbeat waveform of the subject in a rest state with stable breathing measured by a sensor; subjecting the heartbeat interval data to frequency-analysis to determine the frequency analysis result of heartbeat fluctuation that includes power spectral density (PSD) for a frequency at a certain time and total power (TP) of autonomous nerve; setting the frequency analysis result as an initial state; and determining a drowsiness scale in which the origin of a drowsiness position and the origin of an awakening position are set, on the basis of an estimated drowsiness position and an estimated awakening position contained in the initial state, and storing the determine scale in a storage medium.

Description

本発明は、眠気判定方法、装置及びプログラムに関する。   The present invention relates to a drowsiness determination method, apparatus, and program.

交通事故の原因の1つに運転者による漫然運転などのヒューマンエラー(Human Error)が挙げられる。漫然運転などの原因の1つは居眠り運転であり、運転者の眠気を検知することで交通事故の減少が期待できる。眠気の検知は、一般車両の運転者に限らず、重機、電車、船舶、航空機などの装置の運転操作または操縦操作を行うオペレータに対しても望まれる。本明細書では、これらの装置の運転操作または操縦操作を行うオペレータを便宜上「運転者」と呼ぶものとする。   One of the causes of traffic accidents is a human error such as a sloppy driving by a driver. One of the causes such as casual driving is snoozing driving, and a reduction in traffic accidents can be expected by detecting the driver's sleepiness. The detection of drowsiness is desired not only for drivers of ordinary vehicles but also for operators who perform driving or steering operations on devices such as heavy machinery, trains, ships, and aircraft. In this specification, an operator who performs a driving operation or a steering operation of these devices is referred to as a “driver” for convenience.

心拍揺らぎを用いる眠気判定方法が提案されている。先ず、センサを用いて運転者の心拍を測定して心拍信号を求め、心拍信号のR波と呼ばれるピーク値の間隔を時系列化した心拍間隔データを求める。この心拍間隔データを周波数解析して、ある時間における周波数に対するパワースペクトル密度(PSD:Power Spectral Density)を求める。このPSD中、低周波数成分には交感神経と副交感神経の影響が現れ、高周波数成分には副交感神経の影響が現れることが報告されている。この提案方法では、低周波成分と高周波成分の比率などから眠気を判定する。しかし、この提案方法では、共通の閾値を用いて異なる運転者の眠気を判定するため、各運転者の個人差の影響が大きく、高精度に眠気を判定することは難しい。   A drowsiness determination method using heart rate fluctuation has been proposed. First, a heartbeat signal is obtained by measuring a driver's heartbeat using a sensor, and heartbeat interval data in which intervals of peak values called R waves of the heartbeat signal are time-series is obtained. The heartbeat interval data is subjected to frequency analysis to determine a power spectral density (PSD) with respect to the frequency at a certain time. In this PSD, it has been reported that the influence of sympathetic nerves and parasympathetic nerves appears in the low frequency component, and the influence of parasympathetic nerves appears in the high frequency component. In this proposed method, drowsiness is determined from the ratio of low frequency components to high frequency components. However, in this proposed method, since the drowsiness of different drivers is determined using a common threshold, it is difficult to determine drowsiness with high accuracy due to the great influence of individual differences among drivers.

一方、各運転者個人に特化した眠気遷移グラフを用いる眠気判定方法が提案されている。眠気遷移グラフは、眠気と覚醒の移動範囲を予め決めたグラフである。この提案方法では、眠気と覚醒の移動範囲を予め学習しておく。先ず、対象となる運転者が何度か車両を運転する際に眠気と覚醒の移動範囲を学習して眠気遷移グラフを作成する。次に、学習後に対象となる運転者が車両に乗ると、運転者は覚醒状態にあると仮定して覚醒状態を設定し、眠気遷移グラフを用いてこの覚醒状態から眠気状態の位置を推定する。しかし、この提案方法では、対象となる運転者が実際に車両を運転する際に学習が必要のため、運転者が実際にある程度車両を運転してからでないと正確な眠気遷移グラフを作成することができない。例えば、運転者が1回の比較的短時間の運転に基づき作成した眠気遷移グラフを用いて眠気を判定しても、高精度に眠気を判定することは難しい。また、眠気遷移グラフが作成されている運転者であっても、運転者が車両に乗る時には覚醒状態であることが前提となっており、例えば実際には多少眠気を生じている運転者が車両に乗った場合には眠気を正しく判定することはできないという問題があった。   On the other hand, a sleepiness determination method using a sleepiness transition graph specialized for each driver has been proposed. The sleepiness transition graph is a graph in which the movement range of sleepiness and awakening is determined in advance. In this proposed method, the movement range of sleepiness and awakening is learned in advance. First, the sleepiness transition graph is created by learning the movement range of sleepiness and awakening when the target driver drives the vehicle several times. Next, when the target driver gets on the vehicle after learning, the driver sets the awake state assuming that the driver is in the awake state, and estimates the position of the sleepy state from the awake state using the sleepiness transition graph . However, with this proposed method, learning is necessary when the target driver actually drives the vehicle, so an accurate sleepiness transition graph must be created unless the driver actually drives the vehicle to some extent. I can't. For example, even if the driver determines drowsiness using a sleepiness transition graph created based on one driving for a relatively short time, it is difficult to determine drowsiness with high accuracy. Further, even if the driver has created a sleepiness transition graph, it is assumed that the driver is in an awake state when he gets on the vehicle. There was a problem that drowsiness could not be judged correctly when riding on the car.

特開2008−264138号公報JP 2008-264138 A 特開2008−125801号公報JP 2008-125801 A 特開2009−39167号公報JP 2009-39167 A 国際公開WO2008/065724International Publication WO2008 / 065724

従来の眠気判定方法では、高精度に運転者の眠気を判定することは難しい。   With the conventional sleepiness determination method, it is difficult to determine the driver's sleepiness with high accuracy.

そこで、本発明は、高精度に運転者の眠気を判定可能な眠気判定方法、装置及びプログラムを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a drowsiness determination method, apparatus, and program capable of determining a driver's drowsiness with high accuracy.

本発明の一観点によれば、眠気スケールに基づき被験者の眠気を判定する眠気判定方法であって、センサが測定した呼吸が安定した安静状態の被験者の心拍波形に基づいてRRI(R-R Interval)を時系列化した心拍間隔データを求め、前記心拍間隔データを周波数解析して、ある時間における周波数に対するパワースペクトル密度(PSD)及び自律神経のトータルパワー(TP)を含む、心拍揺らぎの周波数解析結果を求め、前記周波数解析結果を初期状態として設定し、前記初期状態に含まれる推定された眠気の位置及び推定された覚醒の位置に基づいて、眠気の位置の原点と覚醒の位置の原点が設定された眠気スケールを決定して記憶媒体に格納する処理をコンピュータが実行する眠気判定方法が提供される。   According to one aspect of the present invention, a sleepiness determination method for determining sleepiness of a subject based on a sleepiness scale, wherein RRI (RR Interval) is calculated based on a heartbeat waveform of a resting subject with stable breathing measured by a sensor. Time-series heartbeat interval data is obtained, the heartbeat interval data is subjected to frequency analysis, and a frequency analysis result of heartbeat fluctuation including power spectrum density (PSD) and total power (TP) of the autonomic nerve at a certain time is obtained. Obtaining the frequency analysis result as an initial state, and based on the estimated drowsiness position and the estimated arousal position included in the initial state, the origin of the drowsiness position and the origin of the awakening position are set. A drowsiness determination method in which a computer executes a process of determining a drowsiness scale and storing it in a storage medium is provided.

開示の眠気判定方法、装置及びプログラムによれば、高精度に運転者の眠気を判定することが可能となる。   According to the disclosed sleepiness determination method, apparatus, and program, it is possible to determine the driver's sleepiness with high accuracy.

一実施例における初期設定処理の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining an example of the initial setting process in one Example. 心拍波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a heartbeat waveform. 図2の心拍波形を複数のRRIについて示す図である。It is a figure which shows the heartbeat waveform of FIG. 2 about several RRI. 図3の心拍波形に対応する心拍間隔データの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the heartbeat interval data corresponding to the heartbeat waveform of FIG. PSDの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of PSD. 吸気時及び呼気時の心拍間隔を説明する図である。It is a figure explaining the heartbeat interval at the time of inhalation and expiration. 吸気時及び呼気時のRRI系列を説明する図である。It is a figure explaining the RRI series at the time of inhalation and expiration. 安静状態で図5と類似したPSDが求められた場合のRSAとRRI系列の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between RSA and a RRI series when PSD similar to FIG. 5 is calculated | required in a resting state. RSAの幅と周波数の関係をプロットした図である。It is the figure which plotted the relationship between the width of RSA and frequency. RSAの振幅とPSDの関係をプロットした図である。It is the figure which plotted the relationship between the amplitude of RSA and PSD. 周波数解析結果のHF成分が極大となる最高周波数と最低周波数の関係をプロットした図であり、It is the figure which plotted the relationship between the highest frequency and the lowest frequency where the HF component of the frequency analysis result becomes maximum, 周波数解析結果のHF成分が極大となる周波数での最大PSDと最小PSDの関係をプロットした図である。It is the figure which plotted the relationship between the maximum PSD and the minimum PSD at the frequency where the HF component of the frequency analysis result becomes maximum. 眠気スケールの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a sleepiness scale. 安静状態で求めたPSDの時間遷移を説明する図である。It is a figure explaining the time transition of PSD calculated | required in the resting state. 眠気スケールの決定方法を説明する図である。It is a figure explaining the determination method of a sleepiness scale. 模擬運転を説明する図である。It is a figure explaining simulation driving | operation. 模擬運転時の周波数とPSDの一例を説明する図である。It is a figure explaining an example at the time of simulation operation, and PSD. 脈波の検知出力の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the detection output of a pulse wave. PSDの一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of PSD. PSDとTPの相関関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the correlation of PSD and TP. 一実施例における眠気判定装置の機能構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a function structure of the sleepiness determination apparatus in one Example. 一実施例における眠気判定装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the hardware constitutions of the drowsiness determination apparatus in one Example. 眠気の位置の推定処理の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining an example of the estimation process of a drowsiness position. 覚醒の位置の推定処理の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining an example of the estimation process of the position of awakening. 眠気判定処理の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining an example of a drowsiness determination process. センサの一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of a sensor. センサの他の例を説明する図である。It is a figure explaining the other example of a sensor.

開示の眠気判定方法、装置及びプログラムは、眠気スケールに基づき被験者の眠気を判定する。センサが測定した呼吸が安定した安静状態の被験者の心拍波形に基づいてRRI(R-R Interval)を時系列化した心拍間隔データを求め、心拍間隔データを周波数解析して、ある時間における周波数に対するパワースペクトル密度(PSD)及び自律神経のトータルパワー(TP)を含む、心拍揺らぎの周波数解析結果を求め、周波数解析結果を初期状態として設定し、初期状態に含まれる推定された眠気の位置及び推定された覚醒の位置に基づいて、眠気の位置の原点と覚醒の位置の原点が設定された眠気スケールを決定する。   The disclosed sleepiness determination method, apparatus, and program determine sleepiness of a subject based on a sleepiness scale. Based on the heartbeat waveform of the subject in a stable state of respiration, which is measured by the sensor, heartbeat interval data obtained by time-series RRI (RR Interval) is obtained, the heartbeat interval data is subjected to frequency analysis, and the power spectrum for the frequency at a certain time. Obtain the frequency analysis result of heart rate fluctuation including density (PSD) and autonomic nerve total power (TP), set the frequency analysis result as the initial state, and estimate the position of the estimated sleepiness included in the initial state and the estimated Based on the awakening position, a sleepiness scale in which the origin of the drowsiness position and the origin of the awakening position are set is determined.

以下に、開示の眠気判定方法、装置及びプログラムの各実施例を図面と共に説明する。   Embodiments of the disclosed drowsiness determination method, apparatus, and program will be described below with reference to the drawings.

眠気を生じている時(即ち、眠気状態)の人間の心拍数は、安静にしている時(即ち、安静状態)の心拍数で近似をすることが可能である。安静状態とは、外乱が比較的少なく人間の呼吸が安定している状態を言う。しかし、安静状態の心拍間隔データを眠気状態の心拍間隔データに代用しようとする場合、心拍数の情報とは異なり、安静状態の心拍間隔データ及びパワースペクトル密度(PSD:Power Spectral Density)の値は眠気状態の心拍間隔データ及びPSDの値と比べてバラツキがある。このため、安静状態の心拍間隔データをそのまま眠気状態の心拍間隔データとして代用したのでは、眠気を誤判定する可能性がある。   The human heart rate when drowsiness (ie, sleepiness) can be approximated by the heart rate when resting (ie, resting state). A resting state refers to a state in which human respiration is stable with relatively little disturbance. However, when the heart rate interval data in the resting state is to be substituted for the heart rate interval data in the sleepy state, unlike the heart rate information, the heart rate interval data in the resting state and the power spectral density (PSD: Power Spectral Density) values are There is variation compared to heartbeat interval data and PSD values in the sleepy state. For this reason, if the heartbeat interval data in the resting state is directly used as the heartbeat interval data in the drowsiness state, sleepiness may be erroneously determined.

本発明者は、以下に説明するように、安静状態で測定した心拍波形を用いることで、周波数解析結果の高周波成分が極大(または、極値)となる周波数は眠気状態の場合の高周波成分が極大(または、極値)となる周波数以下となり、周波数解析結果のPSDは眠気状態の場合のPSD以上となることを見出した。   As will be described below, the inventor uses a heartbeat waveform measured in a resting state, so that the frequency at which the high-frequency component of the frequency analysis result is maximum (or extreme value) is the high-frequency component in the sleepy state. It has been found that the frequency becomes the maximum (or extreme value) or less, and the PSD of the frequency analysis result is more than the PSD in the sleepy state.

また、本発明者は、以下に説明するように、PSDの値と自律神経のトータルパワー(TP:Total Power)との間に相関関係があることを見出した。   The present inventor has also found that there is a correlation between the PSD value and the total power (TP) of the autonomic nerve, as will be described below.

図1は、一実施例における初期設定処理の一例を説明するフローチャートである。図1において、ステップS1では、安静状態でセンサを用いて対象となる運転者の心拍を測定して例えば図2に示す如き心拍波形を求め、図3に示す如き心拍波形のR波と呼ばれるピーク値の間隔(RRI:R-R Interval)を時系列化した図4に示す如き心拍間隔データを求める。心拍間隔データは、心拍変動(HRV:Heart Rate Variability)データと呼ばれることもある。図2は、心拍波形の一例を示す図であり、縦軸は心電の強さを任意単位(a.u.)で示し、横軸は時間を任意単位(a.u.)で示す。図3は、図2の心拍波形を複数のRRIについて示す図であり、縦軸は心電の強さを任意単位で示し、横軸は時間を任意単位(a.u.)で示す。図4は、図3の心拍波形に対応する心拍間隔データの一例を示す図であり、縦軸は心拍間隔を任意単位で示し、横軸は時間を任意単位で示す。   FIG. 1 is a flowchart illustrating an example of an initial setting process in one embodiment. In FIG. 1, in step S <b> 1, the heart rate of a target driver is measured using a sensor in a resting state to obtain a heart rate waveform as shown in FIG. 2, for example, and a peak called an R wave of the heartbeat waveform as shown in FIG. Heartbeat interval data as shown in FIG. 4 in which the interval of values (RRI: RR Interval) is time-series is obtained. The heart rate interval data may be referred to as heart rate variability (HRV) data. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a heartbeat waveform, in which the vertical axis indicates electrocardiogram strength in arbitrary units (au), and the horizontal axis indicates time in arbitrary units (au). 3 is a diagram showing the heartbeat waveform of FIG. 2 for a plurality of RRIs, where the vertical axis indicates the electrocardiogram strength in arbitrary units, and the horizontal axis indicates time in arbitrary units (au). FIG. 4 is a diagram illustrating an example of heartbeat interval data corresponding to the heartbeat waveform of FIG. 3. The vertical axis indicates the heartbeat interval in arbitrary units, and the horizontal axis indicates time in arbitrary units.

ステップS1は、安静状態で心拍波形を求めるため、運転者の心拍の測定は、例えば比較的暗い静かな場所で行っても、静かな場所で運転者が目を閉じた状態で行っても良い。運転者の心拍の測定は、例えば初期設定のための専用の場所で行っても良く、専用の場所は例えば車両を販売する販売店内の部屋であっても良い。また、運転者の心拍の測定は、初期設定に適した環境下で駐車中の車両内で行っても良い。   Since step S1 obtains a heartbeat waveform in a resting state, the driver's heartbeat may be measured, for example, in a relatively dark and quiet place or in a quiet place with the driver's eyes closed. . The driver's heart rate may be measured, for example, in a dedicated place for initial setting, and the dedicated place may be, for example, a room in a store that sells vehicles. In addition, the driver's heart rate may be measured in a parked vehicle in an environment suitable for the initial setting.

ステップS2では、心拍間隔データを周波数解析(または、スペクトル解析)して、例えば図5に示す如き、ある時間における周波数に対するパワースペクトル密度(PSD:Power Spectral Density)及び自律神経のトータルパワー(TP:Total Power)を含む、心拍揺らぎの周波数解析結果を求め、周波数解析結果を初期状態として設定する。心拍間隔データの周波数解析自体は周知の周波数解析方法で行え、周波数解析方法は特に限定されない。図5は、PSDの一例を示す図であり、縦軸はPSD(ms/Hz)、横軸は周波数(Hz)を示す。TPは、TP=LF+HF(あるいは、LF+HF+VLF(0.05−0.15Hz))で表される、PSD中の低周波数(LF:Low Frequency)成分と高周波数(HF:High Frequency)成分のパワーの和である。この例では、LF成分は0.05Hz〜0.15Hzの周波数成分であり、HF成分は0.15Hz〜0.4Hzの周波数成分である。本発明者は、安静状態で測定した心拍波形を用いることで、周波数解析結果のHF成分が極大となる周波数は眠気状態の場合のHF成分が極大となる周波数以下となり、周波数解析結果のPSDの振幅は眠気状態の場合のPSDの振幅以上となることを見出した。なお、PSD中、LF成分には交感神経と副交感神経の影響が現れ、HF成分には副交感神経の影響が現れることが報告されている。図5において、LF成分には血圧変動成分(MWSA:Mayer Wave related Sinus Arrhythmia)が含まれ、HF成分には呼吸性洞性不整脈(RSA:Respiratory Sinus Arrhythmia)が含まれる。 In step S2, the heart rate interval data is subjected to frequency analysis (or spectrum analysis), and for example, as shown in FIG. 5, the power spectral density (PSD: Power Spectral Density) and the total power (TP: Obtain the frequency analysis result of heart rate fluctuation including Total Power) and set the frequency analysis result as the initial state. The frequency analysis of the heartbeat interval data itself can be performed by a known frequency analysis method, and the frequency analysis method is not particularly limited. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a PSD, where the vertical axis indicates PSD (ms 2 / Hz) and the horizontal axis indicates frequency (Hz). TP is represented by TP = LF + HF (or LF + HF + VLF (0.05−0.15 Hz)), and the power of the power of the low frequency (LF) component and the high frequency (HF) component in the PSD. It is sum. In this example, the LF component is a frequency component of 0.05 Hz to 0.15 Hz, and the HF component is a frequency component of 0.15 Hz to 0.4 Hz. The inventor uses the heartbeat waveform measured in a resting state, so that the frequency at which the HF component of the frequency analysis result is maximized is equal to or less than the frequency at which the HF component in the sleepy state is maximized, and the PSD of the frequency analysis result is It has been found that the amplitude is equal to or greater than the PSD amplitude in the case of sleepiness. In PSD, it has been reported that sympathetic and parasympathetic effects appear in the LF component, and parasympathetic effects appear in the HF component. In FIG. 5, the LF component includes a blood pressure fluctuation component (MWSA: Mayer Wave related Sinus Arrhythmia), and the HF component includes a respiratory sinus arrhythmia (RSA).

ステップS3では、設定された初期状態に基づいて、眠気(または、覚醒)を判定するための眠気スケール(または、覚醒スケール)中の、運転者の眠気の位置及び覚醒の位置のうち少なくとも一方を推定する。眠気スケールについては後述する。眠気スケール中の眠気の位置とは、運転者が眠気状態にあると判定される眠気スケール上の閾値または範囲であり、眠気スケール中の覚醒の位置とは、運転者が覚醒状態にあると判定される眠気スケール上の閾値または範囲である。眠気スケール中の眠気の位置及び覚醒の位置の両方を別々に推定しても良いが、後述する如く、眠気の位置から覚醒の位置を推定することができ、同様に、覚醒の位置から眠気の位置を推定することができるので、眠気の位置及び覚醒の位置のうち少なくとも一方を推定するようにしても良い。初期状態に基づいて眠気スケール中の眠気の位置及び覚醒の位置のうち少なくとも一方を推定する際には、呼吸性洞性不整脈(RSA)に注目する。RSAは、呼吸中枢からの干渉(即ち、吸気時の抑制性刺激と呼気時の興奮性刺激を含む呼吸性成分)、圧受容体及び化学受容体反射からの興奮性刺激(血圧変動)、及び中枢性迷走神経興奮性刺激(脳からの刺激)の3つの要因に依存することが知られている。   In step S3, based on the set initial state, at least one of the position of the driver's sleepiness and the position of the awakening in the sleepiness scale (or awakening scale) for determining sleepiness (or awakening) is determined. presume. The sleepiness scale will be described later. The drowsiness position in the drowsiness scale is the threshold or range on the drowsiness scale that determines that the driver is in a drowsiness state, and the awakening position in the drowsiness scale is determined that the driver is in a waking state The threshold or range on the sleepiness scale to be played. Both the position of sleepiness and the position of arousal in the sleepiness scale may be estimated separately, but as described later, the position of awakening can be estimated from the position of sleepiness. Since the position can be estimated, at least one of the drowsiness position and the awakening position may be estimated. When estimating at least one of the position of sleepiness and the position of arousal in the sleepiness scale based on the initial state, attention is paid to respiratory sinus arrhythmia (RSA). RSA is an interference from the respiratory center (ie, respiratory components including inhibitory stimuli during inspiration and excitatory stimuli during expiration), excitatory stimuli from baroreceptor and chemoreceptor reflexes (blood pressure fluctuations), and It is known to depend on three factors: central vagal excitatory stimulation (stimulation from the brain).

図6は、吸気時及び呼気時の心拍間隔を説明する図である。図6中、縦軸は心電の強さを任意単位で示し、横軸は時間を任意単位で示す。図6からもわかるように、吸気時には心拍間隔(または、RRI)W1が短くなる傾向にあり、呼気時には心拍間隔(または、RRI)W2が長くなる傾向にある。図7は、吸気時及び呼気時のRRI系列を説明する図である。図7中、縦軸は心拍間隔を任意単位で示し、横軸は時間を任意単位で示す。RSAの振幅は、吸気時の心拍間隔(または、RRI)W1と呼気時の心拍間隔(または、RRI)W2の差に相当する。   FIG. 6 is a diagram for explaining heartbeat intervals during inspiration and expiration. In FIG. 6, the vertical axis indicates electrocardiogram strength in arbitrary units, and the horizontal axis indicates time in arbitrary units. As can be seen from FIG. 6, the heartbeat interval (or RRI) W1 tends to be shorter during inspiration, and the heartbeat interval (or RRI) W2 tends to be longer during expiration. FIG. 7 is a diagram illustrating an RRI sequence during inspiration and expiration. In FIG. 7, the vertical axis indicates the heartbeat interval in arbitrary units, and the horizontal axis indicates time in arbitrary units. The amplitude of RSA corresponds to the difference between the heartbeat interval (or RRI) W1 during inspiration and the heartbeat interval (or RRI) W2 during expiration.

安静状態では、呼吸性成分のRSAへの影響が支配的になるので、本実施例ではこの特性を利用してRSAを抽出する。具体的には、心拍揺らぎの周波数解析結果のHF成分が極大となる周波数(即ち、RSAの特徴点)を抽出することで、眠気スケール中の眠気の位置を推定する。   In the resting state, the influence of the respiratory component on the RSA becomes dominant. In this embodiment, the RSA is extracted using this characteristic. Specifically, the position of sleepiness in the sleepiness scale is estimated by extracting the frequency (that is, the RSA feature point) at which the HF component of the frequency analysis result of heartbeat fluctuation is maximized.

本発明者は、安静状態の呼吸性変動(即ち、RRI系列の周期と振幅)と、RSA(即ち、HF成分が極大となる周波数とPSDを含む周波数解析結果)との相関が比較的高いことを見出した。図8は、被験者に対して上記ステップS1と同様の安静状態で図5と類似したPSDが求められた場合のRSAとRRI系列の関係を示す図である。図8中、縦軸は心拍間隔をで示し、横軸は時間を示す。図8において、丸印で囲んだデータは、図5のHF成分が極大となる周波数(即ち、RSAの特徴点)に対応し、RSAの振幅は例えば50msであり、RSAの幅は例えば3.3秒(s)である。また、図9はRSAの幅と周波数の関係をプロットした図であり、図10はRSAの振幅とPSDの関係をプロットした図である。図9及び図10からもわかるように、安静状態の被験者の場合、呼吸性変動(即ち、RRI系列の周期と振幅)と、RSA(即ち、HF成分が極大となる周波数とPSDを含む周波数解析結果)との相関が比較的高いことが確認できる。つまり、呼吸性変動はPSDが極大となる周波数(RSAの特徴点)に相当していることが確認できる。   The inventor has a relatively high correlation between resting respiratory changes (that is, the period and amplitude of the RRI sequence) and RSA (that is, the frequency analysis result including PSD and the frequency at which the HF component is maximized). I found. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the RSA and the RRI sequence when a PSD similar to that in FIG. 5 is obtained for the subject in a resting state similar to step S1. In FIG. 8, the vertical axis indicates the heartbeat interval, and the horizontal axis indicates time. In FIG. 8, the data surrounded by a circle corresponds to the frequency at which the HF component in FIG. 5 becomes maximum (that is, the feature point of RSA), the amplitude of RSA is, for example, 50 ms, and the width of RSA is, for example, 3. 3 seconds (s). FIG. 9 is a diagram plotting the relationship between the RSA width and frequency, and FIG. 10 is a diagram plotting the relationship between the RSA amplitude and PSD. As can be seen from FIGS. 9 and 10, in the case of a resting subject, respiratory analysis (that is, the period and amplitude of the RRI sequence), RSA (that is, the frequency at which the HF component is maximized, and frequency analysis including PSD) It can be confirmed that the correlation with (result) is relatively high. In other words, it can be confirmed that the respiratory fluctuation corresponds to a frequency (characteristic point of RSA) at which PSD becomes a maximum.

周波数解析結果のHF成分が極大となる最高周波数Fmaxと最低周波数Fminの相関は例えば図11のようになり、周波数解析結果のHF成分が極大となる周波数での最大PSDmaxと最小PSDminの相関は例えば図12のようになる。図11は、周波数解析結果のHF成分が極大となる最高周波数Fmaxと最低周波数Fminの関係をプロットした図であり、図12は、周波数解析結果のHF成分が極大となる周波数での最大PSDmaxと最小PSDminの関係をプロットした図である。図11の例では最高周波数Fmaxと最低周波数Fminの相関係数が約0.81であり、図12の例では最大PSDmaxと最小PSDminの相関係数が約0.88である。従って、周波数解析結果の最高周波数Fmaxと最低周波数Fminの相関、及び最大PSDmaxと最小PSDminの相関を利用すれば、最高周波数Fmaxが決まると最低周波数Fminが決まり、逆に最低周波数Fminが決まると最高周波数Fmaxが決まることが確認できる。同様に、最大PSDmaxが決まると最小PSDminが決まり、逆に最小PSDminが決まると最大PSDmaxが決まることが確認できる。 The correlation between the maximum frequency F max at which the HF component of the frequency analysis result is maximized and the minimum frequency F min is as shown in FIG. 11, for example, and the maximum PSD max and minimum PSD min at the frequency at which the HF component of the frequency analysis result is maximized. The correlation is as shown in FIG. FIG. 11 is a graph plotting the relationship between the maximum frequency F max and the minimum frequency F min at which the HF component of the frequency analysis result is maximum, and FIG. 12 is the maximum at the frequency at which the HF component of the frequency analysis result is maximum. It is the figure which plotted the relationship between PSD max and minimum PSD min . In the example of FIG. 11, the correlation coefficient between the maximum frequency F max and the minimum frequency F min is about 0.81, and in the example of FIG. 12, the correlation coefficient between the maximum PSD max and the minimum PSD min is about 0.88. Therefore, if the correlation between the maximum frequency F max and the minimum frequency F min in the frequency analysis result and the correlation between the maximum PSD max and the minimum PSD min are used, the minimum frequency F min is determined when the maximum frequency F max is determined, and conversely the minimum frequency F min is the highest frequency F max that is determined can be confirmed and determined. Similarly, it can be confirmed that when the maximum PSD max is determined, the minimum PSD min is determined, and conversely, when the minimum PSD min is determined, the maximum PSD max is determined.

次に、眠気の位置の推定方法を説明する。ステップS3で眠気の位置を推定する場合、上記のステップS1と同じ場所または部屋で行っても、推定に適した環境下で駐車中の車両内で行っても良い。眠気の位置は、例えば図13に示す眠気スケールの実線で囲んだ左下位置に相当し、覚醒の位置は、眠気スケールの実線で囲んだ右上位置に相当する。図13は、眠気スケールの一例を示す図である。図13中、縦軸は覚醒レベルY(または、覚醒レベル軸Y)を任意単位で示し、横軸は覚醒レベルX(または、覚醒レベル軸X)を任意単位で示す。また、図13において、覚醒レベル軸X,Yの両方が高い状態が最も覚醒した状態(レベル1)を示し、覚醒レベル軸X,Yの両方が低い状態が最も眠い状態(レベル5)を示す。眠気状態を示すレベル5に近づく程、覚醒状態から眠気状態に近づいていることを示す。図13の如き眠気スケールは、例えばPSDのHF成分が極大となる周波数位置がどのように推移するかを調べた結果、低い周波数に遷移をする場合、或いは、PSDのHF成分が極大となる周波数位置に対応するPSDが増加する場合に、眠気レベルが上昇することに基づいて作成する。このような眠気スケールの作成自体は周知であり、例えば特許文献4などに記載された手法を用いても良い。   Next, a method for estimating the position of sleepiness will be described. When the position of sleepiness is estimated in step S3, it may be performed in the same place or room as in step S1 or in a vehicle parked in an environment suitable for estimation. The drowsiness position corresponds to, for example, the lower left position surrounded by the solid line of the sleepiness scale shown in FIG. 13, and the awakening position corresponds to the upper right position surrounded by the solid line of the sleepiness scale. FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the sleepiness scale. In FIG. 13, the vertical axis indicates the arousal level Y (or the arousal level axis Y) in arbitrary units, and the horizontal axis indicates the arousal level X (or the arousal level axis X) in arbitrary units. Further, in FIG. 13, a state in which both wakefulness level axes X and Y are high indicates the state of the most wakefulness (level 1), and a state in which both of the wakefulness level axes X and Y are low indicates the sleepy state (level 5). . The closer to level 5 indicating sleepiness, the closer to sleepiness from the awake state. The sleepiness scale as shown in FIG. 13, for example, is a frequency at which the HF component of the PSD shifts to a lower frequency as a result of examining how the frequency position at which the HF component of the PSD shifts is maximum. When the PSD corresponding to the position increases, the sleepiness level is generated based on the increase. Creation of such a sleepiness scale itself is well known, and for example, a technique described in Patent Document 4 may be used.

眠気スケールにおいて、特に眠気の位置(図13中、眠気状態を示すレベル5)を正確に設定することが望まれるが、各運転者で異なる眠気の位置を実際に測定するのでは手間と時間がかかる。一方、従来技術では、各運転者で異なる眠気の位置を高精度に推定することは難しい。これに対し、本実施例では、安静状態で測定した心拍波形を用いることで、周波数解析結果の高周波成分が極大となる周波数は眠気状態の場合の高周波成分が極大となる周波数以下となり、周波数解析結果のPSDは眠気状態の場合のPSD以上となることを利用して運転者の眠気の位置を推定するので、運転者の眠気の位置を高精度に推定することができる。   In the sleepiness scale, in particular, it is desirable to accurately set the position of sleepiness (level 5 indicating sleepiness in FIG. 13). However, it takes time and effort to actually measure the position of different sleepiness for each driver. Take it. On the other hand, with the conventional technology, it is difficult to accurately estimate the position of sleepiness that is different for each driver. On the other hand, in this embodiment, by using the heartbeat waveform measured in the resting state, the frequency at which the high frequency component of the frequency analysis result is maximized is equal to or lower than the frequency at which the high frequency component in the sleepy state is maximized. Since the position of the driver's sleepiness is estimated by utilizing that the resulting PSD is equal to or higher than the PSD in the sleepiness state, the position of the driver's sleepiness can be estimated with high accuracy.

図14は安静状態で求めたPSDの時間遷移を説明する図であり、縦軸はPSDを任意単位で示し、横軸は時間を任意単位で示す。図15は眠気スケールの決定方法を説明する図であり、縦軸は覚醒レベルY(または、覚醒レベル軸Y)を任意単位で示し、横軸は覚醒レベルX(または、覚醒レベル軸X)を任意単位で示す。図14からもわかるように、安静状態Iで求めたPSDの振幅は、眠気状態IIで求めたPSDの振幅以上であることが確認できる。図14に示す例では、安静状態Iで求めたPSDの振幅は眠気状態IIで求めたPSDの振幅より大きい。   FIG. 14 is a diagram for explaining the time transition of PSD obtained in a resting state, where the vertical axis indicates PSD in arbitrary units, and the horizontal axis indicates time in arbitrary units. FIG. 15 is a diagram for explaining a method for determining a drowsiness scale, where the vertical axis indicates the arousal level Y (or the arousal level axis Y) in arbitrary units, and the horizontal axis indicates the arousal level X (or the arousal level axis X). Shown in arbitrary units. As can be seen from FIG. 14, it can be confirmed that the PSD amplitude obtained in the resting state I is greater than or equal to the PSD amplitude obtained in the sleepy state II. In the example shown in FIG. 14, the PSD amplitude obtained in the rest state I is larger than the PSD amplitude obtained in the sleepiness state II.

このように安静状態で求めたPSDのHF成分が極大となる周波数を、図15に示す眠気スケールの眠気位置(または、眠気位置の原点)L5、即ち、左下位置に設定する。図9乃至図12と共に説明したように、周波数解析結果の最高周波数Fmaxと最低周波数Fminの相関、及び最大PSDmaxと最小PSDminの相関を利用すれば、眠気位置L5から眠気スケールの覚醒位置L1、即ち、右上位置を間接的に推定することができる。 The frequency at which the HF component of the PSD obtained in the resting state is maximized is set to the sleepiness position (or the origin of the sleepiness position) L5 of the sleepiness scale shown in FIG. 15, that is, the lower left position. As described with reference to FIGS. 9 to 12, if the correlation between the maximum frequency F max and the minimum frequency F min and the correlation between the maximum PSD max and the minimum PSD min in the frequency analysis result are used, the sleepiness scale awakens from the sleepiness position L5. The position L1, that is, the upper right position can be estimated indirectly.

次に、覚醒の位置の推定方法を説明する。覚醒の位置は、例えば図13に示す眠気スケールの右上位置に相当する。本実施例では、模擬運転状態で運転者の実運転時の覚醒状態を模擬することで覚醒の位置を推定する。   Next, a method for estimating the position of awakening will be described. The awakening position corresponds to, for example, the upper right position of the sleepiness scale shown in FIG. In this embodiment, the awakening position is estimated by simulating the awakening state during the actual driving of the driver in the simulated driving state.

以下の説明では、運転者が自分の視覚を活用し、視覚を活用した結果に基づき何らかのを判断を行い、判断結果に応じて装置の操作部を操作する、運転を模擬する模擬運転の一例を示す。例えば装置が車両の場合、操作部はハンドル、ブレーキ、アクセルなどを含み、操作部は運転者の手及び足の少なくとも一方で操作可能である。模擬運転状態は、運転者が実際に車両を運転することなく、コンピュータシミュレーションなどにより模擬的に生成できる。例えば、パーソナルコンピュータの表示部に図16に示す如き数字(この例では「87」)を表示し、運転者が表示部に表示された数字を見ることで運転者が自分の視覚を活用する状態を生成し、運転者が表示された数字が何であるかを認識することで視覚を活用した結果に基づき何らかの判断を行う状態を生成し、運転者が認識した数字をパーソナルコンピュータのキーボードから入力することで判断結果に応じて装置の操作部を操作する状態を生成できる。このように、模擬運転状態では、運転者に実運転時と同様の負荷を与えることができれば良いので、シミュレーションは車両内で行っても、上記ステップS1を行う場所または環境下で行っても良い。シミュレーションを車両内で行う場合には、上記パーソナルコンピュータの代わりに車両に搭載されたナビゲーションシステムのコンピュータなどを用いることができ、数字などの入力はテンキーなどで行っても良い。   In the following explanation, an example of a simulated driving that simulates driving, in which the driver uses his own vision, makes a judgment based on the result of using the vision, and operates the operation unit of the device according to the judgment result. Show. For example, when the device is a vehicle, the operation unit includes a handle, a brake, an accelerator, and the like, and the operation unit can be operated by at least one of the driver's hand and foot. The simulated driving state can be generated by computer simulation or the like without the driver actually driving the vehicle. For example, a number as shown in FIG. 16 (“87” in this example) is displayed on the display unit of the personal computer, and the driver uses his / her vision by looking at the number displayed on the display unit. , Generate a state to make some judgment based on the result of utilizing vision by recognizing what the displayed number is, and input the number recognized by the driver from the keyboard of the personal computer Thus, it is possible to generate a state of operating the operation unit of the apparatus according to the determination result. In this way, in the simulated driving state, it is only necessary to give the driver the same load as during actual driving, so the simulation may be performed in the vehicle or in the place or environment where step S1 is performed. . When the simulation is performed in the vehicle, a computer of a navigation system mounted on the vehicle can be used instead of the personal computer, and numbers and the like may be input using a numeric keypad.

図17は、模擬運転時の周波数解析結果のHF成分が極大となる周波数とPSDの一例を説明する図である。図17中、数字は表示部に表示した数字を示し、周波数はHF成分が極大となる周波数を任意単位で示し、PSDは任意単位表した値の対数値を示す。このようなシミュレーションにより、例えばPSDのHF成分が極大となる周波数位置がどのように推移するかを調べた結果、高い周波数に遷移をする場合、或いは、PSDのHF成分が極大となる周波数位置に対応するPSDが減少する場合に、眠気レベルが減少する。   FIG. 17 is a diagram for explaining an example of the frequency and PSD at which the HF component of the frequency analysis result at the time of the simulation operation becomes maximum. In FIG. 17, the numbers indicate the numbers displayed on the display unit, the frequency indicates the frequency at which the HF component is maximized in arbitrary units, and PSD indicates the logarithmic value of the value expressed in arbitrary units. As a result of investigating how the frequency position where the HF component of the PSD is maximized, for example, as a result of such a simulation, the frequency position where the HF component of the PSD is maximized is obtained. The drowsiness level decreases when the corresponding PSD decreases.

このようなシミュレーションで高い周波数に遷移した、PSDのHF成分が極大となる周波数を、図15に示す眠気スケールの覚醒位置(または、覚醒位置の原点)L1、即ち、右上位置に設定する。図9乃至図12と共に説明したように、周波数解析結果の最高周波数Fmaxと最低周波数Fminの相関、及び最大PSDmaxと最小PSDminの相関を利用すれば、覚醒位置L1から眠気スケールの眠気位置L5、即ち、左下位置を間接的に推定することができる。 The frequency at which the HF component of the PSD that has shifted to a high frequency in such a simulation is maximized is set to the awake position (or the origin of the awake position) L1 of the sleepiness scale shown in FIG. 15, that is, the upper right position. As described with reference to FIGS. 9 to 12, if the correlation between the maximum frequency F max and the minimum frequency F min and the correlation between the maximum PSD max and the minimum PSD min in the frequency analysis result are used, the sleepiness scale sleepiness from the awakening position L1 is used. The position L5, that is, the lower left position can be estimated indirectly.

ステップS3で覚醒の位置を推定する場合(推定した眠気の位置から相関を利用した間接的な推定ではない場合)、運転者に車両の実運転時と同様の負荷を与えた負荷状態で(即ち、模擬運転時に)行う。この場合、ステップS3は上記のステップS1と同じ場所または部屋で行っても、推定に適した環境下で駐車中の車両内で行っても良い。また、ステップS3の推定は、運転者が実際に車両の運転をしている負荷状態で行っても良いが、ステップS1〜S3及び後述するステップS4,S5を運転者が実際に車両を運転する前に行うことで、決定された眠気スケールに基づく眠気の判定を実際の運転開始時から行うことが可能となる。   When the position of awakening is estimated in step S3 (when it is not an indirect estimation using the correlation from the estimated position of sleepiness), the load is applied to the driver in the same load as during actual driving of the vehicle (ie, , During simulated operation). In this case, step S3 may be performed in the same place or room as step S1 described above, or may be performed in a parked vehicle in an environment suitable for estimation. The estimation in step S3 may be performed in a load state where the driver is actually driving the vehicle. However, the driver actually drives the vehicle in steps S1 to S3 and steps S4 and S5 described later. By performing before, it becomes possible to perform sleepiness determination based on the determined sleepiness scale from the start of actual driving.

ステップS4では、推定された眠気の位置及び推定された覚醒の位置に基づいて、眠気の位置の原点と覚醒の位置の原点が設定された眠気スケールを決定する。   In step S4, based on the estimated drowsiness position and the estimated arousal position, a drowsiness scale in which the origin of the drowsiness position and the origin of the awakening position are set is determined.

眠気の位置の原点と覚醒の位置の原点を設定する際、周波数解析結果のHF成分が極大となる周波数は図18からもわかるように比較的安定しているが、周波数解析結果のHF成分が極大となる周波数でのPSDは図19からもわかるようにその時の運転者の体調などによって大きく変化する場合がある。図18は、心拍に依存する脈波である、近赤外光を指に当て、反射あるいは透過してきた光を光学的に取得した場合の観察出力の一例を示す図であり、縦軸は観察出力(反射光、あるいは、透過光)を示し、横軸は時間を示す。また、図19は、PSDの一例を示す図であり、縦軸はPSDを任意単位で示し、横軸は周波数を任意単位で示す。そこで、必要に応じて以下に説明するステップS5を行い、周波数解析結果のHF成分が極大となる周波数でのPSDを比較的安定にするようにしても良い。   When setting the origin of the drowsiness position and the origin of the awakening position, the frequency at which the HF component of the frequency analysis result is maximized is relatively stable as shown in FIG. 18, but the HF component of the frequency analysis result is As can be seen from FIG. 19, the PSD at the maximum frequency may change greatly depending on the physical condition of the driver at that time. FIG. 18 is a diagram illustrating an example of an observation output when a near-infrared light, which is a pulse wave depending on a heartbeat, is applied to a finger and the reflected or transmitted light is optically acquired. The output (reflected light or transmitted light) is shown, and the horizontal axis shows time. FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a PSD, where the vertical axis indicates PSD in arbitrary units, and the horizontal axis indicates frequency in arbitrary units. Therefore, if necessary, step S5 described below may be performed so that the PSD at the frequency at which the HF component of the frequency analysis result is maximized may be made relatively stable.

本発明者は、図20に示すように、PSDの値と自律神経のTPとの間に相関関係があることを見出した。図20は、PSDとTPの相関関係の一例を示す図であり、y=-421.93x+26.389, R2=0.9144の例であり、縦軸はTPを任意単位で示し、横軸はPSDを任意単位で示す。ここで、R2は相関係数の2乗であり、標本値から求めた回帰方程式の当てはまりの良さの尺度として用いられている。ステップS5は、安静状態で求めたPSDの値をキャリブレーション(即ち、正規化)してステップS4で決定された眠気スケールを更新する。具体的には、ステップS5は、安静状態で求めたPSDの値を、PSDを求めた際のTPでキャリブレーションし、キャリブレーションされたPSDの値を眠気状態のPSDの値とする。つまり、ステップS5は必要に応じて実行され、PSDを求めた際のTPに基づいてPSDをキャリブレーションして眠気スケールを更新する。運転者の眠気の位置を推定する処理を複数回行うことでTPとPSDの関係を取得しておき、PSDをTPから計算するキャリブレーションを行うようにしても良い。運転者の模擬運転時(即ち、負荷状態)における覚醒の位置を推定する処理を複数回行うことでTPとPSDの関係を取得しておき、模擬運転時(即ち、負荷状態)のPSDをTPから計算するキャリブレーションを行うようにしても良い。ステップS5が実行される場合、ステップS4は眠気スケールの仮決定に相当する。 As shown in FIG. 20, the present inventor has found that there is a correlation between the PSD value and the TP of the autonomic nerve. FIG. 20 is a diagram showing an example of the correlation between PSD and TP, in which y = −421.93x + 26.389, R 2 = 0.9144. The vertical axis represents TP in arbitrary units, and the horizontal axis represents PSD. Shown in arbitrary units. Here, R 2 is the square of the correlation coefficient, and is used as a measure of the goodness of fit of the regression equation obtained from the sample value. In step S5, the sleepiness scale determined in step S4 is updated by calibrating (ie, normalizing) the PSD value obtained in the resting state. Specifically, in step S5, the PSD value obtained in the resting state is calibrated with the TP when the PSD is obtained, and the calibrated PSD value is set as the PSD value in the sleepy state. That is, step S5 is executed as necessary, and the sleepiness scale is updated by calibrating the PSD based on the TP when the PSD is obtained. The relationship between TP and PSD may be acquired by performing the process of estimating the position of the driver's drowsiness a plurality of times, and calibration for calculating PSD from TP may be performed. The relationship between TP and PSD is acquired by performing the process of estimating the position of awakening during the simulated driving (ie, the load state) of the driver a plurality of times, and the PSD during the simulated driving (ie, the load state) is obtained as TP. You may make it perform the calibration calculated from. When step S5 is executed, step S4 corresponds to provisional determination of the sleepiness scale.

自律神経のTPは、例えばRRI時系列を周波数解析して求めたLF成分(0.05Hz〜0.15Hz)及びHF成分(0.15Hz〜0.4Hz)の和TP=LF+HFであっても、心拍変動係数(CVRR:Coefficient of Variance of R-R interval)の値(即ち、心拍数の標準偏差を平均値で割った値)であっても良い。本発明者が行った実験結果によれば、図20からもわかるようにPSDの値と自律神経のTP(LF成分、HF成分など)の値の間には比較的高い相関があることが確認でき、 PSDの値はTPの値でキャリブレーション(即ち、正規化)することで安定化させることができた。   The TP of the autonomic nerve is, for example, the sum TP = LF + HF of the LF component (0.05 Hz to 0.15 Hz) and the HF component (0.15 Hz to 0.4 Hz) obtained by frequency analysis of the RRI time series. It may be a value of a heart rate variability coefficient (CVRR: Coefficient of Variance of RR interval) (that is, a value obtained by dividing the standard deviation of the heart rate by the average value). According to the results of experiments conducted by the present inventor, it is confirmed that there is a relatively high correlation between the value of PSD and the value of TP (LF component, HF component, etc.) of the autonomic nerve, as can be seen from FIG. The PSD value could be stabilized by calibration (ie, normalization) with the TP value.

図21は、一実施例における眠気判定装置の機能構成の一例を示すブロック図である。図21に示す眠気判定装置1は、RRI取得部11、周波数解析部12、初期状態設定部13、眠気スケール設定部14、及び眠気スケール更新部15を有する。運転者の心臓の動きを電気的に、あるいは、光学的に測定可能なセンサ101、記憶部16、及び眠気レベル判定部17の各々は、眠気判定装置1の一部を形成しても、眠気判定装置1に対して外部接続されても良い。RRI取得部11、周波数解析部12、初期状態設定部13、眠気スケール設定部14、眠気スケール更新部15、及び眠気判定部17の機能は、後述するようにCPU(Central Processing Unit)などのプロセッサにより実現可能である。   FIG. 21 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of a drowsiness determination device according to an embodiment. The drowsiness determination device 1 illustrated in FIG. 21 includes an RRI acquisition unit 11, a frequency analysis unit 12, an initial state setting unit 13, a drowsiness scale setting unit 14, and a drowsiness scale update unit 15. Each of the sensor 101, the storage unit 16, and the drowsiness level determination unit 17 that can electrically or optically measure the movement of the driver's heart forms sleepiness even if it forms part of the sleepiness determination device 1. The determination apparatus 1 may be externally connected. The functions of the RRI acquisition unit 11, the frequency analysis unit 12, the initial state setting unit 13, the drowsiness scale setting unit 14, the drowsiness scale update unit 15, and the drowsiness determination unit 17 are a processor such as a CPU (Central Processing Unit) as described later. Can be realized.

RRI取得部11は、センサ101が測定した運転者の心拍波形に基づいてRRIを時系列化した心拍間隔データを求める。周波数解析部12は、心拍間隔データを周波数解析して、ある時間における周波数に対するPSD及び自律神経のTPを含む、心拍揺らぎの周波数解析結果を求める。初期状態設定部13は、周波数解析結果を初期状態として設定する。RRI取得部11は図1のステップS1の処理を実行し、周波数解析部12は図1のステップS2の処理を実行し、初期設定部13は図1のステップS3の処理を実行する。   The RRI acquisition unit 11 obtains heartbeat interval data in which RRI is time-series based on the driver's heartbeat waveform measured by the sensor 101. The frequency analysis unit 12 performs frequency analysis on the heartbeat interval data, and obtains a frequency analysis result of heartbeat fluctuation including PSD and autonomic nerve TP for the frequency at a certain time. The initial state setting unit 13 sets the frequency analysis result as an initial state. The RRI acquisition unit 11 executes the process of step S1 of FIG. 1, the frequency analysis unit 12 executes the process of step S2 of FIG. 1, and the initial setting unit 13 executes the process of step S3 of FIG.

眠気スケール設定部14は、設定された初期状態、即ち、推定された眠気の位置及び推定された覚醒の位置に基づいて、眠気の位置の原点と覚醒の位置の原点が設定された眠気スケールを決定する。眠気スケール設定部14が決定した眠気スケールは、記憶部16に格納可能である。眠気スケール更新部15は、運転者の模擬運転時のTPを求め、求めたTPに基づいてPSDをキャリブレーションして眠気スケールを更新する。眠気スケール更新部15で更新された眠気スケールは、記憶部16に格納可能である。眠気スケール設定部14は図1のステップS4の処理を実行し、眠気スケール更新部15は必要に応じて図1のステップS5の処理を実行する。   The drowsiness scale setting unit 14 sets a drowsiness scale in which the origin of the drowsiness position and the origin of the awakening position are set based on the set initial state, that is, the estimated drowsiness position and the estimated awakening position. decide. The sleepiness scale determined by the sleepiness scale setting unit 14 can be stored in the storage unit 16. The drowsiness scale update unit 15 obtains the TP during the simulated driving of the driver, calibrates the PSD based on the obtained TP, and updates the drowsiness scale. The sleepiness scale updated by the sleepiness scale update unit 15 can be stored in the storage unit 16. The sleepiness scale setting unit 14 executes the process of step S4 in FIG. 1, and the sleepiness scale update unit 15 executes the process of step S5 in FIG. 1 as necessary.

眠気スケール設定部14で眠気スケールを決定後、或いは、眠気スケール更新部15で眠気スケールを更新後、眠気判定部17は記憶部16に格納された眠気スケールを用いて周波数解析部12からの周波数解析結果を解析することで、運転者が眠気状態にあるか否かを判定し、判定結果を出力しても良い。眠気判定部17の処理は、例えば運転者が実際に車両の運転を開始した時に開始しても良く、この場合の車両側の処理には初期状態設定部13、眠気スケール設定部14、及び眠気スケール更新部15は省略可能である。眠気判定部17は、運転者が眠気状態にあれば、周知の方法で例えば表示、音、振動のうち少なくとも1つアラームを出力して運転者に注意を促しても良い。   After determining the sleepiness scale by the sleepiness scale setting unit 14 or after updating the sleepiness scale by the sleepiness scale update unit 15, the sleepiness determination unit 17 uses the sleepiness scale stored in the storage unit 16 to output the frequency from the frequency analysis unit 12. By analyzing the analysis result, it may be determined whether or not the driver is in a drowsiness state, and the determination result may be output. The processing of the drowsiness determination unit 17 may be started, for example, when the driver actually starts driving the vehicle. In this case, the vehicle-side processing includes the initial state setting unit 13, the drowsiness scale setting unit 14, and the sleepiness. The scale update unit 15 can be omitted. If the driver is in a drowsiness state, the drowsiness determination unit 17 may output at least one alarm from among, for example, display, sound, and vibration by a known method to alert the driver.

例えば、眠気スケールを記憶部16に格納する処理を車両の販売店で行う場合、眠気スケールが格納された記憶部16を車両の眠気判定部17によりアクセス可能に接続することで、運転者が実際に車両の運転を開始した時に眠気判定処理を開始可能となる。   For example, when the process of storing the drowsiness scale in the storage unit 16 is performed at a vehicle store, the storage unit 16 storing the drowsiness scale is connected so as to be accessible by the drowsiness determination unit 17 of the vehicle, so that the driver can actually The drowsiness determination process can be started when driving of the vehicle is started.

図22は、一実施例における眠気判定装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図22に示す眠気判定装置1は、バス37により接続されたCPU31、記憶装置32、入力装置33、表示装置34、媒体読取装置35、インタフェース(I/F:Interface)36、及びセンサ101を有する。センサ101は、眠気判定装置1に対して外部接続されても良く、センサ101は例えばI/F36に接続可能である。なお、CPU31と眠気判定装置1の他の部分との接続は、図22に示すバス接続に限定されるものではない。   FIG. 22 is a block diagram illustrating an example of a hardware configuration of the drowsiness determination device in one embodiment. The drowsiness determination device 1 illustrated in FIG. 22 includes a CPU 31, a storage device 32, an input device 33, a display device 34, a medium reading device 35, an interface (I / F) 36, and a sensor 101 connected by a bus 37. . The sensor 101 may be externally connected to the drowsiness determination device 1, and the sensor 101 can be connected to the I / F 36, for example. The connection between the CPU 31 and other parts of the drowsiness determination device 1 is not limited to the bus connection shown in FIG.

CPU31は、眠気判定装置1全体の制御を司るプロセッサの一例であり、図1に示すRRI取得部11、周波数解析部12、初期状態設定部13、眠気スケール設定部14、眠気スケール更新部15、及び眠気判定部17の機能を実現できる。記憶装置32は、CPU31が実行するプログラム、CPU31が実行する演算の中間データなどを含む各種データを格納する。記憶部31は、磁気記録媒体、光記録媒体、光磁気記録媒体、半導体記憶装置などを含む、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体で形成可能である。プログラムは、CPU31に眠気判定装置1の眠気判定処理の手順を実行させるプログラムを含む。記憶装置32は、眠気スケールを格納するものであっても良い。   The CPU 31 is an example of a processor that controls the entire sleepiness determination apparatus 1, and includes an RRI acquisition unit 11, a frequency analysis unit 12, an initial state setting unit 13, a sleepiness scale setting unit 14, a sleepiness scale update unit 15 illustrated in FIG. And the function of the sleepiness determination part 17 is realizable. The storage device 32 stores various data including a program executed by the CPU 31 and intermediate data of operations executed by the CPU 31. The storage unit 31 can be formed of a computer-readable storage medium including a magnetic recording medium, an optical recording medium, a magneto-optical recording medium, a semiconductor storage device, and the like. The program includes a program that causes the CPU 31 to execute a procedure of sleepiness determination processing of the sleepiness determination device 1. The storage device 32 may store a sleepiness scale.

入力装置33は、運転者が眠気判定装置1に各種指示、データなどを入力するのに用いられ、例えばキーボード、テンキーなどで形成可能である。表示装置34は、各種メニュー、メッセージ、アラームなどを運転者に表示するのに用いられ、例えば液晶表示(LCD:Liquid Crystal Display)パネルなどで形成可能である。なお、入力装置33及び表示装置34は、例えば両装置33,34の機能を有するタッチパネルで形成しても良い。   The input device 33 is used by the driver to input various instructions, data, and the like to the drowsiness determination device 1 and can be formed by, for example, a keyboard or a numeric keypad. The display device 34 is used to display various menus, messages, alarms, and the like to the driver, and can be formed of, for example, a liquid crystal display (LCD) panel. The input device 33 and the display device 34 may be formed by a touch panel having the functions of both the devices 33 and 34, for example.

媒体読取装置35は、眠気判定装置1にロードされるコンピュータ読取可能な記憶媒体からデータを読み取る機能を有し、眠気スケールを格納する記憶媒体がロードされても良い。   The medium reader 35 has a function of reading data from a computer-readable storage medium loaded in the drowsiness determination apparatus 1, and a storage medium for storing a drowsiness scale may be loaded.

I/F36は、眠気判定装置1と外部装置のインタフェースを形成する。I/F36は、例えばUSB(Universal Serial Bus)を有し、眠気スケールを格納する記憶媒体が接続されても良い。眠気スケールを格納するUSBメモリなどの記憶媒体をI/F36に接続する場合、媒体読取装置35は省略可能である。また、I/F36は、眠気判定装置1と外部装置との間の無線通信を可能とする無線インタフェース機能を有しても良い。   The I / F 36 forms an interface between the drowsiness determination device 1 and an external device. The I / F 36 has, for example, a USB (Universal Serial Bus) and may be connected to a storage medium that stores a drowsiness scale. When a storage medium such as a USB memory for storing the sleepiness scale is connected to the I / F 36, the medium reader 35 can be omitted. Further, the I / F 36 may have a wireless interface function that enables wireless communication between the drowsiness determination device 1 and an external device.

なお、CPU31は、眠気判定装置1に加え、例えばナビゲーションシステムなどの別の装置と共用されても良い。この場合、記憶装置32、入力装置33、表示装置34、媒体読取装置35,及びI/F36もナビゲーションシステムなどの別の装置と共用されても良い。眠気判定装置1の一部を別の装置と共用することで、資源(または、リソース)の有効利用を図ることができ、眠気判定装置1のコストの抑制も可能となる。   The CPU 31 may be shared with another device such as a navigation system in addition to the sleepiness determination device 1. In this case, the storage device 32, the input device 33, the display device 34, the medium reading device 35, and the I / F 36 may also be shared with another device such as a navigation system. By sharing a part of the drowsiness determination device 1 with another device, resources (or resources) can be effectively used, and the cost of the drowsiness determination device 1 can be reduced.

次に、眠気スケール中の眠気の位置及び覚醒の位置の両方を別々に推定する場合の推定処理を、図23及び図24と共に説明する。   Next, estimation processing in the case of separately estimating both the position of sleepiness and the position of awakening in the sleepiness scale will be described with reference to FIGS.

図23は、CPU31が実行する眠気の位置の推定処理の一例を説明するフローチャートである。図23において、ステップS11では、運転者が実際に車両を運転する前の安静状態で、運転者の心拍波形をセンサ101で測定する。ステップS12では、心拍波形に基づいてRRIを時系列化した心拍間隔データを求める。ステップS13では、心拍間隔データの周波数解析を行い、周波数解析結果を初期状態として設定する。ステップS14では、設定された初期状態に基づいて、眠気を判定するための眠気スケール中の、運転者の眠気の位置を上記の如き方法で推定し、処理は終了する。   FIG. 23 is a flowchart for explaining an example of the sleepiness position estimation process executed by the CPU 31. In FIG. 23, in step S11, the heartbeat waveform of the driver is measured by the sensor 101 in a resting state before the driver actually drives the vehicle. In step S12, heartbeat interval data in which RRI is time-series based on the heartbeat waveform is obtained. In step S13, frequency analysis of heartbeat interval data is performed, and the frequency analysis result is set as an initial state. In step S14, the position of the driver's sleepiness in the sleepiness scale for determining sleepiness is estimated by the method as described above based on the set initial state, and the process ends.

図24は、CPU31が実行する覚醒の位置の推定処理の一例を説明するフローチャートである。図24において、ステップS31では、運転者が実際に車両を運転する前の模擬運転状態で、運転者の心拍波形をセンサ101で測定する。ステップS22では、心拍波形に基づいてRRIを時系列化した心拍間隔データを求める。ステップS23では、心拍間隔データの周波数解析を行い、周波数解析結果を初期状態として設定する。ステップS24では、設定された初期状態に基づいて、眠気を判定するための眠気スケール中の、運転者の覚醒の位置を上記の如き方法で推定し、処理は終了する。   FIG. 24 is a flowchart for explaining an example of the awakening position estimation process executed by the CPU 31. In FIG. 24, in step S31, the heartbeat waveform of the driver is measured by the sensor 101 in a simulated driving state before the driver actually drives the vehicle. In step S22, heartbeat interval data in which RRI is time-series based on the heartbeat waveform is obtained. In step S23, frequency analysis of heartbeat interval data is performed, and the frequency analysis result is set as an initial state. In step S24, the position of the driver's awakening in the sleepiness scale for determining sleepiness is estimated by the method as described above based on the set initial state, and the process ends.

図25は、CPU31が実行する眠気判定処理の一例を説明するフローチャートである。図25において、ステップS31では、運転者が運転するべき車両に乗車し、例えば眠気判定スケールを格納した記憶媒体を車両側の眠気判定装置1のI/F36に接続する。運転者は、車両に乗車後、任意のタイミングで車両の運転を開始する。ステップS32では、記憶媒体から眠気判定スケールを読み出す。ステップS33では、運転者の心拍波形をセンサ101で測定し、心拍波形に基づいてRRIを時系列化した心拍間隔データの周波数解析結果が、例えば図13の眠気スケールの眠気状態を示すレベル5内であるか否かを判定し、レベル5以内であれば眠気を判定してアラームを出力する。   FIG. 25 is a flowchart for explaining an example of sleepiness determination processing executed by the CPU 31. In FIG. 25, in step S31, the driver gets on the vehicle to be driven and, for example, a storage medium storing a drowsiness determination scale is connected to the I / F 36 of the drowsiness determination device 1 on the vehicle side. The driver starts driving the vehicle at an arbitrary timing after getting on the vehicle. In step S32, the sleepiness determination scale is read from the storage medium. In step S33, the heartbeat waveform of the driver is measured by the sensor 101, and the frequency analysis result of the heartbeat interval data obtained by time-series RRI based on the heartbeat waveform is within level 5 indicating the sleepiness state of the sleepiness scale of FIG. If the level is within level 5, drowsiness is determined and an alarm is output.

ステップS34では、眠気スケールの更新の要否を判定する。例えば、周波数解析結果から推定した眠気の位置または覚醒の位置が眠気スケールの眠気の位置または覚醒の位置から閾値以上ずれている場合には、ステップS34の判定結果がYESになる。ステップS34の判定結果がYESであると、ステップS35では運転者の実運転時のTPを求め、求めたTPに基づいて周波数解析結果のPSDをキャリブレーションして眠気スケールを更新する。この場合、実運転時のTPに基づくPSDのキャリブレーションを行うので、模擬運転時のTPに基づくPSDのキャリブレーションに比べて眠気スケールをさらに最適化することができる。また、ステップS35では、更新された眠気スケールを記憶媒体に格納する。ステップS34の判定結果がNO、或いは、ステップS35の後、ステップS36では運転者が車両から降車したか否かを周知の方法で判定する。例えば、シートベルトの着用を促すために人が着席している状態を検知するセンサが座席に設けられている場合、このセンサが人の着席を検知しなくなれば運転者が車両から降車したことを検知可能である。ステップS36の判定結果がNOであると処理はステップS33へ戻り、判定結果がYESであると処理は終了する。   In step S34, it is determined whether or not the sleepiness scale needs to be updated. For example, if the position of drowsiness or awakening estimated from the frequency analysis result is deviated from the drowsiness position or awakening position of the sleepiness scale by a threshold or more, the determination result in step S34 is YES. If the decision result in the step S34 is YES, a TP at the time of actual driving of the driver is obtained in a step S35, and the PSD of the frequency analysis result is calibrated based on the obtained TP to update the sleepiness scale. In this case, since PSD calibration based on TP during actual driving is performed, the drowsiness scale can be further optimized compared to PSD calibration based on TP during simulated driving. In step S35, the updated sleepiness scale is stored in the storage medium. The determination result in step S34 is NO, or after step S35, in step S36, it is determined by a known method whether the driver has got off the vehicle. For example, if the seat is equipped with a sensor that detects the seating of a person in order to urge the user to wear a seat belt, if the sensor no longer detects the seating of the person, the driver gets out of the vehicle. It can be detected. If the determination result of step S36 is NO, the process returns to step S33, and if the determination result is YES, the process ends.

心拍の代わりに脈拍を用いても良い。つまり、センサ101には、被験者の心拍波形を表すデータを測定可能なものであれば特に限定されず、例えば心電計、脈波計、心音センサ、脈拍センサなどを用いても良い。   A pulse may be used instead of the heartbeat. That is, the sensor 101 is not particularly limited as long as it can measure data representing the heartbeat waveform of the subject, and for example, an electrocardiograph, a pulse wave meter, a heart sound sensor, a pulse sensor, or the like may be used.

図26は、センサの一例を説明する図である。図26の例では、センサ101は車両のハンドル200に内蔵されており、ハンドル200を握る運転者の手先から脈拍を検知する。   FIG. 26 is a diagram illustrating an example of a sensor. In the example of FIG. 26, the sensor 101 is built in the vehicle handle 200 and detects the pulse from the hand of the driver holding the handle 200.

図27は、センサの他の例を説明する図である。図27の例では、センサ101は運転者300の耳たぶに装着され、耳たぶから脈拍を検知する。センサ101の出力は、ワイヤ102を介して眠気判定装置1に接続される。   FIG. 27 is a diagram illustrating another example of the sensor. In the example of FIG. 27, the sensor 101 is worn on the earlobe of the driver 300 and detects a pulse from the earlobe. The output of the sensor 101 is connected to the drowsiness determination device 1 through the wire 102.

I/F36が眠気判定装置1と外部装置との間の無線通信を可能とする無線インタフェース機能を有する場合、センサ101は無線通信機能を有する外部装置に内蔵されていても良い。この場合、外部装置を例えば腕時計型に形成し、センサ101が検知した脈拍を外部装置の無線通信機能とI/F36の無線インタフェース機能を介して眠気判定装置1に入力することができる。   When the I / F 36 has a wireless interface function that enables wireless communication between the drowsiness determination device 1 and an external device, the sensor 101 may be incorporated in the external device having a wireless communication function. In this case, the external device can be formed, for example, in a wristwatch shape, and the pulse detected by the sensor 101 can be input to the drowsiness determination device 1 via the wireless communication function of the external device and the wireless interface function of the I / F 36.

このように、眠気を高精度に判定するために、運転者毎に異なる眠気スケールを事前に(即ち、運転者が実際に運転を開始する前に)設定することができ、運転を開始した後は直ちに設定された眠気スケールを用いた眠気判定を行える。また、運転を開始した後、実運転時のTPに基づくPSDのキャリブレーションを行えば、模擬運転時のTPに基づくPSDのキャリブレーションに比べて眠気スケールをさらに最適化することができる。   Thus, in order to determine sleepiness with high accuracy, a different sleepiness scale for each driver can be set in advance (that is, before the driver actually starts driving). Can perform sleepiness determination using the set sleepiness scale immediately. Further, if PSD calibration based on TP during actual driving is performed after driving is started, the drowsiness scale can be further optimized as compared with PSD calibration based on TP during simulated driving.

言うまでもなく、眠気の検知は、一般車両の運転者に限らず、重機、電車、船舶、航空機などの運転操作または操縦操作を要する装置のオペレータに対しても同様に行うことができる。   Needless to say, drowsiness detection can be performed not only for a driver of a general vehicle but also for an operator of a device requiring a driving operation or a steering operation such as a heavy machine, a train, a ship, and an aircraft.

ところで、予め眠気スケールの決定を例えば車両の販売店などで行う場合には、販売店側の眠気判定装置1では図21に示す眠気判定部17の機能を省略可能であり、眠気判定部17の機能を省略した場合の眠気判定装置1は眠気スケール作成装置、眠気スケール設定装置、または、眠気スケール決定装置の機能を有する。また、この場合には車両側の眠気判定装置1では初期状態設定部13及び眠気スケール設定部14の機能を省略可能である。さらに、車両側の眠気判定装置1において眠気スケールの更新が不要であれば、眠気スケール更新部15の機能を省略可能である。販売店側の眠気判定装置1(例えば、眠気スケール作成装置)で眠気スケールを格納した記憶媒体を車両側の眠気判定装置1に接続する場合、車両側の眠気判定装置1は比較的簡単な構成で高精度に運転者の眠気を判定することができる。   By the way, when the sleepiness scale is determined in advance at, for example, a vehicle dealer, the sleepiness determination device 1 on the dealer side can omit the function of the sleepiness determination unit 17 shown in FIG. When the function is omitted, the sleepiness determination device 1 has the functions of a sleepiness scale creation device, a sleepiness scale setting device, or a sleepiness scale determination device. In this case, the functions of the initial state setting unit 13 and the sleepiness scale setting unit 14 can be omitted in the drowsiness determination device 1 on the vehicle side. Furthermore, if it is not necessary to update the sleepiness scale in the drowsiness determination device 1 on the vehicle side, the function of the sleepiness scale update unit 15 can be omitted. When the store-side drowsiness determination device 1 (for example, the drowsiness scale creation device) stores the storage medium storing the drowsiness scale in the vehicle-side drowsiness determination device 1, the vehicle-side drowsiness determination device 1 has a relatively simple configuration. The driver's sleepiness can be determined with high accuracy.

以上の実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
(付記1)
眠気スケールに基づき被験者の眠気を判定する眠気判定方法であって、
センサが測定した呼吸が安定した安静状態の被験者の心拍波形に基づいてRRI(R-R Interval)を時系列化した心拍間隔データを求め、
前記心拍間隔データを周波数解析して、ある時間における周波数に対するパワースペクトル密度(PSD)及び自律神経のトータルパワー(TP)を含む、心拍揺らぎの周波数解析結果を求め、
前記周波数解析結果を初期状態として設定し、
前記初期状態に含まれる推定された眠気の位置及び推定された覚醒の位置に基づいて、眠気の位置の原点と覚醒の位置の原点が設定された眠気スケールを決定して記憶媒体に格納する
処理をコンピュータが実行することを特徴とする眠気判定方法。
(付記2)
前記被験者に負荷を与えた時のTPを求め、求めたTPに基づいて前記PSDをキャリブレーションして前記眠気スケールを更新し前記記憶媒体に格納する
処理を前記コンピュータが更に実行することを特徴とする、付記1記載の眠気判定方法。
(付記3)
前記記憶媒体に格納された前記眠気スケールを用いて前記被験者の実運転時の周波数解析結果を解析して前記被験者が眠気状態にあるか否かを判定し、判定結果を出力する
処理を前記コンピュータが更に実行することを特徴とする、付記1または2記載の眠気判定方法。
(付記4)
前記被験者の実運転時の周波数解析結果から推定した眠気の位置または覚醒の位置が前記眠気スケールの眠気の位置または覚醒の位置から閾値以上ずれている場合、前記被験者の実運転時のTPを求め、求めたTPに基づいて前記PSDをキャリブレーションして前記眠気スケールを更新し前記記憶媒体に格納する
処理を前記コンピュータが更に実行することを特徴とする、付記3記載の眠気判定方法。
(付記5)
眠気スケールに基づき被験者の眠気を判定する眠気判定装置であって、
センサが測定した呼吸が安定した安静状態の被験者の心拍波形に基づいてRRI(R-R Interval)を時系列化した心拍間隔データを求めるRRI取得部と、
前記心拍間隔データを周波数解析して、ある時間における周波数に対するパワースペクトル密度(PSD)及び自律神経のトータルパワー(TP)を含む、心拍揺らぎの周波数解析結果を求める周波数解析部と、
前記周波数解析結果を初期状態として設定する初期状態設定部と、
前記初期状態に含まれる推定された眠気の位置及び推定された覚醒の位置に基づいて、眠気の位置の原点と覚醒の位置の原点が設定された眠気スケールを決定して記憶媒体に格納する眠気スケール設定部
を備えたことを特徴とする眠気判定装置。
(付記6)
前記被験者に負荷を与えた時のTPを求め、求めたTPに基づいて前記PSDをキャリブレーションして前記眠気スケールを更新し前記記憶媒体に格納する眠気スケール更新部
を更に備えたことを特徴とする、付記5記載の眠気判定装置。
(付記7)
前記記憶媒体に格納された前記眠気スケールを用いて前記被験者の実運転時の周波数解析結果を解析して前記被験者が眠気状態にあるか否かを判定し、判定結果を出力する眠気判定部
を更に備えたことを特徴とする、付記5または6記載の眠気判定装置。
(付記8)
前記眠気判定部は、前記被験者の実運転時の周波数解析結果から推定した眠気の位置または覚醒の位置が前記眠気スケールの眠気の位置または覚醒の位置から閾値以上ずれている場合、前記被験者の実運転時のTPを求め、求めたTPに基づいて前記PSDをキャリブレーションして前記眠気スケールを更新し前記記憶媒体に格納する
ことを特徴とする、付記7記載の眠気判定装置。
(付記9)
眠気スケールに基づき被験者の眠気を判定する処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
センサが測定した呼吸が安定した安静状態の被験者の心拍波形に基づいてRRI(R-R Interval)を時系列化した心拍間隔データを求める手順と、
前記心拍間隔データを周波数解析して、ある時間における周波数に対するパワースペクトル密度(PSD)及び自律神経のトータルパワー(TP)を含む、心拍揺らぎの周波数解析結果を求める手順と、
前記周波数解析結果を初期状態として設定する手順と、
前記初期状態に含まれる推定された眠気の位置及び推定された覚醒の位置に基づいて、眠気の位置の原点と覚醒の位置の原点が設定された眠気スケールを決定して記憶媒体に格納する手順
を前記コンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
(付記10)
前記被験者に負荷を与えた時のTPを求め、求めたTPに基づいて前記PSDをキャリブレーションして前記眠気スケールを更新し前記記憶媒体に格納する手順
を前記コンピュータに更に実行させることを特徴とする、付記9記載のプログラム。
(付記11)
前記眠気スケールを用いて前記被験者の実運転時の周波数解析結果を解析して前記被験者が眠気状態にあるか否かを判定し、判定結果を出力する手順
を前記コンピュータに更に実行させることを特徴とする、付記9または10記載のプログラム。
(付記12)
前記被験者の実運転時の周波数解析結果から推定した眠気の位置または覚醒の位置が前記眠気スケールの眠気の位置または覚醒の位置から閾値以上ずれている場合、前記被験者の実運転時のTPを求め、求めたTPに基づいて前記PSDをキャリブレーションして前記眠気スケールを更新し前記記憶媒体に格納する手順
を前記コンピュータに更に実行させることを特徴とする、付記11記載の眠気判定方法。
The following supplementary notes are further disclosed with respect to the embodiments including the above examples.
(Appendix 1)
A sleepiness determination method for determining a subject's sleepiness based on a sleepiness scale,
Based on the heartbeat waveform of a resting subject whose breathing is stable measured by the sensor, RRI (RR Interval) is time-sequentially determined to obtain heartbeat interval data.
Frequency analysis of the heartbeat interval data to obtain a frequency analysis result of heartbeat fluctuation including a power spectral density (PSD) and a total power (TP) of the autonomic nerve with respect to a frequency at a certain time,
Set the frequency analysis result as an initial state,
Processing for determining a drowsiness scale in which the origin of the drowsiness position and the origin of the awakening position are set based on the estimated drowsiness position and the estimated awakening position included in the initial state and storing them in a storage medium A drowsiness determination method characterized in that the computer executes.
(Appendix 2)
The computer further executes a process of obtaining a TP when a load is applied to the subject, calibrating the PSD based on the obtained TP, updating the sleepiness scale, and storing it in the storage medium. The drowsiness determination method according to Supplementary Note 1, wherein:
(Appendix 3)
A process of analyzing the frequency analysis result during actual driving of the subject using the sleepiness scale stored in the storage medium to determine whether the subject is in a sleepy state and outputting the determination result. The sleepiness determination method according to appendix 1 or 2, further comprising:
(Appendix 4)
When the position of sleepiness or arousal estimated from the frequency analysis result during actual driving of the subject is more than a threshold value from the position of sleepiness or awakening of the sleepiness scale, the TP during the actual driving of the subject is obtained. The sleepiness determination method according to appendix 3, wherein the computer further executes a process of calibrating the PSD based on the obtained TP, updating the sleepiness scale, and storing the updated sleepiness scale in the storage medium.
(Appendix 5)
A drowsiness determination device that determines a subject's drowsiness based on a drowsiness scale,
An RRI acquisition unit for obtaining heart rate interval data in which RRI (RR Interval) is time-series based on a heartbeat waveform of a subject in a stable state of respiration measured by a sensor;
A frequency analysis unit for frequency-analyzing the heartbeat interval data to obtain a frequency analysis result of heartbeat fluctuation, including a power spectral density (PSD) for a frequency at a certain time and a total power (TP) of an autonomic nerve;
An initial state setting unit for setting the frequency analysis result as an initial state;
Based on the estimated drowsiness position and the estimated arousal position included in the initial state, a drowsiness scale in which the origin of the drowsiness position and the origin of the awakening position are set is determined and stored in the storage medium A drowsiness determination device comprising a scale setting unit.
(Appendix 6)
A sleepiness scale update unit that obtains a TP when a load is applied to the subject, calibrates the PSD based on the obtained TP, updates the sleepiness scale, and stores the sleepiness scale in the storage medium; The drowsiness determination device according to appendix 5.
(Appendix 7)
A sleepiness determination unit that analyzes a frequency analysis result during actual driving of the subject using the sleepiness scale stored in the storage medium to determine whether the subject is in a sleepy state and outputs a determination result; The drowsiness determination device according to appendix 5 or 6, further comprising:
(Appendix 8)
The drowsiness determination unit, when the position of sleepiness or wakefulness estimated from the frequency analysis result during actual driving of the subject deviates from the sleepiness position or wakefulness position of the sleepiness scale by a threshold value or more, The sleepiness determination apparatus according to appendix 7, wherein the TP during driving is obtained, the PSD is calibrated based on the obtained TP, the sleepiness scale is updated, and the sleepiness scale is stored in the storage medium.
(Appendix 9)
A program for causing a computer to execute processing for determining sleepiness of a subject based on a sleepiness scale,
A procedure for obtaining heart rate interval data in which RRI (RR Interval) is time-series based on a heart rate waveform of a subject in a stable state of respiration measured by a sensor;
A step of performing frequency analysis of the heartbeat interval data to obtain a frequency analysis result of heartbeat fluctuation including a power spectral density (PSD) and a total power (TP) of an autonomic nerve with respect to a frequency at a certain time;
A procedure for setting the frequency analysis result as an initial state;
A procedure for determining a drowsiness scale in which the origin of the drowsiness position and the origin of the awakening position are set based on the estimated drowsiness position and the estimated awakening position included in the initial state and storing them in a storage medium That causes the computer to execute the program.
(Appendix 10)
Obtaining the TP when a load is applied to the subject, calibrating the PSD based on the obtained TP, updating the drowsiness scale, and storing the storage medium in the storage medium. The program according to appendix 9.
(Appendix 11)
Analyzing the frequency analysis result of the subject during actual driving using the sleepiness scale to determine whether or not the subject is in a sleepiness state, and causing the computer to further execute a procedure of outputting the determination result. The program according to appendix 9 or 10.
(Appendix 12)
When the position of sleepiness or arousal estimated from the frequency analysis result during actual driving of the subject is more than a threshold value from the position of sleepiness or awakening of the sleepiness scale, the TP during the actual driving of the subject is obtained. The sleepiness determination method according to appendix 11, further comprising: causing the computer to further execute a procedure of calibrating the PSD based on the obtained TP, updating the sleepiness scale, and storing the updated sleepiness scale in the storage medium.

以上、開示の眠気判定方法、装置及びプログラムを実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能であることは言うまでもない。   Although the disclosed drowsiness determination method, apparatus, and program have been described in the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and improvements can be made within the scope of the present invention. Needless to say.

1 眠気判定装置
11 RRI取得部
12 周波数解析部
13 初期状態設定部
14 眠気スケール設定部
15 眠気スケール更新部
16 記憶部
17 眠気判定部
31 CPU
32 記憶装置
35 読取装置
36 I/F
101 センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sleepiness determination apparatus 11 RRI acquisition part 12 Frequency analysis part 13 Initial state setting part 14 Sleepiness scale setting part 15 Sleepiness scale update part 16 Storage part 17 Sleepiness determination part 31 CPU
32 Storage device 35 Reading device 36 I / F
101 sensor

Claims (5)

眠気スケールに基づき被験者の眠気を判定する処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
センサが測定した呼吸が安定した安静状態の被験者の心拍波形に基づいてRRI(R-R Interval)を時系列化した心拍間隔データを求める手順と、
前記心拍間隔データを周波数解析して、ある時間における周波数に対するパワースペクトル密度(PSD)及び自律神経のトータルパワー(TP)を含む、心拍揺らぎの周波数解析結果を求める手順と、
前記周波数解析結果を初期状態として設定する手順と、
前記初期状態に含まれる推定された眠気の位置及び推定された覚醒の位置に基づいて、眠気の位置の原点と覚醒の位置の原点が設定された眠気スケールを決定して記憶媒体に格納する手順
を前記コンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
A program for causing a computer to execute processing for determining sleepiness of a subject based on a sleepiness scale,
A procedure for obtaining heart rate interval data in which RRI (RR Interval) is time-series based on a heart rate waveform of a subject in a stable state of respiration measured by a sensor;
A step of performing frequency analysis of the heartbeat interval data to obtain a frequency analysis result of heartbeat fluctuation including a power spectral density (PSD) and a total power (TP) of an autonomic nerve with respect to a frequency at a certain time;
A procedure for setting the frequency analysis result as an initial state;
A procedure for determining a drowsiness scale in which the origin of the drowsiness position and the origin of the awakening position are set based on the estimated drowsiness position and the estimated awakening position included in the initial state and storing them in a storage medium That causes the computer to execute the program.
前記被験者に負荷を与えた時のTPを求め、求めたTPに基づいて前記PSDをキャリブレーションして前記眠気スケールを更新し前記記憶媒体に格納する手順
を前記コンピュータに更に実行させることを特徴とする、請求項1記載のプログラム。
Obtaining the TP when a load is applied to the subject, calibrating the PSD based on the obtained TP, updating the drowsiness scale, and storing the storage medium in the storage medium. The program according to claim 1.
前記眠気スケールを用いて前記被験者の実運転時の周波数解析結果を解析して前記被験者が眠気状態にあるか否かを判定し、判定結果を出力する手順
を前記コンピュータに更に実行させることを特徴とする、請求項1または2記載のプログラム。
Analyzing the frequency analysis result of the subject during actual driving using the sleepiness scale to determine whether or not the subject is in a sleepiness state, and causing the computer to further execute a procedure of outputting the determination result. The program according to claim 1 or 2.
眠気スケールに基づき被験者の眠気を判定する眠気判定方法であって、
センサが測定した呼吸が安定した安静状態の被験者の心拍波形に基づいてRRI(R-R Interval)を時系列化した心拍間隔データを求め、
前記心拍間隔データを周波数解析して、ある時間における周波数に対するパワースペクトル密度(PSD)及び自律神経のトータルパワー(TP)を含む、心拍揺らぎの周波数解析結果を求め、
前記周波数解析結果を初期状態として設定し、
前記初期状態に含まれる推定された眠気の位置及び推定された覚醒の位置に基づいて、眠気の位置の原点と覚醒の位置の原点が設定された眠気スケールを決定して記憶媒体に格納する
処理をコンピュータが実行することを特徴とする眠気判定方法。
A sleepiness determination method for determining a subject's sleepiness based on a sleepiness scale,
Based on the heartbeat waveform of a resting subject whose breathing is stable measured by the sensor, RRI (RR Interval) is time-sequentially determined to obtain heartbeat interval data.
Frequency analysis of the heartbeat interval data to obtain a frequency analysis result of heartbeat fluctuation including a power spectral density (PSD) and a total power (TP) of the autonomic nerve with respect to a frequency at a certain time,
Set the frequency analysis result as an initial state,
Processing for determining a drowsiness scale in which the origin of the drowsiness position and the origin of the awakening position are set based on the estimated drowsiness position and the estimated awakening position included in the initial state and storing them in a storage medium A drowsiness determination method characterized in that the computer executes.
眠気スケールに基づき被験者の眠気を判定する眠気判定装置であって、
センサが測定した呼吸が安定した安静状態の被験者の心拍波形に基づいてRRI(R-R Interval)を時系列化した心拍間隔データを求めるRRI取得部と、
前記心拍間隔データを周波数解析して、ある時間における周波数に対するパワースペクトル密度(PSD)及び自律神経のトータルパワー(TP)を含む、心拍揺らぎの周波数解析結果を求める周波数解析部と、
前記周波数解析結果を初期状態として設定する初期状態設定部と、
前記初期状態に含まれる推定された眠気の位置及び推定された覚醒の位置に基づいて、眠気の位置の原点と覚醒の位置の原点が設定された眠気スケールを決定して記憶媒体に格納する眠気スケール設定部
を備えたことを特徴とする眠気判定装置。
A drowsiness determination device that determines a subject's drowsiness based on a drowsiness scale,
An RRI acquisition unit for obtaining heart rate interval data in which RRI (RR Interval) is time-series based on a heartbeat waveform of a subject in a stable state of respiration measured by a sensor;
A frequency analysis unit for frequency-analyzing the heartbeat interval data to obtain a frequency analysis result of heartbeat fluctuation, including a power spectral density (PSD) for a frequency at a certain time and a total power (TP) of an autonomic nerve;
An initial state setting unit for setting the frequency analysis result as an initial state;
Based on the estimated drowsiness position and the estimated arousal position included in the initial state, a drowsiness scale in which the origin of the drowsiness position and the origin of the awakening position are set is determined and stored in the storage medium A drowsiness determination device comprising a scale setting unit.
JP2012149746A 2012-07-03 2012-07-03 Sleepiness determination method, apparatus and program Active JP6135054B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012149746A JP6135054B2 (en) 2012-07-03 2012-07-03 Sleepiness determination method, apparatus and program

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012149746A JP6135054B2 (en) 2012-07-03 2012-07-03 Sleepiness determination method, apparatus and program

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014012042A true JP2014012042A (en) 2014-01-23
JP6135054B2 JP6135054B2 (en) 2017-05-31

Family

ID=50108210

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012149746A Active JP6135054B2 (en) 2012-07-03 2012-07-03 Sleepiness determination method, apparatus and program

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6135054B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016151842A1 (en) * 2015-03-26 2016-09-29 パイオニア株式会社 Drowsiness calculation device
JP2017124014A (en) * 2016-01-13 2017-07-20 富士通株式会社 Drowsiness detection program, drowsiness detection method, and drowsiness detection device
JP2018202130A (en) * 2017-05-30 2018-12-27 アルパイン株式会社 State estimation apparatus, information processor, and state estimation system
KR101999211B1 (en) * 2018-01-03 2019-07-11 가톨릭대학교 산학협력단 Driver condition detecting apparatus using brain wave and method thereof

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012056546A1 (en) * 2010-10-28 2012-05-03 富士通株式会社 Degree of wakefulness adjudication device, degree of wakefulness adjudication method, and degree of wakefulness adjudication program

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012056546A1 (en) * 2010-10-28 2012-05-03 富士通株式会社 Degree of wakefulness adjudication device, degree of wakefulness adjudication method, and degree of wakefulness adjudication program

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016151842A1 (en) * 2015-03-26 2016-09-29 パイオニア株式会社 Drowsiness calculation device
JPWO2016151842A1 (en) * 2015-03-26 2017-12-28 パイオニア株式会社 Sleepiness calculator
US9993194B2 (en) 2015-03-26 2018-06-12 Pioneer Corporation Sleepiness calculation device
JP2017124014A (en) * 2016-01-13 2017-07-20 富士通株式会社 Drowsiness detection program, drowsiness detection method, and drowsiness detection device
JP2018202130A (en) * 2017-05-30 2018-12-27 アルパイン株式会社 State estimation apparatus, information processor, and state estimation system
KR101999211B1 (en) * 2018-01-03 2019-07-11 가톨릭대학교 산학협력단 Driver condition detecting apparatus using brain wave and method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP6135054B2 (en) 2017-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5167156B2 (en) Biological condition evaluation apparatus, biological condition evaluation system, program, and recording medium
EP2087841B1 (en) Arousal level judging method and arousal level judging program
US8126526B2 (en) Pulse wave analyzing device
EP3485806A1 (en) Wearable device capable of detecting sleep apnea event and detection method thereof
EP2285270B1 (en) Method and system for determining a physiological condition
US8437841B2 (en) Living body inspection apparatus, and relevant method and program product
KR20140096609A (en) Method for Service of Driver Identfy and Bio Signal Information of Driver
JP6579890B2 (en) Fatigue meter
EP2085025B1 (en) Autonomic nerve activity measuring apparatus and autonomic nerve activity measuring method
JP5874489B2 (en) Sleep state determination device and sleep state determination method
EP3590426A1 (en) Work appropriateness determination system
JP5696501B2 (en) Awakening data generation apparatus, awakening data generation method, awakening data generation program, and arousal level determination apparatus
JP6513005B2 (en) Fatigue meter
JP2014100227A (en) Concentration degree estimation apparatus, concentration degree estimation method, driving assistance apparatus, and driving assistance method
JP6135054B2 (en) Sleepiness determination method, apparatus and program
JPH07143972A (en) Method and apparatus for judging sleeping condition
JP5480800B2 (en) Autonomic nerve function diagnosis apparatus and program
JP6582788B2 (en) Sleepiness detection device, sleepiness detection method, and sleepiness detection program
JP6197451B2 (en) Information processing apparatus and information processing method
JP2017064364A (en) Biological state estimation apparatus, biological state estimation method, and computer program
JP5592323B2 (en) Autonomic nerve function diagnosis apparatus and program
CN111698939B (en) Method of generating heart rate fluctuation information associated with external object and apparatus therefor
JP2007283041A (en) Measuring instrument of concentration degree
JP6750229B2 (en) Drowsiness detection program, drowsiness detection method, and drowsiness detection device
WO2017057022A1 (en) Biological state estimation device, biological state estimation method, and computer program

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150406

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160329

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160405

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160606

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160927

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161128

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170328

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170410

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6135054

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150