JP2018201888A - 振動測定装置及び振動測定プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】運転手の体表面が自動車の背もたれ部の接触面から離れた場合に、誤った生体情報を出力してしまうことを防止する。【解決手段】振動測定装置は、測定対象者の体表面の振動を測定して出力する。振動測定装置は、背もたれ部、第１のセンサ、第２のセンサ、差分算出部、判定部を備える。背もたれ部は、体表面の第１の箇所に対応する第１の領域と、第１の箇所とは異なる体表面の第２の箇所に対応し、第１の領域よりも反発力の低い第２の領域を備える。第１のセンサは、第１の領域を介して第１の箇所の変位速度を測定する。第２のセンサは、第２の領域を介して第２の箇所の変位速度を測定する。差分算出部は、第１のセンサにより測定された変位速度と、第２のセンサにより測定された変位速度との差分を算出する。判定部は、差分に基づき、振動を表す振動情報の出力要否を判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、運転手の体表面の振動を測定して出力する技術に関する。

近年、車を運転する運転手の居眠り運転や眠気による集中力低下を原因とする交通事故が社会的な問題となっている。運転手の状態を客観的に検出し、運転に支障がある場合に運転手を覚醒させる又は休憩を促すことが可能な居眠り運転防止システムの実現が望まれる。

ベッドや着座装置に圧力センサを設置し、使用者などの生体からの圧力変動を検知し、生体が感じる違和感を軽減、又は解消させることを目的とした技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

心拍や呼吸などの生体信号を検知する生体信号検知装置では、乗員が着座する座席の背もたれ部にドップラーセンサを設置する。ドップラーセンサを用いてセンサと乗員との推定距離を算出し、推定距離が所定の距離閾値以上である場合に生体信号の信頼度が低いと判定し、生体信号の出力を停止する技術が知られている（例えば、特許文献２を参照）。

座席に圧力を検知する圧力センサを設置し、座席に座る被測定者の着座を検知する技術が知られている（例えば、特許文献３を参照）。

特開２００８−２５３５７０号公報 特開２０１０−１２０４９３号公報 特開２０１５−２１６９５３号公報

人の肺の運動、呼吸による空気の流れ、心臓の鼓動、心臓の鼓動による血圧の変化などから生じる振動は、骨や筋肉を通して人の体表面まで伝わる。人の肺の運動、呼吸、心臓の鼓動、心臓の鼓動による血圧の変化などから生じる振動を表す生体情報を、自動車の座席の背もたれ部（シートバック）に設置するセンサを用いて取得することで、運転手の状態を検出する方法が考えられる。

ここで、運転手は、運転席の座席に座る際にシートベルトを装着する。シートベルトを装着することで、座席の背もたれ部と人体とが固定される。背もたれ部に人体が密着した状態では、センサは、運転手の体表面の振動である生体情報（振幅情報）を正確に検出しやすい。しかし、運転手が自動車を運転すると、運転中の動作（例えば、ハンドル操作）により一時的に背もたれ部から運転手の背中が離れることが多々発生する。背もたれ部から運転手の背中が離れると、センサは、正しい生体情報を取得できない場合がある。このような正しくない生体情報が取得されると、例えば、居眠り運転防止システムでは、運転手の状態を精度よく検出できなくなる。

本発明は１つの側面において、運転手の体表面が自動車の背もたれ部の接触面から離れた場合に、誤った生体情報を出力してしまうことを防止することを目的とする。

振動測定装置は、測定対象者の体表面の振動を測定して出力する。振動測定装置は、背もたれ部、第１のセンサ、第２のセンサ、差分算出部、判定部を備える。背もたれ部は、体表面の第１の箇所に対応する第１の領域と、第１の箇所とは異なる体表面の第２の箇所に対応し、第１の領域よりも反発力の低い第２の領域を備える。第１のセンサは、第１の領域を介して第１の箇所の変位速度を測定する。第２のセンサは、第２の領域を介して第２の箇所の変位速度を測定する。差分算出部は、第１のセンサにより測定された変位速度と、第２のセンサにより測定された変位速度との差分を算出する。判定部は、差分に基づき、振動を表す振動情報の出力要否を判定する。

本発明によれば、運転手の体表面が自動車の背もたれ部の接触面から離れた場合に、誤った生体情報を出力してしまうことを防止することができる。

第１の実施形態に係る振動測定装置の構成の一例を示す。 本実施形態に係る自動車の座席の例を説明する図である。 第１の実施形態に係る制御装置の機能ブロック図の例である。 第１の実施形態に係る振動測定装置のハードウェア構成の例を説明する図である。 センサから得られる各種データの例を説明する図である。 第１の実施形態に係る制御装置の処理の例を説明するフローチャートである。 第２の実施形態に係る振動測定装置の構成の一例を示す。 第２の実施形態に係る制御装置の機能ブロック図の例である。 第２の実施形態に係る振動測定装置のハードウェア構成の例を説明する図である。 第２の実施形態に係る制御装置の処理の例を説明するフローチャートである。

以下、本実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

＜第１の実施形態に係る振動測定装置＞
図１は、第１の実施形態に係る振動測定装置の構成の一例を示す。図１の例において、運転手は、座席１００に座っている。運転手が着座し、座席１００の背もたれ部へもたれかかると、背もたれ部と運転手の体表面（背中）との間で圧力が発生する。背もたれ部の布やクッション材には、体の一部分に圧力が集中しないように柔軟な材質を用いる。そのため、人体が接触する部分は、圧力がかかった時に変形する。この変形により、背もたれ部と人体が接触する面で人体との間に発生する圧力は、ほぼ均一となる。

本実施形態に係る背もたれ部は、背もたれ部のクッション材よりも反発力の低い素材が設置された低反発エリア１０１を備える。低反発エリア１０１は、例えば、日本人の平均身長などから想定される運転手の心臓の位置程度の高さに設置される。なお、低反発エリアの大きさは５ｃｍ四方とするが、これに限られるものではない。低反発エリアが小さいと、運転手の背中が背もたれ部に押し付けられている状態で、当該低反発エリアの中心付近に対応する体表面の動きが、当該低反発エリアの周囲のクッション材の圧力の影響を強く受けて、小さくなってしまう恐れがある。したがって、低反発エリアは、このような影響を強く受けないような大きさであることが望ましい。

第１の実施形態に係る振動測定装置２００は、座席１００、センサ２０１、センサ２０２、フィルタ２０３、フィルタ２０４、制御装置２０５、判定装置２０６を備える。センサ２０１及びセンサ２０２は、座席１００の背もたれ部の背面側に設置される。センサ２０１及びセンサ２０２は、この実施例では、電波式のドップラーセンサであり、物体とセンサ２０１または２０２との間の距離変化を測定することにより、物体の動く速度（移動速度）を測定することができる。センサ２０１は、低反発エリア１０１を介して、低反発エリア１０１に接触している運転手の体表面の接触箇所の移動速度を測定する。センサ２０２は、センサ２０１の傍に設置され、背もたれ部の低反発エリア１０１の傍の低反発エリア１０１と異なるエリアを介して、運転手の体表面の接触箇所の移動速度を測定する。フィルタ２０３、フィルタ２０４、制御装置２０５、判定装置２０６は、例えば、座席の下などの自動車内の何れかの空きスペースに設置される。

ここで、運転手が息を吸うと運転手の肺は膨張し、息を吐くと肺は縮小する。この肺の収縮は、運転手の体表面の変位として現れる。また、心臓が血液を送り出す血流により運転手の体表面は膨張と収縮を繰り返す。そのため、血流（脈拍）も運転手の体表面の変位として現れる。そして、運転手の体表面の変位は、センサ２０１、２０２により移動速度として測定され得る。

運転手の背中が背もたれ部にしっかりと押し付けられている場合におけるセンサ２０２が測定する箇所では、クッション材が体表面を押さえつける力が強いため、呼吸に伴う移動速度や脈拍に伴う移動速度が小さく測定される。一方、運転手の背中が背もたれ部にしっかりと押し付けられている場合におけるセンサ２０１では、クッション材よりも低反発な素材が体表面を押さえつけるため、体表面を押さえつける力が弱く、呼吸に伴う移動速度や脈拍に伴う移動速度がセンサ２０２側よりも大きく測定される。

運転手の背中が背もたれ部から離れている場合、センサ２０１とセンサ２０２が測定する運転手の体の箇所は、どちらも背もたれ部に接触しない。そのため、センサ２０１とセンサ２０２で測定される体表面の移動速度は、クッション材と低反発エリア１０１の影響を受けない。したがって、運転手の背中が背もたれ部から離れているときにセンサ２０１およびセンサ２０２により測定される、呼吸または脈拍に起因する体表面の移動速度の値は、互いに近くなる。

センサ２０１は、フィルタ２０４と接続されており、測定した移動速度を表す情報をフィルタ２０４に出力する。センサ２０２は、フィルタ２０３と接続されており、測定した移動速度を表す情報をフィルタ２０３に出力する。フィルタ２０３及びフィルタ２０４の夫々は、人の呼吸周期に応じた周波数と脈拍の周期に応じた周波数が通過する通過帯域を持つフィルタを備える。ここで、人の呼吸周期に応じた周波数が通過する通過帯域は、例えば、０．１〜０．６Ｈｚである。脈拍の周期に応じた周波数が通過する通過帯域は、例えば、０．７〜２Ｈｚである。その結果、フィルタ２０３及びフィルタ２０４は、人の呼吸周期に応じた周波数が通過する通過帯域フィルタを適用した生体情報信号、人の脈拍の周期に応じた周波数が通過する通過帯域フィルタを適用した生体情報信号、及びフィルタを適用していないセンサ２０１とセンサ２０２で測定された移動速度を表す信号の３つの信号を出力する。

フィルタ２０３とフィルタ２０４は、制御装置２０５に接続されている。フィルタ２０３及びフィルタ２０４から出力された信号は、制御装置２０５に入力される。制御装置２０５は、まず、フィルタ２０３とフィルタ２０４の夫々から送られてくる３つの信号（合計で６つ）のタイミングを同期してデジタル化する。制御装置２０５は、デジタル化した情報をメモリに記憶する。

制御装置２０５は、呼吸周期に応じた周波数が通過する通過帯域フィルタを適用した後にデジタル化された信号の絶対値を、例えば、サンプリング周期を３〜１０秒とする移動平均で移動平均値を算出する。その結果、制御装置２０５は、フィルタ２０３から入力された信号に基づいて計算される移動平均値Ａと、フィルタ２０４から入力された信号に基づいて計算される移動平均値Ｂを算出する。その後、制御装置２０５は、呼吸に起因する体表面の移動平均値Ａと移動平均値Ｂの差分を算出する。

運転手の背中が背もたれ部にしっかりと押し付けられている場合、センサ２０２では、クッション材が体表面を押さえつける力が強いため、呼吸に伴う体表面の移動速度や脈拍に伴う体表面の移動速度が小さく測定される。一方、センサ２０１では、クッション材よりも低反発な素材が体表面を押さえつけるため、体表面を押さえつける力が弱く、呼吸に伴う体表面の移動速度や脈拍に伴う体表面の移動速度がセンサ２０２側よりも大きく測定される。すると、呼吸に起因する体表面の移動平均値Ａと移動平均値Ｂの差分は、所定の閾値よりも大きくなる。運転手の背中が背もたれ部にしっかりと押し付けられている場合、センサ２０１、センサ２０２が正常に生体情報を測定できる状態である。そのため、制御装置２０５は、差分が所定の閾値よりも大きい場合、フィルタ２０４から入力された信号を判定装置２０６に出力する。ここでフィルタ２０３ではなく２０４から入力された信号を出力するのは、クッション材に対応する体表面より低反発エリア１０１に対応する体表面のほうの振幅が大きいため、制御装置２０５での使用に適しているからである。

運転手の背中が背もたれ部から離れている場合、センサ２０１とセンサ２０２が測定する運転手の体の箇所は、どちらも背もたれ部に接触しない。そのため、センサ２０１とセンサ２０２で測定される体表面の移動速度は、クッション材と低反発エリア１０１の影響を受けない。そのため、運転手の背中が背もたれ部から離れている場合は、センサ２０１およびセンサ２０２の測定値は近くなる。すると、呼吸に起因する体表面の移動平均値Ａと移動平均値Ｂの差分は、所定の閾値以下となる。運転手の背中が背もたれ部から離れている場合、センサ２０１とセンサ２０２が測定する値には、運転手の体自体の移動速度も含まれるため、正常に生体情報を測定できていない状態である。言い換えると、運転手の背中が背もたれ部から離れている場合、センサ２０１とセンサ２０２により測定される移動速度は、誤差を含んでいる。そのため、本実施形態に係る制御装置２０５は、差分が所定の閾値以下の場合、判定装置２０６にフィルタ２０４から入力された信号を出力しない。

判定装置２０６は、制御装置２０５から入力された信号を用いて、運転手の状態を検出または判定する。このとき、判定装置２０６は、運転手の呼吸数および心拍数を測定してもよい。また、判定装置２０６は、例えば、運転手が眠気を感じている状態、居眠り状態や、又、運転手が意識を失っているなど、運転手の状態を判定してもよい。

このように、本実施形態に係る制御装置２０５は、運転手が背もたれ部から背中を離している状態では、正常に生体情報が測定できないため、誤った情報を判定装置２０６に出力することを防止する。これにより、判定装置２０６が誤った情報に基づく運転手の状態を判定することを防止できる。なお、第１の実施形態に係る制御装置２０５は、呼吸周期に応じた周波数が通過する通過帯域フィルタを適用した信号を用いて移動平均値を算出しているものの、脈拍の周期に応じた周波数が通過する通過帯域フィルタを適用した信号を用いて移動平均値を算出してもよい。なお、フィルタ２０４を通過した、呼吸または脈拍の周期に応じた周波数に対応する移動速度の差分を用いて振動情報の出力要否を判定する例を説明したが、これに限られるものではない。フィルタ２０４を用いることで、例えばタイヤから入力される路面の凹凸に起因する振動のようなノイズとなる振動を除去することが可能となるが、そのような影響を考慮する必要がない場合などであれば、必ずしもフィルが２０４を用いる必要はなく、センサ２０１及び２０２から出力された信号をそのまま比較してもよい。

図２は、本実施形態に係る自動車の座席の例を説明する図である。図２の左図は、座席を側面から見た図である。図２の左図の例において、低反発エリア１０１は、日本人の平均身長などから想定される運転手の心臓の位置程度の高さに設置される。センサ２０１及びセンサ２０２は、低反発エリア１０１と同様の高さに設置される。

図２の右図は、座席を正面側から見た図である。なお、図１ではセンサ２０１及び２０２が縦並びに設置される例を示したが、図２のように横並びに設置してもよい。Ｌ１は、背もたれ部の幅を表す。Ｌ２は、背もたれ部の高さを表す。Ｌ３は、センサ２０１の横方向中心と背もたれ部の横方向中心との間の距離を表す。Ｌ４は、センサ２０１とセンサ２０２の縦方向の中心位置の背もたれ部の下端からの距離を表す。Ｌ５は、センサ２０２の横方向中心と背もたれ部の横方向中心との間の距離を表す。Ｌ６は、センサ２０１の横幅を表す。Ｌ７は、センサ２０２の横幅を表す。Ｌ８は、センサ２０１及びセンサ２０２の縦幅を表す。

センサ２０１及びセンサ２０２は、座席の横方向中心から左側（心臓方向）に配置される。Ｌ６及びＬ７は、夫々数ｃｍ程度である。Ｌ３（センサ２０１の横方向中心と背もたれ部横方向中心の距離）は、Ｌ６とＬ７の２分の１よりも大きいサイズである。ただし、Ｌ３とＬ６、Ｌ７との差は、１〜３ｃｍ程度とする。また、Ｌ５は、できるだけ小さいことが望ましい。センサ同士の横方向中心間の距離（Ｌ５とＬ３の差）は、それぞれ横方向の２分の１を足した寸法に１〜２ｃｍ程度加えた距離とする。Ｌ８は数ｃｍの程度であり、Ｌ４はおおむね２０ｃｍから３０ｃｍ程度に設定する。言い換えると、センサ２０１とセンサ２０２は、人の座面から心臓の位置方向に近く、且つ、運転動作などで座面から離れることがある肩甲骨の背面にならない位置に設置する。

図３は、第１の実施形態に係る制御装置の機能ブロック図の例である。制御装置２０５は、入力部２１１、入力部２１２、タイミング生成部２１３、記憶部２１４、差分算出部２１５、判定部２１６、出力部２１７を備える。入力部２１１には、人の呼吸周期に応じた周波数が通過する通過帯域フィルタを適用した生体情報信号（センサ２０２側）、人の脈拍の周期に応じた周波数が通過する通過帯域フィルタを適用した生体情報信号（センサ２０２側）、及びフィルタを適用していないセンサ２０２で測定された移動速度を表す信号がフィルタ２０３から入力される。入力部２１２には、人の呼吸周期に応じた周波数が通過する通過帯域フィルタを適用した生体情報信号（センサ２０１側）、人の脈拍の周期に応じた周波数が通過する通過帯域フィルタを適用した生体情報信号（センサ２０１側）、及びフィルタを適用していないセンサ２０１で測定された移動速度を表す信号がフィルタ２０４から入力される。

タイミング生成部２１３は、クロックを生成する。入力部２１１と入力部２１２は、タイミング生成部２１３により生成されるクロックに同期して入力信号をデジタル化する。記憶部２１４は、デジタル化された各種データを記憶する。

更に、入力部２１１と入力部２１２は、デジタル化したデータを差分算出部２１５に送信する。差分算出部２１５は、まず、呼吸周期に応じた周波数が通過する通過帯域フィルタを適用した信号の絶対値（すなわち、振幅）を、例えば、サンプリング周期を３〜１０秒とする移動平均で移動平均値を算出する。その結果、差分算出部２１５は、入力部２１１から入力された信号に基づいて計算される移動平均値Ａと、入力部２１２から入力された信号に基づいて計算される移動平均値Ｂを算出する。差分算出部２１５は、呼吸に起因する体表面の移動平均値Ａと移動平均値Ｂの差分を算出する。

判定部２１６は、差分算出部２１５の算出結果を取得する。判定部２１６は、差分が所定の閾値よりも大きい場合、運転手が背もたれによりかかった状態であると判定する。すると、判定部２１６は、フィルタ２０４から入力された信号を、出力部２１７を介して判定装置２０６に出力する。一方、判定部２１６は、差分が所定の閾値以下の場合は、運転手が背もたれ部から背中を離した状態であると判定する。すると、判定部２１６は、判定装置２０６にフィルタ２０４から入力された信号を出力しない。

図４は、第１の実施形態に係る振動測定装置のハードウェア構成の例を説明する図である。図４の振動測定装置２００において、センサ２０１、センサ２０２、フィルタ２０３、フィルタ２０４、制御装置２０５、判定装置２０６は、図１と同じものであるため、同じ番号を付している。

制御装置２０５は、入力インターフェース（Ｉ／Ｆ）３０１、入力Ｉ／Ｆ３０２、プロセッサ３０３、メモリ３０４、出力Ｉ／Ｆ３０５を備える。プロセッサ３０３は、Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ（ＣＰＵ）を含む任意の処理回路とすることができる。なお、プロセッサ３０３は、例えば、記憶部２１４に記憶されたプログラムを実行することで、タイミング生成部２１３、差分算出部２１５、判定部２１６の各機能を実現する。メモリ３０４は、記憶部２１４として動作する。さらに、メモリ３０４は、プロセッサ３０３の動作により得られたデータや、プロセッサ３０３の処理に用いられるデータを記憶することができる。

入力Ｉ／Ｆ３０１、入力Ｉ／Ｆ３０２、出力Ｉ／Ｆ３０５は、他の装置との通信に使用されるネットワーク接続装置である。入力Ｉ／Ｆ３０１は、入力部２１１として動作する。入力Ｉ／Ｆ３０１は、フィルタ２０３と接続され、フィルタ２０３から入力される信号を受信する。入力Ｉ／Ｆ３０２は、入力部２１２として動作する。入力Ｉ／Ｆ３０２は、フィルタ２０４と接続され、フィルタ２０４から入力される信号を受信する。入力Ｉ／Ｆ３０１と入力Ｉ／Ｆ３０２は、プロセッサ３０３と接続されており、タイミング生成部２１３で生成されたクロック信号を受信する。入力Ｉ／Ｆ３０１と入力Ｉ／Ｆ３０２は、フィルタ２０３、フィルタ２０４から受信した信号をデジタル化し、データをプロセッサ３０３に出力する。

プロセッサ３０３は、信号を出力するか否かの判定結果に基づいて、生体情報及びセンサで測定した移動速度に係る情報を出力Ｉ／Ｆ３０５に出力する。出力Ｉ／Ｆ３０５は、入力された情報を、判定装置２０６に出力する。

このように、本実施形態に係る制御装置２０５は、運転手が背もたれ部から背中を離している状態では、正常に生体情報が測定できないため、誤った情報を判定装置２０６に出力することを防止する。これにより、判定装置２０６が誤った情報に基づいて運転手の状態を判定することを防止できる。

図５は、センサから得られる各種データの例を説明する図である。図５に示す各グラフの横軸は、１秒間を３００分割したものを１単位とした３００Ｈｚの時間軸である。縦軸は、角速度であり、５．５×１０＾−３度を１単位として軸である。図１〜図４において、センサ２０１とセンサ２０２は、ドップラーセンサであるため、送信波の位相と対象物からの反射波の位相との差分を検出する。そして、対象物が移動すると、反射波の位相が変化するので、その差分の変化も検出される。そのため、この変化量が角速度として測定される。

波形６０１は、センサ２０２の出力信号を表す。波形６０２は、人の呼吸周期に応じた周波数が通過する通過帯域（例えば、０．１〜０．６Ｈｚ）のフィルタ又はデジタルフィルタを用いてセンサ２０２の出力信号をフィルタリングすることにより得られる信号を示す。波形６０３は、脈拍の周期に応じた周波数が通過する通過帯域（例えば、０．７〜２Ｈｚ）のフィルタ又はデジタルフィルタを用いてセンサ２０２の出力信号をフィルタリングすることにより得られる信号を示す。

波形７０１は、センサ２０１の出力信号を表す。波形７０２は、人の呼吸周期に応じた周波数が通過する通過帯域（例えば、０．１〜０．６Ｈｚ）のフィルタ又はデジタルフィルタを用いてセンサ２０１の出力信号をフィルタリングすることにより得られる信号を示す。波形７０３は、脈拍の周期に応じた周波数が通過する通過帯域（例えば、０．７〜２Ｈｚ）のフィルタ又はデジタルフィルタを用いてセンサ２０１の出力信号をフィルタリングすることにより得られる信号を示す。

ここで、第１の実施形態に係る差分検出部２１５は、呼吸の周波数成分である波形６０２と波形７０２との振幅の差を算出する。具体的には、呼吸周期に応じた周波数が通過する通過帯域フィルタを適用した信号の絶対値（すなわち、振幅）を、例えば、サンプリング周期を３〜１０秒とする移動平均で移動平均値を算出する。図５の例では、波形６０２は、角速度４０００（５．５×１０＾−３度）程度の振幅を持ち、波形７０２は、角速度６０００（５．５×１０＾−３度）程度の振幅を持つ。この差が所定の閾値よりも大きい場合（図５の例）、判定部２１６は、フィルタ２０４から入力された信号を、出力部２１７を介して判定装置２０６に出力する。

運転手の背中が座席１００から離れた場合、センサ２０２側の波形である波形６０２は、波形７０２と似た振幅を持つ波形となる。そのため、判定部２１６は、差分が所定の閾値以下の場合は、運転手が背もたれ部から背中を離した状態であると判定する。すると、判定部２１６は、判定装置２０６にフィルタ２０４から入力された信号を出力しない。

図６は、第１の実施形態に係る制御装置の処理の例を説明するフローチャートである。タイミング生成部２１３は、一定間隔のタイミング信号（クロック）を生成する（ステップＳ１０１）。入力部２１１と入力部２１２は、タイミング生成部２１３により生成されるクロックに同期して入力信号をデジタル化する（ステップＳ１０２）。差分算出部２１５は、呼吸周期に応じた周波数が通過する通過帯域フィルタを適用した信号の絶対値（すなわち、振幅）を、移動平均で移動平均値の差分を算出する（ステップＳ１０３）。判定部２１６は、差分が所定の閾値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０４）。差分が所定の閾値値以下の場合（ステップＳ１０４でＮＯ）、制御装置２０５は、生体信号を判定装置２０６に出力せず、処理をステップＳ１０１から繰り返す。差分が所定の閾値値よりも大きい場合（ステップＳ１０４でＹＥＳ）、出力部２１７は、生体信号（フィルタ２０４からの信号）を判定装置２０６に出力する（ステップＳ１０５）。制御装置２０５は、ステップＳ１０５の処理が終了すると、処理をステップＳ１０１から繰り返す。

このように、第１の実施形態に係る制御装置は、運転手が背もたれ部から背中を離していて、正常に生体情報が測定できない状態の時には生体信号を出力しないように制御することで、誤った情報を判定装置２０６に出力することを防止する。これにより、判定装置２０６が誤った情報に基づく運転手の状態を判定することを防止できる。

＜第２の実施形態に係る振動測定装置＞
図７は、第２の実施形態に係る振動測定装置の構成の一例を示す。第２の実施形態における振動測定装置４００は、座席１００、センサ２０１、センサ２０２、制御装置４１０、判定装置２０６を備える。ここで、第２の実施形態の振動測定装置４００の座席１００、センサ２０１、センサ２０２、判定装置２０６は、第１の実施形態の振動測定装置２００のものと同じものである。

第２の実施形態に係るセンサ２０１とセンサ２０２とは、制御装置４１０に接続されており、測定した移動速度を表す情報を制御装置４１０に出力する。センサ２０１とセンサ２０２から出力された信号は、制御装置４１０に入力される。制御装置４１０は、センサ２０１とセンサ２０２から入力される信号のタイミングを同期してデジタル化する。制御装置４１０は、デジタル化した情報をメモリに記憶する。

制御装置４１０は、２つのデジタルフィルタを備える。各デジタルフィルタは、人の呼吸周期に応じた周波数と脈拍の周期に応じた周波数が通過する通過帯域を持つデジタルフィルタである。ここで、人の呼吸周期に応じた周波数が通過する通過帯域は、例えば、０．１〜０．６Ｈｚである。脈拍の周期に応じた周波数が通過する通過帯域は、例えば、０．７〜２Ｈｚである。その結果、２つのデジタルフィルタの各々は、人の呼吸周期に応じた周波数が通過する通過帯域フィルタを適用した生体情報信号、人の脈拍の周期に応じた周波数が通過する通過帯域フィルタを適用した生体情報信号、及びフィルタを適用していないセンサ２０１とセンサ２０２で測定された移動速度を表す信号の３つの信号を出力する。

制御装置４１０は、呼吸周期に応じた周波数が通過する通過帯域フィルタを適用及びデジタル化された信号の絶対値を、例えば、サンプリング周期を３〜１０秒とする移動平均で移動平均値を算出する。その結果、制御装置４１０は、センサ２０２から入力された信号に基づいて計算される移動平均値Ａと、センサ２０１から入力された信号に基づいて計算される移動平均値Ｂを算出する。その後、制御装置４１０は、呼吸の移動平均値Ａと移動平均値Ｂの差分を算出する。
制御装置４１０は、差分が所定の閾値よりも大きい場合、センサ２０１から入力された信号、及びセンサ２０１内の呼吸及び脈拍に係る生体情報を判定装置２０６に出力する。一方、制御装置４１０は、差分が所定の閾値以下の場合、判定装置２０６にこれらの情報を出力しない。

判定装置２０６は、制御装置４１０から入力された信号を用いて、運転手の状態を検出または判定する。このとき、判定装置２０６は、運転手の呼吸数および心拍数を測定してもよい。また、判定装置２０６は、例えば、運転手が眠気を感じている状態、居眠り状態や、又、運転手が意識を失っているなど、運転手の状態を判定してもよい。

このように、本実施形態に係る制御装置４１０は、運転手が背もたれ部から背中を離していて、正常に生体情報が測定できない状態の時には生体信号を出力しないように制御することで、誤った情報を判定装置２０６に出力することを防止する。これにより、判定装置２０６が誤った情報に基づく運転手の状態を判定することを防止できる。なお、第２の実施形態に係る制御装置４１０は、呼吸周期に応じた周波数が通過する通過帯域フィルタを適用した信号を用いて移動平均値を算出しているものの、脈拍の周期に応じた周波数が通過する通過帯域フィルタを適用した信号を用いて移動平均値を算出してもよい。

図８は、第２の実施形態に係る制御装置の機能ブロック図の例である。制御装置４１０は、入力部４１１、入力部４１２、タイミング生成部４１３、記憶部４１７、差分算出部４１５、デジタルフィルタ４１４、デジタルフィルタ４１６、判定部４１８、出力部４１９を備える。

入力部４１１には、センサ２０１で測定した移動速度を表す信号が入力される。入力４１２には、センサ２０２で測定した移動速度を表す信号が入力される。

タイミング生成部４１３は、クロックを生成する。入力部４１１と入力部４１２は、タイミング生成部４１３により生成されるクロックに同期して入力信号をデジタル化する。記憶部４１７は、デジタル化された各種データを記憶する。

入力部４１１は、デジタル化した値（センサ２０１で測定された移動速度）をデジタルフィルタ４１４に出力する。デジタルフィルタ４１４は、入力された情報に対して、人の呼吸周期に応じた周波数が通過する通過帯域フィルタ及び人の脈拍の周期に応じた周波数が通過する通過帯域フィルタを適用する。その結果、デジタルフィルタ４１４は、人の呼吸周期に応じた周波数が通過する通過帯域フィルタを適用した生体情報信号、人の脈拍の周期に応じた周波数が通過する通過帯域フィルタを適用した生体情報信号、及びフィルタを適用していないセンサ２０１で測定された移動速度を表す信号の３つの信号を生成する。

入力部４１２は、デジタル化した値（センサ２０２で測定された移動速度）をデジタルフィルタ４１６に出力する。デジタルフィルタ４１６は、入力された情報に対して、人の呼吸周期に応じた周波数が通過する通過帯域フィルタ及び人の脈拍の周期に応じた周波数が通過する通過帯域フィルタを適用する。その結果、デジタルフィルタ４１６は、人の呼吸周期に応じた周波数が通過する通過帯域フィルタを適用した生体情報信号、人の脈拍の周期に応じた周波数が通過する通過帯域フィルタを適用した生体情報信号、及びフィルタを適用していないセンサ２０２で測定された移動速度を表す信号の３つの信号を生成する。

デジタルフィルタ４１４及びデジタルフィルタ４１６は、デジタル化したデータを差分算出部２１５に送信する。差分算出部４１５は、まず、呼吸周期に応じた周波数が通過する通過帯域フィルタを適用した信号の絶対値（すなわち、振幅）を、例えば、サンプリング周期を３〜１０秒とする移動平均で移動平均値を算出する。その結果、差分算出部４１５は、入力部４１１から入力された信号に基づいて計算される移動平均値Ａと、入力部４１２から入力された信号に基づいて計算される移動平均値Ｂを算出する。差分算出部４１５は、呼吸の移動平均値Ａと移動平均値Ｂの差分を算出する。

判定部４１８は、差分算出部４１５の算出結果を取得する。判定部４１８は、差分が所定の閾値よりも大きい場合、運転手が背もたれによりかかった状態であると判定する。すると、判定部４１８は、センサ２０１から入力された信号、及びその信号にデジタルフィルタが適用された後の生体信号を、出力部４１９を介して判定装置２０６に出力する。一方、判定部４１８は、差分が所定の閾値以下の場合は、運転手が背もたれ部から背中を離した状態であると判定する。すると、判定部４１８は、判定装置２０６にこれらの情報を出力しない。

図９は、第２の実施形態に係る振動測定装置のハードウェア構成の例を説明する図である。図９の振動測定装置４００において、センサ２０１、センサ２０２、制御装置４１０、判定装置２０６は、図７と同じものであるため、同じ番号を付している。

制御装置４１０は、入力Ｉ／Ｆ５０１、入力Ｉ／Ｆ５０２、プロセッサ５０３、メモリ５０４、出力Ｉ／Ｆ５０５を備える。プロセッサ５０３は、ＣＰＵを含む任意の処理回路とすることができる。なお、プロセッサ５０３は、例えば、記憶部４１７に記憶されたプログラムを実行することで、デジタルフィルタ４１４、デジタルフィルタ４１６、タイミング生成部４１３、差分算出部４１５、判定部４１８の各機能を実現する。メモリ５０４は、記憶部４１７として動作する。さらに、メモリ５０４は、プロセッサ５０３の動作により得られたデータや、プロセッサ５０３の処理に用いられるデータを記憶することができる。

入力Ｉ／Ｆ５０１、入力Ｉ／Ｆ５０２、出力Ｉ／Ｆ５０５は、他の装置との通信に使用されるネットワーク接続装置である。入力Ｉ／Ｆ５０１は、入力部４１１として動作する。入力Ｉ／Ｆ５０１は、センサ２０１から入力される信号を受信する。入力Ｉ／Ｆ５０２は、入力部４１２として動作する。入力Ｉ／Ｆ５０２は、センサ２０２から入力される信号を受信する。入力Ｉ／Ｆ５０１と入力Ｉ／Ｆ５０２は、プロセッサ５０３と接続されており、タイミング生成部４１３で生成されたクロック信号を受信する。入力Ｉ／Ｆ５０１と入力Ｉ／Ｆ５０２は、センサ２０１とセンサ２０２から入力された信号をデジタル化し、データをプロセッサ５０３に出力する。

プロセッサ５０３は、信号を出力するか否かの判定結果に基づいて、生体情報及びセンサで測定した移動速度に係る情報を出力Ｉ／Ｆ５０５に出力する。出力Ｉ／Ｆ５０５は、入力された情報を、判定装置２０６に出力する。

このように、本実施形態に係る制御装置４１０は、運転手が背もたれ部から背中を離していて、正常に生体情報が測定できない状態の時には生体信号を出力しないように制御することで、誤った情報を判定装置２０６に出力することを防止する。これにより、判定装置２０６が誤った情報に基づく運転手の状態を判定することを防止できる。

図１０は、第２の実施形態に係る制御装置の処理の例を説明するフローチャートである。タイミング生成部４１３は、一定間隔のタイミング信号（クロック）を生成する（ステップＳ２０１）。入力部４１１と入力部４１２は、タイミング生成部４１３により生成されるクロックに同期して入力信号をデジタル化する（ステップＳ２０２）。デジタルフィルタ４１４及びデジタルフィルタ４１６は、入力部から渡された信号に対して人の呼吸周期に応じた周波数と脈拍の周期に応じた周波数が通過する通過帯域を持つフィルタをかける（ステップＳ２０３）。差分算出部４１５は、呼吸周期に応じた周波数が通過する通過帯域フィルタを適用した信号の絶対値（すなわち、振幅）を、移動平均で移動平均値の差分を算出する（ステップＳ２０４）。判定部４１６は、差分が所定の閾値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２０５）。差分が所定の閾値値以下の場合（ステップＳ２０５でＮＯ）、制御装置４１０は、生体信号を判定装置２０６に出力せず、処理をステップＳ２０１から繰り返す。差分が所定の閾値値よりも大きい場合（ステップＳ２０５でＹＥＳ）、出力部４１９は、生体信号（フィルタ２０４側のデータ）を判定装置２０６に出力する（ステップＳ２０６）。制御装置４１０は、ステップＳ２０６の処理が終了すると、処理をステップＳ２０１から繰り返す。

このように、第１及び第２の実施形態に係る制御装置は、運転手が背もたれ部から背中を離している状態で、正常に生体情報が測定できない状態の時には生体信号を出力しないように制御することで、誤った情報を判定装置２０６に出力することを防止する。これにより、判定装置２０６が誤った情報に基づく運転手の状態を判定することを防止できる。

１０１ 低反発エリア
２００、４００ 運転手状態測定装置
２０１、２０２ センサ
２０３、２０４ フィルタ
２０５、４１０ 制御装置
２０６ 判定装置
２１１、２１２、４１１、４１２ 入力部
２１３、４１３ タイミング生成部
２１４，４１７ 記憶部
２１５、４１５ 差分算出部
２１６、４１８ 判定部
２１７、４１９ 出力部
３０１、３０２ 入力Ｉ／Ｆ
３０３ プロセッサ
３０４ メモリ
３０５ 出力Ｉ／Ｆ
４１４、４１６ デジタルフィルタ

Claims (5)

1. 測定対象者の体表面の振動を測定して出力する振動測定装置であって、
   前記体表面の第１の箇所に対応する第１の領域と、前記第１の箇所とは異なる前記体表面の第２の箇所に対応し、前記第１の領域よりも反発力の低い第２の領域と、を備える背もたれ部と、
   前記第１の領域を介して前記第１の箇所の変位速度を測定する第１のセンサと、
   前記第２の領域を介して前記第２の箇所の変位速度を測定する第２のセンサと、
   前記第１のセンサにより測定された変位速度と、前記第２のセンサにより測定された変位速度との差分を算出する差分算出部と、
   前記差分に基づき、前記振動を表す振動情報の出力要否を判定する判定部と、を備える
   ことを特徴とする振動測定装置。
2. 前記第１のセンサと前記第２のセンサで測定された変位速度から、心拍又呼吸の一方に対応する周波数を通過させるフィルタ、を更に備え、
   前記差分算出部は、前記フィルタを通過した変位速度の差分を算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の振動測定装置。
3. 測定対象者の体表面の第１の箇所に対応する第１の領域と、前記第１の箇所とは異なる前記体表面の第２の箇所に対応し、前記第１の領域よりも反発力の低い第２の領域を備える背もたれ部に設置される、前記第１の領域を介して前記第１の箇所の変位速度を測定する第１のセンサと、前記第２の領域を介して前記第２の箇所の変位速度を測定する第２のセンサにより測定された変位速度の差分を算出し、
   前記差分に基づき、振動を表す振動情報の出力要否を判定する、処理を演算処理装置に実行させる
   ことを特徴とする振動測定プログラム。
4. 測定対象者の体表面の第１の箇所に対応する第１の領域と、前記第１の箇所とは異なる前記体表面の第２の箇所に対応し、前記第１の領域よりも反発力の低い第２の領域を備える背もたれ部に設置される、前記第１の領域を介して前記第１の箇所の変位速度を測定する第１のセンサと、前記第２の領域を介して前記第２の箇所の変位速度を測定する第２のセンサにより測定された変位速度の差分を算出する差分算出部と、
   前記差分に基づき、振動を表す振動情報の出力要否を判定する判定部と、を備える
   ことを特徴とする制御装置。
5. 前記第１のセンサと前記第２のセンサで測定された変位速度から、心拍又呼吸の一方に対応する周波数を通過させるフィルタ、を更に備え、
   前記差分算出部は、前記フィルタを通過した変位速度の差分を算出する
   ことを特徴とする請求項４に記載の制御装置。