CN102596303A - 刺激效果预测装置、睡眠深度预测装置、刺激效果预测方法以及车辆控制装置 - Google Patents

刺激效果预测装置、睡眠深度预测装置、刺激效果预测方法以及车辆控制装置 Download PDF

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Abstract

一种刺激效果预测装置、睡眠深度预测装置、刺激效果预测方法以及车辆控制装置，所述刺激效果预测装置具备：刺激产生装置(3)，其对后座乘员给予刺激；脑波计测装置(2)，其对后座乘员的脑波进行计测；存储器(4)；ECU(5)，其从在清醒时由刺激产生装置(3)给予了刺激时脑波计测装置(2)所计测出的脑波、和在睡眠时由刺激产生装置(3)给予了刺激时脑波计测装置(2)所计测出的脑波中，对相对于刺激而在清醒时以及睡眠时共通地呈现出的刺激效果的脑波指标进行特定，并且，ECU(5)利用如下的变换模型，而根据清醒时的刺激效果来预测睡眠时的刺激效果，并根据刺激效果和睡眠深度的变化之间的关系来选择给予后座乘员的刺激，所述变换模型为，根据在清醒时和睡眠时给予了相同的刺激时呈现出的脑波指标而制作的、对清醒时的刺激效果和睡眠时的刺激效果进行变换的变换模型。

Description

刺激效果预测装置、睡眠深度预测装置、刺激效果预测方法以及车辆控制装置
技术领域
本发明涉及一种对睡眠时的相对于刺激而呈现出的效果进行预测的刺激效果预测装置、刺激效果预测方法以及车辆控制装置。此外，本发明涉及一种对睡眠深度进行预测的睡眠深度预测装置。
背景技术
一直以来，已知一种如下的技术，即，为了使正在打盹儿的被测者完全睡醒，根据被测者的发汗量而对睡眠规律进行推断，并且一旦达到了异相睡眠之后，使刺激装置进行工作从而使被测者清醒的技术(例如，参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-028242号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，在睡眠时，可以通过对在脑波中所含的δ波的含有率进行检查，从而对被测者的睡眠深度进行预测。但是，由于在睡眠时对相对于不同的种类或强度的刺激而产生的刺激效果进行评价较为困难，因此，一直以来，对于为了将被测者维持在预定的睡眠深度，给予什么样的种类以及强度的刺激比较好无法进行判断。此外，当根据δ波的含有率而对睡眠深度进行预测时，还存在如下的问题，即，由于根据脑波的判断区间从而δ波的含有率会发生变动，因此无法确保充分的预测精度。
另外，在专利文献1中所记载的技术为，只对在被测者睡着之后提示刺激进行了记载，而关于刺激的设定方法及刺激的控制方法完全没有任何记载，并且也完全没有考虑到关于睡眠时的相对于刺激的种类或强度而产生的效果。
因此，本发明的目的在于，提供一种能够对睡眠时的刺激效果进行预测的刺激效果预测装置、刺激效果预测方法以及车辆控制装置，并且提供能够在不受睡眠深度的预测时刻的影响的条件下，高精度地对睡眠深度进行预测的睡眠深度预测装置。
用于解决课题的方法
本发明人重复进行了专心研究，结果得到了如下的见解，即，由于因刺激反应而产生的脑神经脉冲的到达路径在清醒时和睡眠时均相同，因此，通过利用由于给予刺激而在清醒时和睡眠时均共通地呈现出的脑波指标，从而能够根据清醒时的刺激效果来预测睡眠时的刺激效果。
因此，本发明所涉及的刺激效果预测装置的特征在于，具有：刺激产生部，其对被测者给予刺激；脑波计测部，其对被测者的脑波进行计测；刺激效果预测部，其从在清醒时由刺激产生部给予了刺激时脑波计测部所计测出的脑波、和在睡眠时由刺激产生部给予了刺激时脑波计测部所计测出的脑波中，对相对于刺激而在清醒时以及睡眠时共通地呈现出的刺激效果的脑波指标进行特定。
根据本发明所涉及的刺激效果预测装置，通过对相对于刺激而在清醒时以及睡眠时共通地呈现出的刺激效果的脑波指标进行特定，从而能够将清醒时的刺激效果和睡眠时的刺激效果关联起来。由此，由于能够在清醒时和睡眠时之间进行刺激效果的变换，因此能够根据清醒时的刺激效果来变换睡眠时的刺激效果。
而且，上述刺激效果预测部能够利用如下的变换模型，而根据清醒时的刺激效果来预测睡眠时的刺激效果，并根据刺激效果和睡眠深度的变化之间的关系来选择给予被测者的刺激，其中，所述变换模型为，根据在清醒时和睡眠时给予了相同的刺激时呈现出的脑波指标而制作的、对清醒时的刺激效果和睡眠时的刺激效果进行变换的变换模型。根据该发明，通过对在清醒时和睡眠时给予了相同的刺激时呈现出的脑波指标进行特定，从而能够制作出对清醒时的刺激效果和睡眠时的刺激效果进行变换的变换模型，并且，通过利用该制作出的变换模型，从而能够根据清醒时的刺激效果来预测睡眠时的刺激效果。因此，通过根据刺激效果和睡眠深度的变化之间的关系来求出给予被测者的刺激，从而能够对被测者的睡眠深度进行控制。通过此方式，例如，能够将被测者的睡眠状态维持在浅睡眠的状态。
此外，上述刺激效果预测部能够根据特定的脑波的振幅，而对刺激效果进行补正。通常，在清醒时的闭眼状态等中所产生的α波等的特定的脑波的振幅不会较大程度地变化。因此，例如，通过根据相对于特定的脑波的振幅的、脑波指标的振幅的相对变化量，而对刺激效果进行补正，从而能够排除脑波计测部的计测误差或被测者的身体状态等的影响，因而能够适当地对睡眠时的刺激效果进行预测。
而且，上述刺激效果预测部能够根据清醒时的刺激效果，而对在睡眠时给予的刺激的参数进行选定。由于在睡眠时因刺激或时间经过等而睡眠深度等的被测者的状态频繁地发生变化，因此对睡眠时的、相对于刺激而产生的刺激效果进行评价较为困难。因此，由于睡眠时的刺激效果能够根据清醒时的刺激效果来进行预测，因此通过根据清醒时的刺激效果而对在睡眠时给予的刺激的参数进行选定，从而在选择给予被测者的刺激时，能够排除被测者的睡眠状态的变化的影响。
而且，优选为，上述刺激效果预测部根据相对于不同参数的刺激而产生的刺激效果，而对在睡眠时给予的刺激的参数进行选定。如此，由于根据相对于不同参数的刺激而产生的刺激效果，而对给予的刺激的参数进行选定，因此，例如当相同刺激强度的刺激具有多个时，通过采用其中呈现出最高的刺激效果的刺激的参数，从而能够有效地产生刺激，此外，当能够得到相同刺激效果的刺激具有多个时，通过对其中刺激强度最低的刺激进行选定，从而能够在不使刺激效果降低的条件下，来选定不愉快的感觉更少的刺激。
而且，优选为，上述刺激效果预测部根据连续给予了特定参数的刺激时的刺激效果，而对在睡眠时给予的刺激的参数进行变更。虽然在连续给予相同刺激时，由于习惯而刺激效果降低，但是通过根据连续给予了特定参数的刺激时的刺激效果而对所给予的刺激的参数进行变更，从而能够防止由于习惯而导致的刺激效果的降低。
而且，优选为，上述刺激效果预测部根据相对于给予被测者的刺激的、脑波的计测结果，而对被测者的睡眠深度进行预测。如此，通过根据相对于给予了被测者的刺激的、脑波的反应而对睡眠深度进行预测，从而能够在不受睡眠深度的预测时刻的影响的条件下，高精度地对睡眠深度进行预测。
本发明所涉及的睡眠深度预测装置的特征在于，具有：刺激产生部，其对被测者给予刺激；脑波计测部，其对被测者的脑波进行计测；睡眠深度预测部，其根据相对于给予被测者的刺激的、脑波的反应，而对被测者的睡眠深度进行预测。
一直以来，虽然根据在预定期间中呈现出的δ波的含有率而对睡眠深度进行预测，但是由于该现有的预测根据判断区间的设定而δ波的含有率会发生变化，因此无法进行准确的预测。因此，本发明人为了提高睡眠深度的预测精度而反复进行了专心研究，结果得到了如下见解，即，如果在睡眠时给予刺激，则根据睡眠深度而刺激效果会有所不同。也就是说，得到了如下见解，即，如果在睡眠时给予刺激，会具有在浅睡眠和深睡眠中均呈现的脑波指标，另一方面，还会具有在浅睡眠中呈现但在深睡眠中不呈现的脑波指标。因此，根据本发明所涉及的睡眠深度预测装置，通过根据相对于给予了被测者的刺激的、脑波的反应，而对睡眠深度进行预测，从而能够在不受睡眠深度的预测时刻的影响的条件下，高精度地对睡眠深度进行预测。
本发明所涉及的刺激效果预测方法的特征在于，包括：在清醒时产生刺激并取得被测者的脑波的步骤；在睡眠时产生刺激并取得被测者的脑波的步骤；对相对于刺激而在清醒时以及睡眠时共通地呈现出的刺激效果的脑波指标进行特定的步骤。
根据本发明所涉及的刺激效果预测方法，通过对相对于刺激而在清醒时和睡眠时共通地呈现出的刺激效果的脑波指标进行特定，从而能够将清醒时的刺激效果和睡眠时的刺激效果关联起来。通过此方式，由于能够在清醒时和睡眠时之间进行刺激效果的变换，因此能够根据清醒时的刺激效果来变换睡眠时的刺激效果。
而且，优选为，利用如下的变换模型，而根据清醒时的刺激效果来预测睡眠时的刺激效果，并根据刺激效果和睡眠深度的变化之间的关系来选择给予被测者的刺激，其中，所述变换模型为，根据在清醒时和睡眠时给予了相同的刺激时呈现出的脑波指标而制作的、对清醒时的刺激效果和睡眠时的刺激效果进行变换的变换模型。根据本发明，通过对在清醒时和睡眠时给予相同的刺激时呈现出的脑波指标进行特定，从而能够制作出对清醒时的刺激效果和睡眠时的刺激效果进行变换的变换模型，并通过利用该制作出的变换模型，从而能够根据清醒时的刺激效果来预测睡眠时的刺激效果。因此，通过根据刺激效果和睡眠深度的变化之间的关系来求出给予被测者的刺激，从而能够控制被测者的睡眠深度。通过此方式，例如，能够将被测者的睡眠状态维持在浅睡眠的状态。
本发明所涉及的车辆控制装置的特征在于，具有：刺激产生部，其对乘员给予刺激；脑波计测部，其对乘员的脑波进行计测；刺激效果预测部，其从在清醒时由刺激产生部给予了刺激时脑波计测部所计测出的脑波、和在睡眠时由刺激产生部给予了刺激时脑波计测部所计测出的脑波中，对相对于刺激而在清醒时以及睡眠时共通地呈现出的刺激效果的脑波指标进行特定，并且，利用如下的变换模型，而根据清醒时的刺激效果来预测睡眠时的刺激效果，并根据刺激效果和睡眠深度的变化之间的关系来选择给予被测者的刺激，其中，所述变换模型为，根据在清醒时和睡眠时给予了相同的刺激时呈现出的脑波指标而制作的、对清醒时的刺激效果和睡眠时的刺激效果进行变换的变换模型。
根据本发明所涉及的车辆控制装置，通过对相对于刺激而在清醒时以及睡眠时共通地呈现出的刺激效果的脑波指标进行特定，从而能够将清醒时的刺激效果和睡眠时的刺激效果关联起来。通过此方式，由于能够在清醒时和睡眠时的之间进行刺激效果的变换，因此能够根据清醒时的刺激效果来变换睡眠时的刺激效果。而且，通过对在清醒时和睡眠时给予了相同的刺激时呈现出的脑波指标进行特定，从而能够制作出对清醒时的刺激效果和睡眠时的刺激效果进行变换的变换模型，并且通过利用该制作出的变换模型，从而能够根据清醒时的刺激效果来预测睡眠时的刺激效果。因此，通过根据刺激效果和睡眠深度的变化之间的关系来求出给予乘员的刺激，从而能够控制乘员的睡眠深度。通过此方式，例如，由于能够使乘员的睡眠状态维持在浅睡眠的状态，因此能够在短时间内实现效率较好的打盹儿，且能够抑制清醒后的反应降低。
发明效果
根据本发明，能够对睡眠时的刺激效果进行预测。此外，根据本发明，能够在不受睡眠深度的预测时刻的影响的条件下，高精度地对睡眠深度进行预测。
附图说明
图1为表示本实施方式所涉及的车辆控制装置的概要结构的图。
图2为表示睡眠深度和睡眠状态的变化之间的关系的图。
图3为表示在清醒时的、刺激的种类/强度和刺激效果之间的关系的图。
图4为表示在睡眠时的、刺激的种类/强度和刺激效果之间的关系的图。
图5为表示从给予刺激起到经过预定时间为止的脑波的图。
图6为表示相对于声音刺激而产生的脑波指标的图，其中，(a)表示在清醒时所计测出的脑波，(b)表示在睡眠时所计测出的脑波。
图7为表示对刺激的参数进行选定的方法的图。
图8为表示变换模型的制作处理的流程图。
图9为表示刺激参数的选定处理的流程图。
图10为表示刺激和睡眠状态的变化之间的关系的图。
图11为用于说明刺激效果的补正的图。
图12为表示脑波指标的振幅和睡眠深度的变化量之间的关系的图。
图13为表示刺激产生处理的流程图。
图14为表示相对于刺激而产生的脑波指标的图。
图15为表示刺激的产生正时和睡眠深度之间的关系的图。
图16为表示脑波指标有无出现和睡眠深度之间的关系的图。
图17为表示相对于相同的刺激的适应状态的图。
图18为表示相同强度且不同种类的刺激的图。
图19为表示相对于声音刺激而产生的脑波指标的图，其中，(a)为表示相对于50dB的音声的刺激而产生的脑波指标，(b)为表示相对于50dB的单音的刺激而产生的脑波指标。
图20为表示相同的刺激效果且不同强度的刺激的图。
符号说明
1车辆控制装置(刺激效果预测装置、睡眠深度预测装置)；
2脑波计测装置；
3刺激产生装置；
4存储器；
5ECU(刺激效果预测部、睡眠深度预测部)。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明所涉及的刺激效果预测装置、刺激效果预测方法以及车辆控制装置的优选实施方式进行详细说明。本实施方式为，对非异相睡眠中的睡眠的深度进行控制的技术，并且，将本发明所涉及的刺激效果预测装置、睡眠深度预测装置、刺激效果预测方法以及车辆控制装置适用于，使打盹儿的后座乘员的睡眠深度维持在非异相睡眠中的浅睡眠的状态(睡眠深度I～II)的车辆控制装置中。另外，在全部附图中，对于相同或相当的部分标记相同的符号。
第一实施方式
图1为表示本实施方式所涉及的车辆控制装置的概要结构的图。如图1所示，本实施方式所涉及的车辆控制装置1由脑波计测装置2、刺激产生装置3、存储器4、ECU5构成。
脑波计测装置2为，对后座乘员的脑部中产生的极小的电位差(数10μV左右)进行计测，从而对后座乘员的脑波进行计测的装置。而且，脑波计测装置2在计测到脑波时，将该脑波发送至ECU5。
刺激产生装置3为，根据ECU5的控制而产生刺激的装置。另外，虽然在本实施方式中，将刺激产生装置3作为产生声音刺激的构件而进行说明，但是如电流、风、气味、光等，只要能够对后座乘员给予刺激，则可以产生任何种类的刺激。
存储器4为，对各种信息进行存积的存储装置，且为根据ECU5的指示而对后述的变换模型、数据库等进行存储的装置。
ECU5为如下构件，即，与脑波计测装置2、刺激产生装置3以及存储器4电连接，并通过使刺激产生装置3产生刺激，且取得由脑波计测装置2所计测出的后座乘员的脑波，从而选定刺激的参数，并且对睡眠时的刺激效果进行预测，从而将正在打盹儿的后座乘员的睡眠深度维持在浅睡眠的状态的构件。
图2为，表示睡眠深度和睡眠状态的变化之间的关系的图。在图2中，W、I、II、III、IV为表示以国际标准而规定的睡眠深度，睡眠深度W表示睡醒的状态(清醒状态)，睡眠深度I、II表示浅睡眠，睡眠深度III、IV表示深睡眠。如图2所示，当后座乘员进入睡眠时，睡眠深度(睡眠状态)时时刻刻在发生变化。此时，在打盹儿等的短时间睡眠中，如果进入深睡眠则无法畅快地醒来。因此，当正在打盹儿的后座乘员的睡眠状态达到深睡眠时，ECU5从刺激产生装置3产生刺激，从而使后座乘员不会进入深睡眠。
图3为，表示清醒时的刺激的种类/强度和刺激效果之间的关系的图，图4为，表示睡眠时的刺激的种类/强度和刺激效果之间的关系的图。在图3以及图4中，A、B、C、D分别表示不同种类或强度的刺激。如图3以及图4所示，根据刺激的种类或刺激的强度从而刺激效果会发生变化，且睡眠时，根据刺激的种类或刺激的强度从而睡眠状态会发生变化。
而且，如图2所示，如果在睡眠深度达到了III时给予刺激，则根据刺激的种类或强度从而睡眠深度会恢复到II或清醒。因此，为了将睡眠状态维持在浅睡眠，从而需要对与刺激的种类或强度相对应的睡眠时的刺激效果进行预测，因此希望根据清醒时的刺激效果来预测睡眠时的刺激效果。
因此，ECU5对在清醒时和睡眠时给予了相同的刺激时在脑波中呈现出的刺激效果的脑波指标进行特定，并根据该特定的脑波指标，而制作出对清醒时的刺激效果和睡眠时的刺激效果进行变换的变换模型。
在这里，对变换模型的制作进行详细说明。
首先，参照图5，对在脑波中呈现出的刺激效果进行说明。图5为，表示从给予刺激起到经过规定时间为止的脑波的图，横轴上表示了从产生(提示)刺激起的时间(sec)，纵轴上表示了脑波计测装置2所计测出的脑波的输出(μV)。另外，横轴的从产生刺激起的时间通常称为潜伏时间。如图5所示，脑波是通过脑波计测装置2而对在人的头部中所产生的极小的电位差进行计测而得到的，并且该脑波具有自发产生的脑波和相对于刺激而被诱发的脑波。而且，后者的相对于刺激而被诱发的脑波成为，表示刺激效果的脑波指标。因此，通过对脑波指标的潜伏时间和振幅进行计测，从而能够对刺激效果进行评价。
脑波指标通过其波峰(顶点)的极性、和从给予刺激起至呈现波峰为止的潜伏时间的组合而被表示。例如，N100表示，在潜伏时间100msec附近所观测到的阴性(Negative)方向的脑波指标，P200表示，在潜伏时间200msec附近所观测到的阳性(Positive)方向的脑波指标。另外，当用曲线图表示脑波时，一般情况下，成为阴性(Negative)向上，而阳性(Positive)向下，并且认为，P成分表示对于刺激的判断，而N成分表示对于刺激的单纯反应。
接下来，参照图6，对在清醒时和睡眠时给予了相同的刺激时在脑波中呈现出的刺激效果的脑波指标进行说明。图6为，表示相对于声音刺激而产生的脑波指标的图，其中，图6(a)表示在清醒时所计测出的脑波，图6(b)表示在睡眠时所计测出的脑波。另外，图6(a)中所示的脑波能够在清醒时以朦胧的状态而对声音刺激置若罔闻时进行计测，在图6(b)中所示的脑波能够在睡眠时通过察觉声音刺激而进行计测。
对图6(a)和图6(b)进行比较可以了解到，当给予了相同的声音刺激时，在清醒时和睡眠时的双方均呈现出N350的脑波指标。因此，将N350特定为在清醒时和睡眠时给予了相同的刺激时呈现出的脑波指标，并通过对该脑波指标的潜伏时间和振幅等进行计测，从而能够导出给予了相同的刺激时的、清醒时的刺激效果和睡眠时的刺激效果之间的关系。
因此，ECU5根据在清醒时和睡眠时给予了相同的刺激时呈现出的N350的脑波指标，而将清醒时的刺激效果和睡眠时的刺激效果之间的关系建立为数据库，并存储在存储器4中。
而且，ECU5参照所建立的数据库，而制作出对清醒时的刺激效果和睡眠时的刺激效果进行变换的变换模型。另外，变换模型能够通过利用神经网络、遗传-模糊系统(GA-Fuzzy)、马氏田口系统(Mahalanobis-Taguchi System)、阈值处理等，而从所建立的数据库中进行确定。
接下来，对刺激参数的选定进行详细说明。
图7为，表示对刺激的参数进行选定的方法的图。如图7所示，ECU5首先在后座乘员清醒时，对相对于各种参数的刺激而产生的刺激效果进行计测。刺激的参数为，对刺激的种类或刺激的强度等进行特定的参数，在声音刺激的情况下，音声、单音、机械音、音乐等成为与刺激的种类相关的参数，而音量、音压、频率等成为与刺激的强度相关的参数。
接下来，ECU5通过利用变换模型，而将所计测出的清醒时的刺激效果变换为睡眠时的刺激效果，从而对在睡眠时给予各种参数的刺激时的刺激效果进行预测。
接下来，ECU5根据睡眠时的刺激效果和睡眠状态的变化之间的关系，而对呈现出所希望的刺激效果的刺激的参数进行选定，以使正在打盹儿的后座乘员的睡眠状态被维持在浅睡眠的状态。相对于刺激效果的睡眠状态的变化具有“无效果”、“维持”、“恢复”、“清醒”这四个种类，“无效果”是指，即使给予刺激也没有刺激效果的情况；“维持”是指，即使给予刺激睡眠深度也不会改变的情况；“恢复”是指，当给予刺激时睡眠深度向清醒方向变化的情况；“清醒”是指，当给予刺激时清醒的情况。因此，例如，当睡眠深度为II时，对呈现出睡眠状态的变化成为“维持”的刺激效果的刺激的参数进行选定，并且当睡眠深度达到了III时，对呈现出睡眠状态的变化成为“恢复”的刺激效果的刺激的参数进行选定。另外，睡眠时的刺激效果和睡眠状态的变化之间的关系，事先通过实验等而被数据库化。
而且，ECU5通过使刺激产生装置3产生所选定的参数的刺激，从而使后座乘员的睡眠状态维持在浅睡眠的状态，以使正在打盹儿的后座乘员不会进入深睡眠。
接下来，对本实施方式所涉及的车辆控制装置1的处理动作进行说明。
首先，参照图8，对变换模型的制作处理进行说明。图8为，表示变换模型的制作处理的流程图。
如图8所示，首先，ECU5通过使刺激产生装置3产生声音刺激，并由脑波计测装置2取得后座乘员的脑波输出，从而对在清醒时和睡眠时给予了相同的刺激时在脑波中呈现出的刺激效果的脑波指标进行特定(步骤S1)。另外，在步骤S1中，将N350的脑波指标特定为，在清醒时和睡眠时给予了相同的刺激时在脑波中呈现出的刺激效果的脑波指标。
接下来，ECU5在后座乘员清醒时使刺激产生装置3产生声音刺激，并取得由脑波计测装置2所计测出的后座乘员的脑波输出。而且，通过从所取得的脑波输出中提取脑波指标，并对该提取的脑波指标的潜伏时间以及振幅进行验证，从而对清醒时的刺激效果进行计测(步骤S2)。
接下来，ECU5在后座乘员睡眠时使刺激产生装置3产生与步骤S2相同的声音刺激，并取得由脑波计测装置2所计测出的后座乘员的脑波输出。通过从所取得的脑波输出中提取脑波指标，并对该提取的脑波指标的潜伏时间以及振幅进行验证，从而对睡眠时的刺激效果进行计测(步骤S3)。
另外，ECU5建立由在步骤S2中所计测出的清醒时的刺激效果、和在步骤S3中所计测出的睡眠时的刺激效果构成的数据库，并将该数据库存储于存储器4中。
而且，ECU5参照所建立的数据库，而制作对清醒时的刺激效果和睡眠时的刺激效果进行变换的变换模型，并结束变换模型的制作处理(步骤S4)。另外，变换模型的制作，如上文所述，通过利用神经网络、遗传-模糊系统(GA-Fuzzy)、马氏田口系统、阈值处理等，而从所建立的数据库中进行确定从而实施。
接下来，参照图9，对刺激参数的选定处理进行说明。图9为，表示刺激参数的选定处理的流程图。
如图9所示，首先，ECU5在后座乘员的清醒时，使刺激产生装置3产生各种的参数的刺激(步骤S6)。另外，如上文所述，刺激的参数具有，音声、单音、机械音、音乐等与刺激的种类相关的参数，以及音量、音压、频率等与刺激的强度相关的参数。因此，ECU5从刺激产生装置3，以对音量、音压、频率等刺激强度进行改变的方式而产生音声、单音、机械音、音乐等种类的声音刺激。
接下来，ECU5通过取得由脑波计测装置2所计测出的后座乘员的脑波输出，并对在该脑波中呈现出的脑波指标的潜伏时间以及振幅进行验证，从而对相对于在步骤S6中所产生的刺激而产生的刺激效果进行评价(步骤S7)。
在这里，参照图10，对评价清醒时的刺激效果的意义进行说明。图10为，表示刺激和睡眠状态的变化之间的关系的图。如图10所示，睡眠时，如果给予刺激则睡眠深度会发生变化，此外，随着时间的经过睡眠深度也会时时刻刻发生变化。如此，由于在睡眠时每当产生刺激则睡眠状态会发生变化，因此难以适当地对刺激效果进行评价。另一方面，由于在清醒时睡眠状态为大致固定，因此能够适当地对刺激效果进行评价。因此，在步骤S6以及步骤S7中，通过在清醒时，对相对于各种参数的刺激而产生的刺激效果进行评价，从而能够在不受睡眠深度的变化的影响的条件下，对刺激本身的效果进行评价。
而且，在步骤S7中，由于根据脑波计测装置2的计测位置或后座乘员的身体状态等从而即使对于同一个人而言脑波的输出也会发生变化，因此根据特定的脑波的振幅而对刺激效果进行补正，并对清醒时的刺激效果进行评价。
图11为，用于说明刺激效果的补正的图。如图11所示，通常在清醒时的闭眼状态等下所产生的α波等的特定的脑波的振幅不会较大程度地变化。因此，根据相对于该α波的振幅的、脑波指标的振幅的相对变化量，而对刺激效果进行补正，并根据该补正后的刺激效果，而对清醒时的刺激效果进行评价。如果进行具体说明，则当如图11(a)所示，将某时间点上的、α波的振幅设为A而将脑波指标的振幅设为B，并且如图11(b)所示，将其他的时间点上的、α波的振幅设为A′而将脑波指标的振幅设为B′时，通过B/A以及B′/A′而对清醒时的刺激效果进行评价。通过此方式，能够吸收由于脑波的计测方法或身体状态等而导致的个人身体内部的差异。
此外，由于在步骤S7中，即使吸收了因脑波的计测方法或身体状态等而导致的个人身体内部的差异，但因根据人的不同脑波的输出会发生变化，因此利用不取决于个人的绝对标准而对脑波的振幅进行标准化，从而对清醒时的刺激效果进行评价。
图12为，表示脑波指标的振幅和睡眠深度的变化量之间的关系的图。如图12所示，睡眠深度成为根据国际标准而不取决于个人的评价方法。因此，以睡眠深度的变化量作为标准而对脑波指标的振幅进行补正。通过此方式，能够吸收个人之间的差异。
接下来，ECU5利用变化模型，将在步骤S7中所评价的清醒时的刺激效果变换为睡眠时的刺激效果，并对在睡眠时给予了各个参数的刺激时的刺激效果进行预测(步骤S8)。
而且，ECU5根据睡眠时的刺激效果和睡眠状态的变化之间的关系，而对呈现出所希望的刺激效果的刺激的参数进行选定，以使正在打盹儿的后座乘员的睡眠状态被维持在浅睡眠的状态，并结束刺激参数的选定处理(步骤S9)。另外，在步骤S9中所选定的刺激的参数成为，由刺激产生装置3产生的刺激的初始值。
接下来，参照图13，对刺激产生处理进行说明。图13为，表示刺激产生处理的流程图。
如图13所示，在车辆控制装置1中，首先，对正在打盹儿的后座乘员的睡眠深度进行预测，并对睡眠深度是否到达了III进行判断(步骤S11)。
在这里，参照图14～图16，对睡眠深度的预测方法进行说明。图14为，表示相对于刺激的脑波指标的图，图15为，表示刺激的产生正时和睡眠深度之间的关系的图，图16为，表示脑波指标有无出现和睡眠深度之间的关系的图。
如图14所示，当由刺激产生装置3产生刺激并对后座乘员给予刺激时，从由脑波计测装置2所计测出的脑波输出，而诱发反映被动性知觉的N100的脑波指标、和反映被动性认知的N350的脑波指标。然而，当以图15的刺激B的方式而在浅睡眠状态时给予刺激时，诱发N100的脑波指标和N350的脑波指标，相对于此，当以图15的刺激A的方式在深睡眠状态时给予刺激时，只诱发N350的脑波指标，而未诱发N350的脑波指标。
因此，如图16所示，ECU5在后座乘员的睡眠时从刺激产生装置3产生刺激，并在从由脑波计测装置2所计测出的脑波中观测到N100的脑波指标和N350的脑波指标时，判断为浅睡眠，而在虽然从由脑波计测装置2所计测出的脑波中观测到N350的脑波指标，但未观测到N100的脑波指标时，判断为浅睡眠。
而且，当ECU5判断为睡眠深度达到了III时(在步骤S11中为：是)，从刺激产生装置3产生在步骤S9中所选定的参数的刺激(步骤S12)。
接下来，ECU5在对后座乘员的睡眠深度进行预测，并对睡眠深度是否向清醒方向恢复了一个阶段进行判断(步骤S13)。另外，步骤S13中的睡眠深度的预测，也与在步骤S12中进行说明的睡眠深度的预测同样地，根据在对后座乘员给予了刺激时所呈现出的N100以及N350的脑波指标有无出现而进行判断。
而且，当ECU5判断为睡眠深度未发生变化时(步骤S13中为：否)，以使刺激的强度增强的方式而对刺激的参数进行变更(步骤S14)，并返回到步骤S12，而产生变更后的参数的刺激。
另一方面，当ECU5判断为睡眠深度恢复了一个阶段时(步骤S13中为：是)，对后座乘员是否清醒进行判断(步骤S15)。
而且，当ECU5判断为后座乘员清醒时(步骤S15中为：是)，结束刺激产生处理。
另一方面，当ECU5判断为后座乘员未清醒时(步骤S15中为：否)，对相同参数的刺激是否产生了预定次数进行判断(步骤S16)。
而且，当ECU5判断为相同参数的刺激仅产生了少于预定次数时(步骤S16中为：否)，则返回到步骤S11并重复执行上述的处理。
另一方面，当ECU5判断为相同参数的刺激产生了预定次数时(步骤S16中为：是)，对刺激的参数进行变更(步骤S17)。
在这里，参照图17，对变更刺激的参数的意义进行说明。图17为，表示相对于相同的刺激的适应状态的图。如图17所示，当产生预定的参数的刺激(图17中的刺激A)时，虽然在初次时呈现出较高的刺激效果，但是随着产生次数的增加，后座乘员逐渐适应该刺激，从而该刺激效果逐渐降低。因此，通过在使相同参数的刺激产生了预定次数后，产生不同参数的刺激(图17中的刺激D)，从而对刺激效果的降低进行抑制，进而给予适当的刺激效果。另外，对刺激的参数进行变更，以实现相对于变更后的参数的刺激而产生的刺激效果与相对于变更前的参数的刺激而产生的刺激效果为相同程度的刺激。
而且，ECU5在步骤S17中对刺激的参数进行变更后，返回到步骤S11并产生该变更后的参数的刺激。
如此，根据第一实施方式所涉及的车辆控制装置1，通过对相对于刺激而在清醒时以及睡眠时共通地呈现出的刺激效果的脑波指标进行特定，从而能够将清醒时的刺激效果和睡眠时的刺激效果关联起来。通过以此方式，由于能够在清醒时和睡眠时之间进行刺激效果的变换，因此能够根据清醒时的刺激效果来变换睡眠时的刺激效果。
而且，通过对在清醒时和睡眠时给予了相同的刺激时呈现出的脑波指标进行特定，从而能够制作出对清醒时的刺激效果和睡眠时的刺激效果进行变换的变换模型，且通过利用该制作出的变换模型，从而能够根据清醒时的刺激效果来预测睡眠时的刺激效果。因此，通过根据刺激效果和睡眠深度的变化之间的关系来求出给予后座乘员的刺激，从而能够控制后座乘员的睡眠深度，进而能够使后座乘员的睡眠状态维持在浅睡眠的状态。
此外，通过根据相对于特定的脑波的振幅的、脑波指标的振幅的相对变化量而对刺激效果进行补正，从而能够排除脑波计测部的计测误差及后座乘员的身体状态等的影响，因而能够适当地对睡眠时的刺激效果进行预测。
而且，通过根据清醒时的刺激效果而对睡眠时给予的刺激的参数进行选定，从而在选择给予后座乘员的刺激时，能够排除后座乘员的睡眠状态的变化的影响。
而且，当使相同参数的刺激产生了预定次数时，通过对刺激的参数进行变更，从而能够防止由于惯性而引起的刺激效果的降低。
而且，通过根据相对于给予了后座乘员的刺激而产生的脑波的反应而对睡眠深度进行预测，从而能够在不受睡眠深度的预测时期的影响的条件下，提高睡眠深度的预测精度。
第二实施方式
接下来，对第二实施方式进行说明。第二实施方式所涉及的车辆控制装置为，在刺激参数的选定处理中，根据相对于不同参数的刺激而产生的刺激效果，而对在睡眠时给予的刺激的参数进行选定的装置，尤其是，在刺激强度相同的刺激中选定刺激效果较高的刺激的参数的装置。因此，在下文中，仅对刺激参数的选定处理进行说明。
如图9所示，在刺激参数的选定处理中，ECU5首先在后座乘员的清醒时，从刺激产生装置3产生各种参数的刺激(步骤S6)。此时，如图18所示，产生相同刺激强度且不同种类的刺激。
接下来，ECU5通过取得由脑波计测装置2所计测出的后座乘员的脑波输出，并对在脑波中呈现出的脑波指标的潜伏时间以及振幅进行验证，从而对相对于在步骤S6中所产生的刺激的刺激效果进行评价(步骤S7)。
此时，在相同的刺激强度的刺激中，提取呈现出最高的刺激效果的刺激的参数。
图19为，表示相对于声音刺激而产生的脑波指标的图，其中，图19(a)图示了相对于50dB的音声的刺激而产生的脑波指标，图19(b)图示了相对于50dB的单音的刺激而产生的脑波指标。此外，图19为，表示相同强度且不同种类的刺激的图。
如图19(a)以及图19(b)所示，对在给予了50dB的相同强度的刺激时的脑波指标进行观察时，了解到如下情况，即，与相对于单音的刺激而产生的刺激效果相比，相对于音声的刺激而产生的刺激效果更高。
因此，ECU5在步骤S7中，对相对于相同刺激强度的多个刺激而产生的刺激效果进行比较，并提取呈现出最高的刺激效果的刺激的参数。
接下来，ECU5利用变换模型，将在步骤S7中进行了评价的清醒时的刺激效果变换为睡眠时的刺激效果，并在睡眠时给予了各个参数的刺激时的刺激效果进行预测(步骤S8)。并且，在步骤S8中，使用在步骤S7中提取的刺激的参数。
而且，ECU5根据睡眠时的刺激效果和睡眠状态的变化之间的关系，对呈现出所希望的刺激效果的刺激的参数进行选定以使正在打盹儿的后座乘员的睡眠状态维持在浅睡眠的状态，并结束刺激参数的选定处理(步骤S9)。
由此，根据第二实施方式所涉及的车辆控制装置，由于在相同刺激强度的刺激具有多个时，采用其中呈现出最高的刺激效果的刺激的参数，因此能够有效地产生刺激。
第三实施方式
接下来，对第三实施方式进行说明。第三实施方式所涉及的车辆控制装置为，在刺激参数的选定处理中，根据相对于不同参数的刺激而产生的刺激效果，而对在睡眠时给予的刺激的参数进行选定的装置，尤其是，在刺激效果相同的刺激中选定刺激强度较低的刺激的参数的装置。因此，在下文中，仅对刺激参数的选定处理进行说明。
如图9所示，在刺激参数的选定处理中，ECU5首先在后座乘员的清醒时，从刺激产生装置3产生各种参数的刺激(步骤S6)。此时，如图20所示，产生能够通过不同刺激强度而得到相同刺激效果的刺激。
接下来，ECU5通过取得由脑波计测装置2所计测出的后座乘员的脑波输出，并对在该脑波中呈现出的脑波指标的潜伏时间以及振幅进行验证，从而对相对于在步骤S6中所产生的刺激而呈现的刺激效果进行评价(步骤S7)。
此时，在能够得到相同刺激效果的刺激中，提取刺激强度最低的刺激的参数。即，ECU5在步骤S7中，对能够得到相同刺激效果的多个刺激的刺激强度进行比较，并提取刺激强度最低的刺激的参数。
接下来，ECU5利用变换模型，而将在步骤S7中进行了评价的清醒时的刺激效果变换为睡眠时的刺激效果，并对在睡眠时给予了各个参数的刺激而产生的刺激效果进行预测(步骤S8)。另外，在步骤S8中利用在步骤S7中所提取的刺激的参数。
而且，ECU5根据睡眠时的刺激效果和睡眠状态的变化之间的关系，而对呈现出所希望的刺激效果的刺激的参数进行选定，以使正在打盹儿的后座乘员的睡眠状态维持在浅睡眠的状态，并结束刺激参数的选定处理(步骤S9)。
如此，根据第三实施方式所涉及的车辆控制装置，当能够得到相同刺激效果的刺激具有多个时，通过选定其中刺激强度最低的刺激，从而能够在不使刺激效果降低的条件下，选择使给予未打盹儿的驾驶员等的烦扰降低从而不愉快的感觉更少的刺激。
以上，虽然对本发明的优选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。例如，虽然在上述实施方式中，对后座乘员的睡眠状态进行控制的情况进行了说明，但睡眠状态的控制对象只要是乘坐车辆的人员则谁都可以，也可以为打盹儿的驾驶员、或副驾驶座乘员等。
此外，虽然在上述实施方式中，将本发明所涉及的刺激效果预测装置搭载于车辆控制装置上的情况进行了说明，但是例如在睡眠室中的睡眠用、或医疗设施中的医疗用等的各种领域中，也可以作为制作变换模型并对睡眠时的刺激效果进行预测，从而使被测者维持在浅睡眠的状态的装置。
此外，虽然在上述实施方式中，对在车俩控制装置1中制作变换模型的情况进行了说明，但是也可以用作如下装置，即，预先对在清醒时和睡眠时给予了相同刺激时呈现出的脑波指标进行预测并制作出变换模型，并在车辆控制装置1中，利用该制作出的变换模型，从而根据清醒时的刺激效果来预测睡眠时的刺激效果。
此外，虽然在上述实施方式中，对根据相对于刺激而产生的脑波指标的观测有无来判断睡眠状态的情况进行了说明，但是也可以如现有技术这样，根据脑波中所含有的δ波的含有率来进行判断。
产业上的可利用性
根据本发明的刺激效果预测装置、刺激效果预测方法以及车辆控制装置，能够对睡眠时的刺激效果进行预测。此外，根据本发明的睡眠深度预测装置以及车辆控制装置，能够在不受睡眠深度的预测时刻的影响的条件下，高精度地对睡眠深度进行预测。而且，根据本发明的车辆控制装置，能够对乘员的睡眠深度进行控制。

Claims (11)

1.一种刺激效果预测装置，具有：
刺激产生部，其对被测者给予刺激；
脑波计测部，其对所述被测者的脑波进行计测；
刺激效果预测部，其从在清醒时由所述刺激产生部给予了刺激时所述脑波计测部所计测出的脑波、和在睡眠时由所述刺激产生部给予了刺激时所述脑波计测部所计测出的脑波中，对相对于刺激而在清醒时以及睡眠时共通地呈现出的刺激效果的脑波指标进行特定。
2.如权利要求1所述的刺激效果预测装置，其中，
所述刺激效果预测部利用如下的变换模型，而根据清醒时的刺激效果来预测睡眠时的刺激效果，并根据刺激效果和睡眠深度的变化之间的关系来选择给予被测者的刺激，其中，所述变换模型为，根据在清醒时和睡眠时给予了相同的刺激时呈现出的所述脑波指标而制作的、对清醒时的刺激效果和睡眠时的刺激效果进行变换的变换模型。
3.如权利要求2所述的刺激效果预测装置，其中，
所述刺激效果预测部根据特定的脑波的振幅，而对所述刺激效果进行补正。
4.如权利要求2或3所述的刺激效果预测装置，其中，
所述刺激效果预测部根据清醒时的刺激效果，而对在睡眠时给予的刺激的参数进行选定。
5.如权利要求4所述的刺激效果预测装置，其中，
所述刺激效果预测部根据相对于不同参数的刺激而产生的刺激效果，而对在睡眠时给予的刺激的参数进行选定。
6.如权利要求4所述的刺激效果预测装置，其中，
所述刺激效果预测部根据连续给予了特定参数的刺激时的刺激效果，而对在睡眠时给予的刺激的参数进行变更。
7.如权利要求1至6中的任意一项所述的刺激效果预测装置，其中，
所述刺激效果预测部根据相对于给予被测者的刺激的、脑波的计测结果，而对被测者的睡眠深度进行预测。
8.一种睡眠深度预测装置，具有：
刺激产生部，其对被测者给予刺激；
脑波计测部，其对所述被测者的脑波进行计测；
睡眠深度预测部，其根据相对于给予被测者的刺激的、脑波的反应，而对被测者的睡眠深度进行预测。
9.一种刺激效果预测方法，包括：
在清醒时产生刺激并取得被测者的脑波的步骤；
在睡眠时产生刺激并取得所述被测者的脑波的步骤；
对相对于刺激而在清醒时以及睡眠时共通地呈现出的刺激效果的脑波指标进行特定的步骤。
10.如权利要求9所述的刺激效果预测方法，其中，
利用如下的变换模型，而根据清醒时的刺激效果来预测睡眠时的刺激效果，并根据刺激效果和睡眠深度的变化之间的关系来选择给予被测者的刺激，其中，所述变换模型为，根据在清醒时和睡眠时给予了相同的刺激时呈现出的所述脑波指标而制作的、对清醒时的刺激效果和睡眠时的刺激效果进行变换的变换模型。
11.一种车辆控制装置，具有：
刺激产生部，其对乘员给予刺激；
脑波计测部，其对所述乘员的脑波进行计测；
刺激效果预测部，其从在清醒时由所述刺激产生部给予了刺激时所述脑波计测部所计测出的脑波、和在睡眠时由所述刺激产生部给予了刺激时所述脑波计测部所计测出的脑波中，对相对于刺激而在清醒时以及睡眠时共通地呈现出的刺激效果的脑波指标进行特定，并且，利用如下的变换模型，而根据清醒时的刺激效果来预测睡眠时的刺激效果，并根据刺激效果和睡眠深度的变化之间的关系来选择给予乘员的刺激，其中，所述变换模型为，根据在清醒时和睡眠时给予了相同的刺激时呈现出的所述脑波指标而制作的、对清醒时的刺激效果和睡眠时的刺激效果进行变换的变换模型。
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