JP3495982B2 - 密閉空気式音センサを使用した運転者居眠り警報装置 - Google Patents

密閉空気式音センサを使用した運転者居眠り警報装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車，電車，船
舶，航空機等の運転士によって運転される乗物の運転士
の居眠り警報装置に関するもので、特に運転士の運転操
作に伴なう物理的体動の変化から居眠り直前の「運転意
識低下」状態を検出し、運転士を覚醒させる装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の居眠り運転警報装置としては車の
蛇行を感知したり、カメラ映像の画像処理から運転者の
視点の変動を監視したり、或いは運転者に電極やセンサ
ー類を装着させ運転者の心拍，呼吸等の生体情報の変動
を検出するなどの方法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】これらの装置は高価で
あったり、取り付けが面倒であったり、運転者の行動を
制限したり、或いは乗物が走行していないときにも動作
する等の問題を有している。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は運転操作に伴な
う人間の手足，首，胴体の動きを含めた総合的体動が、
覚醒時と居眠り状態に入る直前の状態（運転意識低下状
態）では、特徴的な相違があることに着目し、この相違
を検出することによって、運転者に警報を与え、居眠り
運転による事故を防止せんとするものである。本発明の
発明者は、気密性を有する柔軟なゴム，プラスチック，
金属，布，紙等で製作された密閉空気室の中の空気圧
を、無指向性マイクロフォン又は圧力センサにより検出
し、電気信号に変換する密閉空気式音センサを使用した
各種の生体情報収集装置を開発している。この種の密閉
空気式音センサはベッド，椅子，浴槽，便座等に設置す
ることが容易であることから、それらの部位に使用して
人を含めた動物の心拍，呼吸等の生体情報を収集し健康
状態を把握することが既に提案されている。また、ベッ
ドに設置し、寝返りのような間隔が長く、振巾の大きな
信号を検出し、人の睡眠状態を監視する方法も提案され
ている。本発明は、密閉空気式音センサを用いてそのど
ちらにも属さないような、比較的周期が長く、振巾も大
きくない体動を継続的に且つ一定時間単位に区切って観
察し、運転意識低下状態を示す特徴ある信号の持続が生
じた場合に直ちに警報を発するようにしたものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明は運転中特に乗物の走行中
に作動させる装置に関するものであるから、人体の体動
に伴なう信号の他に、車輌等の運転中を示す信号を検知
し、その信号が存在するときにのみ警報が作動するよう
にする必要がある。車輌等が運転中であることを示す信
号を得る方法としては、 １．密閉空気式音センサによって得られる体動信号に混
入してくる信号の中から分離する方法 ２．乗物の電気系統中の電圧，電流の変化などから直接
検出する方法が考えられる。
【０００６】また、体動に伴なう信号の読み取り方法に
関しては、 Ａ．密閉空気式音センサの出力信号の波高に注目し、単
位時間当りの一定レベル以上の信号の有無によって測定
する方法 Ｂ. 密閉空気式音センサの出力信号の出力の単位時間当
りの標準偏差を求め、その値によって判定する方法が考
えられる。
【０００７】更に、運転者に与える警報の種類としては イ.バイブレーターにより振動を身体に直接伝える。 ロ.ブザーにより警報音を発する。 ハ.スピーカーにより音声警告を出す。 ニ.光の点滅 ホ.エアコン急冷作動 等が考えられ、本発明は上記１，２、Ａ，Ｂ、イ，ロ，
ハ，ニ，ホ等の手段を適宜組み合わせることによって実
現できる。
【０００８】
【実施例】図１は、本発明装置に使用される密閉空気式
音センサの構造を説明する断面図である。１はゴム，プ
ラスチック，金属，布，紙等で作られた密閉空気袋又は
キャビネットで、その内部には無指向性マイクロフォン
又は圧力センサ２が取り付けられ、コード３によって電
気信号が外部に取り出せるようになっている。４はバイ
ブレーター，スピーカー等の警報器で、コード５によっ
て外部から警報信号が送られるようになっている。警報
器４は必ずしも密閉空気袋又はキャビネットの内部にお
く必要はなく、運転者に警報が伝わりさえすれば、外部
であっても構わない。密閉空気袋又はキャビネット１に
は体重のような加重が加わるので、内部機器保護のため
必要に応じスポンジのような弾性補強材６により内部を
補強してやるとよい。
【０００９】図２は、本発明装置に使用される密閉空気
式音センサの他の実施例の構造を説明する断面図で、同
一部位には同一符号が付してある。本実施例に於いて
は、無指向性マイクロフォン又は圧力センサ２は、密閉
空気室又はキャビネット１の外部に置かれており、１内
の空気はパイプ７を通じ２に導かれている。
【００１０】図３は、図１及び図２で説明した密閉空気
式音センサを自動車の運転席シートに取り付けた例を示
す。図３の例では、密閉空気式音センサ８はクッション
兼用として背もたれ９に取り付けられているが、これは
背もたれ９の内部表面に埋め込む事が可能である。同様
に密閉空気式音センサ８を座部１０に置いてもよいし、
座部１０の内部に埋め込む事も可能である。更に複数個
の密閉空気式音センサを並べて配置したり背もたれ９と
座部１０の両方に用いてもよい。３は密閉空気式音セン
サの出力を外部に取り出すコードである。
【００１１】図４は密閉空気式音センサの出力から運転
意識低下時の信号を検出し、それを警告信号に変える回
路の一例を示すブロック図である。１１は密閉空気式音
センサの出力信号で、増巾器１２により増巾された後、
ローパスフィルター１３により、出力信号中の体動を表
す低周波成分のみがろ波される。１４はリミッタで、こ
れを一定レベル、例えば ２００ｍＶで動作させること
により、２００ｍＶを超える信号の個数をカウンタ１５
でカウントするようにする。カウントされた信号は演算
部１６に加えられる。
【００１２】一方、密閉空気式音センサの出力信号１１
の一部は増巾器１７により増巾された後、ハイパスフィ
ルター１８により、乗り物の走行に伴なって生ずる高い
周波数成分をろ波する。ろ波された信号は、レベル検出
器１９に加えられた後、サンプルホールド２０により、
デジタル信号に変換され演算部１６に加えられる。
【００１３】演算部１６では、カウンタ１５の出力の単
位時間当りの個数が一定の傾向を示し、且つ乗り物の運
転によって生じる信号の存在時である場合を判定し、警
報装置２１を動作させる信号を発生する。
【００１４】図５は、乗り物が走行中であることを表わ
す信号を、乗物の電気系統から取る場合の回路のブロッ
ク図で、図４と同一の部分には共通の符号を付してあ
る。この例においては、乗り物が運転中である信号２２
は、例えばスピードメーターの電気系統から直接レベル
検出器１９に導かれた後、演算部１６に加えられる。そ
の他の動作は第４図の場合と同様である。
【００１５】図６及び図７は、図４及び図５の回路にお
けるローパスフィルター１３の出力の例を示すグラフ
で、図６は運転者の覚醒時、図７は運転意識低下状態を
示す。このグラフは縦軸に出力をミリボルト（ｍＶ），
横軸に時間を秒で表したものである。この図から明かな
如く、運転者の体動を表す信号の出力は覚醒時と運転意
識低下時で大きな差があり、これを例えば単位時間に
２００ｍＶを超える波の数をカウントすることにより、
運転意識低下状態を容易に検知することができる。
【００１６】図８及び図９は、運転意識低下状態を検出
し、警報信号を発生する回路の他の例を示すブロック図
である。図８は図４に示すと同様、密閉空気式音センサ
の出力から体動を表す信号と乗物の運転中を表す信号を
分離して取り出す場合を示す。図９は図５と同様、乗物
の運転中であることを表す信号は乗物の電気系統等から
取り出す場合を示す。図８，図９においては図４及び図
５のカウンタ１５に代えて、整流器・積分器２３及びレ
ベル検出器２４が加えられている。
【００１７】図１０は覚醒時における体動を表す信号
（図６）が更に整流器・積分器２３を通過した後の波形
を示すグラフである。体動を表わす信号が ２００ｍＶ
を超えた場合に、コンデンサや抵抗からなる積分器が働
き、基準電圧からこの積分電圧を差引いた信号となって
いる。従って、頻繁に ２００ｍＶ以上の信号が入力さ
れると、低電圧レベルで推移する。図１１は運転意識低
下状態を表わす信号（図７）が、整流器・積分器２３を
通過した後の波形である。体動を表わす信号が ２００
ｍＶ以下で持続すると積分電圧は減少し、持続時間に相
対して高電圧レベルへ移行する。
【００１８】図８及び図９の例においては、ローパスフ
ィルター１３の出力信号をリミッタ１４に加え、暖慢運
転動作や安静呼吸による影響を取り除いた後のリミッタ
通過信号のみを整流器・積分器２３に加える。
【００１９】運転意識低下状態では、暖慢な運転動作や
安静呼吸が持続し、２００ｍＶ以下の信号低下持続時間
１５秒以上が、毎分２〜３回繰り返し現れるのが特徴で
ある。この状態を検出するためには、整流器・積分器に
よって先ず覚醒時の信号レベルを検出し、基準信号から
覚醒時信号を差引くことにより、運転意識低下時の信号
を得ることができる。
【００２０】図１２は、同様の目的を達する他の回路例
を示すブロック図である。図１２においては、図８のリ
ミッタ１４，整流器・積分器２３，レベル検出器２４に
代えて統計処理演算部２５が加えられている。図１２の
実施例においては、図６，図７に示すローパスフィルタ
ー１３を通過した段階の信号の出力分布を統計処理演算
部２５において処理し、標準偏差を得るようにしたもの
である。図１３は、図６の波形について標準偏差を求め
たもので、覚醒時における出力信号の標準偏差は０．２
９である。図１４は図７の波形について、標準偏差を求
めたもので、運転意識低下状態において、それは０．１
３であった。従って、信号レベル低下を意味する一定時
時間内の標準偏差値の低下によっても運転意識低下状態
を検知できる。本例では、４０秒間の標準偏差値が５０
％以下まで低下していることがわかる。
【発明の効果】本発明の装置を運転者シートに取り付け
ることにより、運転者は着席時特別の着脱操作をするこ
となく、直ちに監視状態におかれ、且つ乗物の走行時以
外は居眠り警報装置が動作しないので、簡便且つ確実な
居眠り運転警報装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 密閉空気式音センサの構造を示す断面図
【図２】 密閉空気式音センサの構造を示す断面図
【図３】 密閉空気式音センサを運転席に取り付けた
図
【図４】 密閉空気式音センサの出力を処理する回路
図
【図５】 密閉空気式音センサの出力を処理する回路
図
【図６】 覚醒時の体動を表す信号の出力を示すグラ
フ
【図７】 運転意識低下状態の体動を表わす信号の出
力を示すグラフ
【図８】 密閉空気式音センサの出力を処理する回路
図
【図９】 密閉空気式音センサの出力を処理する回路
図
【図１０】 覚醒時の体動を表す信号の出力を示すグラ
フ
【図１１】 運転意識低下状態の体動を表わす信号の出
力を示すグラフ
【図１２】 密閉空気式音センサの出力を処理する回路
図
【図１３】 覚醒時の体動を表す信号の出力を示すグラ
フ
【図１４】 運転意識低下状態の体動を表わす信号の出
力を示すグラフ
【符号の説明】
１…密閉空気袋又はキャビネット、２…無指向性マイク
ロフォン又は圧力センサ、３…コード、４…警報器、５
…コード、６…弾性補強材、７…パイプ、８…密閉空気
式音センサ、９…背もたれ、１０…座部、１１…密閉空
気式音センサの出力信号、１２…増巾器、１３…ローパ
スフィルター、１４…リミッタ、１５…カウンタ、１６
…演算部、１７…増巾器、１８…ハイパスフィルター、
１９…レベル検出器、２０…サンプルホールド、２１…
警報装置、２２…乗物走行信号、２３…整流器・積分
器、２４…レベル検出器、２５…統計処理演算部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G08B 21/06 B60K 28/06

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】気密性のある柔軟な材料で作られた密閉空
    気袋又は密閉キャビネットの内部に１個又は２個以上の
    無指向性マイクロフォン又は圧力センサを封入し、該無
    指向性マイクロフォン又は圧力センサによって密閉空気
    袋又は密閉キャビネットの内部の空気圧を検出し、その
    出力信号をリード線を通じて外部に取り出すようにした
    密閉空気式音センサを乗物の運転者シートの運転者の体
    圧のかかる部分に取付け前記密閉空気式音センサの出力
    信号から、運転者の体の動きを表す信号と乗物の走行に
    伴なって発生する信号を分離して取り出し乗物の走行に
    伴って発生する信号が存在し、且つ体の動きを表す信号
    の変動がほぼ無くなった（運転意識低下）状態を検知し
    警報装置を作動させるようにした運転者居眠り警報装
    置。
  2. 【請求項２】気密性のある柔軟な材料で作られた密閉空
    気袋又は密閉キャビネットの内部空気圧を外部の無指向
    性マイクロフォン又は圧力センサに導き、その出力信号
    を取り出すようにした密閉空気式音センサを乗物の運転
    者シートの運転者の体圧のかかる部分に取付け前記密閉
    空気式音センサの出力信号から、運転者の体の動きを表
    す信号と乗物の走行に伴なって発生する信号を分離して
    取り出し乗物の走行に伴って発生する信号が存在し、且
    つ体の動きを表す信号の変動がほぼ無くなった（運転意
    識低下）状態を検知し警報装置を作動させるようにした
    運転者居眠り警報装置。
  3. 【請求項３】気密性のある柔軟な材料で作られた密閉空
    気袋又は密閉キャビネットの内部に１個又は２個以上の
    無指向性マイクロフォン又は圧力センサを封入し、該無
    指向性マイクロフォン又は圧力センサによって密閉空気
    袋又は密閉キャビネットの内部の空気圧を検出し、その
    出力信号をリード線を通じて外部に取り出すようにした
    密閉空気式音センサを乗物の運転者シートの運転者の体
    圧のかかる部分に取付け前記密閉空気式音センサのから
    運転者の体の動きを表す信号を取り出すと同時に、乗物
    の機体から乗物の走行に伴なって発生する信号を取り出
    し、 乗物の走行に伴なって発生する信号が存在し、且つ体の
    動きを表す信号がほぼ無くなった（運転意識低下）状態
    を検知し、 警報装置を作動させるようにした運転者居眠り警報装
    置。
  4. 【請求項４】気密性のある柔軟な材料で作られた密閉空
    気袋又は密閉キャビネットの内部空気圧を外部の無指向
    性マイクロフォン又は圧力センサに導き、その出力信号
    を取り出すようにした密閉空気式音センサを乗物の運転
    者シートの運転者の体圧のかかる部分に取付け前記密閉
    空気式音センサのから運転者の体の動きを表す信号を取
    り出すと同時に、乗物の機体から乗物の走行に伴なって
    発生する信号を取り出し、 乗物の走行に伴なって発生する信号が存在し、且つ体の
    動きを表す信号がほぼ無くなった（運転意識低下）状態
    を検知し、 警報装置を作動させるようにした運転者居眠り警報装
    置。
  5. 【請求項５】気密性のある柔軟な材料で作られた密閉空
    気袋又は密閉キャビネットの内部に弾性体の補強材を設
    けた請求項１乃至請求項４記載の運転者居眠り警報装
    置。
  6. 【請求項６】密閉空気式音センサを複数個用いた請求項
    １乃至請求項４記載の運転者居眠り警報装置。
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