JP5504742B2 - 覚醒度調整装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、作業者や運転者等の対象者の覚醒状態を正常な状態へ調整する覚醒度調整装置及び方法に関する。

対象者が眠気を感じていると判断される時に、覚醒状態へ誘導するために、対象者が接触する被接触部材の温度、または対象者の雰囲気温度を調整することにより眠気を覚醒させる眠気覚醒装置が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００４−５０８８８号公報

しかしながら上記従来の眠気覚醒装置においては、対象者が眠気を感じている状態、即ち、覚醒度が低い状態と判定される場合に、対象者の温度調整意思の有無に関わらず温度調整していたので、温度調整が煩わしいと感じられる場合があった。

上記課題を解決するために本発明は、対象者の覚醒度を判断し、対象者のストレス度を判断し、これら覚醒度及びストレス度に基づいて対象者の覚醒度を調整する必要の有無を判断し、必要があると判断した場合、覚醒度調整手段による覚醒度調整を行い、必要がないと判断した場合、覚醒度調整を抑止することを要旨とする。

本発明によれば、対象者が覚醒度調整の意思があると判断される場合に覚醒度を調整し、覚醒度調整の意思があると判断されない場合には、覚醒度を調整しないので、覚醒度調整が煩わしくないという効果がある。

本発明の覚醒度調整装置を運転席に適用した実施例１の配置図である。 実施例１におけるストレス及び覚醒度の制御マップ例である。 実施例１の制御フローチャートである。 実施例１における操舵振幅と操舵周波数による覚醒度判定マップの例である。 実施例１における低い覚醒度から正常な覚醒度へ誘導する際の温度制御タイムチャート例である。 実施例１における高い覚醒度から正常な覚醒度へ誘導する際の温度制御タイムチャート例である。 本発明の覚醒度調整装置を運転席に適用した実施例２の配置図である。 本発明の覚醒度調整装置を運転席に適用した実施例３の配置図である。 実施例４の制御フローチャートである。 本発明の覚醒度調整装置を事務用椅子に適用した実施例４の配置図である。 実施例４の制御フローチャートである。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。尚、実施例１〜３は、自動車の運転席への適用例であり、実施例４は、事務用椅子への適用例である。

最初に各実施例共通の考え方を説明する。一般に、人間の思考判断能力は、覚醒度が中程度のときに最大化され、低覚醒の状態（例えば、眠い状態）や高覚醒の状態（例えば、怒った状態）では、思考判断能力が低下することが心理学上の定説となっている。

本発明では、覚醒度の高い状態及び低い状態とも正確に認識し、中程度の正常な覚醒度に調整する働きをする。その際、対象者の覚醒度調整努力を対象者のストレス度（現状の状態からの忌避反応）として検出し、覚醒度調整努力がある時のみ覚醒度調整を行うことで、対象者が覚醒度調整されたくない状況において装置が作動することによる煩わしさをなくすとともに、覚醒度調整装置を過信して対象者自身の覚醒度調整努力を減退させることを回避できる。

次に、図１〜図６を参照して、本発明に係る覚醒度調整装置の実施例１を詳細に説明する。図１は、車両の運転者を対象とした実施例１の構成及び配置を説明する構成図である。実施例１の覚醒度調整装置は、運転者の画像を撮像する撮像カメラ１と、舵角センサ２と、情報表示部３と、ステアリングホイール７に配置されたペルチェ素子４と、制御コンピュータ１０とを備えている。

撮像カメラ１は、例えばステアリングコラムアッパーカバー上に備えられ、運転席シート８に着席した図示しない運転者の顔画像または上半身の画像を撮像して、画像信号を制御コンピュータ１０へ送信する。舵角センサ２は、ステアリングホイール７の回転角度及び回転方向を示す符号付き数値である舵角を検出して、制御コンピュータ１０へ送信する。情報表示部３は、センターコンソールに配置された液晶等を用いた表示装置であり、カーナビゲーション装置の表示装置や汎用車両表示装置と共用されている。

ペルチェ素子４は、ペルチェ効果により加熱・冷却が可能な素子である。ペルチェ素子４は、異なる２種類の金属または半導体を接合したループに通電可能としたものである。ペルチェ素子４の通電電流により２種類の接点の一方が発熱し、他方が冷却される。通電方向を逆転すると、発熱側の接点と冷却側の接点が入れ替わる。

ペルチェ素子４は、ステアリングホイール７上の車両直進状態で左右の端部となる位置にそれぞれ配置されている。ペルチェ素子４は、その配置から車両直進状態で運転者の掌及び指が接するようになり、ペルチェ素子４の発熱、冷却により、掌及び指の温度が上昇したり下降したりすることで、運転者の覚醒度を調整することができる。

制御コンピュータ１０は、例えば、ＣＰＵと、プログラム及び制御パラメータや制御マップを記憶するプログラムＲＯＭと、作業用ＲＡＭと、入出力インタフェースとを１チップ化した所謂ワンチップマイクロコンピュータで構成されている。制御コンピュータ１０は、運転者のストレス度を判断するストレス度判断部１１と、運転者の覚醒度を判断する覚醒度判断部１２と、ペルチェ素子４の温度を制御することにより運転者の覚醒度を調整する温度制御部１３と、車両の応答性を制御する車両応答制御部１４とを備えている。

車両応答制御部１４は、運転者のステアリング操作やアクセル操作に対する車両応答性を標準状態に対して高めた高応答性状態に設定できるものである。本実施例では、ステアリング操作特性の変化を実現させるために、ドライブ・バイ・ワイヤ（drive-by-wire）の技術を適用し、操作入力を検知する舵角センサ２の舵角信号と操向装置による転舵角度とを対応させる制御マップに、標準マップと高応答性マップを備え、両者を切り換え可能としている。アクセル操作に対しても、図示しないアクセル操作量センサの検出信号と加速指示信号との間に、標準マップと高応答性マップを備え、両者を切り換え可能としている。

ここで、ストレス度判断部１１と、覚醒度判断部１２と、温度制御部１３と、車両応答制御部１４とは、制御コンピュータ１０のプログラムとして、それぞれの機能が実現されている。

また、ストレス度判断部１１は、運転者が覚醒度を調整する意思の有無を判断し、この判断の結果、覚醒度を調整する意思があると判断した場合、温度制御部１３およびペルチェ素子４による温度制御を可能とし、前記意思がないと判断した場合、温度制御部１３およびペルチェ素子４による温度制御を抑止するものである。

図２は、ストレス度判断部１１と、覚醒度判断部１２の判断結果により、どのような制御を行うかを決定する制御マップであり、制御コンピュータ１０のＲＯＭに格納されている。本実施例では、ストレス度を「大」、「中」、「小」に３区分する。また、覚醒度を「低い」、「正常」、「高い」に３区分する。

また、制御コンピュータ１０は、ストレス度と覚醒度とに応じて、運転者の状態を、疲労状態と、アクティブ状態と、葛藤状態と、イライラ状態とに区分し、それぞれの状態に応じた制御を行う。

疲労状態とは、ストレス度が「小」、且つ覚醒度が「低い」状態である。疲労状態では、運転者が覚醒低化しているにかかわらず逆らおうとしないと判定する。この状態が検出されたら、情報表示３から運転者へ危険な状態にあることを伝えるため、「慢性疲労警告」の表示を行うこととする。このときスピーカ等により同時に警報音を発生させてもよい。

アクティブ状態とは、ストレス度が「小」、且つ覚醒度が「高い」状態である。アクティブ状態では、運転者が操作を楽しんでいると判定する。この状態が検出されたら車両応答制御部１５が運転者の楽しさ向上するため、車両応答性を上げる。

葛藤状態とは、ストレス度が「大」、且つ覚醒度が「低い」状態である。葛藤状態では、運転者が覚醒低下に意識的または無意識に気づき、眠気に意識的にまたは無意識的に逆らっていると判定する。この状態が検出されたら、温度制御部１３とペルチェ素子４により、運転者の覚醒度を「正常」レベルまでに上げるように温度制御を行うこととする。

イライラ状態とは、ストレス度が「大」、且つ覚醒度が「高い」状態である。イライラ状態では、なんらかの外部要因でドライバが怒り、イライラを感じていると判断する。この状態が検出されたら温度制御部１３とペルチェ素子４により、運転者の覚醒度を「正常」レベルまでに下げるように温度制御を行う。

次に、図３の制御フローチャートを参照して、本実施例における制御コンピュータ１０の動作を説明する。本フローチャートが始まると、ステップ（以下、ステップをＳと略す）１０の覚醒度判断と、Ｓ１２のストレス度判断を並列に実行可能である。

Ｓ１０の覚醒度判定では、図４の覚醒度判定マップを用いる。舵角センサ２の舵角信号をsteerSignal とする。一定の時間でのsteerSignal の周波数解析を行う関数を下記のように定義する。

FFT(F,steerSignal）は、Ｆという操舵周波数でのsteerSignal の操舵振幅とする。

「低い」覚醒度と判定されるのは、下記の式（１）の条件が満たされたときとする。

〔SFMin < F < SFL〕、且つ、〔SMH < FFT(F,steerSignal) < SMMax〕 …（１）
ここで、図４に示されているように、SFL、SFMin、SMH、SMmaxは、予め統計解析により設定された閾値であり、固定値でもよいし、個人によって可変にしてもよい。

「高い」覚醒度と判定されるのは、下記の式（２）の条件が満たされたときとする。

〔SFH < F < SFMax〕、且つ、〔SMMin < FFT(F,steerSignal) < SML〕 …（２）
ここで、図４に示されているように、SFH、SFMax、SML、SMminは、予め統計解析により設定された閾値であり、固定値でもよいし、個人によって可変にしてもよい。

そして、Ｓ１０を実行すると、覚醒度が「低い」、「正常」、「高い」の何れかの結果が得られる。Ｓ１０の結果が「正常」の場合、何もせずに終了する。また、撮像カメラを用いて対象者の顔画像を取得し、顔画像から表情や対象者の行動を認識し、認識した結果に基づいて覚醒度を判定してもよい。また、対象者の生体信号を計測し、計測した生体信号に基づいて覚醒度を判定してもよい。

Ｓ１２のストレス度判断には、撮像カメラ１で運転者の顔を撮像した画像を取得し、画像から表情認識を行う。例えば、怒った顔は、運転者が高いストレス度に置かれていると判断する。さらに、画像から、顔を手で触る、あくび、瞬き、大きく息をするなどの運転者行動の認識し、その行動の変化から覚醒低下に対するストレス度を判断する。Ｓ１２の実行により、ストレス度が「大」、「中」、「小」の何れかの結果が得られる。Ｓ１２の結果がストレス度が「中」の場合、何もせずに終了する。また、対象者が行う操作の入力信号の変化に基づいて、ストレス度を判断してもよい。

Ｓ１０とＳ１２の結果が得られると、次に、両者の結果の論理積演算をＳ１４〜Ｓ２０で行う。Ｓ１４では、覚醒度「低い」とストレス度「小」との論理積演算を行う。Ｓ１４の演算結果が真となると、Ｓ２２へ進む。Ｓ１６では、覚醒度「低い」とストレス度「大」との論理積演算を行う。Ｓ１６の演算結果が真となると、Ｓ２４へ進む。Ｓ１８では、覚醒度「高い」とストレス度「大」との論理積演算を行う。Ｓ１８の演算結果が真となると、Ｓ２６へ進む。Ｓ２０では、覚醒度「高い」とストレス度「小」との論理積演算を行う。Ｓ２０の演算結果が真となると、Ｓ２８へ進む。

Ｓ２２では、情報表示部３により「慢性疲労警告」の情報提示をする。Ｓ２４では、温度制御部１３により、低い覚醒度から正常覚醒への誘導を行う。Ｓ２６では、温度制御部１３により、高い覚醒度から正常覚醒への誘導を行う。Ｓ２８では、車両応答制御部１４により、車両応答性を標準から高い応答性への変更を行う。

Ｓ２４において、温度制御部１３は、低い覚醒度から正常覚醒への誘導を行うために、ペルチェ素子４に図５に示されている温度の指令値を指定する。

以下の定数を定義する。

HTavrg ＝平均末梢温度
HTcool ＝末梢冷却温度（目的温度）
Δtcontrol ＝平均温度から目的温度に達成するまでの時間
Δtkeep ＝目的温度が保たれる時間
Δtreturn ＝目的温度から平均温度に戻るまでの時間
図５に表されているように、制御開始時点から Δtcontrol秒でペルチェ素子４により運転者の掌及び指の温度をHTavrgからHTcoolになるように冷却する。その後、Δtkeep秒間に温度を一定に保つように制御を行う。そして、Δtreturn秒間に、掌及び指の温度がHTavrgに戻るように加熱する。このように対象者の末梢温度である掌と指との温度を一時的に降下させることにより、対象者の状態を低い覚醒度から正常覚醒へ誘導することができる。

Ｓ２６において、温度制御部１３は、高い覚醒度から正常覚醒度への誘導を行うためにペルチェ素子４に、図６に示されている温度の指令値を指定する。

上記の定数に加えて、以下の定数を定義する。

HTwarm＝末梢加熱温度（目的温度）
図６に表されているように、制御開始時点から Δtcontrol秒でペルチェ素子４により運転者の掌及び指の温度をHTavrgからHTwarmになるように加熱する。その後、Δtkeep秒間に温度を一定に保つように制御を行う。次いでΔtreturn秒間に、掌及び指の温度がHTavrgに戻るように冷却する。このように対象者の末梢温度である掌と指との温度を一時的に上昇させることにより、対象者の状態を高い覚醒度から正常覚醒へ誘導することができる。

以上説明したように本実施例によれば、対象者のストレス度を判断し、このストレス度に基づいて、対象者が覚醒度を調整する意思の有無を判断し、意思がある場合にのみ末梢温度の変化により覚醒度を調整しているので、対象者の意志に反した覚醒度調整による煩わしさが無くなるという効果がある。

また本実施例によれば、対象者が操作に最適な覚醒度を保持することが可能になるので、高い精度の操作が安定に行うことができるという効果がある。その上、不適切な覚醒度で操作を行うことに対するストレスが解除されるため、ストレスを感じることなく長時間の操作が可能になるという効果がある。

また本実施例によれば、対象者を撮像した画像から対象者の表情や対象者の行動に基づいて、ストレス度を判断しているので、対象者に負担を与えることなくストレス度を判断することができるという効果がある。

また本実施例によれば、対象者が操作するステアリングホイールの操作に基づいて覚醒度を判断しているので、対象者に負担を与えることなく正確な覚醒度を判断することができるという効果がある。

また本実施例によれば、ストレス度が「小」、且つ覚醒度が「高い」状態であるアクティブ状態を検出した場合には、覚醒度調整は行なわずに、対象者の高い覚醒度での操作に適する操作特性を設定し、より効率的な作業を促進することが可能となり、覚醒度調整装置によるお節介に対する不信感を低減することができるという効果がある。

また本実施例によれば、覚醒度調整手段として対象者の末梢部を温度刺激する温度制御を利用しているので、対象者の好み、価値観などに左右されることなく、覚醒度調整ができるという効果がある。

また本実施例によれば、対象者のストレス度を検出することにより、対象者が覚醒度調整努力をしていない状態、例えば、慢性疲労状態を正しく検出し、覚醒度調整は行わずに休息の提案等を行なうことができ、覚醒度調整装置に対する過信を低減することが可能になる。

次に、図２，図４〜７を参照して、本発明に係る覚醒度調整装置の実施例２を詳細に説明する。図７は、車両の運転者を対象とした実施例２の構成及び配置を説明する構成図である。実施例２の覚醒度調整装置は、舵角センサ２と、情報表示部３と、ステアリングホイール７に配置されたペルチェ素子４と、運転席シート８のシートバック８ａに設置された生体信号計測手段としての圧力センサ５と、制御コンピュータ１０とを備えている。

実施例２と実施例１との相違は、撮像カメラ１に代えて、圧力センサ５が設けられていることと、制御コンピュータ１０には、履歴登録部１５が追加されていることである。その他の構成は、図１と同様であるので、同じ構成要素には、同じ符号を付与して、重複する説明を省略する。

圧力センサ５は、シートバックに掛かる圧力を検出して圧力信号に変換し、制御コンピュータ１０のストレス判断部１１，覚醒度判断部１２，履歴登録部１５へ送信する。シートバック８ａに掛かる圧力は、運転者の呼吸により変動するので、この圧力信号は、運転者の呼吸計測信号となる。

実施例２では、実施例１と同様に、図２のシステム制御マップを用いる。また実施例２では実施例１と同じ図３の制御フローチャートを用いる。

ストレス度判断部１１は、圧力センサ５が出力する圧力信号（呼吸計測信号）に基づいてストレス度を判断する。圧力信号が示す圧力の高さが高いほど、また圧力が高い状態の継続時間が長いほど、呼吸の深さが深いと判断し、呼吸の深さをストレス度の指標として利用する。高いストレス度が判定されるのは、通常より深い呼吸の観測時とする。そして、通常の深さを決めるのに履歴登録部１５による圧力信号の履歴を用いる。

覚醒度判断部１２では、図４の覚醒度判定マップを用いる。高い覚醒度と低い覚醒度の条件は実施例１と同じものとする。ただし、用いられている定数（ＳＦＭｉｎ，ＳＦＭａｘ，ＳＦＬ，ＳＦＨ，ＳＭＭｉｎ，ＳＭＭａｘ，ＳＭＬ，ＳＭＨ）を履歴登録部１５のデータから決定する。

温度制御部１３による、低い覚醒度から正常覚醒度への誘導と、高い覚醒度から正常覚醒度への誘導を行う際の温度制御は、実施例１と同じものとする。

以上説明したように本実施例によれば、対象者のストレス度を判断し、このストレス度に基づいて、対象者が覚醒度を調整する意思の有無を判断し、意思がある場合にのみ末梢温度の変化により覚醒度を調整しているので、対象者の意志に反した覚醒度調整による煩わしさが無くなるという効果がある。

また本実施例によれば、対象者が操作に最適な覚醒度を保持することが可能になるので、高い精度の操作が安定に行うことができるという効果がある。その上、不適切な覚醒度で操作を行うことに対するストレスが解除されるため、ストレスを感じることなく長時間の操作が可能になるという効果がある。

また本実施例によれば、対象者の生体信号の計測履歴に基づいて、ストレス度を判断しているので、対象者に負担を与えることなくストレス度を判断することができるという効果がある。

また本実施例によれば、対象者が操作するステアリングホイールの操作に基づいて覚醒度を判断しているので、対象者に負担を与えることなく正確な覚醒度を判断することができるという効果がある。

また本実施例によれば、ストレス度が「小」、且つ覚醒度が「高い」状態であるアクティブ状態を検出した場合には、覚醒度調整は行なわずに、対象者の高い覚醒度での操作に適する操作特性を設定し、より効率的な作業を促進することが可能となり、覚醒度調整装置によるお節介に対する不信感を低減することができるという効果がある。

また本実施例によれば、覚醒度調整手段として対象者の末梢部を温度刺激する温度制御を利用しているので、対象者の好み、価値観などに左右されることなく、覚醒度調整ができるという効果がある。

また本実施例によれば、対象者のストレス度を検出することにより、対象者が覚醒度調整努力をしていない状態、例えば、慢性疲労状態を正しく検出し、覚醒度調整は行わずに休息の提案等を行なうことができ、覚醒度調整装置に対する過信を低減することが可能になる。

次に、図４〜６，図８、図９を参照して、本発明に係る覚醒度調整装置の実施例３を詳細に説明する。図８は、車両の運転者を対象とした実施例３の構成及び配置を説明する構成図である。実施例３の覚醒度調整装置は、舵角センサ２と、情報表示部３と、ステアリングホイール７に配置されたペルチェ素子４と、ステアリングホイール７に配置された入力スイッチ６と、制御コンピュータ１０とを備えている。

実施例３と実施例１との相違は、撮像カメラ１に代えて、入力スイッチ６が設けられていることと、制御コンピュータ１０は、ストレス度判断部１１を備えていないことである。その他の構成は、図１と同様であるので、同じ構成要素には、同じ符号を付与して、重複する説明を省略する。

入力スイッチ６は、運転者が覚醒度を調整する意思を入力する入力手段である。具体的には、入力スイッチ６は、対象者が眠気を感じていて、より高い覚醒度に誘導してもらいたい意思を入力する「目覚ましスイッチ」と、対象者がイライラを感じていてより低い覚醒度に誘導してもらいたい意思を入力する「リラックススイッチ」の二つとする。この２つのスイッチ６は、例えば、ステアリングホイール７に設置する。

次に、図９の制御フローチャートを参照して、本実施例における制御コンピュータ１０の動作を説明する。本フローチャートが始まると、まずＳ４０で、制御用のカウンタＷを０に初期化する。次いでＳ４２で、図４の覚醒度判定マップを用いて覚醒度を判断する。判定条件は実施例１と同じものとする。

Ｓ４２の判断で、低覚醒と判断した場合、Ｓ４４へ進む。Ｓ４２の判断で、正常覚醒と判断した場合、Ｓ４８へ進む。Ｓ４２の判断で、高覚醒と判断した場合、Ｓ４６へ進む。

Ｓ４４では、情報表示部３により、「居眠警告」を提示し、Ｓ４８へ進む。Ｓ４６では、情報表示部３により、「張り切りすぎ（Over Active）警告」を提示し、さらに、運転者に「正常覚醒度へ誘導するかどうかを尋ねるメッセージ」を表示して、Ｓ４８へ進む。

Ｓ４８では、「目覚ましスイッチ」が押されたか否かを判定する。「目覚ましスイッチ」が押された場合、Ｓ５０へ進む。「目覚ましスイッチ」が押されていない場合には、Ｓ６０へ進む。

Ｓ５０では、カウンタＷの値が判定値Ｍａｘより小さいか否かを判定する。カウンタＷの値が判定値以上であれば、Ｓ５２へ進み情報表示部３へ「慢性疲労警告」を表示して、Ｓ４２へ戻る。Ｓ５０の判定で、カウンタＷの値が判定値Ｍａｘより小さければ、Ｓ５４へ進み、前回の低覚醒から正常覚醒への回復が正常であったか否かを判定する。

Ｓ５４の判定で、回復が異常であれば、Ｓ５２へ進む。Ｓ５４の判定で正常回復であれば、Ｓ５６へ進み、温度制御部１３がペルチェ素子４を制御して、図５に示したように、運転者の掌や指の温度が一定時間低下するように冷却することにより、運転者を低い覚醒度の状態から正常覚醒の状態へ誘導して、Ｓ５８へ進む。Ｓ５８では、カウンタＷの値を１だけ増加させて、Ｓ４２へ戻る。

Ｓ６０では、「リラックススイッチ」が押されたか否かを判定する。押されていなければ、何もせずにＳ４２へ戻る。押されていれば、Ｓ６２へ進み、温度制御部１３がペルチェ素子４を制御して、図６に示したように、運転者の掌や指の温度が一定時間上昇するように加熱することにより、運転者を高い覚醒度の状態から正常覚醒の状態へ誘導して、Ｓ４２へ戻る。

このように本実施例では、運転者の覚醒度が高いと判断した場合、運転者に正常覚醒度への誘導を行うかどうかを尋ねるメッセージを表示する。この表示に対して、運転者が「リラックススイッチ」を押して意思表示した場合、図６で表されている、実施例１と同じ高い覚醒度から正常覚醒度への誘導のための温度制御を行う。

また、運転者の覚醒度が低いと判断した場合、運転者に正常覚醒度への誘導を行うかどうかを尋ねるメッセージを表示する。この表示に対して、運転者が「目覚ましスイッチ」を押して意思表示した場合、図５で表されている、実施例１と同じ低い覚醒度から正常覚醒度への誘導のための温度制御を行う。

尚、本実施例では、情報表示部３に「居眠り警告」または「張り切りすぎ警告」が行われていないときでも、運転者が「目覚ましスイッチ」または「リラックススイッチ」を押したら、対応している温度制御を行うこととする。

ただし、温度制御部１３が行った温度制御の履歴を履歴登録部１５へ記録し、一定の時間内では一定以下の回数しか低い覚醒度から正常覚醒度への誘導のための温度制御を行わないこととする。そして、一定の時間内で一定以上の回数で運転者が「目覚ましスイッチ」を押した場合には、慢性疲労の可能性があることを判定し、その情報を提示し、温度制御による末梢温度刺激を停止する。

さらに、低覚醒度から正常覚醒度への誘導のための温度制御を行った後の覚醒度回復度合いを覚醒度判定装置と同じ手法で推定し、温度制御を行っても通常通り覚醒度回復しない場合でも、制御行った回数が少なくても、慢性疲労の可能性があると判定し、その情報を提示して温度刺激を停止する。

以上説明したように本実施例によれば、対象者が入力するスイッチに基づいて覚醒度を調整する意思の有無を判断し、意思がある場合にのみ末梢温度の変化により覚醒度を調整しているので、対象者の意志に反した覚醒度調整による煩わしさが無くなるという効果がある。

また本実施例によれば、対象者が操作に最適な覚醒度を保持することが可能になるので、高い精度の操作が安定に行うことができるという効果がある。その上、不適切な覚醒度で操作を行うことに対するストレスが解除されるため、ストレスを感じることなく長時間の操作が可能になるという効果がある。

また本実施例によれば、対象者が操作するステアリングホイールの操作に基づいて覚醒度を判断しているので、対象者に負担を与えることなく正確な覚醒度を判断することができるという効果がある。

また本実施例によれば、ストレス度が「小」、且つ覚醒度が「高い」状態であるアクティブ状態を検出した場合には、覚醒度調整は行なわずに、対象者の高い覚醒度での操作に適する操作特性を設定し、より効率的な作業を促進することが可能となり、覚醒度調整装置によるお節介に対する不信感を低減することができるという効果がある。

また本実施例によれば、覚醒度調整手段として対象者の末梢部を温度刺激する温度制御を利用しているので、対象者の好み、価値観などに左右されることなく、覚醒度調整ができるという効果がある。

次に、図５、図６，図１０、図１１を参照して、本発明に係る覚醒度調整装置の実施例４を詳細に説明する。図１０は、事務作業者や、プラント装置などを運転するオペレータを対象者とした実施例４の構成及び配置を説明する構成図である。実施例４の覚醒度調整装置は、事務用椅子２０の左アームレスト２１と、右アームレスト２２とに組み込まれている。覚醒度調整装置は、スピーカ２３と、ペルチェ素子４と、入力スイッチ６と、制御コンピュータ１０とを備えている。

制御コンピュータ１０は、覚醒度判断部１２と、温度制御部１３とを備えている。実施例１と同じ構成要素には、同じ符号を付与して、重複する説明を省略する。

入力スイッチ６は、対象者が眠気を感じていて、より高い覚醒度に誘導してもらいたい意思を入力できる「目覚ましスイッチ」と、対象者がイライラを感じていてより低い覚醒度に誘導してもらいたい意思を入力できる「リラックススイッチ」の二つとする。この２つのスイッチ６は、例えば、アームレスト２１，２２の先端部に設置する。ペルチェ素子４は、アームレスト２１，２２の先端部の上面に設置することができる。

次に、図１１の制御フローチャートを参照して、本実施例における制御コンピュータ１０の動作を説明する。本フローチャートが始まると、まずＳ６８で、制御用のカウンタＷを０に初期化する。次いでＳ７０では、「目覚ましスイッチ」が押されたか否かを判定する。「目覚ましスイッチ」が押された場合、Ｓ７２へ進む。「目覚ましスイッチ」が押されていない場合には、Ｓ７４へ進む。

Ｓ７２では、カウンタＷの値が判定値Ｍａｘより小さいか否かを判定する。カウンタＷの値が判定値以上であれば、Ｓ７６へ進み、スピーカ２３から「慢性疲労警告」を報知して、Ｓ７０へ戻る。Ｓ７２の判定で、カウンタＷの値が判定値Ｍａｘより小さければ、Ｓ７７へ進み、温度制御部１３がペルチェ素子４を制御して、図５に示したように、対象者の掌や指の温度が一定時間低下するように冷却することにより、対象者を低い覚醒度の状態から正常覚醒の状態へ誘導して、Ｓ７８へ進む。Ｓ７８では、カウンタＷの値を１だけ増加させて、Ｓ７０へ戻る。

Ｓ７４では、「リラックススイッチ」が押されたか否かを判定する。押されていなければ、何もせずにＳ７０へ戻る。押されていれば、Ｓ８０へ進み、温度制御部１３がペルチェ素子４を制御して、図６に示したように、対象者の掌や指の温度が一定時間上昇するように加熱することにより、対象者を高い覚醒度の状態から正常覚醒の状態へ誘導して、Ｓ７０へ戻る。

このように本実施例では、対象者が「リラックススイッチ」を押した場合、図６で表されている、実施例１と同じ高い覚醒度から正常覚醒度への誘導のための温度制御を行う。

対象者が「目覚ましスイッチ」を押したら、図５で表されている、実施例１と同じ低い覚醒度から正常覚醒度への誘導のための温度制御を行う。

ただし、温度制御部１３が行った温度制御の履歴を記録し、一定の時間内では一定以下の回数しか低い覚醒度から正常覚醒度への誘導のための温度制御を行わないこととする。そして、一定の時間内で一定以上の回数で対象者が「目覚ましスイッチ」を押した場合には、慢性疲労の可能性があると判定し、スピーカ２３から「慢性疲労警告」を報知して、温度刺激による正常覚醒度への誘導を停止する。

以上説明したように本実施例によれば、対象者が入力するスイッチに基づいて、対象者が覚醒度を調整する意思の有無を判断し、意思がある場合にのみ末梢温度の変化により覚醒度を調整しているので、対象者の意志に反した覚醒度調整による煩わしさが無くなるという効果がある。

また本実施例によれば、対象者が操作に最適な覚醒度を保持することが可能になるので、高い精度の操作が安定に行うことができるという効果がある。その上、不適切な覚醒度で操作を行うことに対するストレスが解除されるため、ストレスを感じることなく長時間の操作が可能になるという効果がある。

また本実施例によれば、覚醒度調整手段として対象者の末梢部を温度刺激する温度制御を利用しているので、対象者の好み、価値観などに左右されることなく、覚醒度調整ができるという効果がある。

１ 撮像カメラ
２ 舵角センサ
３ 情報表示部
４ ペルチェ素子
５ 圧力センサ
６ 入力スイッチ
７ ステアリングホイール
８ 運転席シート
９ 事務用椅子
１０ 制御コンピュータ
１１ ストレス度判断部
１２ 覚醒度判断部
１３ 温度制御部
１４ 車両応答性制御部
１５ 履歴登録部

Claims (13)

1. 対象者の覚醒度を判断する覚醒度判断手段と、
   対象者の覚醒度を調整する覚醒度調整手段と、
   対象者のストレス度を判断するストレス度判断手段と、
   前記覚醒度及び前記ストレス度に基づいて対象者の覚醒度を調整する必要の有無を判断する覚醒度調整判断手段と、
   を備えた覚醒度調整装置であって、
   前記覚醒度調整判断手段により前記必要があると判断した場合、前記覚醒度調整手段による覚醒度調整を行い、前記必要がないと判断した場合、前記覚醒度調整手段による覚醒度調整を抑止することを特徴とする覚醒度調整装置。
2. 前記ストレス度判断手段は、
   対象者が機械操作を入力する操作入力手段の信号に基づいてストレス度を判断する手段、
   対象者をカメラで撮影した顔画像の表情に基づいてストレス度を判断する手段、
   対象者をカメラで撮影した画像に基づく対象者の行動認識からストレス度を判断する手段、
   対象者の生体信号の計測に基づいてストレス度を判断する手段、
   の少なくとも何れか一つの手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の覚醒度調整装置。
3. 前記覚醒度判断手段は、
   対象者が機械操作を入力する操作入力手段の信号に基づいて覚醒度を判断する手段、
   対象者をカメラで撮影した顔画像の表情に基づいて覚醒度を判断する手段、
   対象者をカメラで撮影した画像に基づく対象者の行動認識から覚醒度を判断する手段、
   対象者の生体信号の計測に基づいて覚醒度を判断する手段、
   の少なくとも何れか一つの手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の覚醒度調整装置。
4. 前記ストレス度判断手段の判断の基となる前記機械操作入力、前記顔画像、前記画像、前記生体信号の少なくとも一つのデータ履歴を登録する履歴登録手段を備え、
   該履歴登録手段に登録されたデータに基づいて、適切なストレス度の範囲の下限及び上限を判断するための２つ閾値を対象者毎に決定することを特徴とする請求項２に記載の覚醒度調整装置。
5. 前記覚醒度判断手段の判断の基となる前記機械操作入力、前記顔画像、前記画像、前記生体信号の少なくとも一つのデータ履歴を登録する履歴登録手段を備え、
   該履歴登録手段に登録されたデータに基づいて、正常な覚醒度の範囲の下限及び上限を判断するための２つ閾値を対象者毎に決定することを特徴とする請求項３に記載の覚醒度調整装置。
6. 対象者が操作する機械の操作特性を変化させる操作特性変化手段を備え、
   前記ストレス度判断手段と前記覚醒度判断手段との少なくとも一方の判断結果に基づいて、前記操作特性変化手段により前記機械の操作特性を変化させることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の覚醒度調整装置。
7. 前記覚醒度調整手段は、
   対象者の末梢部を加熱冷却する加熱冷却手段と、
   該加熱冷却手段の温度を制御することにより覚醒度を調整する温度制御手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の覚醒度調整装置。
8. 前記温度制御手段は、正常な覚醒度の上限を超える覚醒度、且つ、適切なストレス度の上限を超えるストレス度の場合に、末梢部の温度を一時的に上昇させるように制御することを特徴とする請求項７に記載の覚醒度調整装置。
9. 前記温度制御手段は、正常な覚醒度の下限を下回る覚醒度、且つ、適切なストレス度の上限を超えるストレス度の場合に、末梢部の温度を一時的に下降させるように制御することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の覚醒度調整装置。
10. 前記温度制御手段による温度変化にもかかわらず正常な覚醒度の範囲とならない場合に、慢性疲労状態であると判断して、前記温度制御手段による温度制御を停止させることを特徴とする請求項７乃至請求項９の何れか１項に記載の覚醒度調整装置。
11. 前記温度制御手段による温度制御が行われた回数と間隔によって前記慢性疲労状態を判断することを特徴とする請求項１０に記載の覚醒度調整装置。
12. 前記慢性疲労状態と判断したとき、対象者に警告を報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の覚醒度調整装置。
13. プログラム及び制御パラメータ及び制御マップを記憶するプログラムＲＯＭと、前記プログラムを実行するＣＰＵとを備えたコンピュータにより実現される覚醒度調整方法であって、
    前記コンピュータが、対象者の覚醒度を判断するステップと、
    前記コンピュータが、対象者のストレス度を判断するステップと、
    前記コンピュータが、前記覚醒度及び前記ストレス度に基づいて、前記プログラムＲＯＭに記憶された制御マップを参照して、対象者の覚醒度を調整する必要の有無を判断するステップと、
    前記コンピュータが、前記必要があると判断した場合、覚醒度調整を行い、前記必要がないと判断した場合、覚醒度調整を抑止するステップとを有することを特徴とする覚醒度調整方法。

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