JP2022025732A - Operator's condition estimation apparatus and operator's condition estimation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、運転者の状態推定装置および運転者の状態推定方法に関する。 The present invention relates to a driver's state estimation device and a driver's state estimation method.
従来、車両を運転する運転者の状態を推定する装置として、カメラにより撮影された動画から、運転者の眼のまばたき動作に係る情報を検出し、その情報を利用して、眠気や疲労、緊張度などの状態を推定するもの(例えば、特許文献1または2参照)や、運転者の指先に取り付けたセンサにより、心拍に関するデータを取得し、そのデータを利用して眠気等の状態を推定するものがある(例えば、特許文献3参照)。
Conventionally, as a device for estimating the state of a driver driving a vehicle, information related to the blinking motion of the driver's eyes is detected from a moving image taken by a camera, and the information is used for drowsiness, fatigue, and tension. Data related to heartbeat is acquired by a sensor that estimates a state such as degree (see, for example,
なお、心臓は、人間の意識とは関係なく、電位的に心臓各部の心筋が収縮を起こし、血液を身体全体へ送っており、心電図では、ピークを示すR波や、心房筋が収縮したときに発生するP波などが認められる。心拍数は、1分間にR波が出現した回数であり、心拍変動(拍動)は、R波同士の間隔(RR間隔;RRI;R-R Interval)の変動である。心拍は、自律神経系の支配を受けているため、心拍変動を周波数解析することにより、自律神経系の活動に関する指標を抽出することができる。例えば、心拍変動の高周波成分HF(High Frequency)と、低周波成分LF(Low Frequency)とを用いて、眠気やストレスの推定が行われている(例えば、特許文献3または4参照)。 In the heart, regardless of human consciousness, the myocardium of each part of the heart potentially contracts and sends blood to the whole body, and in the electrocardiogram, when the R wave showing the peak and the atrial muscle contract. P-waves and the like generated in the area are observed. The heart rate is the number of times an R wave appears in one minute, and the heart rate variability (beat) is a variation in the interval between R waves (RR interval; RRI; R-R Interval). Since the heartbeat is controlled by the autonomic nervous system, it is possible to extract an index related to the activity of the autonomic nervous system by frequency analysis of the heart rate variability. For example, drowsiness and stress are estimated using a high frequency component HF (High Frequency) of heart rate variability and a low frequency component LF (Low Frequency) (see, for example, Patent Document 3 or 4).
特許文献1および2に記載の運転者の状態を推定する装置では、車両に運転者を撮影するカメラを設置すると共に、まばたき動作を検出する画像解析ソフト等が必要であり、材料費などの導入コストが嵩むという課題があった。特許文献3に記載の運転者の状態を推定する装置では、指先に取り付けたセンサが運転の邪魔になることがあり、非常に危険であるという課題があった。
The device for estimating the driver's condition described in
本発明は、このような課題に着目してなされたもので、導入コストを低減することができ、運転時に邪魔にならず安全に測定可能な運転者の状態推定装置および運転者の状態推定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made by paying attention to such a problem, and is a driver's state estimation device and a driver's state estimation method which can reduce the introduction cost and can measure safely without getting in the way during driving. The purpose is to provide.
上記目的を達成するために、本発明に係る運転者の状態推定装置は、車両を運転する運転者の脈波または心拍変動により振動するよう設けられた磁石と、前記磁石の振動による磁場の変化を測定可能に、前記車両に設けられた磁気センサと、前記磁気センサの測定データに基づいて、前記運転者の状態を推定する推定手段とを、有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the driver state estimation device according to the present invention has a magnet provided to vibrate due to a pulse wave or heartbeat fluctuation of the driver who drives the vehicle, and a change in the magnetic field due to the vibration of the magnet. The vehicle is characterized by having a magnetic sensor provided in the vehicle and an estimation means for estimating the state of the driver based on the measurement data of the magnetic sensor.
本発明に係る運転者の状態推定方法は、車両を運転する運転者の脈波または心拍変動により振動するよう磁石を取り付け、その磁石の振動による磁場の変化を磁気センサにより測定し、その測定データに基づいて、前記運転者の状態を推定することを特徴とする。 In the driver state estimation method according to the present invention, a magnet is attached so as to vibrate due to the pulse wave or heartbeat fluctuation of the driver who drives the vehicle, and the change in the magnetic field due to the vibration of the magnet is measured by a magnetic sensor, and the measurement data thereof. It is characterized in that the state of the driver is estimated based on the above.
本発明に係る運転者の状態推定方法は、本発明に係る運転者の状態推定装置により好適に実施することができる。本発明に係る運転者の状態推定装置および運転者の状態推定方法は、運転者の脈波(血流変化)または心拍変動による磁石の振動による磁場の変化を、磁気センサにより測定することにより、例えば、測定された脈波から求められる心拍変動のRR間隔、または、直接測定された心拍変動のRR間隔の高周波成分HFや低周波成分LFなどを用いて、運転者が眠気やストレスを有しているかどうかなどの、運転者の状態を推定することができる。本発明に係る運転者の状態推定装置および運転者の状態推定方法は、磁石および磁気センサの比較的簡易な構成により、運転者の脈波または心拍変動を測定することができるため、動画を撮影するカメラや高価な画像解析ソフトなどが不要であり、材料費などの導入コストを低減することができる。また、磁石および磁気センサを運転の邪魔にならない場所に取り付けることができ、安全に測定することができる。 The driver's state estimation method according to the present invention can be suitably carried out by the driver's state estimation device according to the present invention. The driver's state estimation device and the driver's state estimation method according to the present invention measure the change in the magnetic field due to the vibration of the magnet due to the driver's pulse wave (change in blood flow) or heart rate variability by measuring with a magnetic sensor. For example, the driver has drowsiness or stress by using the RR interval of the heart rate variability obtained from the measured pulse wave, or the high frequency component HF or the low frequency component LF of the RR interval of the directly measured heart rate variability. It is possible to estimate the driver's condition, such as whether or not it is. Since the driver's state estimation device and the driver's state estimation method according to the present invention can measure the driver's pulse wave or heart rate variability by a relatively simple configuration of a magnet and a magnetic sensor, a moving image is captured. There is no need for a camera or expensive image analysis software, and the introduction cost such as material cost can be reduced. In addition, the magnet and magnetic sensor can be attached in a place that does not interfere with driving, and measurement can be performed safely.
本発明に係る運転者の状態推定装置および運転者の状態推定方法で、磁石は、永久磁石であっても電磁石であってもよく、電磁石の場合には、直流電磁石であっても交流電磁石であってもよい。また、磁気センサは、運転者の脈波または心拍変動による磁石の振動を測定可能な感度を有していればいかなるものであってもよく、例えば、AMRセンサ、GMRセンサ、TMRセンサ、MIセンサ、フラックスゲートセンサなど、磁場が測定可能なものであればいかなるものであってもよいが、車両に取り付けやすいよう小型のTMRセンサから成ることが好ましい。 In the driver's state estimation device and the driver's state estimation method according to the present invention, the magnet may be a permanent magnet or an electromagnet, and in the case of an electromagnet, it may be a DC electromagnet or an AC electromagnet. There may be. Further, the magnetic sensor may be any as long as it has a sensitivity capable of measuring the vibration of the magnet due to the driver's pulse wave or heartbeat fluctuation, and for example, an AMR sensor, a GMR sensor, a TMR sensor, or an MI sensor. Any magnetometer, such as a fluxgate sensor, may be used as long as the magnetic field can be measured, but it is preferably composed of a small TMR sensor so that it can be easily attached to a vehicle.
本発明に係る運転者の状態推定装置および運転者の状態推定方法で、前記磁石は、前記車両が走行する路面に対して平行な振動成分を有するよう設けられ、前記磁気センサは、前記磁石の前記振動成分を測定可能に設けられていることが好ましい。この場合、走行中の車両の上下方向の振動の影響を小さくすることができ、磁石の振動を精度良く測定することができる。 In the driver's state estimation device and the driver's state estimation method according to the present invention, the magnet is provided so as to have a vibration component parallel to the road surface on which the vehicle travels, and the magnetic sensor is a magnet of the magnet. It is preferable that the vibration component is provided so as to be measurable. In this case, the influence of the vertical vibration of the moving vehicle can be reduced, and the vibration of the magnet can be measured with high accuracy.
本発明に係る運転者の状態推定装置および運転者の状態推定方法で、前記磁石は、前記車両を運転する前記運転者に圧力をかけた状態で設けられていることが好ましい。この場合、磁石で運転者の脈波や心拍変動を捉えやすくすることができ、運転者の脈波や心拍変動を精度良く測定することができる。 In the driver's state estimation device and the driver's state estimation method according to the present invention, it is preferable that the magnet is provided in a state where pressure is applied to the driver who drives the vehicle. In this case, the magnet can easily capture the driver's pulse wave and heart rate variability, and the driver's pulse wave and heart rate variability can be measured with high accuracy.
本発明に係る運転者の状態推定装置および運転者の状態推定方法で、前記磁石は、車両を運転する運転者の脈波または心拍変動により振動するよう設けられていればどこに設けられていてもよく、例えば、前記運転者の体表面のうち、心臓の近傍、みぞおち、背中、胸部、こめかみ、頸動脈の近傍、手首、くるぶし、臀部、太もも、消化器官の近傍、または顔に固定可能に設けられていてもよい。また、前記磁石は、前記車両の運転席のシートベルト、座面、背もたれ、もしくは、ヘッドレスト、または、前記車両のハンドルに設けられていてもよい。例えば、車両を運転する運転者に圧力をかけた状態で磁石を設けるためには、車両の運転席のシートベルト、座面、背もたれに磁石を設ければよい。 In the driver's state estimation device and the driver's state estimation method according to the present invention, the magnet may be provided anywhere as long as it is provided to vibrate due to the pulse wave or heart rate variability of the driver who drives the vehicle. Often, for example, the driver's body surface can be fixed near the heart, groove, back, chest, temples, carotid artery, wrist, ankle, buttocks, thigh, digestive organs, or face. It may have been. Further, the magnet may be provided on the seat belt, seat surface, backrest, headrest, or steering wheel of the vehicle in the driver's seat of the vehicle. For example, in order to provide a magnet while applying pressure to a driver who drives a vehicle, the magnet may be provided on the seat belt, seat surface, and backrest of the driver's seat of the vehicle.
本発明に係る運転者の状態推定装置で、前記磁石は複数から成り、それぞれ前記車両を運転する前記運転者の血管の伸張方向に沿って、間隔をあけて配置されており、前記磁気センサは、各磁石の振動による磁場の変化を測定可能であり、前記推定手段は、前記磁気センサの測定データに基づいて、前記運転者の脈波伝搬速度を求め、その脈波伝搬速度に基づいて、前記運転者の状態を推定してもよい。この場合、例えば、脈波伝搬速度から運転者の血圧を求めることができ、その血圧に基づいて運転者の状態を推定することができる。また、例えば、求めた血圧と、心拍変動のRR間隔の高周波成分HFや低周波成分LFなどとを用いて、運転者の状態をより詳細に推定することができる。 In the driver's state estimation device according to the present invention, the magnets are composed of a plurality of magnets, each of which is arranged at intervals along the extension direction of the blood vessel of the driver who drives the vehicle, and the magnetic sensor is , The change in the magnetic field due to the vibration of each magnet can be measured, and the estimation means obtains the pulse wave propagation velocity of the driver based on the measurement data of the magnetic sensor, and based on the pulse wave propagation velocity, The state of the driver may be estimated. In this case, for example, the blood pressure of the driver can be obtained from the pulse wave velocity, and the state of the driver can be estimated based on the blood pressure. Further, for example, the state of the driver can be estimated in more detail by using the obtained blood pressure and the high frequency component HF or the low frequency component LF of the RR interval of the heart rate variability.
本発明に係る運転者の状態推定装置は、前記車両を運転する前記運転者から離れた位置で前記車両に設けられた参照用磁石と、前記参照用磁石の磁場を測定可能に設けられた参照用磁気センサとを有し、前記推定手段は、前記参照用磁気センサの測定データを利用して、前記磁気センサの測定データに含まれるノイズを軽減するよう構成されていてもよい。この場合、参照用磁石および参照用磁気センサにより、走行中の車両の振動を測定することができるため、その振動を磁気センサの測定データから差し引くことにより、磁気センサの測定データに含まれるノイズを軽減することができる。参照用磁石は、車両を運転する運転者の脈波や心拍変動により振動しない位置に設けられ、参照用磁気センサは、参照用磁石の振動のみを測定可能な位置に設けられていることが好ましい。 The driver state estimation device according to the present invention is a reference magnet provided in the vehicle at a position away from the driver who drives the vehicle, and a reference provided so as to be able to measure the magnetic field of the reference magnet. The estimation means may be configured to use the measurement data of the reference magnetic sensor to reduce noise included in the measurement data of the magnetic sensor. In this case, since the vibration of the moving vehicle can be measured by the reference magnet and the reference magnetic sensor, the noise included in the measurement data of the magnetic sensor is removed by subtracting the vibration from the measurement data of the magnetic sensor. Can be mitigated. It is preferable that the reference magnet is provided at a position where it does not vibrate due to the pulse wave or heart rate variability of the driver who drives the vehicle, and the reference magnetic sensor is provided at a position where only the vibration of the reference magnet can be measured. ..
また、本発明に係る運転者の状態推定装置で、前記磁石は複数から成り、向きを揃えて所定の範囲内に配置されていてもよい。磁石の占める範囲が小さいほど、測定される変動のピーク幅が狭くなり、心拍変動のRR間隔などを精度良く検出できるが、出力が小さくなってしまう。また、磁石の占める範囲が大いと、出力は大きくなるが、検出範囲が広くなるため、測定される変動のピーク幅が広くなってしまう。このため、出力の大きさと、測定される変動の時間軸での精度とを考慮して、最適な範囲に複数の磁石を配置して測定を行うことにより、最適な条件で運転者の状態を推定することができる。 Further, in the driver's state estimation device according to the present invention, the magnets may be composed of a plurality of magnets and may be arranged in a predetermined range in the same direction. The smaller the range occupied by the magnet, the narrower the peak width of the measured fluctuation, and the RR interval of the heart rate variability can be detected accurately, but the output becomes smaller. Further, if the range occupied by the magnet is large, the output is large, but the detection range is wide, so that the peak width of the measured fluctuation becomes wide. Therefore, by considering the magnitude of the output and the accuracy of the measured fluctuation on the time axis, and performing the measurement by arranging multiple magnets in the optimum range, the driver's condition can be determined under the optimum conditions. Can be estimated.
本発明によれば、導入コストを低減することができ、運転時に邪魔にならず安全に測定可能な運転者の状態推定装置および運転者の状態推定方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the introduction cost, and to provide a driver's state estimation device and a driver's state estimation method that can be safely measured without getting in the way during driving.
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
図1乃至図10は、本発明の実施の形態の運転者の状態推定装置および運転者の状態推定方法を示している。
図1に示すように、本発明の実施の形態の運転者の状態推定装置は、磁石11と磁気センサ12と推定手段(図示せず)とを有している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 10 show a driver's state estimation device and a driver's state estimation method according to the embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the driver state estimation device according to the embodiment of the present invention includes a
磁石11は、永久磁石から成り、車両を運転する運転者1の脈波または心拍変動により振動するよう設けられている。図1に示す具体的な一例では、磁石11は、車両の運転席2の座面に設けられており、車両を運転する運転者1が運転席2に座ったとき、運転者1に対して圧力をかけた状態になるように設けられている。
The
なお、磁石11は、永久磁石に限らず、電磁石であってもよく、その場合には、直流電磁石であっても交流電磁石であってもよい。また、磁石11は、運転席2の座面に限らず、車両を運転する運転者1の脈波または心拍変動により振動するよう設けられていればどこに設けられていてもよく、例えば、運転者1の体表面のうち、心臓の近傍、みぞおち、背中、胸部、こめかみ、頸動脈の近傍、手首、くるぶし、臀部、太もも、消化器官の近傍、または顔に固定可能に設けられていてもよく、車両の運転席2のシートベルト、背もたれ、もしくは、ヘッドレスト、または、車両のハンドルに設けられていてもよい。磁石11は、車両を運転する運転者1に対して圧力をかけた状態にするためには、車両の運転席2のシートベルトや背もたれ等に設けられていることが好ましい。また、磁石11は、1つであってもよく、複数であってもよい。
The
磁気センサ12は、磁石11の振動による磁場の変化を測定可能に、車両に設けられている。図1に示す具体的な一例では、磁気センサ12は、車両の運転席2の座面に設けられた磁石11の振動による磁場の変化を測定可能に、車両の運転席2の下方に設けられている。また、磁気センサ12は、車両に取り付けやすい小型のTMRセンサから成っている。なお、磁気センサ12は、TMRセンサに限らず、運転者1の脈波または心拍変動による磁石11の振動を測定可能な感度を有していればいかなるものであってもよく、例えば、AMRセンサ、GMRセンサ、MIセンサ、フラックスゲートセンサなどであってもよい。
The
推定手段は、コンピュータから成り、磁気センサ12に接続され、磁気センサ12の測定データを受信するよう構成されている。また、推定手段は、受信した磁気センサ12の測定データに基づいて、運転者1の状態を推定するよう構成されている。図1に示す具体的な一例では、推定手段は、車両に搭載されたドライバーモニタリングシステム(DMS)に内蔵されている。また、推定手段は、磁石11および磁気センサ12で脈波を測定したときには、測定データに含まれる脈波から心拍変動のRR間隔を求めるようになっている。推定手段は、脈波から求めた心拍変動、または、測定した心拍変動のRR間隔の高周波成分HFや低周波成分LFなどを用いて、運転者1が眠気やストレスを有しているかどうかを推定するようになっている。また、推定手段は、測定データから得られる心拍数も利用して、運転者1の状態を推定するよう構成されていてもよい。なお、DMSは、推定手段で運転者1が眠気を有していると推定された場合に、音や光で運転者1に警告を発するようになっている。
The estimation means comprises a computer, is connected to the
なお、車両は、一般的な車両に限らず、業務車両や自動運転車両など、いかなる車両であってもよい。また、運転者1は、健常者に限らず、身体障害者や高齢者など、いかなる運転者1であってもよい。
The vehicle is not limited to a general vehicle, and may be any vehicle such as a business vehicle or an autonomous driving vehicle. Further, the
次に、作用について説明する。
本発明の実施の形態の運転者の状態推定方法は、本発明の実施の形態の運転者の状態推定装置により好適に実施することができる。本発明の実施の形態の運転者の状態推定装置および運転者の状態推定方法は、運転者1の脈波または心拍変動による磁石11の振動による磁場の変化を、磁気センサ12により測定することにより、運転者1が眠気やストレスを有しているかどうかなどの、運転者1の状態を推定することができる。本発明の実施の形態の運転者の状態推定装置および運転者の状態推定方法は、磁石11および磁気センサ12の比較的簡易な構成により、運転者1の脈波または心拍変動を測定することができるため、動画を撮影するカメラや高価な画像解析ソフトなどが不要であり、材料費などの導入コストを低減することができる。また、磁石11および磁気センサ12を運転の邪魔にならない場所に取り付けることができ、安全に測定することができる。
Next, the operation will be described.
The driver state estimation method according to the embodiment of the present invention can be suitably carried out by the driver state estimation device according to the embodiment of the present invention. The driver state estimation device and the driver state estimation method according to the embodiment of the present invention measure the change in the magnetic field due to the vibration of the
本発明の実施の形態の運転者の状態推定装置および運転者の状態推定方法は、図1に示すように、車両を運転する運転者1に圧力をかけた状態になるよう、磁石11を設けることにより、磁石11で運転者1の脈波や心拍変動を捉えやすくすることができ、運転者1の脈波や心拍変動を精度良く測定することができる。
In the driver state estimation device and the driver state estimation method according to the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, a
なお、本発明の実施の形態の運転者の状態推定装置および運転者の状態推定方法で、磁石11の設置面積や、複数の磁石11を使用するときには各磁石11が占める範囲が小さいほど、測定される変動のピーク幅が狭くなり、RR間隔などを精度良く検出できるが、出力が小さくなってしまう。また、磁石11の設置面積や複数の磁石11が占める範囲が大いと、出力は大きくなるが、検出範囲が広くなるため、測定される変動のピーク幅が広くなってしまう。このため、出力の大きさと、測定される変動の時間軸での精度とを考慮して、最適な大きさの磁石11を用いたり、最適な範囲に複数の磁石11を配置したりすることが好ましい。
In the driver's state estimation device and the driver's state estimation method according to the embodiment of the present invention, the smaller the installation area of the
また、本発明の実施の形態の運転者の状態推定装置および運転者の状態推定方法は、車両が走行する路面に対して平行な振動成分を有するよう磁石11を設け、その磁石11の振動成分を測定可能に、磁気センサ12を設けることが好ましい。この場合、走行中の車両の上下方向の振動の影響を小さくすることができ、磁石11の振動を精度良く測定することができる。
Further, in the driver state estimation device and the driver state estimation method according to the embodiment of the present invention, a
また、本発明の実施の形態の運転者の状態推定装置で、磁石11は複数から成り、それぞれ車両を運転する運転者1の血管の伸張方向に沿って、間隔をあけて配置されており、磁気センサ12は、各磁石11の振動による磁場の変化を測定可能であり、推定手段は、磁気センサ12の測定データに基づいて、運転者1の脈波伝搬速度を求め、その脈波伝搬速度に基づいて、運転者1の状態を推定してもよい。この場合、例えば、脈波伝搬速度から運転者1の血圧を求め、その血圧に基づいて運転者1の状態を推定することができる。また、例えば、求めた血圧と、心拍変動のRR間隔の高周波成分HFや低周波成分LFなどとを用いて、運転者1の状態をより詳細に推定することができる。
Further, in the driver state estimation device according to the embodiment of the present invention, the
また、図2に示すように、本発明の実施の形態の運転者の状態推定装置は、複数の磁石11がアレイ状に規則正しく並べて設置され、複数の磁気センサ12もアレイ状に規則正しく並べて設置されていてもよい。この場合、測定データから効率よくノイズを除去したり、S/N比を高めたりすることができ、運転者1の脈波または心拍変動を精度良く測定することができる。また、この場合、各磁石11がそれぞれ異なる固有周波数を有する電磁石から成り、各磁気センサ12も対応する測定周波数を有していてもよい。或いは、各磁石11がそれぞれ異なる固有周波数を有する電磁石から成り、その磁石11の数より少ない数の磁気センサ12が、異なる固有周波数の各磁石11からの信号を、時分割多重化(TDM)等を利用して受信するよう構成されていてもよい。これらにより、さらに測定精度を高めたり、振動源までの距離を求める等の、より詳細な解析を行ったりすることができる。
Further, as shown in FIG. 2, in the driver state estimation device according to the embodiment of the present invention, a plurality of
また、本発明の実施の形態の運転者の状態推定装置は、車両を運転する運転者1から離れた位置で車両に設けられた参照用磁石11と、参照用磁石11の磁場を測定可能に設けられた参照用磁気センサ12とを有し、推定手段は、参照用磁気センサ12の測定データを利用して、磁気センサ12の測定データに含まれるノイズを軽減するよう構成されていてもよい。この場合、参照用磁石11および参照用磁気センサ12により、走行中の車両の振動を測定することができるため、その振動を磁気センサ12の測定データから差し引くことにより、磁気センサ12の測定データに含まれるノイズを軽減することができる。参照用磁石11は、車両を運転する運転者1の脈波や心拍変動により振動しない位置に設けられ、参照用磁気センサ12は、参照用磁石11の振動のみを測定可能な位置に設けられていることが好ましい。
Further, the driver state estimation device according to the embodiment of the present invention can measure the magnetic field of the
磁石11の振動で脈波を測定可能であることを調べるために、脈波測定実験を行った。実験では、図3に示すように、直径3mmの磁石11を、被験者の鳩尾のやや左側の、心臓に近い位置にテープで貼り付け、脈波による磁石11の変動を、TMRセンサから成る磁気センサ12で測定した。磁石11と磁気センサ12との距離は、約300mmとした。また、比較のため、ECG電極パッドを、被験者の両肩付近および左脇腹付近に貼り付け、心電図(ECG)の測定を行った。また、ピエゾ素子を用いたパルストランスデューサを、被験者の左手の薬指の指先に取り付け、脈波の測定を行った。
A pulse wave measurement experiment was conducted to investigate that the pulse wave can be measured by the vibration of the
磁気センサ12、パルストランスデューサ、および心電図の測定結果を、図4に示す。また、磁気センサ12の測定波形のピーク位置を求め、図4(a)中に丸印で示す。図4に示すように、磁気センサ12の測定波形は、パルストランスデューサおよび心電図の波形と比べて、ノイズが多く、やや乱れているように見えるが、波形が規則的に繰り返していることが確認された。また、心臓からの距離に応じて、波形のピーク位置が、心電図、磁気センサ12、パルストランスデューサの順に移動していることも確認された。このことから、磁気センサ12により、脈波が測定されており、心拍変動のRR間隔を抽出可能であるといえる。
The measurement results of the
図4に示す各測定結果から、それぞれのRR間隔を求めた。磁気センサ12の測定結果から求めたRR間隔(RR Interval of TMR)と、心電図の測定結果から求めたRR間隔(RR Interval of ECG)との関係を、図5に示す。図5に示すように、2つのRR間隔は非常に相関が高いことが確認された。約100回計測したときの平均絶対誤差(MAE)は、4.0msであった。
From each measurement result shown in FIG. 4, each RR interval was obtained. FIG. 5 shows the relationship between the RR interval (RR Interval of TMR) obtained from the measurement result of the
図5(a)のグラフに、パルストランスデューサの測定結果から求めたRR間隔(RR Interval of Pulse)と、心電図の測定結果から求めたRR間隔との関係を重ねたものを、図6に示す。図6に示すように、パルストランスデューサと心電図との相関も高いが、磁気センサ12と心電図との関係の方が、やや相関が高いことが確認された。
FIG. 6 shows the graph of FIG. 5A in which the relationship between the RR interval (RR Interval of Pulse) obtained from the measurement result of the pulse transducer and the RR interval obtained from the measurement result of the electrocardiogram is superimposed. As shown in FIG. 6, the correlation between the pulse transducer and the electrocardiogram is also high, but it was confirmed that the relationship between the
図4~図6は、被験者がベッドに横になった状態での測定結果であるが、被験者が椅子に座った状態で測定を行ったときの、磁気センサ12の測定結果から求めたRR間隔と、心電図の測定結果から求めたRR間隔との関係を、図7に示す。図7に示すように、2つのRR間隔の関係は、図5と比べるとやや低下しているが、高い相関を有していることが確認された。約100回計測したときの平均絶対誤差(MAE)は、11.9msであった。
4 to 6 show the measurement results when the subject is lying on the bed, and the RR interval obtained from the measurement results of the
図8(a)に示すように、直径3mmの磁石11を、被験者の首の左側の頸動脈付近にテープで貼り付け、脈波による磁石11の変動を、被験者の首の後方に配置したTMRセンサから成る磁気センサ12で測定した。磁石11と磁気センサ12との距離は、250mm~300mmとした。磁気センサ12の測定結果を、図8(b)に示す。図8(b)に示すように、波形が規則的に繰り返しており、ピーク位置も明瞭であることが確認された。このことから、脈波が測定されており、心拍変動のRR間隔を抽出可能であるといえる。
As shown in FIG. 8A, a
磁石11の大きさ(磁石11の占める範囲)による脈波測定の精度の変化を調べる実験を行った。実験では、図9に示すように、16個の直径3mmの磁石11を、被験者が座るシートに、等間隔で縦4個×横4個で正方形に配置した。各磁石11は、全て同じ向きとし、同じ極が被験者側に向くように配置した。実験では、各磁石11の間隔を変えて、16個の磁石11が占める正方形の1辺が、5cm、10cm、15cm、17cmとなる4つの場合について、脈波の測定を行った。また、実験では、被験者がシートに座った状態で、脈波による各磁石11の変動を、TMRセンサから成る磁気センサ12で測定した。最も近い磁石11と磁気センサ12との距離は、約300mmとした。
An experiment was conducted to investigate the change in the accuracy of pulse wave measurement depending on the size of the magnet 11 (the range occupied by the magnet 11). In the experiment, as shown in FIG. 9, 16
また、実験では、ECG電極パッドを、被験者の両肩付近および左脇腹付近に貼り付け、各磁石11を用いた測定と同時に、心電図(ECG)の測定も行った。各磁石11の占める範囲が異なる4つの場合について、実施例1と同様にして、磁気センサ12および心電図の測定データからそれぞれ心拍変動のRR間隔を求め、心電図の測定データから求めたRR間隔に対する、磁気センサ12の測定データから求めたRR間隔の平均絶対誤差(MAE)を求めた。
In the experiment, ECG electrode pads were attached to the vicinity of both shoulders and the vicinity of the left flank of the subject, and the electrocardiogram (ECG) was measured at the same time as the measurement using each
各磁石11の占める面積と平均絶対誤差との関係を、図10に示す。図10には、各データに対する1次式による近似曲線を、破線で示している。図10に示すように、各磁石11の占める面積と平均絶対誤差との間には正の相関が認められ、各磁石11の占める面積を小さくすることにより、平均絶対誤差も小さくなることが確認された。磁石11の出力として、ある程度の大きさの出力を確保するためには、各磁石11の占める面積を小さくするのには限界があるが、図10から、例えば、平均絶対誤差を10msec以内に抑えるためには、各磁石11の占める面積を12cm×12cm(図10の×印の位置)以下にすればよいといえる。
The relationship between the area occupied by each
なお、この実験では、各磁石11として、永久磁石を用いているが、電磁石を用いることにより、あらかじめ各磁石11を広く分布させておき、必要な範囲の磁石11のみを駆動させることができる。これにより、測定条件や測定時の状況に応じて、各磁石11による出力と誤差とのバランスを調整することができ、最適な条件で測定を行って運転者の状態を推定することができる。
In this experiment, permanent magnets are used as each
1 運転者
2 運転席
11 磁石
12 磁気センサ
1
11
Claims (11)
前記磁石の振動による磁場の変化を測定可能に、前記車両に設けられた磁気センサと、
前記磁気センサの測定データに基づいて、前記運転者の状態を推定する推定手段とを、
有することを特徴とする運転者の状態推定装置。 A magnet provided to vibrate due to the pulse wave or heart rate variability of the driver driving the vehicle,
With the magnetic sensor provided in the vehicle, it is possible to measure the change in the magnetic field due to the vibration of the magnet.
An estimation means for estimating the state of the driver based on the measurement data of the magnetic sensor.
A driver's state estimation device, characterized by having.
前記磁気センサは、前記磁石の前記振動成分を測定可能に設けられていることを
特徴とする請求項1記載の運転者の状態推定装置。 The magnet is provided so as to have a vibration component parallel to the road surface on which the vehicle travels.
The driver's state estimation device according to claim 1, wherein the magnetic sensor is provided so as to be capable of measuring the vibration component of the magnet.
前記磁気センサは、各磁石の振動による磁場の変化を測定可能であり、
前記推定手段は、前記磁気センサの測定データに基づいて、前記運転者の脈波伝搬速度を求め、その脈波伝搬速度に基づいて、前記運転者の状態を推定することを
特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の運転者の状態推定装置。 The magnets are composed of a plurality of magnets, and are arranged at intervals along the extension direction of the blood vessels of the driver who drives the vehicle.
The magnetic sensor can measure changes in the magnetic field due to the vibration of each magnet.
The estimation means is characterized in that the pulse wave velocity of the driver is obtained based on the measurement data of the magnetic sensor, and the state of the driver is estimated based on the pulse wave velocity. The driver's state estimation device according to any one of 1 to 6.
前記参照用磁石の磁場を測定可能に設けられた参照用磁気センサとを有し、
前記推定手段は、前記参照用磁気センサの測定データを利用して、前記磁気センサの測定データに含まれるノイズを軽減するよう構成されていることを
特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の運転者の状態推定装置。 A reference magnet provided on the vehicle at a position away from the driver who drives the vehicle, and a reference magnet.
It has a reference magnetic sensor provided so as to be able to measure the magnetic field of the reference magnet.
One of claims 1 to 7, wherein the estimation means is configured to reduce noise included in the measurement data of the magnetic sensor by using the measurement data of the reference magnetic sensor. The driver state estimation device described in the section.
A magnet is attached so as to vibrate due to the pulse wave or heart rate variability of the driver who drives the vehicle, the change in the magnetic field due to the vibration of the magnet is measured by a magnetic sensor, and the state of the driver is estimated based on the measurement data. A driver's condition estimation method, characterized in that.
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- 2020-07-30 JP JP2020128768A patent/JP2022025732A/en active Pending
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