JP3588781B2

JP3588781B2 - 自動車の覚醒制御装置

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Publication number: JP3588781B2
Application number: JP25826293A
Authority: JP
Inventors: 健二石田; 篤秀岸
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1993-10-15
Filing date: 1993-10-15
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2019-11-17
Also published as: JPH07108847A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、人間の覚醒低下を防いで覚醒を維持する自動車の覚醒制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の長距離運転、特に夜間運転や高速道路運転などでは、単調な状態が続くために運転者の覚醒低下が生じ、居眠りによる事故の誘発の危険がある。統計によれば、自動車事故の内、居眠りが原因で生じたものは全体の約１０％を占め、現在、交通事故による死傷者の数が年間１万人以上いる事実を考慮に入れると、居眠りによる死傷者は、年間、約１０００人にも及んでいると推測できる。
【０００３】
そこで、従来より、このような事故を防止する観点、及び眠い状態を我慢して運転を続けることに対する不快感を回避する目的で、様々な居眠り防止装置が考案されている。特に運転中における運転者の覚醒を維持する装置として、例えば、単調な運転時の刺激不足による居眠りを防止するため、車両のステアリング転舵角と車速とから、運転走行状態（運転走行シーン）が単調であるか否かを判断し、単調な場合には、音響やシートヒータ、あるいは、パワーシートによるシート駆動で刺激を与える装置がある（特開昭６３−２５１４３号公報）。
【０００４】
また、運転者の居眠り時における操舵角の特徴的なズレを検出し、シートの振動とブザーやランプにより居眠りを警告することを狙った装置がある（特開平３−５１６２１号公報）。
一方、夜間の高速運転など、長時間の単調な運転による覚醒低下は、単なる、運転の単調さによる覚醒低下の他に、休憩時の疲労回復の度合いが大きく影響する。従って、運転中の覚醒維持の他、休憩中における疲労回復が必要となり、そのための装置として、いわゆる誘眠装置も種々考案されてきた。
【０００５】
例えば、生体の呼吸を検出し、この呼吸周期に基づく所定周期に同期させて、被験者に光を提示する装置（特開平４−３４８７６０号公報）や、誘眠のための音の提示周期と継続時間を設定し、これらに基づいて被験者に誘眠音を発する装置（特開平２−６５１８９号公報）がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の装置は、運転中の単調さから生じる覚醒低下のみを対象としており、長時間運転による疲労からくる覚醒低下については抜本的な対策をとっていない。従って、運転者が休憩をとっても、休憩後の運転時の覚醒低下が早くなるという問題がある。
【０００７】
特に、上記特開昭６３−２５１４３号公報に開示された装置は、運転者に対する刺激不足を解消することを目的とし、刺激の種類、提示方法、刺激への順応性、刺激に対する不快感という問題に関して、生体特性を考慮したものとはなっておらず、居眠り防止の効果は不十分である。
また、特開平３−５１６２１号公報に開示された装置は、ステアリングのズレを検出して、それをもとに運転者の居眠り状態を推定しているが、運転者が実際に眠くなった状態にあるのかについては、間接的な覚醒度の推定にとどまり、その検出精度は低い。さらに、この装置では、居眠りを検出後に運転者に警告を発しているが、運転者がこの警告にて覚醒できるとは限らず、仮に、この警告にて運転者に居眠り状態を知らせることができたとしても、このとき運転者は既に覚醒低下状態にあり、この方法では居眠り防止に対する抜本的な対策とはならず、結果として、居眠り防止の効果は低い。
【０００８】
誘眠装置として特開平４−３４８７６０号公報に開示された装置は、生体の呼吸周期を応用しているが、人間の覚醒に関する特性を応用しておらず、短時間に、しかも効果的に覚醒低下を促して眠りに誘うものではない。また、特開平２−６５１８９号公報に記載された装置では、断続的に音を提示できても、覚醒低下時に自動的に発音を停止できないという問題がある。
【０００９】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、夜間の高速運転など、長時間の単調運転時において運転者の覚醒を維持し、また、誘眠機能の作動による短時間での疲労回復を実行することで、運転者の居眠りを防止するとともに、走行の安全性を向上させる自動車の覚醒制御装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の自動車の覚醒制御装置は、人間の覚醒状態を維持又は低下させるよう制御する自動車に搭載された覚醒制御装置であって、人間の持つ覚醒リズムの周期を計測する手段と、前記覚醒リズムの周期をもとに所定の覚醒刺激及び誘眠刺激を生成する手段と、自動車が走行中であるか否かを判定する手段と、前記自動車が走行中であるならば、前記覚醒リズムの周期に同期させて前記覚醒刺激を提示することによって注意集中を惹起して覚醒状態を維持する手段と、前記自動車が走行中でないならば、前記覚醒刺激の提示を停止して覚醒状態を低下させると共に、前記誘眠刺激を提示して人間を入眠に導く手段とを具備する。
【００１２】
【作用】
以上の構成において、覚醒の維持及び誘眠による疲労回復を行なうよう機能する。
【００１３】
【実施例】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る好適な実施例を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施例に係る自動車の覚醒制御装置（以下、装置という）全体の構成を示すブロック図である。同図に示す装置は、人間の脳波を用いて覚醒リズムを事前に測定し、その周期に基づいて長時間作業における覚醒維持や警告を行なったり、休憩時に誘眠を行なうものである。
【００１４】
図１に示すように、本装置は、以下に説明する４つの装置、すなわち、覚醒リズム周期計測装置、覚醒維持装置、覚醒検出・警告装置、及び誘眠装置にて構成される。
＜覚醒リズム周期計測装置＞
図１の覚醒リズム周期計測装置１は、被験者であり、また、本実施例に係る装置を搭載した自動車の運転者でもある人間Ｈの覚醒維持や、後述する誘眠に必要な覚醒リズム周期を事前に測定する装置である。この装置では、人間固有の覚醒維持（注意持続）のリズムである覚醒変動の周期を計測する。
【００１５】
そのため、本覚醒リズム周期計測装置１は、脳波計測をテレメータ１１にて行ない、その結果をコンピュータ１（１３）に取り込むためにＡ／Ｄ変換器１２にてＡ／Ｄ変換を施す。コンピュータ１（１３）は、後述するように、脳波からα波成分を抽出し、そのパワー量のゆらぎから、運転者（人間Ｈ）固有の覚醒リズム周期を測定する。そして、この覚醒リズム周期を覚醒リズム周期出力部１４より出力する。
【００１６】
図４は、覚醒リズム周期計測装置１における覚醒リズム周期の計測手順を示すフローチャートである。
テレメータ１１は不図示の脳波センサを有し、この脳波センサは、人間Ｈの頭部に装着された脳波電極からの信号を受けて（ステップＳ１の脳波センシング）、その脳波信号をＡ／Ｄ変換器１２に転送する。コンピュータ１（１３）は、ステップＳ２で、Ａ／Ｄ変換器１２がＡ／Ｄ変換処理にてデジタル信号に変換した脳波を入力し（ステップＳ３）、内臓するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ：８〜１０Ｈｚ）により、脳波中のα波成分を抽出する（ステップＳ４）。
【００１７】
コンピュータ１（１３）は、ステップＳ３で抽出されたα波成分の信号を２乗し、α波帯域のパワー量を求める（ステップＳ５）。次に、求められたα波帯域のパワー量に対して平滑化処理を行ない、このパワー量の時間的ゆらぎ成分、つまり、覚醒リズムを抽出する（ステップＳ６）。そして、得られた覚醒リズムに対して周波数分析（最大エントロピー法：ＭＥＭ）を実行し、覚醒リズムの周期を算出する（ステップＳ７）。
【００１８】
このように、事前に覚醒リズム周期を測定しておけば、リアルタイムに運転者の覚醒状態を観察するためのセンサや処理装置が不要になり、運転者は、それらから解放され、違和感なく運転を継続できる。
なお、覚醒リズム周期は、人間の生理量あるいは行動量として、脳波以外に皮膚電位、心拍数、まばたき頻度、反応時間等をもとに計測してもよい。
＜覚醒維持装置＞
図１に示す覚醒維持装置２は、覚醒リズム周期計測装置１で得られた覚醒リズム周期を応用して、作業者の作業中の覚醒の維持、つまり、本実施例では、運転者の運転中における覚醒低下を防止する装置である。
【００１９】
そこで、図５のフローチャートに示す、覚醒維持装置２での覚醒維持の処理手順、及び図１のブロック図を参照して、覚醒維持装置２の機能を説明する。
図１のコンピュータ２は、覚醒リズム周期計測装置１の覚醒リズム周期出力部１４より出力された覚醒リズム周期を入力し（図５のステップＳ１１）、覚醒刺激としての音楽の提示時間間隔を算出する（ステップＳ１２）。信号源２２は、所定の音楽を提示する音楽源であり、コンピュータ２より指示された時間間隔に応じて断続的に音楽をアンプ（ＡＭＰ）２３に送る。その結果、人間Ｈへは、スピーカ２４を介して所定間隔で音楽の刺激が再生・提示されるので（ステップＳ１３）、運転者に対しては、眠くなる前に覚醒維持が行なわれる。
＜覚醒検出・警告装置＞
図１に示す覚醒検出・警告装置３は、長時間の単調作業における覚醒リズムの振幅を抽出し、その形状パターンから作業者（運転手）の覚醒段階を判定して、覚醒低下が生じたと判断された場合、その旨を運転手に警告する装置である。
【００２０】
図１に示すテレメータ３１は、運転者である人間Ｈの頭部に装着された脳波電極からの信号を受ける脳波センシングを行ない、Ａ／Ｄ変換器３２は、脳波を次段のコンピュータ４へ入力するためのデジタル変換（Ａ／Ｄ変換）を行なう。そして、コンピュータ４は、脳波からα波成分を取り出し、そのパワー量のゆらぎから覚醒リズム振幅を計測し、さらに、この振幅の形状パターンから運転者の覚醒段階を判定する。
【００２１】
警告装置３４は、コンピュータ４にて運転手が覚醒低下状態にあると判断された場合に、運転者にその旨を警告する
そこで、上記の構成をとる覚醒検出・警告装置３における制御手順について、図６に示すフローチャートを参照して説明する。
上述のように、運転者からの脳波は、テレメータ３１にてセンシングされ（ステップＳ２１）、続くステップＳ２２では、Ａ／Ｄ変換器３２による脳波のデジタル化が行なわれる。そして、その結果は、コンピュータ４に入力される（ステップＳ２３）。
【００２２】
コンピュータ４は、入力された脳波から、バンドパスフィルタ（８〜１０Ｈｚ）にてα成分を抽出し（ステップＳ２４）、次に、ステップＳ２４で抽出されたα波成分の信号を２乗し、α波帯域のパワー量を求める（ステップＳ２５）。そして、求められたα波帯域のパワー量に対して平滑化処理を行ない、このパワー量の時間的ゆらぎ成分（覚醒リズム）を抽出する（ステップＳ２６）。そして、得られた覚醒リズムに対して周波数分析（ＭＥＭ）を実行し、覚醒リズムの振幅を算出する（ステップＳ２７）。
【００２３】
ステップＳ２８では、上記のステップＳ２７で求めた覚醒リズムの振幅が、所定の境界値より大きいか否かの判定を行なう。そして、覚醒リズム振幅が所定値より大きいときには、運転者が覚醒低下状態にあるとして、コンピュータ４は、ステップＳ２９で警告装置３４を制御する。
なお、警告装置３４は、コンピュータ４からの制御を受けて、運転者に警告音を提示する。また、ここでは、α波パワー量が最小のときに、運転者は通常の覚醒状態にあり、パワー量が最大のときに覚醒低下状態にあると判断している。
【００２４】
図２は、上記の覚醒維持装置２及び覚醒検出・警告装置３相互の関係を具体的に表わしたブロック図である。なお、同図では、図１に示す覚醒維持装置２、及び覚醒検出・警告装置３と同一構成要素には同一符号を付してある。
図２に示すように、覚醒維持装置２の入力装置５６には、自動車を走行させる前に、事前に測定した運転者固有の覚醒リズム周期を入力する。また、制御ソフト５５は、入力装置５６からの覚醒リズム周期データを受け、コンピュータ２１は、この制御ソフト５５に基づいた制御を実行する。その結果、コンピュータ２１は、上述のように、所定の周期で、信号源２２を構成するＣＤ（コンパクトディスク）プレーヤ、光磁気ディスク、カセットデッキ、シンセサイザー、ＲＯＭ等を断続的に駆動するので、例えば、ＣＤプレーヤでは、所定の音楽が断続的に再生され、あるいは停止することになる。
【００２５】
アンプ５１は、ＣＤプレーヤからの信号をスピーカ５３を駆動できるレベルまで増幅し、また、アンプ５２は、ＣＤプレーヤからの信号を、ボディソニック５４を駆動して機械的な振動が得られる出力とするための増幅をする。そして、運転者（ドライバ）へは、スピーカ５３からの音楽やボディソニック５４による振動が提示され、ドライバの覚醒が維持される。
【００２６】
また、覚醒検出・警告装置３のコンピュータ（図２では、符号３１にて示される）は、テレメータ３１からの脳波をもとに抽出した覚醒リズム振幅の大きさから覚醒低下と判定した場合、警告装置３４内の、例えば、シンセサイザーを制御し、ドライバに所定の警告音を提示する。
＜誘眠装置＞
誘眠装置４は、休憩の際、人間（運転者）が短時間で疲労回復が行なえるよう、運転者の入眠を促す装置である。本装置は、上述の覚醒維持装置２及び覚醒検出・警告装置３に加え、入眠の際の運転者の注意集中のための表示を行なうディスプレイ４２、このディスプレイ４２を制御するコンピュータ３（４１）にて構成される。
【００２７】
最初に、本誘眠装置において利用する誘眠の原理について、図８，図９を参照して簡単に説明する。
図８に示すコンピュータ６３の制御により聴覚刺激装置としてのスピーカ６２を駆動し、被験者（ヒト）に、例えば、音楽等の覚醒刺激を提示するとともに、視覚刺激装置であるＣＲＴ６１上に特定パターンが現われるかどうかの反応試験（集中作業）を行なう。この作業により、被験者には、急速に刺激不足のための覚醒低下が起こり、いわゆる覚醒リズムが現われる。
【００２８】
この覚醒リズムは、図９に示すように、刺激提示領域において、作業者の集中による急速な覚醒化が起こった後、急速に覚醒低下が進行する。この現象は、覚醒リズムの周期の時間スケールで現われる。そして、最も覚醒低下が進んだ時点で作業者に目を閉じさせ、作業を中止させることで、作業者を睡眠段階へ移行させる。
【００２９】
図３は、誘眠装置４の具体的な構成例を示すブロック図である。なお、同図において、図２に示す覚醒維持装置２と同一構成には同一符号を付し、ここでは、それらの説明を省略する。
本実施例に係る誘眠装置４は、休憩中の運転手が短時間に疲労回復のための入眠ができるようにする装置であり、コンピュータによる制御下で、運転者の注意集中のために光ディスプレイ５７にて運転者に光刺激を提示する。また、入力装置５６からは、事前に測定した運転者の覚醒リズムを設定し、この覚醒リズムを１周期として、信号源２２からの音楽をスピーカ５３等を介して断続的に提示することで、音楽提示時間帯には運転者の注意集中を起こし、音楽休止中には、その反動で急速な覚醒の低下を起こすことを利用して、誘眠を行なう。
【００３０】
図７は、誘眠装置４における制御手順を示すフローチャートである。
上述のように、覚醒維持装置２のコンピュータ２（２１）は、覚醒リズム周期計測装置１の覚醒リズム周期出力部１４から覚醒リズム周期を入力し（ステップＳ３３）、この覚醒リズム周期の１周期を音楽の断続提示間隔とする（ステップＳ３４）。そして、信号源２２を制御して、例えば、ＣＤプレーヤを駆動することで、休憩中の運転者（図中の人間）に所定の音楽を断続的に提示（再生）する。
【００３１】
一方、誘眠装置４のコンピュータ３（４１）は、光ディスプレイ５７に光刺激の提示タイミングを指示し（ステップＳ３１）、そのタイミングにて運転者に光刺激を提示する（ステップＳ３２）。
次に、誘眠装置４では、覚醒検出・警告装置３を構成するテレメータ３１にて、運転者からの脳波をセンシングし（ステップＳ３６）、続くステップＳ３７で、Ａ／Ｄ変換器３２による脳波のデジタル化を行なう。そして、その結果は、コンピュータ４（３３）に入力される（ステップＳ３８）。
【００３２】
コンピュータ４は、入力された脳波から、バンドパスフィルタ（８〜１０Ｈｚ）にてα成分を抽出し（ステップＳ３９）、次に、抽出されたα波成分の信号を２乗してα波帯域のパワー量を求める（ステップＳ４０）。ステップＳ４１では、ステップＳ４０で求めたα波帯域のパワー量が、所定の境界値より大きいか否かの判定を行なう。そして、α波帯域のパワー量が所定値より大きいときには、運転者が覚醒低下状態にあるとして、コンピュータ２にその旨を通知する。コンピュータ２は、コンピュータ４からの通知を受けて、信号源２２のＣＤプレーヤ、アンプ２３、スピーカ２４の駆動を停止し、音楽の再生を中止する（ステップＳ４２）。
【００３３】
なお、本実施例では、上記の処理を数回繰り返し、ある一定以上の覚醒低下が生じたときに音楽等の提示を中止する。つまり、運転者が入眠したと判断して誘眠動作を終了する。
次に、本実施例に係る自動車の覚醒制御装置について、当該装置が実際に車両に搭載された場合の具体的な構成例について説明する。
【００３４】
図１０は、本実施例に係る自動車の覚醒制御装置の車載時の構成を示すブロック図である。同図に示す装置は、上述の誘眠装置に、車載時における特有の機能を実現するため種々の装置を付加したものである。
コンピュータ１００は本装置全体を制御し、エアコン１０３や空気清浄器１１５は、運転者Ｈを誘眠に導くため、本装置が搭載された車両を快適な状態に保つ役目をする。さらに、運転者が座るシートには、上述のような光ディスプレイ１０５やスピーカ１１２、ボディソニック１１０以外に、シートのリクライニング機構を制御するリクライニング機構用モータ１０６が備えられている。
【００３５】
運転者自身は、その頭部をカプセル１１３で覆われ、休憩時に、車外や車内の明るさや雑音により誘眠が妨げられないようにしている。これにより、光ディスプレイ１０５やスピーカ１１２からの刺激は運転者のみに提示され、運転者は、外からの光や外部から覗かれているという不安感から解放される。
なお、本装置では、不図示の自動ロック機構を作動させ、誘眠開始と同時にドアロックを行なって外部からの他人の侵入を防ぎ、円滑に誘眠に入れるようにしてもよい。また、運転手が短時間に疲労回復のための入眠ができるようにするため、事前に計測したその運転者個人の覚醒リズム周期をカードに記憶しておき、それをカード入力装置１０２にて読み込ませてから誘眠処理に入る。
【００３６】
本装置は、図１１のフローチャートに示す処理手順にて動作する。すなわち、ステップＳ５１では、コンピュータ１００は、車両が走行中であるか否かの判定を行なう。これは、運転者を誘眠に導く際の安全上の問題を考慮した処理であり、車両が走行中であるか否かの判定は、例えば、車両が停車しているか、サイドブレーキが引かれているか、燃料が十分あるか等に基づいて行なう。そして、車両が走行中であれば、ステップＳ５２で覚醒の維持を行なう。
【００３７】
一方、車両が停止している場合には、ステップＳ５３で、後述する誘眠処理を実行し、誘眠終了後は、ステップＳ５４で覚醒化を行なう。そして、ステップＳ５５では、本装置による覚醒維持あるいは誘眠機能を継続使用するかどうかの判定をし、使用しない場合には本処理を終了する。
図１２は、図１１の覚醒維持処理の詳細手順を示すフローチャートである。同図のステップＳ６２では、運転者の頭部に装着された脳波センサ１１４にて脳波を検出し、その結果をＡ／Ｄ変換器１０１にてデジタル化する。コンピュータ１００は、デジタル化された脳波から、上述のようにα波パワーを抽出し（ステップＳ６３）、続くステップＳ６４で、その値が所定の境界値より大きいか否かの判定をする。
【００３８】
上記のステップＳ６４で、α波パワーが境界値より大きいと判断されれば、ステップＳ６５で、α波パワーが一定時間以上、境界値を越えるか否かの判定をし、その判定結果がＹＥＳであれば、ステップＳ６６で、コンピュータ１００は、ＣＤプレーヤ１０７及びアンプ１０９を介してスピーカ１１２を駆動し、運転者に警告音を提示する。
【００３９】
図１３は、図１１の誘眠処理の詳細手順を示すフローチャートである。同図のステップＳ７１に示すように、本装置は、運転者に提示する刺激の種類を選択する使用刺激選択機能を有する。これは、刺激の種類によっては、運転者の好みに反する場合があるためで、運転者は、入力装置１０４を操作して自分の好みの音楽や振動等、刺激の種類やそれらの提示順序、提示時間帯等を選択し、また、同時に複数の刺激を用いる刺激の複合機能を付加できる。
【００４０】
すなわち、図１４のフローチャートに示すように、ステップＳ８１，Ｓ８２で、それぞれ、運転者が音楽を好むか、振動を好むかの判定を行なう。そして、これれらの判定結果をもとに、ステップＳ８３で音楽・振動の複合提示、ステップＳ８４で音楽の単独提示、また、ステップＳ８５で振動の単独提示を行なう。
なお、自分の好みの音楽や振動等、刺激の種類をあらかじめカードに記憶しておき、それを本誘眠処理に入る前にカード入力装置１０２にて読み込ませてもよい。
【００４１】
図１３のステップＳ７２では、人間の覚醒リズム周期に同期させて物理刺激を運転者に提示する際、覚醒リズムの個人差あるいは運転者の好みによるバラツキに合致させるため、入力装置１０４により、この物理刺激の提示間隔の周期を調整する。また、ステップＳ７３では、事前に誘眠装置を作動させてもよいかどうかの判定、つまり、誘眠装置の使用可能判定を行なう。これは、上述のように、車両が動いているときに誘眠装置を作動させるのは危険だからであり、例えば、疲労回復のための入眠時間内に燃料がなくなるような場合、その旨を運転者に提示するとともに、装置そのものが作動しないようにする。
【００４２】
この使用可能判定処理は、具体的には、図１５，図１６のフローチャートに示すように、そのステップＳ８６で、誘眠装置の作動時刻と、人間の特性の１つであるサーカディアン・リズムを応用して、装置の使用限度回数を算出する。また、ステップＳ８７では、コンピュータ１００がエアコン１０３がＯＮ状態にあるかどうかを判定する。つまり、人間の体温が覚醒低下とともに下がるので、誘眠中は、車両の温度、湿度等、誘眠に適した環境が必要であり、誘眠装置が作動している場合には、リアルタイムに運転者の覚醒度を観察して自動的にエアコン１０３を機能させる（ステップＳ８８）。同様に、ステップＳ８９，Ｓ９０で空気清浄器１１５を作動させる。
【００４３】
コンピュータ１００は、ステップＳ９１で、サイドブレーキがかかっているか、また、ステップＳ９２では、燃料が十分にあるかどうかの判定をして、それらの判定結果がＮＯであれば、図１６のステップＳ９８での処理、つまり、誘眠中の安全を考慮して本装置の使用を不可とするメッセージを提示する。
本装置による誘眠については、所定の時間間隔以下で、かつ、所定回数を越える使用は、人間の持つサーカディアン・リズムを乱す恐れがある。従って、１日に使用できる限度回数を設定して、その使用回数以上は使用できないようにして安全対策を施す目的で、誘眠使用回数が基準回数を越えていないかどうかの判定を行なう（図１６のステップＳ９３）。また、前回使用してから次の使用までの最小使用限度を設定し、短時間に何回も使用できないように安全機能を付加している（ステップＳ９４）。
【００４４】
上述の人間のサーカディアン・リズムは、５：００〜６：００，１５：００〜１７：００の時間帯においては、自然と眠くなる特性を有するので、この時間帯では、注意を集中させなくても誘眠に導くことができる可能性がある。そこで本装置では、上記の時間帯を判断し（ステップＳ９５）、その時間帯では、覚醒リズムを応用した誘眠と、通常のリラックス状態による誘眠とを選択できるようにして（ステップＳ９６，Ｓ９７）、より自然な誘眠を促すようにしている。
【００４５】
さらに、誘眠時には、シートが入眠に適したものであることが望ましいので、図１３のステップＳ７４では、シートの調整処理を実行する。図１７に、このシート調整処理の詳細フローチャートを示す。
すなわち、誘眠時には、図１７のステップＳ１０１で、コンピュータ１００がシートの各変更箇所の変更設定値を読み込み、リアレッグスペース検出センサ１１１にてリアシートの足元に障害物がないかどうかを検知する。そして、障害物がないと判断されれば、ステップＳ１０３でシートバック処理を行ない、また、リアレッグスペーサ検出センサ１１１からの検出信号をもとにリクライニング機構用モータ１０６を駆動してリクライニングの調整を行なう（ステップＳ１０４）。
【００４６】
一方、シートの足元に障害物がある場合、ステップＳ１０５でリクライニングの可能角度を検出してから、ステップＳ１０６でリクライニングの調整を行ない、さらに、シートバックの可能角度を検出してシートバック処理を実行する（ステップＳ１０７，Ｓ１０８）。
そして、上記のシートバック及びリクライニング処理を終えると、リクライニング機構用モータ１０６を駆動してふくらはぎを持ち上げ（ステップＳ１０９）、ランバーサポートの解除（ステップＳ１１０）、サイドサポートの解除（ステップＳ１１１）、ヘッドレストの調整（ステップＳ１１２）をして、最後にシート高を調整する（ステップＳ１１３）。これらの処理により、誘眠に適したシート状態を実現する。
【００４７】
以上の車内環境設定の後、図１３のステップＳ７５では誘眠処理に入るが、実際に誘眠ができても刺激を提示し続けると、逆に睡眠が妨げられることが考えられるので、本装置では、誘眠中に脳波センサ１１４にて運転者の脳波を検出して、そのα波成分から運転者の覚醒状態を監視する。そして、運転者に十分な覚醒低下が認められた場合には、自動的に誘眠を終了する。
【００４８】
図１８，図１９は、図１３に示す誘眠処理の詳細フローチャートである。
図１８のステップＳ１２１では、コンピュータ１００が、上述のように、例えば、カード入力装置１０２にて読み取った覚醒リズム周期を入力し、それをもとに光刺激提示タイミングを算出したり（ステップＳ１２２）、音・振動刺激提示タイミングを算出する（ステップＳ１２３）。そして、ステップＳ１２４で、不図示のタイマをゼロスタートさせる。
【００４９】
ステップＳ１２５では、上記のタイマによるカウント値が光刺激提示のタイミングであるか、また、ステップＳ１２７では、カウント値が音・振動刺激提示タイミングであるかの判定を行なう。その判定結果がＹＥＳであれば、それぞれのタイミングで光刺激を断続的に提示し（ステップＳ１２６）、ＣＤプレーヤによる音楽を断続的に提示する（ステップＳ１２８）。
【００５０】
一方、ステップＳ１２５で光刺激提示のタイミングではなく、かつ、ステップＳ１２７で音・振動刺激提示のタイミングではないと判定されたり、あるいは、所定のタイミングで光刺激を断続的に提示したり（ステップＳ１２６）、ＣＤプレーヤによる音楽を断続的に提示した（ステップＳ１２８）後は、図１９に示す覚醒度の判定処理に入る。
【００５１】
すなわち、脳波センサ１１４にて、運転者からの脳波をセンシングし（ステップＳ１３１）、続くステップＳ１３２で、Ａ／Ｄ変換器１０１による脳波のデジタル化を行なう。そして、その結果は、コンピュータ１００に入力される（ステップＳ１３３）。
コンピュータ１００は、入力された脳波から、バンドパスフィルタ（８〜１０Ｈｚ）にてα成分を抽出し（ステップＳ１３４）、抽出されたα波成分の信号を２乗してα波帯域のパワー量を求める（ステップＳ１３５）。続くステップＳ１３６では、ステップＳ１３５で求めたα波帯域のパワー量が、所定の境界値より大きいか否かの判定を行なう。そして、α波帯域のパワー量が所定の境界値より大きく、かつ、そのパワー量が境界値を越える時間が一定時間以上の場合（ステップＳ１２９での判断がＹＥＳ）、運転者は十分な覚醒低下状態にあるとして、ＣＤプレーヤによる音楽の再生、及び光刺激を中止する（ステップＳ１３０）。つまり、本実施例に係る自動車の覚醒制御装置では、運転者に十分な覚醒低下が認められた場合には、自動的に誘眠を終了する。
【００５２】
以上説明したように、本実施例によれば、運転中には、覚醒リズム周期に基づいて視覚刺激及び聴覚刺激を提示することで、運転者の覚醒低下を防止でき、また、休憩中には、音楽等の刺激にて注意集中させ、その反動による音楽休止中の急速な覚醒低下を利用して誘眠することで、短時間で円滑な誘眠が可能になるので、単調な運転時の刺激不足による居眠り防止とともに、自動車走行の安全性を向上できるという効果がある。
［他の実施例］
上記実施例では、覚醒低下の原因を刺激不足とし、この刺激不足にて覚醒リズムが生じるとしているが、覚醒低下の他の原因として疲労がある。つまり、断続的な刺激提示で覚醒リズムが消失せず、刺激の断続的な提示の効果がなくなった場合、覚醒低下の原因が疲労にあると判断できる。
【００５３】
そこで、他の実施例として、疲労を検出し、その結果をもとに疲労警告をする装置について説明する。
図２０は、他の実施例に係る疲労警告装置の構成を示すブロック図である。同図において、脳波計測装置２０１は、人（作業者）の脳波を計測し、覚醒段階判定装置２０２は、脳波計測装置２０１からの脳波をもとに、後述する覚醒段階を推定する。そして、覚醒段階が疲労と判断されると、警告装置２０３は、所定の警告を発する。
【００５４】
図２１，図２２は、本実施例に係る疲労警告装置における制御手順を示すフローチャートである。同図に示すステップＳ１５１では、作業者に断続的な刺激提示をして、脳波計測装置２０１により、そのときの脳波計測を行なう。そして、ステップＳ１５２で、この脳波をもとに覚醒段階判定装置２０２による覚醒段階の推定を実行し、続くステップＳ１５３では、その段階値を検出する。
【００５５】
推定された覚醒段階の段階値が段階２と段階３の間、すなわち、準覚醒低下状態と、睡眠状態の前段階である覚醒低下状態の間にあれば、疲労状態が生じているとして、以下の疲労判断処理に入る。
つまり、ステップＳ１５５で各パラメータの初期化を行ない、続くステップＳ１５６，Ｓ１５７，Ｓ１５８で、再度、脳波の計測、脳波にもとづく覚醒段階判定装置２０２による覚醒段階の推定、及び、その段階値を検出を実行する。そして、ステップＳ１５９で、覚醒段階値が段階２と段階３の間にあるか否かの判断を行ない、その判断結果がＮＯであれば、覚醒低下の有無には無関係な処理ループ回数を示すパラメータＮ_２の値を１インクリメントしてから、ステップＳ１５６の処理に戻る。
【００５６】
しかし、ステップＳ１５９での判断がＹＥＳであれば、ステップＳ１６０で、覚醒低下と判断された場合の処理ループ回数を示すパラメータＮの値を１インクリメントし、続くステップＳ１６１で、覚醒低下の時間計測用タイマカウンタ値Ｔ_ｃが、疲労判定のためのタイマカウンタの境界値Ｔ_ｃ０以上であるかどうかの判定を行なう。そして、その結果がＹＥＳであれば、ステップＳ１６２で、覚醒段階値が段階２と段階３の間にある状態の占める割合（全体に対する覚醒低下時間の割合）Ｎ_ａを、パラメータＮ，Ｎ_２を用いて計算し、Ｎ_ａの値が８０％以上であれば（ステップＳ１６３での判断結果がＹＥＳ）、作業者は疲労状態にあると判断して警告を発する（ステップＳ１６４）。
【００５７】
なお、この警告処理は、指定時間以上継続されるように、ステップＳ１６５で時間監視をする。また、作業者が疲労状態にないと判断された場合には、疲労ではなく刺激不足による覚醒低下と推定できるので、処理を最初に戻して、脳波の検出による覚醒段階の推定を続ける。
このように、刺激の断続的な提示の効果がなくなって覚醒低下が起こった場合、運転者に疲労を警告することで、より一層の安全走行を保証できる。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、覚醒リズム周期に基づいて刺激を提示することで覚醒維持を行ない、また、刺激提示による注意集中の反動を利用した急速な覚醒低下にて誘眠させて疲労回復を図ることで、運転中の効果的な覚醒維持及び覚醒低下の防止、及び短時間での誘眠を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る自動車の覚醒制御装置全体の構成を示すブロック図である。
【図２】覚醒維持装置２及び覚醒検出・警告装置３相互の関係を具体的に表わしたブロック図である。
【図３】誘眠装置４の具体的な構成例を示すブロック図である。
【図４】覚醒リズム周期計測装置１における覚醒リズム周期の計測手順を示すフローチャートである。
【図５】覚醒維持装置２での覚醒維持の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】覚醒検出・警告装置３における制御手順を示すフローチャートである。
【図７】誘眠装置４における制御手順を示すフローチャートである。
【図８】誘眠装置において利用する誘眠の原理を説明するための図である。
【図９】誘眠装置において利用する誘眠の原理を説明するための図である。
【図１０】実施例に係る自動車の覚醒制御装置の車載時の構成を示すブロック図である。
【図１１】自動車の覚醒制御装置の車載時における動作手順を示すフローチャートである。
【図１２】図１１の覚醒維持処理の詳細手順を示すフローチャートである。
【図１３】図１１の誘眠処理の詳細手順を示すフローチャートである。
【図１４】図１３の使用刺激選択の詳細手順を示すフローチャートである。
【図１５】図１３の使用可能判定処理手順を示すフローチャートである。
【図１６】図１３の使用可能判定処理手順を示すフローチャートである。
【図１７】図１３のシート調整処理の詳細フローチャートである。
【図１８】図１３に示す誘眠処理の詳細フローチャートである。
【図１９】図１３に示す誘眠処理の詳細フローチャートである。
【図２０】他の実施例に係る疲労警告装置の構成を示すブロック図である。
【図２１】他の実施例に係る疲労警告装置における制御手順を示すフローチャートである。
【図２２】他の実施例に係る疲労警告装置における制御手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１覚醒リズム周期計測装置
２覚醒維持装置
３覚醒検出・警告装置
４誘眠装置
１１，３１テレメータ
１３，２１，４１コンピュータ
２２信号源
５３スピーカ
５６入力装置
５７光ディスプレイ

Claims

人間の覚醒状態を維持又は低下させるよう制御する自動車に搭載された覚醒制御装置であって、
人間の持つ覚醒リズムの周期を計測する手段と、
前記覚醒リズムの周期をもとに所定の覚醒刺激及び誘眠刺激を生成する手段と、
自動車が走行中であるか否かを判定する手段と、
前記自動車が走行中であるならば、前記覚醒リズムの周期に同期させて前記覚醒刺激を提示することによって注意集中を惹起して覚醒状態を維持する手段と、
前記自動車が走行中でないならば、前記覚醒刺激の提示を停止して覚醒状態を低下させると共に、前記誘眠刺激を提示して人間を入眠に導く手段とを具備することを特徴とする自動車の覚醒制御装置。
前記自動車が走行中でない場合とは、サイドブレーキがかかっているときであることを特徴とする請求項１に記載の自動車の覚醒制御装置。