JP2011067284A

JP2011067284A - 疲労検査装置

Info

Publication number: JP2011067284A
Application number: JP2009219587A
Authority: JP
Inventors: Yuji Iwata; 裕司岩田; Arata Satori; 新佐鳥; Yusuke Takeuchi; 佑介竹内
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2009-09-24
Filing date: 2009-09-24
Publication date: 2011-04-07

Abstract

【課題】被検査者への負担が少なく、簡便に人の疲労の度合を判定する疲労検査装置を提供する。
【解決手段】カメラ２により、少なくとも被検査者の一部の分光反射強度が計測され、分光反射強度取得部１２によりその計測値が取得される。一方、基準分光情報記憶部１３には、過去に取得したその被検査者の分光反射強度に基づく基準分光情報が記憶されている。疲労判定部１４は、分光反射強度取得部１２により取得された分光反射強度に基づく分光反射情報と基準分光情報とを比較することにより、被検査者の疲労の度合を判定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、人の疲労の度合を検査する疲労検査装置に関する。

従来、労働における安全衛生や車両等の運転における安全確保、また、快適な日常生活を目的として、人の疲労度を測定する技術の検討が進められている。例えば、特許文献１の技術では、人の体液に含まれる５−アミノレブリ酸の量を疲労関連物質として測定し、その量の多寡に応じて疲労度を測定している。また、特許文献２の技術では、疲労関連物質が特定の波長の光を吸収する特性を有していることに着目して、広スペクトルの光を被験者の検体試料に照射し、反射光，透過光，透過反射光のスペクトルを測定することにより、疲労度合の判定を行っている。なお、この特許文献２の技術では、検体試料として、血液，尿，その他の体液，組織，組織抽出液，耳，手足の指先等の生体の一部を用いている。

特開２００７−１９２６５９号公報国際公開２００６−１２３６１１号公報

上述の特許文献１，２の技術では、疲労による体液や組織内に疲労関連物質が増加することに着目して、その疲労関連物質の量を測定することにより疲労度合を判定している。そのため、疲労関連物質の量が正確に測定できれば、的確に疲労度合を判定することができる。

しかしながら、これらの技術では、体液等の検体を採取する手間や環境が必要となる。また、疲労関連物質の量を測定するためには検体に対する前処理が必要であり、そのための手間や環境も必要となる。

また、特許文献２には、人体の一部を検体として使用できる旨が記載されているが、透過光を用いる場合には耳や指先等の光が透過する部位に限定される。また、反射光を用いる場合には部位の限定は少ないが、肌による反射光の影響に対しての検討が行われていない。

本発明の目的は、このような課題に鑑み、被検査者への負担が少なく、簡便に人の疲労の度合を判定する疲労検査装置を提供することである。

前記課題を解決するために、本発明の疲労検査装置は、少なくとも被検査者の一部の分光反射強度を計測するカメラと、前記カメラにより計測された前記分光反射強度を取得する分光反射強度取得部と、過去に取得した前記被検査者の前記分光反射強度に基づく基準分光情報を記憶する基準分光情報記憶部と、前記分光反射強度取得部により取得された前記分光反射強度に基づく分光反射情報と前記基準分光情報とを比較することにより、前記被検査者の疲労の度合を判定する疲労判定部と、を備えている。

人は疲労に伴って、血流の低下（比較的短期間の疲労の度合を反映）やメラニンの沈着（比較的長期間の疲労の度合を反映）が生じることが判明している。外見的には、これらの反応は肌の色の変化として捕らえることができる。したがって、疲労していない状態での肌の色と検査時の肌の色とを比較することにより疲労の度合を判定することができる。また、通常の３バンドのカラーカメラは、肌の色を十分取得することができず、環境光等の変動の影響をキャンセルするにも適していない。そのため、本発明の疲労検査装置は、上記構成を備えている。この構成により、検査時の肌の色が分光反射情報として取得され、基準分光反射情報と比較することにより、被検査者の疲労の度合を判定することができる。また、被検査者の一部としては、通常の状態で露出しており、平坦に近い部位が望ましい。そのため、本発明の疲労検査装置の好適な実施形態の一つでは、前記被検査者の一部を頬としている。

通常、被検査者の一部の分光反射強度は取得する環境によって変動する。そのため、本発明の疲労検査装置の好適な実施形態の一つでは、前記分光反射情報を取得した際の環境に応じて前記分光反射情報を補正する分光情報補正部を備えている。これにより、より的確に被検査者の疲労の度合を判定することができる。なお、ここでの環境とは、環境光、カメラと被検査者との位置関係等である。

また、被検査者の肌の色は、被検査者の行動（起床からの経過時間、飲食等）によっても影響を受けるため、環境として時刻を用いることや分光反射強度を取得するタイミングを調整することも望ましい。そのため、本発明の疲労検査装置の好適な実施形態の一つでは、時刻を計測する計時部を備え、前記分光反射強度取得部は、前記計時部から取得した時刻に基づいて前記分光反射強度を取得するタイミングを調整する。この構成により、適当な時刻に分光反射強度を取得することができる。

本発明の疲労検査装置を組み込んだ洗面台の図である。本発明の疲労検査装置の制御モジュールの機能ブロック図である。本発明の疲労検査装置の処理の流れを表すフローチャートである。基準分光情報と疲労時に計測された分光反射情報とを表すグラフである。

以下、図面を用いて本発明の疲労検査装置の実施形態を説明する。本実施形態における疲労検査装置は、洗面台に組み込まれている。洗面台は、毎日同様の時刻に使用されるものであり、照明環境の変動が少ないため、取得される分光反射強度に対する外乱の影響を低減することができ、疲労検査装置の適用場所として適している。また、被検査者は洗面台に対して略同じ位置に立つと考えられるため、被検査者と疲労検査装置との位置関係の観点からも好ましい。

図１に示すように、本実施形態における疲労検査装置は、被検査者を照らす照明装置１、被検査者の身体の部位における分光反射強度を計測するカメラ２、カメラ２の制御やカメラ２により測定された分光反射強度を処理する制御モジュール１０を備えている。

洗面台の正面中央には、鏡３が備えられており、照明装置１は鏡３の両側に面光源として設置されている。照明装置１は、光源１ａとして、幅広い波長の光が含まれ、人体に対する影響が少ないハロゲンランプを用いている。当然ながら、光源１ａとしてＤ６５を始めとして、他の光源を用いても構わない。また、光源１ａからの光を面光源とするために、光源１ａの前面に拡散板１ｂを備えている。

本実施形態におけるカメラ２は、複数の波長帯の分光反射強度を取得するマルチバンドカメラを用いる。

制御モジュール１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ，ＲＯＭ等をバスにより接続することにより構成されている。図２は、制御モジュール１０の内部に構成される機能部を表す機能ブロック図である。図に示すように、制御モジュール１０は、カメラ２等を制御する制御部１１、カメラ２により計測された分光反射強度を取得する分光反射強度取得部１２、疲労の度合を判定するための基準値である基準分光情報を記憶する基準分光情報記憶部１３、カメラ２により計測された分光反射強度に基づく分光反射情報と基準分光情報記憶部１３に記憶されている基準分光情報とを比較することにより、疲労の度合を判定する疲労判定部１４、日時を計測する計時部１５、を備えている。

制御部１１は、カメラ２の制御や疲労判定装置全体の処理を制御する機能を有している。

分光反射強度取得部１２は、カメラ２により計測された分光反射強度を取得し、疲労判定部１４に渡す機能を有している。

基準分光情報記憶部１３は、フラッシュメモリ等の不揮発性記憶媒体により構成されており、基準分光情報が記憶されている。この基準分光情報は、被検査者の疲労の度合を判定するための基準となる分光反射情報である。したがって、基準分光情報は被検査者が疲労していない状態で取得される必要がある。

疲労判定部１４は、検査時の分光反射情報と基準分光情報とに基づいて被検査者の疲労の度合を判定する機能を有している。

計時部１５は、日時を計測する機能を有している。例えば、計時部１５は、特定の日時（例えば、1970年1月1日午前00:00:00）からの経過時間を計測するタイマーとして構成され、その経過時間に基づいて問い合わせがあった時点での日時を返すように構成することができる。

図３は本発明の疲労検査装置の処理の流れを表すフローチャートである。まず、制御モジュール１０は基準分光情報の設定処理であるか否かを判定する（＃０１）。この判定は、被検査者が図示しない操作部等を操作することにより明示的に指示したか否か、また、計時部１５に問い合わせた現在時刻が所定の時刻（起床直後、出勤前等）であるか否か等、様々な条件により行うことができる。制御モジュール１０は、このときの判定結果を記憶しておき、以下の分光反射情報の取得処理に移行する。

まず、制御部１１は、カメラ２および分光反射強度取得部１２に対して分光反射強度を取得するよう指示を与える。このとき、被検査者はカメラ２の計測範囲に標準白色板を設置する。標準白色板とは、全波長域にわたって略均一な分光特性を有する平板であり、この標準白色板の分光反射強度から照明の分光特性を得ることができる。

上述の処理により、カメラ２により標準白色板の分光反射強度（以下、標準分光反射強度と称する）が計測され、その標準分光反射強度が分光反射強度取得部１２より取得される（＃０２）。取得された標準分光反射強度はメモリ（図示せず）に一時記憶される。なお、本実施形態におけるカメラ２は、所定の空間領域の分光反射強度を計測して行列状のデータを出力するものである。したがって、カメラ２から出力される分光反射強度は、ｆ（λ，ｘ，ｙ）と表すことができる。ここで、λは光の波長帯、ｘおよびｙはカメラ２の計測面の座標を表している。

一般的に、標準白色板の分光反射特性や照明にはむらが存在しており、むらがある状態でのデータ処理は望ましくない。そのため、本実施形態では、このようなむらを低減するために、標準分光反射強度の所定範囲のデータの平均を用いている。例えば、座標（ｘ０，ｙ０）を起点とする幅ｗ，高さｈの範囲（以下、特定領域と称する）のデータの平均を用いる場合には、式（１）の演算が行われる。なお、以下の説明では、分光反射強度とは、式（１）により求められたｆ（λ）を指し、カメラ２から出力された行列状の分光反射強度ｆ（λ，ｘ，ｙ）は２次元分光反射強度と言うものとする。また、式（１）により求められた標準白色板の分光反射強度（標準分光反射強度）を特にＳ（λ）と表す。

なお、この標準分光反射強度Ｓ（λ）は光源１ａの分光分布の影響をキャンセルするために使用されるものであるため、分光分布が均一で、経時変化しない光源１ａを用いる等の場合には、この標準分光反射強度Ｓ（λ）は用いなくとも構わない。

上述の処理により標準分光反射強度Ｓ（λ）が取得されると、被検査者は標準白色板に代えて自身の顔がカメラ２の計測範囲となるように、洗面台の前に立つ。制御部１１は、再度カメラ２および分光反射強度取得部に対して分光反射強度を取得するよう指示を与えると、顔の２次元分光反射強度ｆ（λ，ｘ，ｙ）が取得される。このとき、顔の２次元分光反射強度ｆに基づいて、顔の特定部位を特定し、式（１）における所定領域がこの特定部位となるようにｘ０，ｙ０，ｗ，ｈを定め、式（１）により顔の分光反射強度ｆ（λ）を求める（＃０３）。なお、顔の特定部位は、常に露出しており、疲労に伴う色の変化が顕著である頬を用いることが望ましい。

制御部１１は、標準分光反射強度Ｓ（λ）と顔の分光反射強度ｆ（λ）が求められると、顔の分光反射強度ｆ（λ）から照明装置１の分光特性をキャンセルした分光反射率ｐ（λ）、すなわち標準白色板の分光反射強度に対する顔の分光反射強度の相対的な割合（相対反射率）を式（２）により算出する（＃０４）。なお、この分光反射率ｐ（λ）は、本発明の分光反射情報に対応するものであるため、以下では分光反射情報と称する。
ｐ（λ）＝ｆ（λ）／Ｓ（λ）・・・（２）

なお、この分光反射情報ｐ（λ）をベクトルとみなし、分光反射情報ｐ（λ）を正規化する単位ベクトル化の演算処理を施しておくと、照明装置１の照度むらの影響を低減することができるため、好適である。

制御部１１は、このようにして顔の分光反射情報ｐ（λ）が求められると、ステップ＃０１の判定結果に応じて、基準分光情報の登録処理と疲労の度合の判定処理とに切り替える（＃０５）。すなわち、ステップ＃０１の判定結果が基準分光情報の登録であれば（＃０５のＹｅｓ分岐）、基準分光情報記憶部に、求められた分光反射情報を基準分光情報ｐ_s（λ）として記憶させ（＃０６）、処理を終了する。

一方、ステップ＃０１の判定結果が基準分光情報の登録でない場合には（＃０５のＮｏ分岐）、制御部１１は疲労判定部１４に対して、疲労の度合の判定処理を実行するように指示を出す。このとき、疲労判定部１４にはメモリを介して上述の処理により求められた分光反射情報ｐ（λ）が送られている。

疲労判定部１４は、基準分光情報ｐ_s（λ）を基準分光情報記憶部１３から取得し（＃０７）、分光反射情報ｐ（λ）と基準分光情報ｐ_s（λ）とを比較することにより被検査者の疲労の度合を判定する（＃０８）。

図４は、同一被検査者の基準分光情報と疲労した状態で計測された分光反射情報（相対反射率）をプロットしたグラフである。図中の実線は仕事前の疲労していない状態の分光反射情報（基準分光情報）である。一方、図中の点線は仕事後の疲労した状態の分光反射情報である。なお、このグラフの横軸は波長、縦軸は相対反射率を表している。図から明らかなように、仕事前の相対反射率に比べて仕事後の疲労した状態で計測された相対反射率は、ほぼ全波長域にわたって低下している。このグラフは、疲労に伴う顔色の変化が顔の分光反射率に影響を与えていることを示している。疲労判定部１４は、基準分光情報に対して検査時の分光反射情報がどの程度低下しているかに基づいて被検査者が疲労しているか否かを判定する。また、分光反射情報の低下の度合によって被検査者の疲労の度合を判定する構成としても構わない。疲労判定部１４は、このようにして判定された結果を制御部１１に返す。

疲労判定部１４から判定結果を受けた制御部１１は、疲労結果を被検査者に通知する（＃０９）。通知の方法としては、スピーカ（図示せず）からの音声出力、モニタ（図示せず）への文字情報としての出力等を用いることができる。

〔別実施形態〕
（１）上述の実施形態では、カメラ２としてマルチバンドカメラを用いたが、通常のモノクロカメラと特定の波長帯の光のみを透過するフィルタとを組み合わせてカメラ２を構成しても構わない。この場合には、複数のフィルタをターレット等に組み込んでモノクロカメラのレンズの前に設置し、制御モジュール１０によりターレットを回転させつつモノクロカメラにより撮影するように構成すると好適である。

（２）上述の実施形態では、カメラ２が撮影可能な全ての波長帯を用いて疲労の度合を判定したが、特定の波長のみを用いて疲労の度合を判定しても構わない。この場合、別実施形態（１）の構成のカメラ２を用いると、安価に疲労検査装置を構成できるため、好ましい。

（３）上述の実施形態の制御モジュールに、分光反射情報を取得した環境に応じて、その分光反射情報を補正する分光情報補正部を設けても構わない。なお、分光反射情報を取得した環境とは、取得した日時や取得した際の被検査者の立ち位置等の被検査者とカメラ２との位置関係等、分光反射情報に影響を与える要因をいう。

（４）上述の実施形態では、単一の被検査者が利用する場合を説明したが、本発明の疲労検査装置は多人数でも使用することができる。その場合には、被検査者を特定する認証部を備える必要がある。また、基準分光情報記憶部１３には各被検査者を特定可能な識別子とその被検査者の基準分光情報を関連付けて記憶しておく。さらに、疲労の度合の判定時には、認証部により認証された被検査者の基準分光情報を基準分光情報記憶部１３から取得し、計測された分光反射情報との比較を行う。

（５）上述の実施形態では、疲労検査装置を洗面台に組み込んだが、他の機器や用途にも用いることができる。例えば、車両に組み込み、運転における疲労の度合を測定したり、作業に従事する労働者を計測可能な位置に設置し、作業における労働者の疲労を計測したりすると、運転や労働における疲労に起因する危険の回避に利用することができる。

（６）上述の実施形態では、被検査者が疲労検査装置の前に立った際に疲労度の判定を行ったが、疲労度の判定は所定の時刻にのみ行うように構成しても構わない。例えば、計時部１５により計測された日時が所定の時刻である場合にのみ、分光反射強度取得部１２が被検査者の分光反射強度を取得する構成とすることができる。これにより、適切な時刻にのみ疲労度の判定を行うことができる。

本発明は、人の疲労の度合を検査する疲労検査装置に利用することができる。

２：カメラ
１０：制御モジュール
１１：制御部
１２：分光反射強度取得部
１３：基準分光情報記憶部
１４：疲労判定部
１５：計時部

Claims

少なくとも被検査者の一部の分光反射強度を計測するカメラと、
前記カメラにより計測された前記分光反射強度を取得する分光反射強度取得部と、
過去に取得した前記被検査者の前記分光反射強度に基づく基準分光情報を記憶する基準分光情報記憶部と、
前記分光反射強度取得部により取得された前記分光反射強度に基づく分光反射情報と前記基準分光情報とを比較することにより、前記被検査者の疲労の度合を判定する疲労判定部と、を備える疲労検査装置。
前記被検査者の一部は頬である請求項１記載の疲労検査装置。
前記分光反射情報を取得した際の環境に応じて前記分光反射情報を補正する分光情報補正部を備えた請求項１又は２記載の疲労検査装置。
時刻を計測する計時部を備え、
前記分光反射強度取得部は、前記計時部から取得した時刻に基づいて前記分光反射強度を取得するタイミングを調整する請求項１から３のいずれか一項に記載の疲労検査装置。