JP6352028B2

JP6352028B2 - 体調判定装置

Info

Publication number: JP6352028B2
Application number: JP2014075745A
Authority: JP
Inventors: 八田　文吾; 文吾八田
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2014-04-01
Filing date: 2014-04-01
Publication date: 2018-07-04
Anticipated expiration: 2034-04-01
Also published as: JP2015195982A

Description

本発明は、体調判定装置に関する。

近年、労働時の安全対策又は乗り物運転時の安全対策の観点より、眠気又は疲労を判定する装置が望まれている。

このような眠気又は疲労を判定する装置としては、特許文献１には、運転者の開眼時間ｔｏおよび閉眼時間ｔｃを検知するセンサーと、前記センサーにより検知された開眼時間ｔｏおよび閉眼時間ｔｃから危険度を算定し、前記危険度と予め設定してある閾値Ｋｔと比較する居眠り運転判断部と、前記危険度と前記閾値Ｋｔの比較データを前記居眠り運転判断部から受けとり、前記危険度が前記閾値Ｋｔを越えた場合に運転者に警報を出す警報部と、を含む居眠り運転危険判定装置が提案されている。

特開２００９−２２３７５２号公報

しかしながら、上記居眠り運転危険判定装置では、車内にカメラを設置し、センサーにより検知された開眼時間ｔｏ及び閉眼時間ｔｃから眠気による危険度を算定しているが、自然光の干渉によって眠気とは関係なく目を閉じる場合もあり、判定精度が低いという問題点があり、判定精度の高い装置が要望されている。

本発明は、対象者の疲労及び／又は眠気が生じていることを精度良く判定することができる体調判定装置を提供する。

本発明の体調判定装置は、対象者の生体拍数を測定する測定部と、覚醒時の生体拍数データが記憶されている記憶部と、上記覚醒時の生体拍数データから、上記測定部で測定された対象者の生体拍数を減じた値が、予め設定された第一閾値を超えた場合に、対象者に疲労及び／又は眠気が生じていると判定する体調判定部とを有していることを特徴とする。

又、本発明の体調判定装置は、対象者の生体拍数を測定する測定部と、睡眠時の生体拍数データが記憶されている記憶部と、上記測定部で測定された対象者の生体拍数から、上記睡眠時の生体拍数データを減じた値が、予め設定された第二閾値未満となった場合に、対象者に疲労及び／又は眠気が生じていると判定する体調判定部とを有していることを特徴とする。

本発明の体調判定装置は、上述の如き構成を有していることから、対象者に少なくとも疲労又は眠気が生じているか否かを精度良く検知、判定することができるので、対象者に疲労及び／又は眠気が生じている場合には直ちにその兆候を検知して直ちに対策をとることができる。

体調判定装置の機能構成を示した図である。体調判定装置のハードウエア構成を示した図である。体調判定装置の動作を示したフローチャートである。体調判定装置の他の一例の動作を示したフローチャートである。

本発明の体調判定装置の一例を図面を参照しながら説明する。体調判定装置Ａは、対象者の生体拍数を測定する測定部１と、覚醒時の生体拍数データが記憶されている記憶部２と、記憶部２に記憶されている覚醒時の生体拍数データから測定部１で測定された生体拍数を減じた値が予め設定された第一閾値を超えた場合に対象者に疲労及び／又は眠気が生じていると判定する体調判定部３とを備えている。

対象者に少なくとも疲労又は眠気が生じている場合には対象者の生体拍数が減少することに着目し、体調判定装置Ａは、対象者の生体拍数を測定することによって対象者の疲労又は眠気を検出し判定するものである。

体調判定装置Ａは、機能的には、図１に示したように、測定部１と、記憶部２と、体調判定部３とを有している。又、体調判定装置Ａは、物理的には、図２に示したように、測定モジュール41と、ＣＰＵ(Central Processing Unit)42と、ＲＯＭ(Read Only Memory)43と、ＲＡＭ(Random Access Memory)44と、ＳＳＤ（Solid State Drive）やＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの補助記憶装置45と、ディスプレイ及びスピーカなどの出力モジュール46とを有している。

測定モジュール41は、対象者の生体拍数を測定できれば、特に限定されず、公知の測定モジュールを用いることができる。このような測定モジュールとしては、圧電センサ、心電計、光電脈波計、電磁波型脈拍計、マイクロフォン、静電容量型脈拍計、加速度計が好ましい。なお、本発明において、「生体拍」とは、脈拍又は心拍の何れか一方又は双方を意味する。

圧電センサは圧電シートを有している。圧電シートは、外力が加えられることによって表面に電荷を発生させることができるシート（圧電現象を有するシート）であり、公知の圧電シートを用いることができる。圧電センサは、例えば、圧電シートの一面にシグナル電極が積層され且つ圧電シートの他面にグランド電極が積層されることによって構成される。圧電センサは、これに外力が加えられることによって表面に電荷が発生し、この電荷の発生により生じた電位を、グランド電極を基準電極として、シグナル電極を通じて測定することができる。圧電センサは、対象者の生体拍によって圧電シートに押圧力を受けると、この押圧力によって圧電シートが圧縮され、この圧縮によって圧電シートに電位が発生する。圧電シートに生じた電位の変化を測定することによって対象者の生体拍数を測定することができる。

図１において説明した体調判定装置Ａは、図２に示したＣＰＵ42やＲＡＭ44上に所定のプログラムを読み込ませることにより、ＣＰＵ42の制御のもとで測定モジュール41及び出力モジュール46を作動させると共に、ＲＡＭ44や補助記憶装置45におけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。

体調判定装置Ａの体調判定部３は、ＣＰＵ42を備えたものであってＲＯＭ43などに記憶されているプログラムを実行することで所定の機能を発揮する。

体調判定装置Ａの動作について図３を参照しながら説明する。測定部１を構成している測定モジュール41は、乗用車、タクシー、トラック、バス、電車などの車輛の運転席の座面又は背もたれ部、室内に配設された椅子の座面又は背もたれ部、マットレス、ベッド、敷きパッド、枕、シーツなどの寝具、腕時計、衣服などに配設され又は対象者の身体に直接、配設されて対象者の生体拍数を測定する（ステップ１（Ｓ１））。本発明において、「脈拍」とは、心臓が律動的に血液を圧し出すことによって起こる動脈中の圧力の変動をいい、「脈拍数」とは１分間当たりの脈拍の数をいう。「瞬時脈拍数」を脈拍数として用いてもよい。瞬時脈拍数は、例えば、連続する二つの脈拍の時間間隔（秒）の逆数に６０を乗ずることによって算出することができる。本発明において、「心拍」とは、心臓の拍動をいい、「心拍数」とは、１分間当たりの心臓の拍動数をいう。「瞬時心拍数」を心拍数として用いてもよい。瞬時心拍数は、例えば、連続する二つの心拍の時間間隔（秒）の逆数に６０を乗ずることによって算出することができる。

そして、測定部１は、対象者の生体拍を検出した場合には、測定された対象者の生体拍数を電気信号として体調判定部３に全て送信する。一方、測定部１は、対象者の生体拍を検出できなかった場合、対象者の生体拍の測定を中止する（ステップ５（Ｓ５））。なお、測定部１による対象者の生体拍の測定は、常時、測定されてもよいし、又は、一定時間間隔ごとに行われてもよい。

記憶部２には、対象者の覚醒時の生体拍数データが記憶されている。覚醒時の生体拍数データは、覚醒時の脈拍数データ又は覚醒時の心拍数データの何れか一方又は双方を含む。覚醒時の脈拍数データは下記の要領で測定される。対象者が６時間以上の睡眠をとった後で起床から２時間を経過するまでの間であって且つ起床後に運動をしていない状態において、１０分間以上、仰向けに横臥した静止状態となって脈拍が安定した後、対象者が仰向けに横臥した静止状態にてそれぞれ別の日に５回に亘って対象者の脈拍数を測定し、それらの脈拍数の相加平均値を「覚醒時の脈拍数データ」とする。上記と同様の要領で、対象者の心拍数を測定し、「覚醒時の心拍数データ」を測定する。このように、覚醒時の脈拍数データ及び心拍数データは、対象者に疲労がない状態の脈拍数及び心拍数を意味している。

体調判定部３は、記憶部２に記憶されている対象者の覚醒時の生体拍数データから、測定部１で測定された対象者の生体拍数を減じて覚醒生体拍数差分を算出する（ステップ２（Ｓ２））。即ち、体調判定部３は、測定部１において脈拍及び心拍が検出された場合には、記憶部２に記憶されている対象者の覚醒時の脈拍数データから、測定部１で測定された対象者の脈拍数を減じて覚醒脈拍数差分を算出すると共に、記憶部２に記憶されている対象者の覚醒時の心拍数データから、測定部１で測定された対象者の心拍数を減じて覚醒心拍数差分を算出する。そして、覚醒脈拍数差分と覚醒心拍数差分とを比較し、値の大きい方を覚醒生体拍数差分とする。なお、覚醒脈拍数差分と覚醒心拍数差分とが同数である場合には、何れを覚醒生体拍数差分としてもよい。又、体調判定部３は、測定部１において脈拍又は心拍の何れか一方のみが検出された場合には、検出された生体拍に基づいて算出された値を覚醒生体拍数差分とする。

対象者は、眠気が生じ又は疲労が蓄積するにしたがって、眼をあけているのが困難となり、又は、外部刺激に対する反応速度が低下するという現象が生じ、対象者の身体には生体拍数の低下という現象となってあらわれる。

眠気が生じ又は疲労に伴って、対象者の生体拍数が低下することに着目し、体調判定装置Ａの体調判定部３は、予め設定された第一閾値と上記覚醒生体拍数差分とを比較する（ステップ３（Ｓ３））。なお、第一閾値は、対象者によって相違するが、一般的に、成人男性では３〜２０回に設定される。体調判定部３は、覚醒生体拍数差分が予め設定された第一閾値を超えた場合、即ち、測定部１で測定された対象者の生体拍数が低下して覚醒時の生体拍数データとの差が大きくなって一定の限度を超えた場合には、対象者に疲労若しくは眠気の何れか一方又は双方が生じている（少なくとも疲労又は眠気が生じている）と判断する。そして、体調判定部３は、対象者に疲労若しくは眠気の何れか一方又は双方が生じていることを示す警告信号を出力モジュール46に出力し、対象者に疲労若しくは眠気の何れか一方又は双方が生じていることを警告して休息が必要であることを対象者に知らせる（ステップ４（Ｓ４））。しかる後、ステップ１に戻り、対象者の生体拍数を測定部１において測定し続ける。なお、対象者に対する警告は、ステップ１において測定部１が対象者の生体拍数を測定できなくなったと判断するまで、若しくは、ステップ３での判断が再度行われるまで継続して行われてもよいし、又は、一定時間に亘って行われた後に停止されてもよい。

一方、体調判定部３は、予め設定された第一閾値と上記覚醒生体拍数差分とを比較し、覚醒生体拍数差分が予め設定された第一閾値を超えていない場合には、対象者に疲労及び眠気は生じていないと判断し、ステップ１に戻り、対象者の生体拍数を測定部１において測定し続ける。

上記体調判定装置Ａでは、対象者の覚醒時の生体拍数データを用いて対象者に疲労又は眠気の何れか一方又は双方が生じているか否かを判定したが、覚醒時の生体拍数データの代わりに、睡眠時の生体拍数データを用いて、対象者に疲労又は眠気の何れか一方又は双方が生じているか否か（少なくとも疲労又は眠気が生じているか否か）を判定してもよい。

睡眠時の生体拍数データは、睡眠時の脈拍数データ又は睡眠時の心拍数データの何れか一方又は双方を含む。睡眠時の脈拍数データとは、午後１０時〜午前７時の間において通常の睡眠をとり、睡眠時における最も低い脈拍数をそれぞれ別の日に５回に亘って測定し、それらの脈拍数の相加平均値を「睡眠時の脈拍数データ」とする。上記と同様の要領で、対象者の心拍数を測定し、「睡眠時の心拍数データ」を測定する。

睡眠は、レム睡眠とノンレム睡眠とが交互にあらわれる。レム睡眠は、身体は休んでいるが脳は活発に活動をしている状態であり、睡眠中において生体拍数は比較的高くなる。一方、ノンレム睡眠は、身体も脳も休んでいる状態であり、睡眠時において生体拍数は比較的低くなる。このように「睡眠時の生体拍数データ」は、対象者の熟睡時（ノンレム睡眠）の生体拍数に近い値となる。体調判定装置Ａでは、対象者の熟睡時の生体拍数に近い値に注目し、この生体拍数に基づいて対象者に疲労又は眠気の何れか一方又は双方が生じているか否かを判断する。

体調判定装置Ａの動作について図４を参照しながら説明する。測定部１を構成している測定モジュール41は、対象者の生体拍数を測定する（ステップ１（Ｓ１））。

記憶部２には、対象者の睡眠時の生体拍数データが記憶されている。睡眠時の生体拍数データは、睡眠時の脈拍数データ又は睡眠時の心拍数データの何れか一方又は双方を含む。

体調判定部３は、測定部１で測定された対象者の生体拍数から、記憶部２に記憶されている対象者の睡眠時の生体拍数データを減じて睡眠時生体拍数差分を算出する（ステップ２（Ｓ２））。即ち、体調判定部３は、測定部１において脈拍及び心拍が検出された場合には、測定部１で測定された対象者の脈拍数から、睡眠時の脈拍数データを減じて睡眠時脈拍数差分を算出すると共に、測定部１で測定された対象者の心拍数から、睡眠時の心拍数データを減じて睡眠時心拍数差分を算出する。そして、睡眠脈拍数差分と睡眠心拍数差分とを比較し、値の小さい方を睡眠生体拍数差分とする。なお、睡眠脈拍数差分と睡眠心拍数差分とが同数である場合には、何れを睡眠生体拍数差分としてもよい。又、体調判定部３は、測定部１において脈拍又は心拍の何れか一方のみが検出された場合には、検出された生体拍に基づいて算出された値を睡眠生体拍数差分とする。

上述の通り、眠気が生じ又は疲労に伴って、対象者の生体拍数が低下することに着目し、体調判定装置Ａの体調判定部３は、予め設定された第二閾値と上記睡眠生体拍数差分とを比較する（ステップ３（Ｓ３））。なお、第二閾値は、対象者によって相違するが、一般的に、成人男性では３〜２０回に設定される。体調判定部３は、睡眠生体拍数差分が予め設定された第二閾値未満となった場合、即ち、測定部１で測定された対象者の生体拍数が低下して睡眠時の生体拍数データとの差が小さくなって、測定部１で測定された対象者の生体拍数が、睡眠時の生体拍数データに近づいてきた場合、対象者に疲労若しくは眠気の何れか一方又は双方が生じている（少なくとも疲労又は眠気が生じている）と判断する。そして、体調判定部３は、対象者に疲労若しくは眠気の何れか一方又は双方が生じていることを示す警告信号を出力モジュール46に出力し、対象者に疲労若しくは眠気の何れか一方又は双方が生じていることを警告して休息が必要であることを対象者に知らせる（ステップ４（Ｓ４））。しかる後、ステップ１に戻り、対象者の生体拍数を測定部１において測定し続ける。なお、対象者に対する警告は、ステップ１において測定部１が対象者の生体拍数を測定できなくなったと判断するまで、若しくは、ステップ３での判断が再度行われるまで継続して行われてもよいし、又は、一定時間に亘って行われた後に停止されてもよい。

一方、体調判定部３は、予め設定された第二閾値と上記睡眠生体拍数差分とを比較し、睡眠生体拍数差分が予め設定された第一閾値以上である場合には、対象者に疲労及び眠気は生じていないと判断し、ステップ１に戻り、対象者の生体拍数を測定部１において測定し続ける。

次に本発明の実施例を説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
覚醒時の生体拍数データを用いて体調の判定を行う体調判定装置Ａを使用して対象者の体調を判定した。測定部１を構成している測定モジュール41として圧電センサを用い、この圧電センサを室内に置かれた椅子の座面上に配設した。対象者の覚醒時の脈拍数データを「５９」とし、第一閾値を「７」とした。

測定部１を構成している測定モジュール41によって１８時から対象者の脈拍数（瞬時脈拍数）を１５分間隔で測定した（ステップ１（Ｓ１））。そして、測定部１は、測定された対象者の脈拍数を電気信号として体調判定部３に全て送信した。なお、表１、２に１８時から翌日の１３時４５分までに測定された対象者の脈拍数を記載した。

記憶部２には、対象者の覚醒時の脈拍数データが記憶されていた。体調判定部３は、記憶部２に記憶されている対象者の覚醒時の脈拍数データから、測定部１で測定された対象者の脈拍数を減じて覚醒生体拍数差分を算出した（ステップ２（Ｓ２））。

体調判定装置Ａの体調判定部３は、予め設定された第一閾値と覚醒生体拍数差分とを比較した（ステップ３（Ｓ３））。１８時においては、覚醒生体拍数差分は「０」であり、第一閾値以下であった。従って、体調判定部３は、対象者に疲労及び眠気は生じていないと判断し、ステップ１に戻り、対象者の脈拍数を測定部１において測定し続けた。翌日の２時１５分までは覚醒生体拍数差分は第一閾値以下であった。

体調判定装置Ａの体調判定部３は、記憶部２に記憶されている対象者の覚醒時の脈拍数データから、測定部１で測定された、２時３０分の対象者の脈拍数を減じて覚醒生体拍数差分を算出した（ステップ２（Ｓ２））。

体調判定装置Ａの体調判定部３は、予め設定された第一閾値と覚醒生体拍数差分とを比較した（ステップ３（Ｓ３））。２時３０分においては、覚醒生体拍数差分は「８」であり、第一閾値を超えていた。従って、体調判定部３は、対象者に疲労若しくは眠気の何れか一方又は双方が生じていることを示す警告信号を出力モジュール46に出力し、対象者に疲労若しくは眠気の何れか一方又は双方が生じていることを警告して休息が必要であることを対象者に知らせた（ステップ４（Ｓ４））。しかる後、ステップ１に戻り、対象者の脈拍数を測定部１において測定し続けた。なお、対象者に対する警告は、ステップ１において測定部１が対象者の脈拍数を測定できなくなったと判断する（ステップ５（Ｓ５））まで、若しくは、ステップ３での判断が再度行われるまで継続して行われた。

２時４５分においては、覚醒生体拍数差分は「４」であり、第一閾値以下であった。従って、体調判定部３は、対象者に疲労及び眠気は生じていないと判断し、対象者に対する警告を停止すると共に、ステップ１に戻り、対象者の脈拍数を測定部１において測定し続けた。翌日の４時００分までは覚醒生体拍数差分は第一閾値以下であった。

上述と同様の要領で体調判定部３は、覚醒生体拍数差分と第一閾値とを比較し続け、覚醒生体拍数差分が第一閾値を超えていた場合には、対象者に疲労若しくは眠気の何れか一方又は双方が生じていることを示す警告信号を出力モジュール46に出力した。表１、２の「対象者への警告」の欄において「あり」と表記されている時刻に、体調判定部３は、警告信号を出力モジュール46に出力した。

１４時に測定部１が対象者の脈拍数を測定できなくなったので、対象者の脈拍数の測定を中止し、体調判定装置Ａは対象者の体調の判定を中止した（ステップ５（Ｓ５））。

（実施例２）
睡眠時の生体拍数データを用いて体調の判定を行う体調判定装置Ａを使用して対象者の体調を判定した。測定部１を構成している測定モジュール41として圧電センサを用い、この圧電センサを室内に置かれた椅子の座面上に配設した。対象者の睡眠時の脈拍数データを「４４」とし、第二閾値を「８」とした。

測定部１を構成している測定モジュール41によって１８時から対象者の脈拍数（瞬時脈拍数）を１５分間隔で測定した（ステップ１（Ｓ１））。そして、測定部１は、測定された対象者の脈拍数を電気信号として体調判定部３に全て送信した。なお、表３、４に１８時から翌日の１３時４５分までに測定された対象者の脈拍数を記載した。

記憶部２には、対象者の睡眠時の脈拍数データが記憶されていた。体調判定部３は、測定部１で測定された対象者の脈拍数から、記憶部２に記憶されている対象者の睡眠時の脈拍数データから、を減じて睡眠生体拍数差分を算出した（ステップ２（Ｓ２））。

体調判定装置Ａの体調判定部３は、予め設定された第二閾値と覚醒生体拍数差分とを比較した（ステップ３（Ｓ３））。１８時においては、睡眠生体拍数差分は「１５」であり、第二閾値以上であった。従って、体調判定部３は、対象者に疲労及び眠気は生じていないと判断し、ステップ１に戻り、対象者の脈拍数を測定部１において測定し続けた。翌日の２時１５分までは睡眠生体拍数差分は第二閾値以上であった。

体調判定装置Ａの体調判定部３は、測定部１で測定された、２時３０分の対象者の脈拍数から、記憶部２に記憶されている対象者の睡眠時の脈拍数データを減じて睡眠生体拍数差分を算出した（ステップ２（Ｓ２））。

体調判定装置Ａの体調判定部３は、予め設定された第二閾値と睡眠生体拍数差分とを比較した（ステップ３（Ｓ３））。２時３０分においては、睡眠生体拍数差分は「７」であり、第二閾値未満であった。従って、体調判定部３は、対象者に疲労若しくは眠気の何れか一方又は双方が生じていることを示す警告信号を出力モジュール46に出力し、対象者に疲労若しくは眠気の何れか一方又は双方が生じていることを警告して休息が必要であることを対象者に知らせた（ステップ４（Ｓ４））。しかる後、ステップ１に戻り、対象者の脈拍数を測定部１において測定し続けた。なお、対象者に対する警告は、ステップ１において測定部１が対象者の脈拍数を測定できなくなったと判断する（ステップ５（Ｓ５））まで、若しくは、ステップ３での判断が再度行われるまで継続して行われた。

２時４５分においては、睡眠生体拍数差分は「１１」であり、第二閾値以上であった。従って、体調判定部３は、対象者に疲労及び眠気は生じていないと判断し、対象者に対する警告を停止すると共に、ステップ１に戻り、対象者の脈拍数を測定部１において測定し続けた。翌日の４時００分までは睡眠生体拍数差分は第二閾値以上であった。

上述と同様の要領で体調判定部３は、睡眠生体拍数差分と第二閾値とを比較し続け、睡眠生体拍数差分が第二閾値未満であった場合には、対象者に疲労若しくは眠気の何れか一方又は双方が生じていることを示す警告信号を出力モジュール46に出力した。表３、４の「対象者への警告」の欄において「あり」と表記されている時刻に、警告信号を出力モジュール46に出力した。

１測定部
２記憶部
３体調判定部
Ａ体調判定装置

Claims

対象者の脈拍数及び心拍数を含む生体拍数を測定する測定部と、覚醒時の脈拍数データ及び心拍数データを含む生体拍数データが記憶されている記憶部と、上記覚醒時の脈拍数データから上記測定部で測定された脈拍数を減じて覚醒脈拍数差分を算出すると共に、上記覚醒時の心拍数データから上記測定部で測定された心拍数を減じて覚醒心拍数差分を算出し、上記覚醒脈拍数差分と上記覚醒心拍数差分とが相違する場合は、上記覚醒脈拍数差分と上記覚醒心拍数差分とを比較して値の大きい方を覚醒生体拍数差分とする一方、上記覚醒脈拍数差分と上記覚醒心拍数差分とが同数の場合は、上記覚醒脈拍数差分及び上記覚醒心拍数差分の何れかの値を覚醒生体拍数差分とし、上記覚醒生体拍数差分が、予め設定された第一閾値を超えた場合に、対象者に疲労及び／又は眠気が生じていると判定する体調判定部とを有していることを特徴とする体調判定装置。