JP4038571B2 - Dangerous state detection method and apparatus - Google Patents

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公三 吉野
克典 松岡
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業環境における危険状態を検知する危険状態検知方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
建設現場、道路、福祉施設等のように危険性を内包する作業環境においては、実際に事故が起きた事例だけでなく、事故には至らなくても作業者が危険を感じた事例(いわゆる「ひやり・はっと」事例)を蓄積して分析することが行われている。従来、このような事例の蓄積は、危険な状況を実際に体験した作業者からの報告に基づいて行われていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、「ひやり・はっと」の場面は実際の事故件数の数十倍はあると言われているにも拘わらず、単に危険を感じたというだけでは作業者に届出義務が課されない場合が多いため、分析に必要な報告件数が集まりにくいのが現状である。
【0004】
また、特に実害がなければ作業者からの届出が遅れがちになるため、時間の経過と共に作業者の記憶が薄れて正確な状況を再現しにくいという問題もあった。
【0005】
本発明は、このような問題を解決すべくなされたものであって、作業者が危険を感じた状態を精度良く検知することにより作業環境の安全性向上を図ることができる危険状態検知方法および装置の提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の前記目的は、作業環境における危険状態を検知する方法であって、作業者のGSRと、作業者の心拍数又は脈拍数とを生理情報として計測するステップ、および、前記生理情報の時系列変化に基づいて、判定対象時刻における危険状態発生の有無を判定するステップを備え、前記危険状態発生の有無を判定するステップは、前記判定対象時刻から所定時間t1 (sec) を経過後のGSR値が、前記判定対象時刻のGSR値よりも所定電気コンダクタンスc1(μ mho 以上高く、且つ、前記判定対象時刻前の所定時間t2 (sec) の間における瞬時心拍数又は瞬時脈拍数の最小値が、前記判定対象時刻後の所定時間t3 (sec) の間における瞬時心拍数又は瞬時脈拍数の最小値よりも大きい場合に、前記判定対象時刻において危険状態が発生したと判定するステップを備える危険状態検知方法により達成される。
【0008】
この場合、前記所定時間t1は、2.5〜20(sec)であることが好ましく、前記所定電気コンダクタンスc1は、0.02〜1.3(μmho)であることが好ましく、前記所定時間t2は、3〜66(sec)であることが好ましく、前記所定時間t3は、6〜66(sec)であることが好ましい。
【0009】
特に、99%以上の検知感度を得るには,前記所定時間t1は、3.5〜17.5(sec)であることがより好ましく、前記所定電気コンダクタンスc1は、 0.02〜0.14(μmho)であることがより好ましく、前記所定時間t2は、3〜24(sec)であることがより好ましく、前記所定時間t3は、21〜66(sec)であることがより好ましい。ここでパラメータ値の範囲を決めるにあたり,検知感度をその評価指標として考慮した理由は,本アルゴリズムが、危険でない場面を危険と誤検知することよりも、危険場面を検知できないことを避けることが第一優先と考えられるからである。
【0010】
上述した危険状態検知方法は、前記作業者の視野の少なくとも一部を連続的に撮像し、画像情報を生成するステップ、および、危険状態が発生したと判定された前記判定対象時刻に対応する前記画像情報を特定するステップを更に備えることができる。
【0011】
また、本発明の前記目的は、作業環境における危険状態を検知する装置であって、作業者のGSRと、作業者の心拍数又は脈拍数とを生理情報として計測する計測手段、前記生理情報を記憶する記憶手段、および、前記生理情報の時系列変化に基づいて、判定対象時刻における危険状態発生の有無を判定する危険状態判定手段を備え、前記危険状態判定手段は、前記判定対象時刻から所定時間t1 (sec) を経過後のGSR値が、前記判定対象時刻のGSR値よりも所定電気コンダクタンスc1(μ mho 以上高く、且つ、前記判定対象時刻前の所定時間t2 (sec) の間における瞬時心拍数又は瞬時脈拍数の最小値が、前記判定対象時刻後の所定時間t3 (sec) の間における瞬時心拍数又は瞬時脈拍数の最小値よりも大きい場合に、前記判定対象時刻において危険状態が発生したと判定する危険状態検知装置により達成される。
【0012】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の一実態形態に係る危険状態検知方法について説明する。本発明者らは、作業者から得られる各種生理情報の中で、危険状態を検知するのに有効な情報を検討したところ、作業者のGSR(galvanic skin response:皮膚電気反射)と、作業者の心拍数(又は脈拍数)とに着目することにより、危険状態を高精度に検知できることを実験により見出した。
【0013】
GSRは、作業者が強い刺激を受けた場合の発汗に伴う皮膚電気コンダクタンスの変化である。被験者に対して銃声などの刺激を与える前後のGSR値を測定したところ、例えば図1に示すように、刺激発生後に急激に増加することがわかった。ここで、GSR値は、皮膚電気コンダクタンスであり、μmhoの単位で表される。
【0014】
このように、GSR値は、「ひやり・はっと」のような危険状態を検知するのに有効な生理情報と考えられるため、本発明者らは、前面、左右面及び床面の計4面にステレオ画像を投影可能な大型のVR(ヴァーチャルリアリティ)装置を用いて仮想的な建設作業現場を再現し、この仮想作業空間内において鉄骨落下などの被験者が「ひやり・はっと」するようなイベントを発生させて、被験者の主観により「ひやり・はっと」した場面を申告してもらい、被験者のGSR値の変化に基づく危険状態の検知精度を調べた。この結果を図2に示す。
【0015】
図2は、イベント発生時におけるGSR値よりも、イベント発生からt1(sec)経過後のGSR値がc1(μmho)以上高くなった場合に、イベント発生時において危険状態が発生したと判定する場合の、(a)感度(sensitivity)および(b)特異度(specificity)を鳥瞰図で示しており、横軸をt1(3sec刻み)、縦軸をc1(0.02μmho刻み)としている。ここで、感度とは、イベント発生回数に対する検知回数の割合であり、感度が高いほど、イベント発生時における検知率が高いことを示している。また、特異度とは、検定回数に対する非発生非検知数(イベント非発生時に検知しなかった回数)の割合であり、特異度が高いほど、イベント非発生時における誤検知率が低いことを示している。
【0016】
感度は、図2(a)に示すように、t1が0の時にはほぼ0であるが、t1を大きくするにつれて増加しており、実際に刺激を受けてからGSR値が変化するまでにタイムラグが生じている様子がわかる。一方、c1を大きくするにつれて、t1が同じであっても感度は低下している。このように、感度を良好にする観点からは、t1を大きくして、c1を小さくすることが好ましい。
【0017】
これに対し、特異度は、図2(b)に示すように、c1が0に近づくにつれて急激に低下し、誤検知率が高くなっていることがわかる。また、t1を大きくした場合も、特異度は低下する傾向にある。このように、特異度を良好にする観点からは、t1を小さくして、c1を大きくすることが好ましい。
【0018】
以上より、感度および特異度の双方を良好に維持するためには、t1およびc1をそれぞれ所定の範囲に設定すればよいことがわかる。図2に示す実験結果から、t1については70%以上の検知感度を達成するためには,2.5〜20secの範囲に設定することが好ましく、80%以上の検知感度を達成するためには,3〜20secの範囲に設定することがより好ましく、99%以上の検知感度を達成するためには、3.5〜17.5secの範囲に設定することが更に好ましい。また、c1については、70%以上の検知感度を達成するためには,0.02〜1.3μmhoの範囲に設定することが好ましく、80%以上の検知感度を達成するためには,0.02〜0.7μmhoの範囲に設定することがより好ましく、99%以上の検知感度を達成するためには,0.02〜0.14μmhoの範囲に設定することが更に好ましい。ここでパラメータ値の範囲を決めるにあたり,検知感度をその評価指標として考慮した理由は,本アルゴリズムが危険場面を検知できないことを避けることが第一優先と考えられるからである。
また、本発明者らが、被験者に対して銃声などの刺激を与える前後の瞬時心拍数を測定したところ、例えば図3に示すように、刺激発生直後に一旦増加した後、時間の経過によって刺激発生前よりも低下することがわかった。瞬時心拍数は、被験者の心拍1拍毎に求めた値である。
【0019】
このように、瞬時心拍数は、「ひやり・はっと」のような危険状態を検知するのに有効な生理情報と考えられるため、上記と同様にVR装置を用いて、被験者の心拍数の変化に基づく危険状態の検知精度を調べた。この結果を図4に示す。
【0020】
図4は、イベント発生前のt2(sec)間における瞬時心拍数の最小値が、イベント発生後のt3(sec)間における瞬時心拍数の最小値よりも大きい場合に、イベント発生時において危険状態が発生したと判定する場合の、(a)感度(sensitivity)および(b)特異度(specificity)を鳥瞰図で示しており、横軸をt2(3sec刻み)、縦軸をt3(3sec刻み)としている。尚、瞬時心拍数が30以下の範囲をアーチファクトとして除外している。
【0021】
図4(a)に示すように、感度を良好にする観点からは、t2を小さくして、t3を大きくすることが好ましい。一方、図4(b)に示すように、特異度を良好にする観点からは、t2を大きくして、t3を小さくすることが好ましい。したがって、感度および特異度の双方を良好に維持するためには、t2およびt3をそれぞれ所定の範囲に設定すればよいことがわかる。図4に示す実験結果から、t2については80%以上の検知感度を達成するためには,3〜66secの範囲に設定することが好ましく、90%以上の検知感度を達成するためには,3〜57secの範囲に設定することがより好ましく、99%以上の検知感度を達成するためには,3〜24secの範囲に設定することが更に好ましい。また、t3については、90%以上の検知感度を達成するためには,6〜66secの範囲に設定することが好ましく、99%以上の検知感度を達成するためには,21〜66secの範囲に設定することが更に好ましい。ここでパラメータ値の範囲を決めるにあたり,検知感度をその評価指標として考慮した理由は,本アルゴリズムが危険場面を検知できないことを避けることが第一優先と考えられるからである。
上述した瞬時心拍数についての検討は、これを瞬時脈拍数においても同様の結果が得られることを、本発明者らは実験により確認した。瞬時脈拍数についても、1拍毎に求めた値を使用することができる。
【0022】
このように、GSR値と瞬時心拍数(又は瞬時脈拍数)は、いずれも危険状態を検知するのに有効な生理情報であるが、双方間においては質的に独立性の高い情報である。したがって、任意の判定対象時刻に対して、GSR値並びに瞬時心拍数(又は瞬時脈拍数)の双方が上述した条件を満たす場合に、前記判定対象時刻において危険状態が発生したと判定することにより、危険状態発生の検知精度を高めることができる。
【0023】
次に、本発明の一実態形態に係る危険状態記録装置について説明する。図5は、本発明の一実施形態に係る危険状態記録装置の構成を示すブロック図である。同図に示すように、危険状態記録装置1は、生理情報計測装置10、判定処理装置20、撮像装置30および画像記録装置40から構成されている。
【0024】
生理情報計測装置10は、図6に示すように手袋状に構成されており、左手にはめた際に人差し指および中指に相当する位置にそれぞれGSR導出用電極12,14が設けられ、薬指に相当する位置に脈拍導出用電極16が設けられている。生理情報計測装置10は、判定処理装置20に接続されている。
【0025】
判定処理装置20は、生理情報記憶部22および危険状態判定部24を備えており、図6に示すように左手の手首に装着可能に構成されている。生理情報記憶部22は、生理情報計測装置10から入力されたGSRおよび脈拍数についての生理情報を記憶する。危険状態判定部24は、生理情報記憶部22に格納された生理情報の時系列変化に基づいて、予め設定された判定条件に従い、判定対象時刻における危険状態発生の有無を判定し、危険状態発生と判定した判定対象時刻を撮像装置30に出力する。
【0026】
撮像装置30は、撮像部32、画像信号処理部34、画像情報記憶部36および危険状態特定部38を備えており、図7に示すようにヘルメット状に構成されて頭部に装着可能とされている。撮像部32は、例えばCCDカメラであり、作業者の視野の少なくとも一部を撮影する。画像信号処理部34は、撮像部32から入力された画像信号をデジタル情報に変換し、生成された画像情報を画像情報記憶部36に格納する。危険状態特定手段38は、危険状態判定部24から入力された判定対象時刻に対応する画像情報を画像情報記憶部36から抽出し、画像記録装置40に出力する。
【0027】
画像記録装置40は、右手手首に装着可能に構成されており、撮像手段30から入力された画像情報を記憶する。
【0028】
以上の構成を備えた危険状態記録装置1は、作業者のGSR値および脈拍数が生理情報計測装置10において常時計測され、生理情報として生理情報記憶部22に格納される。また、作業者の視野が撮像装置30により常時撮像され、画像情報として画像情報記憶部36に格納される。
【0029】
危険状態判定部24は、生理情報計測装置10が計測を開始してから所定時間が経過した後に、格納された生理情報に基づいて危険状態の判定を開始する。具体的には、まず、危険状態が発生したか否かの判定対象となる判定対象時刻を設定し、判定対象時刻からt1(sec)を経過した後のGSR値が、判定対象時刻のGSR値よりもc1(μmho)以上高く、且つ、判定対象時刻前のt2(sec)間における瞬時脈拍数の最小値が、判定対象時刻後のt3(sec)間における瞬時脈拍数の最小値よりも大きい場合に、判定対象時刻において危険状態が発生したと判定する。t1,c1,t2およびt3の値については、上述した範囲で適宜定めることができるが、本実施形態においては、t1=4.5、c1=0.12、t2=9、t3=66としている。危険状態判定部24は、判定対象時刻を所定の時間(例えば3秒)ずつ変化させながら、上述した危険状態の判定を繰り返し行い、危険状態が発生したと判定した各判定対象時刻を撮像手段30に出力する。
【0030】
撮像手段30は、各判定対象時刻に対応する画像情報(例えば、判定対象時刻前後の約3秒間の動画情報)を画像情報記憶部36から抽出し、画像記録装置40に出力する。こうして、画像記録装置40には作業者が危険を感じた状態に対応する画像情報のみが格納されるので、この画像情報を分析することにより作業現場における危険な状況や場所を容易に特定することが可能になり、作業環境の安全性向上を図ることができる。
【0031】
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明の具体的な態様が上記実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態の危険状態記録装置は、作業者のGSR値および瞬時脈拍数に基づいて危険状態の判定を行っているが、作業者のGSR値および瞬時心拍数に基づいて、本実施形態と同様に危険状態の判定を行うことも可能である。
【0032】
また、本実施形態の危険状態記録装置は、生理情報計測装置10を手袋状にして、判定処理装置20を手首に装着可能としているが、作業性を損なわない限り、構成は特に限定されるものではなく、例えば、生理情報計測装置10を靴下状にして各電極12,14,16を足の指に取り付け、判定処理装置20を足首に装着可能に構成することも可能である。
【0033】
また、本実施形態のように、危険状態と判定された判定対象時刻に対応する画像情報を抽出する代わりに、危険状態と判定した直後に音声等で知らせる報知手段を設けることにより、作業者が危険状態をその場で認識できるようにしてもよい。
【0034】
また、本実施形態において、危険状態判定部24は、生理情報計測装置10による計測と並行して危険状態の判定を行うようにしているが、生理情報計測装置10による計測が完了した後に、危険状態の判定を開始するようにしてもよい。
【0035】
また、本実施形態において、危険状態特定部38は、危険状態が発生したと判定した判定対象時刻に対応する画像情報を抽出して、画像記録装置40に格納するようにしているが、前記判定対象時刻に対応する画像情報を特定することが可能であれば、他の方法とすることもできる。例えば、危険状態特定部38は、画像情報記憶部36に格納された画像情報のうち、危険状態が発生したと判定された判定対象時刻の前後所定時間に対応する画像情報に対して、視覚や音声により識別可能な加工を施すように構成することもできる。
【0036】
また、本実施形態において、撮像装置30は、撮像して得られた画像情報を全て画像情報記憶部36に格納するようにしているが、この画像情報記憶部36は、所定時間を経過した古い画像情報を削除して新たな画像情報を書き込むことが可能なイメージバッファなどとすることも可能である。
【0037】
【実施例】
上述したVR装置を使用した仮想の建設作業現場において危険な場面を発生させ、被験者21名(健常男性:18〜29歳)に対して「ひやり・はっと」状態の検知精度の確認を行った。検知アルゴリズムとしては、被験者のGSRおよび心拍数を計測することにより、判定対象時刻から4.5秒を経過した後のGSR値が、判定対象時刻のGSR値よりも0.12μmho以上高く、且つ、判定対象時刻前の9秒間における瞬時心拍数の最小値が、判定対象時刻後の66秒間における瞬時脈拍数の最小値よりも大きい場合に、判定対象時刻において危険状態が発生したと判定した。
【0038】
この結果、安静立位(静的)状態では、感度(sensitivity)=1(100%)、特異度(specificity)=0.90(90%)であり、自転車こぎ(動的)状態では、感度=1(100%)、特異度=0.87(87%)であり、静的状態および動的状態のいずれにおいても、感度および特異度の双方について良好な検知結果を得ることができた。
【0039】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、作業者が危険を感じた状態を精度良く検知することにより作業環境の安全性向上を図ることができる危険状態検知方法および装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 GSR値の時系列変化の一例を示す図である。
【図2】 GSR値に基づき危険状態の発生を判定する場合の(a)感度および(b)特異度を示す図である。
【図3】 瞬時心拍数の時系列変化の一例を示す図である。
【図4】 瞬時心拍数に基づき危険状態の発生を判定する場合の(a)感度および(b)特異度を示す図である。
【図5】 本発明の一実施形態に係る危険状態記録装置の構成を示すブロック図である。
【図6】 前記危険状態記録装置の要部概略構成図である。
【図7】 前記危険状態記録装置の他の要部概略構成図である。
【符号の説明】
1 危険状態記録装置
10 生理情報計測装置
12,14 GSR導出用電極
16 脈拍導出用電極
20 判定処理装置
22 生理情報記憶部
24 危険状態判定部
30 撮像装置
32 撮像部
34 画像信号処理部
36 画像情報記憶部
38 危険状態特定部
40 画像記録装置
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a dangerous state detection method and apparatus for detecting a dangerous state in a work environment .
[0002]
[Prior art]
In work environments that contain danger, such as construction sites, roads, and welfare facilities, not only cases where accidents actually occurred, but also cases where workers felt danger even if they did not result in an accident (so-called “ “Hidden / Hatto” cases) are accumulated and analyzed. Conventionally, such cases have been accumulated based on reports from workers who actually experienced dangerous situations.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, even though it is said that there are tens of times the actual number of accidents in the “Hidden / Hatto” scene, there are many cases where notification is not imposed on the workers simply because they feel a danger. For this reason, it is difficult to gather the number of reports necessary for analysis.
[0004]
In addition, since there is a tendency for notification from the worker to be delayed unless there is any actual harm, there is also a problem that it is difficult to reproduce an accurate situation because the worker's memory fades with time.
[0005]
The present invention has been made to solve such a problem, and a dangerous state detection method capable of improving the safety of a work environment by accurately detecting a state in which a worker feels danger, and The purpose is to provide a device .
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The object of the present invention is a method for detecting a dangerous state in a work environment, the step of measuring the worker's GSR and the worker's heart rate or pulse rate as physiological information, and the physiological information A step of determining whether or not a dangerous state has occurred at a determination target time based on a series change, wherein the step of determining whether or not a dangerous state has occurred includes a GSR after a predetermined time t1 (sec) has elapsed from the determination target time; The predetermined electric conductance c1 (μ mho ) is greater than the GSR value at the determination target time. Or higher, and the instantaneous heart rate during the minimum value of the instantaneous heart rate or the instantaneous pulse rate, the determination target time predetermined time after t3 (sec) between the determination target time before the predetermined time t2 (sec) Alternatively, it is achieved by a dangerous state detection method comprising a step of determining that a dangerous state has occurred at the determination target time when the instantaneous pulse rate is greater than the minimum value .
[0008]
In this case, the predetermined time t1 is preferably 2.5 to 20 (sec), the predetermined electric conductance c1 is preferably 0.02 to 1.3 (μmho), and the predetermined time t2 Is preferably 3 to 66 (sec), and the predetermined time t3 is preferably 6 to 66 (sec).
[0009]
In particular, in order to obtain a detection sensitivity of 99% or more, the predetermined time t1 is more preferably 3.5 to 17.5 (sec), and the predetermined electric conductance c1 is 0.02 to 0.14. (μmho) is more preferable, the predetermined time t2 is more preferably 3 to 24 (sec), and the predetermined time t3 is more preferably 21 to 66 (sec). Here, the reason for considering the detection sensitivity as an evaluation index in determining the parameter value range is that this algorithm avoids the fact that a non-hazardous scene cannot be detected rather than a non-hazardous scene being falsely detected. This is because it is considered a priority.
[0010]
In the above-described dangerous state detection method, at least a part of the visual field of the worker is continuously captured to generate image information, and the determination time corresponding to the determination target time at which it is determined that a dangerous state has occurred. The method may further comprise specifying image information.
[0011]
Further, the object of the present invention is an apparatus for detecting a dangerous state in a work environment, the measuring means for measuring the worker's GSR and the worker's heart rate or pulse rate as physiological information, and the physiological information. Storage means for storing, and dangerous state determination means for determining whether or not a dangerous state has occurred at a determination target time based on a time series change of the physiological information, wherein the dangerous state determination means is predetermined from the determination target time. The GSR value after elapse of time t1 (sec) is greater than the GSR value at the determination target time by a predetermined electric conductance c1 (μ mho ). Or higher, and the instantaneous heart rate during the minimum value of the instantaneous heart rate or the instantaneous pulse rate, the determination target time predetermined time after t3 (sec) between the determination target time before the predetermined time t2 (sec) Alternatively, it is achieved by a dangerous state detection device that determines that a dangerous state has occurred at the determination target time when the instantaneous pulse rate is greater than the minimum value.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, a dangerous state detection method according to an embodiment of the present invention will be described. The present inventors have examined information effective for detecting a dangerous state among various physiological information obtained from the worker. As a result, the operator's GSR (galvanic skin response) and the operator It has been found through experiments that a dangerous state can be detected with high accuracy by focusing on the heart rate (or pulse rate).
[0013]
GSR is a change in skin electrical conductance associated with sweating when a worker receives a strong stimulus. When the GSR values before and after giving a stimulus such as a gunshot to the subject were measured, it was found that, for example, as shown in FIG. Here, the GSR value is skin electrical conductance and is expressed in units of μmho.
[0014]
As described above, since the GSR value is considered to be physiological information that is effective for detecting a dangerous state such as “Hidden / Hatto”, the present inventors have a total of four surfaces including the front surface, the left and right surfaces, and the floor surface. An event where a virtual construction work site is reproduced using a large VR (virtual reality) device capable of projecting a stereo image, and a subject such as a steel drop falls in this virtual work space. Was generated, and the subject's subjectivity was reported as “satisfactory / happy”, and the detection accuracy of the dangerous state based on the change in the GSR value of the subject was examined. The result is shown in FIG.
[0015]
FIG. 2 shows a case where it is determined that a dangerous state has occurred when an event occurs when the GSR value after t1 (sec) has elapsed from the occurrence of the event becomes higher than c1 (μmho) than the GSR value at the time of the event. (A) Sensitivity and (b) Specificity are shown in a bird's-eye view, with the horizontal axis being t1 (in increments of 3 seconds) and the vertical axis being c1 (in steps of 0.02 μmho). Here, the sensitivity is the ratio of the number of detections to the number of event occurrences, and the higher the sensitivity, the higher the detection rate at the time of event occurrence. The specificity is the ratio of the non-occurrence non-detection number to the number of tests (the number of detections that did not occur when no event occurred). The higher the specificity, the lower the false detection rate when no event occurs. ing.
[0016]
As shown in FIG. 2A, the sensitivity is almost 0 when t1 is 0, but increases as t1 increases, and there is a time lag from when the stimulus is actually received until the GSR value changes. You can see what is happening. On the other hand, as c1 increases, the sensitivity decreases even if t1 is the same. Thus, from the viewpoint of improving the sensitivity, it is preferable to increase t1 and decrease c1.
[0017]
On the other hand, as shown in FIG. 2B, it can be seen that as c1 approaches 0, the specificity rapidly decreases and the false detection rate increases. Also, when t1 is increased, the specificity tends to decrease. Thus, from the viewpoint of improving the specificity, it is preferable to decrease t1 and increase c1.
[0018]
From the above, it can be seen that in order to maintain both sensitivity and specificity satisfactorily, each of t1 and c1 should be set within a predetermined range. From the experimental results shown in FIG. 2, in order to achieve a detection sensitivity of 70% or more for t1, it is preferable to set it in the range of 2.5 to 20 seconds, and in order to achieve a detection sensitivity of 80% or more. , 3 to 20 seconds is more preferable, and in order to achieve a detection sensitivity of 99% or more, it is more preferable to set the range to 3.5 to 17.5 seconds. Further, c1 is preferably set in the range of 0.02 to 1.3 μmho in order to achieve a detection sensitivity of 70% or more, and 0. It is more preferable to set in the range of 02 to 0.7 μmho, and in order to achieve a detection sensitivity of 99% or more, it is more preferable to set in the range of 0.02 to 0.14 μmho. Here, the reason why the detection sensitivity is considered as an evaluation index in determining the parameter value range is that it is considered that the first priority is to avoid that this algorithm cannot detect a dangerous scene.
In addition, when the present inventors measured the instantaneous heart rate before and after applying a stimulus such as a gunshot to the subject, for example, as shown in FIG. It was found to be lower than before the outbreak. The instantaneous heart rate is a value obtained for each heartbeat of the subject.
[0019]
Thus, since the instantaneous heart rate is considered to be physiological information that is effective for detecting a dangerous state such as “Hidden / Hatto”, the change in the heart rate of the subject using the VR device in the same manner as described above. The accuracy of detection of dangerous conditions based on the above was investigated. The result is shown in FIG.
[0020]
FIG. 4 shows a dangerous state when an event occurs when the minimum value of the instantaneous heart rate during t2 (sec) before the event occurs is larger than the minimum value of the instantaneous heart rate during t3 (sec) after the event occurs. (A) Sensitivity and (b) Specificity are shown in a bird's eye view, where the horizontal axis is t2 (in 3 sec increments) and the vertical axis is t3 (in 3 sec increments) Yes. The range where the instantaneous heart rate is 30 or less is excluded as an artifact.
[0021]
As shown in FIG. 4A, from the viewpoint of improving sensitivity, it is preferable to decrease t2 and increase t3. On the other hand, as shown in FIG. 4B, from the viewpoint of improving the specificity, it is preferable to increase t2 and decrease t3. Therefore, in order to maintain both sensitivity and specificity satisfactorily, it can be seen that t2 and t3 may be set within predetermined ranges, respectively. From the experimental results shown in FIG. 4, t2 is preferably set in the range of 3 to 66 sec in order to achieve a detection sensitivity of 80% or more, and 3 in order to achieve a detection sensitivity of 90% or more. More preferably, it is set in the range of -57 sec, and more preferably in the range of 3-24 sec in order to achieve a detection sensitivity of 99% or more. Also, t3 is preferably set in the range of 6 to 66 seconds in order to achieve a detection sensitivity of 90% or more, and in the range of 21 to 66 seconds in order to achieve a detection sensitivity of 99% or more. More preferably, it is set. Here, the reason why the detection sensitivity is considered as an evaluation index in determining the parameter value range is that it is considered that the first priority is to avoid that this algorithm cannot detect a dangerous scene.
The present inventors have confirmed through experiments that the above-described examination of the instantaneous heart rate can provide the same result with respect to the instantaneous pulse rate. As for the instantaneous pulse rate, a value obtained for each beat can be used.
[0022]
Thus, the GSR value and the instantaneous heart rate (or instantaneous pulse rate) are both physiological information effective for detecting a dangerous state, but are qualitatively independent information between the two. Therefore, by determining that a dangerous state has occurred at the determination target time when both the GSR value and the instantaneous heart rate (or instantaneous pulse rate) satisfy the above-described conditions for an arbitrary determination target time, It is possible to improve the detection accuracy of occurrence of a dangerous state.
[0023]
Next, a dangerous state recording apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a dangerous state recording apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the dangerous state recording device 1 includes a physiological information measuring device 10, a determination processing device 20, an imaging device 30, and an image recording device 40.
[0024]
The physiological information measuring apparatus 10 is configured in a glove shape as shown in FIG. 6, and is provided with GSR deriving electrodes 12 and 14 at positions corresponding to the index and middle fingers when put on the left hand, and corresponds to a ring finger. A pulse derivation electrode 16 is provided at a position where the pulse is derived. The physiological information measuring device 10 is connected to the determination processing device 20.
[0025]
The determination processing device 20 includes a physiological information storage unit 22 and a dangerous state determination unit 24, and is configured to be attachable to the wrist of the left hand as shown in FIG. The physiological information storage unit 22 stores physiological information about the GSR and the pulse rate input from the physiological information measuring apparatus 10. The dangerous state determination unit 24 determines whether or not a dangerous state has occurred at a determination target time according to a predetermined determination condition based on a time-series change in physiological information stored in the physiological information storage unit 22, and generates a dangerous state. Is output to the imaging apparatus 30.
[0026]
The imaging device 30 includes an imaging unit 32, an image signal processing unit 34, an image information storage unit 36, and a dangerous state specifying unit 38, and is configured in a helmet shape as shown in FIG. ing. The imaging unit 32 is, for example, a CCD camera, and images at least a part of the worker's field of view. The image signal processing unit 34 converts the image signal input from the imaging unit 32 into digital information, and stores the generated image information in the image information storage unit 36. The dangerous state identification unit 38 extracts image information corresponding to the determination target time input from the dangerous state determination unit 24 from the image information storage unit 36 and outputs the image information to the image recording device 40.
[0027]
The image recording device 40 is configured to be worn on the right wrist and stores image information input from the imaging unit 30.
[0028]
In the dangerous state recording device 1 having the above configuration, the GSR value and the pulse rate of the worker are constantly measured by the physiological information measuring device 10 and stored as physiological information in the physiological information storage unit 22. In addition, the visual field of the worker is always captured by the imaging device 30 and stored in the image information storage unit 36 as image information.
[0029]
The dangerous state determination unit 24 starts the determination of the dangerous state based on the stored physiological information after a predetermined time has elapsed since the physiological information measuring device 10 started measurement. Specifically, first, a determination target time that is a determination target of whether or not a dangerous state has occurred is set, and the GSR value after elapse of t1 (sec) from the determination target time is the GSR value of the determination target time. More than c1 (μmho) and the minimum value of the instantaneous pulse rate during t2 (sec) before the determination target time is larger than the minimum value of the instantaneous pulse rate during t3 (sec) after the determination target time In this case, it is determined that a dangerous state has occurred at the determination target time. The values of t1, c1, t2, and t3 can be determined as appropriate within the above-described range, but in the present embodiment, t1 = 4.5, c1 = 0.12, t2 = 9, and t3 = 66. . The dangerous state determination unit 24 repeatedly performs the above-described determination of the dangerous state while changing the determination target time by a predetermined time (for example, 3 seconds), and captures each determination target time at which it is determined that the dangerous state has occurred. Output to.
[0030]
The imaging unit 30 extracts image information corresponding to each determination target time (for example, moving image information for about 3 seconds before and after the determination target time) from the image information storage unit 36 and outputs the image information to the image recording device 40. In this way, the image recording device 40 stores only image information corresponding to the state in which the worker felt dangerous. Therefore, by analyzing this image information, it is possible to easily identify a dangerous situation or place at the work site. Therefore, it is possible to improve the safety of the work environment.
[0031]
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was explained in full detail, the specific aspect of this invention is not limited to the said embodiment. For example, the dangerous state recording apparatus of the present embodiment determines the dangerous state based on the worker's GSR value and the instantaneous pulse rate, but based on the worker's GSR value and the instantaneous heart rate, the present embodiment It is also possible to determine a dangerous state in the same manner as described above.
[0032]
Further, in the dangerous state recording apparatus of the present embodiment, the physiological information measuring apparatus 10 has a glove shape and the determination processing apparatus 20 can be attached to the wrist. However, the configuration is particularly limited as long as workability is not impaired. Instead, for example, the physiological information measuring device 10 may be configured as a sock, and the electrodes 12, 14, and 16 may be attached to the toes and the determination processing device 20 may be attached to the ankle.
[0033]
Further, as in the present embodiment, instead of extracting image information corresponding to the determination target time determined to be in a dangerous state, by providing an informing means that informs by voice immediately after determining the dangerous state, the operator can You may enable it to recognize a dangerous state on the spot.
[0034]
In the present embodiment, the dangerous state determination unit 24 determines the dangerous state in parallel with the measurement by the physiological information measuring device 10, but after the measurement by the physiological information measuring device 10 is completed, the dangerous state is determined. The state determination may be started.
[0035]
In the present embodiment, the dangerous state specifying unit 38 extracts image information corresponding to the determination target time when it is determined that a dangerous state has occurred, and stores the extracted image information in the image recording device 40. If it is possible to specify image information corresponding to the target time, another method may be used. For example, the dangerous state specifying unit 38 visually or visually analyzes image information corresponding to a predetermined time before and after the determination target time when it is determined that a dangerous state has occurred, among the image information stored in the image information storage unit 36. It is also possible to perform a process that can be identified by voice.
[0036]
In the present embodiment, the imaging device 30 stores all image information obtained by imaging in the image information storage unit 36. This image information storage unit 36 is old after a predetermined time has elapsed. It is also possible to use an image buffer or the like in which image information can be deleted and new image information can be written.
[0037]
【Example】
A dangerous scene was generated at the virtual construction work site using the VR device described above, and the detection accuracy of the “satisfying / rapid” state was confirmed for 21 subjects (18 to 29 years old). . As a detection algorithm, by measuring the subject's GSR and heart rate, the GSR value after 4.5 seconds from the determination target time is 0.12 μmho or more higher than the GSR value of the determination target time, and When the minimum value of the instantaneous heart rate for 9 seconds before the determination target time is larger than the minimum value of the instantaneous heart rate for 66 seconds after the determination target time, it was determined that a dangerous state occurred at the determination target time.
[0038]
As a result, sensitivity (sensitivity) = 1 (100%) and specificity = 0.90 (90%) in the resting (static) state, and sensitivity in the bicycle rowing (dynamic) state. = 1 (100%), specificity = 0.87 (87%), and good detection results were obtained for both sensitivity and specificity in both static and dynamic states.
[0039]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, there is provided a dangerous state detection method and apparatus capable of improving the safety of the work environment by accurately detecting the state in which the worker feels dangerous. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a time-series change of a GSR value.
FIG. 2 is a diagram showing (a) sensitivity and (b) specificity when determining the occurrence of a dangerous state based on a GSR value.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a time-series change in instantaneous heart rate.
FIG. 4 is a diagram showing (a) sensitivity and (b) specificity when determining the occurrence of a dangerous state based on the instantaneous heart rate.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a dangerous state recording apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a main part of the dangerous state recording apparatus.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of another main part of the dangerous state recording apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Danger state recording device 10 Physiological information measuring device 12, 14 GSR deriving electrode 16 Pulse deriving electrode 20 Judgment processing device 22 Physiological information storage unit 24 Danger state judging unit 30 Imaging device 32 Imaging unit 34 Image signal processing unit 36 Image information Storage unit 38 Hazardous state specifying unit 40 Image recording device

Claims (5)

作業環境における危険状態を検知する方法であって、
作業者のGSRと、作業者の心拍数又は脈拍数とを生理情報として計測するステップ、および、
前記生理情報の時系列変化に基づいて、判定対象時刻における危険状態発生の有無を判定するステップを備え、
前記危険状態発生の有無を判定するステップは、
前記判定対象時刻から所定時間t1 (sec) を経過後のGSR値が、前記判定対象時刻のGSR値よりも所定電気コンダクタンスc1(μ mho 以上高く、且つ、前記判定対象時刻前の所定時間t2 (sec) の間における瞬時心拍数又は瞬時脈拍数の最小値が、前記判定対象時刻後の所定時間t3 (sec) の間における瞬時心拍数又は瞬時脈拍数の最小値よりも大きい場合に、前記判定対象時刻において危険状態が発生したと判定するステップを備える危険状態検知方法。
A method for detecting a dangerous state in a work environment,
Measuring the worker's GSR and the worker's heart rate or pulse rate as physiological information; and
Determining whether or not a dangerous state has occurred at a determination target time based on a time-series change of the physiological information,
The step of determining whether or not the dangerous state has occurred includes
The GSR value after elapse of a predetermined time t1 (sec) from the determination target time is higher than the GSR value at the determination target time by a predetermined electric conductance c1 (μ mho ). Or higher, and the instantaneous heart rate during the minimum value of the instantaneous heart rate or the instantaneous pulse rate, the determination target time predetermined time after t3 (sec) between the determination target time before the predetermined time t2 (sec) Alternatively, a dangerous state detection method comprising a step of determining that a dangerous state has occurred at the determination target time when the instantaneous pulse rate is greater than the minimum value .
前記所定時間t1は、2.5〜20(sec)であり、
前記所定電気コンダクタンスc1は、0.02〜1.3(μmho)であり、前記所定時間t2は、3〜66(sec)であり、
前記所定時間t3は、6〜66(sec)である請求項1に記載の危険状態検知方法。
The predetermined time t1 is 2.5 to 20 (sec),
The predetermined electrical conductance c1 is 0.02 to 1.3 (μmho), the predetermined time t2 is 3 to 66 (sec),
The dangerous state detection method according to claim 1 , wherein the predetermined time t3 is 6 to 66 (sec).
前記作業者の視野の少なくとも一部を連続的に撮像し、画像情報を生成するステップ、および、
危険状態が発生したと判定された前記判定対象時刻に対応する前記画像情報を特定するステップを更に備える請求項1または2に記載の危険状態検知方法。
Continuously imaging at least a portion of the worker's field of view to generate image information; and
The dangerous state detection method according to claim 1 , further comprising a step of specifying the image information corresponding to the determination target time when it is determined that a dangerous state has occurred.
作業環境における危険状態を検知する装置であって、A device for detecting a dangerous state in a work environment,
作業者のGSRと、作業者の心拍数又は脈拍数とを生理情報として計測する計測手段、Measuring means for measuring the worker's GSR and the worker's heart rate or pulse rate as physiological information,
前記生理情報を記憶する記憶手段、および、Storage means for storing the physiological information; and
前記生理情報の時系列変化に基づいて、判定対象時刻における危険状態発生の有無を判定する危険状態判定手段を備え、Based on the time series change of the physiological information, comprising a dangerous state determination means for determining the presence or absence of a dangerous state at the determination target time,
前記危険状態判定手段は、前記判定対象時刻から所定時間t1The dangerous state determination means is a predetermined time t1 from the determination target time. (sec)(sec) を経過後のGSR値が、前記判定対象時刻のGSR値よりも所定電気コンダクタンスc1(μIs greater than the GSR value at the determination target time by a predetermined electric conductance c1 (μ mhomho ) 以上高く、且つ、前記判定対象時刻前の所定時間t2The predetermined time t2 that is higher than the above and before the determination target time (sec)(sec) の間における瞬時心拍数又は瞬時脈拍数の最小値が、前記判定対象時刻後の所定時間t3Between the instantaneous heart rate or the minimum value of the instantaneous pulse rate is a predetermined time t3 after the determination target time. (sec)(sec) の間における瞬時心拍数又は瞬時脈拍数の最小値よりも大きい場合に、前記判定対象時刻において危険状態が発生したと判定する危険状態検知装置。A dangerous state detection device that determines that a dangerous state has occurred at the determination target time when the instantaneous heart rate is greater than the minimum value of the instantaneous heart rate or the instantaneous pulse rate.
前記作業者の視野の少なくとも一部を連続的に撮像し、画像情報を生成する撮像手段、および、Imaging means for continuously imaging at least a part of the visual field of the worker and generating image information; and
前記危険状態判定手段により危険状態が発生したと判定された前記判定対象時刻に対応する前記画像情報を特定する危険状態特定手段を更に備える請求項4に記載の危険状態検知装置。The dangerous state detection device according to claim 4, further comprising a dangerous state identification unit that identifies the image information corresponding to the determination target time when it is determined that a dangerous state has occurred by the dangerous state determination unit.
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