CN101547643B - 觉醒度判定装置以及觉醒度判定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种觉醒度判定装置，其具有取得驾驶者的心率信号的心率传感器(10)和处理心率信号以探测驾驶者困倦的ECU(20)，其中该ECU包括：心率信号前处理部(21)，根据上述心率信号取得心率周期时间序列；特征量抽取部(22)，根据心率周期信号取得心率波动低频分量功率；困倦探测部(23)，基于心率波动低频分量功率来判定驾驶者有无产生困倦；刺激时机设定部，基于心率波动低频分量功率来设定对驾驶者给与用于消除困倦的刺激的时机；以及困倦消除刺激输出部(26)，在所设定的时机对驾驶者给与刺激。

Description

觉醒度判定装置以及觉醒度判定方法
技术领域
本发明涉及觉醒度判定装置以及觉醒度判定方法。
背景技术
历来，人们就设计用于探测人的觉醒度的技术。作为这种技术在专利文献1中记载的技术是：对人的眼球部进行拍摄并从该拍摄图像中抽取眼球部的瞳孔区域，并且，基于所抽取出的瞳孔的形状变化，在被认为眨眼的时间以及频度在规定值以上的情况下就判断为觉醒度已降低(专利文献1，日本专利公开特开平6-270711号公报)。
但是，在上述技术中，由于根据眨眼的时间及频度来判断觉醒状态，所以如果觉醒度不是降低很大(即、如果困倦不是相当强的话)，就无法探测到觉醒度已降低。为此，人们就希望能够检测出活动中的人的较弱困倦的技术。
发明内容
本发明就是为了解决上述问题点而完成的，其目的是提供一种能够更为可靠地探测活动中的人的较弱困倦的觉醒度判定装置以及觉醒度判定方法。
本发明所涉及的觉醒度判定装置的特征在于，包括：取得活动中的人的生物信号的信号取得单元；根据由信号取得单元所取得的生物信号取得表示抗拒困倦的状态之强度的生理指标的指标取得单元；以及基于由指标取得单元所取得的生理指标来判定人的觉醒度的判定单元。
另外，本发明所涉及的觉醒度判定方法的特征在于，包括：取得活动中的人的生物信号的信号取得步骤；根据在信号取得步骤中所取得的生物信号取得表示抗拒困倦的状态之强度的生理指标的指标取得步骤；以及基于指标取得步骤中所取得的生理指标来判定人的觉醒度的判定步骤。
通常，人活动时的困倦由于成为活动的妨碍而不受欢迎。因此，其即便为较弱困倦，身体抗拒困倦的状态、即身体与困倦作斗争的状态也将产生，身体就会激活。根据本发明所涉及的觉醒度判定装置或者觉醒度判定方法，由于根据活动中的人的生物信号取得表示抗拒困倦的状态之强度的生理指标，并基于该生理指标来判定觉醒度，所以就可以更为可靠地探测活动中的人的较弱困倦(觉醒度的降低)。
在本发明所涉及的觉醒度判定装置以及觉醒度判定方法中，最好是采用与交感神经活动具有相关度的指标作为上述生理指标。
如上述那样，活动中的困倦不受欢迎。因此，抗拒困倦的状态对活动中的人而言就是产生了应激反应的状态，其结果就是在这种状态下交感神经系统的活动将活跃化。根据本发明所涉及的觉醒度判定装置或者觉醒度判定方法，由于采用与交感神经活动具有相关度的指标作为判定觉醒度的生理指标，所以就可以更为可靠地探测交感神经活动的状态、即抗拒困倦的状态。
特别是，采用心率信号作为上述生物信号，采用根据心率信号所取得的心率波动低频分量的振幅频谱功率作为上述生理指标这一技术方案最为优选。
由于根据心率信号所取得的心率波动低频分量的振幅频谱功率与交感神经活动具有相关度，所以通过采用心率波动低频分量的振幅频谱功率作为判定觉醒度的生理指标，就可以适当地探测交感神经活动的状态、即抗拒困境的状态。
在本发明所涉及的觉醒度判定装置中，最好是上述判定单元在心率波动低频分量的振幅频谱功率大于规定值的情况下判定为觉醒度已降低。
另外，在本发明所涉及的觉醒度判定方法中，最好是上述判定步骤中在心率波动低频分量的振幅频谱功率大于规定值的情况下判定为觉醒度已降低。
如上述那样，心率波动低频分量的振幅频谱功率与交感神经活动具有相关度，另外，其大小与交感神经活动的活跃度、即抗拒困倦的程度的大小具有相关度。因而，觉醒度越是降低、抗拒困倦的程度变得越大，则交感神经活动越是活跃化并且心率波动低频分量的振幅频谱功率越增大。根据本发明所涉及的觉醒度判定装置或者觉醒度判定方法，由于在心率波动低频分量的振幅频谱功率大于规定值的情况下判定为觉醒度已降低，所以就可以一面防止误探测一面可靠地探测觉醒度已降低的状态。
在本发明所涉及的觉醒度判定装置中，最好是上述判定单元在心率波动低频分量的振幅频谱功率较大的情况下，与较小的情况比较判定为觉醒度已更加降低。
另外，在本发明所涉及的觉醒度判定方法中，最好是上述判定步骤中在心率波动低频分量的振幅频谱功率较大的情况下，与较小的情况比较判定为觉醒度已更加降低。
如上述那样，觉醒度越是降低、抗拒困倦的程度变得越大，则交感神经活动越是活跃化并且心率波动低频分量的振幅频谱功率越增大。根据本发明所涉及的觉醒度判定装置或者觉醒度判定方法，由于在心率波动低频分量的振幅频谱功率较大的情况下，与较小的情况比较判定为觉醒度已更加降低，所以就可以判定觉醒度降低的大小。
本发明所涉及的觉醒度判定装置，最好是还包括：对人给与使觉醒度上升的刺激的刺激给与单元；和设定给与刺激的时机的时机设定单元，其中，时机设定单元基于表示抗拒困倦的状态之强度的生理指标来设定给与刺激的时机。
另外，本发明所涉及的觉醒度判定方法，最好是还包括：对人给与使觉醒度上升的刺激的刺激给与步骤；和设定给与刺激的时机的时机设定步骤，其中，在时机设定步骤中基于表示抗拒困倦的状态之强度的生理指标来设定给与刺激的时机。
给与使觉醒度上升的刺激的适当时机最好是与抗拒困倦的人希望刺激的时机一致或者比该时机提前若干。在这里，抗拒困倦的人希望刺激的时机与抗拒困倦的状态之强度具有相关度。根据本发明所涉及的觉醒度判定装置或者觉醒度判定方法，由于基于表示抗拒困倦的状态之强度的生理指标设定给与刺激的时机，所以就可以在适当的时机给与刺激。
本发明所涉及的觉醒度判定装置，最好是还包括：对人给与使觉醒度上升的刺激的刺激给与单元；和设定给与刺激的时机的时机设定单元，其中，时机设定单元将给与刺激的时机设定在从心率波动低频分量的振幅频谱功率大于规定值起到经过规定时间之间。
另外，本发明所涉及的觉醒度判定方法，最好是还包括：对人给与使觉醒度上升的刺激的刺激给与步骤；和设定给与刺激的时机的时机设定步骤，其中，在时机设定步骤中将给与刺激的时机设定在从心率波动低频分量的振幅频谱功率大于规定值起到经过规定时间之间。
在此情况下，由于在从心率波动低频分量的振幅频谱功率大于规定值起直到经过规定时间之间、即在觉醒度降低、抗拒困倦的程度变大时给与刺激，所以能够以适当的时机给与刺激。
本发明所涉及的觉醒度判定装置，最好是还包括：对人给与使觉醒度上升的刺激的刺激给与单元；和设定给与刺激的时机的时机设定单元，其中，时机设定单元将给与刺激的时机设定在心率波动低频分量的振幅频谱功率超过规定值后到取得最近的极小值之间。
另外，本发明所涉及的觉醒度判定方法，最好是还包括：对人给与使觉醒度上升的刺激的刺激给与步骤；和设定给与刺激的时机的时机设定步骤，其中，在时机设定步骤中将给与刺激的时机设定在心率波动低频分量的振幅频谱功率超过规定值后到取得最近的极小值之间。
在此情况下，由于在心率波动低频分量的振幅频谱功率超过规定值后直到取得最近的极小值之间、即在活动中的人抗拒困倦时给与刺激，所以能够以适当的时机给与刺激。
在本发明所涉及的觉醒度判定装置以及觉醒度判定方法中，最好是采用与交感神经活动具有相关度的指标以及与副交感活动具有相关度的指标作为上述生理指标。
如上述那样，在抗拒困倦的状态下交感神经系统的活动活跃化。此时，副交感神经系统的活动通常降低。但是，作为例外的情形，有时候在交感神经系统的活动增加的同时副交感神经系统的活动也增加。根据本发明所涉及的觉醒度判定装置或者觉醒度判定方法，由于除与交感神经活动具有相关度的生理指标外还进一步考虑与副交感神经活动具有相关度的生理指标，所以就可以将上述的例外情形外排除在外，精度良好地探测真正正在抗拒困倦的状态。
特别是，采用心率信号作为上述生物信号，采用根据心率信号所取得的心率波动低频分量的振幅频谱功率以及心率波动高频分量的振幅频谱功率作为上述生理指标这一技术方案最为优选。
由于根据心率信号所取得的心率波动高频分量的振幅频谱功率与副交感神经活动具有相关度，所以通过进一步采用心率波动高频分量的振幅频谱功率作为生理指标，就可以将上述的例外情形排除在外。
在本发明所涉及的觉醒度判定装置中，最好是上述判定单元在心率波动低频分量的振幅频谱功率大于心率波动高频分量的振幅频谱功率的情况下判定觉醒度是否已降低。
另外，在本发明所涉及的觉醒度判定方法中，最好是在上述判定步骤中在心率波动低频分量的振幅频谱功率大于心率波动高频分量的振幅频谱功率的情况下判定觉醒度是否已降低。
在此情况下，由于在心率波动低频分量的振幅频谱功率大于心率波动高频分量的振幅频谱功率的情况下，判定觉醒度是否已降低，所以就能够将上述的例外情形适当地排除在外。为此，就可以精度良好地仅对真正正在抗拒困倦的状态进行探测。
本发明所涉及的觉醒度判定装置，最好是，还包括：设定用于判定人的觉醒度是否已降低的阈值的阈值设定单元，其中，上述判定单元在心率波动低频分量的振幅频谱功率大于该阈值的情况下判定为觉醒度已降低。
另外，本发明所涉及的觉醒度判定方法，最好是，还包括：设定用于判定人的觉醒度是否已降低的阈值的阈值设定步骤，其中，在上述判定步骤中在心率波动低频分量的振幅频谱功率大于该阈值的情况下判定为觉醒度已降低。
用于判定觉醒度是否已降低的阈值，最好是，例如根据个人差异或即便是同一人也根据该日的身体条件变化等来变更。在此情况下，在阈值设定单元或者阈值设定步骤中设定阈值。而且，在心率波动低频分量的振幅频谱功率大于该阈值的情况下判定为觉醒度已降低。为此，就能够结合各个人的特性来进行困倦检测，可以使困倦探测的精度提高。
在本发明所涉及的觉醒度判定装置中，最好是阈值设定单元基于心率信号以及心率波动低频分量的振幅频谱功率来设定阈值。
另外，在本发明所涉及的觉醒度判定方法中，最好是在阈值设定步骤中基于心率信号以及心率波动低频分量的振幅频谱功率来设定阈值。
通过这样基于心率信号以及心率波动低频分量的振幅频谱功率来设定阈值，就可以依照各个人的生理特性来设定阈值。
根据本发明，由于其构成是根据活动中的人的生物信号取得表示抗拒困倦的状态之强度的生理指标，并且，基于该生理指标来判定觉醒度，所以就可以更为可靠地探测活动中的人的较弱困倦。
附图说明
图1是表示第1实施方式所涉及的觉醒度判定装置之整体构成的框图。
图2是表示利用第1实施方式所涉及的觉醒度判定装置的觉醒度降低探测处理之处理过程的流程图。
图3是表示觉醒度降低探测处理中的心率信号前处理之处理过程的流程图。
图4是表示觉醒度降低探测处理中的特征量抽取处理之处理过程的流程图。
图5是表示心率信号之一例的图。
图6是用于说明心率信号的2值化处理的示意图。
图7是表示对心率信号进行2值化处置所取得的2值化信号的图。
图8是用于说明心率周期的计算处理的示意图。
图9是用于说明心率周期的插值处理的示意图。
图10是用于说明心率周期的FFT处理的示意图。
图11是用于说明功率谱的积分的示意图。
图12是表示振幅频谱功率的经时变化的图表。
图13是用于说明困倦的探测方法(觉醒度的降低判定方法)的图。
图14是用于说明刺激给与时机的设定方法的图。
图15是表示官能评价等级(困倦等级)的判定基准的表。
图16是表示困倦探测结果之一例的图。
图17是表示困倦探测结果之其他例子的图。
图18是表示刺激给与时机之一例的图。
图19是表示刺激给与时机之其他例子的图。
图20是表示第2实施方式所涉及的觉醒度判定装置之整体构成的框图。
图21是表示利用第2实施方式所涉及的觉醒度判定装置的觉醒度降低探测处理之处理过程的流程图。
图22是表示觉醒度降低探测处理中的特征量抽取处理之处理过程的流程图。
图23是表示心率数与心率波动的低频分量和设定阈值之关系的表。
图24是用于说明心率数以及心率波动的低频分量的增减判定方法的图。
图25是表示未考虑心率波动的高频分量功率时的困倦探测结果之一例的图。
图26是表示考虑了心率波动的高频分量功率时的困倦探测结果之一例的图。
图27是表示将困倦判定阈值固定时的困倦探测结果的图。
图28是表示使困倦判定阈值可变时的困倦探测结果的图。
图29是表示困倦判定阈值的变更结果之一例的图。
图中：1，2...觉醒度判定装置、10...心率传感器、20，20D...ECU、21...心率信号前处理部、22，22D...特征量抽取部、23，23D...困倦探测部、24...困倦产生通知部、25...刺激时机设定部、26...困倦消除刺激输出部、27...阈值设定部。
具体实施方式
下面，参照附图就本发明的优选实施方式详细地进行说明。图中，在同一或者相当部分上使用同一标记。
[第1实施方式]
首先，使用图1就第1实施方式所涉及的觉醒度判定装置1之整体构成进行说明。图1是表示觉醒度判定装置1之整体构成的框图。下面，以将觉醒度判定装置1搭载在车辆上并对车辆的驾驶者的觉醒度降低进行探测的情况为例来进行说明。
觉醒度判定装置1，基于从驾驶者所获得的心率信号来探测驾驶者的觉醒度是否已降低，将探测结果提示给驾驶者，并给与使觉醒度上升的刺激。为此，觉醒度判定装置1具备心率传感器10和电子控制装置(以下称之为“ECU”)20，在ECU20上构成有心率信号前处理部21、特征量抽取部22、困倦探测部23、困倦产生通知部24、刺激时机设定部25、困倦消除刺激输出部26。
心率传感器10，检测在心肌收缩时产生的脉冲状电压(心电位)的电位式心率传感器，其取得驾驶者的心率信号。心率传感器10通过例如在车辆的转向盘等上所安装的电极来检测心电位。心率传感器10将所取得的心率信号输出到ECU20。心率传感器10作为技术方案中所记载的生物信号取得单元而发挥功能，并执行生物信号取得步骤。
ECU20由进行运算的微处理器、存储用于使微处理器执行各处理的程序等的ROM、存储运算结果等各种数据的RAM以及通过蓄电池来保持其存储内容的后备RAM等所构成。
心率信号前处理部21每一定时间读入来自心率传感器10的心率信号，并根据心率信号取得心率周期(RR间隔)时间序列。更详细而言，首先对心率信号进行带通滤波处理，再将超过阈值的时序数据截取。接着，将所截取的时序数据2值化，再利用2值化数据来求解区间宽度(周期)。然后，对区间宽度进行插值来求解心率周期的时序数据。在心率信号前处理部21中所取得的心率周期时间序列被输出到特征量抽取部22。
特征量抽取部22根据心率信号前处理部21中所取得的心率周期时间序列，取得表示抗拒困倦的状态之强度的生理指标即心率波动低频分量的振幅频谱功率(时间序列)。更详细而言，首先，对心率周期的时序数据进行FFT处理并取得心率波动的频率分量即振幅频谱。接着，对此振幅频谱指定低频分量的频带，并对该频带的振幅频谱进行积分。通过反复进行这一处理而取得心率波动低频分量的振幅频谱功率时间序列。这样，心率信号前处理部21以及特征量抽取部22作为技术方案中所记载的指标取得单元而发挥功能，并执行指标取得步骤。特征量抽取部22中所取得的心率波动低频分量的振幅频谱功率(时间序列)被输出到困倦探测部23。
困倦探测部23基于特征量抽取部22中所取得的心率波动低频分量的振幅频谱功率(时间序列)来判定驾驶者有无产生困倦(即驾驶者的觉醒度)。更详细而言，在心率波动低频分量的振幅频谱功率(以下称之为“心率波动低频分量功率”)小于等于第1困倦判别阈值D1的情况下判定为是没有困倦的状态。在心率波动低频分量功率大于第1困倦判别阈值D1、且小于等于第2困倦判别阈值D2的情况下判定为是有较弱困倦的状态(觉醒度略微降低的状态)。在心率波动低频分量功率大于第2困倦判别阈值D2时判定为是有较强困倦的状态(觉醒度降低很大的状态)(参照图13)。此外，第2困倦判别阈值D2＞第1困倦判别阈值D1。这样，困倦探测部23作为技术方案中所记载的判定单元而发挥功能，并执行判定步骤。
在这里，就第1困倦判别阈值D1以及第2困倦判别阈值D2的设定方法进行说明。作为一例，列举用其他方法将困倦定量化，并取得困倦与心率波动低频分量功率的相关度的方法。另外，作为将困倦定量化的方法还有根据脸部图像来评价困倦等级的方法(参照“人类感觉计量手册，第一编”P146，人类生活工学研究中心)。此外，第1困倦判别阈值D1以及第2困倦判别阈值D2的设定方法并不限定于这一方法，例如还可以考虑驾驶者的血压及心率数等健康状态通过学习来进行设定。
在困倦探测部23中探测到较弱困倦的情况下，表示处于较弱困倦状态的标志被输出到困倦产生通知部24。另一方面，在困倦探测部23中探测到较强困倦的情况下，该意思和心率波动低频分量功率(时间序列)被输出到刺激时机设定部25。
困倦产生通知部24在从困倦探测部23输入了表示处于较弱困倦状态的标志的情况下，对驾驶者提示觉醒度降低信息。困倦产生通知部24使用显示字符信息或映像信息用的显示器及播放语音信息用的扩音器等来提示觉醒度降低信息。
刺激时机设定部25基于从困倦探测部23所输入的心率波动低频分量功率(时间序列)来设定对驾驶者给与用于消除困倦的刺激的时机。更具体而言，如图14所示那样，刺激时机设定部25将给与刺激的时机设定在从心率波动低频分量功率大于规定值Dx(第1困倦判别阈值D1或者第2困倦判别阈值D2)的时刻Ts起到经过规定时间(例如60秒)之间、或者在心率波动低频分量功率超过规定值(第1困倦判别阈值D1或者第2困倦判别阈值D2)后到取得最近的极小值之间(时刻Ts～时刻Tm之间)。即、刺激时机设定部25作为技术方案中所记载的时机设定单元而发挥功能，并执行时机设定步骤。另外，刺激时机设定部25在所设定的时机将困倦消除刺激信号输出到困倦消除刺激输出部26。
如此设定刺激给与时机基于如下理由。即、给与刺激的时机最好是和抗拒困倦的驾驶者希望刺激的时机一致或者比该时机提前若干。在驾驶者希望刺激的时机给与刺激，这将响应驾驶者的要求而被认为困倦消除的有效性较高。发明者所试验的结果就是获得以下见解：驾驶者希望刺激的时机Tu在心率波动低频分量功率超过规定值(第1困倦判别阈值D1或者第2困倦判别阈值D2)后取得最初的极小值的时刻Tm的前后，或者在心率波动低频分量功率超过规定值后约60秒以内。
另一方面，比驾驶者希望刺激的时机提前若干给与刺激，被认为在抑制之后发生的困倦的意义上有效性较高。但是，给与刺激的时机过于领先被认为有效性低下。根据这些观点，作为给与刺激的时机，最好是从心率波动低频分量功率超过规定值的时刻Ts起至将低于该规定值的时刻Te之间(即、驾驶者与困倦作斗争时)，或者低频分量功率成为极大的时刻Tp(即、驾驶者的困倦最强烈时)。
综合地考虑以上的结果就是将给与刺激的时机设定在了从心率波动低频分量功率大于规定值Dx(第1困倦判别阈值D1或者第2困倦判别阈值D2)的时刻Ts起到经过规定时间(例如60秒)之间、或者在心率波动低频分量功率超过规定值(第1困倦判别阈值D1或者第2困倦判别阈值D2)后到取得最近的极小值之间(时刻Ts～时刻Tm之间)。
困倦消除刺激输出部26基于从刺激时机设定部25所输入的困倦消除刺激信号对驾驶者给与用于消除困倦的刺激。作为对驾驶者给与的刺激，列举如下刺激。即、例如利用蜂鸣器、音响装置、汽车喇叭的声音所造成的刺激；利用仪表照明或室内照明的光所造成的刺激；利用方向盘或者座席上所埋设的振动装置或空调风的针对触觉/热冷觉的刺激；以及采用芳香剂喷射的香味所造成的刺激等。困倦消除刺激输出部26作为技术方案中所记载的刺激给与单元而发挥功能，并执行刺激给与步骤。
接着，同时使用图2～4和图5～14就觉醒度判定装置1的动作以及觉醒度判定方法进行说明。图2是表示利用觉醒度判定装置1的觉醒度降低探测处理之处理过程的流程图。另外，图3、图4是表示觉醒度降低探测处理中的心率信号前处理、以及特征量抽取处理之处理过程的流程图。这些处理通过ECU20来进行，在ECU20的电源接通起直到关闭之间以规定的时机反复执行。
在步骤S100中从心率传感器10读入心率信号。在接下来的步骤S102中对在步骤S100所读入的心率信号进行前处理。在这里，一边参照图3一边就此心率信号前处理进行说明。
在步骤S200中通过用带通滤波器来处理心率信号的时序数据，就从心率信号的时序数据中取出通过频带0.1Hz～30Hz的分量。在图5中表示这一处理的结果。
接着，在步骤S202中如图5所示那样从心率信号的时序数据中截取在心率时机检测用的阈值TH0以上的波形部分。然后，如图6所示那样，所截取的波形部分为最大的时机被设为1，其他时机被设为0而进行2值化。由此，如图7所示那样求得一系列的心率时机。
在接下来的步骤S204中，如图8所示那样，通过求解从各心率时机t1到下一心率时机t2的时间(秒)并将所求出的时间(t2-t1)给与各心率时机t1而获得心率周期的信息。
接下来在步骤S206中如图9所示那样，通过补充心率周期的信息并求解心率周期的曲线C而取得心率周期的时序数据。之后，处理转移到图2所示的步骤S104。
在步骤S104中执行根据步骤S206所取得的心率周期的时序数据取得心率波动低频分量功率(时间序列)的特征量抽取处理。在这里，一面参照图4一面就此特征量抽取处理进行说明。
首先，在步骤S300中如图10所示那样，对自任意的时间标记即基准时间T前的分析单位区间宽度Tterm(秒)中的心率周期的时序数据进行高速傅里叶变换(FFT)处理。
接着，在步骤S302中如图11所示那样，在通过FFT处理对每个分析单位区间所获得的功率谱中，就低频分量的频带(0.1Hz附近)对振幅频谱进行积分。
接下来在步骤S304中，每当经过一定时间而成为基准时间时，就对分析单位区间宽度Tterm中的心率周期的时序数据进行FFT处理，并反复进行对功率谱进行积分的处理。由此，如图12所示那样，取得低频分量的频带的振幅频谱功率的时序数据。这一振幅频谱功率的时序数据就是心率波动低频分量功率(时间序列)。之后，处理转移到图2所示的步骤S106。
在步骤S106中，进行有关心率波动低频分量功率是否大于零且小于等于第1困倦判别阈值D1的判断(参照图13)。在这里，在心率波动低频分量功率小于等于第1困倦判别阈值D1的情况下，判定为是没有困倦的状态并暂且从本处理退出。另一方面，在心率波动低频分量功率大于第1困倦判别阈值D1时，处理转移到步骤S108。
在步骤S108中，进行有关心率波动低频分量功率是否大于第2困倦判别阈值D2的判断(参照图13)。在这里，在心率波动低频分量功率小于等于第2困倦判别阈值D2的情况下，判定为是有较弱困倦的状态(觉醒度略微降低的状态)，处理转移到步骤S110。另一方面，在心率波动低频分量功率HRVL大于第2困倦判别阈值D2时，判定为是有较强困倦的状态(觉醒度降低很大的状态)，处理转移到步骤S112。
在判定为处于较弱困倦状态的情况下，在步骤S110中对驾驶者提示觉醒度降低信息。例如，通过将表示觉醒度已降低的意思的字符信息或映像信息显示在显示器上，或者将表示觉醒度已降低的意思的声音信息从扩音器进行输出等来提示觉醒度降低信息。之后，暂且从本处理退出。
另一方面，在判定为处于较强困倦状态的情况下，在步骤S112中，基于心率波动低频分量功率(时间序列)来设定对驾驶者给与用于消除困倦的刺激的时机。更详细而言，就是将给与刺激的时机设定在从心率波动低频分量功率大于第2困倦判别阈值D2的时刻Ts起到经过规定时间(例如60秒)之间。或者，将给与刺激的时机设定在心率波动低频分量功率超过第2困倦判别阈值D2后到取得最近的极小值之间(时刻Ts～时刻Tm之间)(参照图14)。
在接下来的步骤S114中，基于在步骤S112所设定的时机输出困倦消除刺激信号，并对驾驶者给与用于消除困倦的刺激。例如，将利用蜂鸣器、音响装置、汽车喇叭的声音所造成的刺激；利用仪表照明或室内照明的光所造成的刺激；利用方向盘或者座席上所埋设的振动装置或空调风的针对触觉/热冷觉的刺激；以及采用芳香剂喷射的香味所造成的刺激等给与驾驶者而消除困倦。
驾驶者正在驾驶车辆时的困倦由于成为安全驾驶的妨碍而不受欢迎。为此，其即便为较弱困倦，身体抗拒困倦的状态、即身体与困倦作斗争的状态也将产生，身体就会激活。根据本实施方式，由于根据驾驶者的心率信号取得表示抗拒困倦的状态之强度的生理指标即心率波动低频分量功率并基于该心率波动低频分量功率来判定觉醒度，所以就可以更为可靠地探测驾驶中的驾驶者的较弱困倦(觉醒度的降低)。
如上述那样，驾驶中的困倦不受欢迎，与困倦作斗争的状态对驾驶者而言就是产生了应激反应的状态。为此，在这种状态下，驾驶者的交感神经系统的活动就会活跃化。根据本实施方式，由于作为判定觉醒度的生理指标采用与交感神经活动具有相关度的心率波动低频分量功率，所以就可以更为可靠地探测交感神经活动的状态、即与困倦作斗争的状态。
如上述那样，心率波动低频分量功率与交感神经活动具有相关度，另外，其大小与交感神经活动的活跃度、即抗拒困倦的程度大小有相关度。因而，觉醒度越是降低、抗拒困倦的程度变得越大，则交感神经活动越是活跃化并且心率波动低频分量功率越增大。根据本实施方式，由于在心率波动低频分量功率大于第1困倦判别阈值D1的情况下判定为觉醒度已降低，所以就可以一面防止误探测一面可靠地探测觉醒度已降低的状态。
如上述那样，觉醒度越是降低、抗拒困倦的程度变得越大，则交感神经活动越是活跃化并且心率波动低频分量功率越增大。根据本实施方式，由于在心率波动低频分量功率大于第2困倦判别阈值D2的情况下判定为觉醒度已更加降低(困倦较强)，所以就可以判定困倦的强度。
根据本实施方式，由于能够早期检测驾驶者的觉醒度降低，所以就可以回避瞌睡驾驶。
给与消除困倦的刺激的适当时机最好是和与困倦作斗争的驾驶者希望刺激的时机一致或者比该时机提前若干。在这里，与困倦作斗争的驾驶者希望刺激的时机与抗拒困倦的状态的强度具有相关度。根据本实施方式，由于基于表示抗拒困倦的状态之强度的生理指标即心率波动低频分量功率设定给与刺激的时机，所以就可以在适当的时机给与刺激。
根据本实施方式，由于在从心率波动低频分量功率大于第2困倦判别阈值D2起直到经过规定时间(例如60秒)之间、即在觉醒度降低并且抗拒困倦的程度变大时给与刺激，所以能够以适当的时机给与刺激。
另外，根据本实施方式，由于在心率波动低频分量功率超过第2困倦判别阈值D2后直到取得最近的极小值之间、即在驾驶者正在与困倦作斗争时(正在抗拒困倦时)给与刺激，所以能够以适当的时机给与刺激。
(实施例1)
进行觉醒降低探测试验作为上述的觉醒度判定装置1的功能评价试验。在这里，通过比较基于被试验者(驾驶者)的心率波动低频分量功率的困倦探测结果、和根据脸部图像所获得的困倦等级官能评价结果来进行评价试验。对该试验方法以及试验结果进行说明。试验以如下过程进行。
1.在心率信号计量的同时取得被试验者的脸部图像时间序列。
2.以下面的等级1～等级5为基准来评价脸部图像时间序列，将被试验者的困倦分成5个阶段等级(官能评价)。此外，官能评价的评价者设为2名。
等级1：完全没有发困(视线的移动快速频繁、眨眼以2秒中2次的稳定周期、动作活跃并伴随有身体的活动)
等级2：稍微发困(嘴唇张开、视线移动的动作迟缓)
等级3：发困(眨眼缓慢再三发生、嘴有活动、有时修正坐姿，用手摸脸)
等级4：相当发困(存在有意识的眨眼、有摇头/肩膀上下活动等无用的身体全体活动、哈欠再三发生还有深呼吸、不论眨眼还是视线活动都迟缓)
等级5：非常发困(闭眼、头向前方倾斜、头倒向后方)(出处：“人类感觉计量手册，第一编”P146，人类生活工学研究中心)
3.计算2名官能评价的平均值Sens。
4.根据官能评价平均值Sens按照图15所示的表而取得基于官能评价的困倦等级D0～D4。
5.同时通过觉醒度判定装置1基于心率波动低频分量功率来进行被试验者的困倦探测。此外，为了期望评价的公正，有关根据被试验者的心率信号所求得的心率波动低频分量功率的信息在事前对评价者一概不提供。
图16中表示觉醒度降低探测试验的试验结果。图16的横轴是经过时间(秒)，在上段(A)表示根据官能评价的困倦等级，同时在下段(B)表示利用觉醒度判定装置1的基于心率波动低频分量功率的困倦探测结果。更详细而言，图16的区域I是通过官能评价而被判定为没有困倦的区域，区域II是通过官能评价而被判定为稍微发困的区域，区域III是通过官能评价而被判定为发困的区域。另一方面，图16的区域I′是由觉醒度判定装置1判定为没有困倦的区域(0＜心率波动低频分量功率≤第1困倦判别阈值D1)，区域II′是由觉醒度判定装置1判定为困倦弱的区域(第1困倦判别阈值D1＜心率波动低频分量功率≤第2困倦判别阈值D2)，区域III′是由觉醒度判定装置1判定为困倦强的区域(心率波动低频分量功率＞第2困倦判别阈值D2)。
在试验结果中，在根据官能评价的困倦等级为等级D1(稍微发困)时，由觉醒度判定装置1判定为困倦弱。另外，在根据官能评价的困倦等级为困倦等级D2(发困)时，由觉醒度判定装置1判定为困倦强。即、借助于觉醒度判定装置1成功进行了被试验者的困倦探测，觉醒度判定装置1的有效性得以确认。
(实施例2)
对不同于实施例1的被试验者进行了觉醒降低探测试验。试验方法与上述的实施例1相同所以在这里省略说明。
图17中表示此觉醒度降低探测试验的试验结果。在此试验结果中也是，在根据官能评价的困倦等级为等级D1(稍微发困)时，由觉醒度判定装置1判定为困倦弱。另外，在根据官能评价的困倦等级为困倦等级D2(发困)时，由觉醒度判定装置1判定为困倦强。即、借助于觉醒度判定装置1成功进行了被试验者的困倦探测，觉醒度判定装置1的有效性得以确认。
(实施例3)
进行刺激给与时机试验作为上述的觉醒度判定装置1的刺激给与时机的评价试验。在这里，在心率信号计量的同时，当感到希望用于消除困倦的刺激时请被试验者(驾驶者)按下开关。
图18中表示刺激给与时机试验的试验结果。图18的横轴是经过时间(秒)，纵轴是心率波动低频分量功率。另外，用箭头来表示被试验者希望刺激的时机。
在试验结果中，被试验者希望刺激的时机在从心率波动低频分量功率大于第2困倦判别阈值D2时起到经过规定时间(60秒)之间，觉醒度判定装置1中所设定的刺激给与的时机是适当的这一情况得以确认。
(实施例4)
对不同于实施例3的被试验者进行了刺激给与时机试验。试验方法与上述的实施例3相同所以在这里省略说明。
图19中表示此刺激给与时机试验的试验结果。在此试验中，被试验者希望刺激的时机(参照图19中的箭头)在从心率波动低频分量功率大于第2困倦判别阈值D2时起经过规定时间(60秒)之间、以及在心率波动低频分量功率超过第2困倦判别阈值D2后到取得最近的极小值之间，觉醒度判定装置1中所设定的刺激给与的时机是适当的这一情况得以确认。
[第2实施方式]
接着，利用图20就第2实施方式所涉及的觉醒度判定装置2的构成进行说明。图20是表示觉醒度判定装置2之整体构成的框图。此外，在图20中对与第1实施方式相同或者同等的构成要素附加同一标记。
觉醒度判定装置2在取代上述的ECU20而具备ECU20D这一点上不同于第1实施方式。更具体而言，ECU20D在取代构成ECU20的特征量抽取部22、困倦探测部23而具备特征量抽取部22D、困倦探测部23D这一点上不同于ECU20。另外，ECU20D在进一步具备对用于判定驾驶者有无产生困倦的阈值进行设定的阈值设定部27这一点上不同于ECU20。其他构成与上述的第1实施方式相同或者同样，所以在这里省略说明。
特征量抽取部22D，在根据心率信号前处理部21中所取得的心率周期时间序列，除心率波动低频分量功率(时间序列)外还取得心率波动高频分量的频谱功率(时间序列)这一点上不同于上述的特征量抽取部22。更详细而言，特征量抽取部22D，首先对心率周期的时序数据进行FFT处理并取得心率波动的频率分量即振幅频谱。接着，对此振幅频谱指定高频分量的频带，并对该频带的振幅频谱进行积分。通过反复进行此处理而取得心率波动高频分量的振幅频谱功率时间序列。此外，关于心率波动低频分量功率时间序列的取得方法如上述那样，所以在这里省略说明。
这样，心率信号前处理部21以及特征量抽取部22D作为技术方案中所记载的指标取得单元而发挥功能，并执行指标取得步骤。在特征量抽取部22D所得到的心率波动低频分量功率被输出到阈值设定部27。另外，心率波动低频分量功率(时间序列)、以及心率波动高频分量功率(时间序列)被输出到困倦探测部23D。
阈值设定部27基于在心率信号前处理部21中所取得的心率数(RR间隔)、和在特征量抽取部22D中所取得的心率波动低频分量功率(时间序列)，来设定用于判定驾驶者有无产生困倦的阈值。即、阈值设定部27作为技术方案中所记载的阈值设定单元而发挥功能。此外，在阈值设定部27中所设定的阈值被输出到困倦探测部23D。
在这里，以设定第2困倦判别阈值D2的情况为例来说明阈值的设定方法。此外，第1困倦判别阈值D1的设定方法与第2困倦判别阈值D2相同或者同样，所以在这里省略说明。
作为设定第2困倦判别阈值D2的方法，列举例如将预先所设定的多个阈值依照心率数(RR间隔)的变化状态和心率波动低频分量功率的变化状态来进行切换的方法及基于运算的方法等。
首先，一边参照图23一边就切换预先所设定的多个阈值的方法进行说明。图23是表示心率数与心率波动的低频分量和设定阈值之关系的表。在此情况下，如图23所示那样，依照心率数的变化状态和心率波动低频分量功率的变化状态来进行切换预先所设定的4个阈值D2A、D2B、D2C、D2D。即、(1)在心率数增加或者减少且心率波动低频分量功率已增加的状态时选择阈值D2A；(2)在心率数增加或者减少且心率波动低频分量功率无变化或者已减少的状态的情况下选择阈值D2B。另外，(3)在心率数无变化且心率波动低频分量功率已增加的状态下选择阈值D2C；(4)在心率数无变化且心率波动低频分量功率无变化或者已减少状态时选择阈值D2D。在这里，4个阈值D2A、D2B、D2C、D2D的关系是“D2A＞D2C＞D2B＞D2D”。
在这里，对心率数以及心率波动低频分量功率的增减判定方法进行说明。作为判定心率数及心率波动低频分量功率的增减的方法，列举例如基于统计鉴定的方法及根据区间数据时间序列的倾斜度来判定的方法等。
首先，一边参照图24一边就基于统计鉴定的方法进行说明。图24的横轴是从检测开始时刻起的经过时间t(秒)，纵轴是心率数或者心率波动低频分量功率。在图24中，to是困倦探测开始时刻，ts是用于决定区间1的任意时刻。另外，tn是当前的时刻，tb是用于决定区间3以及区间2的任意时刻。在此方法中，通过统计鉴定来比较图24所示的各区间，并判断心率数或者心率波动低频分量功率有无增减。此时，作为鉴定区间的组合有区间1与区间3的组合、或者区间2与区间3的组合等，并在这些经过组合的区间之间进行鉴定。
鉴定时的假设如下面那样。即、将从两区间中所含的数据持有相同分布的集团而抽取的情况设为零假设H0，将从两区间所含的数据持有不同分布的集团而抽取的情况设为对立假设H1。从而，在通过鉴定采纳了零假设H0的情况下，由于能够判断为在两区间不存在显著性差异，所以被判断为心率数或者心率波动低频分量功率无变化(无增减)。另一方面，在通过鉴定采纳了对立假设H1时，由于能够判断为在两区间存在显著性差异，所以被判断为心率数或者心率波动低频分量功率已增加或者减少。
接着，就根据区间数据时间序列的倾斜度来判定心率数及心率波动低频分量功率增减的方法进行说明。在此方法中，求解上述图24所示的各区间的数据时间序列的倾斜度，并根据其倾斜度来判定心率数及心率波动低频分量功率的增减。作为求解倾斜度的方法能够利用例如单回归计算等。
例如，能够对区间3实施单回归计算并求解倾斜度B，在此倾斜度B的绝对值大于倾斜度阈值α的情况下(|B|＞α)，判断为有增减。此外，倾斜度阈值α是任意设定的常数。
另外，还能够对区间1和区间3实施单回归计算并求解区间1的倾斜度A和区间3的倾斜度B，在倾斜度B大于倾斜度A的情况下(B＞A)判断为有增减，在倾斜度B与倾斜度A相同时(B＝A)判断为无变化(无增减)，在倾斜度B小于倾斜度A的情况下(B＜A)判断为有增减。在这里，还可以在倾斜度B与倾斜度A的差分的绝对值大于差分量判定阈值γ的情况下(|B-A|＞γ)判断为有增减。其中，差分量判定阈值γ是任意设定的常数。
接下来，就基于运算的方法进行说明。在此情况下，第2困倦判别阈值D2通过下式(1)而求得。
D2＝M+(b×SD)…(1)
其中，b是系数，M是心率波动低频分量功率的区间平均值，SD是心率波动低频分量功率的区间标准偏差。
同样，第1困倦判别阈值D1通过下式(2)而求得。
D1＝M+(a×SD)…(2)
其中，a是满足a＜b的系数。
困倦探测部23D在特征量抽取部22D所取得的心率波动低频分量功率大于心率波动高频分量功率时，基于心率波动低频分量功率(时间序列)来判定驾驶者有无产生困倦(即驾驶者的觉醒度)。更详细而言，在心率波动低频分量功率小于等于由阈值设定部27所设定的第1困倦判别阈值D1的情况下，判定为是没有困倦的状态。在心率波动低频分量功率大于第1困倦判别阈值D1、且小于等于第2困倦判别阈值D2的情况下，判定为是有较弱困倦的状态(觉醒度已略微降低的状态)。在心率波动低频分量功率大于由阈值设定部27所设定的第2困倦判别阈值D2时判定为是有较强困倦的状态(觉醒度降低很大的状态)。此外，第2困倦判别阈值D2＞第1困倦判别阈值D1。这样，困倦探测部23D也作为技术方案中所记载的判定单元而发挥功能，并执行判定步骤。
接着，一面参照图21一面就觉醒度判定装置2的动作以及觉醒度判定方法进行说明。图21是表示利用觉醒度判定装置2的觉醒度降低预测处理之处理过程的流程图。这一处理通过ECU20D来进行，在ECU20D的电源接通起直到关闭之间在规定的时机反复执行。
由于步骤S400以及S402与上述的步骤S100、S102相同，所以在这里省略重复的说明。
在接下来的步骤S404中，执行根据心率周期的时序数据取得心率波动低频分量功率(时间序列)、以及心率波动高频分量功率(时间序列)的特征量抽取处理2。在这里，一面参照图22一面就此特征量抽取处理2进行说明。
首先，在步骤S500中与上述的步骤S300同样，对自任意的时间标记即基准时间T前的分析单位区间宽度Tterm(秒)中的心率周期的时序数据进行高速傅里叶变换(FFT)处理。
接着，在步骤S502中，在通过FFT处理对每个分析单位区间所获得的功率谱中，就低频分量的频带(0.1Hz附近)对振幅频谱进行积分，并且就高频分量的频带(0.3Hz附近)对振幅频谱进行积分。
接下来在步骤S504中，每当经过一定时间而成为基准时间时，就对分析单位区间宽度Tterm中的心率周期的时序数据进行FFT处理，并反复进行对功率谱进行积分的处理。由此，取得心率波动低频分量功率(时间序列)以及心率波动高频分量功率(时间序列)。之后，处理转移到图21所示的步骤S406。
在步骤S406中，基于心率数(RR间隔)和心率波动低频分量功率(时间序列)来设定用于判定驾驶者有无产生困倦的阈值。此外，关于阈值的设定方法如上述那样，所以在这里省略重复的说明。
接着，在步骤S408中，进行有关心率波动低频分量功率是否大于心率波动高频分量功率的判断。在这里，在心率波动低频分量功率大于心率波动高频分量功率的情况下，处理转移到步骤S410。另一方面，在心率波动低频分量功率小于等于心率波动高频分量功率时就判断为例外情形并暂且从本处理退出。
接下来，在步骤S410中，进行有关心率波动低频分量功率是否大于零且小于等于在步骤S406所设定的第1困倦判别阈值D1的判断。在这里，在心率波动低频分量功率小于等于第1困倦判别阈值D1的情况下，判定为是没有困倦的状态并暂且从本处理退出。另一方面，在心率波动低频分量功率大于第1困倦判别阈值D1时，处理转移到步骤S412。
在步骤S412中进行有关心率波动低频分量功率是否大于在步骤S406中所设定的第2困倦判别阈值D2的判断。在这里，在心率波动低频分量功率小于等于第2困倦判别阈值D2的情况下，判定为是有较弱困倦的状态(觉醒度已略微降低的状态)，处理转移到步骤S414。另一方面，在心率波动低频分量功率HRVL大于第2困倦判别阈值D2时，判定为是有较强困倦的状态(觉醒度降低很大的状态)，处理转移到步骤S416。
步骤S414与上述的步骤S110相同，步骤S416、S418与步骤S112、S114相同，所以在这里省略说明。
如上述那样，在正在抗拒困倦的状态下交感神经系统的活动活跃化。此时，副交感神经系统的活动通常降低。但是，作为例外的情形，有时候在交感神经系统的活动增加的同时副交感神经系统的活动也增加。根据本实施方式，由于在与交感神经活动具有相关度的生理指标即心率波动低频分量功率大于与副交感神经活动具有相关度的生理指标即心率波动高频分量功率的情况下，判定觉醒度是否已降低，所以就可以将上述的例外情形外排除在外，精度良好地探测真正正在抗拒困倦的状态。
用于判定觉醒度是否已降低的阈值最好是例如根据个人差异或即便是同一人也根据该日的身体条件变化等来变更。根据本实施方式，基于心率信号和心率波动低频分量功率来设定阈值，并且在心率波动低频分量功率大于该阈值的情况下判定为觉醒度已降低。为此，就能够结合各驾驶者的生理特性来设定阈值，可以使困倦探测的精度提高。
(实施例5)
作为上述的觉醒度判定装置2的功能评价试验，就对心率波动高频分量功率经过考虑的情况和未经考虑的情况进行觉醒降低探测试验。一面参照图25、图26一边说明其试验结果。图25是表示未考虑心率波动的高频分量功率时的困倦探测结果之一例的图。另一方面，图26是表示考虑了心率波动高频分量功率时的困倦探测结果之一例的图。图25、26的横轴是从探测开始起的经过时间(秒)，纵轴从上段起(A)是官能评价结果，(B)是困倦探测结果(推定结果)，(C)是心率波动低频分量功率/心率波动高频分量功率。
在未考虑心率波动高频分量功率的情况下，即仅根据心率波动低频分量功率超过第2困倦判定阈值D2就判断为有较强困倦的情况下，如图25的中段所示那样，在经过时间为1500秒附近心率波动低频分量功率已增大时被判断为有较强困倦。但是，此时心率波动高频分量功率也同时增大，则不是驾驶者的觉醒度真正已降低的状态，而认为是例如驾驶者吃惊的情况或有空调等环境变化的情况等、在交感神经系统的活动增加的同时副交感神经系统的活动也增加的例外情形。为此，在图25的上段(A)所示的官能评价中没有探测到困倦。即、在未考虑心率波动的高频分量功率的情况下，无法排除这种例外的情形。
另一方面，在考虑到心率波动高频分量功率的情况下，即在心率波动低频分量功率大于心率波动高频分量功率、且心率波动低频分量功率超过第2困倦判定阈值D2时判断为有较强困倦的情况下，如图26的中段所示那样，即便在经过时间为1500秒附近心率波动低频分量功率已增大时也不会被判断为有困倦。这样，通过考虑心率波动高频分量功率，就能够排除在交感神经系统的活动增加的同时副交感神经系统的活动也增加的例外情形，能够确认本发明的有效性。
(实施例6)
作为上述的觉醒度判定装置2的功能评价试验，就固定困倦判定阈值的情况和使其可变的情况进行觉醒降低探测试验。一面参照图27、图28一面说明其试验结果。图27是表示将困倦判定阈值固定时的困倦探测结果之一例的图。另一方面，图28是表示使困倦判定阈值可变时的困倦探测结果之一例的图。图27、28的横轴是从探测开始起的经过时间(秒)，纵轴从上段起(A)是根据官能评价的困倦度，(B)是心率波动低频分量功率。
在将困倦判定阈值固定的情况下，如图27所示那样，即便在经过时间为1600秒附近根据官能评价而判断为有较强困倦时(参照图中的箭头)，心率波动低频分量功率不足第2困倦判定阈值D2也不会判断为有较强困倦。这样，在固定了困倦判定阈值的情况下，灵活地对应驾驶者的个人差异或身体条件变化等较为困难。
另一方面，在使困倦判定阈值可变的情况下，如图28所示那样，在经过时间为1600秒附近根据官能评价而判断为有较强困倦时(参照图中的箭头)，心率波动低频分量功率超过变更后的第2困倦判定阈值D2而判断为有较强困倦。这样，通过使困倦判定阈值可变，就能够进行依照驾驶者的生理特性的困倦探测，能够确认本发明的有效性。
(实施例7)
进行第2困倦判定阈值的变更试验作为上述的觉醒度判定装置2的功能评价试验。一面参照图29一面说明其试验结果。图29是表示困倦判定阈值的变更结果之一例的图。图29的横轴是从探测开始起的经过时间(秒)，纵轴从上段起(A)是心率波动低频分量功率，(B)是心率数。
作为阈值设定方法采用了上述的基于统计鉴定的方法。对图29中的区间1以及区间2就心率波动低频分量功率和心率数进行了鉴定的结果是，心率波动低频分量功率被判定为不存在显著性差异，心率数被判定为存在显著性差异(P＜0.005)。按照这一鉴定结果决定对困倦判定阈值进行变更。困倦判定阈值的设定方法采用了上述的基于运算的方法。即、将区间2的心率波动低频分量功率的区间平均值M(＝21300)、以及心率波动低频分量功率的区间标准偏差SD(＝6400)代入上述(2)式来求得第2困倦判定阈值D2(＝40500)。此外，在这里设系数b＝3。
其结果如图29的上段(A)所示那样，在区间2结束的时间点，第2困倦判定阈值D2从10×104被变更成4.05×104。这样，基于心率波动低频分量功率和心率数，困倦判定阈值适当地被进行变更的情况得以确认。
以上，就本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，可以进行各种各样的变形。例如，觉醒度判定装置的搭载场所并不限于车辆，进行觉醒度的降低探测的被试验者也不限于车辆的驾驶者。即、对于健康器具及医疗器具等也能够应用。
另外，作为取得驾驶者心率信号的传感器，除电位式心率传感器以外，还能够采用对依照心率周期性地变化的红外线反射光量进行检测的红外线式心率传感器或检测驾驶者血压的传感器等。
另外，虽然在上述实施方式中，将用觉醒度判定装置1所探测的觉醒度等级分成3个阶段，但也可以分成2个阶段或4个阶段以上。
工业上的可利用性
本发明的构成是在觉醒度判定装置以及觉醒度判定方法中根据活动中的人的生物信号取得表示抗拒困倦的状态之强度的生理指标，并且基于该生理指标来判定觉醒度，所以就可以更为可靠地探测活动中的人的较弱困倦。

Claims (10)

1.一种觉醒度判定装置，其特征在于，包括：
信号取得单元，取得活动中的人的心率信号；
指标取得单元，根据由上述信号取得单元所取得的上述心率信号取得表示抗拒困倦的状态之强度的生理指标；
判定单元，基于由上述指标取得单元所取得的上述生理指标来判定上述人的觉醒度；
刺激给与单元，对上述人给与使觉醒度上升的刺激；和
时机设定单元，设定给与上述刺激的时机，
上述生理指标是与交感神经活动具有相关度的指标，是根据上述心率信号所取得的心率波动低频分量的振幅频谱功率，
上述判定单元在上述心率波动低频分量的振幅频谱功率大于规定值的情况下判定为觉醒度已降低，
上述时机设定单元将给与上述刺激的时机设定在上述心率波动低频分量的振幅频谱功率超过规定值后到取得最近的极小值之间。
2.按照权利要求1所述的觉醒度判定装置，其特征在于：
上述判定单元在上述心率波动低频分量的振幅频谱功率较大的情况下，与较小的情况比较判定为觉醒度已更加降低。
3.一种觉醒度判定装置，其特征在于，包括：
信号取得单元，取得活动中的人的心率信号；
指标取得单元，根据由上述信号取得单元所取得的上述心率信号取得表示抗拒困倦的状态之强度的生理指标；
判定单元，基于由上述指标取得单元所取得的上述生理指标来判定上述人的觉醒度；
刺激给与单元，对上述人给与使觉醒度上升的刺激；和
时机设定单元，设定给与上述刺激的时机，
上述生理指标是与交感神经活动具有相关度的指标以及与副交感活动具有相关度的指标，是根据上述心率信号所取得的心率波动低频分量的振幅频谱功率以及心率波动高频分量的振幅频谱功率，
上述判定单元在上述心率波动低频分量的振幅频谱功率大于上述心率波动高频分量的振幅频谱功率的情况下判定为觉醒度已降低，
上述时机设定单元将给与上述刺激的时机设定在上述心率波动低频分量的振幅频谱功率超过规定值后到取得最近的极小值之间。
4.按照权利要求3所述的觉醒度判定装置，其特征在于，还包括：
阈值设定单元，设定用于判定上述人的觉醒度是否已降低的阈值，
其中，上述判定单元在上述心率波动低频分量的振幅频谱功率大于上述阈值的情况下判定为觉醒度已降低。
5.按照权利要求4所述的觉醒度判定装置，其特征在于：
上述阈值设定单元基于上述心率信号以及上述心率波动低频分量的振幅频谱功率来设定上述阈值。
6.一种觉醒度判定方法，其特征在于，包括：
信号取得步骤，取得活动中的人的心率信号；
指标取得步骤，根据上述信号取得步骤中所取得的上述心率信号取得表示抗拒困倦的状态之强度的生理指标；
判定步骤，基于上述指标取得步骤中所取得的上述生理指标来判定上述人的觉醒度；
刺激给与步骤，对上述人给与使觉醒度上升的刺激；和
时机设定步骤，设定给与上述刺激的时机，
上述生理指标是与交感神经活动具有相关度的指标，是根据上述心率信号所取得的心率波动低频分量的振幅频谱功率，
上述判定步骤中在上述心率波动低频分量的振幅频谱功率大于规定值的情况下判定为觉醒度已降低，
上述时机设定步骤中将给与上述刺激的时机设定在上述心率波动低频分量的振幅频谱功率超过规定值后到取得最近的极小值之间。
7.按照权利要求6所述的觉醒度判定方法，其特征在于：
上述判定步骤中在上述心率波动低频分量的振幅频谱功率较大的情况下，与较小的情况比较判定为觉醒度已更加降低。
8.一种觉醒度判定方法，其特征在于，包括：
信号取得步骤，取得活动中的人的心率信号；
指标取得步骤，根据上述信号取得步骤中所取得的上述心率信号取得表示抗拒困倦的状态之强度的生理指标；
判定步骤，基于上述指标取得步骤中所取得的上述生理指标来判定上述人的觉醒度；
刺激给与步骤，对上述人给与使觉醒度上升的刺激；和
时机设定步骤，设定给与上述刺激的时机，
上述生理指标是与交感神经活动具有相关度的指标以及与副交感活动具有相关度的指标，是根据上述心率信号所取得的心率波动低频分量的振幅频谱功率以及心率波动高频分量的振幅频谱功率，
上述判定步骤中在上述心率波动低频分量的振幅频谱功率大于上述心率波动高频分量的振幅频谱功率的情况下判定为觉醒度已降低，
上述时机设定步骤中将给与上述刺激的时机设定在上述心率波动低频分量的振幅频谱功率超过规定值后到取得最近的极小值之间。
9.按照权利要求8所述的觉醒度判定方法，其特征在于，还包括：
阈值设定步骤，设定用于判定上述人的觉醒度是否已降低的阈值，
其中，在上述判定步骤中在上述心率波动低频分量的振幅频谱功率大于上述阈值的情况下判定为觉醒度已降低。
10.按照权利要求9所述的觉醒度判定方法，其特征在于：
在上述阈值设定步骤中，基于上述心率信号以及上述心率波动低频分量的振幅频谱功率来设定上述阈值。
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