JP2009538252A - ダイナミック・システム及びデバイスの手動操縦を監視する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は能動的な監視を通してダイナミック・システムの注意深い手動制御を確実にするための方法及び装置に関する。方法及び装置は、人間の手の触知能力を使用して、特に筋肉が弛緩しているとき、マイスネル小体及びパチニ小体として知られる人間の皮膚にある２組の感覚小体を通して、あるタイプの振動を受け取り、脳の能力を使用して、制御中に２組の感覚小体が接触している物体と同じインターフェースで、ダイナミックなシステムの制御デバイスからの即時フィードバックとともに、これらの信号に対する即時反応を提供する。

Description

本発明は、機械、車両、船舶、航空機、建設プラント、建設機械、軍事システム、機器システム、又は人間によって手動で制御される他のダイナミックなあらゆるシステムとすることができるダイナミック・システムの手動制御を、人的要因に関して最も良く監視する方法に関し、方法は、例えば制御デバイスに対する不十分な制御によって生じることがある警告信号に関して、人間・機械間のインターフェースで最も良く反応するように人間の特性を維持し利用するのに最も適している。

本発明の技術分野は、本発明が制御されたシステムとして自動車に適用されるとき、「能動的監視システム」ということができる。本出願は、直接又は制御システムの増幅及び／又は安定化によって、人間の手の助けを借りて制御を実行する限り有効である。

様々な原因及び表現を有することがある、ハンドルでの注意力不足に関連する危険を排除するタスクに向けて、自動車内部での適用に大きな関心が向けられてきた。原因には、携帯電話、ラジオ又は他の音源などの他の活動、又はナビゲーション、又は他の仕事に関連する注意散漫を含むことができる。１つの主な原因には疲労を含むことがあり、最悪の場合は、運転者がハンドルで居眠りをしてしまうことがある。

いくつかの技術的な解決策が既知であり、それらの多くは市販されており、例えば携帯電話等による望まない妨害から運転者を解放する手段などがある。道路を運転中、運転者の注意力が散漫及び不十分になり、又は疲労が増してきた場合、車が別のレーンに出てしまうなど、意図せずにハンドル制御を誤ることがある。現在のレーンからの逸脱を記録し、アラーム信号を使用して車が向かっている方向を運転者に警告することができる、システムを備えた車が既に利用可能である。そのようなシステムはまた、車両で他の保護メカニズムも開始することができる。しかし、それらのシステムのいくつかではレーンを画定する車道のラインが見えている必要があり、これは常に可能であるとは限らない。

米国内の事故率に大きな影響を及ぼしている、ハンドルでの不注意、疲労又は居眠りによって起きる単数台の車の事故を減らすための１つの技術的な解決策は、車道にランブル・ストリップスを設けるものであり、車輪がランブル・ストリップスの上を越えると車両内に振動音を生じることができる。

この方法の利点は簡略性である。しかし、この場合の短所は、上記で述べた方法にあるように、誤った制御が車両の位置に影響を及ぼした後にしか危険が発見されず、遅すぎる場合があることである。

ＰＣＴ出願ＷＯ２００５／０５９８５７号に説明されているように、トルクを記録し、静止だけでなくその後のハンドル動作も検査し、パラメータによる定義に従ってコンピュータ・プログラムで不注意のリスクを計算するものなど、運転者の不注意の測定としてハンドル角の大きさを記録し、ハンドルの静止を記録し、計算に基づいてアラームを発することもまた知られている。

疲労の問題に関わる他の技術的に知られている解決策は、疲労の程度の違いによって影響を受ける運転者の眼の動き及び／又は瞼の動きを判定し、車両内の警告及び動作システムへの入力信号を構成する処理の後、そのような観察を可能にすることを対象としてきた。しかし、このような性質の解決策は技術的に高度であり、したがって妨害を受けやすいことがある。ハンドルへの運転者の手の接触及びハンドルの周りでの手の位置が、自動車内の警告システムに関連するいくつかの既知の方法の基礎を形成している。

自動車のための既知の方法では、運転者の反応の速度、及びそれにより運転者の意識の程度を、定期的に調べることに基づいたものもある。独国特許ＤＥ１９５１８９１４では、自動車の運転者の注意力及び反応能力を調べるための配置が説明されており、この配置は信号を発し、その受信を運転者がハンドルを指で押すことによって確認しなければならない。日本国特許ＪＰ４１８３４３９Ａ１及びＪＰ５３４５５６９における説明は、運転者のハンドルとの接触の発見及び分析に関し、前者は心電図を記録し、その後運転者の意識の程度を分析する配置を備え、後者はハンドルにかかる力を測定することを含む。

米国特許出願２００３０１８９４９３号では、ある特定の方法でハンドルの周囲に手の接触が行われているかを判断するセンサーを置くことができ、その助けによって手の位置を感知し、位置の履歴を分析して既知の事故統計のデータ等と比較することができることが知られている。運転者の手とハンドルの接触を容量的に測定する方法又は他の制御デバイスが、米国特許出願２００２０１７０９００号によって知られている。

発明の簡単な概要
本発明は、制御不足が検出され警告信号が発せられる、ダイナミック・システムの手動制御中に注意力を監視する方法に関し、前記警告信号は人間・機械間の前記システムの物理・機械的インターフェース（ＰＭ）で振動（ｗ１）及び（ｗ２）によって構成され、振動は人間の手が前記システム（Ｖ）を制御するための制御デバイス（Ｗ）と接触するとき手指の内側表面上のマイスネル小体（ＭＣ）及びパチニ小体（ＰＣ）が活性化する周波数、振幅及び期間を有することを特徴とし、前記制御デバイスの制御動作に基づいて注意力の不足が計算されることを特徴とする。

発明の説明
本発明は、通常制御パターンが消失するとすぐに、特に効果的、認識可能且つ快適な方法で、医学・技術的根拠に基づいて判断された信号を、２つのタイプの特定の手の感覚小体を通して人間の脳に直接送るという点において、デバイスの既知の方法及びシステムと異なる。

本発明は、４つの既知の事実の効果に基づき、それらを組み合わせている。［１］人間の手指の内側の皮膚にはいくつかのタイプの感覚小体があり、そのうちの２つ、マイスネル小体及びパチニ小体は、ある周波数、振幅及び期間の振動によって刺激を受けると、非常に迅速で強いインパルスを脳へと放出する能力があることが医学的に知られている。［２］疲労の増加、眠り、及び目覚めに伴う脳の作用も医学的に知られている。したがって、睡眠はある弛緩期間後に瞬間的に起きる人間の脳の自然なプロセスであり、人間のすべての制御された意識的な筋肉の動きは人間が眠ると停止することが知られている。さらに、もちろん、当事者が健康であり薬物、アルコール又は他の薬剤の影響を受けていない状態で、十分な強度及び性質の外部妨害が送られると、睡眠から目覚めへの移行及び脳内の意識状態が瞬間的に起きることも知られている。［３］さらに、手が制御デバイスに接触している手動制御中、手の感度は能動的に関与することが一般に知られている。［４］最後に、ダイナミック・システムのいくつかの群の制御は、通常、互いに短時間後に多くの細かい訂正及び制御インパルスを必要とすることが知られている。ダイナミックなシステムは外部妨害を受けやすいことがある。システムのダイナミック特性は、制御されたシステム、制御システム自体、及び妨害の性質の多数の物理的パラメータによって決まる。本発明者らが詳細に研究している、自動車の場合、車両のダイナミックな特性は一般に、道路に沿って運転するとき、ハンドル動作を使用した短時間間隔の細かい訂正が、車両を所望のレーンに維持するのに必要な通常の制御動作を構成する性質のものである。

本発明はこれらの４つの事実に基づいており、制御デバイスの動作を監視し、制御不足の場合は、特にハンドル上でのグリップが弛緩している場合、手指の内側の皮膚の２つの特定の感覚器官によって特に良く認識される認識可能な振動のバーストの形態で、アラーム信号を発する方法及びシステムを定義する。本発明はこのように、制御者の脳への警告信号のための最も迅速で最も確実な経路を開き、これにより脳からの最も迅速な本能的な反応を導き、この反応はアラーム信号が到達した部分から体内の同じ部分へと流れる。したがって、本発明は、アラーム信号の安全性だけでなく、信号に対する応答の反応速度においても、他の従来の既知の方法と異なる。本発明は、個々の適応のための機会及びアラーム信号の性質及びレベルのパラメータの設定を提供する。本発明によるシステムは、自動車又は他のダイナミック・システム内の他のシステムと容易に一体化することができる。

課題の説明
車両、船舶又は他の制御されたシステムなどのダイナミック・システムの手動制御中、片手又は両手が、ハンドル、ジョイスティック、ゴム等とすることができる制御デバイスと接触する。車両のハンドルは、簡略化のために、以下の説明で考察されるが、説明及び発明は、関連する部分で、記述された以外の他のタイプの制御デバイス及び他のタイプのリスクに満ちた状況に関し得る。車両を運転中、ハンドルは連続的な人間・機械間のインターフェースを構成し、加速器ペダル、ブレーキ・ペダル、ギア・レバー及び他の制御は非連続的なインターフェースを構成する。ハンドルの管理は、加速器及びブレーキの管理とともに、車両技術が手動制御をもとにしている限り、運転者が運転中に連続的に注意を払わなくてはならない不可欠なタスクである。実際の制御タスクは、あらかじめプログラムされた神経システムからの支援がない場合であっても、すべての人的活動と同様に脳に従い、モーター・パターン及び動作の他のパターンは保存されていて使用できる。疲労がなく影響されない健康な状態では、脳は、困難な交通状況であっても自動車を制御する管理が可能である。脳は、視覚、聴覚、触覚、臭覚及び味覚の五感の助けによって、入力信号に基づいてインパルスを受け取り、解釈し、協調させる。実際の運転タスクの間、主要な感覚は視覚及び聴覚、及び主に手の触覚であるが、加速、ブレーキ、道路の反り及び横加速などの要因の助けによって、体の他の部分での感覚を判断することもできる。目及び視界のタスクは道路安全の中心である。運転者は通常の場合、視点を道路の端へ、及び道路を横切るように動かすことが多いことが知られており、注意散漫又は疲労した運転者は視点がより静止する傾向にあり、道路上をまっすぐ前方に向く傾向があることが知られており、このように、例えば道路の交差点で側面からの交通危険を発見する能力が低下することになる。疲労の増加は、多くの場合、睡眠時に通常起きる筋肉の弛緩を引き起こすことも知られている。車の運転者の弛緩によって手のグリップが弱くなり、手が休止位置になることがある。さらに知られている結果は、ハンドル動作が行われる頻度が大幅に少なくなり、大きさが大きくなり、これにより車の移動経路がより湾曲するようになることである。運転者が完全に眠ってしまうと、手はハンドルに力なく置かれることがあり、最悪の場合はハンドルから完全に離れることがある。この関連において、高速の自動車道での運転を考慮することは特に重要である。疲労すると長時間の単調な運転中に注意力を失うリスクが増加することが知られており、速度が増加するとともに事故のリスクが増加することが知られている。この理由のため、問題の説明の一部として、運転者が自動車道で通常速度で自動車を運転していると考える。速度は地域の速度規制によって９０から１５０ｋｍ／時であると仮定する。ここで疲労した運転者がハンドルを握っていると考える。運転者が居眠りを始め、筋肉が弛緩し始め、睡眠に近付いている状況が起きることがあり、単位時間あたりのハンドル動作の数が徐々に少なくなり、睡眠状態になると最終的にゼロになる。さらに、車の走行制御システムが係合され、又は加速器ペダルの位置が変化しないと考える場合は、数秒間のうちに重大な事故を防止することが可能な状況である。車は特定の速度範囲で１秒間に２５〜４２メートル、１０秒間に２５０〜４２０メートル移動する。この状況で致命的な交通事故を防ぐために、本発明で提供するような、非常に迅速で能動的な方法が必要である。

解決
本発明による方法は、制御デバイスの動作の登録によって制御不足を検出するだけでなく、制御デバイスと接触しているときに人間の手指の内側の皮膚にあるいわゆるマイスネル小体及びパチニ小体から人間の脳への警告信号を通して、及び同じインターフェースでの数分の１秒間の直接反応の記録、また反応がない場合は、制御不足の影響を防止又は低減するために、注意力を喚起し安全性を高めるための連続した測定の開始を通して、注意力を喚起するために、人間・機械間インターフェースを使用する。本発明による方法の迅速性は、いくつかの相互要因に基づいている。医学研究によれば、人間の脳は手指の内側の皮膚での振動を、他のどの感覚入力よりも迅速に認識することが明らかになっている。感覚入力を認識するこの脳の能力は、他の要因のなかでも特に、個人の年齢、入力中の手の温度、及び個人が入力の直前に振動器具を使用して作業していたかどうかによって影響される。この方法によれば、人間・機械間インターフェースでの運転者への警告信号は直接脳に与えられ、人間・機械間インターフェースから直接導き出されるのでいかなる解釈も必要とせず、したがって制御タスクと直接結合する。ハンドル動作の形態の１秒未満の直接反応から、警告信号が到達したとき運転者の手がハンドルにまだ接触している、及び運転者が触覚の感覚を認識し、睡眠から目覚めてハンドルの制御を回復したという、２つの結論を引き出すことができる。第１の反応は、記憶の機能及び状況へのより高い理解を与える視覚の認識の回復とは別に、警告が手とハンドルとの接触において発生するため本能的なだけではなく、脳が意識を覚醒しているので意識的な、ハンドル動作である。したがって、本発明は、制御の不足を検出するタスク及び制御者の注意を制御タスクに引き付けるタスクの両方のために、人間・機械間インターフェースを利用する。ここに、本方法の迅速性及び簡略性の基本的な理由がある。自動車の場合に行われるように、制御不足の場合、ハンドル動作のない期間の長さによってアラームの根拠を形成させることが、本発明の基本的な考えの１つである。この考えは、発明者が実行した研究及び実用実験を通して確認されている。実験は、特に自動車道での通常運転中に行われ、これによりハンドル動作の頻度及びリズム、特に、意識的なハンドル動作の間隔が研究された。実験は、一般に１秒又は数秒間の後に、通常、細かい訂正が表れることを示している。実験は異なる運転者で行われ、平均して１分あたり３２〜７８よりわずかに多いハンドル動作、又は１分あたり２０〜８０ハンドル動作の範囲内で、１秒あたり０．５〜１．２ハンドル動作を示した。観察は一度に１分間行われ、その間の意識的なハンドル動作の数が計算され、ハンドルの静止状態後のハンドル動作が、その方向及び大きさにかかわらず、それぞれ１ハンドル動作としてカウントされた。動作は一定の頻度では行われず、２〜３動作の群で行われることが多く、例えば追い越し又は新しい交通状況の際に、より頻繁であった。しかし、直線の自動車道での穏やかで単調で妨害されない運転中であっても、通常、前のハンドル動作から１〜４秒後に細かい訂正を実行するために、ハンドル動作が発生する。疲労した運転者の場合と同様に、注意力のレベルが低くなると、ハンドル動作の発生はより低頻度になり、間の時間がより長くなり、おそらく既に発生した運転方向の誤りを訂正できるようにするために、より大きな振幅を有することがある。さらに、高速での事故のリスクの増加を含むために、本発明による方法は、最新のハンドル動作から移動した道路範囲によってアラームの発生を判断できるようにすることを含む。直接反応がないことは、運転者の手が既にハンドルと接触していない、又は非常に深い無意識状態なので本発明によって指定されたハンドルの振動であってもこれを打破するのに十分ではないことのいずれかの、危険な状況が発生していることを示唆する。本発明による方法及びシステムは、この状況において、外部及び内部シグナリングのための既知の方法、車両の進行における自動干渉、及び同様の方法など、アラーム信号が増大され、能動的安全性の他の既知のシステムが起動されることを可能にする。

本発明によるシステムは、自動車の場合、少なくとも以下の部分を含む：意識的なハンドル動作を検出するための手段、最新の意識的なハンドル動作後の移動道路範囲を計算するための手段、方法によって指定された要件に従ってアラーム信号の発生を制御するための手段、制御デバイス内で機械的振動を実行するための手段、これらの要件に一致して、運転中、及び方法が定義する通り、運転者の手が表面上に接触しているハンドル、及び必要且つ適切と考えられる車両内の他のシステムとの一体化のための手段。システム及びシステムが発生するアラームの動作条件を搭載コンピュータ及び／又は回転計に記録することが適切となり得る。

利点
本発明は、痛みの感覚又は低下したレベルの触覚の感覚に対する本能的反応に非常に類似したプロセスで、皮膚で振動を感知する２つの感覚小体を使用することによって、及び脳から、信号を発する感覚小体が位置するのと同じ人体の部分への反応をただちに記録することによって、最も効果的、認識可能且つ快適な方法で、制御タスクに伴ってアラームを手を通して脳に直接送ることによって、他の既知の方法又は既知のシステムよりも迅速且つ確実に、手動制御中に人間の意識を注意に覚醒させる機能を提供する。本方法に従って行われるように、車両の動作ではなく制御デバイスの動作に基づいて、制御されるシステムからのフィードバックを可能にすることによって、他の場合にはフィードバックに影響を及ぼす時間遅延及び位相のずれが除去され、したがって本方法の迅速性が増加する。本発明による方法の別の利点は簡略性であり、これもまた安全性及び信頼性に良い影響を与える。

ここで提案される実施例の説明
本発明の一実施例による方法、システム及び配置を、添付の図面を参照しながら以下に説明する。本発明を正しい文脈で示すために、手動で制御されるシステム内部の接続の原理を点線で、及び本発明による追加の監視システムを実線で、図１に示す。
Ｄは制御者、「運転者」を表す。
Ｈはこの人間の手、「手」を表す。
Ｗは制御デバイス、「ハンドル」を表す。
ＰＭは物理・機械的な人間・機械間のインターフェース、「物理機械的境界」を表す。
Ｖは制御されるシステム、「車両」を表す。
Ｅは制御されたシステムの周囲、「環境」を表す。
Ｓは感知器、「感知器」を表す。
Ｉは機器、「機器」を表す。
ｆ１は検出することのできる制御されたシステムの動き、「フィードバック１」を表す。
ｆ２は検出することのできる周囲の状況、「フィードバック２」を表す。
ｆ３は機器データ、「フィードバック３」を表す。
図１の矢印は、制御者Ｄが手Ｈを使用して制御デバイスＷで制御動作を実施し、制御デバイスはシステムＶを制御することを示していることが理解されよう。フィードバックは、制御者Ｄが感知器Ｓを通して制御されたシステムＶの動作ｆ１を認識し、ｆ２を通して環境Ｅを観察し、ｆ３を通して機器Ｉを読み取ることによって行われる。自動車の場合に当てはめると、制御者Ｄが運転者であり、制御デバイスＷはハンドルであり、制御されるシステムＶは車両であり、環境Ｅは交通状況である。本発明による監視システムに関連して、次の記号が図面に追加されている。
１は本発明による監視システムを表す。
２は監視システム内の電気回路を備えた制御ユニットを表す。
３は制御デバイス上又は制御デバイス内のセンサーを表す。
４は発振器及びその駆動回路を表す。
５は増幅器及び混合器を表す。
６は制御デバイス内の振動器を表す。
ｗ１はＭＣへの警告信号、「警告信号１」を表す。
ｗ２はＰＣへの警告信号、「警告信号２」を表す。
ＭＣは手のマイスネル小体、「マイスネル小体」を表す。
ＰＣは手のパチニ小体、「パチニ小体」を表す。
ａは神経経路に沿ったＭＣ＋ＰＣからの信号、「アラート信号」を表す。
ｆ４は制御デバイス上のセンサーからの信号、「フィードバック４」を表す。
ｆ５は制御されたシステムからの選択されたデータ、「フィードバック５」を表す。
ｆ６は監視システムからの選択されたデータ、「フィードバック６」を表す。
９は車両の能動的安全システムを表す。
１０は車両の搭載コンピュータ及び／又は車両の回転計を表す。

補助監視システム１は以下の機能を有する。本発明によれば、システムは主に制御デバイスＷの動作不足ｆ４を通して制御不足を認識する。ある程度の移動記録範囲にわたってこれらの不足が表れると、本発明の方法によれば、システム１はあらかじめプログラムされた調整可能な条件で、制御デバイスＷに接触して置かれた手指の内側の皮膚表面の２つのタイプの感覚小体ＭＣ及びＰＣによって強度と性質が容易に検出される人間・機械間インターフェースＰＭにおいて認識可能な少なくとも１つの振動のバーストを通して、警告信号ｗ１及びｗ２を生成し、明らかなインパルスａの性質、周波数、振幅及び期間を有する振動が神経経路に沿って脳へと上方向に流れ、脳の意識を覚醒させる。本発明によると、制御不足は主にｆ４、方向にかかわりなく制御デバイスＷと直接関連するそれぞれ約０．５度より大きい意図的な制御動作を記録する、センサー３からの記録値によって検出される。そのようなハンドル動作が行われた場合、センサー３は信号ｆ４を、論理回路を含む制御ユニット２へと送信する。自動車の場合、車両Ｖ内の制御ユニットは、最新のハンドル動作後に制御ユニットのカウンターに追加された、移動範囲の瞬間的な増加ｆ５を収集する。センサー３は信号ｆ４を制御ユニット２へと送信し、制御ユニット２はこのカウンターをハンドル動作が行われるごとにゼロにリセットする。制御ユニット２に保存され、ある制御７を使用して設定することができる閾値に達する信号が、最新のハンドル動作後の移動範囲にわたって届かない場合、本発明によると、制御不足の信頼できる測定となる。カウンターがあらかじめプログラムされた閾値に達した場合、制御ユニットは振動器６の駆動回路４、５へと開始インパルスを送り、回路は制御ユニット２に保存されたプログラムを作動させる。監視システムが手動設定装置７を有し、これを助けとして振動振幅、閾値及び他のパラメータを設定することができることが適切である。さらに、システムは、機器パネル又は表示器Ｉへの信号を含む、音又は光信号、状態についての情報、設定されたアラームのレベル及び値など、他の信号ｆ６を運転者へと送ることができる。運転状態及び監視システムのアラームを搭載コンピュータ又は回転計１０に記録することができ、その接続及び切断を車両の速度によって制御することができる。交通規則によって、手動切断に対する阻止を有することができる。車両に適用される場合、少なくともタイプｗ１又はタイプｗ２のいずれか、好ましくは同時にｗ１及びｗ２の両方の振動のバースト、及び好ましくは認識可能なバーストの連続が運転者に送られて、ただちに制御を回復する。これが起きる場合、制御ユニット２のカウンターは３から信号ｆ４を受け取った後ゼロにリセットされ、その後制御ユニット２は停止信号をアラーム回路４に送信し、信号の生成が停止されるようになる。センサー３から信号が発せられないなど、制御が回復されない場合、制御ユニット２のカウンターの値は増加し続け、それにより、まずｗ１及びｗ２の振幅を増加し、次に車両内の既知の安全システム９を起動させるように、制御ユニットをプログラムすることができる。アラーム・データ履歴を、必要であれば搭載コンピュータ又は回転計に保存することができる。監視システム１及びその制御ユニット２及び関連回路は、ここでは明確性のために本発明に関して別個の部品を有する別個のシステムとして説明するが、機能及びユニットを、製造の観点から機能的、経済的及び有利である方法で、搭載コンピュータ、回転計、機器類、ケーブル及び他の車両構成部品など他の電子回路とともに、車両などの制御されるシステムに一体化することができることは、本発明の範囲内であり、物の性質に含まれる。注意不足は、本発明の方法によれば、最新のハンドル動作後に横断した道路の範囲ｆ５について測定されたハンドル動作の停止期間として定義される。ハンドル動作の停止期間のみがカウントされるのであれば、方法及びシステムは、実際の移動速度が有する事故のリスク及び事故の結果への大きな影響を考慮しないであろう。注意力がそれぞれわずかな意識的なハンドル動作ｆ４として記録され、これが制御ユニット２のカウンターをゼロにリセットし、カウンターは最新のハンドル動作後の移動範囲を測定する。レジスタは例えば５０ｋｍ／時より低い各速度でもゼロにリセットされ、そのような場合、監視システムは５０ｋｍ／時を超える速度で機能することを意図するようになっている。したがって、レジスタの瞬間的な値は、結果に対する注意不足期間の測定を構成する。アラームの様々なレベルを選択し、事故を防止するためにアラームの様々な振幅を発生させ、最終的な手段として９を測定する定義された閾値の形態で、監視システムの計算回路２に保存することができる。選択された調整可能な閾値が、例えば２００、３００及び４００メートルに選択される場合、１１０ｋｍ／時の速度で、６．５、９．８及び１３秒の間隔にそれぞれ対応する。ハンドル動作を検出するためのセンサー３は様々なタイプ及び設計のものとすることができ、実行された位置、角度又は動作の測定のための既知の技術に基づいたものとすることができ、頑丈で信頼性の高い方法で制御デバイスのそれぞれの意識制御動作を検出できる十分な精度を備え、既知の技術を使用して他の阻害要因の影響、道路の隆起又は振動を除外することができるようになっている。本発明による振動器６はあらゆる既知のタイプのものとすることができる。電磁的に励起され、混合器を含む又は含まない１つ又は複数の電力段５から供給される、機械的発振振動器を選択することができ、これは好ましくは増幅器５を通して２つの発振回路４から供給され、開始、停止、期間、休止及び振幅プログラムなどのアラーム・プログラムだけでなく、周波数及び大きさの設定などを入力するパラメータについても、制御ユニット２によって制御することができる。信号ｗ１及びｗ２の周波数は関連する発振回路４で生成され、混合器及び別個の電力段を含む又は含まない増幅器回路５を通過する。上記の場合、同じタイプの振動器で同時に、両方の周波数で誘導された振動が生じる。或いは、２つの周波数範囲で別個の振動器が使用される。振幅は制御ユニットに供給されたアラーム・プログラムに従って自動的に制御されるので、そのパラメータはユニット７によって手動で設定することができる。例えば２０〜４０Ｈｚ及び２００〜３００Ｈｚなど、ある周波数範囲の設定を同じ方法で同時に実行することができる。

１つの設計によれば、制御不足が生じた後、ある所定の時間後に振動が繰り返し起こされる。繰り返しは、ハンドルでの居眠りの繰り返しを防ぐために、例えば１５分後に行われることができる。

図２で例示されるアラームの設計は、制御ユニット２内のプログラムによって制御され、そのパラメータはユニット７を使用してあらかじめ設定することができる。図２は、手動制御を実行している人間をトリガーするための、本発明の方法による振動信号ｗ１及びｗ２の適切な設計の例を示す。図中の曲線は、振動バーストの振幅の包絡線を構成する。マイスネル小体及びパチニ小体に最大の影響を与える信号周波数はそれぞれ約３０Ｈｚ及び２５０Ｈｚであり、図によって示唆されるように、少なくとも１５０ミリ秒の休止の前、連続的に増加する振幅で、２５０〜７５０ミリ秒の同じ又は異なる期間の認識可能なバーストの連続で与えられる。方法及びシステムは、触知可能な警告信号ｗ１及びｗ２を、原則的に手指の内側の皮膚の特に特定された２組の感覚小体へと送ることによって、運転者の注意力をただちに覚醒させることを含む。バーストの長さは、例えば、認識の容易性を高めるためにモールス信号などの選択されたパターンに従うことができる。アラームのすべての所望されるレベルは本発明の範囲内で選択することができ、本発明は注意力不足の測定としていくつかのアラーム・レベル値に制限されない。システム内のアラームの振幅に個々の値を設定することが望ましいいくつかの理由がある場合がある。振動に対する感覚小体の反応の閾値は、年齢の増加及び皮膚温度の低下に伴って増加し、個人間で異なることがある。

振動の適切な個々のレベルを設定することができることは、当業者の範囲内である。

図３は、様々な設計のハンドルにおけるハンドル振動器の位置の例を示す。運転者の手が置かれることが多く、弛緩した状態で運転者の手が置かれると思われる可能性のある位置として、ハンドルの周囲の線影を付けた部分が示されている。本発明によると、位置は示唆された場所に制限されない。手がハンドルを握り、又はハンドルに置かれているとき、手及び／又は指の内側の表面に振動が届くように、個々の場合で選択することができる。本発明によるハンドル振動器はハンドルの設計に一体化されていることが好ましいが、ハンドルに外部取り付けするように製造することもできる。

以上、ダイナミックなシステムの手動制御を監視するための本発明を、自動車の制御に関して適用するために詳細に説明し、その適用は様々な方法で実現することができるが、これは添付の特許請求の範囲内で様々に変化させることができることから、ここで説明された実施例及び図面に制限されるものではない。

本発明による、監視システム１に加えて、ダイナミック・システムの手動制御を示す概略的なブロック図である。 本発明による振動バーストの包絡線を示す図である。 本発明による、ハンドル振動装置６の位置の例を示す図である。

Claims (17)

1. 制御不足が検出され警告信号が発せられる、ダイナミック・システムの手動制御中に注意力を監視する方法であって、前記警告信号は人間・機械間の前記システムの物理・機械的インターフェース（ＰＭ）で振動（ｗ１）及び（ｗ２）によって構成され、前記振動は人間の手が前記システム（Ｖ）を制御するための制御デバイス（Ｗ）と接触するとき手指の内側表面上のマイスネル小体（ＭＣ）及びパチニ小体（ＰＣ）が活性化する周波数、振幅及び期間を有することを特徴とし、前記制御デバイスの制御動作に基づいて注意力の不足が計算されることを特徴とする方法。
2. 人間の制御不足が停止するときを電子回路が検出することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記振動（ｗ１）；（ｗ２）の周波数がそれぞれ１〜１５０Ｈｚ及び１５０〜５００Ｈｚの区間内にあり、好ましくは約３０Ｈｚ及び約２５０Ｈｚであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記振動（ｗ１）；（ｗ２）が少なくとも１５０ミリ秒間の間隔で約７００ミリ秒間起きることを特徴とする、請求項１、２又は３に記載の方法。
5. 人間の制御不足が前記振動の起動によって停止しない場合、より高い振幅がさらに起動されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 人間の制御不足が停止すると前記振動（ｗ１）；（ｗ２）が停止することを特徴とする、請求項１、２、３、４又は５に記載の方法。
7. 前記振動（ｗ１）；（ｗ２）の前記振幅が、痛みの閾値より低いレベルで、手動又は自動の一方又は両方で設定できるように選択されることを特徴とする、請求項１、２、３、４、５又は６に記載の方法。
8. 前記制御されるダイナミックなシステムが自動車であり、前記制御デバイスの最新の動作記録後の時間及び／又は横断移動範囲が制御不足の測定を構成することを特徴とする、請求項１、２、３、４、５、６又は７に記載の方法。
9. 制御不足が検出され警告信号が発せられる、ダイナミック・システムの手動制御中に注意力を監視する装置であって、前記警告信号を人間・機械間の前記システムの物理・機械的インターフェース（ＰＭ）において振動（ｗ１）；（ｗ２）の形態で生成するように駆動回路（４、５）及び振動器（６）を含む手段が配置され、前記手段が人間の手が前記システム（Ｖ）を制御するための制御デバイス（Ｗ）と接触するとき手指の内側表面上のマイスネル小体（ＭＣ）及びパチニ小体（ＰＣ）をそれぞれ活性化する周波数、振幅及び期間の振動を生成するように配置され、電子回路（２）が前記制御デバイスの制御動作（ｆ４）に基づいて注意力の不足を計算するように配置されていることを特徴とする装置。
10. 人間の制御不足が停止するとき電子回路（２）が検出するように配置されていることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
11. 前記振動（ｗ１）；（ｗ２）の周波数がそれぞれ１〜１５０Ｈｚ及び１５０〜５００Ｈｚの区間内にあり、好ましくはそれぞれ３５〜４５Ｈｚ及び２００〜３００Ｈｚであることを特徴とする、請求項９又は１０に記載の装置。
12. 前記手段（４、５；６）が前記振動器を３０Ｈｚ及び２５０Ｈｚの周波数で制御するように配置されていることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
13. 前記手段（４、５；６）が前記振動器を同時に制御するように配置されていることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
14. 前記手段（４、５；６）が前記振動（ｗ１）；（ｗ２）を、少なくとも１５０ミリ秒間の中間休止を入れて最大１秒間のバーストで生成するように配置されていることを特徴とする、請求項１１、１２又は１３に記載の装置。
15. 前記手段（４、５；６）が前記振動（ｗ１）；（ｗ２）の混合、それらの周波数、振幅、及び期間に関して手動で設定することができるように配置され、前記手段が痛みの閾値より低いまま振幅を増加して前記振動（ｗ１）；（ｗ２）を生成するように配置されていることを特徴とする、請求項９、１０、１１、１２、１３又は１４に記載の装置。
16. 前記装置が前記振動（Ｗ１）；（ｗ２）を生成するための前記手段の開始を制御するように配置された制御ユニット（２）を含み、制御不足を検出するように配置された論理回路（２）を含み、車両の操作中、ハンドル動作のセンサー（３）からの信号（ｆ４）に基づいて、前記制御デバイスの最新の動作後に横断した道路の範囲を前記回路が更新するように配置されることを特徴とする、請求項８、９、１０、１１、１２、１３、１４又は１５のいずれか一項に記載の装置。
17. 前記振動があらかじめ定めた間隔の後に再び開始することを特徴とする、請求項９、１０、１１、１２、１３、１４、１５又は１６に記載の装置。

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