JP2003290180A - 疲労度測定装置及び疲労度測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】雑音等の外乱要因を受けることなく、疲労度を
定量的かつ客観的に測定するとともに、ドライバー等の
一般の人でも容易かつ手軽に測定できるようにする。 【解決手段】被測定者Ｈに骨導振動子２を装着し、この
骨導振動子２に対して、低域周波数ｆｏによりゲート制
御した超音波信号Ｓｕを付与して被測定者Ｈに超音波を
知覚させるとともに、低域周波数ｆｏを、予め設定した
高い周波数から低い周波数（又は低い周波数から高い周
波数）へ変化させる間に、被測定者Ｈが、連続音から断
続音（又は断続音から連続音）に知覚できる時点の低域
周波数ｆｏを判別値Ｄｏとして検出し、この判別値Ｄｏ
を疲労度として求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人間の疲労度を定
量的に測定することができる疲労度測定装置及び疲労度
測定方法に関する。

【０００２】

【従来技術及び課題】一般に、自動車運転時の疲労は、
道路状況，天候及び運転中の覚醒水準のレベルに左右さ
れ、居眠り運転などの交通事故を引き起こす原因の一つ
になっている。特に、深夜での死亡事故の発生確率は昼
間と比べて大きく、疲労度を知ることは、交通事故防止
に役立つものと考えられる。

【０００３】従来、疲労度を測定する方法として、フリ
ッカー・テスターによる視覚的なチラッキ融合値が精神
疲労の一つの尺度として広く活用されている。しかし、
ドライバーは、運転の情報を主に視覚系から受け取るた
め、運転中に、視覚的疲労度の測定を行うことには問題
がある。一方、聴覚的に疲労度を測定する方法として
は、音の最小可聴値に関するもの，聴覚マスキング，方
向定位及び可聴領域での２音融合弁別判別値を利用した
方法などが知られている。しかし、自動車運転時の疲労
度測定では周囲の雑音の影響が問題となる。

【０００４】したがって、可聴領域とは異なる聞こえの
骨導振動子で与えられる超音波信号によって疲労度測定
ができれば、このような問題を解決できる。骨導による
超音波の知覚に関しては、既に、１６．５〜１２０〔ｋ
Ｈｚ〕の超音波振動を知覚できることが知られていると
ともに、超音波振動に関する種々な現象の報告もなされ
ている。また、乳様突起における最小可聴値から最大可
聴値までの可聴範囲の検討を行うことにより、２０〜４
５〔ｋＨｚ〕までの周波数範囲におけるレベル差が約２
７〔ｄＢ〕であることも明らかにされている。

【０００５】本発明は、このような従来技術に鑑み、雑
音等の外乱要因を受けることなく、疲労度を定量的かつ
客観的に測定できるとともに、ドライバー等の一般の人
でも容易かつ手軽に測定することができる疲労度測定装
置及び疲労度測定方法の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び実施の形態】本発明に
係る疲労度測定装置１は、被測定者Ｈに装着することに
より被測定者Ｈに超音波を知覚させる骨導振動子２と、
この骨導振動子２に対して、低域周波数ｆｏによりゲー
ト制御した超音波信号Ｓｕを付与し、かつ低域周波数ｆ
ｏを、予め設定した高い周波数から低い周波数（又は低
い周波数から高い周波数）に可変可能な測定装置本体３
とを備えることを特徴とする。

【０００７】また、本発明に係る疲労度測定方法は、被
測定者Ｈに骨導振動子２を装着し、この骨導振動子２に
対して、低域周波数ｆｏによりゲート制御した超音波信
号Ｓｕを付与して被測定者Ｈに超音波を知覚させるとと
もに、低域周波数ｆｏを、予め設定した高い周波数から
低い周波数（又は低い周波数から高い周波数）へ変化さ
せる間に、被測定者Ｈが、連続音から断続音（又は断続
音から連続音）に知覚できる時点の低域周波数ｆｏを判
別値Ｄｏとして検出し、この判別値Ｄｏを疲労度として
求めることを特徴とする。この場合、判別値Ｄｏは、小
さい値になるに従って疲労度は大きくなる。

【０００８】

【実施例】次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図
面に基づき詳細に説明する。

【０００９】まず、本実施例に係る疲労度測定装置１の
構成について、図２〜図４を参照して説明する。

【００１０】疲労度測定装置１は、図２に示すように、
大別して、骨導振動子２と測定装置本体３からなる。骨
導振動子２は、被測定者Ｈに装着することにより、被測
定者Ｈに超音波を知覚させるものであり、一例として、
リオン株式会社製振動ピックアップ「ＰＶ−０９」（商
品名）を用いることができる。この骨導振動子２（振動
ピックアップ）は、図３に示すように、重り１１をチタ
ン酸バリウムの圧電素子１２を介してケース１３に取り
付けた構造を有し、圧電素子１２によるバネと重り１１
による単一共振が構成される。一般に、この共振周波数
が超音波周波数領域に設定される。なお、図３中、１４
は固定用スクリュを示す。

【００１１】図４は、この骨導振動子２（振動ピックア
ップ）の周波数特性を示す。同図から、共振周波数は１
３〔ｋＨｚ〕（Ｑ＝６．４）と４２．５〔ｋＨｚ〕（Ｑ
＝３１．１）の二つあることがわかる。なお、この周波
数特性は、皮膚への接触面積が約２〔ｃｍ²〕となる骨
導振動子２を、乳様突起部Ｈｂに５．４〔Ｎ〕前後の加
圧で取り付けることにより駆動点の加速度を測定した。
加速度は、超小型の加速度型振動ピックアップ、具体的
には、リオン株式会社製加速度型振動ピックアップ「Ｐ
Ｖ−６０」（商品名）を用いた。この場合、この加速度
型振動ピックアップと面積２〔ｃｍ²〕の樹脂製アッタ
チメントとを組み合わせて骨導振動子２に貼り付けると
ともに、発振器の周波数を変化させ、骨導振動子２の端
子電圧を１〔Ｖ〕に設定した時の加速度型振動ピックア
ップの出力をチャージアンプにより増幅し、このチャー
ジアンプの出力電圧を加速度に変換して測定した。

【００１２】一方、測定装置本体３は、骨導振動子２に
対して、低域周波数ｆｏによりゲート制御した超音波信
号Ｓｕを付与し、かつ低域周波数ｆｏを、予め設定した
高い周波数から低い周波数（又は低い周波数から高い周
波数）に可変可能に構成したものであり、図２に示すよ
うに、発振器（高周波用発振器）２１，発振器（低域用
発振器）２２，周波数計（オシロスコープ等）２３及び
周波数計（カウンタ等）２４を備えている。この構成に
より、発振器２１から発振される４２．５〔ｋＨｚ〕の
超音波信号Ｓｕは、発振器２２から発振される概ね１０
〜１００〔Ｈｚ〕の低域周波数ｆｏを有する方形波のゲ
ートを通過する。この結果、発振器２１からは、図５に
示す断続的な測定信号Ｓｍ、即ち、低域周波数ｆｏによ
りゲート制御された超音波信号Ｓｕが得られる。図５
中、１／ｆｕは、周波数ｆｕを有する高周波信号Ｓｕの
周期、１／ｆｏは、低域周波数ｆｏを有する低域信号Ｓ
ｏの周期を示す。

【００１３】次に、このような疲労度測定装置１を利用
した本実施例に係る疲労度測定方法について、図２〜図
６を参照しつつ、図１に示すフローチャートに従って説
明する。

【００１４】まず、被測定者Ｈに対して骨導振動子２を
装着する。骨導振動子２は、図２に示すように、被測定
者Ｈの乳様突起Ｈｂに装着する。この場合、乳様突起Ｈ
ｂが最も感度の良い装着場所となるが、他の場所でも装
着は可能である。また、測定装置本体３は、発振器２１
の発振周波数を４２．５〔ｋＨｚ〕の高周波帯域の周波
数ｆｕに設定するとともに、発振器２２は、概ね１０〜
１００〔Ｈｚ〕の低域周波数（ゲート周波数）ｆｏを発
振できるように設定する。この場合、発振器２２は、被
測定者Ｈが自ら低域周波数ｆｏを可変できるようにす
る。これにより、発振器２２から発振される概ね１０〜
１００〔Ｈｚ〕の低域周波数ｆｏを有する低域信号Ｓｏ
が発振器２１に付与され、発振器２１から発振される４
２．５〔ｋＨｚ〕の超音波信号Ｓｕは、低域信号Ｓｏに
おける方形波のゲートを通過する。この結果、発振器２
１からは、図５に示す断続的な測定信号Ｓｍが骨導振動
子２に付与される。

【００１５】測定に際しては、最初に、低域周波数ｆｏ
を１００〔Ｈｚ〕に設定する（ステップＳ１）。そし
て、被測定者Ｈは、発振器２２を操作し、低域周波数ｆ
ｏを１００〔Ｈｚ〕から徐々に下げていく（ステップＳ
２）。即ち、低域周波数ｆｏを、予め設定した高い周波
数から低い周波数に徐々に変化させる処理を行う。この
結果、被測定者Ｈは、初期段階では、連続音として知覚
できるが、低域周波数ｆｏを徐々に下げていくことによ
り、ある時点で連続音から断続音に知覚できるため、被
測定者Ｈは、この時点で低域周波数ｆｏを変化させるの
を停止し、この時点の低域周波数ｆｏを周波数計２４に
より読み取る（ステップＳ３）。これより得られる低域
周波数ｆｏが第一判別値Ｄｏｄとなる（ステップＳ
４）。

【００１６】次いで、低域周波数ｆｏを１０〔Ｈｚ〕に
設定する（ステップＳ５）。そして、被測定者Ｈは、同
様に発振器２２を操作し、低域周波数ｆｏを１０〔Ｈ
ｚ〕から徐々に上げていく（ステップＳ６）。即ち、低
域周波数ｆｏを、予め設定した低い周波数から高い周波
数に徐々に変化させる処理を行う。この結果、被測定者
Ｈは、初期段階では、断続音として知覚できるが、低域
周波数ｆｏを徐々に上げていくことにより、ある時点で
断続音から連続音に知覚できるため、被測定者Ｈは、こ
の時点で低域周波数ｆｏを変化させるのを停止し、この
時点の低域周波数ｆｏを周波数計２４により読み取る
（ステップＳ７）。これより得られる低域周波数ｆｏが
第二判別値Ｄｏｕとなる（ステップＳ８）。

【００１７】よって、（Ｄｏｄ＋Ｄｏｕ）／２から疲労
度を定量的に表す判別値Ｄｏを求めることができる。な
お、実施例では、第一判別値Ｄｏｄと第二判別値Ｄｏｕ
を、それぞれ５回ずつ測定し、各平均値を、第一判別値
Ｄｏｄ及び第二判別値Ｄｏｕとして用いた。しかし、こ
のような判別値Ｄｏは、基本的に、低域周波数ｆｏを、
高い周波数から低い周波数に、或いは低い周波数から高
い周波数にいずれか一方に変化させる測定により求めら
れる。このような判別値Ｄｏは、小さい値になるに従っ
て疲労度の度合は大きくなる。

【００１８】また、本実施例では、基礎的データを得る
ために、主観的な自覚疲労度と判別値Ｄｏがどのように
対応しているか検討した。この場合、主観的な自覚疲労
度は、日常生活における疲労感をもって被測定者の疲労
の程度を知る手掛かりとした。したがって、自覚疲労度
は、被測定者の自己評価によるものとし、その疲労感の
程度は、「１」を「非常に疲労」，「２」を「疲労」，
「３」を「やや疲労」，「４」を「普通」，「５」を
「好調」とする５段階に設定した。

【００１９】そして、日常生活における疲労感の日変化
を調べるために、被測定者は、１時間毎に自覚疲労度と
判別値Ｄｏを測定した。同時に、一人は骨導振動子２を
乳様突起Ｈｄに装着したときの最小可聴値をチャージア
ンプの出力から加速度レベルにより読み取っている。被
測定者は、正常な聴覚をもった学生６名である。図６
（ａ）〜（ｆ）は、各被測定者の自覚疲労度（疲労感の
程度「１」〜「５」）と判別値Ｄｏの日内変動を示す。
同図から、自分が疲労していると感じている人は、判別
値Ｄｏも低い周波数を示していること、さらに、日内変
動パターンが同様の変化傾向を示していることなどがわ
かる。また、自覚疲労度と判別値Ｄｏの相関係数値は、
（ｆ）を除けば、０．６前後であり、両者の関連性が示
唆されている。一方、一日の判別値Ｄｏの変化と、同時
に測定した最小可聴値の変化に関しても、自覚疲労度と
超音波領域における骨導音の最小可聴値との関連性が認
められた。このときの相関係数値は、０．５６であり、
判別値Ｄｏの場合と同程度であることが認められた。

【００２０】以上の結果から、超音波領域の骨導音によ
る判別値Ｄｏ最小可聴値は、明らかに自覚疲労度と対応
する日内変動を示している。詳細に検討すれば、各個人
毎の判別値Ｄｏは、平均値で見ると、３６．８〔Ｈｚ〕
（ａ）から５３．８〔Ｈｚ〕（ｂ）までの範囲を示して
いる。

【００２１】加えて、本実施例では、さらに多くの被測
定者について検討した。実験は、多数の被測定者に対し
て一回の判別値を測定し、自覚疲労度のデータを収集し
た。被測定者は健全な男性３５名と女性３９名である。
実験の結果、判別値Ｄｏは、１０〜５５〔Ｈｚ〕までの
範囲であること、その平均値は３３〔Ｈｚ〕であるこ
と、時間帯による平均値の変化はないことがわかった。
また、被測定者全員の自覚疲労度と判別値Ｄｏとの関係
から、平均的にみれば、非常に疲労が２５〔Ｈｚ〕前
後、やや疲労が３０〔Ｈｚ〕前後、普通が３２〔Ｈｚ〕
前後、好調が３７〔Ｈｚ〕前後であった。

【００２２】このような本実施例に係る疲労度測定装置
１（疲労度測定方法）を利用すれば、例えば、高速道路
を運転中のドライバーが疲労を感じた際に、サービスエ
リア等に自動車を止め、携帯可能に構成した疲労度測定
装置１を用いて疲労度を測定することにより、自分自身
の疲労度を定量的かつ客観的に知ることができる。この
結果、自覚できなかった予想以上の疲労度が測定された
場合には、十分に休息してから運転を開始するなどによ
り、交通事故を未然に防止できる。

【００２３】一方、このような本実施例に係る疲労度測
定装置１は、図７に示す健診装置Ｍの一部として利用で
きる。この健診装置Ｍは、疲労度の他、骨密度，血圧，
脈波，体脂肪，体重等を集中的に測定できるものであ
り、測定用イス３０を備える。この測定用イス３０は、
被測定者が着座できる着座部３１を備えるとともに、こ
の着座部３１の後側に背凭れ部３２を、前側にフットレ
スト３３を、左側にアームレスト３４を、右側にアーム
レスト３５をそれぞれ備える。以上により、イス本体部
３６を構成し、このイス本体部３６は、ベース部３７の
上面に設置する。一方、左側のアームレスト３４の上面
には、センシングユニット３８を付設する。センシング
ユニット３８は、背凭れ部３２に対向する面に、開口部
を有し、着座部３１に座った被測定者の腕部を挿入でき
るため、この腕部を利用した各種測定を行うことができ
る。他方、右側のアームレスト３５には、タッチパネル
３９を付設したディスプレイ４０を配設するとともに、
このアームレスト３５の前面パネルを利用して、上から
コイン投入口４１，コイン返却口４２，記録シートＰを
排出する記録シート排出口４３を配設する。そして、背
凭れ部３２の上端には、疲労度を測定するための疲労度
用検出部４４を配設する。疲労度用検出部４４は、ヘッ
ドレストＵを有し、このヘッドレストＵに本実施例に係
る疲労度測定装置１における骨導振動子２を配設でき
る。

【００２４】以上、実施例について説明したが、本発明
はこのような実施例に限定されるものてはなく、細部の
構成，形状，部品，材料，手法等において、本発明の要
旨を逸脱しない範囲で任意に変更，追加，削除すること
ができる。

【００２５】

【発明の効果】このように、本発明に係る疲労度測定方
法（疲労度測定装置）は、被測定者に骨導振動子を装着
し、この骨導振動子に対して、低域周波数によりゲート
制御した超音波信号を付与して被測定者に超音波を知覚
させるとともに、低域周波数を、予め設定した高い周波
数から低い周波数（又は低い周波数から高い周波数）へ
変化させる間に、被測定者が、連続音から断続音（又は
断続音から連続音）に知覚できる時点の低域周波数を判
別値として検出し、この判別値を疲労度として求めるよ
うにしたため、雑音等の外乱要因を受けることなく、疲
労度を定量的かつ客観的に測定できるとともに、ドライ
バー等の一般の人でも容易かつ手軽に測定することがで
き、もって、通常の健康管理のみならず、交通事故等を
未然に防止することができるという顕著な効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な実施例に係る疲労度測定方法の
手順を示すフローチャート、

【図２】本発明の好適な実施例に係る疲労度測定装置の
ブロック系統図、

【図３】同疲労度測定装置における骨導振動子の模式的
断面構成図、

【図４】同骨導振動子の周波数特性図、

【図５】同疲労度測定装置で用いる測定信号の信号波形
図、

【図６】同疲労度測定装置により測定した疲労度デー
タ、

【図７】同疲労度測定装置を内蔵できる測定用イスの外
観斜視図、

【符号の説明】

１ 疲労度測定装置 ２ 骨導振動子 ３ 測定装置本体 Ｈ 被測定者 ｆｏ 低域周波数 Ｓｕ 超音波信号 Ｄｏ 判別値

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定者に装着することにより被測定者
   に超音波を知覚させる骨導振動子と、この骨導振動子に
   対して、低域周波数によりゲート制御した超音波信号を
   付与し、かつ前記低域周波数を、予め設定した高い周波
   数から低い周波数（又は低い周波数から高い周波数）に
   可変可能な測定装置本体とを備えることを特徴とする疲
   労度測定装置。
2. 【請求項２】 被測定者に骨導振動子を装着し、この骨
   導振動子に対して、低域周波数によりゲート制御した超
   音波信号を付与して被測定者に超音波を知覚させるとと
   もに、前記低域周波数を、予め設定した高い周波数から
   低い周波数（又は低い周波数から高い周波数）へ変化さ
   せる間に、被測定者が、連続音から断続音（又は断続音
   から連続音）に知覚できる時点の低域周波数を判別値と
   して検出し、この判別値を疲労度として求めることを特
   徴とする疲労度測定方法。
3. 【請求項３】 前記判別値は、小さい値になるに従って
   疲労度が大きいことを特徴とする請求項２記載の疲労度
   測定方法。