JP2012066706A - 車両用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両のワイパーやウィンカーの作動周期を、運転者の拍動周期とずらすことで、運転者の眠気を予め防止する車両用制御装置を提供する。
【解決手段】運転者２の内臓の拍動を常に計測する拍動計測手段４と、拍動計測手段４が計測した拍動により運転者２の拍動周期３を常に計測する拍動周期計測手段５と、運転者２が運転する車両６のワイパー７とウィンカー８の少なくとも一方の作動周期９を制御する作動周期制御手段１０と、を備え、作動周期制御手段１０は、最新の拍動周期３と作動周期９とが、一致しないように作動周期９を制御することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両のワイパー又はウィンカーの作動周期を運転者の拍動周期に応じて変化させる車両用制御装置に関する。

本発明者は、夜間に自動車を運転していたところ、小雨が降り出したためワイパーを作動させて自動車の運転をすることがあった。すると、それまで眠気をあまり感じていなかった本発明者が、運転中にも関らず、度々眠気に誘われ運転中にひやりとする体験を幾度か経験した。

これまでに本発明者は、運転中に眠気を感じたことはあったものの、そのような眠気は、一般に知られている、高速道路での運転といった単調な運転環境による外的要因によるものや、慢性疲労、睡眠不足、長時間運転による疲労などの内的要因によるものであった。

しかし、一般道を運転する場合や、健康な状態で運転する場合においても、夜間の運転時に小雨が降り出しワイパーを作動させて運転をすると、何故か眠気に誘われることを幾度も経験した。本発明者は、このような経験を重ねるうちに、この眠気は、上記の要因とは異なる要因により誘発されるものではないかとの知見を得た。

そして、本発明者は、眠気の原因について、運転する時間帯と、運転時の状況との関係を詳細に検討した結果、次の事実を把握するに至った。
（１）夜間の運転時に小雨が降り出しワイパーを作動させて運転をすると、眠気に誘われることはあるが、昼間の運転時には、同じ状況でもさほど眠気に誘われることがない。つまり、夜間が眠気誘発の要因の１つである。
（２）夜間の運転時に小雨が降り出しワイパーを作動させて運転をすると、眠気に誘われることはあるが、夕立のような激しい雨が降り出してワイパーを作動させて運転した場合には、眠気に誘われることはない。つまり、小雨によるワイパーの作動が眠気誘発の要因の１つである。

本発明者は、上記事実から、眠気が誘発される原因を以下のように考える。
夜間は、昼間の交感神経から副交感神経に切りかわることにより、心拍や脈拍などの収縮運動である拍動がゆっくりとなる。また、小雨でワイパーを作動させた場合には、ワイパーが作動する周期であるワイパーの作動周期が比較的ゆっくりとなる。
よって、夜間の運転時に小雨が降り出しワイパーを作動させて運転すると、副交感神経の働きでゆっくりとなった拍動周期と、ワイパーの作動周期とが同期することにより眠気が誘発されると考える。又は、ゆったりとしたワイパーの作動周期に拍動周期が近接する場合には、夜間で優位となった副交感神経の働きにより、副交感神経をより一層優位とするために、次第に運転者の拍動をワイパーの作動周期に同期させることにより、眠気が誘発されると考える。

特許文献１は、運転中の運転者から実際の心拍数を計測し、実際の心拍数に基づいて車両の制御を行う技術が開示されている。

特開平６−２５５５１７号公報

しかし、特許文献１に記載された発明は、予め設定された心拍数と運転者の実際の心拍数との偏差に基づき車両を制御する。つまり、運転者の眠気に対して車両を制御する場合には、心拍数に運転者の眠気が反映されて初めて眠気に対する車両制御が可能となるものである。
一方、本発明者が鋭意検討を重ねた結果、辿り着いた眠気の要因は、従来の眠気とは異なり、車両を構成するワイパーの作動が運転者の拍動周期と同期又は近接すると、運転者の眠気を誘うものである。つまり、ワイパーの作動が眠気を誘発するものである。
したがって、心拍数により車両を制御する特許文献１に記載された発明は、ワイパーの作動による生じる眠気を予防することができない。

本発明の課題は、ワイパーなどの車両を構成する各部位の作動周期を、運転者の拍動周期とずらすことで、運転者の眠気を予め防止する車両用制御装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明の車両用制御装置は、
運転者の内臓の拍動を常に計測する拍動計測手段と、
拍動計測手段が計測した拍動により運転者の拍動周期を常に計測する拍動周期計測手段と、
運転者が運転する車両のワイパーとウィンカーの少なくとも一方の作動周期を制御する作動周期制御手段と、を備え、
作動周期制御手段は、最新の拍動周期と作動周期とが、一致しないように作動周期を制御することを特徴とする。

本発明の車両用制御装置は、運転者の最新の拍動周期と、ワイパーとウィンカーの少なくとも一方の作動周期とが、一致しないように制御するため、リアルタイムにワイパーとウィンカーの少なくとも一方を制御することができる。よって、運転者の拍動周期とワイパーとウィンカーの作動周期とが同期することがなく、ワイパーやウィンカーが作動することにより誘発される運転者の眠気を予防することができる。
また、リアルタイムにワイパーやウィンカーを制御するため、昼夜関係なく、ワイパーやウィンカーにより誘発される運転者の眠気を予防できる。

また、拍動周期計測手段は、計測した拍動からノイズを除去したノイズ除去拍動を生成するノイズ除去拍動生成手段を有し、ノイズ除去拍動に基づいて、拍動周期を常に計測することができる。計測した拍動からノイズを除去することにより、運転者の拍動周期を精度よく計測することができる。そのため、ノイズにより誤って計測された拍動周期により作動周期を制御した場合に、運転者の実際の拍動周期が作動周期と一致するのを防止でき、ワイパーやウィンカーの作動による運転者の眠気誘発を予防できる。

また、作動周期が拍動周期よりも短くすることができる。一般的に夜間は、副交感神経が交感神経に比べて優位となる。そのため、副交感神経の働きにより、人（運転者）の拍動はゆっくりとなる。したがって、特に、夜間に作動周期を拍動周期よりも長くした場合には、ゆっくりとしたワイパーやウィンカーの作動により、優位である副交感神経の働きが活性化され運転者の眠気を誘発する可能性がある。そこで、作動周期を拍動周期よりも短くすることで、副交感神経の働きを抑制し、ワイパーやウィンカーの作動による運転者の眠気誘発を予防できる。

更に、拍動周期が心拍周期若しくは脈拍周期とすることができる。よって、運転者の人体から生じる拍動の周期と、ワイパーやウィンカーの作動周期とをずらすことにより、副交感神経の働きを抑制し、運転者の眠気誘発を予防できる。

一方、拍動周期計測手段は、車両のステアリングと運転者の座席シートの少なくとも一方に備わることができる。車両のステアリングや運転者の座席シートは、運転者が運転する際、常に運転者の体の一部と接触する。そのため、ステアリング又は運転者の座席シートに拍動周期計測手段を設けることで、常に運転者の最新の拍動周期を計測することができる。

ウィンカーは、点滅表示するウィンカー表示部と動作音を発生するウィンカー音声部とを有することができる。そのため、ウィンカーが点滅する周期やウィンカー音の発生する周期を運転者の拍動周期とずらすことができる。ウィンカーは、天気や昼夜を問わず使用され、音と光を発するため、頻繁に使用され、視覚及び聴覚を通じて運転者に周期的な刺激を与える。それ故、運転者に対し眠気を誘発する可能性の強いウィンカー表示部とウィンカー音声部を制御することにより、運転者の眠気誘発をより一層予防できる。

本発明の車両用制御装置の概略図を示すブロック図。 図１の車両のステアリングを示した図。 図１の車両の座席シートを示した図。 心拍波形と脈拍波形を示す参考図。 眠気の誘発を予防する処理手順を示すのフローチャート。 図５のフローチャートの変形例。

以下、本発明を実施するための形態を添付の図面を用いて説明する。
図１は、本発明の車両用制御装置１の概略図を示すブロック図である。車両用制御装置１は、拍動計測手段４と、制御ＥＣＵ１４（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）とを備える。

拍動計測手段４は、運転者２の内臓の拍動を常に計測し、車両６のステアリング１２と運転者２の座席シート１３の少なくとも一方に備わる生体センサー１５である。該生体センサー１５は、運転者２の心拍を計測する心拍センサー１６と脈拍を計測する脈拍センサー１７とを有する。

心拍センサー１６が車両５のステアリング１２に取り付けられる場合は、ステアリング１２のリム部の外周縁に沿って円弧状に電極が取り付けられる（図２）。運転者２がリム部を握持することで当該リム部の電極を押圧し、心拍センサー１６は、運転者２の心臓が収縮することで生じる微弱な電気信号から心拍波形（図４）を抽出する。
心拍センサー１６が運転者２の座席シート１３に取り付けられる場合は、座席シート１３に着座する運転者２の心臓Ｈのエコー測定を行うエコー測定ユニットが座席シート１３に埋設される（図３）。当該エコー測定ユニットは、測定用超音波送信部と反射超音波受信部とを有する。測定用超音波送信部から超音波を検出プローブとして心臓に向けて入射させると、心臓の動きによりドップラー効果を生じた反射波が生じる。この反射波から心拍波形（図４）を抽出する。

脈拍センサー１７が車両６のステアリング１２に取り付けられる場合は、運転者２が握持するリム部に、運転者２の血流の変化を光学的に検出できる脈波測定用のＬＥＤ装置が取り付けられる（図２）。当該ＬＥＤ装置は、発光素子と受光素子とを有する。発光素子から運転者２の指先に赤外線を投射すると、指先の血流中のヘモグロビンにより赤外線が反射される。この反射された赤外線から脈拍波形（図４）を抽出する。
脈拍センサー１７が運転者２の座席シート１３に取り付けられる場合は、座席シート１３に着座する運転者２の脈拍を測定する圧力センサーが座席シート１３に埋設される（図３）。該圧力センサーに基づき脈拍波形（図４）を抽出する。

また、拍動計測手段４はノイズ除去拍動生成手段１１を有する。該ノイズ除去拍動生成手段１１は、生体センサー１５である拍動計測手段４が計測した拍動からノイズを除去したノイズ除去拍動を生成するノイズ除去回路１８である。ノイズ除去回路１８は、心拍センサー１６と脈拍センサー１７が抽出した心拍波形（図４）と脈拍波形（図４）からノイズを除去したノイズ除去心拍波形とノイズ除去脈拍波形を得る。

制御ＥＣＵ１４は、通常のコンピュータの構造を有し、図１に図示されていないが、各種演算や情報処理を司るＣＰＵ、ＣＰＵの作業領域としての一時記憶部であるＲＡＭ、各種情報を記憶する不揮発性のメモリを備える。
また、制御ＥＣＵ１４は、拍動周期計測手段５と作動周期制御手段１０とを有する。

拍動周期計測手段５は、拍動計測手段４である生体センサー１５が計測した拍動から運転者２の拍動周期３を常に計測する拍動周期演算部である。当該拍動周期計測手段５は、ノイズ除去拍動生成手段１１が生成したノイズ除去心拍波形とノイズ除去脈拍波形から、ピークＰを検出し、ピークＰが出現する時間間隔から心拍数及び脈拍数を検出することにより、運転者２の心拍周期と脈拍周期を得る。

作動周期制御手段１０は、運転者２が運転する車両６のワイパー７とウィンカー８の少なくとも一方を制御する。具体的には、ワイパー７ならば、ワイパー７を駆動するワイパーモーターＭを制御することにより、車両６のフロントガラスを往復運動するワイパーブレードの周期を制御する。
一方、ウィンカー８ならば、ウィンカー表示部８ａに対し電力を供給するリレーを制御することにより、ウィンカー表示部８ａが点滅する点滅周期を制御する。当該リレーがバイメタルを用いた機械式リレーならば、ウィンカー表示部８ａの点滅周期に対応し、ウィンカー８の動作音が周期的に生ずる。そのため、リレーを制御するのみで、ウィンカー８の動作音も制御することができる。また、当該リレーが半導体素子を用いた電子式リレーならば、リレーの動作音が無音となるため、ウィンカー８の擬似動作音を発生するウィンカー音声部８ｂであるスピーカーを有し、かかるスピーカーを制御することにより、ウィンカー８の擬似動作音の周期を制御する。

以上の構成のもとで、車両用制御装置１は、運転者２の眠気の誘発を防止することができる処理を実行する。その処理手順が図５のフローチャートに示されている。かかる処理手順を予めプログラム化して、例えば、制御ＥＣＵ１４のメモリに記憶しておき、制御ＥＣＵ１４が呼び出して自動的に実行する。

図５の処理では、まずＳ１で拍動計測手段４は、運転者２の拍動を測定し、Ｓ２に進む。続いてＳ２において、拍動計測手段４のノイズ除去拍動生成手段１１が、Ｓ１で測定した拍動からノイズを除去して、Ｓ３に進む。Ｓ３では、制御ＥＣＵ１４の拍動周期制御手段５がＳ２でノイズを除去したノイズ除去拍動から拍動の周期を算出して、Ｓ４に進む。ノイズを除去したノイズ除去拍動により精度よくピークを検出することができる。

Ｓ４に進むと、制御ＥＣＵ１４は、ワイパー７とウィンカー８の少なくとも一方が作動しているかを判定する。ワイパー７とウィンカー８の少なくとも一方が作動している場合（Ｓ４：ＹＥＳ）は、Ｓ５に進み、いずれも作動していない場合（Ｓ４：ＮＯ）は、Ｓ１に戻り運転者２の拍動を計測する。

Ｓ５に進むと、制御ＥＣＵ１４の作業周期制御手段１０は、Ｓ３で得た最新の拍動周期３から、ワイパー７とウィンカー８の作動周期９とが、一致しないように作動周期９を制御する。具体的には、作動周期制御手段１０は、作動周期９が最新の拍動周期３より短くなるよう制御する。より詳細には、作動周期９は、拍動周期３に対して８割から９割程度、時間が短縮した周期となるように制御する。作動周期９が拍動周期３に対して８割未満となると、作動周期９が短くなりすぎ、ワイパー７やウィンカー８の作動が極端に速くなり過ぎて運転者２の注意散漫を招く結果となる。また、９割を超えると、作動周期９が拍動周期３に対して然程短くならず、運転者２の眠気の誘発を予防する効果を十分に得ることができない。そのため、作動周期９が拍動周期３に対して、８割から９割時間が短縮した周期であることにより、効果的に運転者２の眠気の誘発を予防できる。

例えば、ウィンカー８であるならば、ウィンカー表示部８ａを、運転者２の拍動周期３から８割〜９割程度に短縮した周期に制御し、ウィンカー音声部８ｂも、同様に制御を行う。一方、ワイパー７も作動している場合には、ワイパー７も同様に制御を行う。

Ｓ５において、制御ＥＣＵ１４の作業周期制御手段１０は、Ｓ３で得た最新の拍動周期３から、ワイパー７とウィンカー８の作動周期９とが、一致しないように作動周期９を制御すると、再びＳ１に戻り、同じ工程を繰り返す。それにより、運転者２の最新の拍動周期３に基づいてワイパー７やウィンカー８が作動する作動周期９をリアルタイムに制御することができるので、運転者２の眠気の誘発を予防することができる。
また、ステアリング１２と座席シート１３の両方に、生体センサー１５を備えた場合には、ステアリング１２か座席シート１３に備わる生体センサー１５により、拍動を常に計測できるので、リアルタイムに眠気を予防することができる。

なお、図６は、図５のフローチャートの変形例を示したものであり、拍動周期計測手段５が、運転者２の脈拍が不整脈か否かを判定する不整脈判定手段を有するものである。図６のフローチャートは、図５のフローチャートのＳ２とＳ３との間に、運転者２の脈拍が不整脈であるか否かを判定する工程が追加されたものである。具体的には、Ｓ２で拍動計測手段４のノイズ除去拍動生成手段１１が、Ｓ１で測定した拍動からノイズを除去して、Ｓ２´に進む。Ｓ２´では、不整脈判定手段により、運転者２の脈拍が不整脈であるか否かを判定する。運転者２の脈拍が不整脈である場合（Ｓ２´：ＹＥＳ）は、Ｓ１に戻り、運転者２の脈拍が不整脈でない場合（Ｓ２´：ＮＯ）は、Ｓ３に進む。そのため、運転者２の脈拍が不整脈である場合は、ワイパー７やウィンカー８の制御が行われないため、ワイパー７やウィンカー８の誤作動を防止することができ、運転者２の眠気誘発を防止することができる。

１ 車両用制御装置
２ 運転者
３ 拍動周期
４ 拍動計測手段
５ 拍動周期計測手段
６ 車両
７ ワイパー
８ ウィンカー
８ａ ウィンカー表示部
８ｂ ウィンカー音声部
９ 作動周期
１０ 作動周期制御手段
１１ ノイズ除去拍動生成手段
１２ ステアリング
１３ 座席シート

Claims (6)

1. 運転者の内臓の拍動を常に計測する拍動計測手段と、
   前記拍動計測手段が計測した拍動により前記運転者の拍動周期を常に計測する拍動周期計測手段と、
   前記運転者が運転する車両のワイパーとウィンカーの少なくとも一方の作動周期を制御する作動周期制御手段と、を備え、
   前記作動周期制御手段は、最新の前記拍動周期と前記作動周期とが、一致しないように前記作動周期を制御することを特徴とする車両用制御装置。
2. 前記拍動周期計測手段は、計測した前記拍動からノイズを除去したノイズ除去拍動を生成するノイズ除去拍動生成手段を有し、
   前記ノイズ除去拍動に基づいて、前記拍動周期を常に計測することを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
3. 前記作動周期が前記拍動周期よりも短いことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用制御装置。
4. 前記拍動周期が心拍周期若しくは脈拍周期であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の車両用制御装置。
5. 前記拍動周期計測手段は、前記車両のステアリングと前記運転者の座席シートの少なくとも一方に備わることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の車両用制御装置。
6. 前記ウィンカーは、点滅表示するウィンカー表示部と動作音を発生するウィンカー音声部とを有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の車両用制御装置。

Images