JP2012196333A - 高齢者の居眠り運転防止の方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安定な覚醒が可能であり、実用可能性と実効性の高い、新規な高齢者ドライバーの居眠り運転防止技術を実現する。
【解決手段】磁界が空間的に変動分布する磁気発生器を移動体運転者の脊柱部に当てる。
【選択図】図２

Description

本発明は、近年多発している高齢者ドライバーの居眠り運転もしくは意識低下運転による交通事故の防止技術に関し、意識の持続的な覚醒の方法と装置の実用的技術全般に関するものである。

２００５年の統計では、交通事故による死亡者総数６８７１人のうち、６５歳以上の高齢者が全体の４２．６％（１９９５年比で２．４倍）を占め、その割合は年々増加すると見られている。運転免許保持者数は、６５歳以上で９７７万人、７０歳以上で５０７万人である。これは１０年前の２．５倍であり今後さらに増加すると見られることから、高齢者ドライバーの事故防止対策と新技術開発が急務となっている。高齢者ドライバーは、運転の経験と技術は豊富であるが、視力をはじめ五感の鈍化と筋力の衰えによる運転や交通状況の判断力・反射行動力が低下しているばかりでなく、脳の覚醒状態が不安定になっていることがとくに問題である。すなわち、不意の覚醒低下（居眠り）が度々生じ、短時間の盲目状態の運転が頻発し交通事故を引き起こすことが指摘されている。

この居眠り運転防止の方法としては、一時駐車して仮眠を取ることがベストとされているが、この行動を決意する前の居眠り運転が問題である。このことから、自動車関係企業や自治体関係機関等では大学と連携して、高齢者ドライバーの運転中の（１）覚醒状態のモニタリング（意識レベルの計測）の方法および（２）意識の活性化（意識レベルの制御）の方法の技術開発を進めている。これらの開発研究に関しては、これまで（１）の計測・評価の研究が大多数であり、とくに近年急速に進歩している画像処理技術を用いて、運転者の顔表情を赤外線等小型カメラ撮象処理によって判定する研究が主流となっている。そこでは、両目画像解析による瞬きの動特性、視線方向、さらにはドライビングシミュレータによる運転・体動特性時系列解析などにより、視認併用で眠気度の基本的判定が高度に行われるようになっている。

一方、（２）の意識レベル制御の研究は、ヒトの疲労、覚醒・睡眠の生理メカニズムの理解だけでなく、四肢運動の生理メカニズムなどの生理学的諸知識とその生理制御の総合的視点が必要となるため、工学技術者のみでなく医療技術者にとっても手探りの状態である。このため（２）の研究は比較的新しく、まずは日常感覚での素朴な視点による電子音覚醒効果、座席振動覚醒効果や香り吹きつけ覚醒効果などの個別的試みがある程度である。これらは、自動車企業関連での検証では「居眠りのリバウンド（一瞬の覚醒の後さらに深い眠りへ落ち込む）」としてその逆効果が指摘されており、これらの方法を用いる技術開発の将来展望が困難になっている。すなわち、生理学的に根拠のない思いつき的なこれらの手段では、安定した覚醒効果は期待できないものである。

特開２００３−２５８６６号公報

これに対して本発明は、疲労・睡眠のメカニズム、脳−中枢神経−四肢運動系の生理メカニズム、覚醒に必要な生理エネルギー発生のメカニズムを相互関連づけて把握し、安定な覚醒が可能となる「磁気プロトニクス原理」を適用するとともに、実用可能性と実効性の高い「空間分布パルス磁気列による脊柱部磁気刺激」の方法によって、新規な「高齢者ドライバーの居眠り運転防止技術」を実現したものである。

「磁気プロトニクス原理」は、本発明者らによって既に下記の特許を得ているものである。
１．特開２００３−８８５９２号 「微小パルス磁界発生装置及びそれを用いた血行促進・免疫力増強・組織再生システム」
２．特開２００３−８８８７３号 「水分子の導電率の増殖的増加方法及びその装置」
３．特許第４２３０２３０号 「水分子の導電率の増加磁界発生方法及び装置」

「磁気プロトニクス原理」は、生体細胞内の水に超低周波磁界を印加して水分子クラスターを形成するプロトン（水素原子核）を、同一寸法の水分子クラスターが集合しているドメイン内で自由に動けるようにし、ミトコンドリア内膜の分子モーターを駆動するプロトン流で細胞エネルギー物質アデノシン三リン酸（ＡＴＰ）の産生能を上げることによって、生体機能を活性化する原理である。

居眠りは、人体内の疲労物質（Ｏ₂ ^-ラジカル）の蓄積によって、ＡＴＰの産生能が低下して発生するので、「磁気プロトニクス原理」で中枢神経系部位の細胞でのＡＴＰの産生能を上げることで防止できることになる。

すなわち本発明は、運転席の背もたれに垂直に空間的にパルス磁界列を発生するパイプを設置して、運転者の脊柱部を磁気刺激し磁気プロトニクス原理で脊柱部を活性化させることで、居眠り運転を防止するものである。

本発明で、磁気刺激の部位を脊柱部としたのは、ヒトの覚醒中枢で覚醒神経伝達物質のセロトニンが延髄から発生し、大脳縁辺系−視床−海馬へ伝達して覚醒すること、および運転動作では大脳皮質・小脳の指令神経信号が脊髄を下降して四肢の筋肉に伝達すること、四肢筋肉のセンサ（筋紡錘）の信号が脊髄を上昇して大脳皮質・小脳に伝達する中枢経路であることを考慮したためである。

上述の空間的にパルス磁界列を発生するパイプは、磁化橄欖岩などの磁化砕石を充填した塩ビなどのパイプで実現される（図１）。図１は、直径５〜１１ｍｍの磁化橄欖岩砕石を充填した内径１６ｍｍ、長さ１００ｃｍの塩ビパイプの外部発生磁界分布を、２ｃｍ離れた磁気センサによって測定したものである。１００ｃｍ長で約２０個のプラス、マイナスのパルス磁界が分布しており、約５ｃｍ間隔で約１００ミリガウスのパルス磁界が発生している。磁界分布波形の測定は、パイプを９０度ずつ回転させた位置でそれぞれ測定した。パルス磁界が分布する理由は、隣り合う磁化砕石の内、比較的大きな磁化の石が隣接の比較的磁化が小さい石に磁化方向を反転させ、全体の合成磁界分布を急峻にするためと考えられる。このようなパルス磁界の分布は、磁化砕石の代わりに磁石を並べてパイプに充填した場合は、互いに吸着して全体として１個の磁石となるためパルス磁界分布は得られない。パルス磁界の発生は、磁化砕石充填の顕著な特性である。

そこで、このパイプに脊柱部を当てると、脊柱部の血管の血流により、血液細胞内や神経細胞内の水分子クラスターが、上記の空間分布パルス磁界中を走行して相対的に超低周波磁界を受け、磁気プロトニクス原理が成立して、脊柱部のＡＴＰ生成能を上げることが予測される。この血液細胞や神経細胞の活性化は、血管神経系および中枢神経系の活性化を伴う。

（ａ）は磁化石充填パイプの外観、（ｂ）〜（ｅ）はパイプを９０度ずつ回転させた場合のパイプ長さ方向磁界分布である。 （ａ）は自動車運転シートに垂直に磁化石充填パイプを設置した写真、（ｂ）は被験者がシートに着座して脊柱部に磁化石充填パイプが当たった場合の写真である。 磁気刺激の前と後における被験者の後頭部脳磁気を測定した結果のグラフである。 頭頂部脳波のＦＦＴ周波数スペクトルである。

以下、実施例によって本発明を詳細に説明する。

図２は、自動車運転シートに垂直に図１の磁化橄欖岩砕石充填塩ビパイプを設置した写真（ａ）、被験者が運転シートに着座して脊柱部に（ａ）の塩ビパイプが当たった場合の写真（ｂ）である。図３は、図２による磁気刺激の前と後における被験者の後頭部脳磁気を測定した結果である。脳磁気測定は、超高感度磁気インピーダンスセンサで行った。実験は、以下の手順で行った。
１） 被験者はシートに１０分間安静着座。
２） 後頭部脳磁気測定、記録。
３） シートにパイプを設置して被験者は１０分間安静着座。このとき、「パイプに磁気石が充填されているかどうかは不明」と被験者に告げる。（ブラインドテスト）
４） 後頭部脳磁気測定、記録。図３（ａ）は、高齢者健常男性（６９歳）の後頭部脳磁気測定結果である。

Ａは磁気石を充填しないパイプを当てた後の脳磁気信号のＦＦＴ周波数スペクトルであり、５〜１０Ｈｚ帯の成分が高く、眠い状態にある。
Ｂは、磁気石を充填したパイプを脊柱に当てた後のスペクトラムである。５〜１０Ｈｚの「まどろみ脳波」が顕著に減少し「安定な覚醒」のパターンになっている。

図３（ｂ）のＣが、パイプを当てる前の脳磁気スペクトルであり、Ａとほぼ同一のパターンであるので、磁気石充填パイプの覚醒効果が現れていると考えられる。磁気石充填パイプを脊柱に当てた後のこのＣからＢへのスペクトルの変化は、同一被験者において日を変えた３回の測定ですべて再現された。２回目と３回目の測定の場合は、他に４５歳男性１名と２２歳〜２４歳の男性４名も被験者となった。測定結果では、４５歳男性では６９歳男性の場合と同様にＣパターンからＢパターンへの変化が現れた。しかし、２２〜２４歳の被験者では、磁気石充填パイプを当てる前から覚醒パターンであったため、それ以上の覚醒効果は特に現れなかった。このことから、磁気石充填パイプによる覚醒効果は特に５０歳程度より以上の高齢の者に対して有効であると言える。

実施例１に示した磁気石充填パイプの高齢者の脊柱当て覚醒効果は、従来の脳波計測定によっても測定された。図４は、実施例１の同一の被験者（６９歳健常男性）が床に安静着座した場合の頭頂部、頭頂部の左右約５ｃｍの位置、後頭部の４点に液体電極を貼り、基準電極を左耳後部、人体アース電極を左手首に固定して測定した頭頂部脳波のＦＦＴ周波数スペクトルである。

Ａは、安静着座中の脳波のスペクトルであり、約６Ｈｚの成分が高く発生しており、被験者の脳がまどろみ状態にあることが分る。Ｂは、脊柱部に実施例１の場合と同一の磁気石充填パイプを１０分間当てた場合の脳波のスペクトルであり、Ａの６Ｈｚ成分は消失するが、約２Ｈｚ成分が高く現れている。Ｃは、パイプを取り外した直後の脳波のスペクトルであり、１〜３０Ｈｚの全ての成分が顕著に減少しており、まどろみ脳波（２〜６Ｈｚ）の減少により覚醒状態に変化したことが分かる。Ｄは、Ｃの状態から１０分後の脳波のスペクトルであり、Ｃの状態とほぼ同状態であり、覚醒状態が少なくとも１０分は持続していることが分る。

以上、実施例１、実施例２によって、本発明の詳細を説明した。本発明は、高齢者の居眠り運転防止用の覚醒の方法と装置に関するものであるが、高齢者に限定するものではなく、また運転時に限定するものでもない。勉学用、会議用、仕事用、高血圧症や精神疾患の治療用、リハビリテーション用、スポーツトレーニング用、健康増進用など広く覚醒効果・精神安定集中効果・血行促進効果を必要とする分野に適用できるものである。また、磁気石充填容器の形状は、円筒パイプに限るものではなく、平型パイプ、ドーナッツ型、轡型、平板型等多様な形状が適用できる。

Claims (3)

1. 磁界が空間的に変動分布する磁気発生器を移動体運転者の脊柱部に当てることを特徴とする、高齢者の居眠り運転防止の方法及び装置。
2. 請求項１の磁気発生器は、空間的にほぼ周期的なパルス磁界を発生する磁気発生器であることを特徴とする、請求項１記載の高齢者の居眠り運転防止の方法及び装置。
3. 請求項２の磁気発生器は、脊柱部に当てる細長形状の中空非磁性容器に磁化砕石を充填した構成であることを特徴とする、請求項１記載の高齢者の居眠り運転防止の方法及び装置。