JP5428958B2

JP5428958B2 - 運転者診断装置

Info

Publication number: JP5428958B2
Application number: JP2010053338A
Authority: JP
Inventors: 麻純小花
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-03-10
Filing date: 2010-03-10
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2030-03-10
Also published as: JP2011183050A

Description

本発明は、運転者診断装置に関するものである。

従来、運転者を診断する装置として、運転者の生理情報を計測して運転者の生理状態を診断するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１記載の運転者診断装置は、運転者の生理情報として心拍数や呼吸を計測し、計測された心拍数等と走行予定の道路情報に基づいて、走行予定の道路における運転者の生理状態を予測する。

特開２００３−６１９３９号公報

しかしながら、従来の運転者診断装置にあっては、生理情報を適切に計測することが困難な場合があるため、適切な診断を行うことができないおそれがある。例えば、運転環境下では生理情報に関する信号に大きなノイズが含まれる場合がある。

そこで、本発明はこのような技術課題を解決するためになされたものであって、正確かつ連続的に運転者の生理状態を診断することができる運転者診断装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明に係る運転者診断装置は、複数の生理情報に基づいて運転者の生理状態を診断する診断手段を有する運転者診断装置であって、前記運転者の応答を要求する応答要求手段と、前記応答要求手段の要求に対する前記運転者の応答を取得する応答取得手段と、前記応答の取得状態に基づいて前記運転者の生理状態に異常が発生しているか否かを判定する異常判定手段と、前記異常判定手段により前記運転者の生理状態に異常が発生していると判定された場合には、前記応答に基づいて前記運転者の疾患を推定する疾患推定手段と、前記疾患推定手段により推定された前記運転者の疾患によって影響を受ける前記生理情報に重みを付与する重み付け手段と、を備え、前記診断手段は、複数の前記生理情報及び前記重みを用いて前記運転者の生理状態を診断することを特徴として構成される。

本発明に係る運転者診断装置では、応答要求手段により運転者の応答が要求され、応答取得手段により運転者の応答が取得され、異常判定手段により応答の取得状態に基づいて生理状態に異常が発生しているか否かが判定され、生理状態に異常が発生している場合には疾患推定手段により応答に基づいて疾患が推定され、重み付け手段により疾患によって影響を受ける生理情報に重みが付与され、診断手段により複数の生理情報及び重みを用いて生理状態が診断される。このように、装置側から運転者に対して働きかけを行い、要求に対する応答を取得することにより、運転者の内的な情報である生理情報よりも計測が容易な運転者の外的な情報を取得することができる。このため、運転環境下であっても運転者の生理状態に異常が発生しているか否かを正確かつ連続的に把握することができる。そして、運転者の生理状態に異常が発生している場合には、外的な情報により推定される疾患に基づいて、内的な情報である生理情報に重みを付与することができるので、想定される疾患の症状を正確に把握することが可能となる。

ここで、前記応答要求手段は、前記運転者の応答として呼気の入力を要求することが好適である。このように構成することで、運転者の運転操作に悪影響を与えずに応答を取得することができる。

さらに、前記疾患推定手段は、前記運転者の呼気に含まれる成分に基づいて前記運転者の疾患を推定することが好適である。このように構成することで、運転者の疾患を正確に推定することができる。

本発明によれば、正確かつ連続的に運転者の生理状態を診断することができる。

実施形態に係る運転者診断装置を備える車両の構成概要を示すブロック図である。実施形態に係る運転者診断装置の動作を示すフローチャートである。実施形態に係る運転者診断装置の動作を説明するための概要図である。実施形態に係る運転者診断装置の動作を説明するための概要図である。実施形態に係る運転者診断装置の動作を説明するための概要図である。実施形態に係る運転者診断装置の動作を説明するための概要図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施形態に係る運転者診断装置は、車両の運転者の生理状態に応じて警報を出力する警報装置や運転支援装置等に好適に採用されるものである。

最初に、本実施形態に係る運転者診断装置を備える車両の概要から説明する。図１は、本実施形態に係る運転者診断部（運転者診断装置）１を備える車両３の構成概要を示すブロック図である。図１に示す車両３は、生理情報取得センサ３０、報知装置３１、応答入力装置３２及びＥＣＵ２を備えている。ＥＣＵは、電子制御する自動車デバイスのコンピュータであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリ、及び入出力インターフェイスなどを備えて構成されている。

生理情報取得センサ３０は、運転者の脳波、心拍数、発汗量、血圧等の生理情報を取得する機能を有している。生理情報取得センサ３０として、例えば、ＭＴ（Minor Tremor）ピックアップ、マイクロ波センサや、ＧＳＲ（Galvanic Skin Response）センサ等が用いられる。また、生理情報取得センサ３０は、ＥＣＵ２に接続されており、計測した生理情報をＥＣＵ２へ出力する機能を有している。

報知装置３１は、ＥＣＵ２に接続されており、ＥＣＵ２から出力された信号に基づいて運転者に情報を報知する機能を有している。報知装置３１としては、運転者の五感を刺激するものであれば特に限定されないが、運転者の運転操作に支障を与えることなく情報を伝達することができるスピーカが好適である。

応答入力装置３２は、運転者の応答を入力する機能を有している。応答入力装置３２として、例えば運転者の呼気を入力可能であって、呼気に含まれる成分の濃度等を検出可能な呼気センサ等が用いられる。また、応答入力装置３２は、ＥＣＵ２に接続されており、入力された運転者の応答に関する情報をＥＣＵ２へ出力する機能を有している。

ＥＣＵ２は、運転者の生理状態又は健康状態を診断する運転者診断部１を備えている。運転者診断部１は、応答要求部（応答要求手段）１０、応答取得部（応答取得手段）１１、応答状態判定部（異常判定手段）１２、生理状態推定部（疾患推定手段）１３、重み付け部（重み付け手段）１４、診断部（診断手段）１５及び診断履歴データベース１６を備えている。

応答要求部１０は、運転者に対して応答を要求する機能を有している。応答要求部１０は、報知装置３１に接続されており、例えば、呼気を応答入力装置３２へ入力するように運転者に促す音声等を報知装置３１に出力させる機能を有している。応答要求部１０は、上述した報知を例えば所定の間隔で定期的に行う機能を有している。また、応答要求部１０は、応答要求タイミング等の要求に関する情報を応答状態判定部１２へ出力する機能を有している。

応答取得部１１は、応答入力装置３２が出力した運転者の応答に関する情報を取得する機能を有している。例えば、応答取得部１１は、運転者の呼気の入力タイミングや運転者の呼気に含まれる成分を取得する機能を有している。また、応答取得部１１は、取得した応答に関する情報を応答状態判定部１２へ出力する機能を有している。さらに、応答取得部１１は、取得した応答に関する情報を診断履歴データベース１６へ記録する機能を有している。診断履歴データベース１６は、例えばＥＣＵ２に備わるメモリに格納されている。

応答状態判定部１２は、応答取得部１１が出力した運転者の応答に関する情報に基づいて、運転者の応答が適切に行われているか否かを判定する機能を有している。すなわち、応答状態判定部１２は、応答取得部１１の応答の取得状態に基づいて、運転者の応答が適切に行われているか否かを判定する機能を有している。例えば、応答状態判定部１２は、応答要求部１０が出力した応答要求タイミングと、応答取得部１１が出力した応答の入力タイミングとを比較して応答が適切に行われているか否かを判定する機能を有している。さらに、応答状態判定部１２は、要求に対する応答が適切に行われていない場合には、運転者の生理状態に異常が発生していると判定する機能を有している。また、応答状態判定部１２は、応答に関する詳細な情報を生理状態推定部１３へ出力する機能を有している。例えば、応答状態判定部１２は、運転者の呼気に含まれる成分に関する情報を生理状態推定部１３へ出力する機能を有している。

生理状態推定部１３は、応答状態判定部１２が出力した運転者の応答に関する詳細な情報に基づいて運転者の生理状態を推定する機能を有している。例えば、生理状態推定部１３は、呼気中の成分と疾患とを関連付けたデータベース（不図示）を参照し、呼気中の成分に基づいて関連する疾患を選択する機能を有している。そして、例えば、生理状態推定部１３は、診断履歴データベース１６を参照して運転者の過去及び現在の呼気中の成分の検出量の推移を取得し、運転者の呼気に含まれる成分の検出量の推移が、所定の疾患に対して正常範囲内である場合には、運転者の生理状態は正常であると判定する機能を有している。一方、生理状態推定部１３は、呼気中の成分の推移が所定の疾患に対して正常範囲内でない場合、すなわち、所定期間において呼気中の成分の検出値が所定の疾患に対して異常範囲にある場合には、運転者の生理状態は所定の疾患である可能性があると判定する機能を有している。また、応答状態判定部１２は、呼気中の成分の検出値の推移に基づいて将来の生理状態の変化を予測する機能を有している。例えば、呼気中の成分αの検出量が多いほど疾患Ａとなる可能性が高い場合において、呼気中の成分αの検出量の推移が異常範囲内を単調増加している場合には、運転者が疾患Ａとなる可能性が高いと推定する機能を有している。生理状態推定部１３は、推定した疾患及びその可能性を重み付け部１４へ出力する機能を有している。

重み付け部１４は、生理状態推定部１３が出力した運転者の疾患及びその可能性に基づいて、運転者の診断に用いる生理情報に重みを付与する機能を有している。例えば、重み付け部１４は、疾患とその症状を計測可能な生理情報とを関連付けしたデータベース（不図示）を参照し、生理状態推定部１３が出力した運転者の疾患に基づいて症状の計測が可能な生理情報を選択する機能を有している。そして、重み付け部１４は、例えば、選択した生理情報の重みを他の生理情報に比べて大きくする機能を有している。すなわち、重み付け部１４は、運転者の生理状態の異常に関与が高い生理情報に大きな重みを付与する機能を有している。また、重み付け部１４は、例えば、生理状態推定部１３が出力した運転者の疾患の可能性に比例させて選択した生理情報に与える重みを大きくする機能を有している。重み付け部１４は、生理情報と重みとの関連性を診断部１５へ出力する機能を有している。

診断部１５は、生理情報取得センサ３０が出力した生理情報、及び重み付け部１４が出力した生理情報それぞれの重みに基づいて、運転者の生理状態を診断する機能を有している。例えば、診断部１５は、生理情報の測定結果に重みを積算し、積算した値に基づいて疾患の将来のリスク度を算出する機能を有している。

次に、本実施形態に係る運転者診断部１の動作について説明する。図２は、本実施形態に係る運転者診断部１の動作を示すフローチャートである。図２に示す制御処理は、例えば、所定のタイミングから所定の間隔で繰り返し実行される。なお、図２に示す制御処理実行中においては、生理情報取得センサ３０により運転者の複数の生理情報が取得されているものとする。また、報知装置３１としてスピーカを用いるものとし、運転者の応答は呼気で行うものとし、応答入力装置３２として呼気センサを用いるものとする。また、説明理解の容易性を考慮して、図３〜図５を参照して図２に示す制御処理を説明する。図３〜図５は、運転者診断部１の動作を説明するための概要図である。

図２に示すように、運転者診断部１は、応答要求処理から開始する（Ｓ１０）。応答要求部１０は、スピーカに応答要求を出力させる。応答要求部１０は、例えば、図３に示すように、運転中の運転者に対して音声で呼気による応答を促す。例えば、「ピ！健康状態を診断します。呼気を入力してください。」という音声をスピーカに出力させることで、運転者に対して呼気センサに呼気を入力するように要求する。Ｓ１０の処理が終了すると、応答取得処理へ移行する（Ｓ１２）。

Ｓ１２の処理は、運転者の応答を取得する処理である。応答取得部１１は、図３に示すように運転者から呼気Ｋが入力されると、呼気センサに入力された運転者の呼気に関する情報を取得する。例えば、呼気の入力の有無、タイミング、呼気に含まれる成分を取得する。Ｓ１２の処理が終了すると、異常判定処理へ移行する（Ｓ１４）。

Ｓ１４の処理は、運転者の応答に異常があるか否かを判定する処理である。応答状態判定部１２は、Ｓ１２の処理で取得した呼気の入力の有無や入力のタイミングに基づいて運転者の応答に異常があるのか否かを判定する。図４，５を用いて、Ｓ１４の処理の詳細を説明する。図４，５は、呼気応答要求Ｎに対する運転者の呼気応答の有無、及び応答時における呼気に含まれる成分αを時系列で並べたものである。図４，５に示すように、応答状態判定部１２は、Ｓ１２の処理で取得した呼気の入力の有無や入力のタイミングに基づいて、呼気応答要求Ｎの応答タイミングに対して所定期間内に呼気センサに運転者から入力があった場合には、呼気応答要求Ｎに対する運転者の呼気応答有りと判定して「○」とし、それ以外の場合には「×」を入力する。そして、図４に示すように、全ての呼気応答要求Ｎに対して運転者から応答がある場合には、運転者の応答は正常であると判定する。一方、図５に示すように、ある呼気応答要求Ｎに対して運転者から応答が無い場合には、運転者の応答に異常があると判定する。Ｓ１４の処理において、運転者の応答に異常があると判定した場合には、生理状態推定処理へ移行する（Ｓ１６）。

Ｓ１６の処理は、運転者の生理状態を推定する処理である。生理状態推定部１３は、Ｓ１２の処理で取得した呼気に含まれる成分に基づいて、運転者の生理状態を推定する。例えば、生理状態推定部１３は、診断履歴データベース１６を参照して、図５に示すように、呼気中に含まれる成分αの検出値の推移を取得する。そして、成分αの検出値が異常であるか否かを判定する。例えば、生理状態推定部１３は、呼気中の成分αと疾患とを関連付けたデータベース（不図示）を参照して運転者の疾患Ａを選択する。このデータベースには、例えば、疾患「糖尿病」と成分「特有のガスＸ」「異常範囲の濃度」とが関連付けされて予め格納されている。すなわち、特有のガスＸが異常範囲の濃度で呼気に含まれている場合には、糖尿病のリスクがあるという情報が格納されている。生理状態推定部１３は、成分αの検出値が選択した疾患Ａにより定まる異常値の範囲に含まれているか否かを運転者の入力ごとに判定し、成分αの検出値の推移を取得する。所定の期間において、成分αの検出値が異常値の範囲に含まれる場合には、運転者の生理状態として疾患Ａのおそれがあると推定する。特に、図５に示すように、成分αが異常範囲内を単調増加で推移している場合には、疾患Ａの可能性が高いと判定する。Ｓ１６の処理が終了すると、重み付け処理へ移行する（Ｓ１８）。

Ｓ１８の処理は、運転者の生理情報に重みを付与する処理である。重み付け部１４は、Ｓ１６の処理で推定した疾患に基づいて運転者の生理情報に重みを付与する。例えば、重み付け部１４は、疾患Ａとその症状を計測可能な生理情報とを関連付けしたデータベース（不図示）を参照し、重みを付与する生理情報を選択する。このデータベースには、例えば疾患「糖尿病」と生理情報「血圧」とが関連付けされて予め格納されている。すなわち、糖尿病であれば血圧を計測することにより症状を監視できるという情報が格納されている。ここで、例えば、生理情報取得センサ３０により、生理情報として心電Ｈ、呼吸Ｂ、発汗Ｇを取得しているとし、心電Ｈ、呼吸Ｂ、発汗Ｇそれぞれの重みをＷ_Ｈ，Ｗ_Ｂ，Ｗ_Ｇとする。また、症状を計測可能な生理情報が心電Ｈであるとする。この場合、重み付け部１４は、心電Ｈの重みＷ_Ｈを呼吸Ｂ、発汗Ｇの重みＷ_Ｂ，Ｗ_Ｇよりも大きく設定する。Ｓ１８の処理が終了すると、診断処理へ移行する（Ｓ２０）。

Ｓ２０の処理は、運転者の生理状態の診断を行う処理である。診断部１５は、Ｓ１８の処理で付与された重み、及び、生理情報取得センサ３０により取得した生理情報に基づいて、運転者の生理状態の診断を行う。例えば、生理情報取得センサ３０により、生理情報として心電Ｈ、呼吸Ｂ、発汗Ｇを取得しているものとする。診断部１５は、Ｓ１８の処理で設定した心電Ｈ、呼吸Ｂ、発汗Ｇそれぞれの重みＷ_Ｈ，Ｗ_Ｂ，Ｗ_Ｇを用いて、重みの大きい生理情報の挙動を診察の結果に大きく反映させて、発病等の将来のリスク度を算出する。Ｓ２０の処理が終了すると、図２に示す制御処理を終了する。

一方、Ｓ１４の処理において、運転者の応答に異常がないと判定した場合には、生理状態推定処理へ移行し（Ｓ２０）、通常通り生理情報を用いて運転者の診断を行い、図２に示す制御処理を終了する。

以上で図２に示す制御処理を終了する。図２に示す制御処理を実行することにより、装置側から能動的に呼気の入力が要求され、呼気の入力状態に応じて運転者の生理状態に異常が発生しているか否かが判定される。このように、生理状態の判定に呼気を用いることで、運転者に煩わしさを与えることがなく生理状態を診断することが可能となるとともに、例えば従来のデッドマンスイッチのように運転者が運転方向以外に視野を向けてスイッチの位置を確認してから要求に応える必要がないため、運転操作に影響を与えることなく生理状態を診断することができる。また、心電や脳波といった体の内部の情報を受動的に取得するのではなく、体外部に直接出力される情報を能動的に取得することが可能であるので、運転者の生理状態を連続的に診察することができる。また、呼気の入力がない場合には、呼気成分の履歴に基づいて疾患が推定され、関連する疾患に影響のある生理情報に重みが付与される。このように、能動的に取得した体外部に直接出力される情報を用いて、体内部の情報に重み付けを行うことができるので、疾患ごとに注意すべき生理情報の挙動を的確に診断結果に反映することが可能となるとともに、運転状況下でのノイズの影響を低減させることができる。また、運転者の運転機能が活性であるか否か不明確な場合やその推定が困難な場合（例えば意識消失にいたる重篤な状態）であっても適切な診断を行うことが可能となる。さらに、運転者の運転機能が不活性状態から活性状態に戻ったことを検知することもできるので、当該情報を例えば運転支援システムに出力することで決め細やかな支援が可能となる。

上述したように、本実施形態に係る運転者診断部１によれば、応答要求部１０により運転者の呼気入力が要求され、応答取得部１１により運転者の呼気入力に関する情報が取得され、応答状態判定部１２により呼気の入力状態に基づいて生理状態に異常が発生しているか否かが判定され、生理状態に異常が発生している場合には生理状態推定部１３により呼気に基づいて疾患が推定され、重み付け部１４により疾患によって影響を受ける生理情報に重みが付与され、診断部１５により複数の生理情報及び重みを用いて生理状態が診断される。このように、装置側から運転者に対して働きかけを行い、要求に対する応答を取得することにより、運転者の内的な情報である生理情報よりも計測が容易な運転者の外的な情報を取得することができる。このため、運転環境下であっても運転者の生理状態に異常が発生しているか否かを正確かつ連続的に把握することができる。そして、運転者の生理状態に異常が発生している場合には、外的な情報により推定される疾患に基づいて、内的な情報である生理情報に重みを付与することができるので、想定される疾患の症状を正確に把握することが可能となる。このため、生理情報の計測の正確性を向上させることができる。

なお、上述した実施形態は本発明に係る運転者診断装置の一例を示すものである。本発明に係る運転者診断装置は、実施形態に係る運転者診断部１に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、実施形態に係る運転者診断装置を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。

例えば、上述した実施形態では、所定の間隔で運転者に呼気の入力を要求する例を説明したが、運転者の活性状態が変化しそうなタイミングで、かつ、運転に影響のない場面において呼気の入力を要求してもよい。

また、例えば、上述した実施形態では、診断部１５が生理情報のみを用いて診断する例を説明したが、運転者の操舵操作、アクセル操作、ブレーキ操作等の運転操作情報を含めて将来のリスクを診断してもよい。例えば、図６に示すように、心電Ｈ，呼吸Ｂ，発汗Ｇといった生理情報だけでなく、アクセル／ブレーキ（Ａ／Ｂ）及びステアの操作情報を用いてもよい。この場合、運転者診断部１は、操作情報に対しても重みを付与し、運転者が異常状態となった場合には、異常状態に関与の高い計測対象の重み付けを変更して将来のリスクを算出することにより、より正確な診断をすることができる。

１…運転者診断装置、２…ＥＣＵ、３…車両、１０…応答要求部（応答要求手段）、１１…応答取得部（応答取得手段）、１２…応答状態判定部（異常判定手段）、１３…生理状態推定部（疾患推定手段）、１４…重み付け部（重み付け手段）、１５…診断部（診断手段）。

Claims

複数の生理情報に基づいて運転者の生理状態を診断する診断手段を有する運転者診断装置であって、
前記運転者の応答を要求する応答要求手段と、
前記応答要求手段の要求に対する前記運転者の応答を取得する応答取得手段と、
前記応答の取得状態に基づいて前記運転者の生理状態に異常が発生しているか否かを判定する異常判定手段と、
前記異常判定手段により前記運転者の生理状態に異常が発生していると判定された場合には、前記応答に基づいて前記運転者の疾患を推定する疾患推定手段と、
前記疾患推定手段により推定された前記運転者の疾患によって影響を受ける前記生理情報に重みを付与する重み付け手段と、
を備え、
前記診断手段は、複数の前記生理情報及び前記重みを用いて前記運転者の生理状態を診断すること、
を特徴とする運転者診断装置。
前記応答要求手段は、前記運転者の応答として呼気の入力を要求する請求項１に記載の運転者診断装置。
前記疾患推定手段は、前記運転者の呼気に含まれる成分に基づいて前記運転者の疾患を推定する請求項２に記載の運転者診断装置。