JP6209396B2 - Driving support device and computer program - Google Patents

Driving support device and computer program Download PDF

Info

Publication number
JP6209396B2
JP6209396B2 JP2013175074A JP2013175074A JP6209396B2 JP 6209396 B2 JP6209396 B2 JP 6209396B2 JP 2013175074 A JP2013175074 A JP 2013175074A JP 2013175074 A JP2013175074 A JP 2013175074A JP 6209396 B2 JP6209396 B2 JP 6209396B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
series waveform
time series
state
stimulus
slope time
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.)
Active
Application number
JP2013175074A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014223271A (en
Inventor
藤田 悦則
悦則 藤田
小倉 由美
由美 小倉
慎一郎 前田
慎一郎 前田
竜一 内川
竜一 内川
落合 直輝
直輝 落合
成彦 金子
成彦 金子
俊平 宮崎
俊平 宮崎
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.)
Delta Tooling Co Ltd
Original Assignee
Delta Tooling Co 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 Delta Tooling Co Ltd filed Critical Delta Tooling Co Ltd
Priority to JP2013175074A priority Critical patent/JP6209396B2/en
Priority to PCT/JP2014/060878 priority patent/WO2014171499A1/en
Publication of JP2014223271A publication Critical patent/JP2014223271A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6209396B2 publication Critical patent/JP6209396B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/16Devices for psychotechnics; Testing reaction times ; Devices for evaluating the psychological state
    • A61B5/18Devices for psychotechnics; Testing reaction times ; Devices for evaluating the psychological state for vehicle drivers or machine operators
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48Other medical applications
    • A61B5/4806Sleep evaluation
    • A61B5/4809Sleep detection, i.e. determining whether a subject is asleep or not
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7271Specific aspects of physiological measurement analysis
    • A61B5/7275Determining trends in physiological measurement data; Predicting development of a medical condition based on physiological measurements, e.g. determining a risk factor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W50/08Interaction between the driver and the control system
    • B60W50/14Means for informing the driver, warning the driver or prompting a driver intervention
    • GPHYSICS
    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16HHEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H40/00ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices
    • G16H40/60ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices for the operation of medical equipment or devices
    • G16H40/63ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices for the operation of medical equipment or devices for local operation
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48Other medical applications
    • A61B5/4806Sleep evaluation
    • A61B5/4812Detecting sleep stages or cycles
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6887Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient mounted on external non-worn devices, e.g. non-medical devices
    • A61B5/6892Mats
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/74Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means
    • A61B5/742Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means using visual displays
    • A61B5/744Displaying an avatar, e.g. an animated cartoon character
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/08Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to drivers or passengers
    • B60W2040/0818Inactivity or incapacity of driver
    • B60W2040/0827Inactivity or incapacity of driver due to sleepiness

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Child & Adolescent Psychology (AREA)
  • Hospice & Palliative Care (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Developmental Disabilities (AREA)
  • Educational Technology (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Psychology (AREA)
  • Social Psychology (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Auxiliary Drives, Propulsion Controls, And Safety Devices (AREA)
  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)

Description

本発明は、運転者の生体状態に関する情報に基づき、運転者を覚醒誘導し、覚醒状態を持続させる刺激を出力する運転支援装置及びコンピュータプログラムに関する。   The present invention relates to a driving support apparatus and a computer program that, based on information about a driver's biological state, induces a driver to wake up and outputs a stimulus that maintains the wakeful state.

特許文献1は、覚醒状態から睡眠状態に移行する過程において、準覚醒低下状態、覚醒低下状態という中間過程が存在し、これらの中間過程の状態に至ると覚醒リズム(覚醒状態及び睡眠状態では発現しない)を発現することに着目し、その覚醒リズムが発現したならば、音などの刺激を付与し、覚醒状態に誘導する技術を開示している。   In Patent Document 1, there is an intermediate process such as a quasi-awakening state and a wakefulness-decreasing state in the process of transitioning from an awakening state to a sleeping state. No.) is disclosed, and if the awakening rhythm is expressed, a technique is disclosed in which a stimulus such as a sound is applied to induce the awakening state.

一方、本出願人は、特許文献2及び3等において、人の上体から採取した主に心循環系の波動である生体信号の時系列波形から周波数の時系列波形を求め、さらに、周波数傾きの時系列波形、周波数変動の時系列波形を求めてこれらを周波数解析して人の状態を判定する手段を有する装置を開示している。   On the other hand, the present applicant, in Patent Documents 2 and 3, etc., obtains a time series waveform of a frequency from a time series waveform of a biological signal that is mainly a wave of the cardiovascular system collected from a human upper body, and further, a frequency slope An apparatus having means for determining a human state by obtaining a time series waveform of the above and a time series waveform of frequency fluctuations and analyzing the frequency of these time series waveforms is disclosed.

特許第2500378号公報Japanese Patent No. 2500378 WO2010/123125号公報WO2010 / 123125 publication WO2011/007886号公報WO2011 / 007886 Publication

特許文献1で示された技術は、覚醒低下に至って一旦音刺激を付与すると、その後は、5秒から3分の範囲の音刺激を、予め定めた間隔で、好ましくは1分提示して1分休止するというように断続的に付与して覚醒誘導するものである。しかし、特許文献1では、このように、予め定められた一定パターンの音刺激を付与するものであり、それが数分から数十分継続する場合には、人はそれに慣れ、必ずしも覚醒を促す刺激としては効かず、逆に、覚醒低下を招く要因になることも考えられる。   According to the technique disclosed in Patent Document 1, once a sound stimulus is applied after a decrease in arousal, a sound stimulus in the range of 5 seconds to 3 minutes is presented at a predetermined interval, preferably 1 minute. It is given intermittently, such as pausing for minutes, to induce wakefulness. However, in Patent Document 1, as described above, a predetermined pattern of sound stimulation is applied, and when it continues for several minutes to several tens of minutes, a person is used to it and does not necessarily promote arousal. However, it may be a factor that causes a decrease in arousal.

また、特許文献1の技術は、脳波を測定して上記した覚醒リズムを検出しているものであり、工場などにおける作業中の居眠りを防止する装置としては実用できても、自動車などの運転者の覚醒状態を維持する装置としては不向きである。これに対し、本出願人による特許文献2及び3に示した手段は、運転者の背部の体表面に生じる振動である脈波(背部体表脈波(Aortic Pulse Wave(APW)))を非拘束で検出でき、運転中の生体情報を得る手段として優れている。しかし、特許文献2及び3に示した技術は、運転者の入眠予兆現象、切迫睡眠現象等を検出することを目的としている。このうち、切迫睡眠現象は、入眠時直前から数分前のタイミングで出現する現象で、多くの場合、強い眠気として自覚できる兆候であるが、特許文献2及び3は、これらの現象をより正確に検出しようとする構成であるため、その検出タイミングは、その現象が顕著に現れるタイミングとなるように設定されている。従って、切迫睡眠現象を検出した時点で警告を作動させても、その時点では運転者が既に強い眠気を感じており、警告の手法によっては、覚醒誘導させることが困難な場合があった。   Further, the technique of Patent Document 1 is to detect the above-mentioned wakefulness rhythm by measuring an electroencephalogram, and although it can be put into practical use as a device for preventing dozing during work in a factory or the like, a driver of an automobile or the like. It is not suitable as a device for maintaining the awakening state. On the other hand, the means shown in Patent Documents 2 and 3 by the applicant of the present application is to eliminate a pulse wave (Aortic Pulse Wave (APW)) that is a vibration generated on the body surface of the driver's back. It can be detected by restraint and is an excellent means for obtaining biological information during driving. However, the techniques disclosed in Patent Documents 2 and 3 are intended to detect a driver's sleep symptom phenomenon, an imminent sleep phenomenon, and the like. Among these, the impending sleep phenomenon is a phenomenon that appears at a timing several minutes before the onset of sleep, and in many cases is a sign that can be recognized as strong sleepiness, but Patent Documents 2 and 3 are more accurate than these phenomena. Therefore, the detection timing is set so that the phenomenon appears remarkably. Therefore, even when the warning is activated when the imminent sleep phenomenon is detected, the driver already feels strong sleepiness at that time, and depending on the warning method, it may be difficult to induce wakefulness.

本発明は、上記した点に鑑みなされたものであり、切迫睡眠現象時のような強い眠気を自覚する前の所定のタイミングで刺激を付与することで覚醒誘導し、運転者の生体状態をより運転に適した状態で維持でき、しかも、運転者の生体状態を非拘束で測定できる運転支援装置及びコンピュータプログラムを提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above points, and induces wakefulness by giving a stimulus at a predetermined timing before recognizing strong sleepiness such as during an imminent sleep phenomenon, thereby further improving the biological state of the driver. It is an object of the present invention to provide a driving support device and a computer program that can be maintained in a state suitable for driving and that can measure a driver's biological state without restriction.

上記課題を解決するため、本発明の運転支援装置は、生体信号測定装置により測定した運転者の生体信号である背部体表脈波を分析し、前記運転者の生体状態を判定する生体状態判定手段を備えた運転支援装置であって、
聴覚、視覚又は嗅覚的な刺激の少なくとも一つを含む刺激を前記運転者に付与する刺激付与手段を有し、
前記生体状態判定手段は、
前記背部体表脈波の分析により得られる指標から、疲労、注意力の低下又は眠気を含む覚醒度の低下に伴って出現する生体状態を判定し、その判定結果に応じて前記刺激付与手段を駆動させる指令を出力する判定出力手段を有し、
前記判定出力手段は、前記運転者を覚醒誘導するため、疲労、注意力の低下又は眠気を含む覚醒度の低下に伴って出現する警告レベルと判定される生体状態を検出したタイミング、及び、この警告レベルの生体状態の出現前に出現する覚醒度の低下に関連した関連兆候を検出したタイミングの双方で、前記刺激付与手段を駆動させる指令を出力する構成であることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the driving support apparatus of the present invention analyzes a back body surface pulse wave, which is a driver's biological signal measured by a biological signal measuring device, and determines the biological state of the driver. A driving support device comprising means,
Having a stimulus applying means for applying a stimulus including at least one of an auditory, visual or olfactory stimulus to the driver;
The biological state determination means includes
From the index obtained by analysis of the back body surface pulse wave, it is determined a biological state that appears with a decrease in arousal level including fatigue, reduced attention, or drowsiness, and depending on the determination result, the stimulus applying means Determination output means for outputting a command to drive,
The determination output means detects the biological state determined to be a warning level that appears with a decrease in arousal level including fatigue, reduced attention, or drowsiness in order to induce awakening of the driver, and this It is characterized in that a command for driving the stimulus applying means is output at both timings at which relevant signs related to a decrease in arousal level appearing before the appearance of a warning level biological state are detected.

前記判定出力手段は、前記警告レベルの生体状態の検出タイミングと前記関連兆候の検出タイミングとの時間差が所定時間以内と判定した場合に、前記運転者に休憩を促すための刺激を、前記刺激付与手段に指令する構成であることが好ましい。前記刺激付与手段が、聴覚的な刺激を付与する音出力装置と、視覚的な刺激を付与する画像表示装置との両者を併有してなることが好ましい。前記画像表示装置は、通常状態における前記各生体状態の変化を表示可能であると共に、前記判定出力手段からの指令により、前記覚醒誘導又は休憩を促す刺激を付与する際には、複数の画像を交互に表示して視覚的刺激を付与するように設定されていることが好ましい。前記画像表示装置に設定されている視覚的刺激を付与する際の画像は、前記各生体状態に対応して3〜10種類設定されていると共に、その種類毎に、2〜4画像が交互表示されるように設定されていることが好ましい。   The determination output means provides the stimulus for stimulating the driver to take a break when the time difference between the detection timing of the biological state at the warning level and the detection timing of the related sign is determined to be within a predetermined time. It is preferable that it is the structure which commands to a means. It is preferable that the stimulus applying unit includes both a sound output device that applies an auditory stimulus and an image display device that applies a visual stimulus. The image display device can display a change in each biological state in a normal state, and when applying a stimulus for prompting arousal or resting according to a command from the determination output unit, a plurality of images are displayed. It is preferable that the display is set alternately so as to give a visual stimulus. Three to ten types of images for applying visual stimuli set in the image display device are set corresponding to each biological state, and two to four images are alternately displayed for each type. It is preferable that the setting is made as described above.

前記判定出力手段は、
前記生体信号測定装置から得られた背部体表脈波の時系列波形におけるゼロクロス点を用いて周波数の時系列波形を求めるゼロクロス検出手段と、
前記生体信号測定装置から得られた背部体表脈波の時系列波形におけるピーク点を用いて周波数の時系列波形を求めるピーク検出手段と、
前記ゼロクロス検出手段により求められた前記周波数の時系列波形をスライド計算して周波数の傾き時系列波形を求めるゼロクロス傾き時系列波形演算手段と、
前記ピーク検出手段により求められた前記周波数の時系列波形をスライド計算して周波数の傾き時系列波形を求めるピーク傾き時系列波形演算手段と
を有し、
前記ゼロクロス傾き時系列波形演算手段から得られる傾き時系列波形及び前記ピーク傾き時系列波形演算手段から得られる傾き時系列波形の少なくとも一方の指標に基づき、前記覚醒度の低下に伴って出現する各種生体状態を判定する構成であることが好ましい。
前記判定出力手段は、
前記ゼロクロス傾き時系列波形演算手段から得られる傾き時系列波形又は前記ピーク傾き時系列波形演算手段から得られる傾き時系列波形をそれぞれ周波数分析して、0.001〜0.0027Hzの範囲の機能調整信号、0.002〜0.0052Hzの範囲の疲労受容信号及び0.004〜0.007Hzの活動調整信号に相当する各周波数成分を抜き出し、これらの周波数成分のそれぞれの分布率の変動を求める分布率演算手段を有し、前記分布率演算手段により求められる各周波数成分の分布率から、前記覚醒度の低下に伴って出現する各種生体状態を判定する構成であることが好ましい。
The determination output means includes
Zero-cross detection means for obtaining a time-series waveform of the frequency using a zero-cross point in the time-series waveform of the back body surface pulse wave obtained from the biological signal measuring device;
Peak detection means for obtaining a time series waveform of frequency using a peak point in a time series waveform of a back body surface pulse wave obtained from the biological signal measuring device;
Zero-cross slope time-series waveform calculating means for calculating the time-series waveform of the frequency by sliding calculation of the time-series waveform of the frequency obtained by the zero-cross detection means;
A peak slope time series waveform calculating means for obtaining a slope time series waveform of the frequency by sliding calculation of the time series waveform of the frequency obtained by the peak detection means;
Based on at least one index of the slope time series waveform obtained from the zero cross slope time series waveform computing means and the slope time series waveform computing means obtained from the peak slope time series waveform computing means, various types appearing with a decrease in the arousal level It is preferable that it is the structure which determines a biological condition.
The determination output means includes
Function analysis in the range of 0.001 to 0.0027 Hz is performed by frequency analysis of the slope time series waveform obtained from the zero cross slope time series waveform computing means or the slope time series waveform obtained from the peak slope time series waveform computing means. A signal, a fatigue acceptance signal in the range of 0.002 to 0.0052 Hz, and a frequency component corresponding to an activity adjustment signal of 0.004 to 0.007 Hz are extracted, and a distribution for obtaining a variation in the distribution rate of each of these frequency components It is preferable to have a configuration that includes rate calculation means and determines various biological states that appear as the arousal level decreases from the distribution rate of each frequency component obtained by the distribution rate calculation means.

前記判定出力手段は、前記ゼロクロス傾き時系列波形演算手段から得られる傾き時系列波形を用いて得られる各周波数成分の分布率において、前記活動調整信号に相当する周波数成分の分布率が前記機能調整信号に相当する周波数成分の分布率を上回る場合に、前記覚醒度の低下に関連する関連兆候と判定する構成であることが好ましい。
前記判定出力手段は、前記ゼロクロス傾き時系列波形演算手段から得られる傾き時系列波形を用いて得られる各周波数成分の分布率と、前記ピーク傾き時系列波形演算手段を用いて得られる各周波数成分の分布率とを、対応する周波数成分の分布率同士で比較した場合に、両者が乖離する傾向を示す場合に、交感神経機能の活性度と副交感神経機能の活性度の乖離によって出現する前記覚醒度の低下に関連する関連兆候と判定する構成であることが好ましい。
前記判定出力手段は、前記ゼロクロス傾き時系列波形演算手段から得られる傾き時系列波形を用いて得られる各周波数成分の分布率において、前記機能調整信号の分布率が前記活動調整信号に相当する周波数成分の分布率を上回った状態が所定時間以上継続する場合、又は、前記活動調整信号の分布率が前記機能調整信号に相当する周波数成分の分布率を上回った状態が所定時間以上継続する場合に、前記覚醒度の低下に関連する関連兆候と判定する構成であることが好ましい。
前記判定出力手段は、前記ゼロクロス傾き時系列波形演算手段から得られる傾き時系列波形及び前記ピーク傾き時系列波形演算手段から得られる傾き時系列波形の少なくとも一方の振幅が所定値以上の場合に、前記運転者が高揚状態か否かを判定する手段を有し、
前記高揚状態と判定された後、該高揚状態が終了したと判定された場合に、前記運転者に休憩を促す指令を前記刺激付与手段に出力する構成であることが好ましい。
前記判定出力手段は、さらに、入眠予兆現象又は切迫睡眠現象を検出する手段を有し、
前記高揚状態と判定された後、前記入眠予兆現象又は切迫睡眠現象を検出した場合に、前記運転者に休憩を促す指令を前記刺激付与手段に出力する構成であることが好ましい。
さらに、前記運転者の主観的な疲労を感じたタイミングを特定する主観疲労特定手段を有すると共に、
前記判定出力手段は、前記主観疲労特定手段により特定される主観的な疲労を感じたタイミングと、前記刺激付与手段による刺激の出力タイミングとの時間差が所定の範囲内か否かを判定する手段を有し、
前記時間差が所定の範囲内と判定された場合に、前記運転者に休憩を促す指令を前記刺激付与手段に出力する構成であることが好ましい。
前記主観疲労特定手段は、前記運転者が主観的に疲労、注意力の低下又は眠気を含む覚醒度の低下を感じた際に操作される入力手段であることが好ましい。
背部体表脈波の分析により得られる指標の変動と、その指標変動に対応して出現する生体状態との一般化した確率表が予め記憶部に記憶されており、
前記判定出力手段は、前記背部体表脈波の分析により得られた前記運転者の指標の変動を、前記記憶部にアクセスして読み込んだ前記確率表に照らし、前記各生体状態を判定する構成であることが好ましい。前記確率表において、所定の生体状態に関する最高確率値の出現条件に前記指標変動が相当するか否かを判定し、相当する場合に当該生体状態と判定する構成であることが好ましい。
The determination output means is configured such that, in the distribution ratio of each frequency component obtained using the slope time series waveform obtained from the zero cross slope time series waveform calculation means, the distribution ratio of the frequency component corresponding to the activity adjustment signal is the function adjustment. When the distribution ratio of the frequency component corresponding to the signal is exceeded, it is preferable that the related indication is determined as a related sign related to the decrease in the arousal level.
The determination output means includes a distribution ratio of each frequency component obtained by using the slope time series waveform obtained from the zero cross slope time series waveform computing means, and each frequency component obtained by using the peak slope time series waveform computing means. When the distribution ratios of the corresponding frequency components are compared with each other, and the two tend to deviate from each other, the awakening that appears due to the divergence between the activity of the sympathetic nerve function and the activity of the parasympathetic nerve function The configuration is preferably determined to be a related sign related to a decrease in degree.
The determination output means is a frequency at which the distribution ratio of the function adjustment signal corresponds to the activity adjustment signal in the distribution ratio of each frequency component obtained using the slope time series waveform obtained from the zero cross slope time series waveform calculation means. When the state of exceeding the component distribution rate continues for a predetermined time or more, or when the state of distribution of the activity adjustment signal exceeding the frequency component distribution rate corresponding to the function adjustment signal continues for a predetermined time or more It is preferable that it is the structure determined as the related symptom relevant to the fall of the arousal level.
When the amplitude of at least one of the slope time series waveform obtained from the zero cross slope time series waveform computing means and the slope time series waveform obtained from the peak slope time series waveform computing means is a predetermined value or more, the determination output means Means for determining whether the driver is in an uplift state;
When it is determined that the uplifting state has ended after it has been determined that the uplifted state, it is preferable that a command for prompting the driver to take a break is output to the stimulus applying means.
The determination output means further includes means for detecting a sleep onset sign phenomenon or an imminent sleep phenomenon,
It is preferable that when the sleep onset sign phenomenon or the impending sleep phenomenon is detected after being determined to be in the uplift state, a command for prompting the driver to take a break is output to the stimulus applying unit.
Furthermore, it has a subjective fatigue identification means for identifying the timing when the driver felt subjective fatigue,
The determination output means is means for determining whether or not a time difference between a timing at which subjective fatigue specified by the subjective fatigue specification means is felt and a stimulus output timing by the stimulus applying means is within a predetermined range. Have
It is preferable that when the time difference is determined to be within a predetermined range, a command for prompting the driver to take a break is output to the stimulus applying unit.
Preferably, the subjective fatigue identification means is an input means that is operated when the driver subjectively feels fatigue, a decrease in attention, or a decrease in arousal level including drowsiness.
A generalized probability table of index fluctuations obtained by analysis of the back body surface pulse wave and biological states appearing corresponding to the index fluctuations is stored in advance in the storage unit,
The determination output means is configured to determine each biological state in light of the probability table read by accessing the storage unit and reading the change in the driver's index obtained by analyzing the back body surface pulse wave It is preferable that In the probability table, it is preferable to determine whether or not the index variation corresponds to an appearance condition of the highest probability value regarding a predetermined biological state, and to determine that the biological state corresponds to the condition.

本発明のコンピュータプログラムは、運転支援装置としてのコンピュータに、
生体信号測定装置により測定した運転者の生体信号である背部体表脈波を分析し、前記運転者の生体状態を判定する生体状態判定手順を実行させるコンピュータプログラムであって、
前記生体状態判定手順として、
前記背部体表脈波の分析により得られる指標から、疲労、注意力の低下又は眠気を含む覚醒度の低下に伴って出現する生体状態を判定し、その判定結果に応じて、聴覚、視覚又は嗅覚的な刺激の少なくとも一つを含む刺激を前記運転者に付与する刺激付与手段を駆動させる指令を出力する判定出力手順を実行させる構成であり、
前記判定出力手順が、前記運転者を覚醒誘導するため、疲労、注意力の低下又は眠気を含む覚醒度の低下に伴って出現する警告レベルと判定される生体状態を検出したタイミング、及び、この警告レベルの生体状態の出現前に出現する覚醒度の低下に関連した関連兆候を検出したタイミングの双方で、前記刺激付与手段を駆動させる指令を出力することを特徴とする。
The computer program of the present invention is stored in a computer as a driving support device.
A computer program that analyzes a back body surface pulse wave, which is a driver's biological signal measured by a biological signal measuring device, and executes a biological state determination procedure for determining the biological state of the driver,
As the biological state determination procedure,
From the index obtained by the analysis of the back body surface pulse wave, it is determined a biological state that appears with a decrease in arousal level including fatigue, reduced attention, or drowsiness, and depending on the determination result, auditory, visual or It is configured to execute a determination output procedure for outputting a command for driving a stimulus applying unit that applies a stimulus including at least one of olfactory stimuli to the driver,
The timing at which the determination output procedure detects a biological state that is determined to be a warning level that appears in association with fatigue, a decrease in alertness or a decrease in arousal level including drowsiness in order to induce arousal to the driver, and this A command for driving the stimulus applying means is output at both timings at which related signs related to a decrease in arousal level appearing before the appearance of a warning level biological state are detected.

前記判定出力手順は、前記警告レベルの生体状態の検出タイミングと前記関連兆候の検出タイミングとの時間差が所定時間以内と判定した場合に、前記運転者に休憩を促すための刺激を、前記刺激付与手段に指令することが好ましい。
前記判定出力手順は、
前記生体信号測定装置から得られた背部体表脈波の時系列波形におけるゼロクロス点を用いて周波数の時系列波形を求めるゼロクロス検出手順と、
前記生体信号測定装置から得られた背部体表脈波の時系列波形におけるピーク点を用いて周波数の時系列波形を求めるピーク検出手順と、
前記ゼロクロス検出手順により求められた前記周波数の時系列波形をスライド計算して周波数の傾き時系列波形を求めるゼロクロス傾き時系列波形演算手順と、
前記ピーク検出手順により求められた前記周波数の時系列波形をスライド計算して周波数の傾き時系列波形を求めるピーク傾き時系列波形演算手順と
を実行し、
前記ゼロクロス傾き時系列波形演算手順から得られる傾き時系列波形及び前記ピーク傾き時系列波形演算手順から得られる傾き時系列波形の少なくとも一方の指標に基づき、前記覚醒度の低下に伴って出現する各種生体状態を判定することが好ましい。
前記判定出力手順は、
前記ゼロクロス傾き時系列波形演算手順から得られる傾き時系列波形又は前記ピーク傾き時系列波形演算手順から得られる傾き時系列波形をそれぞれ周波数分析して、0.001〜0.0027Hzの範囲の機能調整信号、0.002〜0.0052Hzの範囲の疲労受容信号及び0.004〜0.007Hzの活動調整信号に相当する各周波数成分を抜き出し、これらの周波数成分のそれぞれの分布率の変動を求める分布率演算手順を実行し、前記分布率演算手順により求められる各周波数成分の分布率から、前記覚醒度の低下に伴って出現する各種生体状態を判定することが好ましい。
前記判定出力手順は、前記ゼロクロス傾き時系列波形演算手順から得られる傾き時系列波形を用いて得られる各周波数成分の分布率において、前記活動調整信号に相当する周波数成分の分布率が前記機能調整信号に相当する周波数成分の分布率を上回る場合に、前記覚醒度の低下に関連する関連兆候と判定することが好ましい。
前記判定出力手順は、前記ゼロクロス傾き時系列波形演算手順から得られる傾き時系列波形を用いて得られる各周波数成分の分布率と、前記ピーク傾き時系列波形演算手順を用いて得られる各周波数成分の分布率とを、対応する周波数成分の分布率同士で比較した場合に、両者が乖離する傾向を示す場合に、交感神経機能の活性度と副交感神経機能の活性度の乖離によって出現する前記覚醒度の低下に関連する関連兆候と判定することが好ましい。
前記判定出力手順は、前記ゼロクロス傾き時系列波形演算手順から得られる傾き時系列波形を用いて得られる各周波数成分の分布率において、前記機能調整信号の分布率が前記活動調整信号に相当する周波数成分の分布率を上回った状態が所定時間以上継続する場合、又は、前記活動調整信号の分布率が前記機能調整信号に相当する周波数成分の分布率を上回った状態が所定時間以上継続する場合に、前記覚醒度の低下に関連する関連兆候と判定することが好ましい。
前記判定出力手順は、前記ゼロクロス傾き時系列波形演算手順から得られる傾き時系列波形及び前記ピーク傾き時系列波形演算手順から得られる傾き時系列波形の少なくとも一方の振幅が所定値以上の場合に、前記運転者が高揚状態か否かを判定する手順を実行し
前記高揚状態と判定された後、該高揚状態が終了したと判定された場合に、前記運転者に休憩を促す指令を前記刺激付与手段に出力することが好ましい。
前記判定出力手順は、さらに、入眠予兆現象又は切迫睡眠現象を検出する手順を実行し、
前記高揚状態と判定された後、前記入眠予兆現象又は切迫睡眠現象を検出した場合に、前記運転者に休憩を促す指令を前記刺激付与手段に出力することが好ましい。
前記判定出力手順は、前記運転者の主観的な疲労を感じたタイミングを特定する主観疲労特定手段により特定される主観的な疲労を感じたタイミングと、前記刺激付与手段による刺激の出力タイミングとの時間差が所定の範囲内か否かを判定する手順を実行し、
前記時間差が所定の範囲内と判定された場合に、前記運転者に休憩を促す指令を前記刺激付与手段に出力することが好ましい。
背部体表脈波の分析により得られる指標の変動と、その指標変動に対応して出現する生体状態との一般化した確率表が予めコンピュータである運転支援装置の記憶部に記憶されており、
前記判定出力手順は、前記背部体表脈波の分析により得られた前記運転者の指標の変動を、前記記憶部にアクセスして読み込んだ前記確率表に照らし、前記各生体状態を判定することが好ましい。前記確率表において、所定の生体状態に関する最高確率値の出現条件に前記指標変動が相当するか否かを判定し、相当する場合に当該生体状態と判定することが好ましい。
In the determination output procedure, when the time difference between the detection timing of the biological state at the warning level and the detection timing of the related sign is determined to be within a predetermined time, the stimulation is applied to the stimulus for prompting the driver to take a break. It is preferable to command the means.
The determination output procedure includes:
Zero-cross detection procedure for obtaining a time-series waveform of a frequency using a zero-cross point in a time-series waveform of a back body surface pulse wave obtained from the biological signal measuring device;
A peak detection procedure for obtaining a time series waveform of a frequency using a peak point in a time series waveform of a back body surface pulse wave obtained from the biological signal measuring device;
A zero-cross slope time-series waveform calculation procedure for calculating a time-series waveform of the frequency by sliding the time-series waveform of the frequency obtained by the zero-cross detection procedure;
Performing a peak slope time series waveform calculation procedure to obtain a slope time series waveform of the frequency by sliding calculation of the time series waveform of the frequency obtained by the peak detection procedure;
Based on at least one index of the slope time series waveform obtained from the zero cross slope time series waveform computation procedure and the slope time series waveform computation procedure obtained from the peak slope time series waveform computation procedure, various types appearing with a decrease in the arousal level It is preferable to determine the biological state.
The determination output procedure includes:
Functional adjustment in the range of 0.001 to 0.0027 Hz by frequency analysis of the slope time series waveform obtained from the zero cross slope time series waveform computation procedure or the slope time series waveform obtained from the peak slope time series waveform computation procedure. A signal, a fatigue acceptance signal in the range of 0.002 to 0.0052 Hz, and a frequency component corresponding to an activity adjustment signal of 0.004 to 0.007 Hz are extracted, and a distribution for obtaining a variation in the distribution rate of each of these frequency components It is preferable to execute a rate calculation procedure and determine various biological states that appear as the arousal level decreases from the distribution rate of each frequency component obtained by the distribution rate calculation procedure.
In the determination output procedure, in the distribution ratio of each frequency component obtained using the slope time series waveform obtained from the zero cross slope time series waveform calculation procedure, the distribution ratio of the frequency component corresponding to the activity adjustment signal is the function adjustment. When the distribution ratio of the frequency component corresponding to the signal is exceeded, it is preferable to determine the related sign related to the decrease in the arousal level.
The determination output procedure includes a distribution ratio of each frequency component obtained using the slope time series waveform obtained from the zero cross slope time series waveform computation procedure and each frequency component obtained using the peak slope time series waveform computation procedure. When the distribution ratios of the corresponding frequency components are compared with each other, and the two tend to deviate from each other, the awakening that appears due to the divergence between the activity of the sympathetic nerve function and the activity of the parasympathetic nerve function Preferably, it is determined as a related symptom associated with a decrease in degree.
In the determination output procedure, a distribution rate of each frequency component obtained using the slope time series waveform obtained from the zero-cross slope time series waveform calculation procedure is a frequency at which the distribution rate of the function adjustment signal corresponds to the activity adjustment signal. When the state of exceeding the component distribution rate continues for a predetermined time or more, or when the state of distribution of the activity adjustment signal exceeding the frequency component distribution rate corresponding to the function adjustment signal continues for a predetermined time or more It is preferable to determine the relevant sign related to the decrease in the degree of arousal.
The determination output procedure, when at least one of the amplitude of the slope time series waveform obtained from the zero cross slope time series waveform computation procedure and the slope time series waveform computation procedure obtained from the peak slope time series waveform computation procedure is a predetermined value or more, The procedure for determining whether or not the driver is in an uplift state is performed. After the determination that the driver is in an uplifted state, if it is determined that the uplifted state has ended, the instruction to prompt the driver to take a break is applied. It is preferable to output to the means.
The determination output procedure further executes a procedure of detecting a sleep onset symptom phenomenon or an imminent sleep phenomenon,
It is preferable to output, to the stimulus applying means, a command for prompting the driver to take a break when the sleep onset symptom phenomenon or the impending sleep phenomenon is detected after it is determined to be in the uplift state.
The determination output procedure includes a timing at which subjective fatigue is identified by a subjective fatigue identification unit that identifies a timing at which the driver feels subjective fatigue, and a stimulus output timing by the stimulus applying unit. Execute a procedure to determine whether the time difference is within a predetermined range;
When it is determined that the time difference is within a predetermined range, it is preferable that a command for prompting the driver to take a break is output to the stimulus applying unit.
A generalized probability table of index fluctuations obtained by analysis of the back body surface pulse wave and biological states appearing corresponding to the index fluctuations is stored in advance in a storage unit of a driving support device that is a computer,
The determination output procedure is to determine each of the biological states in light of the probability table read by accessing the storage unit for changes in the driver's index obtained by analyzing the back body surface pulse wave. Is preferred. In the probability table, it is preferable to determine whether or not the index variation corresponds to an appearance condition of the highest probability value regarding a predetermined biological state, and to determine that the biological state corresponds to the condition.

本発明は、背部体表脈波の分析により得られる指標により、疲労、注意力の低下又は眠気を含む前記覚醒度の低下に伴って出現する警告レベルと判定される生体状態を検出したタイミングだけでなく、この警告レベルと判定される生体状態の出現前に出現する当該生体状態に関連した関連兆候を検出したタイミングでも逐次、刺激付与手段を駆動させる指令を出力する構成である。すなわち、本発明は、覚醒度の低下に伴って出現する各生体状態が警告レベルのとき、例えば、覚醒度が低下して眠気が増してきている中で切迫睡眠現象が検出されたタイミングのように、従来より警告を発していたタイミングで刺激を付与することに加え、切迫睡眠現象に至る前において、覚醒度の低下に関連した関連兆候を検出したタイミング、例えば、運転者がまだ切迫睡眠現象に至る前の状態と推定される中で、分析により得られた指標が疲労度の上昇期あるいは同一生体状態の継続期を示す場合等において刺激を付与するものである。従って、運転者の覚醒度が所定以上の場合において警告としての刺激を付与するため、運転者をより高い覚醒度の状態に誘導し、覚醒状態の持続を促すことができる。また、本発明の関連兆候を検出するタイミング、すなわち、疲労度の上昇期や同一生体状態の継続期等を検出するタイミングは、一定パターンで出現するのではなく、ランダムなタイミングで出現するため、それに応じて付与される刺激もランダムなタイミングで出力されることになり、交感神経機能を相対的に優位にして集中しやすい状態を作り出しやすく、覚醒状態をより長く持続させることができる。   The present invention is based on the index obtained by analysis of the back body surface pulse wave, only the timing at which the biological state determined as the warning level appearing with the decrease in the arousal level including fatigue, decreased attention, or drowsiness is detected. Instead, it is configured to sequentially output a command for driving the stimulus applying means even at a timing at which a related sign related to the biological state that appears before the appearance of the biological state determined as the warning level is detected. That is, according to the present invention, when each biological state appearing with a decrease in the arousal level is a warning level, for example, the timing when the impending sleep phenomenon is detected while the arousal level is decreasing and drowsiness is increasing. In addition to giving a stimulus at a timing at which a warning has been issued conventionally, the timing at which a related sign related to a decrease in arousal level is detected before reaching the impending sleep phenomenon, for example, the driver still has an imminent sleep phenomenon In the presumed state before reaching the state, stimulation is given in the case where the index obtained by the analysis indicates the rising stage of the fatigue level or the continuous period of the same biological state. Therefore, in order to give a stimulus as a warning when the driver's arousal level is equal to or higher than a predetermined level, the driver can be guided to a higher level of arousal level, and the wakefulness can be maintained. In addition, the timing of detecting the related signs of the present invention, i.e., the timing of detecting the fatigue period, the continuation period of the same biological state, etc. does not appear in a fixed pattern, but appears at random timing, Stimulus applied accordingly is also output at random timing, and it is easy to create a state in which the sympathetic nerve function is relatively dominant and easy to concentrate, and the arousal state can be sustained for a longer time.

また、本発明は、運転者が高揚状態に至っているか否かを判定する構成とすることが好ましい。ここでいう高揚状態とは、所定時間以上の運転によって疲労が蓄積していく中で、βエンドルフィンの作用等によって高揚した状態になることを意味し、このような状態になった後は、その後急激な疲労を招来して入眠予兆現象、さらには切迫睡眠現象を発現する可能性が高い。そこで、高揚状態か否かを判定すると共に、その状態が終了したと判定されるタイミングを判定し、あるいは、その後、さらに入眠予兆現象を発現したタイミングを判定して切迫睡眠現象が近いことを警告し、加えて覚低状態の延長である切迫睡眠現象も警告する構成とすることが好ましく、それにより、運転者が所定以上の疲労度に至る前(運転者自らがいわゆる過労と感じる程度の疲労に至る前)に休憩を促す告知を行うことができる。
Moreover, it is preferable that the present invention is configured to determine whether or not the driver has reached an elevated state. The uplifted state here means that the state of being lifted by the action of β endorphins, etc., while fatigue accumulates due to operation for a predetermined time or more, and after such a state, There is a high possibility that sudden fatigue will be caused and a sleep onset symptom phenomenon, and an imminent sleep phenomenon will appear. Therefore, it is determined whether or not it is in an uplifting state, and the timing at which it is determined that the state has been completed is determined. and, in addition it is preferred that the impending sleep behavior is an extension of the Satoshihiku state also configured to alert, whereby the fatigue driver extent before (his driver feels a so-called overwork which reaches a predetermined or higher degree of fatigue Notice that encourages you to take a break.

また本発明は、運転者が主観的に疲労を感じたタイミングを特定する主観疲労特定手段を有する構成とすることが好ましい。上記した刺激付与手段による刺激の出力タイミングは、交感神経機能と副交感神経機能との活性度の関係を考慮して判定するものであり、運転者が運転開始時に疲労を感じていないような健康状態が優れている場合には、覚醒度の低下を自覚的に意識する主観的な疲労感を生じるタイミングとほとんど一致しないのが通常である。一致する場合には、疲労度の上昇期及び同一生体状態の継続期の判定が、実際には覚醒度の低下した状況下での判定になっており、結果的に、眠気発生の確率が高い状態になっており、眠気現象の検出タイミングと一致することになる。従って、これらのタイミングの一致度が高くなってきた場合には、その運転者が相当程度疲労をしている(運転者自らが過労と感じる程度の疲労に近い状態)と判断できる。そのため、両者の時間差が所定の範囲内となった場合に運転者に休憩を促す指令を刺激付与手段に出力する構成とすることが好ましく、それにより、運転者により確実に休憩を促すことができる。   Moreover, it is preferable that the present invention includes a subjective fatigue identification unit that identifies timing when the driver feels fatigue subjectively. The stimulus output timing by the stimulus applying means described above is determined in consideration of the relationship between the activity levels of the sympathetic nerve function and the parasympathetic nerve function, and the health condition in which the driver does not feel fatigue at the start of driving. When is excellent, it is normal that it hardly coincides with the timing at which a subjective fatigue feeling that is consciously aware of the decrease in arousal level. If they match, the determination of the period of increase in fatigue and the continuation period of the same biological condition is actually a determination under a situation where the degree of arousal has decreased, and as a result, the probability of occurrence of sleepiness is high. It is in a state and coincides with the detection timing of the sleepiness phenomenon. Therefore, when the degree of coincidence of these timings becomes high, it can be determined that the driver is considerably fatigued (a state close to fatigue that the driver himself feels overworked). For this reason, it is preferable that a command for prompting the driver to take a break when the time difference between the two is within a predetermined range is output to the stimulus imparting unit, whereby the driver can be surely prompted to take a break. .

図1は、本発明の一の実施形態において用いた背部体表脈波を測定する生体信号測定装置の一例を示した斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an example of a biological signal measuring apparatus for measuring a back body surface pulse wave used in an embodiment of the present invention. 図2は、図1に示した生体信号測定装置の分解斜視図である。2 is an exploded perspective view of the biological signal measuring apparatus shown in FIG. 図3は、図1に示した生体信号測定装置の要部断面図である。3 is a cross-sectional view of a main part of the biological signal measuring apparatus shown in FIG. 図4は、本発明の一の実施形態に係る生体状態推定装置の構成を模式的に示した図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing the configuration of the biological state estimation apparatus according to one embodiment of the present invention. 図5(a)〜(f)は、画像表示装置に設定されている画像の例を示した図である。FIGS. 5A to 5F are diagrams showing examples of images set in the image display device. 図6は、ベイズ推定を用いて作成した一般化した確率表の一例を示した図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of a generalized probability table created using Bayesian estimation. 図7は、被験者のうち20歳代の男性被験者Aのデータを示した図である。FIG. 7 is a diagram showing data of a male subject A in his twenties among subjects. 図8は、被験者のうち20歳代の男性被験者Bのデータを示した図である。FIG. 8 is a diagram showing data of a male subject B in his 20s among the subjects. 図9は、覚醒状態のタイミングと切迫睡眠現象の発現タイミングとにおけるゼロクロス傾き時系列波形の振幅同士を比較した検定結果を示した図である。FIG. 9 is a diagram showing a test result comparing the amplitudes of the zero-cross slope time series waveforms at the timing of the awake state and the onset timing of the imminent sleep phenomenon. 図10は、被験者の生体状態とゼロクロス周波数傾き時系列波形の振幅との間に関連があるかどうかの検討結果を示した図である。FIG. 10 is a diagram showing the examination result as to whether or not there is a relationship between the biological state of the subject and the amplitude of the time-series waveform of the zero cross frequency slope. 図11(a)〜(d)は、実験例1の走行実験の結果を示した図である。FIGS. 11A to 11D are diagrams showing the results of the running experiment of Experimental Example 1. FIG. 図12(a)〜(d)は、実験例2の走行実験の結果を示した図である。12A to 12D are diagrams showing the results of a running experiment of Experimental Example 2. FIG. 図13(a)〜(d)は、実験例3の走行実験の結果を示した図である。13A to 13D are diagrams showing the results of a running experiment of Experimental Example 3. FIG. 図14(a)〜(d)は、実験例4の走行実験の結果の一部を示した図である。14A to 14D are diagrams showing a part of the results of the running experiment of Experimental Example 4. FIG. 図15(a)〜(d)は、実験例4の走行実験の結果の一部を示した図である。15A to 15D are diagrams showing a part of the result of the running experiment of Experimental Example 4. FIG. 図16(a)〜(d)は、実験例4の走行実験の結果の一部を示した図である。16A to 16D are diagrams showing a part of the result of the running experiment of Experimental Example 4. FIG. 図17(a)〜(d)は、実験例5の走行実験の結果の一部を示した図である。17A to 17D are diagrams showing a part of the results of the running experiment of Experimental Example 5. FIG. 図18(a)〜(d)は、実験例5の走行実験の結果の一部を示した図である。18A to 18D are diagrams showing a part of the result of the running experiment of Experimental Example 5. FIG. 図19(a)〜(d)は、実験例5の走行実験の結果の一部を示した図である。19A to 19D are diagrams showing a part of the results of the running experiment of Experimental Example 5. FIG. 図20(a)〜(e)は、実験例6の走行実験の結果の一部を示した図である。20 (a) to 20 (e) are diagrams showing a part of the result of the running experiment of Experimental Example 6. FIG. 図21(a)〜(e)は、実験例6の走行実験の結果の一部を示した図である。FIGS. 21A to 21E are diagrams showing a part of the result of the running experiment of Experimental Example 6. FIG. 図22(a)〜(e)は、実験例6の走行実験の結果の一部を示した図である。22A to 22E are diagrams showing a part of the results of the running experiment of Experimental Example 6. FIG. 図23(a)〜(g)は、実験例6の走行実験の結果の一部を示した図である。23A to 23G are diagrams showing a part of the result of the running experiment of Experimental Example 6. FIG. 図24(a)〜(g)は、実験例6の走行実験の結果の一部を示した図である。24 (a) to 24 (g) are diagrams showing a part of the result of the running experiment of Experimental Example 6. FIG. 図25(a)〜(g)は、実験例6の走行実験の結果の一部を示した図である。25 (a) to 25 (g) are diagrams showing a part of the result of the running experiment of Experimental Example 6. FIG. 図26(a)〜(d)は、実験例7の走行実験の結果を示した図である。FIGS. 26A to 26D are diagrams showing the results of a running experiment of Experimental Example 7. FIG. 図27(a)〜(d)は、実験例8の走行実験の結果を示した図である。FIGS. 27A to 27D are diagrams showing the results of a running experiment of Experimental Example 8. FIG. 図28(a)〜(d)は、実験例9の走行実験の結果を示した図である。FIGS. 28A to 28D are diagrams showing the results of the running experiment of Experimental Example 9. FIG. 図29(a)〜(d)は、実験例10の走行実験の結果を示した図である。29A to 29D are diagrams showing the results of a running experiment of Experimental Example 10. FIG. 図30(a)〜(d)は、実験例11の走行実験の結果を示した図である。FIGS. 30A to 30D are diagrams showing the results of a running experiment of Experimental Example 11. FIG. 図31(a)〜(d)は、実験例12の走行実験の結果を示した図である。FIGS. 31A to 31D are diagrams showing the results of a running experiment of Experimental Example 12. FIG. 図32は、400名の職業運転手のデータ上に、被験者Bの2月14日のデータの解析結果を示した図である。FIG. 32 is a diagram showing an analysis result of data on February 14 of subject B on the data of 400 professional drivers. 図33は、400名の職業運転手のデータ上に、被験者Bの2月15日のデータの解析結果を示した図である。FIG. 33 is a diagram showing an analysis result of data on February 15 of subject B on the data of 400 professional drivers. 図34は、400名の職業運転手のデータ上に、被験者Bの2月16日のデータの解析結果を示した図である。FIG. 34 is a diagram showing an analysis result of data on February 16 of subject B on the data of 400 professional drivers. 図35は、400名の職業運転手のデータ上に、被験者Bの2月17日のデータの解析結果を示した図である。FIG. 35 is a diagram showing an analysis result of data of February 17 of subject B on the data of 400 professional drivers. 図36は、400名の職業運転手のデータ上に、被験者Hのデータの解析結果を示した図である。FIG. 36 is a diagram showing the analysis result of the data of the subject H on the data of 400 professional drivers. 図37は、実験例14における被験者Aの走行結果であり、(a)はAPWのゼロクロス傾き時系列波形、(b)はAPWのゼロクロス分布率、(c)は簡易脳波計によるθ波パワースペクトル、(d)は簡易脳波計によるα波パワースペクトル、(e)は簡易脳波計によるβ波パワースペクトルを示した図である。FIG. 37 shows the running results of subject A in Experimental Example 14, where (a) is the APW zero-cross slope time-series waveform, (b) is the APW zero-cross distribution rate, and (c) is the θ wave power spectrum by a simple electroencephalograph. (D) is the figure which showed the alpha wave power spectrum by a simple electroencephalograph, (e) is the figure which showed the beta wave power spectrum by a simple electroencephalograph. 図38は、APWの0.0017Hzの分布率と簡易脳波計によるθ波のパワースペクトルを比較した図である。FIG. 38 is a diagram comparing the APW distribution rate of 0.0017 Hz and the power spectrum of the θ wave by a simple electroencephalograph. 図39(a)は、眠気予兆発生時におけるゼロクロス傾き時系列波形のFFTの解析結果を示し、図39(b)は、高揚状態におけるゼロクロス傾き時系列波形のFFTの解析結果を示した図である。FIG. 39A shows the FFT analysis result of the time series waveform of the zero cross slope when the drowsiness sign occurs, and FIG. 39B shows the FFT analysis result of the time series waveform of the zero cross slope in the uplift state. is there. 図40は、眠気予兆現象が出現した時間帯の定量化点数と高揚状態が出現した時間帯の定量化点数の平均値を示した図である。FIG. 40 is a diagram showing the average value of the quantification score in the time zone in which the drowsiness sign phenomenon appears and the quantification score in the time zone in which the uplift state appears. 図41(a)はゼロクロス傾き時系列波形の振幅に対してベイズ推定を用いた眠気の発生率を示した図であり、図41(b)は周波数に対してベイズ推定を用いた眠気の発生率を示した図であり、図41(c)は高揚状態である確率を示した図であり、図41(d)は眠気予兆現象である確率を示した図である。FIG. 41A is a diagram showing the incidence of drowsiness using Bayesian estimation with respect to the amplitude of the zero-cross slope time series waveform, and FIG. 41B is the occurrence of sleepiness using Bayesian estimation with respect to frequency. 41 (c) is a diagram showing the probability of being in an uplifted state, and FIG. 41 (d) is a diagram showing the probability of being a sleepiness predictor phenomenon. 図42(a)〜(e)は、実験例15の被験者Aの各種データを示した図である。42A to 42E are diagrams showing various data of the subject A in Experimental Example 15. FIG. 図43は、ベイズ推定によって得られた推定状態と実際の眠気の発生箇所の代表例を示した図である。FIG. 43 is a diagram illustrating a representative example of an estimated state obtained by Bayesian estimation and an actual place of occurrence of sleepiness. 図44は、実験例16において、ベイズ推定によって得られた推定状態と実際の眠気発生箇所と刺激の呈示箇所を示した図である。FIG. 44 is a diagram illustrating an estimated state obtained by Bayesian estimation, an actual drowsiness occurrence location, and a stimulus presentation location in Experimental Example 16.

以下、図面に示した本発明の実施形態に基づき、本発明をさらに詳細に説明する。本発明において採取する生体信号情報は、背部体表脈波(APW)であり、図1〜図3に示した生体信号測定装置(以下、「背部体表脈波測定装置」)1により測定される。背部体表脈波(APW)は、人の上体背部から検出される心臓と大動脈の運動から生じる圧力振動であり、心室の収縮期及び拡張期の情報と、循環の補助ポンプとなる血管壁の弾性情報及び血圧による弾性情報を含んでいる。そして、心拍変動に伴う信号波形は交感神経系及び副交感神経系の神経活動情報(交感神経の代償作用を含んだ副交感神経系の活動情報)を含み、大動脈の揺動に伴う信号波形には交感神経活動の情報を含んでいる。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the embodiments of the present invention shown in the drawings. The biological signal information collected in the present invention is the back body surface pulse wave (APW), and is measured by the biological signal measuring device 1 (hereinafter referred to as “back body surface pulse wave measuring device”) 1 shown in FIGS. The The back body surface wave (APW) is a pressure vibration generated from the motion of the heart and aorta detected from the upper back of a person, and information on ventricular systole and diastole and the blood vessel wall serving as an auxiliary pump for circulation Elasticity information and blood pressure elasticity information. The signal waveform associated with heart rate variability includes sympathetic and parasympathetic nervous system activity information (parasympathetic activity information including the compensation of sympathetic nerves), and the signal waveform associated with aortic oscillation is sympathetic. Contains information on neural activity.

ここで、背部体表脈波測定装置1の概略構成を、図2及び図3に基づいて説明する。背部体表脈波測定装置1は、これらの図に示したように、コアパッド11、スペーサパッド12、センサ13、フロントフィルム14、リアフィルム15を有して構成される。   Here, a schematic configuration of the back body surface pulse wave measuring device 1 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. As shown in these drawings, the back body surface pulse wave measuring apparatus 1 includes a core pad 11, a spacer pad 12, a sensor 13, a front film 14, and a rear film 15.

コアパッド11は、例えば板状に成形され、脊柱に対応する部位を挟んで対称位置に、縦長の貫通孔11a,11aが2つ形成されている。コアパッド11は、板状に形成されたポリプロピレンのビーズ発泡体から構成することが好ましい。コアパッド11をビーズ発泡体から構成する場合、発泡倍率は25〜50倍の範囲で、厚さがビーズの平均直径以下に形成されていることが好ましい。例えば、30倍発泡のビーズの平均直径が4〜6mm程度の場合では、コアパッド11の厚さは3〜5mm程度にスライスカットする。   The core pad 11 is formed in, for example, a plate shape, and two vertically long through holes 11a and 11a are formed at symmetrical positions across a portion corresponding to the spinal column. The core pad 11 is preferably composed of a polypropylene bead foam formed in a plate shape. When the core pad 11 is composed of a bead foam, the foaming ratio is preferably in the range of 25 to 50 times, and the thickness is preferably less than the average diameter of the beads. For example, when the average diameter of 30 times expanded beads is about 4 to 6 mm, the core pad 11 is sliced to have a thickness of about 3 to 5 mm.

スペーサパッド12は、コアパッド11の貫通孔11a,11a内に装填される。スペーサパッド12は、三次元立体編物から形成することが好ましい。三次元立体編物は、例えば、特開2002−331603号公報、特開2003−182427号公報等に開示されているように、互いに離間して配置された一対のグランド編地と、該一対のグランド編地間を往復して両者を結合する多数の連結糸とを有する立体的な三次元構造となった編地である。三次元立体編物が人の背によって押圧されることにより、三次元立体編物の連結糸が圧縮され、連結糸に張力が生じ、生体信号に伴う人の筋肉を介した体表面の振動が伝播される。また、コアパッド11よりも、三次元立体編物からなるスペーサパッド12の方が厚いものを用いることが好ましい。これにより、フロントフィルム14及びリアフィルム15の周縁部を貫通孔11a,11aの周縁部に貼着すると、三次元立体編物からなるスペーサパッド12が厚み方向に押圧されるため、フロントフィルム14及びリアフィルム15の反力による張力が発生し、該フロントフィルム14及びリアフィルム15に固体振動(膜振動)が生じやすくなる。一方、三次元立体編物からなるスペーサパッド12にも予備圧縮が生じ、三次元立体編物の厚み方向の形態を保持する連結糸にも反力による張力が生じて弦振動が生じやすくなる。   The spacer pad 12 is loaded into the through holes 11 a and 11 a of the core pad 11. The spacer pad 12 is preferably formed from a three-dimensional solid knitted fabric. The three-dimensional solid knitted fabric includes, for example, a pair of ground knitted fabrics spaced apart from each other and the pair of grounds as disclosed in JP 2002-331603 A, JP 2003-182427 A, and the like. The knitted fabric has a three-dimensional three-dimensional structure having a large number of connecting yarns that reciprocate between the knitted fabrics to couple them together. When the 3D solid knitted fabric is pressed by the person's back, the connecting yarn of the 3D solid knitted fabric is compressed, tension is generated in the connecting yarn, and the vibration of the body surface through the human muscle accompanying the biological signal is propagated. The In addition, it is preferable to use a spacer pad 12 made of a three-dimensional solid knitted fabric that is thicker than the core pad 11. Accordingly, when the peripheral portions of the front film 14 and the rear film 15 are attached to the peripheral portions of the through holes 11a and 11a, the spacer pad 12 made of a three-dimensional solid knitted fabric is pressed in the thickness direction. Tension due to the reaction force of the film 15 is generated, and solid vibration (membrane vibration) is likely to occur in the front film 14 and the rear film 15. On the other hand, the spacer pad 12 made of a three-dimensional solid knitted fabric is also pre-compressed, and the connecting yarn that holds the shape of the three-dimensional solid knitted fabric in the thickness direction is also subjected to tension due to a reaction force, and string vibration is likely to occur.

センサ13は、上記したフロントフィルム14及びリアフィルム15を積層する前に、いずれか一方のスペーサパッド12に固着して配設される。スペーサパッド12を構成する三次元立体編物は上記したように一対のグランド編地と連結糸とから構成されるが、各連結糸の弦振動がグランド編地との節点を介してフロントフィルム14及びリアフィルム15に伝達されるため、センサ13はスペーサパッド12の表面(グランド編地の表面)に固着することが好ましい。センサ13としては、マイクロフォンセンサ、中でも、コンデンサ型マイクロフォンセンサを用いることが好ましい。   The sensor 13 is fixedly disposed on one of the spacer pads 12 before the front film 14 and the rear film 15 are laminated. As described above, the three-dimensional solid knitted fabric constituting the spacer pad 12 is composed of a pair of ground knitted fabrics and connecting yarns. In order to be transmitted to the rear film 15, the sensor 13 is preferably fixed to the surface of the spacer pad 12 (the surface of the ground knitted fabric). As the sensor 13, it is preferable to use a microphone sensor, in particular, a condenser microphone sensor.

次に、本実施形態の運転支援装置60の構成について図4に基づいて説明する。運転支援装置60は、生体状態判定手段61と刺激付与手段62とを有している。生体状態判定手段61は、ゼロクロス検出手段611、ピーク検出手段612、ゼロクロス傾き時系列波形演算手段613、ピーク傾き時系列波形演算手段614、分布率演算手段615、判定出力手段616等を有して構成され、それらによって背部体表脈波測定装置1のセンサ13から得られる背部体表脈波(APW)を分析して判定の指標となる各種時系列波形などを得る。運転支援装置60は、コンピュータから構成され、このコンピュータの記憶部に、ゼロクロス検出手段611として機能するゼロクロス検出手順を実行させ、ピーク検出手段612として機能するピーク検出手順を実行させ、ゼロクロス傾き時系列波形演算手段613として機能するゼロクロス傾き時系列波形演算手順を実行させ、ピーク傾き時系列波形演算手段614として機能するピーク傾き時系列波形演算手順を実行させ、分布率演算手段615として機能する分布率演算手順を実行させ、判定出力手段616として機能する判定出力手順を実行させるコンピュータプログラムが設定されている。なお、コンピュータプログラムは、フレキシブルディスク、ハードディスク、CD−ROM、MO(光磁気ディスク)、DVD−ROM、メモリカードなどの記録媒体へ記憶させて提供することもできるし、通信回線を通じて伝送することも可能である。   Next, the configuration of the driving support device 60 of the present embodiment will be described with reference to FIG. The driving support device 60 includes a biological state determination unit 61 and a stimulus application unit 62. The biological state determination means 61 includes a zero cross detection means 611, a peak detection means 612, a zero cross slope time series waveform calculation means 613, a peak slope time series waveform calculation means 614, a distribution rate calculation means 615, a determination output means 616, and the like. Thus, the back body surface pulse wave (APW) obtained from the sensor 13 of the back body surface pulse wave measuring device 1 is analyzed to obtain various time-series waveforms that serve as indicators for determination. The driving support device 60 is configured by a computer, and causes the storage unit of the computer to execute a zero-cross detection procedure that functions as the zero-cross detection unit 611 and to execute a peak detection procedure that functions as the peak detection unit 612, and a zero-cross slope time series A distribution rate functioning as a distribution rate calculating means 615 is executed by executing a zero cross slope time series waveform calculating procedure that functions as the waveform calculating means 613 and executing a peak slope time series waveform calculating procedure that functions as the peak tilt time series waveform calculating means 614. A computer program for executing a calculation procedure and executing a determination output procedure functioning as the determination output means 616 is set. The computer program can be provided by being stored in a recording medium such as a flexible disk, a hard disk, a CD-ROM, an MO (magneto-optical disk), a DVD-ROM, or a memory card, or transmitted through a communication line. Is possible.

運転支援装置60は、上記した記憶部に加えて、刺激付与手段62が附属している。本実施形態の刺激付与手段62は、聴覚的な刺激を付与する音出力装置(スピーカを含む音を出力するための機構部分)621と、視覚的な刺激を付与する画像表示装置(ディスプレイを含む画像を表示するための機構部分)622との両者を備えている。画像表示装置622に表示させる刺激は、警告メッセージ、絵柄等任意であるが、絵柄(例えばアニメーション画像)を複数種類準備しておき、それらが交互に表示されるようにすると、視覚を通じて脳神経を活性しやすいため好ましい。また、この刺激は、運転という単調作業時の警告発令であり、単調作業からのエスケープを目的とし、作業に複雑系を加える覚醒誘導するものである。従って、付与される刺激はこの目的を達し得るものであればよく、強すぎる場合には却って運転に支障を来す。そこで、画像表示装置622に設定されている画像は、各生体状態に対応して、例えば、図5(a)〜(f)に示したように、気分の表示、疲労度合の表示、疲労予測の表示、注意喚起の表示、光刺激/音声刺激を付与する際の表示、切迫睡眠現象などの警告レベルのときの刺激を付与する表示等、3〜10種類の範囲で設定されていることが好ましい。また、その種類毎に、必要に応じて、2〜4つの異なる画像を有し、気分のレベル、疲労のレベルなどによって、異なる画像が表示されるように設定することが好ましい。また、刺激を付与する必要のある場合、図5(e)の光刺激/音声刺激を付与する際の表示、図5(f)の警告レベルのときの刺激を付与する表示では、2〜4つの画像が交互に表示されるように設定して刺激を付与することが好ましい。なお、刺激付与手段62はこれに限定されるものではないことはもちろんであり、聴覚又は視覚のいずれか一方のみを刺激するものであってもよいし、また、聴覚又は視覚に加え、あるいは、それらに代えて嗅覚的な刺激を与えるものであってもよい。   In addition to the storage unit described above, the driving support device 60 includes a stimulus applying unit 62. The stimulus imparting means 62 of this embodiment includes a sound output device (mechanism portion for outputting sound including a speaker) 621 that imparts an auditory stimulus, and an image display device (including a display) that imparts a visual stimulus. And a mechanism portion 622 for displaying an image. The stimulus to be displayed on the image display device 622 is arbitrary such as a warning message or a picture. However, if a plurality of kinds of pictures (for example, animation images) are prepared and displayed alternately, the cranial nerves are activated through vision. It is preferable because it is easy to do. In addition, this stimulus is a warning issued at the time of monotonous work such as driving, and aims to escape from the monotonous work and induces awakening that adds a complex system to the work. Therefore, the stimulus to be applied is not particularly limited as long as it can achieve this purpose, and if it is too strong, it disturbs driving. Therefore, the image set in the image display device 622 corresponds to each biological state, for example, as shown in FIGS. 5A to 5F, the mood display, the fatigue display, and the fatigue prediction. It is set in a range of 3 to 10 types, such as a display of a warning, a display of alerting, a display of applying light stimulus / voice stimulus, a display of applying a stimulus at a warning level such as an imminent sleep phenomenon preferable. Moreover, it is preferable to set it so that it may have two to four different images for each type, and different images are displayed depending on the mood level, fatigue level, and the like. Further, in the case where it is necessary to give a stimulus, in the display when applying the light stimulus / voice stimulus in FIG. 5E and in the display giving the stimulus at the warning level in FIG. It is preferable to apply stimulation by setting so that two images are alternately displayed. Of course, the stimulus imparting means 62 is not limited to this, and may stimulate only one of hearing and vision, or in addition to hearing or vision, or Instead of them, an olfactory stimulus may be given.

ゼロクロス検出手段611は、背部体表脈波測定装置1のセンサ13から得られる背部体表脈波(APW)の時系列波形(以下、「原波形」というが、ここでいう原波形には、体動等の分析に使用しない成分をフィルタリング処理した後の波形の場合も含む)において、正から負に切り替わる地点(以下、「ゼロクロス地点」という)を用いて周波数の時系列波形を求める。ゼロクロス地点を求めたならば、それを例えば5秒毎に切り分け、その5秒間に含まれる時系列波形のゼロクロス地点間の時間間隔の逆数を個別周波数fとして求め、その5秒間における個別周波数fの平均値を当該5秒間の周波数Fの値として採用する。そして、この5秒毎に得られる周波数Fを時系列にプロットすることにより、周波数の変動の時系列波形を求める。   The zero cross detection means 611 is a time series waveform (hereinafter referred to as “original waveform”) of the back body surface pulse wave (APW) obtained from the sensor 13 of the back body surface pulse wave measuring device 1. In a waveform after filtering a component not used for analysis of body motion or the like, a time series waveform of a frequency is obtained by using a point where the signal is switched from positive to negative (hereinafter referred to as “zero cross point”). If the zero cross point is obtained, it is divided every 5 seconds, for example, and the reciprocal of the time interval between the zero cross points of the time series waveform included in the 5 second is obtained as the individual frequency f, and the individual frequency f of the 5 second is obtained. The average value is adopted as the value of the frequency F for 5 seconds. Then, by plotting the frequency F obtained every 5 seconds in time series, a time series waveform of frequency fluctuation is obtained.

ピーク検出手段612は、まず、背部体表脈波測定装置1のセンサ13から得られる背部体表脈波(APW)の上記原波形を平滑化微分して極大値(ピーク)を用いて求める。例えば、SavitzkyとGolayによる平滑化微分法により極大値を求める。次に、例えば5秒ごとに極大値を切り分け、その5秒間に含まれる時系列波形の極大値(波形の山側頂部)間の時間間隔の逆数を個別周波数fとして求め、その5秒間における個別周波数fの平均値を当該5秒間の周波数Fの値として採用する。そして、この5秒毎に得られる周波数Fを時系列にプロットすることにより、周波数の変動の時系列波形を求める。   The peak detecting means 612 first obtains the original waveform of the back body surface pulse wave (APW) obtained from the sensor 13 of the back body surface pulse wave measuring device 1 by smoothing differentiation and using the maximum value (peak). For example, the maximum value is obtained by a smoothing differential method using Savitzky and Golay. Next, for example, the local maximum value is divided every 5 seconds, and the reciprocal of the time interval between the local maximum values of the time series waveform included in the 5 seconds (the peak on the peak side of the waveform) is obtained as the individual frequency f. The average value of f is adopted as the value of frequency F for 5 seconds. Then, by plotting the frequency F obtained every 5 seconds in time series, a time series waveform of frequency fluctuation is obtained.

ゼロクロス傾き時系列波形演算手段613は、ゼロクロス検出手段611により求められた周波数の変動の時系列波形から、所定のオーバーラップ時間で所定の時間幅の時間窓を設定し、時間窓毎に最小二乗法により周波数の傾きを求め、その傾き時を時系列の波形を出力する。この計算(移動計算)を順次繰り返し、APWの周波数の傾きの時系列変化を周波数の傾き時系列波形として出力する。   The zero-cross slope time-series waveform calculating means 613 sets a time window having a predetermined time width with a predetermined overlap time from the time-series waveform of the frequency fluctuation obtained by the zero-cross detecting means 611, and sets a minimum two times for each time window. A frequency gradient is obtained by multiplication, and a time-series waveform is output at the time of the gradient. This calculation (movement calculation) is sequentially repeated to output a time-series change in the APW frequency gradient as a frequency gradient time-series waveform.

ピーク傾き時系列波形演算手段614は、ピーク検出手段612により求められた周波数の変動の時系列波形から、所定のオーバーラップ時間で所定の時間幅の時間窓を設定し、時間窓毎に最小二乗法により周波数の傾きを求め、その傾きを時系列の波形を出力する。この計算(移動計算)を順次繰り返し、APWの周波数の傾きの時系列変化を周波数の傾き時系列波形として出力する。   The peak inclination time series waveform calculating means 614 sets a time window having a predetermined time width with a predetermined overlap time from the time series waveform of the frequency fluctuation obtained by the peak detecting means 612, and minimum two times for each time window. A frequency gradient is obtained by multiplication, and a time-series waveform is output from the gradient. This calculation (movement calculation) is sequentially repeated to output a time-series change in the APW frequency gradient as a frequency gradient time-series waveform.

背部体表脈波(APW)は、中枢系である心臓の制御の様子を主として含む生体信号、すなわち、動脈の交感神経支配の様子、並びに、交感神経系と副交感神経系の出現情報を含む生体信号であり、この生体信号のゼロクロス傾き時系列波形演算手段613による傾き時系列波形を絶対値処理した波形は、心臓の制御の状態により関連しており、交感神経の出現状態を反映している。ピーク傾き時系列波形演算手段614によるものは、心拍変動により関連しており、交感神経による代償作用が加味された副交感神経系の動態を捉えている。なお、ピーク傾き時系列波形演算手段614による傾き時系列波形を絶対値処理したものは、指尖容積脈波のウェーブレット解析による副交感神経の動態(この副交感神経の動態は交感代償作用が加味されたものである)に比較的近似している。そのため、ゼロクロス検出手段611及びゼロクロス傾き時系列波形演算手段613を用いたものは、自律神経系の制御で対処されるストレスへの適応の結果となる体調を表す指標に用いることができると考えられる。ゼロクロス検出手段611及びゼロクロス傾き時系列波形演算手段613を用いたものは、心臓の制御の状態への関連が高いため、心拍変動の切痕の情報も含んでおり、指尖容積脈波では得られない、心拍成分の0.5次成分である0.5Hz近傍の周波数成分も情報として得られる。従って、APWを用いて生体状態を判定するに当たって、ゼロクロス検出手段611及びゼロクロス傾き時系列波形演算手段613を用いて得られたデータを基本とすることが好ましい。   The dorsal body surface wave (APW) is a biological signal mainly including the state of control of the heart, which is the central system, that is, the state of sympathetic innervation of the artery, and the appearance information of the sympathetic nervous system and the parasympathetic nervous system. A waveform obtained by performing absolute value processing on the tilt time-series waveform of the biological signal by the zero-cross tilt time-series waveform computing unit 613 is more related to the state of control of the heart and reflects the appearance of the sympathetic nerve. . The thing by the peak inclination time series waveform calculating means 614 is related by the heartbeat fluctuation, and captures the dynamics of the parasympathetic nervous system in consideration of the compensation effect by the sympathetic nerve. It should be noted that the absolute value processing of the slope time series waveform by the peak slope time series waveform calculation means 614 is the parasympathetic nerve dynamics by the wavelet analysis of the fingertip volume pulse wave (this parasympathetic nerve dynamics have a sympathetic compensation effect added). Are relatively close to each other. Therefore, it is considered that the one using the zero-cross detection means 611 and the zero-cross slope time series waveform calculation means 613 can be used as an index representing the physical condition resulting from the adaptation to the stress that is dealt with by the control of the autonomic nervous system. . The one using the zero-cross detection means 611 and the zero-cross slope time series waveform calculation means 613 has high relevance to the state of heart control, and therefore includes information on heartbeat fluctuation notches. The frequency component in the vicinity of 0.5 Hz, which is the 0.5th-order component of the heartbeat component, is also obtained as information. Therefore, it is preferable to use data obtained by using the zero-cross detection unit 611 and the zero-cross slope time series waveform calculation unit 613 as a basis when determining the biological state using the APW.

分布率演算手段615は、ゼロクロス傾き時系列波形演算手段613から得られる傾き時系列波形(ゼロクロス傾き時系列波形)又は前記ピーク傾き時系列波形演算手段614から得られる傾き時系列波形(ピーク傾き時系列波形)をそれぞれ周波数分析して、0.001〜0.0027Hzの範囲の機能調整信号、0.002〜0.0052Hzの範囲の疲労受容信号及び0.004〜0.007Hzの活動調整信号に相当する各周波数成分を抜き出し、これらの周波数成分のそれぞれの分布率の時間的変動を求める。すなわち、ULF帯域(極低周波帯域)からVLF帯域(超低周波帯域)に属する機能調整信号、疲労受容信号及び活動調整信号の3つの信号に相当する周波数成分のパワースペクトルの値の合計を100とした際の各周波成分の割合を時系列に求めたものである。   The distribution rate calculation means 615 is an inclination time series waveform (zero cross inclination time series waveform) obtained from the zero cross inclination time series waveform calculation means 613 or an inclination time series waveform (at peak inclination) obtained from the peak inclination time series waveform calculation means 614. Frequency analysis of each of the series waveforms) into a function adjustment signal in the range of 0.001 to 0.0027 Hz, a fatigue acceptance signal in the range of 0.002 to 0.0052 Hz, and an activity adjustment signal in the range of 0.004 to 0.007 Hz. Each corresponding frequency component is extracted, and the temporal variation of the distribution rate of each of these frequency components is obtained. That is, the sum of power spectrum values of frequency components corresponding to the three signals of the function adjustment signal, fatigue acceptance signal, and activity adjustment signal belonging to the ULF band (very low frequency band) to the VLF band (very low frequency band) is 100. The ratio of each frequency component is determined in time series.

これは本出願人による次のような知見に基づく。すなわち、本出願人による特開2011−167362号公報や特開2012−95779号公報に記載されているように、人の恒常性はゆらぎで維持され、その周波数帯域はULF帯域とVLF帯域にあるとされている。一方、心疾患の一つである心房細動において、心・循環系のゆらぎの特性が切り替わるところは、0.0033Hzと言われており、0.0033Hz近傍のゆらぎの変化を捉えることで、恒常性維持に関する情報が得られる。また、0.0033Hz近傍以下と0.0053Hz近傍の周波数帯は、主に体温調節に関連するもので、0.01〜0.04Hzの周波数帯は自律神経の制御に関連するものと言われている。そして、実際に、生体信号に内在するこれら低周波のゆらぎを算出する周波数傾き時系列波形を求め、それを周波数解析したところ、0.0033Hzよりも低周波の0.0017Hz、0.0033Hz近傍の0.0035Hzを中心とする周波数帯のゆらぎと、さらにこれらこの2つ以外に、0.0053Hzを中心とする周波数帯のゆらぎがあることが確認できた。   This is based on the following knowledge by the present applicant. That is, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-167362 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-95779 by the present applicant, human constancy is maintained with fluctuations, and the frequency band is in the ULF band and the VLF band. It is said that. On the other hand, in atrial fibrillation, which is one of heart diseases, the place where the characteristics of fluctuations of the heart and circulatory system are switched is said to be 0.0033 Hz. By capturing fluctuations around 0.0033 Hz, Information on sex maintenance can be obtained. In addition, the frequency band near 0.0033 Hz or less and the band near 0.0053 Hz are mainly related to body temperature regulation, and the frequency band of 0.01 to 0.04 Hz is said to be related to autonomic nerve control. Yes. Then, a frequency-gradient time series waveform for calculating these low-frequency fluctuations inherent in the biological signal is actually obtained and subjected to frequency analysis. As a result, the frequencies near 0.0017 Hz and 0.0033 Hz are lower than 0.0033 Hz. It was confirmed that there were fluctuations in the frequency band centered on 0.0035 Hz and, in addition to these two, fluctuations in the frequency band centered on 0.0053 Hz.

0.0035Hzの信号(疲労受容信号)は、外部より入力されるストレスに適応して恒常性を維持するためのゆらぎで、これを通常の活動状態における疲労の進行度合いを示す信号であり、0.0053Hzの信号(活動調整信号)は、活動時における内分泌系ホルモンの制御による影響の度合いが出現する信号であり、0.0033Hzよりも低周波の0.0017Hzの信号(機能調整信号)は、体の変調や機能低下を制御する信号としてあり、これら3つの周波数帯の信号が、相互に関わり合って体温調節機能として作用している。そこで、これらの信号のパワースペクトルの時系列変化、分布率を用いることで人の状態を判定することができる。   The 0.0035 Hz signal (fatigue acceptance signal) is a fluctuation for maintaining homeostasis in response to externally input stress, and is a signal indicating the progress of fatigue in a normal activity state. The .0053 Hz signal (activity adjustment signal) is a signal in which the degree of influence due to the control of endocrine hormones during activity appears, and the 0.0017 Hz signal (function adjustment signal) lower than 0.0033 Hz is These signals are used to control body modulation and functional degradation, and these three frequency band signals interact with each other and act as a body temperature regulation function. Therefore, it is possible to determine the state of a person by using the time series change and distribution rate of the power spectrum of these signals.

本実施形態では、0.0017Hzを機能調整信号とし、0.0035Hzを疲労受容信号とし、0.0053Hzを活動調整信号とした。なお、機能調整信号は0.001〜0.0027Hzの範囲、疲労受容信号は0.002〜0.0052Hzの範囲、活動調整信号の周波数が0.004〜0.007Hzの範囲で調整することができる。   In the present embodiment, 0.0017 Hz is a function adjustment signal, 0.0035 Hz is a fatigue acceptance signal, and 0.0053 Hz is an activity adjustment signal. The function adjustment signal may be adjusted in the range of 0.001 to 0.0027 Hz, the fatigue acceptance signal may be adjusted in the range of 0.002 to 0.0052 Hz, and the frequency of the activity adjustment signal may be adjusted in the range of 0.004 to 0.007 Hz. it can.

判定出力手段616は、上記背部体表脈波の分析により得られる各指標を用いて、疲労、注意力の低下又は眠気を含む覚醒度の低下に伴って出現する警告レベルと判定される生体状態を検出したタイミング、及び、この警告レベルの生体状態の出現前に出現する覚醒度の低下に関連した関連兆候を検出したタイミングの双方で、刺激付与手段62を駆動させる指令を出力する。   The determination output means 616 uses each index obtained by the analysis of the back body surface pulse wave to determine a biological state that is determined as a warning level that appears with a decrease in arousal level including fatigue, reduced attention, or drowsiness A command for driving the stimulus imparting means 62 is output at both the timing when the detection is detected and the timing when the related sign related to the decrease in the arousal level that appears before the appearance of the biological state of the warning level is detected.

覚醒度の低下に伴って出現する各生体状態が警告レベルと判定されるタイミングとは、例えば、覚醒度が著しく低下して切迫睡眠現象や入眠予兆現象が検出されたタイミングなどをいう。切迫睡眠現象か否かは、本出願人による特開2012−239480号に開示されているように、0.0017Hzの分布率が急低下し、かつ0.0053Hzの分布率が急上昇する変化を示す時点、あるいは、本出願人が特願2012−274104において提案しているパワー値の傾き時系列波形(本実施形態では、ゼロクロス傾き時系列波形又はピーク傾き時系列)において、予め設定した振幅以上になった後、振幅が所定以下となった時点として特定できる。後者は、より詳細には、ゼロクロス検出法を用いた周波数傾き時系列波形において、入眠予兆現象を示す波形が出現した後、波形が収束傾向を示し、その後、より長周期の大きな変動ゆらぎを示すポイントである。例えば、ゼロクロス検出法を用いた周波数傾き時系列波形を平滑化微分し、正の傾きから負の傾きに切り替わるポイントをピークとして検出し、負の傾きから正の傾きに切り替わるポイントをボトムとして検出し、両者間の振幅値を計算する。次に、このような振幅値が複数存在するか否かを求め、複数存在する場合に、1データ前の振幅値との大きさを比較し、その大きさの比が所定数分の1以下であり、かつ、平滑化微分波形の値が所定の計算ポイント以上連続して所定の範囲に収まって収束の傾向を示し、その後、より長周期の大きな変動ゆらぎを伴う場合に切迫睡眠現象と判定する。
上記のように、背部体表脈波(APW)のゼロクロス傾き時系列波形は、交感神経の出現状態を反映しており、ピーク傾き時系列波形は、副交感神経系の動態を捉えている。そして、切迫睡眠現象は、入眠予兆現象後に現れる眠気を伴った現象で、主観眠気とも良く一致する。従って、切迫睡眠現象を捉えるにあたっては、ゼロクロス傾き時系列波形及びピーク傾き時系列波形の両方のデータを加味して判定することがより好ましい。具体的には、ゼロクロス傾き時系列波形におけるゆらぎが小さくなり、かつ、そのゆらぎが小さくなった時間帯においてピーク傾き時系列波形におけるゆらぎが拡大傾向を示した場合に、切迫睡眠現象と判定することが好ましい。ゼロクロス傾き時系列波形のゆらぎが小さくなるのは、交感神経機能が低下したためで、ピーク傾き時系列波形におけるゆらぎが拡大傾向を示すのは副交感神経機能が活性化するためであり、これらによって眠気が増大していく現象を示す。なお、ゼロクロス傾き時系列波形のゆらぎが一定になったか否かは、例えば、判定時間帯の振幅及び周期が、その前の所定の時間帯の振幅及び周期との関係で、所定の範囲内になっているか否かにより判定できる(なお、上記の収束傾向を示すか否かによる判定は、このゆらぎが一定になった場合の一例に相当する)。また、ピーク傾き時系列波形が拡大傾向を示したか否かは、例えば、判定時間帯の振幅が、その前の所定の時間帯の振幅との関係で、所定倍以上になっているか否かにより判定できる。
The timing at which each biological state appearing with a decrease in the arousal level is determined to be a warning level refers to, for example, a timing at which the arousal level is significantly decreased and an imminent sleep phenomenon or a sleep onset phenomenon is detected. Whether or not it is an imminent sleep phenomenon, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-239480 by the present applicant, shows a change in which the distribution rate of 0.0017 Hz rapidly decreases and the distribution rate of 0.0053 Hz rapidly increases. At the time, or in the power time gradient time series waveform proposed in Japanese Patent Application No. 2012-274104 (in this embodiment, the zero-cross slope time series waveform or the peak slope time series) is greater than a preset amplitude. After that, it can be specified as a point in time when the amplitude becomes equal to or less than a predetermined value. In more detail, in the latter, in the frequency-gradient time-series waveform using the zero-crossing detection method, after the waveform indicating the sleep onset phenomenon appears, the waveform shows a tendency to converge, and then shows a fluctuation fluctuation with a longer period. It is a point. For example, the frequency gradient time-series waveform using the zero cross detection method is smoothed and differentiated, and the point at which the positive gradient is switched to the negative gradient is detected as the peak, and the point at which the negative gradient is switched to the positive gradient is detected as the bottom. The amplitude value between the two is calculated. Next, it is determined whether or not there are a plurality of such amplitude values. If there are a plurality of such amplitude values, the magnitude is compared with the amplitude value of the previous data, and the ratio of the magnitudes is less than a predetermined number. If the value of the smoothed differential waveform falls within a predetermined range continuously for a predetermined calculation point or more and shows a tendency to converge, and then is determined to be an imminent sleep phenomenon when there is a larger fluctuation fluctuation with a longer period To do.
As described above, the zero-cross slope time series waveform of the back body surface pulse wave (APW) reflects the appearance state of the sympathetic nerve, and the peak slope time series waveform captures the dynamics of the parasympathetic nervous system. The imminent sleep phenomenon is a phenomenon accompanied by sleepiness that appears after the onset of sleep phenomenon, and is in good agreement with subjective sleepiness. Therefore, in capturing the impending sleep phenomenon, it is more preferable to determine by taking into account both the zero-cross slope time series waveform and the peak slope time series waveform. Specifically, when the fluctuation in the zero-cross slope time series waveform is small and the fluctuation in the peak slope time series waveform shows an expansion tendency in the time zone when the fluctuation is small, it is determined that the sleep phenomenon is imminent Is preferred. The fluctuation of the zero-cross slope time-series waveform is reduced because the sympathetic nerve function is reduced, and the fluctuation in the peak slope time-series waveform shows an increasing tendency because the parasympathetic nerve function is activated, which causes sleepiness. It shows an increasing phenomenon. Note that whether or not the fluctuation of the time-series waveform of the zero cross slope has become constant is determined, for example, by whether the amplitude and period of the determination time zone are within a predetermined range in relation to the amplitude and cycle of the previous predetermined time zone. (The determination based on whether or not the above-described convergence tendency is present corresponds to an example of the case where the fluctuation becomes constant). Further, whether or not the peak slope time-series waveform shows an expanding tendency depends on whether or not the amplitude of the determination time zone is a predetermined multiple or more in relation to the amplitude of the predetermined time zone before that, for example. Can be judged.

入眠予兆現象は、交感神経機能の亢進を伴う現象であるため、周波数傾き時系列波形において、基本的には、振幅の大きな波が複数連続して出現することにより判定される。例えば、上記の特願2012−274104において提案しているように、ゼロクロス検出法を用いた周波数傾き時系列波形を平滑化微分し、正の傾きから負の傾きに切り替わるポイントをピークとして検出し、負の傾きから正の傾きに切り替わるポイントをボトムとして検出し、両者間の振幅値を計算する。次に、このような振幅値が複数存在するか否かを求め、複数存在する場合に、1データ前の振幅値との大きさを比較し、その大きさの比が所定倍数以上で、かつ、1データ前の振幅値を求めた時刻から所定時間以上経過している場合に入眠予兆現象と判定する。   Since the sleep onset symptom phenomenon is a phenomenon accompanied by an increase in sympathetic nerve function, it is basically determined by the appearance of a plurality of continuous waves having a large amplitude in the frequency gradient time series waveform. For example, as proposed in the above-mentioned Japanese Patent Application No. 2012-274104, the frequency gradient time series waveform using the zero cross detection method is smoothed and differentiated, and the point at which the positive gradient is switched to the negative gradient is detected as a peak, The point at which the negative slope changes to the positive slope is detected as the bottom, and the amplitude value between the two is calculated. Next, it is determined whether or not there are a plurality of such amplitude values. If there are a plurality of such amplitude values, the magnitude is compared with the amplitude value of the previous data, and the ratio of the magnitudes is a predetermined multiple or more. When a predetermined time or more has elapsed since the time when the amplitude value of the previous data was obtained, it is determined as a sleep onset sign phenomenon.

上記した切迫睡眠現象と判定されるタイミングあるいは入眠予兆現象と判定されるタイミングは、疲労度が増し、注意力が低下し、あるいは眠気が増すといった覚醒度の低下を伴う生体状態を顕著に示す現象であり、これらの現象を捉えて運転者に警告としての刺激を付与する必要がある。これは、それ以上放置した場合には入眠に至ってしまう可能性が非常に高いからであるが、この警告レベルの判定があった場合のみ刺激を付与するだけでは、必ずしも運転者を覚醒状態に誘導できない可能性がある。そこで、本発明は、この警告レベルと判定される前のタイミングにおいても、刺激を付与して運転者を覚醒誘導し、覚醒状態の持続を促すことを特徴とする。すなわち、警告レベルと判定される前に出現する覚醒度の低下に関連した関連兆候を検出したタイミングでも刺激付与手段62を駆動する指令を出力する。覚醒度の低下に関連した関連兆候とは、例えば、覚醒状態と覚低状態の端境期において、あるいはそれより以前の覚醒状態において、覚醒度の低下方向に指標が変動することである。具体的には、運転者がまだ切迫睡眠現象や入眠予兆現象に至る前の状態と推定される中で、疲労度の上昇期、同一生体状態の継続期あるいは交感神経の一時的な亢進期等と判定された場合に逐次、刺激付与手段62を駆動させる指令を出力する。これにより、運転者には刺激が必要かつランダムなタイミングで付与されることになり、覚醒状態をより長く持続させることができる。   The timing at which it is determined as an imminent sleep phenomenon or a predictive sleep phenomenon described above is a phenomenon in which the state of life accompanied by a decrease in arousal level, such as increased fatigue, decreased attention, or increased sleepiness It is necessary to capture these phenomena and give the driver a stimulus as a warning. This is because it is very likely that the patient will fall asleep if left unattended, but if the stimulus is applied only when the warning level is determined, the driver is not necessarily guided to the awake state. It may not be possible. Therefore, the present invention is characterized in that, even at the timing before the warning level is determined, a stimulus is applied to induce the driver to wake up and promote the continuation of the wakeful state. That is, a command for driving the stimulus applying means 62 is output even at a timing when a related sign related to a decrease in arousal level that appears before the warning level is determined. A related sign related to a decrease in wakefulness is, for example, that the index varies in the direction of decrease in the wakefulness in the end-of-wake period between the wakefulness state and the wakefulness state, or in the wakefulness state before that. Specifically, in the presumed state that the driver is not yet in the state of imminent sleep or sleep onset, the fatigue level rises, the same biological state continues, or the sympathetic nerve temporarily rises, etc. When it is determined that, the command for driving the stimulus applying means 62 is sequentially output. Thereby, a stimulus is given to the driver at a necessary and random timing, and the awakening state can be maintained for a longer time.

「疲労度の上昇期」には、生体に負のフィードバックがかかるが、疲労度が高い場合は覚醒中枢の中での対応が難しくなり、睡眠中枢に移行することが多くなる。そこで、本実施形態では、このような単調作業のなかで生じる眠気ないし疲労感に対し、五感を刺激することによって単調作業の中にいわば複雑さを付与し、それにより、覚醒中枢のなかで恒常性維持機能を促すものである。   In the “rising period of fatigue”, negative feedback is applied to the living body, but when the fatigue level is high, it is difficult to deal with in the awakening center, and often shifts to the sleeping center. Therefore, in the present embodiment, to the drowsiness or tiredness that occurs in such monotonous work, so-called complexity is given to the monotonous work by stimulating the five senses, thereby making it constant in the awakening center. It promotes the sex maintenance function.

「同一生体状態の継続期」とは、例えば、交感神経機能の亢進状態が所定時間以上継続したり、逆に、副交感神経機能の亢進状態が所定時間以上継続したりして、生体ゆらぎが小さくなっている状態が継続している期間をいう。このような同一生体状態が所定時間以上継続していると、例えば2分以上継続しているような場合には、覚醒度の低下がそれほど大きくなくそのときには疲労を自覚していなくても、近い将来、覚醒度の大きな低下を招来する可能性がある。この点「疲労度の上昇期」も同様であり、何らの刺激も付与しなければ疲労が早期に現れる可能性がある。また、交感神経の一時的な亢進は、入眠予兆現象の出現の直前に現れることが多い。   The “continuation period of the same biological state” means, for example, that the state of enhanced sympathetic nerve function continues for a predetermined time or longer, or conversely, the state of increased parasympathetic nerve function continues for a predetermined time or longer, and biological fluctuation is small. This is the period during which the status has continued. If the same biological state continues for a predetermined time or more, for example, if it continues for more than 2 minutes, the decrease in arousal level is not so great, even if you are not aware of fatigue at that time. In the future, the degree of arousal may be greatly reduced. This point is also the same for the “rising period of fatigue”, and if no stimulus is applied, fatigue may appear early. Moreover, the temporary enhancement of the sympathetic nerve often appears immediately before the appearance of the sleep onset sign phenomenon.

「疲労度の上昇期」及び「同一生体状態の継続期」を含め、本実施形態において運転者の生体状態は、ゼロクロス傾き時系列波形演算手段613から得られる傾き時系列波形(ゼロクロス傾き時系列波形)又は前記ピーク傾き時系列波形演算手段614から得られる傾き時系列波形(ピーク傾き時系列波形)の少なくとも一方を用いて判定される。ここでいう、ゼロクロス傾き時系列波形又はピーク傾き時系列波形を用いる場合とは、これらの各傾き時系列波形を直接の判定対象とする場合だけでなく、これらの各傾き時系列波形を周波数分析したものを判定対象とする場合、さらに、周波数分析したものを分布率演算手段615により、上記した各周波数成分の分布率時系列波形としたものを対象とする場合のいずれも含む。   In the present embodiment, including the “rising period of fatigue” and the “continuation period of the same biological state”, the biological state of the driver is an inclination time series waveform (zero cross inclination time series) obtained from the zero cross inclination time series waveform calculation means 613. Waveform) or at least one of the slope time series waveform (peak slope time series waveform) obtained from the peak slope time series waveform calculation means 614. The case of using the zero-cross slope time series waveform or the peak slope time series waveform here is not only the case where these slope time series waveforms are directly determined, but also the frequency analysis of each slope time series waveform. In the case where the target is determined as a determination target, the case where the frequency analysis is performed on the distribution ratio time series waveform of each frequency component described above by the distribution ratio calculation means 615 is also included.

本実施形態では、疲労度の上昇期か否かは、ゼロクロス傾き時系列波形を用いて得られる各周波数成分の分布率において、活動調整信号に相当する周波数成分(本実施形態では、0.0053Hz)の分布率が機能調整信号に相当する周波数成分(本実施形態では、0.0017Hz)の分布率に対して所定以上となっている場合、好ましくは、活動調整信号に相当する周波数成分(本実施形態では、0.0053Hz)の分布率が機能調整信号に相当する周波数成分(本実施形態では、0.0017Hz)の分布率を上回る場合に、疲労度の上昇期と判定する。上記のように、ゼロクロス傾き時系列波形演算手段613による傾き時系列波形は、心臓の制御の状態により関連し、交感神経の出現状態を反映しているからである。また、機能調整信号は状態変化時に上昇する信号であり、活動調整信号は体温調整の活性度合いを示すため、活動調整信号の分布率が機能調整信号の分布率を上回るということは状態変化の中で活性していることを示し、内分泌が盛んになり、その活性度が上昇して、1/fの生体ゆらぎに崩れが生じるからである。   In the present embodiment, whether the fatigue level is rising or not is determined by the frequency component (0.0053 Hz in this embodiment) corresponding to the activity adjustment signal in the distribution ratio of each frequency component obtained using the zero-cross slope time series waveform. ) Is more than a predetermined frequency component (0.0017 Hz in this embodiment) corresponding to the function adjustment signal, preferably the frequency component (this book) corresponding to the activity adjustment signal. In the embodiment, when the distribution rate of 0.0053 Hz exceeds the distribution rate of the frequency component (0.0017 Hz in the present embodiment) corresponding to the function adjustment signal, it is determined that the fatigue level is rising. This is because, as described above, the tilt time-series waveform by the zero-cross tilt time-series waveform calculating means 613 is related to the state of heart control and reflects the appearance state of the sympathetic nerve. In addition, the function adjustment signal is a signal that rises when the state changes, and the activity adjustment signal indicates the degree of activity of the body temperature adjustment, so that the distribution rate of the activity adjustment signal exceeds the distribution rate of the function adjustment signal. This is because endocrine secretion becomes active, its activity increases, and 1 / f biological fluctuations are disrupted.

また、ゼロクロス傾き時系列波形を用いて得られる各周波数成分の分布率と、ピーク傾き時系列波形を用いて得られる各周波数成分の分布率とを、対応する周波数成分の分布率同士で比較した場合に、両者が乖離する傾向を示す場合にも疲労度の上昇期と判定する。ゼロクロス傾き時系列波形は交感神経機能への関連性が高く、ピーク傾き時系列波形は副交感神経機能への関連性が高い指標であるため、両者が乖離する場合には、交感神経機能の活性度と副交感神経機能の活性度が乖離し、疲労度が上昇するからである。どの程度乖離した場合に、疲労度の上昇状態と判定するかは、多数の被験者のデータを統計的に処理して決定することができる。また、個人毎に設定するようにしてもよい。   In addition, the distribution ratio of each frequency component obtained using the zero-cross slope time series waveform and the distribution ratio of each frequency component obtained using the peak slope time series waveform were compared between the corresponding frequency component distribution ratios. In this case, it is determined that the fatigue level is rising even when both tend to deviate. The zero-cross slope time series waveform is highly relevant to sympathetic nerve function, and the peak slope time series waveform is a highly relevant index to parasympathetic nerve function. This is because the activity of the parasympathetic nerve function deviates and the fatigue level increases. It can be determined by statistically processing the data of a large number of subjects to determine whether the degree of divergence is determined as an increased state of fatigue. Alternatively, it may be set for each individual.

「同一生体状態の継続期」か否かは、交感神経機能の亢進状態又は副交感神経機能の亢進状態が所定時間以上継続するか否かで判定する。このうち、交感神経機能の亢進状態は、例えば、ゼロクロス傾き時系列波形を用いて得られる各周波数成分の分布率において、機能調整信号に相当する周波数成分(本実施形態では、0.0017Hz)の分布率が活動調整信号に相当する周波数成分(本実施形態では、0.0053Hz)の分布率を上回った状態が所定時間以上継続するか否かにより判定する。副交感神経機能の亢進状態か否かは、例えば、活動調整信号に相当する周波数成分(本実施形態では、0.0053Hz)の分布率が機能調整信号に相当する周波数成分(本実施形態では、0.0017Hz)の分布率を上回った状態が所定時間以上継続するか否かにより判定する。このような状態が所定時間以上継続するということは、生体ゆらぎが次第に小さくなって1/fが崩れることにつながる。継続時間の設定は、上記と同様に、多数の被験者のデータを統計的に処理して決定することができるし、個人毎に設定するようにしてもよい。一般に、2分間以上亢進状態が継続する場合には、その後、交感神経機能と副交感神経機能の乖離が大きくなる傾向があるため、2分〜5分の範囲で継続時間を設定して警告を付与し、活性化して1/fゆらぎを維持できるようにすることが好ましい。   Whether or not it is “continuation period of the same biological state” is determined by whether or not the state of increased sympathetic nerve function or the state of increased parasympathetic nerve function continues for a predetermined time or more. Among these, the enhanced state of the sympathetic nerve function is, for example, the frequency component (0.0017 Hz in this embodiment) corresponding to the function adjustment signal in the distribution ratio of each frequency component obtained using the zero-cross slope time series waveform. The determination is made based on whether or not the state in which the distribution rate exceeds the distribution rate of the frequency component (0.0053 Hz in this embodiment) corresponding to the activity adjustment signal continues for a predetermined time or more. Whether the parasympathetic nerve function is in an enhanced state is determined by, for example, the frequency component corresponding to the activity adjustment signal (0.0053 Hz in this embodiment) being a frequency component corresponding to the function adjustment signal (0 in this embodiment). .0017 Hz) is determined based on whether or not the state exceeding the distribution rate of 0017 Hz continues for a predetermined time or more. If such a state continues for a predetermined time or more, the biological fluctuation gradually becomes smaller and 1 / f is lost. The setting of the duration time can be determined by statistically processing data of a large number of subjects as described above, or may be set for each individual. In general, when the enhanced state continues for more than 2 minutes, the divergence between the sympathetic nerve function and the parasympathetic nerve function tends to increase thereafter, so a warning is given by setting the duration in the range of 2 minutes to 5 minutes. However, it is preferable that the 1 / f fluctuation can be maintained by activation.

判定出力手段616は、上記のように「疲労度の上昇期」及び「同一生体状態の継続期」を、ゼロクロス傾き時系列波形演算手段613から得られる傾き時系列波形(ゼロクロス傾き時系列波形)又は前記ピーク傾き時系列波形演算手段614から得られる傾き時系列波形(ピーク傾き時系列波形)の少なくとも一方を用いて判定し、刺激付与手段62を駆動させる信号を出力する。このとき、疲労度の上昇期の判定では、活動調整信号に相当する周波数成分(本実施形態では、0.0053Hz)の分布率が機能調整信号に相当する周波数成分(本実施形態では、0.0017Hz)の分布率に対してどの程度高くなっているかを判定し、同一生体状態の継続期の判定では、機能調整信号又は活動調整信号のいずれかの分布率が他方に対してどの程度高くなっているかを判定し、それらの程度を複数段階(例えば3段階)に分け、それによって、刺激付与手段62が出力する刺激の種類(例えば、音量、音声内容、画像の種類など)を変化させるように設定することが好ましい。   As described above, the determination output means 616 includes the “time of increasing fatigue” and the “continuation period of the same biological state” as the inclination time series waveform (zero cross inclination time series waveform) obtained from the zero cross inclination time series waveform calculation means 613. Alternatively, determination is made using at least one of the slope time series waveforms (peak slope time series waveforms) obtained from the peak slope time series waveform calculation means 614, and a signal for driving the stimulus applying means 62 is output. At this time, in the determination of the rising period of the fatigue level, the frequency component (0.0053 Hz in the present embodiment) corresponding to the activity adjustment signal is the frequency component (0.003 Hz in the present embodiment) corresponding to the distribution ratio. In the determination of the continuation period of the same biological state, the distribution rate of either the function adjustment signal or the activity adjustment signal is higher than the other. And the degree of those is divided into a plurality of stages (for example, three stages), thereby changing the type of stimulus (for example, volume, sound content, type of image, etc.) output by the stimulus applying means 62 It is preferable to set to.

判定出力手段616は、さらに、高揚状態を検出する手段が設定されている。高揚状態は、上記したように、所定時間以上の運転によって疲労が蓄積していく中で、βエンドルフィンの等の脳内物質の作用によって高揚した状態になることを意味する。これは、人が長時間のランニングで体験することがあるいわゆる「ランナーズハイ」に近似した状態と推測され、疲労が蓄積しているにも拘わらず、脳内物質によってそれによる苦痛が軽減され、長く継続して快調に運転できるような感覚である。すなわち、上記したように、交感神経機能の亢進状態が所定時間以上継続すると、交感神経機能と副交感神経機能の乖離が大きくなる傾向がある。そこで、そのような時点で警告を付与するのであるが、警告を付与して1/fゆらぎを維持するようにした場合に、その活性度合いが非常に大きくなる場合がある。これは、特に、ゼロクロス傾き時系列波形及びピーク傾き時系列波形の少なくとも一方の振幅が所定値以上となって推移している場合に見られる。そこで、いずれかの傾き時系列波形、好ましく交感神経機能との関連性が高いゼロクロス傾き時系列波形の振幅が所定以上となっている場合に、高揚状態と判定する。本実施形態の判定出力手段616は、高揚状態を検出した際、引き続き、交感神経機能の亢進状態が継続することから、上記と同様に、刺激を付与し、覚醒状態をできるだけ持続させるようにする。 The determination output means 616 is further set with means for detecting an elevated state . As described above, the elevated state means that the state is elevated due to the action of substances in the brain such as β-endorphin while fatigue accumulates due to operation for a predetermined time or longer. This is presumed to be similar to the so-called “runner's high” that a person may experience in running for a long time, and despite the accumulation of fatigue, the pain caused by the substance in the brain is reduced, It feels like driving continuously and smoothly for a long time. That is, as described above, when the state of enhanced sympathetic nerve function continues for a predetermined time or more, the divergence between the sympathetic nerve function and the parasympathetic nerve function tends to increase. Therefore, a warning is given at such a point of time, but when a warning is given and 1 / f fluctuation is maintained, the degree of activity may become very large. This is particularly seen when the amplitude of at least one of the zero-cross slope time series waveform and the peak slope time series waveform changes to a predetermined value or more. Therefore, when the amplitude of any tilt time-series waveform, preferably the zero-cross tilt time-series waveform having a high relevance to the sympathetic nerve function, is greater than or equal to a predetermined value, it is determined as an uplift state. When the uplift state is detected, the determination output means 616 of the present embodiment continues the enhanced state of the sympathetic nerve function, so that the stimulus is applied and the wakefulness state is maintained as long as possible as described above. .

一方、このような高揚状態が継続している間は自覚していないだけで、実際には、運転者は肉体的、精神的な疲労が相当程度進行している。従って、この高揚状態が終了した場合には、一気に疲労度が上昇する。そこで、高揚状態を検出した後、当該高揚状態が終了したと判定した場合には、刺激付与手段62を、運転者に休憩することを促すように作動させるように設定されていることが好ましい。なお、高揚状態の終了は、高揚状態において所定以上の振幅で推移していたゼロクロス傾き時系列波形及びピーク傾き時系列波形の少なくとも一方の振幅が所定以下となったことをもって判定する。   On the other hand, while such an uplifting state continues, the driver is actually not aware of it, and in fact, the driver is experiencing considerable physical and mental fatigue. Therefore, when this uplift state ends, the fatigue level increases at a stretch. Therefore, it is preferable that the stimulus imparting means 62 is set to operate so as to encourage the driver to take a break when it is determined that the elevated state has ended after the elevated state has been detected. The end of the uplift state is determined when the amplitude of at least one of the zero-cross slope time series waveform and the peak slope time series waveform, which has been changing with a predetermined amplitude or more in the uplift state, is less than or equal to a predetermined value.

刺激付与手段62を、運転者に休憩することを促すように作動させる態様としては、例えば、刺激付与手段62を構成する音出力装置621を通じて、通常の警告よりも大音量の警告で休憩を促したり、最寄りのサービスエリアで必ず休憩する旨の音声を繰り返し流したりする指令を出力したり、画像表示装置622にその旨のメッセージを表示したり、あるいは、通常の刺激時に表示される複数の画像(アニメーション画像など)を交互に表示する時間間隔を短くして休憩をとるタイミングであることを知らせたりするように設定できる。また、ナビゲーション装置の画像に、最寄りのサービスエリアを表示させ、当該サービスエリアへのルートガイドを行わせるようにすることもできる。さらに、運行管理者のコンピュータなどに通信網を通じて通知し、運行管理者が通信網を通じて運転者に休憩を促すメッセージを直接指令できるようにしてもよい。   As a mode in which the stimulus applying means 62 is operated so as to encourage the driver to take a break, for example, a break is prompted with a louder warning than a normal warning through the sound output device 621 constituting the stimulus applying means 62. Or a command to repeatedly play the sound of a break in the nearest service area, a message to that effect displayed on the image display device 622, or a plurality of images displayed during normal stimulation It can be set to notify that it is time to take a break by shortening the time interval for alternately displaying (animation images, etc.). It is also possible to display the nearest service area on the image of the navigation device and perform route guidance to the service area. Further, the operation manager may be notified through a communication network so that the operation manager can directly issue a message prompting the driver to take a break through the communication network.

また、本実施形態の判定出力手段616では、入眠予兆現象又は切迫睡眠現象を検出する手段を有することが好ましい。判定出力手段616によって、高揚状態が検出された後、さらに、この入眠予兆現象又は切迫睡眠現象を検出した場合には、疲労度が所定以上に至っており、過労の直前状態である。そこで、判定出力手段616に高揚状態と入眠予兆現象又は切迫睡眠現象を所定時間内に検出されるか否かを判定し、刺激付与手段62を、運転者に休憩することを促すように作動させるように設定されていることが好ましい。この場合、上記の高揚状態が終了したという時期よりさらに確実に休憩を促す必要がるため、刺激付与手段62の作動を上記よりもさらに強力に、例えば、音量をさらに上げたり、画像切替頻度をさらに上げたりすることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the determination output means 616 of this embodiment has a means for detecting a sleep onset sign phenomenon or an imminent sleep phenomenon. After the uplift state is detected by the judgment output means 616, when this sleep onset sign phenomenon or imminent sleep phenomenon is further detected, the degree of fatigue has reached a predetermined level, which is a state immediately before overwork. Therefore, the determination output means 616 determines whether an elevated state and a sleep onset sign phenomenon or an imminent sleep phenomenon are detected within a predetermined time, and activates the stimulus applying means 62 to encourage the driver to take a break. It is preferable that they are set as follows. In this case, since it is necessary to urge a break more reliably than the time when the above-described uplift state has ended, the operation of the stimulus applying means 62 is more powerful than the above, for example, the volume is further increased, and the image switching frequency is increased. It is preferable to raise it further.

また、本実施形態は、運転者の主観的な疲労を感じたタイミングを特定する主観疲労特定手段63を有する。主観疲労特定手段63は、例えば、運転者が主観的に所定以上の疲労又は眠気を感じた際に操作される入力手段から構成することができる。入力手段としては、例えば、運転席のハンドルなどに装備した入力ボタン、刺激付与手段62を構成する画像表示装置622の表示画面自体(画面タッチ式の入力手段)、あるいは、運転者が「疲れた」、「眠たい」といった音声を発し、この音声がそのまま情報として入力される音声入力手段等が挙げられる。   In addition, the present embodiment includes subjective fatigue identification means 63 that identifies the timing when the driver feels subjective fatigue. The subjective fatigue identification means 63 can be constituted by, for example, an input means that is operated when the driver subjectively feels fatigue or drowsiness above a predetermined level. As the input means, for example, an input button provided on the handle of the driver's seat, the display screen itself of the image display device 622 constituting the stimulus applying means 62 (screen touch type input means), or the driver is “tired” ”,“ I want to sleep ”and voice input means for inputting the voice as information as it is.

上記した刺激付与手段62による刺激の出力タイミングは、交感神経機能と副交感神経機能との活性度の関係を考慮して判定するものであり、このタイミングは、必ずしも運転者が主観的に疲労を感じたときと一致するわけではない。しかし、運転者が主観的に疲労を感じるタイミングと、刺激付与手段62の出力タイミングの一致度が高くなった場合には、その運転者が相当程度疲労をしている(運転者自らが過労と感じる程度の疲労に近い状態)と判断できる。そこで、判定出力手段616は、刺激付与手段62による刺激の出力タイミングと主観疲労特定手段63の入力タイミングとが、所定の範囲内となったか否かを判定する機能を有することが好ましい。そして、両者の時間差が所定の範囲内と判定された場合にも、上記と同様に、刺激付与手段62を、運転者に休憩することを促すように作動させることが好ましい。   The above-mentioned stimulus output timing by the stimulus applying means 62 is determined in consideration of the relationship between the activities of the sympathetic nerve function and the parasympathetic nerve function, and this timing does not necessarily cause the driver to feel subjective fatigue. It does not coincide with the time. However, when the coincidence between the timing when the driver feels fatigue subjectively and the output timing of the stimulus applying means 62 becomes high, the driver is considerably fatigued (the driver himself is overworked). It can be judged that the condition is close to the feeling of fatigue). Therefore, the determination output unit 616 preferably has a function of determining whether or not the output timing of the stimulus by the stimulus applying unit 62 and the input timing of the subjective fatigue specifying unit 63 are within a predetermined range. Even when it is determined that the time difference between the two is within the predetermined range, it is preferable to operate the stimulus applying means 62 so as to encourage the driver to take a break, as described above.

別言すると、刺激付与手段62による刺激の出力タイミングは、上記のように覚醒状態において、又は覚醒状態と覚低状態の端境期において、疲労度の上昇期、同一生体状態の継続期あるいは交感神経の一時的な亢進期となった時点である。その一方、運転者が、主観疲労特定手段63を操作して入力する主観的に疲労を感じるタイミングは、覚醒度の低下を招いていることが多い状況下である。従って、両者のタイミングは一致しないのが通常である。しかし、疲労度の上昇や同一生体状態の継続という現象は、覚醒度の低下を招いた後も生じるものであり、その場合には、覚低走行状態や自覚眠気といった主観的な疲労と一致する現れとして検出される。そこで、本実施形態のような主観疲労特定手段63を備え、疲労度の上昇期及び同一生体状態の継続期と判定されたタイミング(すなわち、刺激付与手段62の出力タイミング)と、主観疲労特定手段63の入力タイミングとの時間差を比較することで、疲労度の上昇期及び同一生体状態の継続期の判定が覚醒状態のときか否か判断可能である。両者の時間差の設定は必ずしも限定されるものではないが、1分以内になってきた場合には、両者の一致度が高くなり、覚醒度が低下してきたと判定することが好ましい。但し、この一致度が高くなったと単発で判定されるだけの場合には、その後、覚醒状態に戻ったことを意味するので、この一致度が高くなったとの判定が、所定時間以内に複数回なされた場合に、運転者に休憩を促す指令を発する構成とすることが好ましい。   In other words, the output timing of the stimulus by the stimulus applying means 62 is as described above in the awake state or in the borderline period between the awake state and the low state of the awake state. This is the moment when the period of temporary enhancement is reached. On the other hand, the timing at which the driver feels subjective fatigue by operating the subjective fatigue identification means 63 is a situation in which the degree of arousal is often reduced. Therefore, it is normal that the timing of both does not match. However, the phenomenon of increased fatigue level or continuation of the same biological condition occurs even after the decrease in arousal level, in which case it coincides with subjective fatigue such as low driving state and subjective sleepiness. Detected as manifestation. Therefore, the subject is provided with the subjective fatigue specifying means 63 as in the present embodiment, and the timing determined as the fatigue level rising period and the continuation period of the same biological state (that is, the output timing of the stimulus applying means 62), and the subjective fatigue specifying means By comparing the time difference with the input timing of 63, it is possible to determine whether or not the determination of the rising period of the fatigue level and the continuation period of the same biological state is the awake state. The setting of the time difference between the two is not necessarily limited, but when the time difference is within one minute, it is preferable to determine that the degree of coincidence between the two becomes high and the degree of arousal has decreased. However, if it is only determined in a single shot that the degree of coincidence is high, it means that the degree of coincidence has been returned to the awake state. In such a case, it is preferable to issue a command that prompts the driver to take a break.

一方、切迫睡眠現象のような強い眠気を伴う警告レベルに相当する生体状態は、通常、主観的に強い眠気を感じたタイミングと一致する。従って、切迫睡眠現象のような警告レベルに相当する生体状態の検出タイミングと、上記の関連兆候の検出タイミングとは、一致しないのが通常である。従って、本発明においては、上記した主観疲労特定手段63の有無に拘わらず、警告レベルに相当する生体状態の検出タイミングと、関連兆候の検出タイミングとの時間差が所定時間以内と判定された場合には、上記の場合と同様に、運転者に休憩を促すための刺激を、刺激付与手段62に指令する構成とすることが好ましい。   On the other hand, a biological state corresponding to a warning level with strong sleepiness such as an imminent sleep phenomenon usually coincides with a timing when subjectively strong sleepiness is felt. Accordingly, the detection timing of the biological state corresponding to the warning level such as the impending sleep phenomenon and the detection timing of the related signs are usually not coincident. Therefore, in the present invention, when the time difference between the detection timing of the biological state corresponding to the warning level and the detection timing of the related signs is determined to be within a predetermined time regardless of the presence or absence of the subjective fatigue specifying means 63 described above. In the same manner as described above, it is preferable that a stimulus for prompting the driver to take a break is instructed to the stimulus applying means 62.

上記したように、本発明は、切迫睡眠現象のような強い眠気を伴う警告レベルに相当する生体状態に至る前の段階において、覚醒度の低下に関連する関連兆候を検出し、刺激を付与するものである。従って、警告レベルに相当する生体状態(上記のように主観に一致することの多い生体状態)をより確実に検出できるように設定されていることが好ましい。切迫睡眠現象等は、上記のように検出可能であるが、それに代え、あるいはそれらに組み合わせて次のような手法を用いることが好ましい。   As described above, the present invention detects a related sign related to a decrease in arousal level and gives a stimulus in a stage before reaching a biological state corresponding to a warning level with strong sleepiness such as an impending sleep phenomenon. Is. Therefore, it is preferable that the biological condition corresponding to the warning level (the biological condition that often coincides subjectively as described above) is set so as to be detected more reliably. The imminent sleep phenomenon or the like can be detected as described above, but it is preferable to use the following method instead of or in combination with the imminent sleep phenomenon.

すなわち、背部体表脈波の分析により得られる指標の変動と、その指標変動に対応して出現する生体状態との一般化した確率表を予め運転支援装置60を構成するコンピュータの記憶部に記憶させておく。そして、判定出力手段616は、背部体表脈波の分析により得られた運転者の指標の変動を、記憶部にアクセスして読み込んだ確率表に照らし、各生体状態を判定する構成とする。   That is, a generalized probability table of index fluctuations obtained by analysis of the back body surface pulse wave and biological states appearing corresponding to the index fluctuations is stored in advance in a storage unit of a computer constituting the driving support device 60. Let me. And the determination output means 616 is set as the structure which determines each biological state in light of the fluctuation | variation of a driver | operator's parameter | index obtained by the analysis of a back body surface pulse wave in light of the probability table read by accessing the memory | storage part.

例えば、背部体表脈波の分析により得られる指標としては、上記したゼロクロス傾き時系列波形を用いることができる。このゼロクロス傾き時系列波形の振幅と、覚醒状態や切迫睡眠現象の状態といった各生体状態との関係を、予め複数データを取得し、一般化した確率表を作成する。一般化した確率表は、例えばベイズ推定を利用して作成できる。図6は、ベイズ推定を用いて作成した一般化した確率表の一例である。   For example, as an index obtained by analyzing the back body surface pulse wave, the above-described zero-cross slope time series waveform can be used. A plurality of data is acquired in advance and a generalized probability table is created for the relationship between the amplitude of this zero-cross slope time-series waveform and each biological state such as the state of wakefulness and the state of imminent sleep. The generalized probability table can be created using, for example, Bayesian estimation. FIG. 6 is an example of a generalized probability table created using Bayesian estimation.

この確率表は、被験者20名の覚醒状態と切迫睡眠現象を発現したタイミングにおけるゼロクロス傾き時系列波形の振幅を比較して作成した。図7及び図8は、被験者のうち20歳代の男性被験者A,B2名のデータを代表例としてピックアップしたものである。なお、切迫睡眠現象を生じさせるため、運転支援装置60の刺激付与手段62は駆動しないように設定して実験を行った。覚醒状態は、脳波のα波若しくはβ波の含有率が高い場合において、被験者のコメントから最も覚醒していたと推定されるタイミングとした。切迫睡眠現象の発現時は、脳波のθ波の含有率が増加から一定に切り替わるタイミングか、又はθ波の含有率が覚醒状態よりも10%程度増加したタイミングであって、被験者のコメントから入眠の直前であったと推定されるタイミングとした。   This probability table was created by comparing the amplitudes of the time series waveform of the zero cross slope at the timing when the wakefulness of 20 subjects and the imminent sleep phenomenon occurred. 7 and 8 show data obtained by picking up data of two male subjects A and B in their 20s as representative examples. In addition, in order to cause an imminent sleep phenomenon, the experiment was performed by setting the stimulus applying means 62 of the driving support device 60 not to be driven. The arousal state was set to the timing when the content of the electroencephalogram α wave or β wave was high and estimated to be the most awake from the comments of the subject. At the onset of the impending sleep phenomenon, it is the timing when the content rate of the θ wave of the electroencephalogram switches from an increase to a constant, or the content rate of the θ wave is increased by about 10% from the arousal state. The timing is estimated to be immediately before.

図9は、覚醒状態のタイミングと切迫睡眠現象の発現タイミングとにおけるゼロクロス傾き時系列波形の振幅同士を比較した検定結果であり、切迫睡眠現象の発現タイミングの振幅が、覚醒状態のタイミングの振幅よりも有意に小さいことがわかる。そこでこの振幅を4段階に区分し、ベイズ推定を利用して作成した一般化した確率表が上記の図6である。この結果から、振幅D=5×10−4以下において、切迫睡眠現象の発現が最高確率値になっている。そこで、実際に得られた判定対象のゼロクロス傾き時系列波形において、振幅が5×10−4以下となっている場合には、判定出力手段616は、この確率表に照らし、切迫睡眠現象の発現時と判定するように設定される。従って、この切迫睡眠現象の発現時と判定されない時間帯においては、上記した関連兆候を検出したならば、その度に刺激付与手段62を駆動させる指令を出力するように設定できる。なお、上記した例では、覚醒状態との関係で切迫睡眠現象を捉えているが、これに限らず、入眠予兆などの他の生体状態の判定に用いることももちろん可能である。また、図6に示した確率表はあくまで一例であり、例えば、この確率表に示している振幅の範囲をより細かな区分にしてそのそれぞれについて確率を求めることで、判定対象の生体状態における最高確率値の生じたタイミングをより正確に判定することが可能となる。 FIG. 9 is a test result comparing the amplitudes of the time series waveforms of the zero-cross slope in the timing of the awake state and the onset timing of the imminent sleep phenomenon. Is also significantly smaller. Therefore, FIG. 6 is a generalized probability table created by dividing this amplitude into four stages and using Bayesian estimation. From this result, in the amplitude D = 5 × 10 −4 or less, the expression of the impending sleep phenomenon is the highest probability value. Therefore, when the amplitude of the zero-cross slope time-series waveform to be determined actually obtained is 5 × 10 −4 or less, the determination output means 616 indicates the occurrence of the impending sleep phenomenon in light of this probability table. It is set to be judged as time. Therefore, in a time zone in which it is not determined that this imminent sleep phenomenon has occurred, if the above-mentioned related signs are detected, a command for driving the stimulus applying means 62 can be output each time. In the above-described example, the imminent sleep phenomenon is captured in relation to the arousal state. However, the present invention is not limited to this, and can naturally be used for determination of other biological states such as a sleep onset sign. In addition, the probability table shown in FIG. 6 is merely an example. For example, the amplitude range shown in the probability table is divided into finer categories, and the probability is obtained for each of them. It is possible to more accurately determine the timing at which the probability value occurs.

なお、図10は、2×2クロス表から、被験者の生体状態とゼロクロス周波数傾き時系列波形の振幅との間に関連があるかどうか検討したものであり、この結果から被験者の生体状態と振幅との間に関連があることがわかる。   Note that FIG. 10 is a study of whether or not there is a relationship between the biological state of the subject and the amplitude of the zero-cross frequency slope time series waveform from the 2 × 2 cross table. It can be seen that there is a relationship between

(実験例)
上記実施形態に係る背部体表脈波測定装置1を運転席のシートバックに組み込んだ乗用車により走行実験を行った。実験に用いた乗用車に搭載した運転支援装置60は、判定出力手段616が、刺激付与手段62を駆動させる信号を出力しない状態、すなわち、疲労の上昇状態や交感神経機能の亢進状態の所定以上の継続状態でない通常の状態について、ゼロクロス傾き時系列波形及び/又はピーク傾き時系列波形を参照し、そこにおける機能調整信号、疲労受容信号及び活動調整信号の分布率の値などから、最も快適な状態から刺激を付与する必要のある前の状態までを6段階(「判定結果」において縦軸の数値で示した判定レベル1〜6)に分けて判定し、疲労の上昇期、同一生体状態の継続期で刺激を付与する必要のある状態、及び、自覚眠気や覚醒走行状態等の眠気情報(入眠予兆現象、切迫睡眠現象も含む)が検出された場合を判定レベル7〜11として判定するように設定している。また、この判定結果は、判定出力手段616が、ダッシュボートに付設したディスプレイ(次述の刺激付与手段62の画像表示装置622と兼用)に時系列波形として表示させることができるように設定されている。
(Experimental example)
A running experiment was conducted with a passenger car in which the back body surface pulse wave measuring device 1 according to the above embodiment was incorporated in the seat back of the driver's seat. The driving support device 60 mounted on the passenger car used in the experiment is in a state in which the determination output unit 616 does not output a signal for driving the stimulus applying unit 62, that is, in a state where the fatigue is increased or the sympathetic function is increased. Refer to the zero-cross slope time series waveform and / or peak slope time series waveform for the normal state that is not the continuous state, and the most comfortable state from the distribution rate values of the function adjustment signal, fatigue acceptance signal, and activity adjustment signal there To the previous state where the stimulus needs to be applied is divided into 6 stages (determination levels 1 to 6 indicated by the numerical values on the vertical axis in the “determination result”). Levels 7 to 1 are determined when a state in which a stimulus needs to be applied in a period and sleepiness information (including a sleep onset phenomenon and an imminent sleep phenomenon) such as subjective sleepiness and awake running state are detected. It is set to determine a. This determination result is set so that the determination output means 616 can display it as a time-series waveform on a display attached to the dashboard (also used as the image display device 622 of the stimulus applying means 62 described below). Yes.

また、刺激付与手段62は、ダッシュボートに付設したスピーカ付きのディスプレイであり(すなわち、音出力装置621と画像表示装置622とを兼用した装置)、上記した3段階の判定結果に従って、異なる音声、画像を表示できるように設定されている。また、実験例1、実験例3〜5の車両の画像表示装置622は、タッチパネルの入力手段を兼ねており、主観的に「疲れた」、「眠たい」、「ボーッとしている」等と感じた場合に、それに対応する表示ボタンをおすと、運転者の主観が入力されるようになっている。   The stimulus applying means 62 is a display with a speaker attached to the dashboard (that is, a device that serves as both the sound output device 621 and the image display device 622), and different sounds according to the above three-stage determination results, It is set to display images. Further, the vehicle image display devices 622 of Experimental Examples 1 and 3 to 5 also serve as input means for the touch panel, and subjectively felt that they were “tired”, “I want to sleep”, “I am dull”, etc. In this case, when the corresponding display button is pressed, the driver's subjectivity is input.

(実験例1)
被験者は50歳代の健康な男性である。図11は、2013年2月16日に行った実車走行実験の結果の一部を示した図である。 図11の(a)は、ゼロクロス傾き時系列波形演算手段613から得られる傾き時系列波形(ゼロクロス傾き時系列波形)を示した図であり、(b)は(a)の平滑化微分波形を示した図であり、(c)は、分布率演算手段615によって解析されたゼロクロス傾き時系列波形の分布率の時系列波形を示した図であり、(d)は、ディスプレイに表示された判定結果の時系列波形を示した図である。また、(d)の判定結果中で示された黒色の三角印「眠気チェック」は被験者が眠気を感じてタッチパネルのボタンを押したタイミングである。
(Experimental example 1)
The test subject is a healthy man in his 50s. FIG. 11 is a diagram showing a part of the result of an actual vehicle running experiment conducted on February 16, 2013. (A) of FIG. 11 is a diagram showing a slope time series waveform (zero cross slope time series waveform) obtained from the zero cross slope time series waveform calculating means 613, and (b) is a smoothed differential waveform of (a). (C) is a diagram showing a time-series waveform of the distribution rate of the zero-cross slope time-series waveform analyzed by the distribution rate calculating means 615, and (d) is a determination displayed on the display. It is the figure which showed the time series waveform of the result. The black triangle mark “Drowsiness Check” shown in the determination result of (d) is the timing when the subject feels drowsy and presses a button on the touch panel.

(a)より、ゼロクロス傾き時系列波形が120〜133分付近にかけて振幅が小さくなった周期が長くなる収束傾向を示し、その後、徐々に振幅が大きくなって周期が短くなる拡散傾向を示していることがわかる。これは、(d)の判定結果に表れており、127〜136分付近にかけて判定レベル6となる状態が断続して覚醒度が低下していることがわかる。(c)の分布率では、127分付近と133分付近で活動調整信号0.0053Hzの分布率が機能調整信号0.0017Hzの分布率を上回り、疲労度の上昇期と判定されている。その結果、127分付近、133〜136分付近において刺激付与手段62が駆動され刺激が付与されている。この刺激の付与により、覚醒誘導され、137〜142分にかけて判定レベルが1〜3の間となっている。136〜144分付近では、機能調整信号0.0017Hzの分布率及び活動調整信号0.0053Hzの分布率がほぼ一定となっているため、142〜143分付近で判定レベル4に低下しているがその時点で刺激が付与され、それによって覚醒誘導され、その後は高い覚醒状態が持続されている。140分過ぎからは、(a)よりゼロクロス傾き時系列波形の振幅が大きくなっており、この時点は高揚状態と判定される。   From (a), the zero-cross slope time-series waveform shows a convergence tendency in which the period in which the amplitude decreases near 120 to 133 minutes becomes longer, and then shows a diffusion tendency in which the amplitude gradually increases and the period becomes shorter. I understand that. This is shown in the determination result of (d), and it can be seen that the state of the determination level 6 is intermittent from 127 to 136 minutes and the arousal level is lowered. In the distribution rate of (c), the distribution rate of the activity adjustment signal 0.0053 Hz exceeds the distribution rate of the function adjustment signal 0.0017 Hz at around 127 minutes and around 133 minutes, and it is determined that the fatigue level is rising. As a result, the stimulus applying means 62 is driven and applied with a stimulus in the vicinity of 127 minutes and in the vicinity of 133 to 136 minutes. By applying this stimulus, arousal is induced, and the determination level is between 1 and 3 for 137 to 142 minutes. In the vicinity of 136 to 144 minutes, the distribution ratio of the function adjustment signal 0.0017 Hz and the distribution ratio of the activity adjustment signal 0.0053 Hz are substantially constant, so that the level drops to the determination level 4 in the vicinity of 142 to 143 minutes. Stimulation is applied at that time, thereby inducing arousal, and thereafter a high arousal state is maintained. After 140 minutes, the amplitude of the zero-cross slope time series waveform is larger than that in (a), and it is determined that the point is in an uplifted state at this point.

本実験例によれば、疲労度の上昇期、同一生体状態の継続期において、刺激付与手段62を作動させて刺激を付与することにより、覚醒誘導を図ることができ、その結果、高揚状態に誘導させることもできることがわかる。   According to the present experimental example, in the rising period of the fatigue level and the continuation period of the same biological state, the stimulus applying means 62 is operated to apply the stimulus, thereby arousal induction can be achieved. It can be seen that it can be induced.

(実験例2)
図12は、実験例1と同じ被験者が2012年8月18日行った走行実験を解析した事例である。この実験の際は、刺激付与手段62を備えておらず、疲労度の上昇期や同一生体状態の継続期において、何らの刺激も付与されていない。
(a)より、8〜13分にかけてゼロクロス傾き時系列波形の振幅が小さくなって周期が長くなる収束傾向を示し、27分過ぎにおいて振幅が大きくなっている。これは、23〜25分付近で覚低状態に陥り、その後入眠予兆現象が発現したものと判定できる。(c)より、30〜32分付近において機能調整信号0.0017Hzの分布率が急低下し、活動調整信号0.0053Hzの分布率が上昇していることからも、この付近で入眠予兆現象が発現したものと判定される。
上記のことから、(d)の判定結果では、初期は判定レベル1〜3で推移しているものの、18分頃から徐々に下がる傾向となり、22〜33分付近では判定レベル4〜6が大幅に増加している。そして、33分付近で自ら眠気チェックボタンを押しており、強い眠気が発生したことがわかる。
(Experimental example 2)
FIG. 12 is an example in which a running experiment conducted on August 18, 2012 by the same subject as in Experimental Example 1 was analyzed. In this experiment, the stimulus imparting means 62 is not provided, and no stimulus is imparted during the fatigue level rising period or the continuation period of the same biological state.
From (a), the amplitude of the zero-cross slope time series waveform decreases from 8 to 13 minutes and shows a convergence tendency that the period becomes longer, and the amplitude increases after 27 minutes. It can be determined that this falls into a hypoxic state in the vicinity of 23 to 25 minutes, and then the sleep onset symptom has developed. From (c), the distribution rate of the function adjustment signal 0.0017 Hz suddenly decreases in the vicinity of 30 to 32 minutes, and the distribution rate of the activity adjustment signal 0.0053 Hz also increases. It is determined that it has developed.
From the above, in the determination result of (d), although the initial level is transitioned at the determination levels 1 to 3, it tends to gradually decrease from around 18 minutes, and the determination levels 4 to 6 are greatly increased around 22 to 33 minutes. Has increased. Then, the user presses the drowsiness check button in the vicinity of 33 minutes, and it can be seen that strong sleepiness has occurred.

すなわち、この事例は、本発明のように、疲労度の上昇期、同一生体状態の継続期等において、刺激付与手段62を作動させて刺激を付与しない場合には、覚醒度が上昇せずに覚低状態に移行し、さらには入眠予兆現象を発現してしまうことがわかる。   That is, in this case, as in the present invention, when the stimulus applying means 62 is operated and the stimulus is not applied in the rising period of fatigue, the continuation period of the same biological state, etc., the arousal level does not increase. It turns out that it shifts to a consciousness state, and also the sleep symptom phenomenon is expressed.

(実験例3)
被験者は30歳代の男性であるが、実験の際に体調がすぐれず相当な疲労を感じていたとのことである。図13は、この被験者の実験データを示したものである。但し、実験例2の使用車両には、主観特定のための入力手段が付設されていないため、図13(a)に言葉で示した主観(注意力低下状態、覚低状態、眠気状態等)を示している。これは、実験終了後、被験者の自己申告によるものである。
(Experimental example 3)
The test subject was a man in his thirties, but he was not feeling well during the experiment and felt considerable fatigue. FIG. 13 shows experimental data of this subject. However, since the input vehicle for subjectivity identification is not attached to the vehicle used in Experimental Example 2, the subjectivity (attention reduced state, hypoxia state, sleepiness state, etc.) shown in words in FIG. Is shown. This is due to the self-report of the subject after the experiment.

16分付近までは、(c)より、機能調整信号0.0017Hzの分布率が高く推移しており、また、(a),(b)のゼロクロス傾き時系列波形も適度の振幅のあるゆらぎがあり、比較的リラックスした状態で運転していることがわかる。16分30秒付近で、判定結果において覚低状態を予測する判定レベル10が出力され、それに応じた刺激が出力されている。このとき、(c)に示したように、活動調整信号0.0053Hzの分布率が上昇し、機能調整信号0.0017Hzの分布率が急激に下降し、その後、(c)では、機能調整信号0.0017Hzの分布率が小さくなって、かつ、活動調整信号0.0053Hzの分布率も低下したままほぼ一定の値で20分付近まで推移している。(a),(b)のゼロクロス傾き時系列波形も振幅が比較的小さくなっている。このことから上記した16分30秒付近の刺激は、覚低状態を予測する判定(慢然注意予報)に対応して出力されたものと推定される。   Up to about 16 minutes, the distribution rate of the function adjustment signal 0.0017 Hz is higher than that in (c), and the zero-cross slope time series waveforms in (a) and (b) also have fluctuations with moderate amplitude. You can see that you are driving in a relatively relaxed state. In the vicinity of 16 minutes 30 seconds, a determination level 10 that predicts a hypoxia state is output in the determination result, and a stimulus corresponding to the determination level 10 is output. At this time, as shown in (c), the distribution rate of the activity adjustment signal 0.0053 Hz increases and the distribution rate of the function adjustment signal 0.0017 Hz rapidly decreases. Thereafter, in (c), the function adjustment signal The distribution rate of 0.0017 Hz becomes small, and the distribution rate of the activity adjustment signal 0.0053 Hz also decreases and remains at a substantially constant value up to around 20 minutes. The amplitudes of the zero-cross slope time series waveforms of (a) and (b) are also relatively small. From this, it is presumed that the stimulus in the vicinity of 16 minutes and 30 seconds described above was output in response to the determination (predictive caution forecast) for predicting a hypoxic state.

図13(a),(b)のゼロクロス傾き時系列波形の振幅は、19〜20分付近で小さくなった後、その後21分過ぎから25分にかけて急激に大きくなり、(c)では、活動調整信号0.0053Hzの分布率の急上昇と機能調整信号0.0017Hzの急低下が生じるという大きな変化がある。これに対応して、(d)に示したように、21分付近、22分付近において、判定レベル11に相当する刺激が出力されている。これは被験者の覚醒度が低下し、眠気が増したための警告である。その後、さらに、(a),(b)のゼロクロス傾き時系列波形の振幅が大きくなり、分布率の変化も大きくなって活動調整信号0.0053Hzの分布率が相対的に大きく、機能調整信号0.0017Hzの分布率が相対的に小さいため、リラックスできない状態が継続している。つまり、相当な眠気に抵抗している状態であり、24分30秒付近、25分30秒付近、27分付近において、それぞれ刺激が断続的に付与されている。   13A and 13B, the amplitude of the zero-cross slope time-series waveform decreases after 19-20 minutes, and then increases rapidly from 21 minutes to 25 minutes. In FIG. There is a big change that the distribution rate of the signal 0.0053 Hz rapidly increases and the function adjustment signal 0.0017 Hz rapidly decreases. Correspondingly, as shown in (d), a stimulus corresponding to the judgment level 11 is output at around 21 minutes and around 22 minutes. This is a warning because the subject's arousal level has decreased and drowsiness has increased. Thereafter, the amplitude of the zero-cross slope time series waveform of (a) and (b) is increased, the change of the distribution rate is also increased, and the distribution rate of the activity adjustment signal 0.0053 Hz is relatively large, and the function adjustment signal 0 Since the distribution rate of .0017 Hz is relatively small, the state where it cannot be relaxed continues. That is, it is in a state of resisting considerable sleepiness, and stimulation is applied intermittently at around 24 minutes 30 seconds, around 25 minutes 30 seconds, and around 27 minutes.

この被験者は(a)の主観に表示されているように、28分付近まで眠気が増大し自ら運転継続が困難と判断し、また、上記した断続的な警告が付与されたため、その時点で運転を休止した。   As shown in the subjectivity of (a), this test subject determined that drowsiness increased to around 28 minutes and it was difficult to continue driving himself, and the intermittent warning described above was given. Paused.

この結果から、16分30秒の刺激警告は、主観である覚低状態を感じた18分の時点と1分30秒の差があり、まだ若干の違いはあるといえるが、21分付近、22分付近の刺激警告のタイミングは、眠気を感じた時間帯とほぼ一致している。その後も主観的には眠気を感じ続けているため、24分30秒付近、25分30秒付近、27分付近の刺激も主観とほぼ一致している。   From this result, the stimulus warning of 16 minutes and 30 seconds has a difference of 1 minute and 30 seconds from the time of 18 minutes when the subjective hypotension was felt, and it can be said that there is still a slight difference, but around 21 minutes, The timing of the stimulus warning around 22 minutes is almost coincident with the time zone when the user feels sleepy. Since then, the subject continues to feel drowsiness subjectively, so the stimuli at around 24 minutes 30 seconds, around 25 minutes 30 seconds, and around 27 minutes almost coincide with the subjectivity.

これらのことから、主観のタイミングと刺激の出力タイミングの一致度が所定時間以内になった場合、本実験例からは1分以内にいたって、それが複数回出現するような場合には、強度な刺激を付与して運転を休止させるようにすることが好ましいことがわかる。   Therefore, if the degree of coincidence between the subjective timing and the stimulus output timing is within a predetermined time, within one minute from this experimental example, It can be seen that it is preferable to stop driving by applying a simple stimulus.

(実験例4)
実験例4は実験例1と同じ50歳代の健康な男性のデータである。図14〜図16は、2013年2月14日、東広島市から福井県まで走行した際の運転支援装置60における解析結果を示した図である。各図の(a)は、ゼロクロス傾き時系列波形演算手段613から得られる傾き時系列波形(ゼロクロス傾き時系列波形)を示した図であり、(b)は(a)の平滑化微分波形を示した図であり、(c)は、分布率演算手段615によって解析されたゼロクロス傾き時系列波形の分布率の時系列波形を示した図であり、(d)は、ディスプレイに表示された判定結果の時系列波形を示した図である。
(Experimental example 4)
Experimental example 4 is the data of a healthy male in his 50s, the same as experimental example 1. 14 to 16 are diagrams showing analysis results in the driving support device 60 when traveling from Higashihiroshima City to Fukui Prefecture on February 14, 2013. FIG. (A) of each figure is the figure which showed the inclination time series waveform (zero cross inclination time series waveform) obtained from the zero cross inclination time series waveform calculating means 613, (b) is the smoothed differential waveform of (a). (C) is a diagram showing a time-series waveform of the distribution rate of the zero-cross slope time-series waveform analyzed by the distribution rate calculating means 615, and (d) is a determination displayed on the display. It is the figure which showed the time series waveform of the result.

まず、図14(a)から、5〜75分の間は、ゼロクロス傾き時系列波形及びピーク傾き時系列波形共に、適宜の振幅及び周期で推移しており、内分泌系の適度に活性で、1/fの生体ゆらぎも維持されており、それにより眠気をあまり感じることなく、覚醒状態を維持していると判定できるが、これは、刺激付与手段62の刺激によるものである。   First, from FIG. 14 (a), during the period of 5 to 75 minutes, both the zero-cross slope time-series waveform and the peak slope time-series waveform change with an appropriate amplitude and period, and are moderately active in the endocrine system. The biological fluctuation of / f is also maintained, so that it can be determined that the arousal state is maintained without feeling much drowsiness, but this is due to the stimulus of the stimulus applying means 62.

具体的に図14(c)によりその時間帯の状態をより詳細に考察すると、26分前後で、活動調整信号0.0053Hzが機能調整信号0.0017Hzの分布率を上回り、疲労の上昇状態が生じている。判定結果では、その時点付近で、すなわち、22〜27分で判定レベル7の判定がなされ、それに応じた刺激が3回付与されている。   Specifically, when the state of the time zone is considered in detail with reference to FIG. 14C, the activity adjustment signal 0.0053 Hz exceeds the distribution ratio of the function adjustment signal 0.0017 Hz in about 26 minutes, and the increased state of fatigue is observed. Has occurred. In the determination result, determination level 7 is determined in the vicinity of the time point, that is, from 22 to 27 minutes, and the stimulation corresponding to the determination level is applied three times.

27分〜35分付近、36分〜48分付近までは、機能調整信号0.0017Hzが活動調整信号0.0053Hzの分布率を上回った状態が継続している。その間、判定結果では、判定レベル7〜8と判定される状態が複数回断続的に出力され、それに応じた刺激が断続的に付与されている。50分〜55分付近では、活動調整信号0.0053Hzが機能調整信号0.0017Hzを上回る傾向となっており、判定レベル8の刺激が断続的に付与されている。65分〜73分付近では、機能調整信号0.0017Hzが活動調整信号0.0053Hzの分布率を上回った状態が継続しており、68分付近、71分付近で判定レベル8の判定がなされ、それに応じた刺激が付与されている。75分付近では、活動調整信号0.0053Hzが機能調整信号0.0017Hzを上回る傾向となっており、判定レベル8の判定がなされ、それに応じた刺激が付与されている。   From 27 minutes to 35 minutes and from 36 minutes to 48 minutes, the state where the function adjustment signal 0.0017 Hz exceeds the distribution ratio of the activity adjustment signal 0.0053 Hz continues. Meanwhile, in the determination result, the state determined as the determination level 7 to 8 is intermittently output a plurality of times, and the stimulus corresponding thereto is intermittently applied. In the vicinity of 50 to 55 minutes, the activity adjustment signal 0.0053 Hz tends to exceed the function adjustment signal 0.0017 Hz, and the stimulation of the determination level 8 is intermittently applied. In the vicinity of 65 minutes to 73 minutes, the state in which the function adjustment signal 0.0017 Hz exceeds the distribution rate of the activity adjustment signal 0.0053 Hz continues, and determination level 8 is determined around 68 minutes and 71 minutes. The stimulus according to it is given. In the vicinity of 75 minutes, the activity adjustment signal 0.0053 Hz tends to exceed the function adjustment signal 0.0017 Hz, the determination level 8 is determined, and a stimulus corresponding thereto is applied.

すなわち、活動調整信号0.0053Hzが機能調整信号0.0017Hzを上回る傾向となっているときは、疲労度が上昇しているため、刺激を付与することによって覚醒状態に誘導され、機能調整信号0.0017Hzが活動調整信号0.0053Hzの分布率を上回った状態では、両者が乖離しないように交感神経機能の亢進状態が適宜に継続するように、すなわち覚醒状態を維持するように刺激が付与されている。この結果として、図14(a)に示したように、5〜75分の間は、ゼロクロス傾き時系列波形及びピーク傾き時系列波形共に、適宜の振幅及び周期で推移しており、内分泌系の適度に活性で、1/fの生体ゆらぎも維持されており、それにより眠気をあまり感じることなく、覚醒状態が維持されている。   That is, when the activity adjustment signal 0.0053 Hz tends to exceed the function adjustment signal 0.0017 Hz, the fatigue level is increased. In a state where .0017 Hz exceeds the distribution rate of the activity adjustment signal 0.0053 Hz, stimulation is applied so that the state of enhanced sympathetic nerve function continues appropriately, that is, to maintain the arousal state so that they do not deviate from each other. ing. As a result, as shown in FIG. 14 (a), during the period of 5 to 75 minutes, both the zero-cross slope time series waveform and the peak slope time series waveform change with an appropriate amplitude and cycle, and the endocrine system It is moderately active and maintains 1 / f biological fluctuations, thereby maintaining an arousal state without feeling much drowsiness.

図15(a)の90〜105分、110分〜120分にかけては、ゼロクロス傾き時系列波形の振幅が急激に増大し、その後、120〜145分まで振幅が増大した状態で継続している。この振幅が予め設定された所定値以上であるため、判定出力手段616はこれらのタイミングを高揚状態と判定している。これを図15(c)のゼロクロス傾き時系列波形の分布率に照らすと、85分付近、95分付近において活動調整信号0.0053Hzが機能調整信号0.0017Hzの分布率を上回り、疲労の上昇状態が生じている。判定結果でみると、85分付近において判定レベル7の刺激が付与されている。一方、85〜94分の間、96分〜145分の間は、機能調整信号0.0017Hzが活動調整信号0.0053Hzの分布率を上回った状態となっており、この間では、107分、120分、125分、132分、135分、137分、143分と判定レベル7〜8に対応した刺激が付与されている。この刺激により、交感神経機能の亢進状態が継続し、すなわち覚醒状態が比較的長時間持続されている。   From 90 to 105 minutes and from 110 to 120 minutes in FIG. 15A, the amplitude of the zero-cross slope time-series waveform increases rapidly, and then continues with the amplitude increasing from 120 to 145 minutes. Since this amplitude is greater than or equal to a predetermined value set in advance, the determination output means 616 determines that these timings are in the uplift state. When this is compared with the distribution rate of the zero-cross slope time-series waveform in FIG. 15C, the activity adjustment signal 0.0053 Hz exceeds the distribution rate of the function adjustment signal 0.0017 Hz in the vicinity of 85 minutes and 95 minutes, and the increase in fatigue. A state has occurred. In terms of the determination result, a stimulus of determination level 7 is applied in the vicinity of 85 minutes. On the other hand, between 85 and 94 minutes and between 96 and 145 minutes, the function adjustment signal 0.0017 Hz exceeds the distribution rate of the activity adjustment signal 0.0053 Hz. Stimulations corresponding to determination levels 7 to 8 are applied to minutes, 125 minutes, 132 minutes, 135 minutes, 137 minutes, and 143 minutes. By this stimulation, the state of enhanced sympathetic nerve function continues, that is, the arousal state is maintained for a relatively long time.

図15(a)から150〜160分付近では、ゼロクロス傾き時系列波形の振幅が小さくなっており、これが予め設定された所定値以下であるため、高揚状態を終了したと判定される。そのため、156分、158付近において、判定レベル7の刺激が付与され、覚醒状態に導こうとしている。しかし、図16(a)に示したように、ゼロクロス傾き時系列波形が、165分以降、振幅が急激に増大している。これは、それ以前の振幅と比較した場合に、高揚状態と判定される場合よりも、より大きな比率で増大しており、入眠予兆現象と判定される。図16(c)では175分過ぎに、機能調整信号0.0017Hzの急激な上昇と、活動調整信号0.0053Hzの急激な低下があり、その後、機能調整信号0.0017Hzの分布率が、活動調整信号0.0053Hzの分布率を大きく上回っている。この点からも175分過ぎに入眠予兆現象が生じていると判定できる。   In the vicinity of 150 to 160 minutes from FIG. 15 (a), the amplitude of the zero-cross slope time series waveform is small, and this is below a predetermined value set in advance, so it is determined that the uplift state has ended. Therefore, at 156 minutes and around 158, a stimulus of determination level 7 is applied, and the wakefulness is being led. However, as shown in FIG. 16A, the amplitude of the zero-crossing tilt time series waveform increases rapidly after 165 minutes. When compared with the amplitude before that, it increases at a larger ratio than when it is determined to be an uplifted state, and is determined to be a predictive sleep phenomenon. In FIG. 16C, after 175 minutes, there is a sudden rise in the function adjustment signal 0.0017 Hz and a sudden drop in the activity adjustment signal 0.0053 Hz, and then the distribution rate of the function adjustment signal 0.0017 Hz is This greatly exceeds the distribution rate of the adjustment signal 0.0053 Hz. From this point as well, it can be determined that the sleep onset sign phenomenon has occurred after 175 minutes.

判定結果を見ると、図16(d)に示したように、165〜175分前後において、判定レベル8の刺激が連続的ないし断続的に付与されている。これは、高揚状態が終了して、さらに入眠予兆現象を検出したために、運転者に強く休憩を促すべく、刺激付与手段62が連続駆動したものである。   Looking at the determination results, as shown in FIG. 16 (d), the stimulation at the determination level 8 is applied continuously or intermittently around 165 to 175 minutes. This is because the stimulus applying means 62 is continuously driven in order to strongly encourage the driver to take a rest because the elevating state has ended and a sleep onset sign phenomenon has been detected.

実験例4より、疲労度の上昇状態と判定された場合、同一生体状態が所定時間以上継続している状態と判定された場合に刺激を付与する構成とした場合、必要なタイミングでランダムに刺激が付与されるため、運転者の活動にリズムを付けることができ、運転者は覚醒状態を長く維持できることがわかった。また、高揚状態に至った場合も、その状態を維持するように刺激でき、眠気が訪れにくい。その一方、それでも長時間の活動により眠気が訪れるが、その際、すなわち入眠予兆現象を検出した際には、より強い警告で休憩を促すことができる。   According to Experimental Example 4, when it is determined that the degree of fatigue is increased, when it is determined that the same biological state has been continued for a predetermined time or more, a stimulus is applied, and the stimulation is randomly performed at a necessary timing. It was found that the driver's activities can be rhythmized and the driver can maintain the awake state for a long time. In addition, even when an uplifted state is reached, it can be stimulated to maintain that state, and drowsiness is difficult to visit. On the other hand, drowsiness may still occur due to long-term activity, but at that time, that is, when a sleep onset sign phenomenon is detected, a break can be urged with a stronger warning.

(実験例5)
図17〜図19は、2013年2月16日、福井県から東広島市への復路におけるデータである。なお、上記の実験例1は、この実験例4の中で、120〜150分のデータを、刺激付与手段62によって覚醒誘導された典型事例として取り上げて詳細に分析したものである。
図17(d)から、20分前後、30分前後に判定レベル7に相当する刺激が出力されている。これは、図17(c)に示されているように、疲労度の上昇を示す活動調整信号0.0053Hzの分布率を機能調整信号0.0017Hzの分布率を上回ったタイミングであり、覚醒誘導するのに機能している。
(Experimental example 5)
17 to 19 are data on a return route from Fukui Prefecture to Higashihiroshima City on February 16, 2013. FIG. In addition, in the above experimental example 1, in this experimental example 4, data of 120 to 150 minutes is taken as a typical case in which arousal induction is performed by the stimulus applying means 62 and analyzed in detail.
From FIG. 17D, a stimulus corresponding to the judgment level 7 is output around 20 minutes and around 30 minutes. As shown in FIG. 17 (c), this is the timing when the distribution rate of the activity adjustment signal 0.0053 Hz indicating an increase in the degree of fatigue exceeds the distribution rate of the function adjustment signal 0.0017 Hz. It works to do.

図17(d)及び図18(d)において、35〜45分、48分〜59分、73〜90分において、判定レベル7〜8の刺激が付与されている。これらは、図17(c)及び図18(c)に示すように、機能調整信号0.0017Hzの分布率が継続して活動調整信号0.0053Hzの分布率を上回っており、交感神経機能の亢進状態となっている覚醒状態を持続させるための刺激として機能している。   In FIG. 17 (d) and FIG. 18 (d), stimulations of determination levels 7 to 8 are given at 35 to 45 minutes, 48 to 59 minutes, and 73 to 90 minutes. As shown in FIG. 17 (c) and FIG. 18 (c), the distribution ratio of the function adjustment signal 0.0017 Hz continues to exceed the distribution ratio of the activity adjustment signal 0.0053 Hz. It functions as a stimulus for sustaining the arousal state that is in an enhanced state.

図18(d)において、93〜105分において、判定レベル7〜8の刺激が付与されているが、これは、図18(c)に示したように、疲労度の上昇を示す活動調整信号0.0053Hzの分布率を機能調整信号0.0017Hzの分布率を上回ったタイミングであり、覚醒誘導するのに機能している。110〜118分の間は、機能調整信号0.0017Hzの分布率が活動調整信号0.0053Hzを上回っており、覚醒維持のための刺激となっている。127〜136分にかけては疲労度の上昇による覚醒誘導のための刺激が付与され、142〜148分にかけては覚醒維持のための刺激が付与されている。なお、図18(a)のゼロクロス傾き時系列波形では、140〜154分にかけて振幅値が所定以上で推移しており、この時点は高揚状態と判定される。155〜160分の間で刺激が付与されているが、これは、高揚状態の終了に伴うもので、図18(c)から明らかなように、154〜156分で疲労度の上昇を示す活動調整信号0.0053Hzの分布率の上昇が見られる。   In FIG. 18 (d), stimulations of judgment levels 7 to 8 are applied at 93 to 105 minutes. This is an activity adjustment signal indicating an increase in fatigue level as shown in FIG. 18 (c). This is the timing when the distribution rate of 0.0053 Hz exceeds the distribution rate of the function adjustment signal 0.0017 Hz, and functions to induce wakefulness. During the period of 110 to 118 minutes, the distribution rate of the function adjustment signal 0.0017 Hz exceeds the activity adjustment signal 0.0053 Hz, which is a stimulus for maintaining arousal. A stimulus for awakening induction due to an increase in the degree of fatigue is applied from 127 to 136 minutes, and a stimulus for maintaining arousal is applied from 142 to 148 minutes. In the zero cross slope time series waveform of FIG. 18 (a), the amplitude value changes over a predetermined value from 140 to 154 minutes, and at this time point, it is determined as an uplift state. Stimulation was applied between 155 and 160 minutes, which is accompanied by the end of the uplifted state, and as shown in FIG. 18 (c), activity showing an increase in fatigue at 154 to 156 minutes. An increase in the distribution rate of the adjustment signal 0.0053 Hz is observed.

その後、図19(c),(d)から、疲労度の上昇となる173〜176分、185〜192分付近で刺激が付与され、交感神経機能の亢進状態の継続時間帯となっている180〜185分、200分付近において、刺激が付与されている。これにより、覚醒状態の維持が図られている。従って、約170分以降は、所定のタイミングでありながら、ランダムに付与される刺激により、内分泌系の適度に活性で、1/fの生体ゆらぎも維持され、その結果として、ゼロクロス傾き時系列波形及びピーク傾き時系列波形共に、適宜の振幅及び周期で推移し、眠気をあまり感じることなく、覚醒状態を維持している。   Thereafter, from FIGS. 19C and 19D, stimulation is applied at around 173 to 176 minutes and 185 to 192 minutes where the degree of fatigue increases, which is the duration of the enhanced state of sympathetic nerve function 180. Stimulation is applied at around 185 minutes and 200 minutes. Thereby, the awakening state is maintained. Therefore, after about 170 minutes, the endocrine system is moderately active and 1 / f biological fluctuation is maintained by a randomly applied stimulus at a predetermined timing. As a result, a zero-cross slope time series waveform is maintained. In addition, both the peak slope time-series waveform change with an appropriate amplitude and cycle, and the awake state is maintained without feeling much sleepiness.

(実験例6)
実験例6は、実験例4,5と同じ被験者が、2013年2月25日、東広島市西条から島根県トラック協会までの実車走行実験の結果であり、図20〜図25に示す。なお、被験者に簡易脳波計を装着し、脳波についても測定した。図20〜図22の(a)は、ゼロクロス傾き時系列波形演算手段613から得られる傾き時系列波形(ゼロクロス傾き時系列波形)を示した図であり、図20〜図22の(b)は、分布率演算手段615によって解析されたゼロクロス傾き時系列波形の分布率の時系列波形を示した図であり、図20〜図22(c)は、ディスプレイに表示された判定結果の時系列波形を示した図であり、図20〜図22の(d)はα波の時系列波形を示した図であり、図20〜図22の(e)はθ波の時系列波形を示した図である。
図23〜図25の(a)は、図20〜図22の(a)のデータにピーク傾き時系列波形を併せて示したものであり、図23〜図25の(f)〜(g)は、図20〜図22の(d)〜(e)と同じデータである。図23〜図25の(b)は、ゼロクロス傾き時系列波形とピーク傾き時系列波形から求めた0.0017Hzの分布率であり、図23〜図25の(c)は、ゼロクロス傾き時系列波形とピーク傾き時系列波形から求めた0.0035Hzの分布率であり、図23〜図25の(d)は、ゼロクロス傾き時系列波形とピーク傾き時系列波形から求めた0.0053Hzの分布率である。
(Experimental example 6)
Experimental example 6 is the result of an actual vehicle running test from Saijo, Higashihiroshima City to Shimane Truck Association on February 25, 2013, as shown in FIGS. In addition, the test subject attached | subjected the simple electroencephalograph, and also measured the electroencephalogram. 20 (a) to 22 (a) are diagrams showing a slope time series waveform (zero cross slope time series waveform) obtained from the zero cross slope time series waveform calculation means 613, and FIGS. 20 (b) to 22 (b) are views. FIG. 20 is a diagram showing a time-series waveform of the distribution ratio of the zero-cross slope time-series waveform analyzed by the distribution-rate calculating means 615, and FIGS. 20 to 22 (c) are time-series waveforms of determination results displayed on the display. FIGS. 20 to 22 (d) are diagrams illustrating α-wave time-series waveforms, and FIGS. 20 to 22 (e) are diagrams illustrating θ-wave time-series waveforms. It is.
(A) in FIGS. 23 to 25 show the data of FIGS. 20 to 22 together with the peak inclination time series waveform, and (f) to (g) in FIGS. 23 to 25. Is the same data as (d) to (e) of FIGS. (B) in FIG. 23 to FIG. 25 is a distribution rate of 0.0017 Hz obtained from the zero-cross slope time series waveform and the peak slope time-series waveform, and (c) in FIGS. 23 to 25 are zero-cross slope time series waveforms. And the distribution rate of 0.0035 Hz obtained from the peak inclination time series waveform, and (d) in FIGS. 23 to 25 are the distribution ratio of 0.0053 Hz obtained from the zero-cross inclination time series waveform and the peak inclination time series waveform. is there.

図20(b),(c)より、70分付近の刺激は、活動調整信号0.0053Hzが上昇していることから疲労度の上昇タイミングにおいて覚醒誘導を果たすための刺激である。図20(b),(c)から、70分付近を除いた5〜68分、73〜80分における刺激は、交感神経機能の亢進状態の維持、すなわち覚醒状態の維持のために付与された刺激と判断できる。但し、図23(b)〜(d)を参照すると、27分付近、45分付近、72分付近では、機能調整信号0.0017Hz、疲労受容信号0.0035Hz、活動調整信号0.0053Hzのゼロクロス傾き時系列波形とピーク傾き時系列波形から求めた各分布率のうちのいずれか少なくとも一つにおいて乖離する傾向のある時間帯である。従って、これらの時間帯では、交感神経機能の活性度と副交感神経機能の活性度の乖離による疲労度の上昇状態と判定でき、それに応じて覚醒誘導するために刺激が付与されたものと捉えられる。   20B and 20C, the stimulus in the vicinity of 70 minutes is a stimulus for performing the awakening induction at the timing of increasing the fatigue level because the activity adjustment signal 0.0053 Hz is rising. 20 (b) and 20 (c), stimulation at 5 to 68 minutes and 73 to 80 minutes, excluding the vicinity of 70 minutes, was applied to maintain an enhanced state of sympathetic nerve function, that is, to maintain an arousal state. It can be judged as a stimulus. However, referring to FIGS. 23B to 23D, the zero crossing of the function adjustment signal 0.0017 Hz, the fatigue acceptance signal 0.0035 Hz, and the activity adjustment signal 0.0053 Hz is around 27 minutes, 45 minutes, and 72 minutes. This is a time zone in which at least one of the distribution rates obtained from the slope time series waveform and the peak slope time series waveform tends to deviate. Therefore, in these time zones, it can be determined that the fatigue level is increased due to the difference between the activity level of the sympathetic nerve function and the activity level of the parasympathetic nerve function, and it can be considered that the stimulus is given to induce awakening accordingly. .

図21(b),(c)より、80〜83分付近では、活動調整信号0.0053Hzの分布率の上昇が見られ、対応した刺激が付与されている。一方、図24(b),(e)より、83〜85分付近では、ゼロクロス傾き時系列波形とピーク傾き時系列波形から求めた0.0017Hzの分布率の乖離が見られ、それに対応した刺激が付与されている。90分前後は、図21(b),(c)より、交感神経機能の亢進状態の継続判定による刺激が付与されている。97分付近は活動調整信号0.0053Hzの上昇による刺激が、98〜103分付近では交感神経機能の亢進状態の継続判定による刺激が付与され、108〜114分付近は活動調整信号0.0053Hzの上昇の上昇による刺激が付与され、122〜129分付近は交感神経機能の亢進状態の継続判定による刺激が付与され、130〜132分付近は活動調整信号0.0053Hzの上昇による刺激が付与されている。135〜143分付近では、交感神経機能の亢進状態の継続判定による刺激が付与され、その後、図21(a)からわかるように、ゼロクロス傾き時系列波形の振幅が所定以上となって高揚状態になっている。これは、135〜143付近の刺激がきっかけとなったものと考えられ、高揚状態が155分過ぎまで継続している。その後、図22(a)より、160分付近で急激に振幅が小さくなり、高揚状態が終了したものと判定され、刺激が付与されている。160〜168分付近、175〜180付近では、ゼロクロス傾き時系列波形の振幅が急激に増大し、かつ、各周波数成分の分布率におけるゼロクロス傾き時系列波形とピーク傾き時系列波形から求めたもの同士の間での乖離が大きくなっており、入眠予兆現象が出現したものと判定される。そのため、これらの時間帯では、判定レベル7〜8の刺激が断続的に付与され、休憩を促している。   21 (b) and 21 (c), an increase in the distribution rate of the activity adjustment signal 0.0053 Hz is observed in the vicinity of 80 to 83 minutes, and a corresponding stimulus is applied. On the other hand, as shown in FIGS. 24B and 24E, in the vicinity of 83 to 85 minutes, there is a discrepancy between the distribution rate of 0.0017 Hz obtained from the zero-cross slope time series waveform and the peak slope time series waveform, and the corresponding stimulus. Is granted. About 90 minutes, as shown in FIGS. 21 (b) and 21 (c), the stimulation by the continuous determination of the enhanced state of the sympathetic nerve function is given. In the vicinity of 97 minutes, stimulation due to an increase in the activity adjustment signal 0.0053 Hz is applied, in the vicinity of 98 to 103 minutes, stimulation due to continued determination of the enhanced state of the sympathetic nerve function is applied, and in the vicinity of 108 to 114 minutes, the activity adjustment signal 0.0053 Hz Stimulation due to an increase in the increase is applied, stimulation in the vicinity of 122 to 129 minutes is applied by the continuous determination of the enhanced state of the sympathetic nerve function, and stimulation in the vicinity of 130 to 132 minutes is applied due to the increase in the activity adjustment signal 0.0053 Hz. Yes. In the vicinity of 135 to 143 minutes, stimulation based on the continuation determination of the enhanced state of the sympathetic nerve function is given, and thereafter, as can be seen from FIG. It has become. This is considered to be triggered by the stimulation in the vicinity of 135 to 143, and the uplifted state continues until 155 minutes. Thereafter, from FIG. 22 (a), the amplitude suddenly decreases in the vicinity of 160 minutes, and it is determined that the uplifted state has ended, and a stimulus is applied. In the vicinity of 160 to 168 minutes and in the vicinity of 175 to 180, the amplitude of the zero-cross slope time series waveform increases rapidly, and those obtained from the zero-cross slope time series waveform and the peak slope time series waveform in the distribution ratio of each frequency component It is determined that the sleep symptom phenomenon has appeared. Therefore, in these time zones, stimulations of determination levels 7 to 8 are intermittently applied to encourage a break.

実験例6より、各周波数成分の分布率におけるゼロクロス傾き時系列波形とピーク傾き時系列波形から求めたもの同士の間での乖離を併せて判定することで、疲労度の上昇タイミングをより適切に特定でき、必要なタイミングでの刺激をより適切に付与できることがわかる。その結果、実験例1及び4と同様に、適切なタイミングでランダムな刺激が付与され、それがリズム感となって覚醒度の高い状態での運転を継続させることができる。   From Experimental Example 6, it is possible to more appropriately determine the increase in fatigue level by determining the deviation between the zero cross slope time-series waveform and the peak slope time-series waveform in the distribution ratio of each frequency component. It can be identified that it is possible to more appropriately apply the stimulus at the required timing. As a result, similar to Experimental Examples 1 and 4, a random stimulus is applied at an appropriate timing, which becomes a rhythmic feeling and can continue driving in a state of high arousal.

(実験例7〜12)
図26〜図29は、50歳代の男性被験者Bの解析データ(実験例7〜10)を示したものであり、図30〜図31は、50歳代の男性被験者Aの解析データ(実験例11〜12)を示したものである。なお、各図の(a)は、ゼロクロス傾き時系列波形演算手段613から得られる傾き時系列波形(ゼロクロス傾き時系列波形)を示した図であり、(b)は(a)の平滑化微分波形を示した図であり、(c)は、分布率演算手段615によって解析されたゼロクロス傾き時系列波形の分布率の時系列波形を示した図であり、(d)は、ディスプレイに表示された判定結果の時系列波形を示した図である。また、(d)の判定結果中で示された黒色の三角印「眠気チェック」は被験者が眠気を感じてタッチパネルのボタンを押したタイミングである。
(Experimental examples 7 to 12)
26 to 29 show analysis data (experimental examples 7 to 10) of a male subject B in his 50s, and FIGS. 30 to 31 show analysis data (experimental) of a male subject A in his 50s. Examples 11 to 12) are shown. In addition, (a) of each figure is the figure which showed the inclination time series waveform (zero cross inclination time series waveform) obtained from the zero cross inclination time series waveform calculating means 613, (b) is the smoothing differentiation of (a). It is the figure which showed the waveform, (c) is the figure which showed the time series waveform of the distribution rate of the zero cross inclination time series waveform analyzed by the distribution rate calculating means 615, (d) is displayed on a display. It is the figure which showed the time series waveform of the determination result. The black triangle mark “Drowsiness Check” shown in the determination result of (d) is the timing when the subject feels drowsy and presses a button on the touch panel.

図26の実験例7では、23分付近までは、ゼロクロス傾き時系列波形は中程度の振幅で揺らいでおり、また(d)の判定結果もレベル1〜4付近で推移しているため、ある程度元気な状態であることがわかる。但し、14〜16分付近で、活動調整信号0.0053Hzの分布率が機能調整信号0.0017Hzの分布率を上回っているため、15分30秒付近で、レベル7に相当する刺激が付与されている。この刺激が付与される前は、レベル4付近の状態と判定されることが多かったが、この刺激が付与された後は、レベル1付近の判定が増加しており、刺激によって覚醒度が上がっていることがわかる。   In Experimental Example 7 of FIG. 26, the zero-cross slope time-series waveform fluctuates with a medium amplitude until around 23 minutes, and the determination result of (d) also changes in the vicinity of levels 1 to 4 to some extent. It turns out that it is in a healthy state. However, since the distribution rate of the activity adjustment signal 0.0053 Hz exceeds the distribution rate of the function adjustment signal 0.0017 Hz around 14 to 16 minutes, a stimulus corresponding to level 7 is applied around 15 minutes 30 seconds. ing. Before this stimulus was applied, it was often determined that the state was near level 4. However, after this stimulus was applied, the determination near level 1 was increased, and the degree of arousal was increased by the stimulus. You can see that

23分付近ではレベル11の判定により刺激が付与されている。これは、機能調整信号0.0017Hzの分布率が活動調整信号0.0053Hzの分布率を上回った状態が継続したためであり、その後、判定レベル1の状態が増加し、覚醒誘導されている。但し、25分付近と27分付近で被験者が「眠気チェック」のボタンを押している。しかし、これは、刺激の付与タイミングと2分以上の差があり、主観とは不一致であることから、疲労感がまだ少ない状態であると言える。   In the vicinity of 23 minutes, stimulation is given by the determination of level 11. This is because the state in which the distribution rate of the function adjustment signal 0.0017 Hz exceeds the distribution rate of the activity adjustment signal 0.0053 Hz is continued, and thereafter, the state of the determination level 1 is increased and the arousal is induced. However, the subject presses the “Drowsiness Check” button around 25 minutes and 27 minutes. However, there is a difference of 2 minutes or more from the timing of applying the stimulus, which is inconsistent with the subjectivity, so it can be said that the feeling of fatigue is still small.

28分付近では、機能調整信号0.0017Hzの分布率が大きく低下し、活動調整信号0.0053Hzの分布率が上昇したことから、レベル8の判定がなされて刺激が付与され、覚醒度が上昇している。そして、33〜40分付近では、機能調整信号0.0017Hzの分布率が活動調整信号0.0053Hzの分布率を上回った状態が継続しており、レベル7に相当する刺激が断続的に付与されている。この刺激の断続的な付与により、被験者の覚醒度の平均的なレベルが35〜40分にかけて非常に高くなっている((d)参照)。   In the vicinity of 28 minutes, the distribution rate of the function adjustment signal 0.0017 Hz is greatly reduced and the distribution rate of the activity adjustment signal 0.0053 Hz is increased. Therefore, the determination of level 8 is made and stimulation is given, and the arousal level is increased. doing. In the vicinity of 33 to 40 minutes, the distribution ratio of the function adjustment signal 0.0017 Hz continues to exceed the distribution ratio of the activity adjustment signal 0.0053 Hz, and a stimulus corresponding to level 7 is intermittently applied. ing. Due to the intermittent application of the stimulus, the average level of the subject's arousal level is very high over a period of 35 to 40 minutes (see (d)).

この被験者のように、健康で体調が良好の場合、主観的な疲労を感じた回数は極めて少なく、刺激が快適な運転の助けとして活用され、ほとんど疲れを感じることなく運転できていることがわかる。   Like this test subject, when he is healthy and in good health, the number of times he felt subjective fatigue was extremely low, and the stimulation was used as an aid to comfortable driving, indicating that he was able to drive with almost no fatigue. .

図27の実験例8では、判定レベル6が多く疲労レベルが比較的高いが、上記と同様に判定レベル7〜8の刺激が断続的に付与されている。被験者は33〜34分付近で眠気チェックのボタンを押しており、34分付近の刺激のタイミングと一致しており、強い眠気のある状態と判定できる。その後、35〜42分にかけてそのことに対応して断続的な刺激を付与し、覚醒誘導している。   In Experimental Example 8 of FIG. 27, the determination level 6 is large and the fatigue level is relatively high, but the stimulations of the determination levels 7 to 8 are intermittently applied as described above. The subject presses the drowsiness check button in the vicinity of 33 to 34 minutes, which coincides with the stimulation timing in the vicinity of 34 minutes, and can be determined as having a strong sleepiness. After that, intermittent stimulation is given correspondingly over 35 to 42 minutes, and awakening is induced.

図28の実験例9では、17分付近までは覚醒度が高いが、その後の覚醒度の低下により、19〜22分にかけて断続的な刺激が付与され、覚醒度を高めている。その後も、ランダムなタイミングで刺激が付与されているため、判定レベル1〜2に相当する高い覚醒度が維持されている。   In Experimental Example 9 of FIG. 28, the arousal level is high until around 17 minutes, but due to the subsequent decrease in the arousal level, intermittent stimulation is applied over 19 to 22 minutes to increase the arousal level. After that, since the stimulus is given at random timing, a high arousal level corresponding to the determination levels 1 to 2 is maintained.

図29の実験例10も実験例9と同様に、前半は比較的覚醒度が高いが、27分付近から覚醒度が低下している。これに対応してそれ以降断続的に刺激が付与されており、結果的に判定レベル1〜2の高い覚醒度が持続されている。   Similarly to Experimental Example 9, Experimental Example 10 in FIG. 29 has a relatively high arousal level in the first half, but the arousal level has decreased from around 27 minutes. Corresponding to this, stimulation is applied intermittently thereafter, and as a result, a high arousal level of judgment levels 1 to 2 is maintained.

図30の実験例11では、その判定結果からわかるように、16〜18分付近、20〜24分付近、28分付近、31分付近、38〜46分付近、52〜58分付近、63〜66分付近の刺激によって、その後、判定レベルが上がり、覚醒誘導がなされている。16分付近では眠気チェックのボタンが押され、マイクロスリープが生じたことが申告されているが、その前後の刺激により、その後、覚醒度が上がっている。   In Experimental Example 11 of FIG. 30, as can be seen from the determination result, around 16-18 minutes, around 20-24 minutes, around 28 minutes, around 31 minutes, around 38-46 minutes, around 52-58 minutes, around 63- After that, the stimulus level is increased by a stimulus of about 66 minutes, and arousal induction is performed. In the vicinity of 16 minutes, the sleepiness check button is pressed, and it is reported that micro sleep has occurred, but the degree of arousal has increased since then by stimulation before and after that.

図31の実験例12では、判定レベル6が多く、疲労レベルが高いと考えられるが、その分、判定レベル7〜8の刺激が断続的に付与されている。その結果、65分過ぎでは、覚醒度が上昇しており、それと共に刺激が付与されなくなっている。   In Experimental Example 12 of FIG. 31, the determination level 6 is high and the fatigue level is considered to be high, but the stimulations of the determination levels 7 to 8 are intermittently applied accordingly. As a result, after 65 minutes, the degree of arousal has increased, and stimulation is no longer applied.

(実験例13)
図32〜図36は、上記した運転支援装置60の判定出力手段616によって求められた職業運転手(トラック運転手)延べ400人分のデータ(白色印で表示)をプロットしたものである。各図の(a)は、ゼロクロス傾き時系列波形、分布率等において交感神経の亢進度合いが所定以上となった回数を計測時間との関係でプロットしたデータであり、(b)は、ゼロクロス傾き時系列波形を絶対値処理し、その面積を時間毎に積分して算出した値を疲労レベルとして計測時間との関係でプロットしたデータであり、(c)は、ゼロクロス傾き時系列波形、分布率等において覚醒度が所定以下の値となった回数を計測時間との関係でプロットしたデータである。なお、(b)の白色印がプロットされた範囲にひかれている曲線は、図の左側の曲線から順に、運行前より疲労が存在していると判定されるケースに相当する境界位置、運転開始後3時間後より疲労が増大するケースに相当する境界位置、運転開始後6時間後より疲労が増大するケースに相当する境界位置、運転開始後9時間後より疲労が増大するケースに相当する境界位置、疲労感が少ない状態で運転を継続できるケースの境界位置を示す。
(Experimental example 13)
32 to 36 are plots of data (indicated by white marks) for a total of 400 professional drivers (truck drivers) obtained by the determination output means 616 of the driving support device 60 described above. (A) of each figure is the data which plotted the frequency | count that the increase degree of the sympathetic nerve became more than predetermined in a zero cross inclination time series waveform, a distribution rate, etc., and (b) is zero cross inclination. Data obtained by plotting the time series waveform by absolute value processing and integrating the area for each time as a fatigue level as a fatigue level, and (c) is a zero cross slope time series waveform, distribution rate In this case, the number of times that the arousal level becomes a predetermined value or less is plotted in relation to the measurement time. In addition, the curve drawn in the range where the white mark of (b) is plotted is the boundary position corresponding to the case where it is determined that the fatigue is present before the operation, starting from the curve on the left side of the figure, the operation start Boundary position corresponding to the case where fatigue increases after 3 hours, boundary position corresponding to the case where fatigue increases after 6 hours from the start of operation, boundary corresponding to the case where fatigue increases after 9 hours from the start of operation Indicates the boundary position of the case where operation can be continued with less position and feeling of fatigue.

このように多人数のデータを集めることで、計測時間(運転時間)との関係で、交感神経の亢進度合い、疲労レベル、覚醒度の低下度合いがどの位置にプロットされるかにより、当該集団の中でそれぞれの状態が高いか低いかといった判定を行うことが可能となる。従って、運転支援装置60の記憶部にこれらのデータを基本データとして記憶させておき、新たに測定した被験者のデータが、計測時間との関係でどの位置にプロットされるかによって、当該被験者のそのデータを測定した際の生体状態を判定できる。   By collecting data of a large number of people in this way, depending on the position where the degree of sympathetic nerve enhancement, fatigue level, and degree of wakefulness is plotted in relation to the measurement time (driving time), It is possible to determine whether each state is high or low. Therefore, these data are stored as basic data in the storage unit of the driving support device 60, and the subject's newly measured data is plotted according to where the subject's data is plotted in relation to the measurement time. The biological state at the time of measuring data can be determined.

また、図32には、被験者Bが2月14日に東広島市から福井方面に運転を行った際の解析結果を黒丸印で示し、図33には、翌2月15日に運転を行った際の解析結果を黒丸印で示している。2月14日は、体調が優れ、計測時間中に高揚状態が生じた場合のデータであり、翌2月15日は、前日の高揚状態の反動に伴う疲労感が残るものの、体調が良好で覚醒度が高い状態でのデータである。   In addition, FIG. 32 shows the analysis result when subject B drove from Higashihiroshima City to Fukui on February 14 in black circles, and FIG. 33 drove on February 15 the next day. The analysis results are indicated by black circles. February 14th is the data when the physical condition is excellent and the uplifted state occurs during the measurement time, and the following February 15th is the feeling of fatigue due to the recoil of the uplifted state of the previous day, but the physical condition is good It is data in a state where arousal level is high.

図34は、被験者Bが2月16日に福井方面から東広島市方面に戻る際の解析結果を黒丸印で示したものであり、図35は翌2月17日の解析結果を黒丸印で示したものである。2月16日は、出張による疲れが残った状態であるが、途中、高揚状態が生じた場合のデータであり、2月14日〜15日のデータと比較して、覚醒度の低下度合いの出現数が多い。2月17日のデータは、前日の高揚状態の反動によって自覚的には疲労感が残っているが、回復傾向にあって、交感神経の亢進度合い、疲労感、覚醒度の低下度合いがいずれも低くなっている。   FIG. 34 shows the analysis result when subject B returns from Fukui direction to Higashihiroshima city on February 16, with black circle marks, and FIG. 35 shows the analysis result on the following February 17 with black circle marks. It is shown. February 16th is a state in which fatigue due to a business trip remains, but it is data when an uplifted state occurs on the way. Compared with data of February 14th to 15th, the degree of decrease in arousal level There are many occurrences. The data on February 17 shows that the feeling of fatigue remains subjectively due to the recoil of the uplifting state of the previous day, but there is a recovery tendency, and the degree of increase in sympathetic nerves, degree of fatigue, and degree of arousal are all It is low.

図36は、被験者Hのデータを、上記と同様に400名の職業運転手のデータ上にプロットしたものである。この図からは、交感神経の亢進度合いが比較的高い一方、疲労感、覚醒度の低下度合いが低いという判定ができる。   FIG. 36 is a plot of the data of subject H on the data of 400 professional drivers in the same manner as described above. From this figure, it can be determined that the degree of enhancement of the sympathetic nerve is relatively high, while the degree of decrease in fatigue and arousal level is low.

しかし、この被験者Hのデータを、図32〜図35で示した被験者Bのデータと比較した場合、図36の被験者Hの黒丸印のプロット位置は、図35の被験者Bの2月17日の黒丸印のプロット位置にもっとも近似している。被験者Bの2月17日は、「前日の高揚状態の反動によって自覚的には疲労感が残っているが、回復傾向にあって、交感神経の亢進度合い、疲労感、覚醒度の低下度合いがいずれも低くなっている状態」ときのデータであり、逆に言えば、このようなデータが現れた場合には、数時間前(すなわち2月16日のデータ)に、「高揚状態が生じたことがあった」と定義できる。従って、被験者Hの図36のデータは計測時間が約3時間であるが、それより以前に、「高揚状態」に相当する生体状態が生じていたことが推定できる。もちろん、これはあくまで一例であり、実際には、被験者Bのような各状態別のデータを多数用意して記憶部に記憶させておくことで、検討対象のデータがどのパターンに近似するかを判定してその状態をより正確に特定できると共に、その状態の数時間前がどのような状態であったかをより正確に推定できる。   However, when the data of the subject H is compared with the data of the subject B shown in FIGS. 32 to 35, the plot position of the black circle mark of the subject H in FIG. It is closest to the plot position of the black circle. Subject B's February 17: “Although there is still a feeling of fatigue due to the recoil of the previous day's uplift state, there is a recovery tendency, and the degree of increase in sympathetic nerves, fatigue, and degree of arousal are In other words, when such data appears, the “uplifted state occurred a few hours ago (that is, data on February 16). It can be defined as Therefore, although the measurement time of the data of FIG. 36 of the subject H is about 3 hours, it can be estimated that a biological state corresponding to the “uplifted state” had occurred before that. Of course, this is only an example. Actually, by preparing a lot of data for each state such as the subject B and storing it in the storage unit, it is possible to determine which pattern the data to be examined approximates. It is possible to determine the state more accurately by determination, and it is possible to more accurately estimate the state several hours before the state.

(実験例14)
次に、脳波との関連性、及び、眠気予兆現象(入眠予兆現象及び切迫睡眠現象を含む)と高揚状態の判別を検証する実験を行った。実験はインフォームコンセントを得た非喫煙者である50歳代男性において、自動車テストコース走行中の脳波・APW・主観評価の計測を行った。主観評価は事前に、「覚醒度合い」、「眠気の有無」、「リラックス度合い」について、変化が生じたときに自己申告するように指示した。実験結果を図37〜図40に示す。
(Experimental example 14)
Next, an experiment was conducted to verify the relevance to the electroencephalogram and the distinction between the drowsiness sign phenomenon (including the sleep onset sign phenomenon and the imminent sleep phenomenon) and the elevated state. In the experiment, a nonsmoker who was a non-smoker who got an informal outlet, measured EEG, APW, and subjective evaluation while driving a car test course. Subjective evaluation was in advance instructed to make a self-report when changes occurred regarding “degree of awakening”, “presence of sleepiness”, and “degree of relaxation”. Experimental results are shown in FIGS.

図37は被験者Aの走行結果であり、計測時間は180分である。実験走行では、60〜65分の間に眠気が生じたという申告結果であった。APWのゼロクロス傾き時系列波形を示す図37(a)の同時間帯では振幅の減少と周期の長周期化が生じている。また、43.5〜61.8分の時間帯では振幅と周期に乱れが生じている。一方、図37(b)ではこの時間帯の直後に0.0053Hzが優位となり、0.0017Hzは大きく減少した。図37(c)のθ波は40分強までは安定的に推移し、40〜70分強では増加傾向を示す。図37(d)のα波は、70分強までは増加傾向を示す。従って、脳波の変動の仕方から考えると、この時間帯の被験者は、リラックス状態にある中で、眠気が生じていたと考えられるが、α波とθ波が相反する変動の仕方を示していないため、θ波の増大があるものの、入眠に至っているものと考えられる。なお、図37(c)〜(e)の脳波のデータが欠けている箇所はアーチファクトが生じたものである。以上のことから、APWのゼロクロス傾き時系列波形における振幅の減少と周期の長周期化が眠気の発生の予兆を示す可能性があることがわかる。   FIG. 37 shows the traveling result of the subject A, and the measurement time is 180 minutes. In the test run, the result was that sleepiness occurred within 60 to 65 minutes. In the same time zone shown in FIG. 37A showing the APW zero-cross slope time-series waveform, the amplitude decreases and the period becomes longer. In the time zone of 43.5 to 61.8 minutes, the amplitude and period are disturbed. On the other hand, in FIG. 37 (b), 0.0053 Hz was dominant immediately after this time zone, and 0.0017 Hz was greatly reduced. The [theta] wave in FIG. 37 (c) changes stably up to just over 40 minutes, and shows an increasing tendency at over 40-70 minutes. The α wave in FIG. 37 (d) shows an increasing trend up to a little over 70 minutes. Therefore, from the viewpoint of how the brain waves fluctuate, it is considered that the subjects in this time zone were drowsy while in a relaxed state, but they do not show how the α and θ waves fluctuate oppositely. Although there is an increase in the θ wave, it is considered that the patient has fallen asleep. It should be noted that the portions where the electroencephalogram data in FIGS. 37 (c) to 37 (e) are missing are artifacts. From the above, it can be seen that a decrease in amplitude and a longer period in the APW zero cross slope time-series waveform may indicate the occurrence of sleepiness.

また、図37(a)の131.7〜160分の実線で囲まれた時間帯は、覚醒度が上昇し、高揚状態であったことが申告されている。図37(a)では、実線で示す時間帯において振幅がAからBへ増大(A=0.000289、B=0.001291)しており、周期はCからDに長周期化(C=4.5分間からD=5.7分間)した。すなわち、0.0037Hzから0.0029Hzに変化したことになる。一方、図37(b)におけるAPWのゼロクロス分布率では、0.0035Hzが減少傾向で、0.0017Hzが上昇傾向で、0.0053Hzは安定していた。図37(c)のθ波は、この時間帯は減少傾向で、160分以降は安定的に推移した。図37(d)のα波は、θ波に連動して推移した。従って131.7〜150分の時間帯は、リラックスして、若干の眠気はあるものの、図37(e)の矢印で示すようにβ波が高く、眠気に抵抗して覚醒を維持していた可能性が推察される。   In addition, it is reported that in the time zone surrounded by the solid line of 131.7 to 160 in FIG. In FIG. 37A, the amplitude increases from A to B (A = 0.000289, B = 0.001291) in the time zone indicated by the solid line, and the period is increased from C to D (C = 4). From 5 minutes to D = 5.7 minutes). That is, it changed from 0.0037 Hz to 0.0029 Hz. On the other hand, in the zero cross distribution rate of APW in FIG. 37 (b), 0.0035 Hz tends to decrease, 0.0017 Hz tends to increase, and 0.0053 Hz is stable. The θ wave in FIG. 37 (c) tended to decrease during this time period and remained stable after 160 minutes. The α wave in FIG. 37 (d) changed in conjunction with the θ wave. Therefore, in the time zone of 131.7 to 150 minutes, although relaxed and slightly drowsy, the β wave was high as shown by the arrow in FIG. The possibility is inferred.

図38は、APWのゼロクロス分布率(0.0017Hz)と簡易脳波計によるθ波パワースペクトルを比較した結果である。分布率の0.0017Hzは、40〜70分、95〜120分、130〜150分に増加している。θ波も同様に同じ時間帯に増加している。これらのことから、分布率の0.0017Hzとθ波は同様の傾向を示したことがわかる。以上のことから、振幅と周期の変化によって、眠気が発生する予兆と高揚状態を捉え得る可能性が示唆される。   FIG. 38 is a result of comparing the APW zero cross distribution rate (0.0017 Hz) and the θ wave power spectrum obtained by a simple electroencephalograph. The distribution rate of 0.0017 Hz increases to 40 to 70 minutes, 95 to 120 minutes, and 130 to 150 minutes. The θ wave also increases in the same time zone. From these, it can be seen that the distribution rate of 0.0017 Hz and the θ wave showed the same tendency. From the above, it is suggested that changes in amplitude and period can capture a sign of sleepiness and an elevated state.

ここで、これらを判別するためにゼロクロス傾き時系列波形に対し、高速フーリエ変換(以下、FFTと呼ぶ)を行った。そして、この結果に対し、定量化点数法を用いて2つの状態を判別することにした。図39(a)は被験者Aの眠気の予兆現象を捉えた時間帯に対してFFT(両軸対数表示)を行った結果を示す。解析区間43.5〜61.8分である。低周波側(図39(a)範囲(1))、中周波帯(図39(a)範囲(2))、高周波側(図39(a)範囲(3))に交感神経活動の亢進を示す波形が見られた。図39(a)の結果に対し、人の状態の定量化点数法を用いた結果、3点であった。   Here, in order to discriminate these, fast Fourier transform (hereinafter referred to as FFT) was performed on the zero-cross slope time series waveform. And it decided to discriminate | determine two states using this quantification point method with respect to this result. FIG. 39A shows the result of performing FFT (both axis logarithmic display) on the time zone in which the subject A's drowsiness sign is captured. The analysis interval is 43.5 to 61.8 minutes. Increased sympathetic activity on the low frequency side (FIG. 39 (a) range (1)), medium frequency band (FIG. 39 (a) range (2)), and high frequency side (FIG. 39 (a) range (3)). The waveform shown was seen. As a result of using the quantification point method of the human state, the result of FIG.

図39(b)は被験者Aの高揚状態を捉えた時間帯に対してFFT(両軸対数表示)を行った結果を示す。解析区間131.7〜150分である。高周波側(図39(b)範囲(3))に交感神経活動の亢進を示す波形が見られた。図39(b)の結果に対し、人の状態の定量化点数法を用いた結果、7点であった。   FIG. 39B shows the result of performing FFT (both axis logarithmic display) for the time zone in which the subject A's uplifted state was captured. The analysis interval is 131.7 to 150 minutes. A waveform showing an increase in sympathetic nerve activity was observed on the high frequency side (range (3) in FIG. 39 (b)). As a result of using the quantification point method of the human state, the result of FIG. 39B was 7 points.

以上のことから、振幅の変動が生じ、大小振幅波形が入り混じる眠気予兆現象と高揚状態は定量化点数法を用いることで判別できる可能性があると考えられる。そこで、他の条件に対し、同様の解析を行った。図40は眠気予兆現象が出現した時間帯の定量化点数と高揚状態が出現した時間帯の定量化点数の平均値を示す。これに対し等分散を仮定した2標本の平均値の差の検定を行った結果、p=6.47×10−12とp<0.05であり、眠気予兆現象と高揚状態の定量化点数には有意な差があることが示唆された。以上のことから、眠気予兆現象と高揚状態はゼロクロス傾き時系列波形において大小振幅が入り混じりかつ周波数の長周期化により捕捉することができ、定量化点数によって、これらの2つの状態を判別できることがわかった。 From the above, it is considered that the sign of drowsiness and the uplifting state in which amplitude fluctuation occurs and the amplitude waveform is mixed can be discriminated by using the quantification point method. Therefore, the same analysis was performed for other conditions. FIG. 40 shows the average value of the quantification score in the time zone in which the drowsiness sign phenomenon appeared and the quantification score in the time zone in which the uplift state appeared. On the other hand, as a result of the test of the difference between the average values of two samples assuming equal variance, p = 6.47 × 10 −12 and p <0.05, and the quantification score of the drowsiness sign phenomenon and the uplift state It was suggested that there was a significant difference in. From the above, the drowsiness predictor phenomenon and the uplift state can be captured by mixing the amplitudes in the zero-cross slope time-series waveform and by increasing the frequency period, and these two states can be discriminated by the quantification points. all right.

ここで、図41(a)はゼロクロス傾き時系列波形の振幅、図41(b)は周波数に対してベイズ推定を用いた眠気の発生率を算出した結果である。これより、振幅が小さい範囲1〜3、もしくは大きい範囲7〜10 において、眠気が発生し、周波数が低い範囲1〜3、もしくは高い範囲7〜10において眠気が発生することが推定された。定量化点数についても同様にベイズ推定を用いた。図41(c)は高揚状態である確率の結果を示し、図41(d)は眠気予兆現象である確率の結果を示す。図41(c)及び(d)を比較すると、定量化点数が低いと眠気予兆である可能性が高く、定量化点数が高いと高揚状態である可能性が高いことがわかった。   Here, FIG. 41A shows the amplitude of the zero-cross slope time series waveform, and FIG. 41B shows the result of calculating the incidence of sleepiness using Bayesian estimation with respect to the frequency. From this, it was estimated that drowsiness occurred in the range 1 to 3 or the range 7 to 10 where the amplitude was small, and drowsiness occurred in the range 1 to 3 or the range 7 to 10 where the frequency was low. Similarly, Bayesian estimation was used for the quantification points. FIG. 41 (c) shows the result of the probability of being in an uplift state, and FIG. 41 (d) shows the result of the probability of being a sleepiness sign phenomenon. Comparing FIGS. 41 (c) and (d), it was found that if the quantification score is low, there is a high possibility of being a drowsiness sign, and if the quantification score is high, there is a high possibility of being in an elevated state.

(実験例15)
ベイズ推定を利用した眠気の推定の有用性を検証するため、静的状態及び実車走行状態と条件を異ならせ、さらなる実験を行った。
(Experimental example 15)
In order to verify the usefulness of sleepiness estimation using Bayesian estimation, further experiments were conducted with different conditions from the static state and the actual vehicle running state.

(静的状態における実験)
背部体表脈波測定装置1によりAPWを測定すると同時に末梢循環系の情報を捉えるためにフィンガークリッププローブ(SR−5C、コニカミノルタ)を用い指尖容積脈波の計測を行った。生体データは200Hzで記録する。被験者は26歳から40歳(平均年齢:28.6、SD:4.5)までの健常な男性12名である。背部体表脈波測定装置1を装着した自動車用シートに60分間座り、5 分毎に眠気の度合いをVisual Analog Scale(VAS)で評価した。評価には、100mmの直線の左端に「非常に目が覚めている」、右端に「非常に眠い」と記された記録用紙を用い、被験者に直線上の自分自身の状態と一致する位置に垂直線を引くことを義務付けた。
(Experiment in static state)
The fingertip volume pulse wave was measured using a finger clip probe (SR-5C, Konica Minolta) in order to capture the information of the peripheral circulatory system at the same time that APW was measured by the back body surface pulse wave measuring apparatus 1. Biometric data is recorded at 200 Hz. The test subjects were 12 healthy men from 26 to 40 years old (average age: 28.6, SD: 4.5). The patient was seated on a car seat equipped with the back body surface pulse wave measuring device 1 for 60 minutes, and the degree of sleepiness was evaluated every 5 minutes using the Visual Analog Scale (VAS). For the evaluation, a recording sheet with “very awake” at the left end of the 100 mm straight line and “very sleepy” at the right end is used, and the subject is in a position that matches his / her own state on the straight line. Mandatory to draw a vertical line.

実験結果の代表例として被験者Aの眠気評価を図42(a)に、指尖容積脈波のパワー値傾き時系列を図42(b)に、APWの周波数傾き時系列を図42(c)に示す。図42(a)の線枠で示すように、測定開始から10分後に最も眠気が強くなっている。指尖容積脈波のパワー値傾き時系列波形は図42(b)の線枠で示すように振幅が大きく、長周期となっており、入眠予兆現象と考えられる。一方、APWの周波数傾き時系列波形は、図42(c)の線枠で示すように測定開始後10分から20分に大きな長周期の振幅が観察された。図42(b),(c)の点線枠部を高速フーリエ変換した結果を図42(d),(e)に示す。卓越周波数は一致していることが分かる。これらの結果より、指尖容積脈波とAPWの傾き時系列波形は、眠気が発生したときに、大振幅、長周期化することがわかる。これより、APWの周波数傾き時系列波形の振幅と周期から眠気の有無が推定できると考えられる。   As a representative example of the experimental results, FIG. 42A shows the sleepiness evaluation of the subject A, FIG. 42B shows the power value slope time series of the fingertip plethysmogram, and FIG. 42C shows the APW frequency slope time series. Shown in As shown by the line frame in FIG. 42 (a), drowsiness becomes strongest 10 minutes after the start of measurement. The power value inclination time series waveform of the finger plethysmogram has a large amplitude and a long period as shown by the line frame in FIG. On the other hand, in the APW frequency gradient time-series waveform, as shown by the line frame in FIG. 42 (c), a large long-period amplitude was observed from 10 minutes to 20 minutes after the start of measurement. 42 (d) and 42 (e) show the results of fast Fourier transform of the dotted frame portions in FIGS. 42 (b) and 42 (c). It can be seen that the dominant frequencies are in agreement. From these results, it can be seen that the fingertip volume pulse wave and the APW slope time-series waveform have a large amplitude and a long period when drowsiness occurs. From this, it is considered that the presence or absence of drowsiness can be estimated from the amplitude and period of the APW frequency gradient time series waveform.

次いで、被験者12名分の結果にベイズ推定法を用い、APWの周波数傾き時系列波形の振幅特性から眠気状態にあるときの確率を求めた。ここで、ベイズ推定法は、あるデータの原因が複数あるとき、それぞれの原因である確率を下記式(1)より求めるものである。本実験に置き換えると、データDがAPWの周波数傾き時系列の振幅、原因H1が覚?状態、原因H2が眠気状態となる。覚醒状態と眠気状態は同じ確率で発生するとした(P(H)=P(H)=1/2)。被験者の状態の判別は、VASの値を被験者毎に最大値を1として正規化し、0.75以下を覚醒状態、0.76以上を眠気状態とした。 Next, using the Bayesian estimation method for the results of 12 subjects, the probability of being in a sleepy state was obtained from the amplitude characteristics of the APW frequency gradient time series waveform. Here, in the Bayesian estimation method, when there are a plurality of causes of certain data, the probability of each cause is obtained from the following equation (1). When replaced with this experiment, the data D is the amplitude of the APW frequency gradient time series, the cause H1 is an arousal state, and the cause H2 is a sleepiness state. It is assumed that the arousal state and the sleepiness state occur with the same probability (P (H 1 ) = P (H 2 ) = 1/2). The determination of the state of the subject was performed by normalizing the VAS value with the maximum value being 1 for each subject, 0.75 or less as an awake state, and 0.76 or more as a sleepy state.

ベイズ推定により得られた結果を表1に示す。表1の1列目はAPWの周波数傾き時系列の振幅の範囲、2列目は覚醒状態の振幅の範囲内のデータ数、3列目は眠気状態の振幅の範囲内のデータ数、4列目は式(1)より求めた振幅毎の眠気確率である。APWの周波数傾き時系列の振幅が大きい範囲では眠気確率が高いことが分かる。また、振幅が小さい範囲でも眠気確率は高い。したがって、APW周波数傾き時系列の振幅が小さい5.95×10−5〜2.42×10−4の範囲と、振幅が大きい1.88×10−3〜2.24×10−3の範囲にあるとき、眠気確率は高く、眠気の推定に有用であると考えられる。 Table 1 shows the results obtained by Bayesian estimation. The first column of Table 1 is the amplitude range of the APW frequency gradient time series, the second column is the number of data in the amplitude range of the wakefulness state, the third column is the number of data in the amplitude range of the sleepy state, the fourth column The eye is the sleepiness probability for each amplitude obtained from the equation (1). It can be seen that the sleepiness probability is high in the range where the amplitude of the APW frequency gradient time series is large. In addition, the sleepiness probability is high even in a range where the amplitude is small. Therefore, the APW frequency gradient time series has a small amplitude range of 5.95 × 10 −5 to 2.42 × 10 −4 and a large amplitude range of 1.88 × 10 −3 to 2.24 × 10 −3 . Therefore, the probability of sleepiness is high, and it is considered useful for estimating sleepiness.

(実車走行状態における実験)
表1のベイズ推定の確率表を用い、実車走行実験で眠気推定の検証を行った。但し、安静状態で行った静的実験に比べると、運転状態では心拍数が増加する傾向にあり、心拍変動も大きくなると考えられる。そのため、静的実験で捉えた閾値を変更する必要があり、静的実験の振幅の変化よりも大きな変化を捉える必要がある。また、実車でのAPWの採取には、上記の背部体表脈波測定装置1を用いたが、振幅を機械判定する都合上からも振幅の分割幅を大きく設定した。新たに作成した確率表を表2に示す。表1で眠気確率が高いと推定された条件を含む振幅5.95×10−5〜4.96×10−4 と1.81×10−3〜2.24×10−3の範囲にあるときの推定状態を眠気状態、これ以外の振幅4.96×10−4 〜1.81×10−3の範囲を覚醒状態とした。推定状態と被験者の実際の状態を比較した。
(Experiment in actual vehicle running condition)
Using the Bayesian estimation probability table in Table 1, the sleepiness estimation was verified in an actual vehicle running experiment. However, compared to a static experiment performed in a resting state, the heart rate tends to increase in the driving state, and the heart rate variability is considered to increase. Therefore, it is necessary to change the threshold value captured in the static experiment, and it is necessary to capture a change larger than the change in the amplitude of the static experiment. Further, the AP body pulse wave measuring device 1 described above was used for collecting APW in an actual vehicle, but the amplitude division width was set large for the convenience of mechanical determination of the amplitude. The newly created probability table is shown in Table 2. In Table 1, the amplitude is in the range of 5.95 × 10 −5 to 4.96 × 10 −4 and 1.81 × 10 −3 to 2.24 × 10 −3 including the condition estimated to have high sleepiness probability. The estimated state at that time was the sleepy state, and the other amplitude range of 4.96 × 10 −4 to 1.81 × 10 −3 was the awake state. The estimated state was compared with the actual state of the subject.

本実験に参加した被験者は58歳の健康な男性であった。背部体表脈波測定装置1をシートに装着した自動車でテストコースを40〜100分間運転した。これを6回行った。被験者は眠気を感じるたびに車内に設置した時間記録用のボタンを押した。ベイズ推定によって得られた推定状態と実際の眠気の発生箇所の代表例を図43に示す。左の縦軸は推定状態を表しており、右の縦軸は被験者の状態を表している。眠気状態と推定されるとき、被験者は眠気を感じている。全6回の走行中、眠気状態と推定される箇所が33箇所あり、そのうち21箇所で被験者は眠気を感じていた。また、推定状態と実際の被験者の状態との関連を調べた結果を2×2クロステーブルで表したものを表3に示す。χ二乗検定の結果、P=1.5×10−4<0.05となり、APWの周波数傾き時系列の振幅から眠気を推定できると判断できる。 The subject who participated in this experiment was a 58 year old healthy man. The test course was driven for 40 to 100 minutes in an automobile with the back body surface pulse wave measuring device 1 mounted on the seat. This was done 6 times. Each time the subject felt sleepy, he pressed the time recording button installed in the car. FIG. 43 shows a representative example of the estimated state obtained by Bayesian estimation and the actual place where sleepiness occurs. The left vertical axis represents the estimated state, and the right vertical axis represents the state of the subject. The subject feels sleepy when estimated to be sleepy. During all 6 runs, there were 33 places that were estimated to be sleepy, of which 21 subjects felt sleepy. Table 3 shows the results of examining the relationship between the estimated state and the actual subject state in a 2 × 2 cross table. As a result of the chi-square test, P = 1.5 × 10 −4 <0.05, and it can be determined that drowsiness can be estimated from the amplitude of the APW frequency gradient time series.

これらのことから、ベイズ推定法を用いることで、APWの周波数傾き時系列波形が小振幅および大振幅になるとき、眠気を感じている確率が高いことが分かった。従って、推定した確率を用いることで、車両走行時のドライバーの眠気を推定できる。   From these, it was found that by using the Bayesian estimation method, when the APW frequency gradient time-series waveform has a small amplitude and a large amplitude, the probability of feeling sleepy is high. Therefore, by using the estimated probability, it is possible to estimate the sleepiness of the driver when the vehicle travels.

(実験例16)
刺激付与手段62における、聴覚的な刺激を付与する音出力装置(スピーカを含む音を出力するための機構部分)621よる音刺激と、視覚的な刺激を付与する画像表示装置(ディスプレイを含む画像を表示するための機構部分)622による動画刺激の有効性に関する実験を行った。画像表示装置622はダッシュボードの被験者から見やすい位置に設置し、各生体状態に対応して、図5(a)〜(f)に示したような画像が表示されるように設定した。背部体表脈波測定装置1を運転席にセットし、58歳の健康な男性被験者がテストコースを120分間運転して実験した。被験者は眠気を感じる度に申告し、観察者がその時の時間を記録した。
(Experimental example 16)
In the stimulus applying means 62, the sound output device (mechanism portion for outputting sound including a speaker) 621 for applying auditory stimulus and the image display device (image including display) for applying visual stimulus. An experiment on the effectiveness of moving image stimulation by 622 was performed. The image display device 622 is installed at a position that is easy to see from the subject on the dashboard, and is set so that images as shown in FIGS. 5A to 5F are displayed corresponding to each biological state. The back body surface pulse wave measuring device 1 was set in the driver's seat, and a 58-year-old healthy male subject drove the test course for 120 minutes for an experiment. Each time the subject felt drowsy, the observer reported and the time was recorded by the observer.

まず、実験例15の表2を利用したベイズ推定によって得られた推定状態と実際の眠気発生箇所と刺激の呈示箇所を図44に示す。左の縦軸はベイズ推定によって得られた推定状態を表しており、右の縦軸は被験者の状態を表している。三角印は刺激付与手段62による刺激の呈示箇所を表している。この走行で被験者は65分から90分の間に4回「覚醒度が下がった」と述べた。推定状態は、63分から88分の間で頻繁に眠気状態となっており、ベイズ推定により眠気を推定できている。   First, FIG. 44 shows an estimated state obtained by Bayesian estimation using Table 2 of Experimental Example 15, actual drowsiness occurrence locations, and stimulus presentation locations. The left vertical axis represents the estimated state obtained by Bayesian estimation, and the right vertical axis represents the state of the subject. A triangle mark represents a place where a stimulus is presented by the stimulus applying means 62. During this run, the test subject stated that “the degree of arousal has decreased” four times between 65 minutes and 90 minutes. The estimated state is frequently sleepy between 63 and 88 minutes, and sleepiness can be estimated by Bayesian estimation.

また、被験者は90分以降に眠気を申告しなかった。これに対し、刺激呈示回数は80分以降増加している。被験者の眠気と刺激呈示回数の関連を調べるため、実験開始から眠気を感じ始めた65分までを覚醒水準が低下していく状態、65分から120分までを覚醒水準が上昇していく状態とし、5分間当たりの刺激呈示回数との関係を2×2クロステーブルで表4に示す。   Also, the subject did not report drowsiness after 90 minutes. On the other hand, the number of stimulus presentations has increased since 80 minutes. In order to investigate the relationship between the subject's sleepiness and the number of stimulus presentations, the wakefulness level decreased from 65 minutes to 65 minutes when the experiment started and the wakefulness level increased from 65 minutes to 120 minutes. The relationship with the number of stimulus presentations per 5 minutes is shown in Table 4 as a 2 × 2 cross table.

フィッシャーの直接確率検定の結果、P=0.033<0.05となり、刺激呈示回数が覚醒水準の上昇に関連している可能性があり、音刺激と動画刺激が被験者を覚醒状態に誘導したことが推定できる。   As a result of Fisher's exact test, P = 0.033 <0.05, the number of stimulus presentations may be related to an increase in the arousal level, and sound stimulation and animation stimulation induced the subject to arousal state. Can be estimated.

なお、上記した例は、いずれも、車載のコンピュータである運転支援装置60の設定された判定出力手段616及びその記憶部に記憶されたデータを用いて解析を行っているが、これらの判定プログラムや各データは、運行管理者のコンピュータに設定し、上記と同様な解析を行うことができることはもちろんである。この場合、解析対象のデータを、車載の運転支援装置60から通信回線(無線等)を介して運行管理者のコンピュータに送信し、運行管理者のコンピュータにおいてもリアルタイムに解析できるようにしてもよいし、また、運転業務終了後に、運転支援装置60に記憶されているデータを取り出し、運行管理者のコンピュータにおいて事後解析するようにしてもよい。運行管理者は、このようなデータを収集することで、運転者毎に、運転時の状況を把握できると共に、より適切な運転をするためのアドバイスの付与などにも活用できる。   In each of the above-described examples, the analysis is performed using the determination output means 616 set in the driving support device 60 that is an in-vehicle computer and the data stored in the storage unit thereof. Of course, the data can be set on the operation manager's computer and analyzed in the same manner as described above. In this case, data to be analyzed may be transmitted from the in-vehicle driving support device 60 to the operation manager's computer via a communication line (wireless or the like) so that the operation manager's computer can also analyze the data in real time. In addition, after the driving operation is completed, the data stored in the driving support device 60 may be taken out and analyzed afterward in the operation manager's computer. By collecting such data, the operation manager can grasp the situation at the time of driving for each driver, and can also use it to give advice for more appropriate driving.

1 背部体表脈波測定装置
11 コアパッド
12 スペーサパッド
13 センサ
60 運転支援装置
61 生体状態判定手段
611 ゼロクロス検出手段
612 ピーク検出手段
613 ゼロクロス傾き時系列波形検出手段
614 ピーク傾き時系列波形検出手段
615 分布率演算手段
616 判定出力手段
62 刺激付与手段
621 音出力手段
622 画像表示手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Back body surface pulse wave measuring device 11 Core pad 12 Spacer pad 13 Sensor 60 Driving support device 61 Living body state determination means 611 Zero cross detection means 612 Peak detection means 613 Zero cross inclination time series waveform detection means 614 Peak inclination time series waveform detection means 615 Distribution Rate calculation means 616 Determination output means 62 Stimulus imparting means 621 Sound output means 622 Image display means

Claims (21)

生体信号測定装置により測定した運転者の生体信号である背部体表脈波を分析し、前記運転者の生体状態を判定する生体状態判定手段を備えた運転支援装置であって、
聴覚、視覚又は嗅覚的な刺激の少なくとも一つを含む刺激を前記運転者に付与する刺激付与手段を有し、
前記生体状態判定手段は、
前記背部体表脈波の分析により得られる指標から、疲労、注意力の低下又は眠気を含む覚醒度の低下に伴って出現する生体状態を判定し、その判定結果に応じて前記刺激付与手段を駆動させる指令を出力する判定出力手段を有し、
前記判定出力手段は、前記運転者を覚醒誘導するため、疲労、注意力の低下又は眠気を含む覚醒度の低下に伴って出現する警告レベルと判定される生体状態を検出したタイミング、及び、この警告レベルの生体状態の出現前に出現する覚醒度の低下に関連した関連兆候を検出したタイミングの双方で、前記刺激付与手段を駆動させる指令を出力する構成であり、かつ、前記警告レベルの生体状態の検出タイミングと前記関連兆候の検出タイミングとの時間差が所定時間以内と判定した場合には、前記運転者に休憩を促す刺激を付与するように前記刺激付与手段に指令する構成であることを特徴とする運転支援装置。
A driving support device including a biological state determination unit that analyzes a back body surface pulse wave that is a biological signal of a driver measured by a biological signal measuring device and determines a biological state of the driver,
Having a stimulus applying means for applying a stimulus including at least one of an auditory, visual or olfactory stimulus to the driver;
The biological state determination means includes
From the index obtained by analysis of the back body surface pulse wave, it is determined a biological state that appears with a decrease in arousal level including fatigue, reduced attention, or drowsiness, and depending on the determination result, the stimulus applying means Determination output means for outputting a command to drive,
The determination output means detects the biological state determined to be a warning level that appears with a decrease in arousal level including fatigue, reduced attention, or drowsiness in order to induce awakening of the driver, and this It is configured to output a command to drive the stimulus applying means at both timings of detecting related signs related to a decrease in arousal level appearing before the appearance of a warning level biological state , and the biological level at the warning level When it is determined that the time difference between the detection timing of the state and the detection timing of the related signs is within a predetermined time, the stimulation applying means is instructed to apply a stimulus that prompts the driver to take a break. A featured driving support device.
前記刺激付与手段が、聴覚的な刺激を付与する音出力装置と、視覚的な刺激を付与する画像表示装置との両者を併有してなる請求項記載の運転支援装置。 The stimulus applying means, the image display apparatus and driving support device both formed by both of an according to claim 1 for imparting a sound output device for imparting auditory stimuli, visual stimuli. 前記画像表示装置は、通常状態における前記各生体状態の変化を表示可能であると共に、前記判定出力手段からの指令により、前記覚醒誘導又は休憩を促す刺激を付与する際には、複数の画像を交互に表示して視覚的刺激を付与するように設定されている請求項記載の運転支援装置。 The image display device can display a change in each biological state in a normal state, and when applying a stimulus for prompting arousal or resting according to a command from the determination output unit, a plurality of images are displayed. The driving support device according to claim 2 , wherein the driving support device is set so as to be displayed alternately to give a visual stimulus. 前記画像表示装置に設定されている視覚的刺激を付与する際の画像は、前記各生体状態に対応して3〜10種類設定されていると共に、その種類毎に、2〜4画像が交互表示されるように設定されている請求項記載の運転支援装置。 Three to ten types of images for applying visual stimuli set in the image display device are set corresponding to each biological state, and two to four images are alternately displayed for each type. The driving support device according to claim 3 , wherein the driving support device is set to be performed. 前記判定出力手段は、
前記生体信号測定装置から得られた背部体表脈波の時系列波形におけるゼロクロス点を用いて周波数の時系列波形を求めるゼロクロス検出手段と、
前記生体信号測定装置から得られた背部体表脈波の時系列波形におけるピーク点を用いて周波数の時系列波形を求めるピーク検出手段と、
前記ゼロクロス検出手段により求められた前記周波数の時系列波形をスライド計算して周波数の傾き時系列波形を求めるゼロクロス傾き時系列波形演算手段と、
前記ピーク検出手段により求められた前記周波数の時系列波形をスライド計算して周波数の傾き時系列波形を求めるピーク傾き時系列波形演算手段と
を有し、
前記ゼロクロス傾き時系列波形演算手段から得られる傾き時系列波形及び前記ピーク傾き時系列波形演算手段から得られる傾き時系列波形の少なくとも一方の指標に基づき、前記覚醒度の低下に伴って出現する各種生体状態を判定する請求項1〜のいずれか1に記載の運転支援装置。
The determination output means includes
Zero-cross detection means for obtaining a time-series waveform of the frequency using a zero-cross point in the time-series waveform of the back body surface pulse wave obtained from the biological signal measuring device;
Peak detection means for obtaining a time series waveform of frequency using a peak point in a time series waveform of a back body surface pulse wave obtained from the biological signal measuring device;
Zero-cross slope time-series waveform calculating means for calculating the time-series waveform of the frequency by sliding calculation of the time-series waveform of the frequency obtained by the zero-cross detection means;
A peak slope time series waveform calculating means for obtaining a slope time series waveform of the frequency by sliding calculation of the time series waveform of the frequency obtained by the peak detection means;
Based on at least one index of the slope time series waveform obtained from the zero cross slope time series waveform computing means and the slope time series waveform computing means obtained from the peak slope time series waveform computing means, various types appearing with a decrease in the arousal level The driving support device according to any one of claims 1 to 4, wherein a biological state is determined.
前記判定出力手段は、
前記ゼロクロス傾き時系列波形演算手段から得られる傾き時系列波形又は前記ピーク傾き時系列波形演算手段から得られる傾き時系列波形をそれぞれ周波数分析して、0.001〜0.0027Hzの範囲の機能調整信号、0.002〜0.0052Hzの範囲の疲労受容信号及び0.004〜0.007Hzの活動調整信号に相当する各周波数成分を抜き出し、これらの周波数成分のそれぞれの分布率の変動を求める分布率演算手段を有し、前記分布率演算手段により求められる各周波数成分の分布率から、前記覚醒度の低下に伴って出現する各種生体状態を判定する請求項記載の運転支援装置。
The determination output means includes
Function analysis in the range of 0.001 to 0.0027 Hz is performed by frequency analysis of the slope time series waveform obtained from the zero cross slope time series waveform computing means or the slope time series waveform obtained from the peak slope time series waveform computing means. A signal, a fatigue acceptance signal in the range of 0.002 to 0.0052 Hz, and a frequency component corresponding to an activity adjustment signal of 0.004 to 0.007 Hz are extracted, and a distribution for obtaining a variation in the distribution rate of each of these frequency components The driving support device according to claim 5 , further comprising: a rate calculating unit that determines various biological states appearing with a decrease in the arousal level from a distribution rate of each frequency component obtained by the distribution rate calculating unit.
前記判定出力手段は、前記ゼロクロス傾き時系列波形演算手段から得られる傾き時系列波形を用いて得られる各周波数成分の分布率において、前記活動調整信号に相当する周波数成分の分布率が前記機能調整信号に相当する周波数成分の分布率を上回る場合に、前記覚醒度の低下に関連する関連兆候と判定する請求項記載の運転支援装置。 The determination output means is configured such that, in the distribution ratio of each frequency component obtained using the slope time series waveform obtained from the zero cross slope time series waveform calculation means, the distribution ratio of the frequency component corresponding to the activity adjustment signal is the function adjustment. The driving support device according to claim 6 , wherein when the distribution ratio of the frequency component corresponding to the signal is exceeded, it is determined as a related sign related to the decrease in the arousal level. 前記判定出力手段は、前記ゼロクロス傾き時系列波形演算手段から得られる傾き時系列波形を用いて得られる各周波数成分の分布率と、前記ピーク傾き時系列波形演算手段から得られる傾き時系列波形を用いて得られる各周波数成分の分布率とを、対応する周波数成分の分布率同士で比較した場合に、両者が乖離する傾向を示す場合に、交感神経機能の活性度と副交感神経機能の活性度の乖離によって出現する前記覚醒度の低下に関連する関連兆候と判定する請求項記載の運転支援装置。 The determination output means, a distribution ratio of each frequency component obtained by using a gradient time series waveform obtained from the zero-crossing slope time-series waveform calculation means, the inclination at the time-series waveform obtained from the peak slope time-series waveform computation means When the distribution ratio of each frequency component obtained by using the comparison is between the distribution ratios of the corresponding frequency components, the activity of the sympathetic nerve function and the activity of the parasympathetic nerve function The driving support device according to claim 6 , wherein the driving support device determines that the related sign is related to the decrease in the degree of arousal that appears due to the divergence. 前記判定出力手段は、前記ゼロクロス傾き時系列波形演算手段から得られる傾き時系列波形を用いて得られる各周波数成分の分布率において、前記機能調整信号の分布率が前記活動調整信号に相当する周波数成分の分布率を上回った状態が所定時間以上継続する場合、又は、前記活動調整信号の分布率が前記機能調整信号に相当する周波数成分の分布率を上回った状態が所定時間以上継続する場合に、前記覚醒度の低下に関連する関連兆候と判定する請求項記載の運転支援装置。 The determination output means is a frequency at which the distribution ratio of the function adjustment signal corresponds to the activity adjustment signal in the distribution ratio of each frequency component obtained using the slope time series waveform obtained from the zero cross slope time series waveform calculation means. When the state of exceeding the component distribution rate continues for a predetermined time or more, or when the state of distribution of the activity adjustment signal exceeding the frequency component distribution rate corresponding to the function adjustment signal continues for a predetermined time or more The driving support device according to claim 6 , wherein the driving support device is determined to be a related sign related to a decrease in the arousal level. 前記判定出力手段は、前記ゼロクロス傾き時系列波形演算手段から得られる傾き時系列波形及び前記ピーク傾き時系列波形演算手段から得られる傾き時系列波形の少なくとも一方の振幅が所定値以上の場合に、前記運転者が高揚状態か否かを判定する手段を有し、
前記高揚状態と判定された後、該高揚状態が終了したと判定された場合に、前記運転者に休憩を促す指令を前記刺激付与手段に出力する請求項記載の運転支援装置。
When the amplitude of at least one of the slope time series waveform obtained from the zero cross slope time series waveform computing means and the slope time series waveform obtained from the peak slope time series waveform computing means is a predetermined value or more, the determination output means Means for determining whether the driver is in an uplift state;
The driving support device according to claim 5 , wherein after determining that the uplifting state has been determined, the driving support device outputs a command for prompting the driver to take a break when the uplifting state is determined to have ended.
さらに、前記運転者が主観的に疲労、注意力の低下又は眠気を含む覚醒度の低下を感じた際に操作される入力手段からなる主観疲労特定手段が付設されており
前記判定出力手段は、前記主観疲労特定手段の入力タイミングと、前記刺激付与手段による刺激の出力タイミングとの時間差が所定の範囲内か否かを判定する手段を有し、
前記時間差が所定の範囲内と判定された場合に、前記運転者に休憩を促す指令を前記刺激付与手段に出力する請求項1〜10のいずれか1に記載の運転支援装置。
Furthermore, subjective fatigue identification means consisting of input means operated when the driver feels subjectively fatigue, a reduction in alertness or a decrease in arousal level including sleepiness, is attached ,
The determination output means includes means for determining whether or not a time difference between an input timing of the subjective fatigue identification means and a stimulus output timing by the stimulus applying means is within a predetermined range,
The driving support device according to any one of claims 1 to 10 , wherein when the time difference is determined to be within a predetermined range, a command for prompting the driver to take a break is output to the stimulus applying unit.
背部体表脈波の分析により得られる指標の変動と、その指標変動に対応して出現する生体状態との一般化した確率表が予め記憶部に記憶されており、
前記判定出力手段は、前記背部体表脈波の分析により得られた前記運転者の指標の変動を、前記記憶部にアクセスして読み込んだ前記確率表に照らし、前記各生体状態を判定する請求項1〜11のいずれか1に記載の運転支援装置。
A generalized probability table of index fluctuations obtained by analysis of the back body surface pulse wave and biological states appearing corresponding to the index fluctuations is stored in advance in the storage unit,
The determination output means determines each of the biological states by referring to the probability table read by accessing the storage unit for a change in the driver's index obtained by analyzing the back body surface pulse wave. The driving support device according to any one of Items 1 to 11 .
運転支援装置としてのコンピュータに、
生体信号測定装置により測定した運転者の生体信号である背部体表脈波を分析し、前記運転者の生体状態を判定する生体状態判定手順を実行させるコンピュータプログラムであって、
前記生体状態判定手順として、
前記背部体表脈波の分析により得られる指標から、疲労、注意力の低下又は眠気を含む覚醒度の低下に伴って出現する生体状態を判定し、その判定結果に応じて、聴覚、視覚又は嗅覚的な刺激の少なくとも一つを含む刺激を前記運転者に付与する刺激付与手段を駆動させる指令を出力する判定出力手順を実行させる構成であり、
前記判定出力手順が、前記運転者を覚醒誘導するため、疲労、注意力の低下又は眠気を含む覚醒度の低下に伴って出現する警告レベルと判定される生体状態を検出したタイミング、及び、この警告レベルの生体状態の出現前に出現する覚醒度の低下に関連した関連兆候を検出したタイミングの双方で、前記刺激付与手段を駆動させる指令を出力し、かつ、前記警告レベルの生体状態の検出タイミングと前記関連兆候の検出タイミングとの時間差が所定時間以内と判定した場合には、前記運転者に休憩を促す刺激を付与するように前記刺激付与手段に指令することを特徴とするコンピュータプログラム。
In a computer as a driving support device,
A computer program that analyzes a back body surface pulse wave, which is a driver's biological signal measured by a biological signal measuring device, and executes a biological state determination procedure for determining the biological state of the driver,
As the biological state determination procedure,
From the index obtained by the analysis of the back body surface pulse wave, it is determined a biological state that appears with a decrease in arousal level including fatigue, reduced attention, or drowsiness, and depending on the determination result, auditory, visual or It is configured to execute a determination output procedure for outputting a command for driving a stimulus applying unit that applies a stimulus including at least one of olfactory stimuli to the driver,
The timing at which the determination output procedure detects a biological state that is determined to be a warning level that appears in association with fatigue, a decrease in alertness or a decrease in arousal level including drowsiness in order to induce arousal to the driver, and this A command for driving the stimulus applying means is output at both timings of detecting related signs related to a decrease in arousal level appearing before the appearance of a warning level biological state, and the detection of the warning level biological state When the time difference between the timing and the detection timing of the related signs is determined to be within a predetermined time , the computer program is configured to instruct the stimulus applying unit to apply a stimulus that prompts the driver to take a break .
前記判定出力手順は、
前記生体信号測定装置から得られた背部体表脈波の時系列波形におけるゼロクロス点を用いて周波数の時系列波形を求めるゼロクロス検出手順と、
前記生体信号測定装置から得られた背部体表脈波の時系列波形におけるピーク点を用いて周波数の時系列波形を求めるピーク検出手順と、
前記ゼロクロス検出手順により求められた前記周波数の時系列波形をスライド計算して周波数の傾き時系列波形を求めるゼロクロス傾き時系列波形演算手順と、
前記ピーク検出手順により求められた前記周波数の時系列波形をスライド計算して周波数の傾き時系列波形を求めるピーク傾き時系列波形演算手順と
を実行し、
前記ゼロクロス傾き時系列波形演算手順から得られる傾き時系列波形及び前記ピーク傾き時系列波形演算手順から得られる傾き時系列波形の少なくとも一方の指標に基づき、前記覚醒度の低下に伴って出現する各種生体状態を判定する請求項13記載のコンピュータプログラム。
The determination output procedure includes:
Zero-cross detection procedure for obtaining a time-series waveform of a frequency using a zero-cross point in a time-series waveform of a back body surface pulse wave obtained from the biological signal measuring device;
A peak detection procedure for obtaining a time series waveform of a frequency using a peak point in a time series waveform of a back body surface pulse wave obtained from the biological signal measuring device;
A zero-cross slope time-series waveform calculation procedure for calculating a time-series waveform of the frequency by sliding the time-series waveform of the frequency obtained by the zero-cross detection procedure;
Performing a peak slope time series waveform calculation procedure to obtain a slope time series waveform of the frequency by sliding calculation of the time series waveform of the frequency obtained by the peak detection procedure;
Based on at least one index of the slope time series waveform obtained from the zero cross slope time series waveform computation procedure and the slope time series waveform computation procedure obtained from the peak slope time series waveform computation procedure, various types appearing with a decrease in the arousal level The computer program according to claim 13, which determines a biological state.
前記判定出力手順は、
前記ゼロクロス傾き時系列波形演算手順から得られる傾き時系列波形又は前記ピーク傾き時系列波形演算手順から得られる傾き時系列波形をそれぞれ周波数分析して、0.001〜0.0027Hzの範囲の機能調整信号、0.002〜0.0052Hzの範囲の疲労受容信号及び0.004〜0.007Hzの活動調整信号に相当する各周波数成分を抜き出し、これらの周波数成分のそれぞれの分布率の変動を求める分布率演算手順を実行し、前記分布率演算手順により求められる各周波数成分の分布率から、前記覚醒度の低下に伴って出現する各種生体状態を判定する請求項14記載のコンピュータプログラム。
The determination output procedure includes:
Functional adjustment in the range of 0.001 to 0.0027 Hz by frequency analysis of the slope time series waveform obtained from the zero cross slope time series waveform computation procedure or the slope time series waveform obtained from the peak slope time series waveform computation procedure. A signal, a fatigue acceptance signal in the range of 0.002 to 0.0052 Hz, and a frequency component corresponding to an activity adjustment signal of 0.004 to 0.007 Hz are extracted, and a distribution for obtaining a variation in the distribution rate of each of these frequency components The computer program according to claim 14 , wherein a rate calculation procedure is executed, and various biological states appearing with a decrease in the arousal level are determined from a distribution rate of each frequency component obtained by the distribution rate calculation procedure.
前記判定出力手順は、前記ゼロクロス傾き時系列波形演算手順から得られる傾き時系列波形を用いて得られる各周波数成分の分布率において、前記活動調整信号に相当する周波数成分の分布率が前記機能調整信号に相当する周波数成分の分布率を上回る場合に、前記覚醒度の低下に関連する関連兆候と判定する請求項15記載のコンピュータプログラム。 In the determination output procedure, in the distribution ratio of each frequency component obtained using the slope time series waveform obtained from the zero cross slope time series waveform calculation procedure, the distribution ratio of the frequency component corresponding to the activity adjustment signal is the function adjustment. The computer program according to claim 15 , wherein when the distribution ratio of the frequency component corresponding to the signal is exceeded, it is determined as a related sign related to the decrease in the arousal level. 前記判定出力手順は、前記ゼロクロス傾き時系列波形演算手順から得られる傾き時系列波形を用いて得られる各周波数成分の分布率と、前記ピーク傾き時系列波形演算手順から得られる傾き時系列波形を用いて得られる各周波数成分の分布率とを、対応する周波数成分の分布率同士で比較した場合に、両者が乖離する傾向を示す場合に、交感神経機能の活性度と副交感神経機能の活性度の乖離によって出現する前記覚醒度の低下に関連する関連兆候と判定する請求項15記載のコンピュータプログラム。 The determination output procedure, the distribution ratio of each frequency component obtained by using a gradient time series waveform obtained from the zero-crossing slope time-series waveform calculation procedure, the gradient time series waveform obtained from the peak slope time-series waveform calculation procedure When the distribution ratio of each frequency component obtained by using the comparison is between the distribution ratios of the corresponding frequency components, the activity of the sympathetic nerve function and the activity of the parasympathetic nerve function The computer program according to claim 15 , wherein the computer program is determined to be a related symptom associated with a decrease in the degree of arousal that appears due to the divergence of. 前記判定出力手順は、前記ゼロクロス傾き時系列波形演算手順から得られる傾き時系列波形を用いて得られる各周波数成分の分布率において、前記機能調整信号の分布率が前記活動調整信号に相当する周波数成分の分布率を上回った状態が所定時間以上継続する場合、又は、前記活動調整信号の分布率が前記機能調整信号に相当する周波数成分の分布率を上回った状態が所定時間以上継続する場合に、前記覚醒度の低下に関連する関連兆候と判定する請求項15記載のコンピュータプログラム。 In the determination output procedure, a distribution rate of each frequency component obtained using the slope time series waveform obtained from the zero-cross slope time series waveform calculation procedure is a frequency at which the distribution rate of the function adjustment signal corresponds to the activity adjustment signal. When the state of exceeding the component distribution rate continues for a predetermined time or more, or when the state of distribution of the activity adjustment signal exceeding the frequency component distribution rate corresponding to the function adjustment signal continues for a predetermined time or more The computer program according to claim 15 , wherein the computer program is determined to be a related sign related to a decrease in the degree of arousal. 前記判定出力手順は、前記ゼロクロス傾き時系列波形演算手順から得られる傾き時系列波形及び前記ピーク傾き時系列波形演算手順から得られる傾き時系列波形の少なくとも一方の振幅が所定値以上の場合に、前記運転者が高揚状態か否かを判定する手順を実行し
前記高揚状態と判定された後、該高揚状態が終了したと判定された場合に、前記運転者に休憩を促す指令を前記刺激付与手段に出力する請求項14記載のコンピュータプログラム。
The determination output procedure, when at least one of the amplitude of the slope time series waveform obtained from the zero cross slope time series waveform computation procedure and the slope time series waveform computation procedure obtained from the peak slope time series waveform computation procedure is a predetermined value or more, The procedure for determining whether or not the driver is in an uplift state is performed. After the determination that the driver is in an uplifted state, if it is determined that the uplifted state has ended, the instruction to prompt the driver to take a break is applied. 15. The computer program according to claim 14, which is output to the means.
前記判定出力手順は、前記運転者が主観的に疲労、注意力の低下又は眠気を含む覚醒度の低下を感じた際に操作される入力手段からなる主観疲労特定手段の入力タイミングと、前記刺激付与手段による刺激の出力タイミングとの時間差が所定の範囲内か否かを判定する手順を実行し、
前記時間差が所定の範囲内と判定された場合に、前記運転者に休憩を促す指令を前記刺激付与手段に出力する請求項1319のいずれか1に記載のコンピュータプログラム。
The determination output procedure includes: an input timing of a subjective fatigue identification unit including an input unit that is operated when the driver subjectively feels fatigue, a decrease in attention, or a decrease in arousal level including sleepiness; and the stimulus Executing a procedure for determining whether or not the time difference with the output timing of the stimulus by the applying means is within a predetermined range;
The computer program according to any one of claims 13 to 19 , wherein when the time difference is determined to be within a predetermined range, a command for prompting the driver to take a break is output to the stimulus applying unit.
背部体表脈波の分析により得られる指標の変動と、その指標変動に対応して出現する生体状態との一般化した確率表が予めコンピュータである運転支援装置の記憶部に記憶されており、
前記判定出力手順は、前記背部体表脈波の分析により得られた前記運転者の指標の変動を、前記記憶部にアクセスして読み込んだ前記確率表に照らし、前記各生体状態を判定する請求項1320のいずれか1に記載のコンピュータプログラム。
A generalized probability table of index fluctuations obtained by analysis of the back body surface pulse wave and biological states appearing corresponding to the index fluctuations is stored in advance in a storage unit of a driving support device that is a computer,
The determination output procedure determines each biological state in light of the driver's index fluctuation obtained by analyzing the back body surface pulse wave in light of the probability table read by accessing the storage unit. Item 21. The computer program according to any one of Items 13 to 20 .
JP2013175074A 2013-04-17 2013-08-26 Driving support device and computer program Active JP6209396B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013175074A JP6209396B2 (en) 2013-04-17 2013-08-26 Driving support device and computer program
PCT/JP2014/060878 WO2014171499A1 (en) 2013-04-17 2014-04-16 Driving assistance device and computer program

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013086458 2013-04-17
JP2013086458 2013-04-17
JP2013175074A JP6209396B2 (en) 2013-04-17 2013-08-26 Driving support device and computer program

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014223271A JP2014223271A (en) 2014-12-04
JP6209396B2 true JP6209396B2 (en) 2017-10-04

Family

ID=51731436

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013175074A Active JP6209396B2 (en) 2013-04-17 2013-08-26 Driving support device and computer program

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6209396B2 (en)
WO (1) WO2014171499A1 (en)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016112144A (en) * 2014-12-12 2016-06-23 株式会社デルタツーリング Living body state analysis device and computer program
JP6714352B2 (en) * 2015-11-30 2020-06-24 株式会社人間と科学の研究所 Biometric information management system
JP6876331B2 (en) 2015-12-12 2021-05-26 デルタ工業株式会社 Biological condition estimator, computer program and recording medium
WO2017099257A1 (en) 2015-12-12 2017-06-15 デルタ工業株式会社 Biological state estimation device, biological state estimation method, computer program, and recording medium
CN106023517B (en) * 2016-05-24 2019-02-12 北京金坤科创技术有限公司 A kind of falling from high altitude detection alarm method
JP6132327B1 (en) * 2016-09-12 2017-05-24 Kenpal株式会社 Operation management support system, operation management method, server device, and program
JP6836265B2 (en) * 2016-12-09 2021-02-24 デルタ工業株式会社 Biological condition estimation device, biological condition estimation method, computer program and recording medium
JP6930247B2 (en) 2017-06-29 2021-09-01 株式会社アイシン Awakening support device, awakening support method, and awakening support program
JP6885545B2 (en) 2018-01-13 2021-06-16 株式会社デルタツーリング Blood pressure estimation device, blood pressure estimation method, computer program and recording medium
WO2019159656A1 (en) 2018-02-17 2019-08-22 デルタ工業株式会社 Vehicle seat ventilation mechanism and vehicle seat
JP7278566B2 (en) 2018-10-25 2023-05-22 株式会社デルタツーリング Biological state estimation device and biological state estimation system
WO2020262563A1 (en) 2019-06-25 2020-12-30 デルタ工業株式会社 Health monitoring device, computer program, recording medium, and biosignal measuring device
CN114127825A (en) * 2019-07-25 2022-03-01 三菱电机株式会社 Driving support device, driving support method, driving support program, and driving support system
JP7473939B2 (en) 2019-10-22 2024-04-24 株式会社デルタツーリング Biological signal detection device
JP2021092832A (en) * 2019-12-06 2021-06-17 株式会社デンソー Awakening device
US20230389814A1 (en) 2020-10-28 2023-12-07 Delta Tooling Co., Ltd. Biological signal analysis device, computer program, and recording medium

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4697185B2 (en) * 2006-12-04 2011-06-08 トヨタ自動車株式会社 Arousal level determination device and arousal level determination method
JP2009172292A (en) * 2008-01-28 2009-08-06 Toyota Motor Corp Estimating device for human state
JP5327584B2 (en) * 2008-08-20 2013-10-30 株式会社デルタツーリング Biological condition analyzer, computer program, and recording medium
JP5582478B2 (en) * 2009-07-16 2014-09-03 株式会社デルタツーリング Biological state estimation device and computer program
JP5243375B2 (en) * 2009-09-09 2013-07-24 日本光電工業株式会社 Biological signal processing device and medical device control method
JP5553303B2 (en) * 2010-02-18 2014-07-16 株式会社デルタツーリング Biological state estimation device and computer program
JP2011248850A (en) * 2010-04-28 2011-12-08 Imasen Electric Ind Co Ltd Doze prevention device

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014171499A1 (en) 2014-10-23
JP2014223271A (en) 2014-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6209396B2 (en) Driving support device and computer program
JP6118097B2 (en) Biological state determination device during operation and computer program
EP2489307B1 (en) Biological state estimation device and computer program
CN108366732B (en) Initial sleepiness test
JP4247055B2 (en) Driver&#39;s seat system
JP5828111B2 (en) Psychological state evaluation device, psychological state evaluation system, and program
JP5155805B2 (en) Sleep control device
US20190008436A1 (en) Method and system for monitoring and improving attention
JP5977938B2 (en) Biological state estimation device and computer program
WO2008069337A1 (en) Device for judging degree of awakening and method for judging degree of awakening
JP5892678B2 (en) Biological state estimation device and computer program
US20040236235A1 (en) Human condition evaluation system, computer program, and computer-readable record medium
JP2014100227A (en) Concentration degree estimation apparatus, concentration degree estimation method, driving assistance apparatus, and driving assistance method
JP2008125801A (en) Biofeedback apparatus and biofeedback method
KR20060037235A (en) Electrophysiological intuition indicator
JP6666705B2 (en) Biological condition estimation device, biological condition estimation method, and computer program
CN114886439A (en) Human body pulse electroencephalogram biofeedback driving method based on cloud computing big data
JP2006149470A (en) Method and device for evaluating comfort level
JP2019170665A (en) Fatigue determination device, fatigue determination method and program
JP6209395B2 (en) Biological state estimation device and computer program
JP2018093997A (en) Biological state estimation device, biological state estimation method, computer program, and recording medium
JPWO2017099257A1 (en) Biological state estimation device, biological state estimation method, computer program, and recording medium
JP2016112144A (en) Living body state analysis device and computer program
WO2015083787A1 (en) Biological state determination device and computer program
JP2016187430A (en) Restoration support device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160428

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170329

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170529

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: 20170815

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170911

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6209396

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250