JP2010012018A - Human body condition determining apparatus and human body condition determining method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus for determining the condition of human body obtaining the posture change as the minimum necessary data and determining the human body condition suitably. <P>SOLUTION: In the apparatus for determining the condition of human body, an electromagnetic wave is transmitted by using of an electromagnetic wave generator 101 and a transmitter 102, reflected on a measuring subject person M, and received by a receiver 103, and the breath activity of the measuring subject person M is detected by a time change detector 106 from the time change of amplitude value of the receiving signal. The change amount of each gas component is measured by a breath condition measuring part 107 from the time change of amplitude value of the receiving signal of each gas component in breath of the measuring subject person M, and the condition of the measuring subject person M is estimated by a load estimating part 108 from the change amount of each measured gas component about the detected breath activity. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、人体の肉体及び精神状態を判定する人体状態判定装置及び人体状態判定方法に関する。   The present invention relates to a human body state determination apparatus and a human body state determination method for determining a human body and mental state.

例えば車両を運転中の運転者等の肉体及び精神状態を判定することは、車両の安全な運転動作につながる。人体情報を判定する技術としては、特許文献１に記載された居眠り検出装置のように、人体の鼻骨上皮膚温の上昇による交感神経緊張の低下と、咬筋上皮膚温の上昇による入眠時の有意差とに基づいて、居眠りを検出するものが知られている。
特開平９−１５４８３５号公報 For example, determining the physical and mental state of a driver or the like driving a vehicle leads to a safe driving operation of the vehicle. As a technique for determining human body information, as in the dozing detection device described in Patent Document 1, a decrease in sympathetic nerve tone due to an increase in skin temperature on the nasal bone of a human body and a significant increase in sleep onset due to an increase in skin temperature on the masseter muscle A device that detects dozing based on the difference is known.
JP-A-9-154835

運転者をはじめとする車両の乗員は、乗車中の姿勢に変化が生じることが通常である。しかしながら、特許文献１に記載された従来の技術においては、咬筋上皮膚温を計測する必要があるため、交差点やカーブ等で顔向きが変化すると連続的にデータを取得することができず、結果として人体状態を適切に判定することができないことがある。   It is normal for a rider of a vehicle such as a driver to change in the posture while riding. However, in the conventional technique described in Patent Document 1, since it is necessary to measure the skin temperature on the masseter muscle, data cannot be obtained continuously if the face orientation changes at an intersection or a curve, etc. As a result, the human body condition may not be properly determined.

本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、その目的は、姿勢の変化を最小限として必要なデータを取得し、適切に人体状態を判定することができる人体状態判定装置及び人体状態判定方法を提供することにある。   The present invention has been proposed in view of the above-described circumstances, and its purpose is to obtain a necessary body data with minimal changes in posture, and to appropriately determine a human body state and a human body state determination device. It is to provide a human body state determination method.

本発明は、送信した電磁波が計測対象人物によって反射され、これを受信すると、受信信号の振幅値の時間変化に基づいて、計測対象人物の呼吸活動を検出するとともに、計測対象人物の呼気の気体成分毎の受信信号の振幅値の時間変化に基づいて、気体成分毎の変化量を計測し、検出した呼吸活動についての計測した気体成分毎の変化量に基づいて、計測対象人物の状態を推定する。   In the present invention, when the transmitted electromagnetic wave is reflected by the measurement target person and received, the respiratory activity of the measurement target person is detected based on the temporal change in the amplitude value of the received signal, and the breath gas of the measurement target person is also detected. Measure the amount of change for each gas component based on the time variation of the amplitude value of the received signal for each component, and estimate the state of the person being measured based on the amount of change for each measured gas component for the detected respiratory activity To do.

本発明によれば、計測対象人物の呼吸を遠隔計測し、その状態に基づいて状態推定を行うことから、必要なデータを取得するための計測対象人物の姿勢の変化が呼吸動作のみと最小限で済み、適切に人体状態を判定することができる。   According to the present invention, since the respiration of the measurement target person is remotely measured and the state estimation is performed based on the state, the change in the posture of the measurement target person for obtaining necessary data is minimized with only the respiration operation. The human body state can be determined appropriately.

以下、本発明の好適な実施形態としての人体状態判定装置について具体的に説明する。   Hereinafter, a human body state determination device as a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.

〔第１実施形態〕
〔人体状態判定装置の構成〕
本発明の第１の実施形態となる人体状態判定装置は、計測対象人物の呼気成分の変化量に基づいて計測対象人物の状態を判定する。 [First Embodiment]
[Configuration of human body state determination device]
The human body state determination apparatus according to the first embodiment of the present invention determines the state of a measurement target person based on the amount of change in the breath component of the measurement target person.

本発明の第１の実施形態となる人体状態判定装置は、呼気成分の変化を求めるために、０．１ＴＨｚ〜３ＴＨｚ帯からなるテラヘルツ帯の電磁波（以下、テラヘルツ波という。）を利用する。テラヘルツ波は、水蒸気による減衰が顕著に現れるが、その吸収周波数帯域は、１００ＭＨｚ〜１００ＧＨｚ帯程度（中心周波数に対して０．０１％〜１０％程度）と狭帯域であり、他の気体中の吸収や散乱等の影響を受けにくいという性質がある。従って、テラヘルツ波を利用することにより呼気中に含まれる水蒸気を検出することができる。   The human body state determination device according to the first embodiment of the present invention uses a terahertz band electromagnetic wave (hereinafter referred to as a terahertz wave) composed of a 0.1 THz to 3 THz band in order to obtain a change in an expiration component. The terahertz wave is significantly attenuated by water vapor, but its absorption frequency band is a narrow band of about 100 MHz to 100 GHz (about 0.01% to 10% with respect to the center frequency). It has the property of being hardly affected by absorption and scattering. Therefore, water vapor contained in exhaled breath can be detected by using the terahertz wave.

呼気中の水蒸気量は、人体の体温で湿度１００％の状態が保持されることから、水蒸気量は１回あたりの呼吸の換気量に比例するといえる。生理学における交感神経（ストレスや緊張や攻撃的な態勢に整えるための自律神経）優位時には、気管拡張と呼吸の換気量の増大とが起こることが知られている。従って、呼吸の換気量を計測することにより計測対象人物の負荷状態を推定することができる。   Since the amount of water vapor in the exhaled breath is maintained at a body temperature of 100% humidity, it can be said that the amount of water vapor is proportional to the amount of breathing per breath. It is known that tracheal dilatation and increased respiratory ventilation occur when sympathetic nerves in physiology (autonomic nerves for stress, tension and aggressive postures) are dominant. Therefore, it is possible to estimate the load state of the person to be measured by measuring the respiratory ventilation.

計測対象人物から反射されてきた電磁波に対し周波数解析を行うことにより、水蒸気の吸収周波数帯域の振幅値と水蒸気の吸収周波数帯域以外の周波数帯域の振幅値との比率を求める。これは、テラヘルツ波を反射系で使用した際に、反射物の反射率や表面での水分（液体）による吸収によって振幅強度が低くなることによる影響を低減するためである。この場合においても、上述した水蒸気による減衰帯域が狭いことから、水蒸気の吸収周波数帯域の振幅値と水蒸気の吸収周波数帯域以外の周波数帯域の振幅値との比率を用いることにより、水蒸気量の変化を高精度に検出することができる。   By performing frequency analysis on the electromagnetic wave reflected from the measurement target person, the ratio between the amplitude value of the water vapor absorption frequency band and the amplitude value of the frequency band other than the water vapor absorption frequency band is obtained. This is because, when terahertz waves are used in a reflection system, the influence of a decrease in amplitude intensity due to the reflectivity of the reflector and absorption by moisture (liquid) on the surface is reduced. Even in this case, since the attenuation band due to water vapor is narrow, the amount of water vapor can be changed by using the ratio between the amplitude value of the water vapor absorption frequency band and the amplitude value of the frequency band other than the water vapor absorption frequency band. It can be detected with high accuracy.

本発明の第１の実施形態となる人体状態判定装置は、このような原理に基づいて、テラヘルツ波を発生して計測対象人物に対して送信し、その反射波形を解析することにより、計測対象人物の状態を判定する。テラヘルツ波の発生及び送受信系は、いわゆる光注入テラヘルツ波パラメトリック発生器を用いる。   The human body state determination device according to the first embodiment of the present invention generates a terahertz wave based on such a principle, transmits the terahertz wave to the measurement target person, and analyzes the reflected waveform, thereby measuring the measurement target. Determine the state of the person. The terahertz wave generation and transmission / reception system uses a so-called light injection terahertz wave parametric generator.

具体的には、本発明の第１の実施形態となる人体状態判定装置は、図１に示すように、電磁波を発生する電磁波送信手段としての電磁波発生器１０１と、この電磁波発生器１０１によって発生された電磁波を計測対象人物Ｍに対して送信する電磁波送信手段としての送信器１０２と、計測対象人物Ｍによって反射された電磁波を受信する電磁波受信手段としての受信器１０３と、電磁波発生器１０１によって発生される電磁波の周波数を制御する周波数制御部１０４と、受信器１０３によって受信した受信信号に対して周波数解析を施す周波数解析部１０５と、この周波数解析部１０５による周波数解析結果に基づいて受信信号の振幅値の時間変化を検出する呼吸活動検出手段としての時間変化検出部１０６と、計測対象人物Ｍの呼吸状態を計測する呼気成分変化量計測手段としての呼吸状態計測部１０７と、計測対象人物Ｍの負荷状態を推定する状態推定手段としての負荷推定部１０８とを備える。   Specifically, the human body state determination device according to the first embodiment of the present invention includes an electromagnetic wave generator 101 as an electromagnetic wave transmitting means for generating an electromagnetic wave, and the electromagnetic wave generator 101 as shown in FIG. A transmitter 102 as an electromagnetic wave transmitting means for transmitting the electromagnetic wave to the measurement target person M, a receiver 103 as an electromagnetic wave reception means for receiving the electromagnetic wave reflected by the measurement target person M, and an electromagnetic wave generator 101. A frequency control unit 104 that controls the frequency of the generated electromagnetic wave, a frequency analysis unit 105 that performs frequency analysis on the reception signal received by the receiver 103, and a received signal based on the frequency analysis result by the frequency analysis unit 105 The time change detection unit 106 as a respiratory activity detection means for detecting the time change of the amplitude value of the signal, and the respiratory state of the measurement target person M Comprising a respiratory condition measurement unit 107 as exhalation components variation measuring means for measuring, the load estimator 108 as state estimation means for estimating the load condition of the measurement target person M.

電磁波発生器１０１は、周波数制御部１０４によって指示された周波数、すなわち、呼吸活動の気体成分毎の吸収周波数を含む発信周波数帯域の電磁波を発生する。具体的には、電磁波発生器１０１は、近赤外光を用いたＱスイッチ動作Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（波長：１．０６４μｍ）光源と波長可変半導体レーザ（波長：１．０６６μｍ〜１．０７５μｍ）光源とを用いて、単一縦モード周波数の電磁波を発生するように構成することができる。この電磁波発生器１０１によって発生された電磁波は、送信器１０２に供給される。   The electromagnetic wave generator 101 generates an electromagnetic wave in a transmission frequency band including the frequency designated by the frequency control unit 104, that is, the absorption frequency for each gas component of the respiratory activity. Specifically, the electromagnetic wave generator 101 includes a Q-switched Nd: YAG laser (wavelength: 1.064 μm) light source and a tunable semiconductor laser (wavelength: 1.066 μm to 1.075 μm) light source using near infrared light. And can be configured to generate an electromagnetic wave having a single longitudinal mode frequency. The electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generator 101 is supplied to the transmitter 102.

送信器１０２は、電磁波発生器１０１によって発生された電磁波をテラヘルツ波として計測対象人物Ｍに対して送信する。具体的には、送信器１０２は、「川瀬他、“テラフォトニクス光源−波長可変ＴＨｚ波の発生と応用可能性−”応用物理２００２年２月号解説」に記載されているように、ＭｇＯ；ＬｉＮｂ０３光導波路等の非線形光学結晶と、この非線形光学結晶上に設けられたレンズ系とからなる光注入型テラヘルツ波パラメトリック発生器を用いて構成することができる。   The transmitter 102 transmits the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generator 101 to the measurement target person M as a terahertz wave. Specifically, as described in “Kawase et al.,“ Teraphotonics Light Source—Generation and Applicability of Wavelength Tunable THz Wave ”—Applied Physics February 2002 Issue Description”, the transmitter 102 includes MgO; A light injection type terahertz wave parametric generator including a nonlinear optical crystal such as an LiNb03 optical waveguide and a lens system provided on the nonlinear optical crystal can be used.

電磁波発生器１０１を構成する２つのレーザ光源のうち、Ｑスイッチ動作Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光源からのレーザ光源からのアイドラ光と、波長可変半導体レーザ光源からのポンプ光と、送信器１０２によって送信する送信テラヘルツ波光の光学系との関係は、ノンコリニア位相整合条件を満たし、送信器１０２は、パラメトリック波数ベクトル方向に送信テラヘルツ波を発生する。またレンズ系は、計測対象人物Ｍの頭部を含む領域へ向けて送信テラヘルツ波を照射し、ビーム径が１ｍ離れた地点で１００ｍｍφ程度となるように調整する。なお、レンズとしては、例えば、非線形光学結晶上に配設されたＳｉ製プリズムアレイと、ポリメチルペンテン製シリンドリカルレンズとを用いて構成することができる。この送信器１０２によって送信された送信テラヘルツ波は、計測対象人物Ｍへと到達する。   Of the two laser light sources constituting the electromagnetic wave generator 101, Q switch operation Nd: idler light from the laser light source from the YAG laser light source, pump light from the wavelength tunable semiconductor laser light source, and transmission transmitted by the transmitter 102 The relationship of the terahertz wave light with the optical system satisfies the non-collinear phase matching condition, and the transmitter 102 generates a transmission terahertz wave in the parametric wave vector direction. The lens system irradiates a transmission terahertz wave toward the region including the head of the person M to be measured, and adjusts the beam diameter to be about 100 mmφ at a point 1 m away. In addition, as a lens, it can comprise using the prism array made from Si arrange | positioned on a nonlinear optical crystal, and the cylindrical lens made from a polymethylpentene, for example. The transmission terahertz wave transmitted by the transmitter 102 reaches the measurement target person M.

受信器１０３は、送信器１０２から送信されて計測対象人物Ｍによって反射された電磁波を受信する。具体的には、受信器１０３は、焦電素子のＤＴＧＳ結晶（Deuterated Triglycine Sulfate）を主成分とする検出器を用い、他波長域の遮断フィルタと集光系とを検出器の前部に配設して構成することができる。この受信器１０３によって受信された電磁波からなる受信信号は、周波数解析部１０５に供給される。   The receiver 103 receives the electromagnetic wave transmitted from the transmitter 102 and reflected by the measurement target person M. Specifically, the receiver 103 uses a detector whose main component is a pyroelectric element DTGS crystal (Deuterated Triglycine Sulfate), and arranges a cutoff filter and a condensing system in another wavelength region at the front of the detector. Can be configured. A reception signal composed of electromagnetic waves received by the receiver 103 is supplied to the frequency analysis unit 105.

周波数制御部１０４は、周波数解析部１０５から供給される指示信号に基づいて、電磁波発生器１０１を構成する波長可変半導体レーザ光源から発振される電磁波の発振波長を制御することにより、電磁波発生器１０１によって発生される電磁波の周波数を制御する。すなわち、周波数制御部１０４は、呼吸活動の気体成分毎、ここでは水蒸気の吸収周波数を含む発信周波数帯域の電磁波を電磁波発生器１０１及び送信器１０２によって送信するように制御する。   The frequency control unit 104 controls the oscillation wavelength of the electromagnetic wave oscillated from the wavelength variable semiconductor laser light source constituting the electromagnetic wave generator 101 based on the instruction signal supplied from the frequency analysis unit 105, thereby Controls the frequency of the electromagnetic wave generated by. That is, the frequency control unit 104 controls the electromagnetic wave generator 101 and the transmitter 102 to transmit electromagnetic waves in a transmission frequency band including the absorption frequency of water vapor for each gas component of respiratory activity.

周波数解析部１０５は、増幅器、Ａ／Ｄコンバータ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、及びメモリ等から構成され、受信器１０３によって受信した受信信号の信号波形を取得して周波数解析を行う。そして、周波数解析部１０５は、呼吸に関する情報を取得するために、水蒸気の吸収周波数（例えば１．２ＴＨｚ付近）の振幅値と、水蒸気以外の吸収周波数（例えば１．３ＴＨｚ付近）の振幅値との比率を算出する。周波数解析部１０５は、算出した比率を示す情報を、時間変化検出部１０６及び呼吸状態計測部１０７に供給する。また周波数解析部１０５は、解析に利用する周波数帯域を示す情報を、周波数制御部１０４に供給する。   The frequency analysis unit 105 includes an amplifier, an A / D converter, a CPU (Central Processing Unit), a memory, and the like. The frequency analysis unit 105 acquires the signal waveform of the reception signal received by the receiver 103 and performs frequency analysis. And in order to acquire the information regarding respiration, the frequency analysis unit 105 calculates the amplitude value of the absorption frequency of water vapor (for example, near 1.2 THz) and the amplitude value of the absorption frequency other than water vapor (for example, near 1.3 THz). Calculate the ratio. The frequency analysis unit 105 supplies information indicating the calculated ratio to the time change detection unit 106 and the respiratory state measurement unit 107. Further, the frequency analysis unit 105 supplies information indicating the frequency band used for analysis to the frequency control unit 104.

時間変化検出部１０６は、ＣＰＵやメモリ等から構成され、周波数解析部１０５による周波数解析結果に基づいて、受信信号の振幅値の時間変化を検出する。そして時間変化検出部１０６は、検出した時間変化に基づいて、計測対象人物Ｍの呼吸周期に関する値（例えば１秒±５０％）の周期以上で、受信信号の振幅値が変化するか否かを計測することにより、計測対象人物Ｍの呼吸活動の有無を検出する。時間変化検出部１０６は、計測対象人物Ｍが呼吸を行っている旨を検出すると、その旨を示す情報を負荷推定部１０８に供給する。   The time change detection unit 106 includes a CPU, a memory, and the like, and detects a time change in the amplitude value of the received signal based on the frequency analysis result by the frequency analysis unit 105. Then, based on the detected time change, the time change detection unit 106 determines whether or not the amplitude value of the received signal changes in a cycle of a value related to the respiratory cycle of the measurement target person M (for example, 1 second ± 50%). By measuring, the presence or absence of the respiratory activity of the measurement target person M is detected. When detecting that the measurement target person M is breathing, the time change detection unit 106 supplies information indicating the fact to the load estimation unit 108.

呼吸状態計測部１０７は、ＣＰＵやメモリ等から構成され、例えば図２に示すように、周波数解析部１０５による周波数解析結果に基づいて、計測対象人物Ｍの呼気の気体成分毎の含有量の増減の傾向を算出する。すなわち呼吸状態計測部１０７は、呼吸に関する所定周期内の最小振幅値を求めてその値を保存し、その最小振幅値の時間変化に基づいて、水蒸気量（呼吸の換気量）の増減の傾向を算出する。より具体的には、呼吸状態計測部１０７は、例えば１０呼吸といった呼吸周期の定数倍を計測時間領域とし、その計測時間領域内での最小振幅値の変化を計測し、最小二乗法等の統計処理による補正と時間微分とを用いて、計測時間領域の開始と終了とにおける呼吸の換気量の変化量の割合を算出する。呼吸状態計測部１０７は、算出した割合を示す情報を負荷推定部１０８に供給する。   The breathing state measurement unit 107 includes a CPU, a memory, and the like. For example, as shown in FIG. 2, based on the frequency analysis result by the frequency analysis unit 105, the increase / decrease in the content of each breath gas component of the measurement target person M Calculate the trend. In other words, the respiration state measurement unit 107 obtains a minimum amplitude value within a predetermined cycle related to respiration and stores the value, and based on the time change of the minimum amplitude value, shows a tendency of increase or decrease in the water vapor amount (respiration ventilation amount). calculate. More specifically, the respiratory state measurement unit 107 uses a constant multiple of the respiratory cycle such as 10 breaths as a measurement time region, measures a change in the minimum amplitude value within the measurement time region, and performs statistics such as a least square method. Using the correction by the process and the time differentiation, the ratio of the amount of change in respiratory ventilation at the start and end of the measurement time region is calculated. The respiratory state measurement unit 107 supplies information indicating the calculated ratio to the load estimation unit 108.

負荷推定部１０８は、ＣＰＵやメモリ等から構成され、例えば図３中Ａに示すように、時間変化検出部１０６及び呼吸状態計測部１０７のそれぞれの出力に基づいて、計測対象人物Ｍの呼吸を検出し且つ呼吸の換気量の変化量の割合が例えば１０％以上の増加である旨を検出した場合には、交感神経優位にともなう１回あたりの換気量の増加傾向状態であると推定し、当該計測対象人物Ｍがストレス負荷傾向にあると推定する。また、負荷推定部１０８は、例えば図３中Ｂに示すように、計測対象人物Ｍの呼吸を検出し且つ呼吸の換気量の変化量の割合が例えば１０％以上の減少である旨を検出した場合には、副交感神経優位にともなう１回あたりの換気量の減少傾向状態であると推定し、当該計測対象人物Ｍがリラックス傾向にあると推定する。負荷推定部１０８は、推定した負荷状態を示す情報を外部に出力する。   The load estimation unit 108 includes a CPU, a memory, and the like. For example, as illustrated in A in FIG. 3, the load estimation unit 108 performs respiration of the measurement target person M based on the outputs of the time change detection unit 106 and the respiration state measurement unit 107. If it is detected and the rate of change in respiratory ventilation is detected to be an increase of, for example, 10% or more, it is estimated that there is a tendency to increase the ventilation volume per sympathetic nerve, It is estimated that the measurement target person M is in a stress load tendency. Further, for example, as shown in FIG. 3B, the load estimation unit 108 detects the respiration of the measurement target person M and detects that the rate of change in the respiration rate is a decrease of 10% or more, for example. In this case, it is estimated that the ventilation amount per one time tends to decrease due to the parasympathetic nerve dominance, and it is estimated that the measurement target person M tends to relax. The load estimation unit 108 outputs information indicating the estimated load state to the outside.

〔人体状態判定装置の動作〕
このような各部を備える人体状態判定装置は、図４に示すような一連の手順にしたがって、計測対象人物Ｍの状態を判定する。 [Operation of human body state determination device]
The human body state determination apparatus including such units determines the state of the measurement target person M according to a series of procedures as shown in FIG.

まず、人体状態判定装置は、図４に示すように、ステップＳ１において、電磁波発生器１０１によって電磁波を発生させて送信器１０２に入射し、テラヘルツ波を計測対象人物Ｍに照射する。続いて、人体状態判定装置は、ステップＳ２において、計測対象人物Ｍによって反射された電磁波を受信器１０３によって受信すると、その受信信号を周波数解析部１０５に供給する。周波数解析部１０５は、受信信号を検波した際に、解析に利用する周波数帯域を示す情報を周波数制御部１０４に供給する。また、周波数解析部１０５は、受信信号の周波数解析を行い、その周波数特性を計測する。そして人体状態判定装置は、ステップＳ３において、計測対象人物Ｍによる電磁波の反射状態の影響を低減するために、周波数解析部１０５により、水蒸気の吸収周波数帯域と、減衰量が生じない水蒸気以外の吸収周波数帯域との振幅比を算出する。   First, as shown in FIG. 4, the human body state determination apparatus generates an electromagnetic wave by the electromagnetic wave generator 101 and enters the transmitter 102 in step S1, and irradiates the measurement target person M with a terahertz wave. Subsequently, when the electromagnetic wave reflected by the measurement target person M is received by the receiver 103 in step S <b> 2, the human body state determination apparatus supplies the received signal to the frequency analysis unit 105. The frequency analysis unit 105 supplies information indicating the frequency band used for analysis to the frequency control unit 104 when detecting the received signal. Further, the frequency analysis unit 105 performs frequency analysis of the received signal and measures the frequency characteristic. In step S3, the human body state determination apparatus uses the frequency analysis unit 105 to reduce the influence of the reflection state of the electromagnetic wave by the measurement target person M and the absorption frequency band of water vapor and absorption other than water vapor that does not cause attenuation. Amplitude ratio with frequency band is calculated.

ここで、人体状態判定装置は、ステップＳ４において、図示しないタイマ等の計時手段によって計時した結果、所定の計測時間を経過していない場合には、ステップＳ１からの処理を繰り返し行う一方で、計測時間を経過した場合には、ステップＳ５へと処理を移行する。人体状態判定装置は、ステップＳ５へと処理を移行すると、時間変化検出部１０６により、ステップＳ３にて算出された振幅比の時間変化が所定周期以上で行われているか否かを検出する。ここで、人体状態判定装置は、振幅比の時間変化が所定周期以上で行われていない旨を検出した場合には、そのまま一連の処理を終了する一方で、振幅比の時間変化が所定周期以上で行われている旨を検出した場合には、計測対象人物Ｍが呼吸を行っているものと判定し、ステップＳ６へと処理を移行する。   Here, the human body state determination device repeats the processing from step S1 when the predetermined measurement time has not elapsed as a result of time measurement by a time measuring means such as a timer (not shown) in step S4. If the time has elapsed, the process proceeds to step S5. In the human body state determination device, when the process proceeds to step S5, the time change detection unit 106 detects whether or not the time change of the amplitude ratio calculated in step S3 is performed in a predetermined period or more. Here, when the human body state determination device detects that the time change of the amplitude ratio is not performed in a predetermined cycle or more, the human body state determination apparatus ends the series of processes as it is, while the time change of the amplitude ratio is the predetermined cycle or more. If it is detected that the measurement is performed in step S5, it is determined that the measurement target person M is breathing, and the process proceeds to step S6.

人体状態判定装置は、ステップＳ６において、時間変化検出部１０６により、振幅比の時間変化に基づいて呼吸の周期を算出し、計測対象人物Ｍが呼吸を行っている旨とその呼吸周期とを示す情報を負荷推定部１０８に供給する。続いて、人体状態判定装置は、ステップＳ７において、呼吸状態計測部１０７により、例えば１０呼吸分として１０秒といった所定周期内の最小振幅値の変化傾向を所定の統計手法を用いて求め、その最小振幅値の時間変化に基づいて、呼吸の換気量の変化量の割合が±１０％以内であるか否かを判定する。   In step S6, the human body state determination apparatus calculates a respiration cycle based on the time change of the amplitude ratio by the time change detection unit 106, and indicates that the measurement target person M is breathing and the respiration cycle. Information is supplied to the load estimation unit 108. Subsequently, in step S7, the human body state determination device obtains a change tendency of the minimum amplitude value within a predetermined period, for example, 10 seconds as 10 breaths, using a predetermined statistical method, by the respiratory state measurement unit 107, and the minimum Based on the time change of the amplitude value, it is determined whether or not the rate of change in respiratory ventilation is within ± 10%.

人体状態判定装置は、呼吸の換気量の変化量の割合が±１０％未満である場合には、計測対象人物Ｍの状態が通常状態であるものと判定し、そのまま一連の処理を終了する。一方、人体状態判定装置は、呼吸の換気量の変化量の割合が±１０％以上である場合には、ステップＳ８において、負荷状態推定部１０８により、時間変化検出部１０６及び呼吸状態計測部１０７の出力に基づいて、計測対象人物Ｍの負荷状態を推定し、その推定結果を外部に出力して一連の処理を終了する。すなわち、負荷状態推定部１０８は、計測対象人物Ｍの呼吸を検出し且つ呼吸の換気量の変化量の割合が１０％以上の増加傾向にある旨を検出した場合には、当該計測対象人物Ｍの状態が、交感神経優位にともなうストレス負荷傾向にあると推定する。また、負荷状態推定部１０８は、計測対象人物Ｍの呼吸を検出し且つ呼吸の換気量の変化量の割合が１０％以上の減少傾向にある旨を検出した場合には、当該計測対象人物Ｍの状態が、副交感神経優位にともなうリラックス傾向にあると推定する。   The human body state determination apparatus determines that the state of the person to be measured M is in the normal state when the rate of change in the respiration rate is less than ± 10%, and ends the series of processes as it is. On the other hand, when the rate of change in the respiratory ventilation is ± 10% or more, the human body state determination device causes the load state estimation unit 108 to perform the time change detection unit 106 and the respiratory state measurement unit 107 in step S8. Based on the output, the load state of the measurement target person M is estimated, the estimation result is output to the outside, and the series of processing ends. That is, when the load state estimation unit 108 detects respiration of the measurement target person M and detects that the rate of change in the respiration rate is increasing by 10% or more, the load state estimation unit 108 It is presumed that the state is in a stress load tendency with sympathetic nerve dominance. In addition, when the load state estimation unit 108 detects respiration of the measurement target person M and detects that the rate of change in the respiration rate is decreasing by 10% or more, the load state estimation unit 108 It is presumed that this state is in a relaxed tendency with parasympathetic dominance.

人体状態判定装置は、このような一連の手順にしたがって、計測対象人物Ｍの状態を適切に判定することができる。なお、０．１ＴＨｚ〜１０ＴＨｚの周波数帯域には、水蒸気の吸収周波数帯域が複数存在することから、人体状態判定装置においては、周波数解析部１０５による解析の際に複数の吸収周波数帯域を設定することにより、解析対象とする周波数帯域幅を拡大し、より高精度に計測対象人物Ｍの状態を判定することができる。また、人体状態判定装置において、電磁波発生器１０１、送信器１０２及び受信器１０３からなるテラヘルツ波の発生及び送受信系は、上述した光注入テラヘルツ波パラメトリック発生器に限らず、テラヘルツ波帯に相当する単パルスを送信する原理であるテラヘルツ波時間分光法（ＴＨｚ−ＴＳＤ）を用い、実時間計測と周波数解析とによる手法を適用するようにしてもよい。   The human body state determination apparatus can appropriately determine the state of the measurement target person M according to such a series of procedures. In addition, since there are a plurality of water vapor absorption frequency bands in the frequency band of 0.1 THz to 10 THz, in the human body state determination device, a plurality of absorption frequency bands are set in the analysis by the frequency analysis unit 105. Thus, the frequency bandwidth to be analyzed can be expanded, and the state of the measurement target person M can be determined with higher accuracy. In the human body state determination apparatus, the generation and transmission / reception system of the terahertz wave including the electromagnetic wave generator 101, the transmitter 102, and the receiver 103 is not limited to the above-described light injection terahertz wave parametric generator, and corresponds to a terahertz wave band. A technique based on real-time measurement and frequency analysis may be applied using terahertz wave time spectroscopy (THz-TSD) which is the principle of transmitting a single pulse.

以上詳細に説明したように、本発明の第１実施形態として示した人体状態判定装置においては、電磁波発生器１０１及び送信器１０２を用いて送信されて計測対象人物Ｍによって反射した電磁波を受信器１０３によって受信すると、受信信号の振幅値の時間変化に基づいて、時間変化検出部１０６によって計測対象人物Ｍの呼吸活動を検出するとともに、計測対象人物Ｍの呼気の気体成分毎の受信信号の振幅値の時間変化に基づいて、呼吸状態計測部１０７によって気体成分毎の変化量を計測し、検出した呼吸活動についての計測した気体成分毎の変化量に基づいて、計測対象人物Ｍの状態を負荷推定部１０８によって推定する。これにより、この人体状態判定装置においては、計測対象人物Ｍの呼吸を遠隔計測し、その状態に基づいて状態推定を行うことから、必要なデータを取得するための計測対象人物Ｍの姿勢の変化が呼吸動作のみと最小限で済み、適切に計測対象人物Ｍの状態を判定することができる。   As described above in detail, in the human body state determination apparatus shown as the first embodiment of the present invention, an electromagnetic wave transmitted using the electromagnetic wave generator 101 and the transmitter 102 and reflected by the measurement target person M is received by the receiver. 103, the time change detecting unit 106 detects the respiratory activity of the measurement target person M based on the time change of the amplitude value of the reception signal, and the amplitude of the reception signal for each gas component of the breath of the measurement target person M Based on the time change of the value, the change amount for each gas component is measured by the respiratory state measurement unit 107, and the state of the measurement target person M is loaded based on the measured change amount for each gas component of the respiratory activity. Estimation is performed by the estimation unit 108. Thereby, in this human body state determination device, since the respiration of the measurement target person M is remotely measured and the state is estimated based on the state, the change in the posture of the measurement target person M to obtain necessary data However, it is possible to determine the state of the person to be measured M appropriately.

また、この人体状態判定装置においては、電磁波発生器１０１及び送信器１０２を用いて、水蒸気の吸収周波数を含む発信周波数帯域の電磁波を発生して送信し、その発信周波数帯域に基づいて、計測対象人物Ｍの呼気中の水蒸気の含有量を呼吸状態計測部１０７によって計測し、呼吸数に基づく所定の計測時間内に呼吸状態計測部１０７によって計測された水蒸気の含有量の時間変化量と、人の交感神経の作用との相関に基づいて、計測対象人物Ｍの状態を負荷推定部１０８によって推定する。このように、この人体状態判定装置においては、呼気中の水蒸気の含有量の変化に基づいて交感神経優位の是非を推定することができ、過度なリラックス状態、すなわち、入眠傾向の是非を判定することができる。   Further, in this human body state determination device, the electromagnetic wave generator 101 and the transmitter 102 are used to generate and transmit an electromagnetic wave in a transmission frequency band including the absorption frequency of water vapor, and based on the transmission frequency band, a measurement target The amount of water vapor in the breath of the person M is measured by the breathing state measurement unit 107, and the amount of time change of the water vapor content measured by the breathing state measurement unit 107 within a predetermined measurement time based on the respiration rate, The state of the person M to be measured is estimated by the load estimation unit 108 based on the correlation with the action of the sympathetic nerve. Thus, in this human body state determination device, it is possible to estimate the pros and cons of the sympathetic nerve based on the change in the water vapor content in the exhaled breath, and to determine the pros and cons of the excessively relaxed state, that is, the tendency to fall asleep. be able to.

さらにこの人体状態判定装置においては、呼吸状態計測部１０７により、水蒸気の吸収周波数帯域と水蒸気の吸収周波数帯域以外の周波数帯域との振幅比に基づいて、計測対象人物Ｍの呼気中の水蒸気の含有量を計測することから、反射物の反射率等による振幅強度の低下の影響を低減することができ、水蒸気の含有量の変化を高精度に検出することができる。   Furthermore, in this human body state determination apparatus, the respiratory state measurement unit 107 includes water vapor in the breath of the measurement subject person M based on the amplitude ratio between the water vapor absorption frequency band and the frequency band other than the water vapor absorption frequency band. Since the amount is measured, it is possible to reduce the influence of the decrease in amplitude intensity due to the reflectance of the reflecting material, and it is possible to detect the change in the water vapor content with high accuracy.

さらにまたこの人体状態判定装置において、負荷推定部１０８は、呼吸状態計測部１０７によって計測された水蒸気の含有量の時間変化量が、相関の有意差に関する所定の第１の閾値に基づく増加の傾向を示す場合には計測対象人物Ｍの状態が交感神経優位と推定し、相関の有意差に関する所定の第２の閾値に基づく減少の傾向を示す場合には計測対象人物Ｍの状態が副交感神経優位と推定する。このように、この人体状態判定装置においては、閾値に基づく推定を行うことにより、定量的に計測対象人物Ｍの状態を判定することができる。   Furthermore, in this human body state determination device, the load estimation unit 108 has a tendency that the temporal change amount of the water vapor content measured by the respiratory state measurement unit 107 is based on a predetermined first threshold value related to a significant difference in correlation. , The state of the measurement target person M is estimated to be sympathetic dominant, and the state of the measurement target person M is parasympathetic dominant when it shows a tendency to decrease based on a predetermined second threshold relating to a significant difference in correlation. Estimated. Thus, in this human body state determination device, the state of the measurement target person M can be determined quantitatively by performing estimation based on the threshold value.

〔第２実施形態〕
本発明の第２の実施形態となる人体状態判定装置は、第１実施形態として示した人体状態判定装置を改良し、水蒸気量に基づく呼吸状態の計測に加え、口腔状態の計測も行うものである。従って本実施形態では、第１実施形態にて説明した部位と同一部位については同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。 [Second Embodiment]
The human body state determination device according to the second embodiment of the present invention is an improvement of the human body state determination device shown as the first embodiment, and measures the oral state in addition to the measurement of the respiratory state based on the amount of water vapor. is there. Accordingly, in this embodiment, the same parts as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

〔人体状態判定装置の構成〕
テラヘルツ波は、水蒸気と同様に、揮発性硫化物（気体）によっても周波数帯域で狭い減衰特性が得られる。この揮発性硫化物は、口臭の原因となる物質のひとつであり、口臭は、交感神経優位にともなう唾液分泌量の減少と相関がある。すなわち、口腔内の揮発性硫化物の発生は、唾液分泌量の減少が持続することによって生じる。従って、人体状態判定装置においては、呼吸の換気量による交感神経優位の計測とは異なり、唾液分泌量の減少が持続性を有するか否かに基づいて、計測対象人物Ｍの負荷状態が持続性のあるものであるか否かを推定することができる。 [Configuration of human body state determination device]
A terahertz wave can obtain a narrow attenuation characteristic in a frequency band by volatile sulfide (gas) as well as water vapor. This volatile sulfide is one of the substances that cause bad breath, and bad breath correlates with a decrease in saliva secretion amount due to sympathetic nerve predominance. That is, the generation of volatile sulfides in the oral cavity is caused by the continuous decrease in saliva secretion. Accordingly, in the human body state determination device, unlike the measurement of sympathetic nerve dominance by the respiratory ventilation, the load state of the measurement target person M is sustained based on whether or not the decrease in the saliva secretion amount is persistent. It can be estimated whether or not there is.

本発明の第２の実施形態となる人体状態判定装置は、このような原理に基づいて、計測対象人物Ｍの状態を判定する。具体的には、人体状態判定装置は、図５に示すように、上述した電磁波発生器１０１、送信器１０２、受信器１０３、周波数制御部１０４、周波数解析部１０５、時間変化検出部１０６、及び呼吸状態計測部１０７の他に、計測対象人物Ｍの負荷状態を推定する負荷推定部２０８と、計測対象人物Ｍの口腔状態を計測する呼気成分変化量計測手段としての口腔状態計測部２０９とを備える。すなわち人体状態判定装置は、第１の実施形態となる体状態判定装置における負荷推定部１０８に代えて負荷推定部２０８を備えると共に、新たに口腔状態計測部２０９を追加した構成とされる。   The human body state determination device according to the second embodiment of the present invention determines the state of the measurement target person M based on such a principle. Specifically, as shown in FIG. 5, the human body state determination apparatus includes the electromagnetic wave generator 101, the transmitter 102, the receiver 103, the frequency control unit 104, the frequency analysis unit 105, the time change detection unit 106, and the like described above. In addition to the respiratory state measurement unit 107, a load estimation unit 208 that estimates the load state of the measurement target person M, and an oral state measurement unit 209 as a breath component change amount measuring unit that measures the oral state of the measurement target person M Prepare. That is, the human body state determination device includes a load estimation unit 208 in place of the load estimation unit 108 in the body state determination device according to the first embodiment, and has a configuration in which an oral state measurement unit 209 is newly added.

口腔状態計測部２０９は、ＣＰＵやメモリ等から構成され、例えば図６に示すように、周波数解析部１０５による周波数解析結果に基づいて、メチルメルカプタンや硫化水素等の揮発性硫化物の所定の周波数特性を検出する。例えば硫化水素は、０．８５ＴＨｚや０．９２ＴＨｚ付近で吸収ピークを有することから、周波数解析部１０５による解析の際に当該吸収周波数帯域を設定し、口腔状態計測部２０９により、揮発性硫化物に関する所定周期内の最小振幅値を求めてその値を保存し、その最小振幅値の時間変化に基づいて、口腔内の唾液分泌量と相関がある揮発性硫化物量の増減の傾向を算出する。具体的には、口腔状態計測部２０９は、上述した呼吸周期の定数倍を計測時間領域とし、その計測時間領域内での揮発性硫化物の吸収周波数帯域での最小振幅値の変化を計測し、最小二乗法等の統計処理による補正と時間微分とを用いて、計測時間領域の開始と終了とにおける唾液分泌量の変化量の割合を算出する。口腔状態計測部２０９は、算出した割合を示す情報を負荷推定部２０８に供給する。   The oral condition measuring unit 209 is configured by a CPU, a memory, and the like. For example, as shown in FIG. 6, based on the frequency analysis result by the frequency analyzing unit 105, a predetermined frequency of volatile sulfides such as methyl mercaptan and hydrogen sulfide. Detect characteristics. For example, since hydrogen sulfide has an absorption peak in the vicinity of 0.85 THz and 0.92 THz, the absorption frequency band is set in the analysis by the frequency analysis unit 105, and the oral state measurement unit 209 relates to the volatile sulfide. A minimum amplitude value within a predetermined period is obtained and stored, and a tendency of increase / decrease in the amount of volatile sulfide having a correlation with the amount of saliva secretion in the oral cavity is calculated based on the time change of the minimum amplitude value. Specifically, the oral cavity state measurement unit 209 uses a constant multiple of the above-described respiratory cycle as a measurement time region, and measures a change in the minimum amplitude value in the absorption frequency band of the volatile sulfide within the measurement time region. Using the correction by statistical processing such as the least square method and time differentiation, the ratio of the amount of change in the saliva secretion amount at the start and end of the measurement time region is calculated. The oral cavity state measurement unit 209 supplies information indicating the calculated ratio to the load estimation unit 208.

負荷推定部２０８は、ＣＰＵやメモリ等から構成され、上述した負荷推定部１０８と同様に、時間変化検出部１０６及び呼吸状態計測部１０７のそれぞれの出力に基づいて、計測対象人物Ｍの呼吸を検出し且つ呼吸の換気量の変化量の割合が例えば１０％以上の増加である旨を検出した場合には、交感神経優位にともなう１回あたりの換気量の増加傾向状態であると推定し、当該計測対象人物Ｍがストレス負荷傾向にあると推定する。また、負荷推定部２０８は、計測対象人物Ｍの呼吸を検出し且つ呼吸の換気量の変化量の割合が例えば１０％以上の減少である旨を検出した場合には、副交感神経優位にともなう１回あたりの換気量の減少傾向状態であると推定し、当該計測対象人物Ｍがリラックス傾向にあると推定する。これに加え、負荷推定部２０８は、例えば図７中Ａに示すように、口腔状態計測部２０９の出力に基づいて、唾液分泌量の変化量の割合が例えば１０％以上の増加である旨を検出した場合には、計測対象人物Ｍが交感神経優位にともなう持続性のあるストレス負荷傾向にあると推定する。また、負荷推定部２０８は、例えば図７中Ｂに示すように、唾液分泌量の変化量の割合が例えば１０％以上の減少である旨を検出した場合には、当該計測対象人物Ｍが副交感神経優位にともなう持続性のあるリラックス傾向にあると推定する。負荷推定部２０８は、推定した負荷状態を示す情報を外部に出力する。   The load estimation unit 208 includes a CPU, a memory, and the like, and, similar to the load estimation unit 108 described above, based on the outputs of the time change detection unit 106 and the respiratory state measurement unit 107, the load estimation unit M breathes. If it is detected and the rate of change in respiratory ventilation is detected to be an increase of, for example, 10% or more, it is estimated that there is a tendency to increase the ventilation volume per sympathetic nerve, It is estimated that the measurement target person M is in a stress load tendency. Further, when the load estimation unit 208 detects the respiration of the measurement target person M and detects that the rate of change in the respiration rate is a decrease of, for example, 10% or more, the load estimator 208 is associated with the parasympathetic nerve dominant 1 It is estimated that the ventilation amount per trend is decreasing, and the measurement target person M is estimated to be in a relaxed state. In addition to this, as shown in A in FIG. 7, for example, the load estimation unit 208 indicates that, based on the output of the oral state measurement unit 209, the rate of change in the saliva secretion amount is, for example, an increase of 10% or more. If detected, it is estimated that the measurement target person M is in a sustained stress load tendency with sympathetic nerve dominance. Further, for example, as shown in FIG. 7B, when the load estimation unit 208 detects that the rate of change in the amount of saliva secretion is a decrease of, for example, 10% or more, the measurement target person M is subsympathetic. Estimated to have a sustained relaxed tendency with nerve dominance. The load estimation unit 208 outputs information indicating the estimated load state to the outside.

〔人体状態判定装置の動作〕
このような各部を備える人体状態判定装置は、図８に示すような一連の手順にしたがって、計測対象人物Ｍの状態を判定する。 [Operation of human body state determination device]
The human body state determination apparatus including such units determines the state of the measurement target person M according to a series of procedures as shown in FIG.

まず、人体状態判定装置は、図８に示すように、ステップＳ１１において、図４中ステップＳ１乃至ステップＳ６と同様の処理を行う。このとき、人体状態判定装置は、ステップＳ３に相当する処理として、周波数解析部１０５により、水蒸気の吸収周波数帯域と、減衰量が生じない水蒸気以外の吸収周波数帯域との振幅比を算出するとともに、揮発性硫化物の吸収周波数帯域と、減衰量が生じない揮発性硫化物以外の吸収周波数帯域との振幅比を算出する。そして人体状態判定装置は、ステップＳ１２において、呼吸状態計測部１０７により、水蒸気の吸収に関する判定を行う。すなわち、呼吸状態計測部１０７は、図４中ステップＳ７と同様に、所定周期内の最小振幅値の変化傾向を所定の統計手法を用いて求め、その最小振幅値の時間変化に基づいて、呼吸の換気量の変化量の割合が±１０％以内であるか否かを判定する。   First, as shown in FIG. 8, the human body state determination apparatus performs the same processing as in steps S1 to S6 in FIG. 4 in step S11. At this time, in the human body state determination device, as a process corresponding to step S3, the frequency analysis unit 105 calculates an amplitude ratio between the absorption frequency band of water vapor and an absorption frequency band other than water vapor that does not cause attenuation, The amplitude ratio between the absorption frequency band of the volatile sulfide and the absorption frequency band other than the volatile sulfide that does not cause attenuation is calculated. Then, in step S12, the human body state determination apparatus performs determination regarding water vapor absorption by the respiratory state measurement unit 107. That is, as in step S7 in FIG. 4, the respiratory state measurement unit 107 obtains a change tendency of the minimum amplitude value within a predetermined period using a predetermined statistical method, and based on the time change of the minimum amplitude value, It is determined whether the rate of change in ventilation volume is within ± 10%.

人体状態判定装置は、呼吸の換気量の変化量の割合が±１０％未満である場合には、計測対象人物Ｍの状態が通常状態であるものと判定し、そのまま一連の処理を終了する。一方、人体状態判定装置は、呼吸の換気量の変化量の割合が±１０％以上である場合には、ステップＳ１３において、負荷状態推定部２０８により、時間変化検出部１０６及び呼吸状態計測部１０７の出力に基づいて、計測対象人物Ｍの負荷状態を推定し、その推定結果を外部に出力して一連の処理を終了する。すなわち、負荷状態推定部２０８は、計測対象人物Ｍの呼吸を検出し且つ呼吸の換気量の変化量の割合が１０％以上の増加傾向にある旨を検出した場合には、当該計測対象人物Ｍの状態が、交感神経優位にともなうストレス負荷傾向にあると推定する。また、負荷状態推定部２０８は、計測対象人物Ｍの呼吸を検出し且つ呼吸の換気量の変化量の割合が１０％以上の減少傾向にある旨を検出した場合には、当該計測対象人物Ｍの状態が、副交感神経優位にともなうリラックス傾向にあると推定する。さらに人体状態判定装置は、ステップＳ１４において、口腔状態計測部２０９により、揮発性硫化物の吸収に関する判定を行う。すなわち、口腔状態計測部２０９は、所定周期内の最小振幅値の変化傾向を所定の統計手法を用いて求め、その最小振幅値の時間変化に基づいて、唾液分泌量の変化量の割合が±１０％以内であるか否かを判定する。   The human body state determination apparatus determines that the state of the person to be measured M is in the normal state when the rate of change in the respiration rate is less than ± 10%, and ends the series of processes as it is. On the other hand, when the rate of change in respiratory ventilation is ± 10% or more, the human body state determination device causes the load state estimation unit 208 to perform the time change detection unit 106 and the respiratory state measurement unit 107 in step S13. Based on the output, the load state of the measurement target person M is estimated, the estimation result is output to the outside, and the series of processing ends. That is, when the load state estimation unit 208 detects the respiration of the measurement target person M and detects that the rate of change in the respiration rate is increasing by 10% or more, the load state estimation unit 208 It is presumed that the state is in a stress load tendency with sympathetic nerve dominance. In addition, when the load state estimation unit 208 detects the respiration of the measurement target person M and detects that the rate of change in the respiration rate is decreasing by 10% or more, the load state estimation unit 208 It is presumed that this state is in a relaxed tendency with parasympathetic dominance. Furthermore, in step S14, the human body state determination apparatus performs determination regarding absorption of volatile sulfide by the oral state measurement unit 209. That is, the oral condition measuring unit 209 obtains the change tendency of the minimum amplitude value within a predetermined cycle using a predetermined statistical method, and the rate of change in saliva secretion amount is ± based on the temporal change of the minimum amplitude value. It is determined whether it is within 10%.

人体状態判定装置は、唾液分泌量の変化量の割合が±１０％未満である場合には、ステップＳ１３にて判定された計測対象人物Ｍの状態が持続性のないものであると判定し、そのまま一連の処理を終了する。一方、人体状態判定装置は、唾液分泌量の変化量の割合が±１０％以上である場合には、ステップＳ１５において、負荷状態推定部２０８により、時間変化検出部１０６及び口腔状態計測部２０９の出力に基づいて、計測対象人物Ｍの負荷状態を推定し、その推定結果を外部に出力して一連の処理を終了する。すなわち、負荷状態推定部２０８は、唾液分泌量の変化量の割合が例えば１０％以上の増加傾向にある旨を検出した場合には、計測対象人物Ｍの交感神経優位にともなうストレス負荷傾向が持続性のあるものと推定する。また、負荷状態推定部２０８は、唾液分泌量の変化量の割合が例えば１０％以上の減少傾向にある旨を検出した場合には、計測対象人物Ｍの副交感神経優位にともなうリラックス傾向が持続性のあるものと推定する。   The human body state determination apparatus determines that the state of the measurement target person M determined in step S13 is not persistent when the rate of change in saliva secretion is less than ± 10%. A series of processing is finished as it is. On the other hand, when the rate of change in the amount of saliva secretion is ± 10% or more, the human body state determination device causes the load state estimation unit 208 to change the time change detection unit 106 and the oral state measurement unit 209 in step S15. Based on the output, the load state of the measurement target person M is estimated, the estimation result is output to the outside, and the series of processes is terminated. That is, when the load state estimation unit 208 detects that the rate of change in the amount of saliva secretion is increasing, for example, 10% or more, the stress load tendency associated with the sympathetic nerve predominance of the measurement target person M continues. Estimated to be sexual. In addition, when the load state estimation unit 208 detects that the rate of change in the amount of saliva secretion is in a decreasing tendency of, for example, 10% or more, the relaxation tendency due to the parasympathetic nerve dominance of the measurement target person M is sustained. It is estimated that there is.

人体状態判定装置は、このような一連の手順にしたがって、計測対象人物Ｍの状態を適切に判定することができる。   The human body state determination apparatus can appropriately determine the state of the measurement target person M according to such a series of procedures.

以上詳細に説明したように、本発明の第２実施形態となる人体状態判定装置においては、電磁波発生器１０１及び送信器１０２を用いて、揮発性硫化物の吸収周波数を含む発信周波数帯域の電磁波を発生して送信し、その発信周波数帯域に基づいて、計測対象人物Ｍの呼気中の揮発性硫化物の含有量を口腔状態計測部２０９によって計測し、呼吸数に基づく所定の計測時間内に口腔状態計測部２０９によって計測された揮発性硫化物の含有量の時間変化量と、人の交感神経の作用との相関に基づいて、計測対象人物Ｍの状態を負荷推定部２０８によって推定する。このように、この人体状態判定装置においては、呼気中の揮発性硫化物を検出することにより、特徴量を増やしてより高精度に計測対象人物Ｍの状態を判定することができる。特に、この人体状態判定装置においては、検出する揮発性硫化物をメチルメルカプタン及び／又は硫化水素に限定することにより、不要に広い周波数帯域を処理対象とすることがなくなる。   As described above in detail, in the human body state determination device according to the second embodiment of the present invention, the electromagnetic wave generator 101 and the transmitter 102 are used to generate an electromagnetic wave in the transmission frequency band including the absorption frequency of volatile sulfides. Based on the transmission frequency band, the content of volatile sulfides in the breath of the measurement subject person M is measured by the oral condition measuring unit 209, and within a predetermined measurement time based on the respiratory rate The load estimation unit 208 estimates the state of the measurement target person M based on the correlation between the temporal change in the content of the volatile sulfide measured by the oral state measurement unit 209 and the action of the human sympathetic nerve. Thus, in this human body state determination apparatus, the state of the measurement target person M can be determined with higher accuracy by increasing the feature amount by detecting the volatile sulfide in the expiration. In particular, in this human body state determination device, the volatile sulfide to be detected is limited to methyl mercaptan and / or hydrogen sulfide, so that an unnecessarily wide frequency band is not processed.

またこの人体状態判定装置において負荷推定部２０８は、口腔状態計測部２０９によって計測された揮発性硫化物の含有量の時間変化量が、相関の有意差に関する所定の第３の閾値に基づく増加の傾向を示す場合には計測対象人物Ｍの状態が交感神経優位と推定し、相関の有意差に関する所定の第４の閾値に基づく減少の傾向を示す場合には計測対象人物Ｍの状態が副交感神経優位と推定する。このように、この人体状態判定装置においては、閾値に基づく推定を行うことにより、定量的に計測対象人物Ｍの状態を判定することができる。   Moreover, in this human body state determination apparatus, the load estimation unit 208 is configured to increase the time change amount of the volatile sulfide content measured by the oral state measurement unit 209 based on a predetermined third threshold value regarding a significant difference in correlation. When the tendency is indicated, the state of the measurement target person M is estimated to be sympathetic dominant, and when the tendency of the measurement target person M is decreased based on a predetermined fourth threshold related to the significant difference in correlation, the state of the measurement target person M is the parasympathetic nerve Estimated as superior. Thus, in this human body state determination device, the state of the measurement target person M can be determined quantitatively by performing estimation based on the threshold value.

さらに揮発硫化物はストレス状態が持続すると発生する。そのため、この人体状態判定装置において、負荷推定部２０８は、口腔状態計測部２０９によって計測された揮発性硫化物の含有量の時間変化量が、相関の有意差に関する所定の第３の閾値に基づく増加の傾向を示す場合には計測対象人物Ｍの状態が持続性のある交感神経優位と推定し、相関の有意差に関する所定の第４の閾値に基づく減少の傾向を示す場合には計測対象人物Ｍの状態が持続性のある副交感神経優位と推定することができ、持続性のあるストレス状態を効率よく判定することができる。   Furthermore, volatile sulfides are generated when stress conditions persist. Therefore, in this human body state determination device, the load estimation unit 208 is configured such that the temporal change amount of the volatile sulfide content measured by the oral state measurement unit 209 is based on a predetermined third threshold relating to a significant difference in correlation. When the tendency of increase is indicated, the state of the measurement target person M is estimated to be persistent sympathetic dominant, and when the tendency of decrease is based on a predetermined fourth threshold regarding the significant difference in correlation, the measurement target person It can be estimated that the state of M is a predominance of parasympathetic nerve, and a persistent stress state can be determined efficiently.

〔第３の実施形態〕
本発明の第３の実施形態となる人体状態判定装置は、第１実施形態及び第２実施形態として示した人体状態判定装置を改良し、計測対象人物周囲の大気状態に基づいて、計測対象人物の状態を判定するための閾値を補正するようにしたものである。従って本実施形態においては、第１実施形態及び第２実施形態にて説明した部位と同一部位については同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。 [Third Embodiment]
The human body state determination device according to the third embodiment of the present invention is obtained by improving the human body state determination device shown as the first embodiment and the second embodiment, and based on the atmospheric state around the measurement target person. The threshold value for determining the state is corrected. Therefore, in the present embodiment, the same portions as those described in the first embodiment and the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

〔人体状態判定装置の構成〕
人体状態判定装置を車両に搭載した場合を考える。通常、車室内の空気は、３５℃近傍にないことから、計測対象人物Ｍの口付近で呼気中の水蒸気成分を遠隔計測すると、その呼吸の換気量に応じた差異が生じるため、第１及び第２の実施形態にて説明した方法によって計測対象人物Ｍの状態を判定することができる。しかしながら、人体状態判定装置においては、乾季や雨季等の場合には湿度の影響を大きく受けることが予想される。例えば雨季の場合には、もともと周囲環境の湿度が高いことから、呼気による水蒸気の湿度変化は乾季に比べて小さい。また、雨季の場合には、湿度の変動が大きくないことから、人体状態判定装置においては、計測対象人物Ｍの状態を判定するための閾値である呼吸の換気量の変化量の割合を小さくした方が、より高精度に計測することができるといえる。一方、乾季の場合には、湿度の変動要因が大きいことから、人体状態判定装置においては、計測対象人物Ｍの状態を判定するための閾値を高めに設定するのが望ましいといえる。 [Configuration of human body state determination device]
Consider a case where the human body state determination device is mounted on a vehicle. Usually, the air in the passenger compartment is not in the vicinity of 35 ° C. Therefore, when the water vapor component in the exhaled breath is measured in the vicinity of the mouth of the person M to be measured, a difference corresponding to the ventilation volume of the breath occurs. The state of the measurement target person M can be determined by the method described in the second embodiment. However, it is expected that the human body state determination device is greatly affected by humidity in the dry season, the rainy season, and the like. For example, in the rainy season, the humidity in the surrounding environment is originally high, so the change in the humidity of water vapor due to exhalation is small compared to the dry season. In addition, in the rainy season, since the fluctuation of humidity is not large, in the human body state determination device, the ratio of the amount of change in respiratory ventilation that is the threshold for determining the state of the measurement target person M is reduced. It can be said that measurement can be performed with higher accuracy. On the other hand, in the dry season, it is desirable to set a high threshold value for determining the state of the person M to be measured in the human body state determination device because the factor of fluctuation of humidity is large.

本発明の第３の実施形態となる人体状態判定装置は、このような周囲環境の湿度の影響を考慮した補正を行うことにより、湿度の影響の低減を図るものである。具体的には、人体状態判定装置は、図９に示すように、上述した電磁波発生器１０１、送信器１０２、受信器１０３、周波数制御部１０４、周波数解析部１０５、時間変化検出部１０６、呼吸状態計測部１０７、及び口腔状態計測部２０９の他に、計測対象人物Ｍの負荷状態を推定する負荷推定部３０８と、計測対象人物Ｍの周囲の相対湿度を計測する大気状態計測手段としての湿度計測部３１０とを備える。すなわち、人体状態判定装置は、第２の実施形態となる人体状態判定装置における負荷推定部２０８に代えて負荷推定部３０８を備えるとともに、新たに湿度計測部３１０を追加した構成とされる。   The human body state determination device according to the third embodiment of the present invention is intended to reduce the influence of humidity by performing correction in consideration of the influence of humidity of the surrounding environment. Specifically, as shown in FIG. 9, the human body state determination apparatus includes the above-described electromagnetic wave generator 101, transmitter 102, receiver 103, frequency control unit 104, frequency analysis unit 105, time change detection unit 106, breathing In addition to the state measurement unit 107 and the oral state measurement unit 209, a load estimation unit 308 that estimates the load state of the measurement target person M, and humidity as an atmospheric state measurement unit that measures the relative humidity around the measurement target person M A measurement unit 310. That is, the human body state determination device includes a load estimation unit 308 in place of the load estimation unit 208 in the human body state determination device according to the second embodiment, and has a configuration in which a humidity measurement unit 310 is newly added.

湿度計測部３１０は、例えば、高分子膜、電極部、及び駆動回路等からなる湿度計と、Ａ／Ｄコンバータ、ＣＰＵ、及びメモリ等からなる湿度処理手段とから構成され、計測対象人物Ｍの周囲の相対湿度を計測する。湿度計測部３１０は、計測した湿度情報を負荷推定部３０８に供給する。   The humidity measuring unit 310 includes, for example, a hygrometer including a polymer film, an electrode unit, and a drive circuit, and a humidity processing unit including an A / D converter, a CPU, a memory, and the like. Measure the ambient relative humidity. The humidity measuring unit 310 supplies the measured humidity information to the load estimating unit 308.

負荷推定部３０８は、ＣＰＵやメモリ等から構成され、上述した負荷推定部２０８と同様に、時間変化検出部１０６及び呼吸状態計測部１０７並びに口腔状態計測部２０９のそれぞれの出力に基づいて、計測対象人物Ｍの負荷状態を推定する。このとき、負荷推定部３０８は、時間変化検出部１０６及び呼吸状態計測部１０７のそれぞれの出力に基づいて、計測対象人物Ｍの負荷状態を推定する際に、計測対象人物Ｍの状態を判定するための閾値である呼吸の換気量の変化量の割合を１０％と固定値にするのではなく、湿度計測部３１０によって計測された相対湿度に基づいて補正した値とする。例えば、負荷推定部３０８は、飽和水蒸気量に関する簡素化した式を用いて、閾値としての呼吸の換気量の変化量の割合Ｈｔを次式（１）によって補正する。なお、次式（１）におけるＲＨは、相対湿度である。

Figure 2010012018
The load estimation unit 308 includes a CPU, a memory, and the like, and, based on the outputs of the time change detection unit 106, the respiratory state measurement unit 107, and the oral state measurement unit 209, as in the load estimation unit 208 described above. The load state of the target person M is estimated. At this time, the load estimation unit 308 determines the state of the measurement target person M when estimating the load state of the measurement target person M based on the outputs of the time change detection unit 106 and the respiratory state measurement unit 107. The ratio of the amount of change in respiratory ventilation, which is the threshold value, is not a fixed value of 10%, but is a value corrected based on the relative humidity measured by the humidity measuring unit 310. For example, the load estimation unit 308 corrects the ratio H t of the amount of change in respiratory ventilation as a threshold by the following equation (1) using a simplified equation regarding the saturated water vapor amount. In the following formula (1), RH is relative humidity.
Figure 2010012018

すなわち、負荷推定部３０８は、計測対象人物Ｍの呼吸を検出し且つ呼吸の換気量の変化量の割合がＨｔ％以上の増加である旨を検出した場合には、交感神経優位にともなう１回あたりの換気量の増加傾向状態であると推定し、当該計測対象人物Ｍがストレス負荷傾向にあると推定する。また、負荷推定部３０８は、計測対象人物Ｍの呼吸を検出し且つ呼吸の換気量の変化量の割合がＨｔ％以上の減少である旨を検出した場合には、副交感神経優位にともなう１回あたりの換気量の減少傾向状態であると推定し、当該計測対象人物Ｍがリラックス傾向にあると推定する。負荷推定部３０８は、推定した負荷状態を示す情報を外部に出力する。 That is, when the load estimation unit 308 detects the respiration of the measurement target person M and detects that the rate of change in the respiration rate is an increase of H t % or more, the load estimation unit 308 is associated with sympathetic nerve superiority 1. It is estimated that the ventilation amount per trend is increasing, and the measurement target person M is estimated to be in a stress load tendency. Further, when the load estimation unit 308 detects the respiration of the measurement target person M and detects that the rate of change in the respiration rate is a decrease of H t % or more, the load estimation unit 308 is associated with the parasympathetic nerve dominant 1 It is estimated that the ventilation amount per trend is decreasing, and the measurement target person M is estimated to be in a relaxed state. The load estimation unit 308 outputs information indicating the estimated load state to the outside.

〔人体状態判定装置の動作〕
このような各部を備える人体状態判定装置は、図１０に示すような一連の手順にしたがって、計測対象人物Ｍの状態を判定する。 [Operation of human body state determination device]
The human body state determination apparatus including such units determines the state of the measurement target person M according to a series of procedures as shown in FIG.

まず、人体状態判定装置は、図１０に示すように、ステップＳ２１において、図４中ステップＳ１乃至ステップＳ６と同様の処理を行う。続いて、人体状態判定装置は、ステップＳ２２において、湿度計測部３１０によって計測対象人物Ｍの周囲の相対湿度を計測した上で、ステップＳ２３において、呼吸状態計測部１０７により、水蒸気の吸収に関する判定を行う。すなわち、呼吸状態計測部１０７は、所定周期内の最小振幅値の変化傾向を所定の統計手法を用いて求め、その最小振幅値の時間変化に基づいて、呼吸の換気量の変化量の割合がステップＳ２２にて計測された湿度に基づいて補正された閾値である±Ｈｔ％以内であるか否かを判定する。 First, as shown in FIG. 10, the human body state determination apparatus performs the same processing as step S <b> 1 to step S <b> 6 in FIG. 4 in step S <b> 21. Subsequently, in step S22, the human body state determination apparatus measures the relative humidity around the measurement target person M by the humidity measurement unit 310, and then in step S23, the respiratory state measurement unit 107 performs determination regarding water vapor absorption. Do. That is, the respiratory state measurement unit 107 obtains the change tendency of the minimum amplitude value within a predetermined period using a predetermined statistical method, and the ratio of the change amount of the respiratory ventilation is determined based on the temporal change of the minimum amplitude value. It is determined whether it is within ± H t %, which is a threshold value corrected based on the humidity measured in step S22.

人体状態判定装置は、呼吸の換気量の変化量の割合が±Ｈｔ％未満である場合には、計測対象人物Ｍの状態が通常状態であるものと判定し、そのまま一連の処理を終了する。一方、人体状態判定装置は、呼吸の換気量の変化量の割合が±Ｈｔ％以上である場合には、ステップＳ２４において、負荷状態推定部３０８により、時間変化検出部１０６及び呼吸状態計測部１０７の出力に基づいて、計測対象人物Ｍの負荷状態を推定し、その推定結果を外部に出力して一連の処理を終了する。すなわち、負荷状態推定部３０８は、計測対象人物Ｍの呼吸を検出し且つ呼吸の換気量の変化量の割合がＨｔ％以上の増加傾向にある旨を検出した場合には、当該計測対象人物Ｍの状態が、交感神経優位にともなうストレス負荷傾向にあると推定する。また、負荷状態推定部３０８は、計測対象人物Ｍの呼吸を検出し且つ呼吸の換気量の変化量の割合がＨｔ％以上の減少傾向にある旨を検出した場合には、当該計測対象人物Ｍの状態が、副交感神経優位にともなうリラックス傾向にあると推定する。 The human body state determination device determines that the state of the person to be measured M is in the normal state when the rate of change in the ventilation volume of respiration is less than ± H t %, and ends the series of processes as it is. . On the other hand, when the ratio of the change amount of the respiratory ventilation is ± H t % or more, the human body state determination device causes the load state estimation unit 308 to perform the time change detection unit 106 and the respiratory state measurement unit in step S24. Based on the output of 107, the load state of the measurement target person M is estimated, the estimation result is output to the outside, and the series of processes is terminated. That is, when the load state estimation unit 308 detects the respiration of the measurement target person M and detects that the rate of change in the respiration rate of the respiration tends to increase by H t % or more, the load state estimation unit 308 It is estimated that the state of M has a tendency to stress with sympathetic nerve dominance. In addition, when the load state estimation unit 308 detects respiration of the measurement target person M and detects that the rate of change in the respiration rate of ventilation is in a decreasing trend of H t % or more, the load state estimation unit 308 It is presumed that the state of M is in a relaxed tendency with parasympathetic dominance.

人体状態判定装置は、ステップＳ２５において、口腔状態計測部２０９により、揮発性硫化物の吸収に関する判定を行う。すなわち、口腔状態計測部２０９は、所定周期内の最小振幅値の変化傾向を所定の統計手法を用いて求め、その最小振幅値の時間変化に基づいて、唾液分泌量の変化量の割合が±１０％以内であるか否かを判定する。なお、計測対象人物Ｍの周囲の相対湿度は、呼吸の換気量のみに影響することから、ここでの閾値、すなわち、唾液分泌量の変化量の割合は、±１０％のような固定値とする。   In step S <b> 25, the human body state determination device performs determination regarding absorption of volatile sulfide by the oral state measurement unit 209. That is, the oral condition measuring unit 209 obtains the change tendency of the minimum amplitude value within a predetermined cycle using a predetermined statistical method, and the rate of change in saliva secretion amount is ± based on the temporal change of the minimum amplitude value. It is determined whether it is within 10%. In addition, since the relative humidity around the measurement target person M affects only the respiratory ventilation, the threshold value here, that is, the rate of change in saliva secretion is a fixed value such as ± 10%. To do.

人体状態判定装置は、唾液分泌量の変化量の割合が±１０％未満である場合には、ステップＳ２４にて判定された計測対象人物Ｍの状態が持続性のないものであると判定し、そのまま一連の処理を終了する。一方、人体状態判定装置は、唾液分泌量の変化量の割合が±１０％以上である場合には、ステップＳ２６において、負荷状態推定部３０８により、時間変化検出部１０６及び口腔状態計測部２０９の出力に基づいて、計測対象人物Ｍの負荷状態を推定し、その推定結果を外部に出力して一連の処理を終了する。すなわち、負荷状態推定部３０８は、唾液分泌量の変化量の割合が例えば１０％以上の増加傾向にある旨を検出した場合には、計測対象人物Ｍの交感神経優位にともなうストレス負荷傾向が持続性のあるものと推定する。また、負荷状態推定部３０８は、唾液分泌量の変化量の割合が例えば１０％以上の減少傾向にある旨を検出した場合には、計測対象人物Ｍの副交感神経優位にともなうリラックス傾向が持続性のあるものと推定する。   The human body state determination device determines that the state of the measurement target person M determined in step S24 is not persistent when the rate of change in saliva secretion is less than ± 10%. A series of processing is finished as it is. On the other hand, when the ratio of the amount of change in the saliva secretion amount is ± 10% or more, the human body state determination device causes the load state estimation unit 308 to perform the time change detection unit 106 and the oral state measurement unit 209 in step S26. Based on the output, the load state of the measurement target person M is estimated, the estimation result is output to the outside, and the series of processes is terminated. That is, when the load state estimation unit 308 detects that the rate of change in the amount of saliva secretion is in an increasing trend of, for example, 10% or more, the stress load tendency due to the sympathetic nerve superiority of the measurement target person M continues. Estimated to be sexual. In addition, when the load state estimation unit 308 detects that the rate of change in the amount of saliva secretion is in a decreasing trend of, for example, 10% or more, the relaxation tendency due to the parasympathetic nerve dominance of the measurement target person M is sustained. It is estimated that there is.

人体状態判定装置は、このような一連の手順にしたがって、計測対象人物Ｍの周囲の相対湿度の影響を低減し、当該計測対象人物Ｍの状態を高精度に判定することができる。なお、人体状態判定装置においては、周囲環境の湿度のみならず温度を加味して閾値を補正するようにしてもよく、これにより、例えば日光が照射することに起因する計測対象人物Ｍの体表面の温度変化によって生じる誤差の影響を低減することができ、より高精度に計測対象人物Ｍの状態を判定することができる。   According to such a series of procedures, the human body state determination device can reduce the influence of the relative humidity around the measurement target person M, and can determine the state of the measurement target person M with high accuracy. In the human body state determination device, the threshold value may be corrected in consideration of not only the humidity of the surrounding environment but also the temperature, so that, for example, the body surface of the measurement target person M caused by irradiation with sunlight. The influence of the error caused by the temperature change can be reduced, and the state of the measurement target person M can be determined with higher accuracy.

以上詳細に説明したように、本発明の第３の実施形態となる人体状態判定装置においては、計測対象人物Ｍの周囲の大気状態、具体的には、計測対象人物Ｍの周囲の相対湿度を湿度検出部３１０によって計測し、計測した相対湿度に基づいて、負荷推定部３０８による判定の際に閾値を補正することにより、同じ呼気でも変化量に差がある場合に、高精度に計測対象人物Ｍの状態を判定することができる。   As described above in detail, in the human body state determination device according to the third embodiment of the present invention, the atmospheric state around the measurement target person M, specifically, the relative humidity around the measurement target person M is determined. A person to be measured with high accuracy when there is a difference in the amount of change even in the same exhalation, by measuring the humidity by the humidity detector 310 and correcting the threshold value at the time of determination by the load estimator 308 based on the measured relative humidity. The state of M can be determined.

〔第４の実施形態〕
本発明の第４の実施形態となる人体状態判定装置は、第１乃至第３の実施形態として示した人体状態判定装置を改良し、鼻呼吸と口呼吸との別に基づいて、計測対象人物の状態を判定するための閾値である呼吸の換気量の変化量の割合を補正するようにしたものである。従って本実施形態においては、第１乃至第３の実施形態にて説明した部位と同一部位については同一符号を付し、その詳細な説明を省略するものとする。 [Fourth Embodiment]
The human body state determination device according to the fourth embodiment of the present invention is an improvement of the human body state determination device shown as the first to third embodiments, and is based on the distinction between nasal breathing and mouth breathing. The ratio of the amount of change in respiratory ventilation, which is a threshold for determining the state, is corrected. Therefore, in the present embodiment, the same parts as those described in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

〔人体状態判定装置の構成〕
呼吸には鼻呼吸と口呼吸とがあるが、鼻呼吸の場合には、鼻腔による水蒸気の吸収が起こる。呼吸の深さによる減衰量が変化することから、人体状態判定装置においては、計測対象人物Ｍの状態を判定するための閾値である呼吸の換気量の変化量の割合を補正することにより、より高精度に計測することができるといえる。本発明の第４実施形態となる人体状態判定装置は、このような鼻呼吸と口呼吸との別を考慮した補正を行うものである。具体的には、人体状態判定装置は、図１１に示すように、上述した電磁波発生器１０１、送信器１０２、受信器１０３、周波数制御部１０４、周波数解析部１０５、時間変化検出部１０６、呼吸状態計測部１０７、口腔状態計測部２０９、及び湿度計測部３１０の他に、計測対象人物Ｍの負荷状態を推定する負荷推定部４０８と、計測対象人物Ｍが開口した呼吸（口呼吸）を行っているか否かを判定する呼吸判定手段としての開口判定部４１１とを備える。すなわち、人体状態判定装置は、第３実施形態として示した人体状態判定装置における負荷推定部３０８に代えて負荷推定部４０８を備えるとともに、新たに開口判定部４１１を追加した構成とされる。 [Configuration of human body state determination device]
Breathing includes nasal breathing and mouth breathing. In the case of nasal breathing, water vapor is absorbed by the nasal cavity. Since the amount of attenuation due to the depth of breathing changes, the human body state determination apparatus further corrects the ratio of the amount of change in the respiratory ventilation amount, which is a threshold for determining the state of the measurement target person M. It can be said that it can measure with high precision. The human body state determination device according to the fourth embodiment of the present invention performs correction in consideration of such distinction between nasal breathing and mouth breathing. Specifically, as shown in FIG. 11, the human body state determination apparatus includes the above-described electromagnetic wave generator 101, transmitter 102, receiver 103, frequency control unit 104, frequency analysis unit 105, time change detection unit 106, breathing In addition to the state measurement unit 107, the oral state measurement unit 209, and the humidity measurement unit 310, a load estimation unit 408 that estimates the load state of the measurement target person M and breathing (oral breathing) that the measurement target person M opens are performed. And an opening determination unit 411 as a breath determination unit for determining whether or not the subject is breathing. That is, the human body state determination device includes a load estimation unit 408 instead of the load estimation unit 308 in the human body state determination device shown as the third embodiment, and has a configuration in which an opening determination unit 411 is newly added.

開口判定部４１１は、時間変化検出部１０６によって検出された水蒸気量の推定に関する受信信号の振幅値の時間変化が例えば３０％以上の変化を呈するものであった場合には、計測対象人物Ｍが閉口状態から開口状態へと、又は、開口状態から閉口状態へと変化したものと判定する。すなわち、開口判定部４１１は、計測対象人物Ｍの呼吸が、鼻呼吸から口呼吸へと、又は、口呼吸から鼻呼吸へと変化したものと判定する。開口判定部４１１は、判定結果を示す情報を負荷推定部４０８に供給する。   When the time change of the amplitude value of the received signal related to the estimation of the water vapor amount detected by the time change detection unit 106 exhibits a change of 30% or more, for example, the opening determination unit 411 It is determined that the opening state is changed to the opening state or the opening state is changed to the closing state. That is, the opening determination unit 411 determines that the breathing of the measurement target person M has changed from nasal breathing to mouth breathing or from mouth breathing to nasal breathing. The opening determination unit 411 supplies information indicating the determination result to the load estimation unit 408.

負荷推定部４０８は、ＣＰＵやメモリ等から構成され、上述した負荷推定部３０８と同様に、時間変化検出部１０６及び呼吸状態計測部１０７並びに口腔状態計測部２０９のそれぞれの出力に基づいて、計測対象人物Ｍの負荷状態を推定する。このとき、負荷推定部４０８は、鼻呼吸と口呼吸とに応じて呼気中の含有湿度が変化するため、時間変化検出部１０６及び呼吸状態計測部１０７のそれぞれの出力に基づいて、計測対象人物Ｍの負荷状態を推定する際に、鼻呼吸であるか口呼吸であるかに応じて、計測対象人物Ｍの状態を判定するための閾値である呼吸の換気量の変化量の割合を異なる値として補正する。すなわち、負荷推定部４０８は、開口判定部４１１による判定の結果、口呼吸である場合には、呼吸の換気量の変化量の割合を、上式（１）を用いたＨｔ％に補正する。一方、負荷推定部４０８は、開口判定部４１１による判定の結果、鼻呼吸である場合には、鼻呼吸による減衰率を加味し、閾値としての呼吸の換気量の変化量の割合ＨｔＮを次式（２）によって補正する。

Figure 2010012018
The load estimation unit 408 includes a CPU, a memory, and the like, and, based on the outputs of the time change detection unit 106, the respiratory state measurement unit 107, and the oral state measurement unit 209, as in the load estimation unit 308 described above. The load state of the target person M is estimated. At this time, the load estimation unit 408 changes the humidity in the exhalation in accordance with nasal breathing and mouth breathing, so the person to be measured is based on the outputs of the time change detection unit 106 and the respiratory state measurement unit 107, respectively. When estimating the load state of M, depending on whether it is nasal breathing or mouth breathing, the ratio of the amount of change in respiratory ventilation that is a threshold for determining the state of the measurement subject person M is a different value Correct as That is, if the result of determination by the opening determination unit 411 is mouth breathing, the load estimation unit 408 corrects the rate of change in respiratory ventilation to H t % using the above equation (1). . On the other hand, the load estimator 408, the result of the determination by the opening determining unit 411, when it is nasal breathing, in consideration of the attenuation rate by nasal breathing, following the proportion H tN of ventilation of the amount of change in respiration as a threshold Correction is performed by equation (2).
Figure 2010012018

すなわち、負荷推定部４０８は、計測対象人物Ｍの口呼吸を検出し且つ呼吸の換気量の変化量の割合がＨｔ％以上の増加である旨を検出した場合には、交感神経優位にともなう１回あたりの換気量の増加傾向状態であると推定し、当該計測対象人物Ｍがストレス負荷傾向にあると推定する。また、負荷推定部４０８は、計測対象人物Ｍの口呼吸を検出し且つ呼吸の換気量の変化量の割合がＨｔ％以上の減少である旨を検出した場合には、副交感神経優位にともなう１回あたりの換気量の減少傾向状態であると推定し、当該計測対象人物Ｍがリラックス傾向にあると推定する。さらに、負荷推定部４０８は、計測対象人物Ｍの鼻呼吸を検出し且つ呼吸の換気量の変化量の割合がＨｔＮ％以上の増加である旨を検出した場合には、交感神経優位にともなう１回あたりの換気量の増加傾向状態であると推定し、当該計測対象人物Ｍがストレス負荷傾向にあると推定する。また、負荷推定部４０８は、計測対象人物Ｍの鼻呼吸を検出し且つ呼吸の換気量の変化量の割合がＨｔＮ％以上の減少である旨を検出した場合には、副交感神経優位にともなう１回あたりの換気量の減少傾向状態であると推定し、当該計測対象人物Ｍがリラックス傾向にあると推定する。負荷推定部４０８は、推定した負荷状態を示す情報を外部に出力する。 That is, when the load estimation unit 408 detects mouth breathing of the measurement target person M and detects that the rate of change in respiratory ventilation is an increase of H t % or more, the load estimation unit 408 is associated with sympathetic nerve superiority. It is estimated that the ventilation amount per one time is in an increasing tendency state, and it is estimated that the measurement target person M is in a stress load tendency. In addition, when the load estimation unit 408 detects mouth breathing of the measurement target person M and detects that the rate of change in respiratory ventilation is a decrease of H t % or more, the load estimator 408 is associated with parasympathetic nerve dominance. It is estimated that the ventilation amount per one time is in a decreasing tendency state, and the measurement target person M is estimated to be in a relaxing tendency. Furthermore, when the load estimation unit 408 detects the nasal respiration of the measurement target person M and detects that the rate of change in the respiration rate is an increase of H tN % or more, the load estimator 408 is associated with sympathetic nerve superiority. It is estimated that the ventilation amount per one time is in an increasing tendency state, and it is estimated that the measurement target person M is in a stress load tendency. Further, when the load estimation unit 408 detects the nasal respiration of the measurement target person M and detects that the rate of change in the respiration rate is a decrease of H tN % or more, it accompanies the parasympathetic nerve. It is estimated that the ventilation amount per one time is in a decreasing tendency state, and the measurement target person M is estimated to be in a relaxing tendency. The load estimation unit 408 outputs information indicating the estimated load state to the outside.

〔人体状態判定装置の動作〕
このような各部を備える人体状態判定装置は、図１２に示すような一連の手順にしたがって、計測対象人物Ｍの状態を判定する。 [Operation of human body state determination device]
The human body state determination apparatus including such units determines the state of the measurement target person M according to a series of procedures as shown in FIG.

まず、人体状態判定装置は、図１２に示すように、ステップＳ３１において、図４中ステップＳ１乃至ステップＳ６と同様の処理を行うと、ステップＳ３２において、開口判定部４１１により、口呼吸の有無に基づく開口判定を行う。人体状態判定装置は、口呼吸であった場合には、ステップＳ３３乃至ステップＳ３７の処理を行う。すなわち、図１０中ステップＳ２２乃至ステップＳ２６と同様に、負荷状態推定部４０８は、呼吸の換気量の変化量の割合が計測対象人物Ｍの周囲の相対湿度に基づいて補正された閾値であるＨｔ％以上の増加傾向にある旨を検出した場合には、当該計測対象人物Ｍの状態が、交感神経優位にともなうストレス負荷傾向にあると推定する。また、負荷状態推定部４０８は、呼吸の換気量の変化量の割合がＨｔ％以上の減少傾向にある旨を検出した場合には、計測対象人物Ｍの状態が、副交感神経優位にともなうリラックス傾向にあると推定する。さらに、負荷状態推定部４０８は、唾液分泌量の変化量の割合が例えば１０％以上の増加傾向にある旨を検出した場合には、計測対象人物Ｍの交感神経優位にともなうストレス負荷傾向が持続性のあるものと推定する。さらにまた、負荷状態推定部４０８は、唾液分泌量の変化量の割合が例えば１０％以上の減少傾向にある旨を検出した場合には、計測対象人物Ｍの副交感神経優位にともなうリラックス傾向が持続性のあるものと推定する。 First, as shown in FIG. 12, the human body state determination apparatus performs the same processing as step S1 to step S6 in FIG. 4 in step S31. In step S32, the opening determination unit 411 determines whether mouth breathing is present or not. Based on the aperture determination. When it is mouth breathing, the human body state determination apparatus performs the processing from step S33 to step S37. That is, similarly to Step S22 to Step S26 in FIG. 10, the load state estimation unit 408 is a threshold in which the rate of change in respiratory ventilation is corrected based on the relative humidity around the measurement target person M. When it is detected that there is an increase tendency of t % or more, it is estimated that the state of the measurement target person M is in a stress load tendency with sympathetic nerve dominance. In addition, when the load state estimation unit 408 detects that the rate of change in the amount of change in respiratory ventilation is in a decreasing tendency of H t % or more, the state of the measurement target person M is relaxed due to parasympathetic nerve dominance. Presumed to be in a trend. Furthermore, when the load state estimation unit 408 detects that the rate of change in the amount of saliva secretion is in an increasing trend of, for example, 10% or more, the stress load tendency due to the sympathetic nerve predominance of the measurement target person M is maintained. Estimated to be sexual. Furthermore, when the load state estimation unit 408 detects that the rate of change in the amount of saliva secretion is in a decreasing trend of, for example, 10% or more, the relaxation tendency due to the parasympathetic nerve predominance of the measurement target person M continues. Estimated to be sexual.

一方、人体状態判定装置は、鼻呼吸であった場合には、ステップＳ３８乃至ステップＳ４０の処理を行う。すなわち、人体状態判定装置は、ステップＳ３８において、湿度計測部３１０によって計測対象人物Ｍの周囲の相対湿度を計測した上で、ステップＳ３９において、呼吸状態計測部１０７により、水蒸気の吸収に関する判定を行う。具体的には、呼吸状態計測部１０７は、所定周期内の最小振幅値の変化傾向を所定の統計手法を用いて求め、その最小振幅値の時間変化に基づいて、呼吸の換気量の変化量の割合が鼻呼吸である旨且つ湿度に基づいて補正された閾値である±ＨｔＮ％以内であるか否かを判定する。 On the other hand, the human body state determination apparatus performs the processing from step S38 to step S40 when it is nasal breathing. That is, in step S38, the human body state determination apparatus measures the relative humidity around the measurement target person M by the humidity measurement unit 310, and then performs a determination on water vapor absorption by the respiratory state measurement unit 107 in step S39. . Specifically, the respiratory state measurement unit 107 obtains a change tendency of the minimum amplitude value within a predetermined period using a predetermined statistical method, and based on the time change of the minimum amplitude value, the change amount of the respiratory ventilation amount It is determined whether or not the ratio is within the range of ± H tN %, which is a nasal breathing and a threshold corrected based on humidity.

そして、人体状態判定装置は、呼吸の換気量の変化量の割合が±ＨｔＮ％未満である場合には、計測対象人物Ｍの状態が通常状態であるものと判定し、そのまま一連の処理を終了する。一方、人体状態判定装置は、呼吸の換気量の変化量の割合が±ＨｔＮ％以上である場合には、ステップＳ４０において、負荷状態推定部４０８により、呼吸の換気量の変化量の割合がＨｔＮ％以上の増加傾向にある旨を検出した場合には、計測対象人物Ｍの状態が、交感神経優位にともなうストレス負荷傾向にあると推定する。また、人体状態判定装置は、負荷状態推定部４０８により、呼吸の換気量の変化量の割合がＨｔＮ％以上の減少傾向にある旨を検出した場合には、計測対象人物Ｍの状態が、副交感神経優位にともなうリラックス傾向にあると推定する。なお、鼻呼吸の場合には、口腔部分を呼気が通過しないことから、人体状態判定装置は、揮発性硫化物の吸収に関する判定処理を行わない。 Then, the human body state determination device determines that the state of the measurement target person M is the normal state when the rate of change in the amount of ventilation ventilation is less than ± H tN %, and performs a series of processing as it is. finish. On the other hand, if the rate of change in respiratory ventilation is greater than or equal to ± H tN %, the human body state determination device determines the rate of change in respiratory ventilation from the load state estimation unit 408 in step S40. When it is detected that there is an increasing tendency of H tN % or more, it is estimated that the state of the measurement target person M is in a stress load tendency with sympathetic nerve dominance. Further, when the load state estimation unit 408 detects that the rate of change in respiratory ventilation is in a decreasing trend of H tN % or more, the human body state determination device 408 determines that the state of the measurement target person M is: It is estimated that there is a tendency to relax with parasympathetic dominance. In the case of nasal breathing, since exhalation does not pass through the oral cavity, the human body state determination device does not perform determination processing related to absorption of volatile sulfides.

人体状態判定装置は、このような一連の手順にしたがって、鼻呼吸と口呼吸との別に基づいて、計測対象人物Ｍの状態を高精度に判定することができる。   The human body state determination device can determine the state of the measurement target person M with high accuracy based on the nasal breathing and the mouth breathing according to such a series of procedures.

以上詳細に説明したように、本発明の第４の実施形態となる人体状態判定装置においては、計測対象人物Ｍが口呼吸を行っているか鼻呼吸を行っているかを開口判定部４１１によって判定し、その判定結果に基づいて、負荷推定部４０８による判定の際に閾値を補正することにより、鼻呼吸と口呼吸とが切り替わる際の極端な差異を適切に検出し、高精度に計測対象人物Ｍの状態を判定することができる。   As described above in detail, in the human body state determination device according to the fourth embodiment of the present invention, the opening determination unit 411 determines whether the measurement target person M is performing mouth breathing or nasal breathing. Based on the determination result, the threshold value is corrected at the time of determination by the load estimating unit 408 to appropriately detect an extreme difference when switching between nasal breathing and mouth breathing, and to accurately measure the person M to be measured. Can be determined.

〔第５の実施形態〕
本発明の第５の実施形態となる人体状態判定装置は、第１乃至第４の実施形態として示した人体状態判定装置を車両に搭載した場合の具体例を示すものである。従って本実施形態においては、第１乃至第４の実施形態にて説明した部位と同一部位については同一符号を付し、その詳細な説明を省略するものとする。 [Fifth Embodiment]
The human body state determination device according to the fifth embodiment of the present invention shows a specific example when the human body state determination device described as the first to fourth embodiments is mounted on a vehicle. Accordingly, in this embodiment, the same parts as those described in the first to fourth embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

〔人体状態判定装置の構成〕
本発明の第５の実施形態となる人体状態判定装置は、図１３に示すように、上述した電磁波発生器１０１、受信器１０３、時間変化検出部１０６、呼吸状態計測部１０７、口腔状態計測部２０９、湿度計測部３１０、及び負荷推定部４０８の他に、電磁波発生器１０１によって発生された電磁波を計測対象人物Ｍに対して送信する複数の送信器５０２Ａ，５０２Ｂ，５０２Ｃ，５０２Ｄと、電磁波発生器１０１によって発生される電磁波の周波数を制御する周波数制御部５０４と、受信器１０３によって受信した受信信号に対して周波数解析を施す周波数解析部５０５と、電磁波を送信する送信器５０２Ａ，５０２Ｂ，５０２Ｃ，５０２Ｄを切り替える切り替え手段としての送信器切替器５１１と、各種車両信号を出力する車両信号出力部５１２とを備える。すなわち、人体状態判定装置は、第４実施形態として示した人体状態判定装置における送信器１０２に代えて複数の送信器５０２Ａ，５０２Ｂ，５０２Ｃ，５０２Ｄを備え、周波数制御部１０４に代えて周波数制御部５０４を備え、周波数解析部１０５に代えて周波数解析部５０５を備えるとともに、新たに送信器切替器５１１及び車両信号出力部５１２を追加した構成とされる。 [Configuration of human body state determination device]
As shown in FIG. 13, the human body state determination apparatus according to the fifth embodiment of the present invention includes the electromagnetic wave generator 101, the receiver 103, the time change detection unit 106, the respiratory state measurement unit 107, and the oral cavity state measurement unit. 209, the humidity measuring unit 310, and the load estimating unit 408, a plurality of transmitters 502A, 502B, 502C, and 502D that transmit the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generator 101 to the measurement target person M, and electromagnetic wave generation A frequency control unit 504 that controls the frequency of the electromagnetic wave generated by the receiver 101, a frequency analysis unit 505 that performs frequency analysis on the received signal received by the receiver 103, and transmitters 502A, 502B, and 502C that transmit the electromagnetic wave. , 502D as a switching means for switching, and a vehicle signal output unit 5 for outputting various vehicle signals. And a 2. That is, the human body state determination device includes a plurality of transmitters 502A, 502B, 502C, and 502D instead of the transmitter 102 in the human body state determination device shown as the fourth embodiment, and a frequency control unit instead of the frequency control unit 104. 504, a frequency analysis unit 505 instead of the frequency analysis unit 105, and a transmitter switch 511 and a vehicle signal output unit 512 are newly added.

送信器５０２Ａ，５０２Ｂ，５０２Ｃ，５０２Ｄは、それぞれ、上述した送信器１０２と同様の構成とされ、電磁波発生器１０１によって発生された電磁波をテラヘルツ波として計測対象人物Ｍに対して送信する。ここで、人体状態判定装置においては、できる限り呼気以外の気体成分を含まないようにするのが望ましいことから、送信器５０２Ａ，５０２Ｂ，５０２Ｃ，５０２Ｄの車両に対する搭載位置を、例えば車両内部のハンドルの略上方の天井領域であり且つ計測対象人物Ｍの着座状態脚部から車高方向に延在した位置とする。これにより、人体状態判定装置においては、計測対象人物Ｍに対して約１ｍ以内の距離で送信器５０２Ａ，５０２Ｂ，５０２Ｃ，５０２Ｄを設置することができ、また、テラヘルツ波が車両の内装材を透過することから、レイアウト上、目立つことなく計測対象人物Ｍを検出することができる。また、人体状態判定装置は、身長の違い等、車両シートに着座する計測対象人物Ｍの頭部の位置の違いをカバーするために、複数の送信器５０２Ａ，５０２Ｂ，５０２Ｃ，５０２Ｄを設置し、送信器切替器５１１により、電磁波を送信する送信器を切り替えるように構成される。具体的には、送信器５０２Ａ，５０２Ｂ，５０２Ｃ，５０２Ｄは、それぞれ、例えば図１４に示すように、車両シートに着座する計測対象人物Ｍの頭部を捕捉するように、ハンドルの略上方の天井領域に設置され、図１４中矢印Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで示すように、仰角５°〜８５°の範囲に属する４つの異なる領域に向けて送信方向が固定されるように設定される。また、送信器５０２Ａ，５０２Ｂ，５０２Ｃ，５０２Ｄの指向性は、全域の方位を捕捉することができるように、半値半角を１０°程度とするのが望ましい。   Each of the transmitters 502A, 502B, 502C, and 502D has the same configuration as that of the transmitter 102 described above, and transmits the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generator 101 to the measurement target person M as a terahertz wave. Here, in the human body state determination device, it is desirable that gas components other than exhalation be included as much as possible. Therefore, the mounting positions of the transmitters 502A, 502B, 502C, and 502D with respect to the vehicle are determined by, for example, the steering wheel inside the vehicle. Is a position extending in the vehicle height direction from the seated state leg of the person M to be measured. Thereby, in the human body state determination apparatus, the transmitters 502A, 502B, 502C, and 502D can be installed at a distance of about 1 m or less with respect to the measurement target person M, and the terahertz wave penetrates the interior material of the vehicle. Therefore, the measurement target person M can be detected without conspicuous in the layout. In addition, the human body state determination apparatus is provided with a plurality of transmitters 502A, 502B, 502C, and 502D in order to cover the difference in the position of the head of the measurement target person M seated on the vehicle seat, such as the difference in height. The transmitter switch 511 is configured to switch a transmitter that transmits electromagnetic waves. Specifically, each of the transmitters 502A, 502B, 502C, and 502D, for example, as shown in FIG. 14, has a ceiling substantially above the handle so as to capture the head of the measurement target person M seated on the vehicle seat. As shown by arrows A, B, C, and D in FIG. 14, the transmission direction is set so as to be fixed toward four different areas belonging to an elevation angle range of 5 ° to 85 °. Further, the directivity of the transmitters 502A, 502B, 502C, and 502D is preferably set so that the half-value half angle is about 10 ° so that the azimuth of the entire region can be captured.

送信器切替器５１１は、電磁波発生器１０１によって発生された電磁波の送信領域を制御するために、使用する送信器５０２Ａ，５０２Ｂ，５０２Ｃ，５０２Ｄを切り替える。具体的には、送信器切替器５１１は、水蒸気スペクトラムの時間変化を取得できるように、すなわち、計測対象人物Ｍの呼気領域を含むように、送信器５０２Ａ，５０２Ｂ，５０２Ｃ，５０２Ｄを切り替える。送信器切替器５１１は、設定した送信領域を示す情報を周波数解析部５０５に供給する。   The transmitter switch 511 switches the transmitters 502A, 502B, 502C, and 502D to be used in order to control the transmission region of the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generator 101. Specifically, the transmitter switch 511 switches the transmitters 502A, 502B, 502C, and 502D so as to acquire the time change of the water vapor spectrum, that is, to include the expiration region of the measurement target person M. The transmitter switch 511 supplies information indicating the set transmission region to the frequency analysis unit 505.

車両信号出力部５１２は、車両の窓の開閉情報、エアーコンディショナの稼動状態情報、及び、ワイパーの稼動状態情報等の車両信号を、図示しないセンサ等から取得し、周波数制御部５０４に供給する。   The vehicle signal output unit 512 acquires vehicle signals such as vehicle window opening / closing information, air conditioner operation state information, and wiper operation state information from a sensor (not shown) and the like, and supplies them to the frequency control unit 504. .

周波数制御部５０４は、上述した周波数制御部１０４と同様に、周波数解析部５０５から供給される指示信号に基づいて、電磁波発生器１０１を構成する波長可変半導体レーザ光源から発振される電磁波の発振波長を制御することにより、電磁波発生器１０１によって発生される電磁波の周波数を制御する。このとき、周波数制御部５０４は、車両信号出力部５１２から供給される窓の開閉情報、エアーコンディショナの稼動状態情報、及び、ワイパーの稼動状態情報に基づいて、水分補正、外乱物質補正、並びに、水蒸気（及び揮発性硫化物）検出感度補正に関する周波数帯域を補正して設定する。すなわち、人体状態判定装置は、気体中の成分を分析することから、窓の開閉、エアーコンディショナの稼動状態、及び、雨等の計測環境の影響を受けることが考えられる。そこで、周波数制御部５０４は、例えば図１５に示すような論理表にしたがって、水分補正、外乱物質補正、並びに、水蒸気（及び揮発性硫化物）検出感度補正を行う。具体的には、車両走行時の環境で窓を開放している場合には、外気に含まれるＣＯ２やＮＯｘ等の排気ガス成分を多く車室内に流入させてしまう可能性がある。そのため、周波数制御部５０４は、それら排気ガス成分等の外乱物質の影響を低減するために、窓の開閉の別に基づいて、当該外乱物質の吸収周波数帯域を、電磁波発生器１０１及び送信器５０２Ａ，５０２Ｂ，５０２Ｃ，５０２Ｄによって発信して送信する電磁波の発信周波数帯域から除外するように電磁波の周波数帯域を設定する。また、窓を開放している場合やエアーコンディショナを稼動している場合には、計測対象人物Ｍの周囲の気流変動の影響で電磁波の送信領域内の気体が流れやすい。そのため、周波数制御部５０４は、水蒸気や揮発性硫化物に対する感度を向上させるように電磁波の周波数帯域を１ＴＨｚ〜３ＴＨｚ程度に設定する。さらに、周波数制御部５０４は、ワイパーの稼動状態を悪天候条件の判定因子として利用し、雨が降っている場合には、水分による減衰が小さい１ＴＨｚ以下の低周波数帯域を利用するように設定する。なお、人体状態判定装置においては、雨の影響→外乱物質の影響→気流の影響の順序で、受ける影響が小さくなる。そのため、周波数制御部５０４は、例えば図１５に示すように、水分補正、外乱物質補正、並びに、水蒸気（及び揮発性硫化物）検出感度補正に優先順位付けを行い、補正量を決定する。 Similarly to the frequency control unit 104 described above, the frequency control unit 504 is based on the instruction signal supplied from the frequency analysis unit 505, and the oscillation wavelength of the electromagnetic wave oscillated from the wavelength variable semiconductor laser light source constituting the electromagnetic wave generator 101. By controlling the frequency, the frequency of the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generator 101 is controlled. At this time, the frequency control unit 504 performs the moisture correction, the disturbance substance correction, and the window open / close information supplied from the vehicle signal output unit 512, the air conditioner operating state information, and the wiper operating state information. The frequency band related to the correction of the detection sensitivity of water vapor (and volatile sulfide) is corrected and set. That is, since the human body state determination device analyzes the components in the gas, it is considered that the human body state determination device is affected by the measurement environment such as the opening / closing of windows, the operating condition of the air conditioner, and rain. Therefore, the frequency control unit 504 performs moisture correction, disturbance substance correction, and water vapor (and volatile sulfide) detection sensitivity correction according to a logic table as shown in FIG. 15, for example. Specifically, when the window is opened in the environment when the vehicle is running, there is a possibility that a large amount of exhaust gas components such as CO 2 and NO x contained in the outside air will flow into the vehicle interior. Therefore, in order to reduce the influence of disturbance substances such as the exhaust gas components, the frequency control unit 504 sets the absorption frequency band of the disturbance substances based on the opening / closing of the window, the electromagnetic wave generator 101 and the transmitter 502A, The frequency band of the electromagnetic wave is set so as to be excluded from the transmission frequency band of the electromagnetic wave transmitted and transmitted by 502B, 502C, and 502D. Further, when the window is opened or the air conditioner is in operation, the gas in the electromagnetic wave transmission region tends to flow due to the influence of airflow fluctuation around the person M to be measured. Therefore, the frequency control unit 504 sets the frequency band of the electromagnetic wave to about 1 THz to 3 THz so as to improve sensitivity to water vapor and volatile sulfides. Furthermore, the frequency control unit 504 uses the wiper operating state as a determination factor for bad weather conditions, and when raining, sets the frequency control unit 504 to use a low frequency band of 1 THz or less where attenuation due to moisture is small. In the human body state determination apparatus, the influence is reduced in the order of the influence of rain → the influence of disturbance substances → the influence of airflow. Therefore, for example, as shown in FIG. 15, the frequency control unit 504 prioritizes moisture correction, disturbance substance correction, and water vapor (and volatile sulfide) detection sensitivity correction, and determines the correction amount.

周波数解析部５０５は、増幅器、Ａ／Ｄコンバータ、ＣＰＵ、及びメモリ等から構成され、送信器切替器５１１によって設定された送信領域に基づいて、受信器１０３によって受信した受信信号の信号波形を取得して周波数解析を行う。そして、周波数解析部５０５は、水蒸気の吸収周波数帯域と、減衰量が生じない水蒸気以外の吸収周波数帯域との振幅比を算出するとともに、揮発性硫化物の吸収周波数帯域と、減衰量が生じない揮発性硫化物以外の吸収周波数帯域との振幅比を算出する。周波数解析部５０５は、周波数解析結果を示す情報を、時間変化検出部１０６、呼吸状態計測部１０７、口腔状態計測部２０９、及び開口判定部４１１に供給する。また、周波数解析部５０５は、解析に利用する周波数帯域を示す情報を、周波数制御部５０４に供給する。   The frequency analysis unit 505 includes an amplifier, an A / D converter, a CPU, a memory, and the like, and acquires a signal waveform of a reception signal received by the receiver 103 based on a transmission region set by the transmitter switch 511. Frequency analysis. Then, the frequency analysis unit 505 calculates the amplitude ratio between the absorption frequency band of water vapor and the absorption frequency band other than the water vapor that does not cause attenuation, and does not produce the absorption frequency band of volatile sulfide and the attenuation. The amplitude ratio with the absorption frequency band other than the volatile sulfide is calculated. The frequency analysis unit 505 supplies information indicating the frequency analysis result to the time change detection unit 106, the respiratory state measurement unit 107, the oral state measurement unit 209, and the opening determination unit 411. In addition, the frequency analysis unit 505 supplies information indicating the frequency band used for the analysis to the frequency control unit 504.

〔人体状態判定装置の動作〕
このような各部を備える人体状態判定装置は、図１６に示すような一連の手順にしたがって、計測対象人物Ｍの状態を判定する。 [Operation of human body state determination device]
The human body state determination apparatus including such units determines the state of the measurement target person M according to a series of procedures as shown in FIG.

まず、人体状態判定装置は、図１６に示すように、ステップＳ４１において、周波数制御部５０４により、車両信号出力部５１２から出力された車両信号に基づいて、周波数帯域を補正すると、ステップＳ４２において、電磁波発生器１０１によって電磁波を発生させて送信器５０２Ａ，５０２Ｂ，５０２Ｃ，５０２Ｄに入射し、テラヘルツ波を計測対象人物Ｍに照射する。続いて、人体状態判定装置は、ステップＳ４３において、計測対象人物Ｍによって反射された電磁波を受信器１０３によって受信すると、その受信信号を周波数解析部５０５に供給する。周波数解析部５０５は、受信信号を検波した際に、解析に利用する周波数帯域を示す情報を周波数制御部５０４に供給する。また、周波数解析部５０５は、受信信号の周波数解析を行い、その周波数特性を計測する。   First, as shown in FIG. 16, the human body state determination device corrects the frequency band based on the vehicle signal output from the vehicle signal output unit 512 by the frequency control unit 504 in step S41. An electromagnetic wave is generated by the electromagnetic wave generator 101 and is incident on the transmitters 502A, 502B, 502C, and 502D, and the measurement target person M is irradiated with the terahertz wave. Subsequently, when the electromagnetic wave reflected by the measurement target person M is received by the receiver 103 in step S43, the human body state determination device supplies the received signal to the frequency analysis unit 505. The frequency analysis unit 505 supplies information indicating the frequency band used for analysis to the frequency control unit 504 when detecting the received signal. Further, the frequency analysis unit 505 performs frequency analysis of the received signal and measures the frequency characteristic.

人体状態判定装置は、ステップＳ４４において、周波数解析部５０５により、送信器切替器５１１によって設定された送信領域に基づいて、全ての送信領域についての周波数特性を取得したか否かを判定し、取得していない場合には、ステップＳ４５において、送信領域を切り替え、ステップＳ４２からの処理を繰り返す。この場合、周波数解析部５０５は、次の送信領域からの反射信号についての処理であるものと判定する。そして、人体状態判定装置は、全ての送信領域についての周波数特性を取得すると、ステップＳ４６において、周波数解析部５０５により、水蒸気の吸収周波数帯域と、減衰量が生じない水蒸気以外の吸収周波数帯域との振幅比を算出するとともに、揮発性硫化物の吸収周波数帯域と、減衰量が生じない揮発性硫化物以外の吸収周波数帯域との振幅比を算出する。   In step S44, the human body state determination device determines whether or not the frequency analysis unit 505 has acquired frequency characteristics for all transmission regions based on the transmission regions set by the transmitter switch 511, and acquires the frequency characteristics. If not, the transmission area is switched in step S45, and the processing from step S42 is repeated. In this case, the frequency analysis unit 505 determines that the process is for the reflected signal from the next transmission region. Then, when the human body state determination device acquires the frequency characteristics for all transmission regions, in step S46, the frequency analysis unit 505 causes the absorption frequency band of water vapor and the absorption frequency band other than water vapor that does not cause attenuation to occur. While calculating the amplitude ratio, the amplitude ratio between the absorption frequency band of the volatile sulfide and the absorption frequency band other than the volatile sulfide that does not cause attenuation is calculated.

人体状態判定装置は、ステップＳ４７において、図示しないタイマ等の計時手段によって計時した結果、所定の計測時間を経過していない場合には、ステップＳ４２からの処理を繰り返し行う一方で、計測時間を経過した場合には、ステップＳ４８へと処理を移行し、図１２に示した一連の処理を行う。人体状態判定装置は、このような一連の手順にしたがって、車両特有の計測環境に応じた周波数帯域に補正し、計測対象人物Ｍの状態を高精度に判定することができる。   In step S47, the human body state determination device repeats the processing from step S42 while the measurement time has elapsed if the predetermined measurement time has not elapsed as a result of time measurement by a timer such as a timer (not shown). If so, the process proceeds to step S48, and the series of processes shown in FIG. 12 is performed. According to such a series of procedures, the human body state determination device can correct the frequency band according to the vehicle-specific measurement environment and determine the state of the measurement target person M with high accuracy.

以上詳細に説明したように、本発明の第５実施形態となる人体状態判定装置においては、車両内部の天井領域であり且つ計測対象人物Ｍの着座状態脚部から車高方向に延在した位置において、異なる領域に向けて送信方向が固定されるように複数の送信器５０２Ａ，５０２Ｂ，５０２Ｃ，５０２Ｄを配設し、計測対象人物Ｍの呼気領域を含むように、送信器切替器５１１により、複数の送信器５０２Ａ，５０２Ｂ，５０２Ｃ，５０２Ｄのうち使用する送信器を切り替える。このように、この人体状態判定装置においては、車両内部の天井領域に複数の送信器５０２Ａ，５０２Ｂ，５０２Ｃ，５０２Ｄを配設することにより、呼気以外の大気成分をできる限り除外することができ、効率よく計測対象人物Ｍの状態を判定することができる。   As described above in detail, in the human body state determination device according to the fifth embodiment of the present invention, the position that is the ceiling region inside the vehicle and that extends in the vehicle height direction from the seated state leg of the measurement target person M , A plurality of transmitters 502A, 502B, 502C, and 502D are arranged so that the transmission directions are fixed toward different regions, and the transmitter switcher 511 includes a breathing region of the measurement target person M, The transmitter to be used is switched among the plurality of transmitters 502A, 502B, 502C, and 502D. In this way, in this human body state determination device, by arranging a plurality of transmitters 502A, 502B, 502C, 502D in the ceiling area inside the vehicle, atmospheric components other than exhalation can be excluded as much as possible. The state of the measurement target person M can be determined efficiently.

また、この人体状態判定装置においては、車両の窓の開閉情報、エアーコンディショナの稼動状態情報、及び、ワイパーの稼動状態情報に基づいて、周波数制御部５０４により、電磁波発生器１０１及び送信器５０２Ａ，５０２Ｂ，５０２Ｃ，５０２Ｄによって送信する電磁波の発信周波数帯域を制御することにより、電磁波の周波数帯域を適切に補正することができ、高精度に計測対象人物Ｍの状態を判定することができる。特に、この人体状態判定装置においては、エアーコンディショナを稼動させた際に、冷風や温風を計測対象人物Ｍに当てることに起因する当該計測対象人物Ｍの体表面の温度変化によって生じる誤差の影響を低減することができ、より高精度に計測対象人物Ｍの状態を判定することができる。   Further, in this human body state determination device, the electromagnetic wave generator 101 and the transmitter 502A are controlled by the frequency control unit 504 based on the vehicle window opening / closing information, the air conditioner operating state information, and the wiper operating state information. , 502B, 502C, and 502D, the frequency band of the electromagnetic wave can be appropriately corrected by controlling the transmission frequency band of the electromagnetic wave transmitted, and the state of the measurement target person M can be determined with high accuracy. In particular, in this human body state determination device, when the air conditioner is operated, an error caused by a temperature change of the body surface of the measurement target person M caused by applying cold air or warm air to the measurement target person M is caused. The influence can be reduced, and the state of the measurement target person M can be determined with higher accuracy.

〔第６の実施形態〕
本発明の第６の実施形態となる人体状態判定装置は、第５の実施形態として示した人体状態判定装置を改良し、計測対象人物の呼気領域を設定し、集中的に呼気領域に時間配分を行うとともに、他の領域で雑音を検出し、より効率的に高精度に呼気判定を行うものである。従って本実施形態においては、第５の実施形態にて説明した部位と同一部位については同一符号を付し、その詳細な説明を省略するものとする。 [Sixth Embodiment]
The human body state determination device according to the sixth embodiment of the present invention is an improvement of the human body state determination device shown as the fifth embodiment, sets an expiration region of the person to be measured, and distributes time to the expiration region intensively. In addition, the noise is detected in other areas, and the expiration determination is performed more efficiently and with high accuracy. Therefore, in the present embodiment, the same parts as those described in the fifth embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

〔人体状態判定装置の構成〕
本発明の第６の実施形態となる人体状態判定装置は、図１７に示すように、上述した電磁波発生器１０１、受信器１０３、時間変化検出部１０６、呼吸状態計測部１０７、口腔状態計測部２０９、湿度計測部３１０、負荷推定部４０８、送信器５０２Ａ，５０２Ｂ，５０２Ｃ，５０２Ｄ、周波数解析部５０５、送信器切替器５１１、及び車両信号出力部５１２の他に、電磁波発生器１０１によって発生される電磁波の周波数を制御する周波数制御部６０４と、電磁波発生器１０１によって発生された電磁波の送信領域を設定する送信領域設定部６１３と、計測対象人物Ｍの呼気領域を判定する呼気領域判定部６１４と、雑音を検出する雑音検出部６１５とを備える。すなわち、人体状態判定装置は、第５実施形態として示した人体状態判定装置における周波数制御部５０４に代えて周波数制御部６０４を備えるとともに、新たに送信領域設定部６１３、呼気領域判定部６１４、及び雑音検出部６１５を追加した構成とされる。 [Configuration of human body state determination device]
As shown in FIG. 17, the human body state determination apparatus according to the sixth embodiment of the present invention includes the electromagnetic wave generator 101, the receiver 103, the time change detection unit 106, the respiratory state measurement unit 107, and the oral cavity state measurement unit. 209, humidity measurement unit 310, load estimation unit 408, transmitters 502A, 502B, 502C, and 502D, frequency analysis unit 505, transmitter switch 511, and vehicle signal output unit 512, as well as generated by electromagnetic wave generator 101. A frequency control unit 604 that controls the frequency of the electromagnetic wave generated, a transmission region setting unit 613 that sets a transmission region of the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generator 101, and an expiration region determination unit 614 that determines the expiration region of the person M to be measured. And a noise detection unit 615 for detecting noise. That is, the human body state determination device includes a frequency control unit 604 instead of the frequency control unit 504 in the human body state determination device shown as the fifth embodiment, and newly includes a transmission region setting unit 613, an expiration region determination unit 614, and The noise detection unit 615 is added.

送信領域設定部６１３は、初期状態では、送信器５０２Ａ，５０２Ｂ，５０２Ｃ，５０２Ｄを例えば１０ｍ秒毎といった所定のタイミングで切り替えるように、送信器切替器５１１に制御信号を供給する。また、送信領域設定部６１３は、呼気領域判定部６１４によって呼気領域が判定された場合には、送信器５０２Ａ，５０２Ｂ，５０２Ｃ，５０２Ｄのうち呼気領域を捕捉している一の送信器の送信領域と、他の領域とを交互に設定するように、送信器切替器５１１に制御信号を供給する。   In the initial state, the transmission area setting unit 613 supplies a control signal to the transmitter switch 511 so that the transmitters 502A, 502B, 502C, and 502D are switched at a predetermined timing, for example, every 10 milliseconds. In addition, when the expiration region determination unit 614 determines the expiration region, the transmission region setting unit 613 transmits the transmission region of one transmitter that has captured the expiration region among the transmitters 502A, 502B, 502C, and 502D. And a control signal is supplied to the transmitter switch 511 so as to alternately set other areas.

呼気領域判定部６１４は、呼吸状態計測部１０７の出力に基づいて、送信器５０２Ａ，５０２Ｂ，５０２Ｃ，５０２Ｄの送信領域にて呼気を検出している送信器を選択し、その送信器の送信領域、すなわち、計測対象人物Ｍの呼気領域を示す情報を送信領域設定部６１３及び雑音検出部６１５に供給する。   Based on the output of the breathing state measurement unit 107, the expiration region determination unit 614 selects a transmitter that detects expiration in the transmission region of the transmitters 502A, 502B, 502C, and 502D, and the transmission region of the transmitter That is, information indicating the expiration region of the measurement target person M is supplied to the transmission region setting unit 613 and the noise detection unit 615.

雑音検出部６１５は、呼気領域判定部６１４によって判定された呼気領域以外での反射波周波数特性に基づいて、既知の計測周波数帯域中に呼気物質以外の吸収周波数帯域からなる雑音を検出した場合には、電磁波発生器１０１及び送信器５０２Ａ，５０２Ｂ，５０２Ｃ，５０２Ｄによって発信して送信する電磁波の発信周波数帯域から当該雑音を含む計測周波数帯域を除外するように、周波数設定部６０４に指示信号を供給する。具体的には、雑音検出部６１５は、例えば１０ＧＨｚ毎に計測周波数帯域を分割して振幅を隣り合う領域と逐次比較したときに、１０％以上の差異を認めるケースが３区間以上継続し、計測周波数帯域に干渉する場合に、当該計測周波数帯域を除外するように決定する。   When the noise detection unit 615 detects noise having an absorption frequency band other than the exhaled substance in a known measurement frequency band based on the reflected wave frequency characteristic outside the expiration area determined by the expiration area determination unit 614 Supplies an instruction signal to the frequency setting unit 604 so as to exclude the measurement frequency band including the noise from the transmission frequency band of the electromagnetic wave transmitted and transmitted by the electromagnetic wave generator 101 and the transmitters 502A, 502B, 502C, and 502D. To do. Specifically, for example, when the noise detection unit 615 divides the measurement frequency band every 10 GHz and sequentially compares the amplitudes with adjacent regions, a case where a difference of 10% or more is recognized continues for three or more sections, and the measurement is continued. When interfering with the frequency band, the measurement frequency band is determined to be excluded.

周波数制御部６０４は、上述した周波数制御部５０４と同様に、周波数解析部５０５から供給される指示信号に基づいて、電磁波発生器１０１を構成する波長可変半導体レーザ光源から発振される電磁波の発振波長を制御することにより、電磁波発生器１０１によって発生される電磁波の周波数を制御する。このとき、周波数制御部６０４は、雑音検出部６１５から供給される指示信号に基づいて、電磁波発生器１０１及び送信器５０２Ａ，５０２Ｂ，５０２Ｃ，５０２Ｄによって発信して送信する電磁波の発信周波数帯域から、雑音を検出した計測周波数帯域を除外する。   Similarly to the frequency control unit 504 described above, the frequency control unit 604 is based on the instruction signal supplied from the frequency analysis unit 505, and the oscillation wavelength of the electromagnetic wave oscillated from the wavelength variable semiconductor laser light source constituting the electromagnetic wave generator 101. By controlling the frequency, the frequency of the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generator 101 is controlled. At this time, the frequency control unit 604, based on the instruction signal supplied from the noise detection unit 615, from the transmission frequency band of the electromagnetic wave transmitted and transmitted by the electromagnetic wave generator 101 and the transmitters 502A, 502B, 502C, and 502D, Exclude the measurement frequency band where noise was detected.

〔人体状態判定装置の動作〕
このような各部を備える人体状態判定装置は、図１８に示すような一連の手順にしたがって、計測対象人物Ｍの状態を判定する。 [Operation of human body state determination device]
The human body state determination apparatus including such units determines the state of the measurement target person M according to a series of procedures as shown in FIG.

まず、人体状態判定装置は、図１８に示すように、ステップＳ５１において、周波数制御部６０４により、車両信号出力部５１２から出力された車両信号と、雑音検出部６１３から供給された指示信号とに基づいて、周波数帯域を補正すると、ステップＳ５２において、送信領域設定部６１３によって送信領域を設定する。そして、人体状態判定装置は、ステップＳ５３において、電磁波発生器１０１によって電磁波を発生させて送信器５０２Ａ，５０２Ｂ，５０２Ｃ，５０２Ｄに入射し、テラヘルツ波を計測対象人物Ｍに照射する。   First, as shown in FIG. 18, the human body state determination device converts the vehicle signal output from the vehicle signal output unit 512 by the frequency control unit 604 and the instruction signal supplied from the noise detection unit 613 in step S 51. If the frequency band is corrected based on this, the transmission region is set by the transmission region setting unit 613 in step S52. Then, in step S53, the human body state determination device generates an electromagnetic wave by the electromagnetic wave generator 101, enters the transmitter 502A, 502B, 502C, and 502D, and irradiates the measurement target person M with the terahertz wave.

続いて、人体状態判定装置は、ステップＳ５４において、計測対象人物Ｍによって反射された電磁波を受信器１０３によって受信すると、その受信信号を周波数解析部５０５に供給する。周波数解析部５０５は、受信信号を検波した際に、解析に利用する周波数帯域を示す情報を周波数制御部６０４に供給する。また、周波数解析部５０５は、受信信号の周波数解析を行い、その周波数特性を計測する。   Subsequently, when the electromagnetic wave reflected by the measurement target person M is received by the receiver 103 in step S54, the human body state determination apparatus supplies the received signal to the frequency analysis unit 505. The frequency analysis unit 505 supplies information indicating the frequency band used for analysis to the frequency control unit 604 when detecting the received signal. Further, the frequency analysis unit 505 performs frequency analysis of the received signal and measures the frequency characteristic.

続いて、人体状態判定装置は、ステップＳ５５において、周波数解析部５０５により、送信器切替器５１１によって設定された送信領域に基づいて、全ての送信領域についての周波数特性を取得したか否かを判定し、取得していない場合には、ステップＳ５６において、送信領域を切り替える。そして、人体状態判定装置は、ステップＳ５７において、呼気領域設定部６１４により、呼気領域を判定し、送信器５０２Ａ，５０２Ｂ，５０２Ｃ，５０２Ｄのうち呼気を検出している送信器を選択した後、ステップＳ５８において、雑音検出部６１５により、計測周波数帯域を計測し、既知の計測周波数帯域に影響を及ぼす雑音を検出した場合には、電磁波発生器１０１及び送信器５０２Ａ，５０２Ｂ，５０２Ｃ，５０２Ｄによって発信して送信する電磁波の発信周波数帯域から、当該雑音を含む計測周波数帯域を除外するように、周波数設定部６０４に指示信号を供給し、ステップＳ５１からの処理を繰り返す。   Subsequently, in step S55, the human body state determination device determines whether the frequency analysis unit 505 has acquired frequency characteristics for all transmission regions based on the transmission regions set by the transmitter switch 511. If it has not been acquired, the transmission area is switched in step S56. In step S57, the human body state determination apparatus determines the expiration region by the expiration region setting unit 614 and selects a transmitter that detects expiration from the transmitters 502A, 502B, 502C, and 502D. In S58, the measurement frequency band is measured by the noise detection unit 615, and when noise affecting the known measurement frequency band is detected, the noise is transmitted by the electromagnetic wave generator 101 and the transmitters 502A, 502B, 502C, and 502D. The instruction signal is supplied to the frequency setting unit 604 so as to exclude the measurement frequency band including the noise from the transmission frequency band of the electromagnetic wave to be transmitted, and the processing from step S51 is repeated.

人体状態判定装置は、ステップＳ５５において、全ての送信領域についての周波数特性を取得したものと判定すると、ステップＳ５９において、周波数解析部５０５により、水蒸気の吸収周波数帯域と、減衰量が生じない水蒸気以外の吸収周波数帯域との振幅比を算出するとともに、揮発性硫化物の吸収周波数帯域と、減衰量が生じない揮発性硫化物以外の吸収周波数帯域との振幅比を算出する。   If it is determined in step S55 that the frequency characteristics for all the transmission regions have been acquired, the human body state determination apparatus uses the frequency analysis unit 505 to detect the absorption frequency band of water vapor and other than water vapor that does not cause attenuation in step S59. Is calculated, and the amplitude ratio between the absorption frequency band of the volatile sulfide and the absorption frequency band other than the volatile sulfide that does not cause attenuation is calculated.

人体状態判定装置は、ステップＳ６０において、図示しないタイマ等の計時手段によって計時した結果、所定の計測時間を経過していない場合には、ステップＳ５３からの処理を繰り返し行う一方で、計測時間を経過した場合には、ステップＳ６１へと処理を移行し、図１２に示した一連の処理を行う。   In step S60, the human body state determination device repeats the processing from step S53 if the predetermined measurement time has not elapsed as a result of time measurement by a timer such as a timer (not shown). If so, the process moves to step S61, and the series of processes shown in FIG. 12 is performed.

人体状態判定装置は、このような一連の手順にしたがって、計測対象人物Ｍの呼気領域を設定し、集中的に呼気領域に時間配分を行うとともに、他の領域で雑音を検出して除外することにより、計測対象人物Ｍの状態を効率よく且つ高精度に判定することができる。なお、人体状態判定装置においては、雑音検出部６１５によって雑音を検出するにあたって、新たに送信器を設けるとともに、計測対象人物Ｍを含む車両内の物体に遮蔽されない位置に別の反射物を設け、その反射信号に基づいて物体を判定するようにしてもよい。   In accordance with such a series of procedures, the human body state determination device sets the expiratory region of the measurement target person M, intensively allocates time to the expiratory region, and detects and excludes noise in other regions. Thus, the state of the measurement target person M can be determined efficiently and with high accuracy. In the human body state determination device, when noise is detected by the noise detection unit 615, a transmitter is newly provided, and another reflector is provided at a position that is not shielded by an object in the vehicle including the measurement target person M, An object may be determined based on the reflected signal.

以上詳細に説明したように、本発明の第６の実施形態となる人体状態判定装置においては、呼気状態計測部１０７によって計測された気体成分毎の変化量に基づいて、複数の送信器５０２Ａ，５０２Ｂ，５０２Ｃ，５０２Ｄのうち呼気を検出している送信器を呼気領域判定部６１４によって選択し、計測対象人物Ｍの呼気領域を判定するとともに、その判定結果に基づいて、送信器５０２Ａ，５０２Ｂ，５０２Ｃ，５０２Ｄの電磁波の送信領域を送信領域設定部６１３によって設定することにより、呼気領域と呼気以外の領域とをともに検出することができる。そのため、この人体状態判定装置においては、呼気領域に電磁波の送信時間を多く配分することができ、精度の向上を図ることができる。   As described above in detail, in the human body state determination device according to the sixth embodiment of the present invention, based on the amount of change for each gas component measured by the expiration state measurement unit 107, a plurality of transmitters 502A, The transmitter detecting the expiration is selected by the expiration region determination unit 614 from among 502B, 502C, and 502D, and the expiration region of the measurement target person M is determined. Based on the determination result, the transmitters 502A, 502B, By setting the transmission areas of the electromagnetic waves 502C and 502D by the transmission area setting unit 613, both the exhalation area and the area other than the exhalation can be detected. Therefore, in this human body state determination device, it is possible to allocate a large amount of electromagnetic wave transmission time to the expiration region, and to improve accuracy.

また、この人体状態判定装置においては、呼気領域判定部６１４の判定結果に基づいて、呼気物質以外の吸収周波数帯域からなる雑音が雑音検出部６１５によって検出された場合には、周波数制御部６０４により、電磁波発生器１０１及び送信器５０２Ａ，５０２Ｂ，５０２Ｃ，５０２Ｄを用いて送信する電磁波の発信周波数帯域から当該雑音を含む計測周波数帯域を除外するように制御する。このように、この人体状態判定装置においては、呼気以外の領域からの反射信号に基づいて計測対象物質の影響を計測し、影響がある周波数帯域を除外して電磁波の周波数を設定することから、高精度に計測対象人物Ｍの状態を判定することっができる。   Further, in this human body state determination device, when noise comprising an absorption frequency band other than the exhaled substance is detected by the noise detection unit 615 based on the determination result of the expiration region determination unit 614, the frequency control unit 604 The measurement frequency band including the noise is excluded from the transmission frequency band of the electromagnetic wave transmitted using the electromagnetic wave generator 101 and the transmitters 502A, 502B, 502C, and 502D. Thus, in this human body state determination device, the influence of the measurement target substance is measured based on the reflected signal from the region other than exhalation, and the frequency of the electromagnetic wave is set by excluding the affected frequency band. The state of the measurement target person M can be determined with high accuracy.

［第７実施形態］
本発明の第７の実施形態となる人体状態判定装置は、第６の実施形態として示した人体状態判定装置を改良したものであり、計測対象人物の呼吸活動が運動によっても支配されることに着目し、ハンドルやペダルの操作等、計測対象人物の運動状態に基づいて、当該計測対象人物の状態を判定するための閾値である呼吸の換気量の変化量の割合を補正するようにしたものである。従って本実施形態では、第６実施形態にて説明した部位と同一部位については同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。 [Seventh Embodiment]
The human body state determination device according to the seventh embodiment of the present invention is an improvement of the human body state determination device shown as the sixth embodiment, and the respiratory activity of the measurement target person is also governed by exercise. Paying attention and correcting the rate of change in respiratory ventilation, which is the threshold for determining the state of the person to be measured, based on the movement state of the person to be measured, such as operation of the handle or pedal It is. Accordingly, in this embodiment, the same parts as those described in the sixth embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

〔人体状態判定装置の構成〕
本発明の第７の実施形態となる人体状態判定装置は、図１９に示すように、上述した電磁波発生器１０１、受信器１０３、時間変化検出部１０６、呼吸状態計測部１０７、口腔状態計測部２０９、湿度計測部３１０、送信器５０２Ａ，５０２Ｂ，５０２Ｃ，５０２Ｄ、周波数解析部５０５、送信器切替器５１１、車両信号出力部５１２、周波数制御部６０４、送信領域設定部６１３、呼気領域判定部６１４、及び雑音検出部６１５の他に、計測対象人物Ｍの負荷状態を推定する負荷推定部７０８と、計測対象人物Ｍが行った運転行動を検出する運動状態検出手段としての運転行動検出部７１６とを備える。すなわち、人体状態判定装置は、第６実施形態として示した人体状態判定装置における負荷推定部４０８に代えて負荷推定部７０８を備えるとともに、新たに運転行動検出部７１６を追加した構成とされる。 [Configuration of human body state determination device]
As shown in FIG. 19, the human body state determination apparatus according to the seventh embodiment of the present invention includes the above-described electromagnetic wave generator 101, receiver 103, time change detection unit 106, respiratory state measurement unit 107, oral state measurement unit. 209, humidity measurement unit 310, transmitters 502A, 502B, 502C, 502D, frequency analysis unit 505, transmitter switch 511, vehicle signal output unit 512, frequency control unit 604, transmission region setting unit 613, expiration region determination unit 614 In addition to the noise detection unit 615, a load estimation unit 708 that estimates the load state of the measurement target person M, a driving behavior detection unit 716 as an exercise state detection unit that detects driving behavior performed by the measurement target person M, and Is provided. That is, the human body state determination device includes a load estimation unit 708 instead of the load estimation unit 408 in the human body state determination device shown as the sixth embodiment, and a driving behavior detection unit 716 is newly added.

運転行動検出部７１６は、図示しないハンドル、ブレーキペダル、及びアクセルペダル等の操作手段の操作量を計測する操作量計測手段から出力される車両信号を取得し、それぞれのストローク量を各操作手段が許容する操作量の最大値との比率として算出する。運転行動検出部７１６は、算出した各操作手段の操作量比率を示す情報を負荷推定手段７０８に供給する。   The driving behavior detection unit 716 acquires a vehicle signal output from an operation amount measuring unit that measures an operation amount of an operation unit such as a handle, a brake pedal, and an accelerator pedal (not shown), and each operation unit determines each stroke amount. Calculated as a ratio to the maximum allowable operation amount. The driving behavior detection unit 716 supplies information indicating the calculated operation amount ratio of each operation unit to the load estimation unit 708.

負荷推定部７０８は、ＣＰＵやメモリ等から構成され、上述した負荷推定部４０８と同様に、時間変化検出部１０６及び呼吸状態計測部１０７並びに口腔状態計測部２０９のそれぞれの出力に基づいて、計測対象人物Ｍの負荷状態を推定する。このとき、負荷推定部７０８は、時間変化検出部１０６及び呼吸状態計測部１０７のそれぞれの出力に基づいて、計測対象人物Ｍの負荷状態を推定する際に、当該計測対象人物Ｍの運転行動に応じて、計測対象人物Ｍの状態を判定するための閾値である呼吸の換気量の変化量の割合を異なる値として補正する。すなわち、負荷推定部７０８は、運転行動検出部７１６によって検出されたハンドル操作量比率Ｓｔｒ、ブレーキペダル操作量比率Ｂｒｋ、及びアクセルペダル操作量比率ａｃｅｌに基づいて、閾値としての呼吸の換気量の変化量の割合Ｈｄｒｖを次式（３）によって補正する。なお、次式（３）における等式が成立するのは、各操作手段が許容する操作量の最大値に基づく操作量比率から、２×（Ｓｔｒ／４）＋（Ｂｒｋ／４）＋（ａｃｅｌ／４）＜２５が成立するためである。

Figure 2010012018
The load estimation unit 708 includes a CPU, a memory, and the like, and, based on the outputs of the time change detection unit 106, the respiratory state measurement unit 107, and the oral state measurement unit 209, as in the load estimation unit 408 described above. The load state of the target person M is estimated. At this time, when estimating the load state of the measurement target person M based on the outputs of the time change detection unit 106 and the respiratory state measurement unit 107, the load estimation unit 708 determines the driving behavior of the measurement target person M. Accordingly, the ratio of the change amount of the respiratory ventilation that is a threshold for determining the state of the measurement target person M is corrected as a different value. That is, the load estimating unit 708 changes the respiratory ventilation amount as a threshold based on the steering wheel operation amount ratio Str, the brake pedal operation amount ratio Brk, and the accelerator pedal operation amount ratio acel detected by the driving behavior detection unit 716. The amount ratio H drv is corrected by the following equation (3). The equation in the following equation (3) holds because the operation amount ratio based on the maximum operation amount allowed by each operation means is 2 × (Str / 4) + (Brk / 4) + (acel). / 4) <25 is established.
Figure 2010012018

すなわち、負荷推定部７０８は、計測対象人物Ｍの呼吸を検出し且つ呼吸の換気量の変化量の割合がＨｄｒｖ％以上の増加である旨を検出した場合には、交感神経優位にともなう１回あたりの換気量の増加傾向状態であると推定し、当該計測対象人物Ｍがストレス負荷傾向にあると推定する。また、負荷推定部７０８は、計測対象人物Ｍの呼吸を検出し且つ呼吸の換気量の変化量の割合がＨｄｒｖ％以上の減少である旨を検出した場合には、副交感神経優位にともなう１回あたりの換気量の減少傾向状態であると推定し、当該計測対象人物Ｍがリラックス傾向にあると推定する。負荷推定部７０８は、推定した負荷状態を示す情報を外部に出力する。 That is, when the load estimation unit 708 detects the respiration of the measurement target person M and detects that the rate of change in the respiration rate is an increase of H drv % or more, the load estimation unit 708 is associated with sympathetic nerve superiority 1. It is estimated that the ventilation amount per trend is increasing, and the measurement target person M is estimated to be in a stress load tendency. In addition, when the load estimation unit 708 detects the respiration of the measurement target person M and detects that the rate of change in the respiration rate is a decrease of H drv % or more, 1 It is estimated that the ventilation amount per trend is decreasing, and the measurement target person M is estimated to be in a relaxed state. The load estimation unit 708 outputs information indicating the estimated load state to the outside.

〔人体状態判定装置の動作〕
このような各部を備える人体状態判定装置は、図２０に示すような一連の手順にしたがって、計測対象人物Ｍの状態を判定する。 [Operation of human body state determination device]
The human body state determination apparatus including such units determines the state of the measurement target person M according to a series of procedures as shown in FIG.

まず、人体状態判定装置は、図２０に示すように、ステップＳ７１において、図４中ステップＳ１乃至ステップＳ６と同様の処理を行うと、ステップＳ７２において、湿度計測部３１０によって計測対象人物Ｍの周囲の相対湿度を計測した上で、ステップＳ７３において、運転行動検出部７１６により、ハンドル、ブレーキペダル、及びアクセルペダルのそれぞれの操作量比率を算出する。そして、人体状態判定装置は、ステップＳ７４において、呼吸状態計測部１０７により、水蒸気の吸収に関する判定を行う。すなわち、呼吸状態計測部１０７は、所定周期内の最小振幅値の変化傾向を所定の統計手法を用いて求め、その最小振幅値の時間変化に基づいて、呼吸の換気量の変化量の割合がステップＳ７２にて計測された湿度及びステップＳ７３にて算出された操作量比率に基づいて補正された閾値である±Ｈｄｒｖ％以内であるか否かを判定する。 First, as shown in FIG. 20, the human body state determination apparatus performs the same processing as in steps S1 to S6 in FIG. 4 in step S71, and in step S72, the surroundings of the person M to be measured are measured by the humidity measuring unit 310. In step S73, the driving behavior detection unit 716 calculates the respective operation amount ratios of the steering wheel, the brake pedal, and the accelerator pedal. And a human body state determination apparatus performs determination regarding absorption of water vapor | steam by the respiration state measurement part 107 in step S74. That is, the respiratory state measurement unit 107 obtains the change tendency of the minimum amplitude value within a predetermined period using a predetermined statistical method, and the ratio of the change amount of the respiratory ventilation is determined based on the temporal change of the minimum amplitude value. It is determined whether it is within ± H drv % which is a threshold value corrected based on the humidity measured in step S72 and the operation amount ratio calculated in step S73.

人体状態判定装置は、呼吸の換気量の変化量の割合が±Ｈｄｒｖ％未満である場合には、計測対象人物Ｍの状態が通常状態であるものと判定し、そのまま一連の処理を終了する。一方、人体状態判定装置は、呼吸の換気量の変化量の割合が±Ｈｄｒｖ％以上である場合には、ステップＳ７５において、負荷状態推定部７０８により、時間変化検出部１０６及び呼吸状態計測部１０７の出力に基づいて、計測対象人物Ｍの負荷状態を推定し、その推定結果を外部に出力して一連の処理を終了する。すなわち、負荷状態推定部７０８は、計測対象人物Ｍの呼吸を検出し且つ呼吸の換気量の変化量の割合がＨｄｒｖ％以上の増加傾向にある旨を検出した場合には、当該計測対象人物Ｍの状態が、交感神経優位にともなうストレス負荷傾向にあると推定する。また、負荷状態推定部７０８は、計測対象人物Ｍの呼吸を検出し且つ呼吸の換気量の変化量の割合がＨｄｒｖ％以上の減少傾向にある旨を検出した場合には、当該計測対象人物Ｍの状態が、副交感神経優位にともなうリラックス傾向にあると推定する。 The human body state determination apparatus determines that the state of the measurement target person M is in the normal state when the rate of change in the ventilation volume of respiration is less than ± H drv %, and ends the series of processes as it is. . On the other hand, when the rate of change in the respiratory ventilation is greater than or equal to ± H drv %, the human body state determination device causes the load state estimation unit 708 to perform the time change detection unit 106 and the respiratory state measurement unit in step S75. Based on the output of 107, the load state of the measurement target person M is estimated, the estimation result is output to the outside, and the series of processes is terminated. In other words, when the load state estimation unit 708 detects the respiration of the measurement target person M and detects that the rate of change in the respiration rate is in an increasing trend of H drv % or more, the load state estimation unit 708 It is estimated that the state of M has a tendency to stress with sympathetic nerve dominance. In addition, when the load state estimation unit 708 detects the respiration of the measurement target person M and detects that the rate of change in the respiration rate is in a decreasing trend of H drv % or more, the load state estimation unit 708 It is presumed that the state of M is in a relaxed tendency with parasympathetic dominance.

人体状態判定装置は、ステップＳ７６及びステップＳ７７において、負荷状態推定部４０８により、唾液分泌量の変化量の割合が例えば１０％以上の増加傾向にある旨を検出した場合には、計測対象人物Ｍの交感神経優位にともなうストレス負荷傾向が持続性のあるものと推定し、唾液分泌量の変化量の割合が例えば１０％以上の減少傾向にある旨を検出した場合には、計測対象人物Ｍの副交感神経優位にともなうリラックス傾向が持続性のあるものと推定する。   In step S76 and step S77, the human body state determination apparatus, when the load state estimation unit 408 detects that the rate of change in the amount of saliva secretion is increasing, for example, 10% or more, the measurement target person M When it is estimated that the stress load tendency accompanying sympathetic nerve predominance is persistent and the ratio of the amount of change in saliva secretion is in a decreasing tendency of, for example, 10% or more, It is estimated that the relaxation tendency with parasympathetic dominance is persistent.

人体状態判定装置は、このような一連の手順にしたがって、計測対象人物Ｍの運転行動に基づいて、当該計測対象人物Ｍの状態を高精度に判定することができる。なお、人体状態判定装置においては、ハンドル、ブレーキペダル、及びアクセルペダルのそれぞれの操作量比率を運転行動検出部７１６によって算出するのみならず、車室内カメラによる顔振りや着座センサによる挙動、車室内マイクによる発話認識等を利用して自律神経活動の要因を分析することにより、計測対象人物Ｍの様々な運動状態を検出するようにしてもよく、その運転状態に基づいて、アプリケーションによって閾値を変化させるようにしてもよい。   The human body state determination apparatus can determine the state of the measurement target person M with high accuracy based on the driving behavior of the measurement target person M according to such a series of procedures. In the human body state determination device, not only the operation amount ratios of the steering wheel, the brake pedal, and the accelerator pedal are calculated by the driving behavior detection unit 716, but also the behavior by the face camera and the seating sensor by the vehicle interior camera, By analyzing the factors of autonomic nerve activity using speech recognition using a microphone, various movement states of the person M to be measured may be detected, and the threshold value is changed depending on the application based on the driving state. You may make it make it.

上述した第１乃至第７の実施形態として示した人体状態判定装置においては、呼気成分の時間傾向を検出するものとしたが、自律神経では呼吸周期も特徴量として優位であることが知られていることから、呼吸周期を閾値の因子として導入するようにしてもよい。さらに、上述した第１乃至第７の実施形態として示した人体状態判定装置からの出力は、例えば、計測対象人物Ｍの状態が過度なリラックス傾向を示した場合には、車室内にて再生するロックやアップテンポな楽曲を優先的に選択するように重み付けをした選曲パターンを提示するために利用することができ、また、計測対象人物Ｍの状態が過度に緊張した傾向を示した場合には、音声ガイダンスのメッセージを早めに提示して右左折や車線変更を補助したり、所定の提示手段を用いた出現タイミングや提示種類の詳細を補正する手段として利用したりすることができる。同様に、人体状態判定装置からの出力は、例えば車両衝突前の緊急回避が必要な場面において、計測対象人物Ｍである運転者の呼吸活動が急変するような急激なストレス傾向を示していない場合には、積極的な車両の制御介入を行う等、車両制御の介入度合いを補正する手段に利用することもできる。また第１乃至第７の実施形態として示した人体状態判定装置は、車両に搭載するものに限定されるものではなく、例えば発電所やビル警備等の管理業務において、居眠りや漫然の状態を引き起こしやすい管理者の監視用途に応用することができ、また、所定の音声提示手段や監督者への通報手段等に適用することもできる。   In the human body state determination apparatus shown as the first to seventh embodiments described above, the time trend of the breath component is detected. However, it is known that the respiratory cycle is superior as a feature amount in the autonomic nerve. Therefore, the respiratory cycle may be introduced as a threshold factor. Furthermore, the output from the human body state determination device shown as the first to seventh embodiments described above is reproduced in the passenger compartment, for example, when the state of the measurement target person M shows an excessive relaxation tendency. It can be used to present a music selection pattern that is weighted so as to preferentially select rock or uptempo music, and when the state of the measurement target person M tends to be too tense The voice guidance message can be presented early to assist in turning left or right or changing lanes, or can be used as means for correcting the details of the appearance timing and presentation type using a predetermined presentation means. Similarly, the output from the human body state determination device does not show a sudden stress tendency such that the respiratory activity of the driver who is the measurement target person M suddenly changes in a scene where emergency avoidance before a vehicle collision is necessary, for example. Alternatively, it can be used as a means for correcting the degree of vehicle control intervention, such as aggressive vehicle control intervention. In addition, the human body state determination devices shown as the first to seventh embodiments are not limited to those mounted on a vehicle, and cause a drowsy state or a vague state in management work such as a power plant or building security. It can be applied to easy supervisory monitoring applications, and can also be applied to predetermined voice presentation means, reporting means to supervisors, and the like.

以上詳細に説明したように、本発明の第７の実施形態となる人体状態判定装置においては、運動行動検出部７１６によって検出された計測対象人物Ｍの運動状態に基づいて、負荷推定部７０８による判定の際に閾値を補正することにより、ロバストに計測対象人物Ｍの状態を判定することができる。   As described above in detail, in the human body state determination device according to the seventh embodiment of the present invention, based on the exercise state of the measurement target person M detected by the exercise behavior detection unit 716, the load estimation unit 708 By correcting the threshold value at the time of determination, the state of the measurement target person M can be determined robustly.

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。   As mentioned above, although embodiment which applied the invention made by this inventor was described, this invention is not limited by the description and drawing which make a part of indication of this invention by this embodiment. That is, other embodiments, examples, operational techniques, and the like made by those skilled in the art based on the present embodiment are all included in the scope of the present invention.

本発明の第１の実施形態となる人体状態判定装置の構成について示すブロック図である。It is a block diagram shown about the composition of the human body state judging device used as the 1st embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施形態となる人体状態判定装置が備える呼吸状態計測部の動作を説明するための図であり、水蒸気の吸収スペクトラムの具体例について示す図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the respiratory condition measurement part with which the human body state determination apparatus used as the 1st Embodiment of this invention is provided, and is a figure shown about the specific example of the absorption spectrum of water vapor | steam. 本発明の第１の実施形態となる人体状態判定装置が備える負荷推定部の動作を説明するための図であり、時間経過にともなう水蒸気含有量の変化の具体例について示す図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the load estimation part with which the human body state determination apparatus used as the 1st Embodiment of this invention is provided, and is a figure shown about the specific example of the change of water vapor content with time passage. 本発明の第１の実施形態となる人体状態判定装置において、計測対象人物の状態を判定する際の一連の手順について示すフローチャートである。It is a flowchart shown about a series of procedures at the time of determining the state of a measurement object person in the human body state determination apparatus used as the first embodiment of the present invention. 本発明の第２の実施形態となる人体状態判定装置の構成について示すブロック図である。It is a block diagram shown about the structure of the human body state determination apparatus used as the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態となる人体状態判定装置が備える口腔状態計測部の動作を説明するための図であり、揮発性硫化物の吸収スペクトラムの具体例について示す図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the oral condition measuring part with which the human body state determination apparatus used as the 2nd Embodiment of this invention is provided, and is a figure shown about the specific example of the absorption spectrum of a volatile sulfide. 本発明の第２の実施形態となる人体状態判定装置が備える負荷推定部の動作を説明するための図であり、時間経過にともなう揮発性硫化物含有量の変化の具体例について示す図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the load estimation part with which the human body state determination apparatus used as the 2nd Embodiment of this invention is provided, and is a figure shown about the specific example of the change of volatile sulfide content with time passage. . 本発明の第２の実施形態となる人体状態判定装置において、計測対象人物の状態を判定する際の一連の手順について示すフローチャートである。It is a flowchart shown about a series of procedures at the time of determining the state of a measurement object person in the human body state determination apparatus used as the second embodiment of the present invention. 本発明の第３の実施形態となる人体状態判定装置の構成について示すブロック図である。It is a block diagram shown about the structure of the human body state determination apparatus used as the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態となる人体状態判定装置において、計測対象人物の状態を判定する際の一連の手順について示すフローチャートである。It is a flowchart shown about a series of procedures at the time of determining the state of a measurement object person in the human body state determination apparatus used as the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施形態となる人体状態判定装置の構成について示すブロック図である。It is a block diagram shown about the structure of the human body state determination apparatus used as the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施形態となる人体状態判定装置において、計測対象人物の状態を判定する際の一連の手順について示すフローチャートである。It is a flowchart shown about a series of procedures at the time of determining the state of a measurement object person in the human body state determination apparatus which becomes the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第５の実施形態となる人体状態判定装置の構成について示すブロック図である。It is a block diagram shown about the structure of the human body state determination apparatus used as the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第５の実施形態となる人体状態判定装置が備える送信器の設置領域の具体例について示す図である。It is a figure shown about the specific example of the installation area | region of the transmitter with which the human body state determination apparatus used as the 5th Embodiment of this invention is provided. 本発明の第５の実施形態となる人体状態判定装置が備える周波数制御部による周波数帯域を補正内容について示す図である。It is a figure which shows the frequency band by the frequency control part with which the human body state determination apparatus used as the 5th Embodiment of this invention is provided about the content of correction | amendment. 本発明の第５の実施形態となる人体状態判定装置において、計測対象人物の状態を判定する際の一連の手順について示すフローチャートである。It is a flowchart shown about a series of procedures at the time of determining the state of a measurement object person in the human body state determination apparatus which becomes the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第６の実施形態となる人体状態判定装置の構成について示すブロック図である。It is a block diagram shown about the structure of the human body state determination apparatus used as the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第６の実施形態となる人体状態判定装置において、計測対象人物の状態を判定する際の一連の手順について示すフローチャートである。It is a flowchart shown about a series of procedures at the time of determining the state of a measurement object person in the human body state determination apparatus which becomes the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第７の実施形態となる人体状態判定装置の構成について示すブロック図である。It is a block diagram shown about the structure of the human body state determination apparatus used as the 7th Embodiment of this invention. 本発明の第７の実施形態となる人体状態判定装置において、計測対象人物の状態を判定する際の一連の手順について示すフローチャートである。It is a flowchart shown about a series of procedures at the time of determining the state of a measurement object person in the human body state determination apparatus which becomes the 7th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０１ 電磁波発生器
１０２，５０２Ａ，５０２Ｂ，５０２Ｃ，５０２Ｄ 送信器
１０３ 受信器
１０４，５０４，６０４ 周波数制御部
１０５，５０５ 周波数解析部
１０６ 時間変化検出部
１０７ 呼吸状態計測部
１０８，２０８，３０８，４０８，７０８ 負荷推定部
２０９ 口腔状態計測部
３１０ 湿度計測部
４１１ 開口判定部
５１１ 送信器切替器
５１２ 車両信号出力部
６１３ 送信領域設定部
６１４ 呼気領域判定部
６１５ 雑音検出部
７１６ 運転行動検出部
Ｍ 計測対象人物 101 Electromagnetic wave generator 102, 502A, 502B, 502C, 502D Transmitter 103 Receiver 104, 504, 604 Frequency control unit 105, 505 Frequency analysis unit 106 Time change detection unit 107 Respiration state measurement unit 108, 208, 308, 408, 708 Load estimation unit 209 Oral state measurement unit 310 Humidity measurement unit 411 Opening determination unit 511 Transmitter switch 512 Vehicle signal output unit 613 Transmission region setting unit 614 Expiration region determination unit 615 Noise detection unit 716 Driving behavior detection unit M Measurement target person

Claims (17)

電磁波を計測対象人物に対し送信する電磁波送信手段と、
前記電磁波送信手段から送信されて前記計測対象人物によって反射された電磁波を受信する電磁波受信手段と、
前記電磁波受信手段によって受信した受信信号の振幅値の時間変化に基づいて、前記計測対象人物の呼吸活動を検出する呼吸活動検出手段と、
前記電磁波受信手段によって受信した前記計測対象人物の呼気の気体成分毎の受信信号の振幅値の時間変化に基づいて、気体成分毎の変化量を計測する呼気成分変化量計測手段と、
前記呼吸活動検出手段によって検出された呼吸活動についての前記呼気成分変化量計測手段によって計測された気体成分毎の変化量に基づいて、前記計測対象人物の状態を推定する状態推定手段と
を備えることを特徴とする人体状態判定装置。 Electromagnetic wave transmission means for transmitting electromagnetic waves to a person to be measured;
An electromagnetic wave receiving means for receiving an electromagnetic wave transmitted from the electromagnetic wave transmitting means and reflected by the person to be measured;
Respiratory activity detection means for detecting the respiratory activity of the person to be measured based on the time change of the amplitude value of the received signal received by the electromagnetic wave receiving means;
Based on the time change of the amplitude value of the received signal for each gas component of the breath of the measurement subject received by the electromagnetic wave receiving means, the breath component change amount measuring means for measuring the amount of change for each gas component;
State estimation means for estimating the state of the person to be measured based on a change amount for each gas component measured by the expiration component change amount measurement means for the respiratory activity detected by the respiratory activity detection means. The human body state determination apparatus characterized by this. 請求項１に記載の人体状態判定装置において、
前記電磁波送信手段は、水蒸気の吸収周波数を含む発信周波数帯域の電磁波を発生して送信し、前記呼気成分変化量計測手段は、前記発信周波数帯域に基づいて、前記計測対象人物の呼気中の水蒸気の含有量を計測し、前記状態推定手段は、呼吸数に基づく所定の計測時間内に前記呼気成分変化量計測手段によって計測された前記水蒸気の含有量の時間変化量と、人の交感神経の作用との相関に基づいて、前記計測対象人物の状態を推定することを特徴とする人体状態判定装置。 In the human body state determination apparatus according to claim 1,
The electromagnetic wave transmitting means generates and transmits an electromagnetic wave in a transmission frequency band including an absorption frequency of water vapor, and the expiratory component change amount measuring means is based on the transmission frequency band, and the water vapor in the breath of the person to be measured The state estimation means measures the amount of time change of the water vapor content measured by the expiration component change amount measurement means within a predetermined measurement time based on the respiration rate and the human sympathetic nerve. A human body state determination device that estimates a state of the person to be measured based on a correlation with an action. 請求項１又は請求項２に記載の人体状態判定装置において、
前記呼気成分変化量計測手段は、水蒸気の吸収周波数帯域と水蒸気の吸収周波数帯域以外の周波数帯域との振幅比に基づいて、前記計測対象人物の呼気中の水蒸気の含有量を計測することを特徴とする人体状態判定装置。 In the human body state determination apparatus according to claim 1 or 2,
The breath component change amount measuring means measures the water vapor content in the breath of the person to be measured based on an amplitude ratio between a water vapor absorption frequency band and a frequency band other than the water vapor absorption frequency band. The human body state determination device. 請求項１乃至請求項３のうち、いずれか１項に記載の人体状態判定装置において、
前記状態推定手段は、前記呼気成分変化量計測手段によって計測された前記水蒸気の含有量の時間変化量が、前記相関の有意差に関する所定の第１の閾値に基づく増加の傾向を示す場合には前記計測対象人物の状態が交感神経優位と推定し、前記相関の有意差に関する所定の第２の閾値に基づく減少の傾向を示す場合には前記計測対象人物の状態が副交感神経優位と推定することを特徴とする人体状態判定装置。 In the human body state determination apparatus according to any one of claims 1 to 3,
In the case where the time change amount of the water vapor content measured by the breath component change amount measurement means shows a tendency of increase based on a predetermined first threshold value related to the significant difference of the correlation, the state estimation means When the state of the measurement target person is estimated to be sympathetic dominant, and when the tendency to decrease based on a predetermined second threshold relating to the significant difference of the correlation is indicated, the state of the measurement target person is estimated to be parasympathetic dominant. The human body state determination apparatus characterized by this. 請求項４に記載の人体状態判定装置において、
前記計測対象人物の周囲の大気状態を計測する大気状態計測手段を備え、前記状態推定手段は、前記大気状態計測手段によって計測された大気状態に基づいて、前記第１の閾値及び／又は前記第２の閾値を補正することを特徴とする人体状態判定装置。 In the human body state determination apparatus according to claim 4,
An atmospheric state measuring unit that measures an atmospheric state around the measurement target person, wherein the state estimating unit is configured to determine the first threshold and / or the first threshold based on the atmospheric state measured by the atmospheric state measuring unit; A human body state determination device, wherein a threshold value of 2 is corrected. 請求項５に記載の人体状態判定装置において、
前記大気状態計測手段は、前記計測対象人物の周囲の相対湿度を計測することを特徴とする人体状態判定装置。 In the human body state determination apparatus according to claim 5,
The human body state determination device, wherein the atmospheric state measurement means measures a relative humidity around the measurement target person. 請求項１乃至請求項６のうち、いずれか１項に記載の人体状態判定装置において、
前記計測対象人物が口呼吸を行っているか鼻呼吸を行っているかを判定する呼吸判定手段を備え、前記状態推定手段は、前記呼吸判定手段の判定結果に基づいて、前記第１の閾値及び／又は前記第２の閾値を補正することを特徴とする人体状態判定装置。 In the human body state determination apparatus according to any one of claims 1 to 6,
Respiration determining means for determining whether the person to be measured is performing mouth breathing or nasal breathing, and the state estimating means is configured to determine the first threshold and / or based on the determination result of the breath determining means. Alternatively, a human body state determination device that corrects the second threshold value. 請求項１乃至請求項７のうち、いずれか１項に記載の人体状態判定装置において、
前記電磁波送信手段は、揮発性硫化物の吸収周波数を含む第２の発信周波数帯域の電磁波を発生して送信し、前記呼気成分変化量計測手段は、前記第２の発信周波数帯域に基づいて、前記計測対象人物の呼気中の揮発性硫化物の含有量を計測し、前記状態推定手段は、呼吸数に基づく所定の計測時間内に前記呼気成分変化量計測手段によって計測された前記揮発性硫化物の含有量の時間変化量と、人の交感神経の作用との相関に基づいて、前記計測対象人物の状態を推定することを特徴とする人体状態判定装置。 The human body state determination device according to any one of claims 1 to 7,
The electromagnetic wave transmitting means generates and transmits an electromagnetic wave in a second transmission frequency band including an absorption frequency of volatile sulfide, and the expiration component change amount measuring means is based on the second transmission frequency band. The volatile sulfide content in the breath of the measurement target person is measured, and the state estimation means measures the volatile sulfide measured by the expiration component change amount measurement means within a predetermined measurement time based on the respiratory rate. An apparatus for determining a human body state, wherein the state of the person to be measured is estimated based on a correlation between a temporal change amount of the content of the object and an action of a human sympathetic nerve. 請求項８に記載の人体状態判定装置において、
前記揮発性硫化物は、メチルメルカプタン及び／又は硫化水素であることを特徴とする人体状態判定装置。 In the human body state determination apparatus according to claim 8,
The volatile sulfide is methyl mercaptan and / or hydrogen sulfide. 請求項８又は請求項９に記載の人体状態判定装置において、
前記状態推定手段は、前記呼気成分変化量計測手段によって計測された前記揮発性硫化物の含有量の時間変化量が、前記相関の有意差に関する所定の第３の閾値に基づく増加の傾向を示す場合には前記計測対象人物の状態が交感神経優位と推定し、前記相関の有意差に関する所定の第４の閾値に基づく減少の傾向を示す場合には前記計測対象人物の状態が副交感神経優位と推定することを特徴とする人体状態判定装置。 In the human body state determination apparatus according to claim 8 or 9,
The state estimating means shows a tendency for the time change amount of the volatile sulfide content measured by the breath component change amount measuring means to increase based on a predetermined third threshold relating to the significant difference in the correlation. In this case, the state of the measurement target person is estimated to be sympathetic dominant, and if the tendency of the measurement target person to decrease based on a predetermined fourth threshold related to the significant difference in correlation is A human body state determination device characterized by estimating. 請求項１０に記載の人体状態判定装置において、
前記状態推定手段は、前記呼気成分変化量計測手段によって計測された前記揮発性硫化物の含有量の時間変化量が、前記第３の閾値に基づく増加の傾向を示す場合には前記計測対象人物の状態が持続性のある交感神経優位と推定し、前記第４の閾値に基づく減少の傾向を示す場合には前記計測対象人物の状態が持続性のある副交感神経優位と推定することを特徴とする人体状態判定装置。 The human body state determination apparatus according to claim 10,
The state estimation unit is configured to measure the person to be measured when the temporal change amount of the volatile sulfide content measured by the breath component change amount measurement unit shows a tendency to increase based on the third threshold value. The state of the subject is estimated to have a persistent sympathetic nerve predominance, and when the tendency of decrease based on the fourth threshold is shown, the state of the measurement target person is presumed to be a persistent parasympathetic predominance. A human body state determination device. 請求項１乃至請求項１１のうち、いずれか１項に記載の人体状態判定装置において、
車両内部の天井領域であり且つ前記計測対象人物の着座状態脚部から車高方向に延在した位置において、異なる領域に向けて送信方向が固定されるように複数の前記電磁波送信手段を配設しており、当該人体状態判定装置は、前記計測対象人物の呼気領域を含むように、複数の前記電磁波送信手段のうち使用する電磁波送信手段を切り替える切り替え手段を備えることを特徴とする人体状態判定装置。 In the human body state determination apparatus according to any one of claims 1 to 11,
A plurality of the electromagnetic wave transmitting means are arranged so that the transmission direction is fixed toward different areas at a position extending from the seating state leg of the person to be measured in the vehicle height direction in a ceiling area inside the vehicle The human body state determination apparatus includes a switching unit that switches an electromagnetic wave transmission unit to be used among the plurality of electromagnetic wave transmission units so as to include an expiration region of the measurement target person. apparatus. 請求項１２に記載の人体状態判定装置において、
前記呼気成分変化量計測手段によって計測された気体成分毎の変化量に基づいて、複数の前記電磁波送信手段のうち呼気を検出している電磁波送信手段を選択し、前記計測対象人物の呼気領域を判定する呼気領域判定手段と、前記呼気領域判定手段の判定結果に基づいて、複数の前記電磁波送信手段の電磁波の送信領域を設定する送信領域設定手段とを備えることを特徴とする人体状態判定装置。 In the human body state determination apparatus according to claim 12,
Based on the change amount for each gas component measured by the expiration component change amount measurement unit, the electromagnetic wave transmission unit that detects the expiration is selected from the plurality of electromagnetic wave transmission units, and the expiration region of the person to be measured is determined. A human body state determination device comprising: an expiration region determination unit that determines; and a transmission region setting unit that sets an electromagnetic wave transmission region of the plurality of electromagnetic wave transmission units based on a determination result of the expiration region determination unit . 請求項１３に記載の人体状態判定装置において、
前記呼気領域判定手段の判定結果に基づいて、呼気物質以外の吸収周波数帯域からなる雑音が検出された場合に、前記電磁波送信手段によって送信する電磁波の発信周波数帯域から当該雑音を含む計測周波数帯域を除外するように制御する周波数制御手段を備えることを特徴とする人体状態判定装置。 The human body state determination apparatus according to claim 13,
Based on the determination result of the expiratory region determining means, when noise consisting of an absorption frequency band other than the expiratory substance is detected, a measurement frequency band including the noise from the transmission frequency band of the electromagnetic wave transmitted by the electromagnetic wave transmitting means A human body state determination device comprising frequency control means for controlling to exclude. 請求項１乃至請求項１４のうち、いずれか１項に記載の人体状態判定装置において、
前記計測対象人物の運動状態を検出する運動状態検出手段を備え、前記状態推定手段は、前記運動状態検出手段によって検出された運動状態に基づいて、前記第１の閾値及び／又は前記第２の閾値を補正することを特徴とする人体状態判定装置。 The human body state determination apparatus according to any one of claims 1 to 14,
An exercise state detection unit that detects an exercise state of the person to be measured is provided, and the state estimation unit is configured to detect the first threshold and / or the second based on the exercise state detected by the exercise state detection unit. A human body state determination device characterized by correcting a threshold value. 請求項１乃至請求項１５のうち、いずれか１項に記載の人体状態判定装置において、
車両の窓の開閉情報、エアーコンディショナの稼動状態情報、及び、ワイパーの稼動状態情報に基づいて、前記電磁波送信手段によって送信する電磁波の発信周波数帯域を制御する周波数制御手段を備えることを特徴とする人体状態判定装置。 The human body state determination apparatus according to any one of claims 1 to 15,
Based on vehicle window opening / closing information, air conditioner operating state information, and wiper operating state information, it comprises frequency control means for controlling the transmission frequency band of electromagnetic waves transmitted by the electromagnetic wave transmitting means. A human body state determination device. 電磁波を計測対象人物に対し送信する電磁波送信工程と、
前記電磁波送信工程にて送信されて前記計測対象人物によって反射された電磁波を受信する電磁波受信工程と、
前記電磁波受信工程にて受信した受信信号の振幅値の時間変化に基づいて、前記計測対象人物の呼吸活動を検出する呼吸活動検出工程と、
前記計測対象人物の呼気の気体成分毎の受信信号の振幅値の時間変化に基づいて、気体成分毎の変化量を計測する呼気成分変化量計測工程と、
前記呼吸活動検出工程にて検出された呼吸活動についての前記呼気成分変化量計測工程にて計測された気体成分毎の変化量に基づいて、前記計測対象人物の状態を推定する状態推定工程と
を有することを特徴とする人体状態判定方法。 An electromagnetic wave transmission step of transmitting electromagnetic waves to a person to be measured;
An electromagnetic wave receiving step of receiving the electromagnetic wave transmitted by the electromagnetic wave transmitting step and reflected by the person to be measured;
Respiratory activity detection step of detecting the respiratory activity of the person to be measured based on the time change of the amplitude value of the received signal received in the electromagnetic wave receiving step;
Based on the time change of the amplitude value of the received signal for each gas component of the breath of the measurement target person, the breath component change amount measuring step for measuring the amount of change for each gas component;
A state estimation step of estimating the state of the person to be measured based on the amount of change for each gas component measured in the expiration component change amount measurement step for the respiratory activity detected in the respiratory activity detection step; A human body state determination method comprising:
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