JP3561893B2 - 疲労度判定装置及びその装置を用いた作業の適正化システム並びに疲労度判定装置を備える車両 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、疲労度判定装置及びその装置を用いた作業の適正化システム並びに疲労度判定装置を備える車両に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、二輪車運転時等の疲労度は、時々刻々と変化する交通状況などの外部環境の変化に起因する精神的負荷や風圧などの物理的負荷が長時間作用することによって生じるものと考えられ、生理学的には循環調節系にも変化を生ずる。
【０００３】
心電図あるいは血流脈圧図から得られるＲ波のＲ−Ｒ間隔（ＲＲ Ｉｎｔｅｒｖａｌ：ＲＲＩ）を用いて、二輪車運転に伴う疲労度とＲＲＩの関係についてはすでに研究されているが、走行時間とともにＲＲＩの変動成分が増加すること、またＲＲＩの変動成分が運転疲労に伴って増加すること、さらに走行距離の増加に伴って心拍数が減少すること等、疲労度とＲＲＩから算出される個々の指標との関係の把握に向けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＲＲＩは心臓の交感神経と副交感神経の活動バランスを反映するもので、例えば心拍数の増加は自律神経の活動バランスが交感神経が有意に、ＲＲＩの呼吸周期に一致した変動成分（Ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ ＳｉｎｕｓＡｒｒｈｙｔｈｍｉａ：ＲＳＡ）の増加は副交感神経が有意に変化したことを示す等が知られている。
【０００５】
この発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、ＲＲＩから算出される個々の指標に着目するだけではなく、複数の指標を多元的にとらえ、自律神経の活動バランスを評価することによって、ＲＲＩから算出される複数の指標を多元的に評価し、疲労度評価の有効性を向上させる疲労度判定方法及び疲労度判定装置及びその装置を用いた作業の適正化システムを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、請求項１に記載の疲労度判定装置は、作業者の心拍あるいは血流脈圧を検知する検知手段と、
前記検知された心室の緊張波であるＲ波の間隔に基づき基準時のＲ波の間隔の時間平均値とＲ波の間隔を周波数変換したものの高周波変動成分の積分値を算出する基準時の算出手段と、
所定の疲労度を判定する時に検知された心室の緊張波であるＲ波の間隔に基づきＲ波の間隔の時間平均値とＲ波の間隔を周波数変換したものの高周波変動成分の積分値を算出する疲労時の算出手段と、
前記基準時の前記時間平均値と前記所定の疲労度を判定する時の前記時間平均値の差（ＤＩＦＦ・ＲＲＭ（Ｘ））及び、
前記基準時の前記高周波変動成分の積分値と前記所定の疲労度を判定する時の前記積分値の差（ＤＩＦＦ・ＨＦＡ（Ｘ））を算出する変化量算出手段と、
前記時間平均値の差（ＤＩＦＦ・ＲＲＭ（Ｘ））及び前記積分値の差（ＤＩＦＦ・ＨＦＡ（Ｘ））が、
ＤＩＦＦ・ＲＲＭ（Ｘ）＜０、かつ、ＤＩＦＦ・ＨＦＡ（Ｘ）＜０であるときを領域【１】とし、
ＤＩＦＦ・ＲＲＭ（Ｘ）＜０、かつ、ＤＩＦＦ・ＨＦＡ（Ｘ）＞０であるときを領域【２】とし、
ＤＩＦＦ・ＲＲＭ（Ｘ）＞０、かつ、ＤＩＦＦ・ＨＦＡ（Ｘ）＞０であるときを領域【３】とし、
前記変化量が領域【１】にあるときは、作業に必要な緊張度の維持が可能な状態と判定し、
前記変化量が領域【２】にあるときは、作業に必要な適切な緊張の維持が困難な状態と判定し、
前記変化量が領域【３】にあるときは、作業に必要な適切な緊張が維持されていない状態と判定する疲労度判断手段と、
前記判定結果を信号として出力する判定結果出力手段とを有することを特徴としている。
ＲＲＩの時間平均値の低下は交感神経を、ＲＲＩを周波数変換したものの高周波変動成分の積分値の大きさは副交感神経の活動力を反映することから、作業による生体負担はある程度自律神経の活動バランスで評価することができる。このように、ＲＲＩから算出される個々の指標に着目するだけではなく、複数の指標を多元的にとらえ、自律神経の活動バランスを評価することによって、ＲＲＩから算出される複数の指標を多元的に評価し、疲労度評価の有効性を向上させることができる。
【０００８】
請求項２に記載の疲労度判定装置を用いた作業の適正化システムは、前記請求項１に記載の疲労度判定装置を備え、判定結果を表示する表示手段、警報を行う警報手段及び作業者の負担を軽減する作業負担軽減手段の少なくとも１つを有することを特徴としている。
疲労度評価を表示、または警報、あるいは自動的に作業者の負担を軽減することができる。
請求項３に記載の車両は、前記請求項１に記載の疲労度判定装置を備えることを特徴としている。自動的に運転者の疲労度評価を表示、または警報することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の疲労度判定装置及びその装置を用いた作業の適正化システム並びに疲労度判定装置を備える車両の実施の形態について説明する。
【００１０】
図１は疲労度判定装置を用いた運転を含む作業の適正化システムを示す概略構成図である。作業の適正化システム１には、疲労度判定装置２が備えられている。疲労度判定装置２は、検知手段３、ＣＰＵ４及びメモリ５を有している。検知手段３は、運転者を含む作業者の心拍あるいは血流脈圧を検知する。ＣＰＵ４には、検知された心室の緊張波であるＲ波の間隔に基づき基準時のＲ波の間隔の時間平均値ＲＲＭ０とＲ波の間隔を周波数変換したものの高周波変動成分の積分値ＨＦＡ０を算出する基準時の算出手段６と、所定の疲労度を判定する時に検知された心室の緊張波であるＲ波の間隔に基づきＲ波の間隔の時間平均値ＲＲＭｘとＲ波の間隔を周波数変換したものの高周波変動成分の積分値ＨＦＡＸを算出する疲労時の算出手段７と、この基準時のＲ波の間隔の時間平均値ＲＲＭ０及びＲ波の間隔を周波数変換したものの高周波変動成分の積分値ＨＦＡ０と、所定の疲労度を判定する時のＲ波の間隔に基づきＲ波の間隔の時間平均値ＲＲＭｘ及びＲ波の間隔を周波数変換したものの高周波変動成分の積分値ＨＦＡＸとを比較して変化量を算出する変化量算出手段８と、この変化量から作業者の疲労度を判定する疲労度判断手段９と、この判定結果を信号として出力する判定結果出力手段１０とを有している。メモリ５には、基準時の算出手段６及び疲労時の算出手段７からの算出データが記憶され、またＣＰＵ４を実行するプログラムが記憶されている。
【００１１】
また、作業の適正化システム１には、表示手段１１、警報手段１２及び作業負担軽減手段１３が備えられている。表示手段１１は、判定結果を例えばアナログ表示またはデジタル表示する。警報手段１２は、判定結果を例えばブザー、ランプ等により警報する。また、作業負担軽減手段１３は、自動的に運転者を含む作業者の負担を軽減して例えば運転を含む作業の中断を行う。
【００１２】
次に、図２乃至図７に基づき疲労度判定について説明する。図２は疲労度判定のメインプログラム、図３は算出サブプログラム、図４は検知された心室の緊張波であるＲ波を示す図、図５はＲＲＩ値関数を示す図、図６はＰＳＤ関数を示す図、図７は疲労判定モデルを示す図である。
【００１３】
図２は疲労度判定のメインプログラムにおいて、ステップＳ１１で検知された心室の緊張波であるＲ波の間隔に基づき、作業中、あるいは作業を行う前のリラックスした状態の基準時に、Ｒ波の間隔の時間平均値ＲＲＭとＲ波の間隔を周波数変換したものの高周波変動成分の積分値ＨＦＡを図３の算出サブプログラムを用いて算出し、基準時のＲ波の間隔の時間平均値ＲＲＭ０、Ｒ波の間隔を周波数変換したものの高周波変動成分の積分値ＨＦＡ０として、メモリ５に格納し記憶する。ステップＳ１２で所定の疲労度を判定する時に検知された心室の緊張波であるＲ波の間隔の時間平均値ＲＲＭとＲ波の間隔を周波数変換したものの高周波変動成分の積分値ＨＦＡを図３の算出サブプログラムを用いて算出し、疲労度を判定する時のＲ波の間隔の時間平均値ＲＲＭｘとＲ波の間隔を周波数変換したものの高周波変動成分の積分値ＨＦＡＸとしてメモリ５に格納し記憶する。ステップＳ１３でメモリ５に記憶されたそれぞれのデータを読み出し、基準時のＲ波の間隔の時間平均値ＲＲＭ０及びＲ波の間隔を周波数変換したものの高周波変動成分の積分値ＨＦＡ０と、所定の疲労度を判定する時のＲ波の間隔に基づきＲ波の間隔の時間平均値ＲＲＭｘ及びＲ波の間隔を周波数変換したものの高周波変動成分の積分値ＨＦＡＸとを比較し、基準時から疲労度を判定する時までの変化量（差）を算出し、ステップＳ１４で変化量から作業者の疲労度を判定する。
【００１４】
この疲労度の判定結果が下記する領域【１】の場合には、ステップＳ１４へ移行して警報手段１２で黄色あるいは緑色の点灯を行い（ステップＳ１５）、作業（運転）中止状態にされているか否かの判断を行い（ステップＳ１６）、作業（運転）が継続中であるならば、ステップＳ１２へ移行し、次の判定対象時（Ｘ＋１）について上記と同様の判定を行い、作業（運転）が中止状態にされたと判断されれば、判定を終了する。疲労度の判定結果が下記する領域【２】、【３】の場合には、ステップＳ１７へ移行して、疲労度の判定結果が下記する領域【２】の場合は警報手段１２で赤色の点灯し、また疲労度の判定結果が下記する領域【３】の場合には点滅を行い、ステップＳ１８で自動的に作業（運転）者の負担を軽減してさらに自動的に作業（運転）の中断を行い（ステップＳ１９）、判定を終了する。
【００１５】
次に、図３の算出サブプログラムについて説明する。ステップＳ２１において、図４に示すように検知手段３から検出される心室の緊張波であるＲ波の連続するＲパルスから、ＲＲ間隔（ＲＲＩ）をシーケンシャルに求め、シーケンシャル番号と対応するＲＲＩ値（秒）を所定個メモリ５に格納する。あるいは所定時間Ｔ中のシーケンシャル番号と対応する複数のＲＲＩ値（秒）をメモリ５に格納する。メモリ５中のＲＲＩ値のデータ数をＹとするとき、ステップＳ２２で、メモリ５中のＹ個のＲＲＩ値の平均値ＲＲＭを算出し、メモリ５に格納する。ステップＳ２３で、メモリ５からＲＲＩデータを取り出し、ステップＳ２４でメモリ５中のシーケンシャル番号と対応するＲＲＩ値（秒）のＹ個のデータから、シーケンシャル番号を変数とするＲＲＩ値関数（図５）を求め、このＲＲＩ値関数に基づき、ＲＲＩ値関数をフーリエ変換し、ＲＲＩ値関数を周波数分解する。これが、周波数変換である。この周波数分解結果、ステップＳ２５で横軸をＨｚ、縦軸をＰＳＤ（Ｐｏｗｅｒ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）単位とするＰＳＤ関数が得られる（図６）。
【００１６】
即ち、ＲＲＩ値には、図６に示すように、０．０８〜０．１５ＨｚのＭａｙｅｒ Ｗａｖｅ ｒｅｌａｔｅｄ ＳｉｎｕｓＡｒｒｈｙｔｈｍｉａ（ＭＷＳＡ）と呼ぼれる動脈血圧が示す約１０秒周期の低周波変動成分（ＬＦ：Ｌｏｗ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｍｐｏｒｎｅｎｔ）と０．１５Ｈｚ以上のＲＳＡによる高周波変動成分（ＨＦ：Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｍｐｏｒｎｅｎｔ）が存在することが知られている。ＨＦは副交感神経の活動を、ＬＦは交感神経の指標であるとともに、副交感神経の圧受容体反射感受性を反映する指標であると考えられている。本願発明者の実施した主観的疲労感に関するアンケート調査によれば、前記ＲＲＭと、ＨＦのパワーすなわちＨＦの積分値と２つのファクターが、疲労度に対して相関性の高いことが分かった。そして、ＲＲＩ値からこれら変動成分を抽出するためには、スペクトル解析などが適用されるが、そのためには系列時系列は定常性であることが必要である。したがって、必ずしも定常性が保証されていない作業時のＲＲＩ値からＬＦ、ＨＦを検出するには非定常成分を除去することが必要である。そこで、非定常成分を除くために、ＭｃＣｌｅｌｌａｎとＰａｒｋｓによる直線位相ＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタの設計法に基づき、Ｐｅｍｅｚのアルゴリズムにより設計された標本化周波数１．０Ｈｚ、通過域の下限周波数軌０．０６Ｈｚ、通過域の最大減衰量０．１ｄＢ、阻止域の上限周波数０．０３Ｈｚ、阻止域の最大減衰量４０．０ｄＢなるフィルタを適用した。次に、１００ｂｅａｔｓ毎に、フーリエ変換ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）によってパワースペクトル密度（Ｐｏｗｅｒ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ：ＰＳＤ）を算出する。本疲労度判定方法において、ＨＦの積分値はこのようにして求められる図６に示すＰＳＤ関数について、ＬＦとＨＦの山の鞍部以上を積分するか、あるいは０．１５Ｈｚ以上を積分して求める。これが積分値ＨＦＡ（Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）である。また、上記のように算出されたＰＳＤについて、これらを１０００ｂｅａｔｓにわたって平均したものを対象に、ＬＦとＨＦ各々のピーク周波数±０．０４ｃ／ｂ（ｃｙｃｌｅ／ｂｅａｔ）の帯域パワーを算出し、それぞれを積分値ＬＦＡ（Ｌｏｗ Ｆｒｅｑ． Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）、積分値ＨＦＡとしても良い。
【００１７】
上記いずれかの方法による算出ＨＦＡ値をメモリ５中に格納する。なお、メモリ５中において、算出実施回次Ｘに対応して、ＲＲＭｘ、ＨＦＡｘのセットデータとして記憶される。最後にメモリ５中のＹ個のＲＲＩ値データをクリアして、この算出サブプログラムが終了される。
【００１８】
次に、基準時から疲労度を判定する時までの変化量から作業者の疲労度判定を、図７に基づいて説明する。
【００１９】
基準時から疲労度を判定する時までの変化量が、算出値ＤＩＦＦ・ＲＲＭ（Ｘ）と算出値ＤＩＦＦ・ＨＦＡ（Ｘ）に基づき算出され、これを図７に示す。ロジスティック回帰分析を用いて、作業時の生体負担度を評価する方法を検討した結果、ＲＲΜ値と積分値ＨＦＡの２つのＲＲＩ指標によるモデルの有効性が確認された。ＲＲＭ値の低下は自律神経の活動バランスが交感神経側に傾き、「攻撃や逃避」に備える状態を反映するものである。また、積分値ＨＦＡの大きさは、副交感神経活動の強さに比例することが知られている。ＲＲΜ値の低下が交感神経、積分値ＨＦＡが副交換神経の活動を反映することから、交感神経と副交感神経の活動バランスを表すものと考えられる。さらに、作業（運転）時の生体負担度の変化の評価には、作業（運転）時の生体負担度の変化は、ある程度自律神経の活動バランスの変化で説明できる。
【００２０】
図７に示すように、変化のパタ−ンは領域【３】（第１象限）はＲＲＭ上昇、ＨＦＡ上昇、領域【２】（第２象限）はＲＲＭ低下、ＨＦＡ上昇、領域【１】（第３象限）はＲＲＭ低下、ＨＦＡ低下に大別できる。ＨＦＡは緊張度が増したり、ストレス環境下では低下し、緊張度が低下してリラックス状態になると上昇することが知られている。さらに、作業（運転）時には、作業（運転）に必要な適正緊張の維持が困難になった結果、緊張度が低下してＨＦＡが上昇することが考えられる。また、ＲＲΜの上昇は覚醒度低下の前兆と考えられる。従って、領域【３】は覚醒度が低下（ＲＲΜ上昇）して、作業（運転）に必要な適切な緊張が維持されていない（ＨＦＡ上昇）状態、領域【２】は生体が「長距離走行」というタスクに対して「攻撃や逃避」体制をつくっている（ＲＲΜ低下）ものの、作業に必要な適切は緊張の維持がもはや困難（ＨＦＡ上昇）になった状態、領域【１】は運転を負担と感じているが、まだ運転するのに必要な緊張度の維持は可能な状態（ＨＦＡ低下）にあるものと推定される。
【００２１】
従って、この実施の形態では、算出値ＤＩＦＦ・ＨＦＡ（Ｘ）＞０の時、図７の領域【２】、領域【３】にあり、さらに、算出値ＤＩＦＦ・ＲＲＭ（Ｘ）＜０ならば、図７の領域【２】にあり、作業（運転）を続行する集中力の維持が困難と判定し、警報手段１２の赤を点灯する。さらに、算出値ＤＩＦＦ・ＲＲＭ（Ｘ）＞０ならば、図７の領域【３】にあり、覚醒度低下と判定する。この場合には警報手段１２の赤を点滅する。
【００２２】
図７の領域【２】、領域【３】にある場合、例えば運転におけるエンジンの間欠失火、燃料供給量低下により走行速度を低減する。また、所定時間経過後作業（運転）を中断するように完全失火、燃料供給停止を行う。
【００２３】
また、算出値ＤＩＦＦ・ＨＦＡ（Ｘ）＜０、且つ算出値ＤＩＦＦ・ＲＲＭ（Ｘ）＜０の時、図７の領域【１】にあり、作業（運転）を負担と感じ始めたと判定する。警報手段１２の黄を点灯する。図７の領域【１】にあっても、算出値ＤＩＦＦ・ＨＦＡ（Ｘ）の自乗、算出値ＤＩＦＦ・ＲＲＭ（Ｘ）の自乗の和の平方根により、図７の極座標表示におけるｒ値を求め、ｒ（Ｘ）とする。ｒ（Ｘ）が所定値ｒ０より小なる時、作業（運転）負荷を感じない状態と判定し、警報手段１２の緑を点灯してもよい。そして、ｒ（Ｘ）が所定値ｒ０より大なる時、作業（運転）負荷を感じた状態と判定し、警報手段１２の黄を点灯する。なお、図７の疲労度判定領域図において、両算出値を示す座標点×は時間の経過とともに、図中太矢印方向に領域【１】、領域【２】、領域【３】の領域に移動する。
【００２４】
図８及び図９は作業の適正化システムを自動二輪車に適用した実施の形態を示し、図８は自動二輪車の側面図、図９はハンドル部の平面図である。
【００２５】
自動二輪車２０の右側のアクセルグリップ２１には、検知手段３が設けられ、運転者の心拍あるいは血流脈圧を検知する。検知手段３はＲパルス（心室の緊張波）を検知し、連続して疲労度判定装置２のＣＰＵ４に送信する。疲労度判定装置２のＣＰＵ４は、図１に示すように構成され、図２及び図３に示すプログラムに実行による疲労度判定の実施結果に基づき、表示手段１１、警報手段１２を作動する。表示手段１１、警報手段１２は、ハンドル２２に取り付けられた表示装置２３に設けられている。表示装置２３には、スピードメータ２４及びタコメータ２５が取り付けられ、タコメータ２５の近傍に表示手段１１、警報手段１２が位置している。表示手段１１は、液晶表示パネルで構成される。警報手段１２は、例えば警告灯で構成される。
【００２６】
警報手段１２の警告灯は、図７の疲労度判定領域図に基づき、領域【１】の時、黄を点灯、領域【２】の時、赤を点灯、領域【３】の時、赤を点滅する。なお、領域【２】、領域【３】の時赤を点滅、且つ領域【３】の時の方が点滅間隔を短くするようにしても良い。
【００２７】
また、疲労度判定の実施結果に基づき、領域【２】、領域【３】の時、点火制御装置２６を介して点火プラグ２７を間欠的に失火させるとともに、間欠間隔を徐々に短くし、あるいは燃料供給装置２８の燃料供給量を徐々に減少させ、エンジン回転数を徐々に低下させる。また、所定時間におけるＲ波数から心拍数を算出し、所定時間毎に、心拍数を表示手段１１の液晶表示パネルにデジタル表示する。
【００２８】
図１０は作業の適正化システムを飛行機に適用した実施の形態を示している。飛行機３０の操縦士の心拍あるいは血流脈圧を検知し、判定のための算出値が図７の領域【２】、領域【３】にある時、自動操縦モードにする。あるいは、地上管制塔３１で管制管理者は、遠隔操縦モードにする。
【００２９】
なお、列車、船舶、原子力等の運転においても、同様に判定のための算出値が図７の領域【２】、領域【３】にある時、自動運転モードにし、あるいは管制管理者による遠隔運転モードにする。
【００３０】
図１１は作業の適正化システムをオフィスに適用した実施の形態を示している。作業者、例えば看護婦、医者、オペレータ等においては、勤務開始時に、例えばキーボード４０に個人のＩＤカードを入力し、検知手段３に一定時間指を当て、心拍あるいは血流脈圧を検知する。そして、所定時間後に再び検知手段３に一定時間指を当て、心拍あるいは血流脈圧を検知する。これらの検知情報は、疲労度判定装置２のＣＰＵ４に送られ、ＣＰＵ４で疲労度を判定して管理し、キーボード４０に設けた警報手段１２を構成するＣＲＴ上に、例えば４時間勤務毎の判定結果に基づき、結果を表示する。また、ＣＰＵ４に蓄積されたデータにより労務管理、健康チェックが行われる。
【００３１】
図１２は作業の適正化システムを時計に適用した実施の形態を示している。腕時計５０に作業の適正化システムが組み込まれており、疲労測定開始時リセット５１を押すと、検知手段３が心拍あるいは血流脈圧を検知する。この基準時脈波測定後、所定時間毎に脈波測定を行い、疲労度判定して、その判定結果を、図７の疲労度判定領域図と同様に、時間経過とともに領域【１】〜領域【３】のどの領域位置にあるか、液晶パネル５２にマップ表示する。
【００３２】
図１３は作業の適正化システムの検知手段を自動車のハンドルに組み込んだ実施の形態を示している。図１３（ａ）に示すように運転者は、手６０でハンドル６１を握る。図１３（ｂ）に示すようにハンドル６１の心材６１ａの周りに検知手段３が設けられ、メインスイッチにより始動モータを起動させる運転開始時にハンドル６１を握ると、検知手段３が血流脈圧を検知する。この基準時脈波測定後、ハンドル６１を握って運転している間自動車運転者の血脈圧力の連続測定する。
【００３３】
図１４は作業の適正化システムの検知手段の構成を示す図である。検知手段３は、光電式脈波ピックアップを使用しても良い。光電式脈波ピックアップは、例えば指先を当てると血流脈圧をＲパルスに変換し、例えばステアリング表面、グローグ内、あるいは各種パネル表上等に設けられる。
【００３４】
【発明の効果】
前記したように、請求項１及び請求項２記載の発明では、ＲＲＩの時間平均値とＲ波の間隔を周波数変換したものの高周波変動成分の積分値によるモデルの作業時生体負担評価への有効性が確認され、ＲＲＩの時間平均値の低下は交感神経を、ＲＲＩを周波数変換したものの高周波変動成分の積分値の大きさは副交感神経の活動力を反映することから、作業による生体負担はある程度自律神経の活動バランスで評価することができる。ＲＲＩから算出される個々の指標に着目するだけではなく、複数の指標を多元的にとらえ、自律神経の活動バランスを評価することによって、ＲＲＩから算出される複数の指標を多元的に評価し、疲労度評価の有効性を向上させることができる。
【００３５】
請求項３記載の発明では、疲労度評価を表示、または警報、あるいは自動的に作業者の負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】疲労度判定装置を用いた作業の適正化システムを示す概略構成図である。
【図２】疲労度判定のメインプログラムである。
【図３】算出サブプログラムである。
【図４】検知された心室の緊張波であるＲ波を示す図である。
【図５】ＲＲＩ値関数を示す図である。
【図６】ＰＳＤ関数を示す図である。
【図７】疲労判定モデルを示す図である。
【図８】作業の適正化システムを自動二輪車に適用した実施の形態を示す自動二輪車の側面図である。
【図９】作業の適正化システムを自動二輪車に適用した実施の形態を示すハンドル部の平面図である。
【図１０】作業の適正化システムを飛行機に適用した実施の形態を示す図である。している。
【図１１】作業の適正化システムをオフィスに適用した実施の形態を示す図である。
【図１２】作業の適正化システムを時計に適用した実施の形態を示す図である。
【図１３】作業の適正化システムの検知手段を自動車のハンドルに組み込んだ実施の形態を示す図である。
【図１４】作業の適正化システムの検知手段の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 作業の適正化システム
２ 疲労度判定装置
３ 検知手段
４ ＣＰＵ
５ メモリ
６ 基準時の算出手段
７ 疲労時の算出手段
８ 変化量算出手段
９ 疲労度判断手段
１０ 判定結果出力手段
１１ 表示手段
１２ 警報手段
１３ 作業負担軽減手段
【発明の属する技術分野】
この発明は、疲労度判定装置及びその装置を用いた作業の適正化システム並びに疲労度判定装置を備える車両に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、二輪車運転時等の疲労度は、時々刻々と変化する交通状況などの外部環境の変化に起因する精神的負荷や風圧などの物理的負荷が長時間作用することによって生じるものと考えられ、生理学的には循環調節系にも変化を生ずる。
【０００３】
心電図あるいは血流脈圧図から得られるＲ波のＲ−Ｒ間隔（ＲＲ Ｉｎｔｅｒｖａｌ：ＲＲＩ）を用いて、二輪車運転に伴う疲労度とＲＲＩの関係についてはすでに研究されているが、走行時間とともにＲＲＩの変動成分が増加すること、またＲＲＩの変動成分が運転疲労に伴って増加すること、さらに走行距離の増加に伴って心拍数が減少すること等、疲労度とＲＲＩから算出される個々の指標との関係の把握に向けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＲＲＩは心臓の交感神経と副交感神経の活動バランスを反映するもので、例えば心拍数の増加は自律神経の活動バランスが交感神経が有意に、ＲＲＩの呼吸周期に一致した変動成分（Ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ ＳｉｎｕｓＡｒｒｈｙｔｈｍｉａ：ＲＳＡ）の増加は副交感神経が有意に変化したことを示す等が知られている。
【０００５】
この発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、ＲＲＩから算出される個々の指標に着目するだけではなく、複数の指標を多元的にとらえ、自律神経の活動バランスを評価することによって、ＲＲＩから算出される複数の指標を多元的に評価し、疲労度評価の有効性を向上させる疲労度判定方法及び疲労度判定装置及びその装置を用いた作業の適正化システムを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、請求項１に記載の疲労度判定装置は、作業者の心拍あるいは血流脈圧を検知する検知手段と、
前記検知された心室の緊張波であるＲ波の間隔に基づき基準時のＲ波の間隔の時間平均値とＲ波の間隔を周波数変換したものの高周波変動成分の積分値を算出する基準時の算出手段と、
所定の疲労度を判定する時に検知された心室の緊張波であるＲ波の間隔に基づきＲ波の間隔の時間平均値とＲ波の間隔を周波数変換したものの高周波変動成分の積分値を算出する疲労時の算出手段と、
前記基準時の前記時間平均値と前記所定の疲労度を判定する時の前記時間平均値の差（ＤＩＦＦ・ＲＲＭ（Ｘ））及び、
前記基準時の前記高周波変動成分の積分値と前記所定の疲労度を判定する時の前記積分値の差（ＤＩＦＦ・ＨＦＡ（Ｘ））を算出する変化量算出手段と、
前記時間平均値の差（ＤＩＦＦ・ＲＲＭ（Ｘ））及び前記積分値の差（ＤＩＦＦ・ＨＦＡ（Ｘ））が、
ＤＩＦＦ・ＲＲＭ（Ｘ）＜０、かつ、ＤＩＦＦ・ＨＦＡ（Ｘ）＜０であるときを領域【１】とし、
ＤＩＦＦ・ＲＲＭ（Ｘ）＜０、かつ、ＤＩＦＦ・ＨＦＡ（Ｘ）＞０であるときを領域【２】とし、
ＤＩＦＦ・ＲＲＭ（Ｘ）＞０、かつ、ＤＩＦＦ・ＨＦＡ（Ｘ）＞０であるときを領域【３】とし、
前記変化量が領域【１】にあるときは、作業に必要な緊張度の維持が可能な状態と判定し、
前記変化量が領域【２】にあるときは、作業に必要な適切な緊張の維持が困難な状態と判定し、
前記変化量が領域【３】にあるときは、作業に必要な適切な緊張が維持されていない状態と判定する疲労度判断手段と、
前記判定結果を信号として出力する判定結果出力手段とを有することを特徴としている。
ＲＲＩの時間平均値の低下は交感神経を、ＲＲＩを周波数変換したものの高周波変動成分の積分値の大きさは副交感神経の活動力を反映することから、作業による生体負担はある程度自律神経の活動バランスで評価することができる。このように、ＲＲＩから算出される個々の指標に着目するだけではなく、複数の指標を多元的にとらえ、自律神経の活動バランスを評価することによって、ＲＲＩから算出される複数の指標を多元的に評価し、疲労度評価の有効性を向上させることができる。
【０００８】
請求項２に記載の疲労度判定装置を用いた作業の適正化システムは、前記請求項１に記載の疲労度判定装置を備え、判定結果を表示する表示手段、警報を行う警報手段及び作業者の負担を軽減する作業負担軽減手段の少なくとも１つを有することを特徴としている。
疲労度評価を表示、または警報、あるいは自動的に作業者の負担を軽減することができる。
請求項３に記載の車両は、前記請求項１に記載の疲労度判定装置を備えることを特徴としている。自動的に運転者の疲労度評価を表示、または警報することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の疲労度判定装置及びその装置を用いた作業の適正化システム並びに疲労度判定装置を備える車両の実施の形態について説明する。
【００１０】
図１は疲労度判定装置を用いた運転を含む作業の適正化システムを示す概略構成図である。作業の適正化システム１には、疲労度判定装置２が備えられている。疲労度判定装置２は、検知手段３、ＣＰＵ４及びメモリ５を有している。検知手段３は、運転者を含む作業者の心拍あるいは血流脈圧を検知する。ＣＰＵ４には、検知された心室の緊張波であるＲ波の間隔に基づき基準時のＲ波の間隔の時間平均値ＲＲＭ０とＲ波の間隔を周波数変換したものの高周波変動成分の積分値ＨＦＡ０を算出する基準時の算出手段６と、所定の疲労度を判定する時に検知された心室の緊張波であるＲ波の間隔に基づきＲ波の間隔の時間平均値ＲＲＭｘとＲ波の間隔を周波数変換したものの高周波変動成分の積分値ＨＦＡＸを算出する疲労時の算出手段７と、この基準時のＲ波の間隔の時間平均値ＲＲＭ０及びＲ波の間隔を周波数変換したものの高周波変動成分の積分値ＨＦＡ０と、所定の疲労度を判定する時のＲ波の間隔に基づきＲ波の間隔の時間平均値ＲＲＭｘ及びＲ波の間隔を周波数変換したものの高周波変動成分の積分値ＨＦＡＸとを比較して変化量を算出する変化量算出手段８と、この変化量から作業者の疲労度を判定する疲労度判断手段９と、この判定結果を信号として出力する判定結果出力手段１０とを有している。メモリ５には、基準時の算出手段６及び疲労時の算出手段７からの算出データが記憶され、またＣＰＵ４を実行するプログラムが記憶されている。
【００１１】
また、作業の適正化システム１には、表示手段１１、警報手段１２及び作業負担軽減手段１３が備えられている。表示手段１１は、判定結果を例えばアナログ表示またはデジタル表示する。警報手段１２は、判定結果を例えばブザー、ランプ等により警報する。また、作業負担軽減手段１３は、自動的に運転者を含む作業者の負担を軽減して例えば運転を含む作業の中断を行う。
【００１２】
次に、図２乃至図７に基づき疲労度判定について説明する。図２は疲労度判定のメインプログラム、図３は算出サブプログラム、図４は検知された心室の緊張波であるＲ波を示す図、図５はＲＲＩ値関数を示す図、図６はＰＳＤ関数を示す図、図７は疲労判定モデルを示す図である。
【００１３】
図２は疲労度判定のメインプログラムにおいて、ステップＳ１１で検知された心室の緊張波であるＲ波の間隔に基づき、作業中、あるいは作業を行う前のリラックスした状態の基準時に、Ｒ波の間隔の時間平均値ＲＲＭとＲ波の間隔を周波数変換したものの高周波変動成分の積分値ＨＦＡを図３の算出サブプログラムを用いて算出し、基準時のＲ波の間隔の時間平均値ＲＲＭ０、Ｒ波の間隔を周波数変換したものの高周波変動成分の積分値ＨＦＡ０として、メモリ５に格納し記憶する。ステップＳ１２で所定の疲労度を判定する時に検知された心室の緊張波であるＲ波の間隔の時間平均値ＲＲＭとＲ波の間隔を周波数変換したものの高周波変動成分の積分値ＨＦＡを図３の算出サブプログラムを用いて算出し、疲労度を判定する時のＲ波の間隔の時間平均値ＲＲＭｘとＲ波の間隔を周波数変換したものの高周波変動成分の積分値ＨＦＡＸとしてメモリ５に格納し記憶する。ステップＳ１３でメモリ５に記憶されたそれぞれのデータを読み出し、基準時のＲ波の間隔の時間平均値ＲＲＭ０及びＲ波の間隔を周波数変換したものの高周波変動成分の積分値ＨＦＡ０と、所定の疲労度を判定する時のＲ波の間隔に基づきＲ波の間隔の時間平均値ＲＲＭｘ及びＲ波の間隔を周波数変換したものの高周波変動成分の積分値ＨＦＡＸとを比較し、基準時から疲労度を判定する時までの変化量（差）を算出し、ステップＳ１４で変化量から作業者の疲労度を判定する。
【００１４】
この疲労度の判定結果が下記する領域【１】の場合には、ステップＳ１４へ移行して警報手段１２で黄色あるいは緑色の点灯を行い（ステップＳ１５）、作業（運転）中止状態にされているか否かの判断を行い（ステップＳ１６）、作業（運転）が継続中であるならば、ステップＳ１２へ移行し、次の判定対象時（Ｘ＋１）について上記と同様の判定を行い、作業（運転）が中止状態にされたと判断されれば、判定を終了する。疲労度の判定結果が下記する領域【２】、【３】の場合には、ステップＳ１７へ移行して、疲労度の判定結果が下記する領域【２】の場合は警報手段１２で赤色の点灯し、また疲労度の判定結果が下記する領域【３】の場合には点滅を行い、ステップＳ１８で自動的に作業（運転）者の負担を軽減してさらに自動的に作業（運転）の中断を行い（ステップＳ１９）、判定を終了する。
【００１５】
次に、図３の算出サブプログラムについて説明する。ステップＳ２１において、図４に示すように検知手段３から検出される心室の緊張波であるＲ波の連続するＲパルスから、ＲＲ間隔（ＲＲＩ）をシーケンシャルに求め、シーケンシャル番号と対応するＲＲＩ値（秒）を所定個メモリ５に格納する。あるいは所定時間Ｔ中のシーケンシャル番号と対応する複数のＲＲＩ値（秒）をメモリ５に格納する。メモリ５中のＲＲＩ値のデータ数をＹとするとき、ステップＳ２２で、メモリ５中のＹ個のＲＲＩ値の平均値ＲＲＭを算出し、メモリ５に格納する。ステップＳ２３で、メモリ５からＲＲＩデータを取り出し、ステップＳ２４でメモリ５中のシーケンシャル番号と対応するＲＲＩ値（秒）のＹ個のデータから、シーケンシャル番号を変数とするＲＲＩ値関数（図５）を求め、このＲＲＩ値関数に基づき、ＲＲＩ値関数をフーリエ変換し、ＲＲＩ値関数を周波数分解する。これが、周波数変換である。この周波数分解結果、ステップＳ２５で横軸をＨｚ、縦軸をＰＳＤ（Ｐｏｗｅｒ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）単位とするＰＳＤ関数が得られる（図６）。
【００１６】
即ち、ＲＲＩ値には、図６に示すように、０．０８〜０．１５ＨｚのＭａｙｅｒ Ｗａｖｅ ｒｅｌａｔｅｄ ＳｉｎｕｓＡｒｒｈｙｔｈｍｉａ（ＭＷＳＡ）と呼ぼれる動脈血圧が示す約１０秒周期の低周波変動成分（ＬＦ：Ｌｏｗ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｍｐｏｒｎｅｎｔ）と０．１５Ｈｚ以上のＲＳＡによる高周波変動成分（ＨＦ：Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｍｐｏｒｎｅｎｔ）が存在することが知られている。ＨＦは副交感神経の活動を、ＬＦは交感神経の指標であるとともに、副交感神経の圧受容体反射感受性を反映する指標であると考えられている。本願発明者の実施した主観的疲労感に関するアンケート調査によれば、前記ＲＲＭと、ＨＦのパワーすなわちＨＦの積分値と２つのファクターが、疲労度に対して相関性の高いことが分かった。そして、ＲＲＩ値からこれら変動成分を抽出するためには、スペクトル解析などが適用されるが、そのためには系列時系列は定常性であることが必要である。したがって、必ずしも定常性が保証されていない作業時のＲＲＩ値からＬＦ、ＨＦを検出するには非定常成分を除去することが必要である。そこで、非定常成分を除くために、ＭｃＣｌｅｌｌａｎとＰａｒｋｓによる直線位相ＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタの設計法に基づき、Ｐｅｍｅｚのアルゴリズムにより設計された標本化周波数１．０Ｈｚ、通過域の下限周波数軌０．０６Ｈｚ、通過域の最大減衰量０．１ｄＢ、阻止域の上限周波数０．０３Ｈｚ、阻止域の最大減衰量４０．０ｄＢなるフィルタを適用した。次に、１００ｂｅａｔｓ毎に、フーリエ変換ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）によってパワースペクトル密度（Ｐｏｗｅｒ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ：ＰＳＤ）を算出する。本疲労度判定方法において、ＨＦの積分値はこのようにして求められる図６に示すＰＳＤ関数について、ＬＦとＨＦの山の鞍部以上を積分するか、あるいは０．１５Ｈｚ以上を積分して求める。これが積分値ＨＦＡ（Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）である。また、上記のように算出されたＰＳＤについて、これらを１０００ｂｅａｔｓにわたって平均したものを対象に、ＬＦとＨＦ各々のピーク周波数±０．０４ｃ／ｂ（ｃｙｃｌｅ／ｂｅａｔ）の帯域パワーを算出し、それぞれを積分値ＬＦＡ（Ｌｏｗ Ｆｒｅｑ． Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）、積分値ＨＦＡとしても良い。
【００１７】
上記いずれかの方法による算出ＨＦＡ値をメモリ５中に格納する。なお、メモリ５中において、算出実施回次Ｘに対応して、ＲＲＭｘ、ＨＦＡｘのセットデータとして記憶される。最後にメモリ５中のＹ個のＲＲＩ値データをクリアして、この算出サブプログラムが終了される。
【００１８】
次に、基準時から疲労度を判定する時までの変化量から作業者の疲労度判定を、図７に基づいて説明する。
【００１９】
基準時から疲労度を判定する時までの変化量が、算出値ＤＩＦＦ・ＲＲＭ（Ｘ）と算出値ＤＩＦＦ・ＨＦＡ（Ｘ）に基づき算出され、これを図７に示す。ロジスティック回帰分析を用いて、作業時の生体負担度を評価する方法を検討した結果、ＲＲΜ値と積分値ＨＦＡの２つのＲＲＩ指標によるモデルの有効性が確認された。ＲＲＭ値の低下は自律神経の活動バランスが交感神経側に傾き、「攻撃や逃避」に備える状態を反映するものである。また、積分値ＨＦＡの大きさは、副交感神経活動の強さに比例することが知られている。ＲＲΜ値の低下が交感神経、積分値ＨＦＡが副交換神経の活動を反映することから、交感神経と副交感神経の活動バランスを表すものと考えられる。さらに、作業（運転）時の生体負担度の変化の評価には、作業（運転）時の生体負担度の変化は、ある程度自律神経の活動バランスの変化で説明できる。
【００２０】
図７に示すように、変化のパタ−ンは領域【３】（第１象限）はＲＲＭ上昇、ＨＦＡ上昇、領域【２】（第２象限）はＲＲＭ低下、ＨＦＡ上昇、領域【１】（第３象限）はＲＲＭ低下、ＨＦＡ低下に大別できる。ＨＦＡは緊張度が増したり、ストレス環境下では低下し、緊張度が低下してリラックス状態になると上昇することが知られている。さらに、作業（運転）時には、作業（運転）に必要な適正緊張の維持が困難になった結果、緊張度が低下してＨＦＡが上昇することが考えられる。また、ＲＲΜの上昇は覚醒度低下の前兆と考えられる。従って、領域【３】は覚醒度が低下（ＲＲΜ上昇）して、作業（運転）に必要な適切な緊張が維持されていない（ＨＦＡ上昇）状態、領域【２】は生体が「長距離走行」というタスクに対して「攻撃や逃避」体制をつくっている（ＲＲΜ低下）ものの、作業に必要な適切は緊張の維持がもはや困難（ＨＦＡ上昇）になった状態、領域【１】は運転を負担と感じているが、まだ運転するのに必要な緊張度の維持は可能な状態（ＨＦＡ低下）にあるものと推定される。
【００２１】
従って、この実施の形態では、算出値ＤＩＦＦ・ＨＦＡ（Ｘ）＞０の時、図７の領域【２】、領域【３】にあり、さらに、算出値ＤＩＦＦ・ＲＲＭ（Ｘ）＜０ならば、図７の領域【２】にあり、作業（運転）を続行する集中力の維持が困難と判定し、警報手段１２の赤を点灯する。さらに、算出値ＤＩＦＦ・ＲＲＭ（Ｘ）＞０ならば、図７の領域【３】にあり、覚醒度低下と判定する。この場合には警報手段１２の赤を点滅する。
【００２２】
図７の領域【２】、領域【３】にある場合、例えば運転におけるエンジンの間欠失火、燃料供給量低下により走行速度を低減する。また、所定時間経過後作業（運転）を中断するように完全失火、燃料供給停止を行う。
【００２３】
また、算出値ＤＩＦＦ・ＨＦＡ（Ｘ）＜０、且つ算出値ＤＩＦＦ・ＲＲＭ（Ｘ）＜０の時、図７の領域【１】にあり、作業（運転）を負担と感じ始めたと判定する。警報手段１２の黄を点灯する。図７の領域【１】にあっても、算出値ＤＩＦＦ・ＨＦＡ（Ｘ）の自乗、算出値ＤＩＦＦ・ＲＲＭ（Ｘ）の自乗の和の平方根により、図７の極座標表示におけるｒ値を求め、ｒ（Ｘ）とする。ｒ（Ｘ）が所定値ｒ０より小なる時、作業（運転）負荷を感じない状態と判定し、警報手段１２の緑を点灯してもよい。そして、ｒ（Ｘ）が所定値ｒ０より大なる時、作業（運転）負荷を感じた状態と判定し、警報手段１２の黄を点灯する。なお、図７の疲労度判定領域図において、両算出値を示す座標点×は時間の経過とともに、図中太矢印方向に領域【１】、領域【２】、領域【３】の領域に移動する。
【００２４】
図８及び図９は作業の適正化システムを自動二輪車に適用した実施の形態を示し、図８は自動二輪車の側面図、図９はハンドル部の平面図である。
【００２５】
自動二輪車２０の右側のアクセルグリップ２１には、検知手段３が設けられ、運転者の心拍あるいは血流脈圧を検知する。検知手段３はＲパルス（心室の緊張波）を検知し、連続して疲労度判定装置２のＣＰＵ４に送信する。疲労度判定装置２のＣＰＵ４は、図１に示すように構成され、図２及び図３に示すプログラムに実行による疲労度判定の実施結果に基づき、表示手段１１、警報手段１２を作動する。表示手段１１、警報手段１２は、ハンドル２２に取り付けられた表示装置２３に設けられている。表示装置２３には、スピードメータ２４及びタコメータ２５が取り付けられ、タコメータ２５の近傍に表示手段１１、警報手段１２が位置している。表示手段１１は、液晶表示パネルで構成される。警報手段１２は、例えば警告灯で構成される。
【００２６】
警報手段１２の警告灯は、図７の疲労度判定領域図に基づき、領域【１】の時、黄を点灯、領域【２】の時、赤を点灯、領域【３】の時、赤を点滅する。なお、領域【２】、領域【３】の時赤を点滅、且つ領域【３】の時の方が点滅間隔を短くするようにしても良い。
【００２７】
また、疲労度判定の実施結果に基づき、領域【２】、領域【３】の時、点火制御装置２６を介して点火プラグ２７を間欠的に失火させるとともに、間欠間隔を徐々に短くし、あるいは燃料供給装置２８の燃料供給量を徐々に減少させ、エンジン回転数を徐々に低下させる。また、所定時間におけるＲ波数から心拍数を算出し、所定時間毎に、心拍数を表示手段１１の液晶表示パネルにデジタル表示する。
【００２８】
図１０は作業の適正化システムを飛行機に適用した実施の形態を示している。飛行機３０の操縦士の心拍あるいは血流脈圧を検知し、判定のための算出値が図７の領域【２】、領域【３】にある時、自動操縦モードにする。あるいは、地上管制塔３１で管制管理者は、遠隔操縦モードにする。
【００２９】
なお、列車、船舶、原子力等の運転においても、同様に判定のための算出値が図７の領域【２】、領域【３】にある時、自動運転モードにし、あるいは管制管理者による遠隔運転モードにする。
【００３０】
図１１は作業の適正化システムをオフィスに適用した実施の形態を示している。作業者、例えば看護婦、医者、オペレータ等においては、勤務開始時に、例えばキーボード４０に個人のＩＤカードを入力し、検知手段３に一定時間指を当て、心拍あるいは血流脈圧を検知する。そして、所定時間後に再び検知手段３に一定時間指を当て、心拍あるいは血流脈圧を検知する。これらの検知情報は、疲労度判定装置２のＣＰＵ４に送られ、ＣＰＵ４で疲労度を判定して管理し、キーボード４０に設けた警報手段１２を構成するＣＲＴ上に、例えば４時間勤務毎の判定結果に基づき、結果を表示する。また、ＣＰＵ４に蓄積されたデータにより労務管理、健康チェックが行われる。
【００３１】
図１２は作業の適正化システムを時計に適用した実施の形態を示している。腕時計５０に作業の適正化システムが組み込まれており、疲労測定開始時リセット５１を押すと、検知手段３が心拍あるいは血流脈圧を検知する。この基準時脈波測定後、所定時間毎に脈波測定を行い、疲労度判定して、その判定結果を、図７の疲労度判定領域図と同様に、時間経過とともに領域【１】〜領域【３】のどの領域位置にあるか、液晶パネル５２にマップ表示する。
【００３２】
図１３は作業の適正化システムの検知手段を自動車のハンドルに組み込んだ実施の形態を示している。図１３（ａ）に示すように運転者は、手６０でハンドル６１を握る。図１３（ｂ）に示すようにハンドル６１の心材６１ａの周りに検知手段３が設けられ、メインスイッチにより始動モータを起動させる運転開始時にハンドル６１を握ると、検知手段３が血流脈圧を検知する。この基準時脈波測定後、ハンドル６１を握って運転している間自動車運転者の血脈圧力の連続測定する。
【００３３】
図１４は作業の適正化システムの検知手段の構成を示す図である。検知手段３は、光電式脈波ピックアップを使用しても良い。光電式脈波ピックアップは、例えば指先を当てると血流脈圧をＲパルスに変換し、例えばステアリング表面、グローグ内、あるいは各種パネル表上等に設けられる。
【００３４】
【発明の効果】
前記したように、請求項１及び請求項２記載の発明では、ＲＲＩの時間平均値とＲ波の間隔を周波数変換したものの高周波変動成分の積分値によるモデルの作業時生体負担評価への有効性が確認され、ＲＲＩの時間平均値の低下は交感神経を、ＲＲＩを周波数変換したものの高周波変動成分の積分値の大きさは副交感神経の活動力を反映することから、作業による生体負担はある程度自律神経の活動バランスで評価することができる。ＲＲＩから算出される個々の指標に着目するだけではなく、複数の指標を多元的にとらえ、自律神経の活動バランスを評価することによって、ＲＲＩから算出される複数の指標を多元的に評価し、疲労度評価の有効性を向上させることができる。
【００３５】
請求項３記載の発明では、疲労度評価を表示、または警報、あるいは自動的に作業者の負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】疲労度判定装置を用いた作業の適正化システムを示す概略構成図である。
【図２】疲労度判定のメインプログラムである。
【図３】算出サブプログラムである。
【図４】検知された心室の緊張波であるＲ波を示す図である。
【図５】ＲＲＩ値関数を示す図である。
【図６】ＰＳＤ関数を示す図である。
【図７】疲労判定モデルを示す図である。
【図８】作業の適正化システムを自動二輪車に適用した実施の形態を示す自動二輪車の側面図である。
【図９】作業の適正化システムを自動二輪車に適用した実施の形態を示すハンドル部の平面図である。
【図１０】作業の適正化システムを飛行機に適用した実施の形態を示す図である。している。
【図１１】作業の適正化システムをオフィスに適用した実施の形態を示す図である。
【図１２】作業の適正化システムを時計に適用した実施の形態を示す図である。
【図１３】作業の適正化システムの検知手段を自動車のハンドルに組み込んだ実施の形態を示す図である。
【図１４】作業の適正化システムの検知手段の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 作業の適正化システム
２ 疲労度判定装置
３ 検知手段
４ ＣＰＵ
５ メモリ
６ 基準時の算出手段
７ 疲労時の算出手段
８ 変化量算出手段
９ 疲労度判断手段
１０ 判定結果出力手段
１１ 表示手段
１２ 警報手段
１３ 作業負担軽減手段
Claims (3)
- 作業者の心拍あるいは血流脈圧を検知する検知手段と、
前記検知された心室の緊張波であるＲ波の間隔に基づき基準時のＲ波の間隔の時間平均値とＲ波の間隔を周波数変換したものの高周波変動成分の積分値を算出する基準時の算出手段と、
所定の疲労度を判定する時に検知された心室の緊張波であるＲ波の間隔に基づきＲ波の間隔の時間平均値とＲ波の間隔を周波数変換したものの高周波変動成分の積分値を算出する疲労時の算出手段と、
前記基準時の前記時間平均値と前記所定の疲労度を判定する時の前記時間平均値の差（ＤＩＦＦ・ＲＲＭ（Ｘ））及び、
前記基準時の前記高周波変動成分の積分値と前記所定の疲労度を判定する時の前記積分値の差（ＤＩＦＦ・ＨＦＡ（Ｘ））を算出する変化量算出手段と、
前記時間平均値の差（ＤＩＦＦ・ＲＲＭ（Ｘ））及び前記積分値の差（ＤＩＦＦ・ＨＦＡ（Ｘ））が、
ＤＩＦＦ・ＲＲＭ（Ｘ）＜０、かつ、ＤＩＦＦ・ＨＦＡ（Ｘ）＜０であるときを領域【１】とし、
ＤＩＦＦ・ＲＲＭ（Ｘ）＜０、かつ、ＤＩＦＦ・ＨＦＡ（Ｘ）＞０であるときを領域【２】とし、
ＤＩＦＦ・ＲＲＭ（Ｘ）＞０、かつ、ＤＩＦＦ・ＨＦＡ（Ｘ）＞０であるときを領域【３】とし、
前記変化量が領域【１】にあるときは、作業に必要な緊張度の維持が可能な状態と判定し、
前記変化量が領域【２】にあるときは、作業に必要な適切な緊張の維持が困難な状態と判定し、
前記変化量が領域【３】にあるときは、作業に必要な適切な緊張が維持されていない状態と判定する疲労度判断手段と、
前記判定結果を信号として出力する判定結果出力手段とを有することを特徴とする疲労度判定装置。 - 前記請求項１に記載の疲労度判定装置を備え、
判定結果を表示する表示手段、警報を行う警報手段及び作業者の負担を軽減する作業負担軽減手段の少なくとも１つを有することを特徴とする疲労度判定装置を用いた作業の適正化システム。 - 前記請求項１に記載の疲労度判定装置を備えることを特徴とする車両。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6076525B1 (ja) * | 2016-02-26 | 2017-02-08 | ニチユ三菱フォークリフト株式会社 | 荷役車両呼出装置、荷役車両システム、荷役車両呼出方法及び荷役車両呼出装置の制御プログラム |
| JP6087455B1 (ja) * | 2016-02-29 | 2017-03-01 | ニチユ三菱フォークリフト株式会社 | 荷役車両呼出装置、荷役車両システム、荷役車両呼出方法及び荷役車両呼出装置の制御プログラム |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001325362A (ja) * | 2000-05-15 | 2001-11-22 | Hitachi Plant Eng & Constr Co Ltd | 労働負荷管理システム |
| JP2003010318A (ja) * | 2001-07-02 | 2003-01-14 | Nippon Colin Co Ltd | 透析装置 |
| JP2003010319A (ja) | 2001-07-03 | 2003-01-14 | Nippon Colin Co Ltd | 透析装置 |
| US7113100B2 (en) | 2003-03-20 | 2006-09-26 | Denso Corporation | Vehicle tiredness alleviating system |
| JP3843958B2 (ja) * | 2003-03-20 | 2006-11-08 | 株式会社デンソー | シート温度調節システム |
| JP4965205B2 (ja) * | 2006-09-13 | 2012-07-04 | テルモ株式会社 | 心拍ゆらぎ検出装置 |
| JP5022530B2 (ja) * | 2007-07-20 | 2012-09-12 | 株式会社デルタツーリング | 疲労度演算装置及びコンピュータプログラム |
| CN104146720B (zh) * | 2014-08-06 | 2016-04-13 | 华侨大学 | 一种快速检测疲劳的检测设备 |
| JP2021124769A (ja) * | 2020-01-31 | 2021-08-30 | 株式会社パトライト | 作業効率支援システム、作業効率支援方法、作業効率支援サーバ及びコンピュータプログラム |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0670898A (ja) * | 1992-08-26 | 1994-03-15 | Matsushita Electric Works Ltd | 睡眠状態モニター装置 |
| JPH07231880A (ja) * | 1994-02-24 | 1995-09-05 | Sanyo Electric Co Ltd | ストレス評価方法及び装置 |
| JP3349609B2 (ja) * | 1994-12-22 | 2002-11-25 | ヤマハ発動機株式会社 | 作業の適正化システム及びその装置 |
-
1996
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6076525B1 (ja) * | 2016-02-26 | 2017-02-08 | ニチユ三菱フォークリフト株式会社 | 荷役車両呼出装置、荷役車両システム、荷役車両呼出方法及び荷役車両呼出装置の制御プログラム |
| JP6087455B1 (ja) * | 2016-02-29 | 2017-03-01 | ニチユ三菱フォークリフト株式会社 | 荷役車両呼出装置、荷役車両システム、荷役車両呼出方法及び荷役車両呼出装置の制御プログラム |
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