JP6427742B2 - 生体機能計測装置及び生体機能計測用車両 - Google Patents

Description

本発明は、生体機能計測装置及び生体機能計測用車両に関し、特に、自動車等の車両内にいる被験者（運転者や同乗者）の脳機能等の生体機能を計測するための生体機能計測装置及び生体機能計測用車両に関する。

近年、自動車等の車両内にいる被験者（運転者や同乗者）の脳機能等の生体機能を計測し、その計測情報に基づいて運転者や同乗者の挙動を評価したり、車両の位置情報、速度情報、運転者の運転動作等との同期をとって交通安全対策や道路環境の改善に役立てることが期待されている。

従来、車両内にいる運転者や同乗者の脳機能等の生体機能を計測する場合、既存の車両にｆＮＩＲＳ(functional near-infrared spectroscopy：機能的近赤外線スペクトロスコピィ)装置、脳波計装置、筋電図計測装置等を搭載して、計測実験を行っていた（以下、従来例１という）。

また、特許文献１には、車両の運転者の脳活動（脳磁図、脳波等）を測定する測定手段と、運転者の身体状態を判定するための参考データを記憶する記憶手段と、検知手段により計測された計測データと記憶手段により記憶された参考データとから運転者の身体状態を判定する演算手段とを有し、演算手段により判定された運転者の身体状態に応じて、身体状態を賦活する賦活装置を有する車両内生体状態監視及び制御システムが提案されている（以下、従来例２という）。

また、特許文献２には、車両シートのヘッドレストに静電結合型電極からなる脳波センサが設置されている技術が提案されている（以下、従来例３という）。

さらに、特許文献３には、車両シートのヘッドレストに脳波検知用の光電界センサが設置されている技術が提案されている（以下、従来例４という）。

なお、特許文献４には、車両シートのヘッドレストの内部にスピーカーユニットが配置された技術が提案され（以下、従来例５という）、特許文献５には車両の運転席のヘッドレストの内部にエアバック装置が配置された技術が提案されている（以下、従来例６という）。

特開２００８−６００７号公報 特開２０１１−２４８５３５号公報

特開２０１１−１３６１５８号公報 特開２０００−３２３８５３号公報 特開平１０−３２９６３６号公報

従来例１では、既存の車両内に計測装置をそのまま搭載しているため、車両内の空きスペースの多くを計測装置で占めてしまい、計測装置の被験者への取り付けに時間や労力を要したり、車両内での計測装置の操作性が悪くなるという課題があった。

また、後側の車両シートに着座している計測者は、計測装置によって視界が遮断され、進行方向の視野が十分に確保できず、計測時に車酔いする等の課題があった。

従来例２においても、従来例と同様に車両内に計測装置をそのまま搭載しているため従来例１と同様な課題があった。また、車両の運転席に振動発生器を設置しているが、車両シートに計測装置を出し入れ可能に収容する点については何ら開示されておらず、それを示唆する記載もない。

従来例３及び従来例４では、被験者の頭部がヘッドレストに設置された脳波センサに常に接触していないと、計測データを得ることができないという課題があった。また、車両シートに計測装置を出し入れ可能に収容する点については何ら開示されておらず、それを示唆する記載もない。

従来例５及び従来例６では、車両シートに計測装置を出し入れ可能に収容する点については何ら開示されておらず、それを示唆する記載もない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、車両シートの内部に生体機能計測用の検知部や計測部を収容することにより、車両内の空きスペースを装置で占めることなく有効に活用でき、被験者への検知部の取り付けを迅速かつ容易に行うことができ、車両内での装置の操作性をより向上させることができる生体機能計測装置及び生体機能計測用車両を提供することを目的とする。

本発明の生体機能計測装置は、車両内の車両シートに着座している被験者に装着され、前記被験者の生体機能を検知するための検知部と、前記検知部によって検知された検知情報に基づいて、前記被験者の生体機能を計測する計測部とを有する生体機能計測装置であって、前記検知部は前記車両シートの内部に出し入れ可能に収容されている、ことを特徴とするものである。

前記計測部は前記車両シートの内部に収容されていてもよい。

前記計測部は、前記車両シートのヘッドレストの内部に収容されていてもよい。

前記車両シートには、前記車両の振動を緩衝して前記計測部を保護する緩衝部が設けられていてもよい。

前記車両シートには、前記計測部の温度を調整する温度調整部が設けられていてもよい。

前記車両シートには、前記計測部に電力を供給するための計測用電源部が設けられていてもよい。

前記検知部は、少なくとも前記被験者の脳の部位に装着されていてもよい。

前記検知部は、前記被験者の脳の部位に装着される第１の検知部と、前記被験者の筋肉の部位に装着される第２の検知部とを有してもよい。

前記第１の検知部は、前記車両シートのヘッドレストの内部に出し入れ可能に収容されていてもよい。

前記ヘッドレストには、蝶番を支点として回動可能な蓋部を有するとともに、前記第１の検知部のファイバーが挿入され、前記蓋部を閉じた時に前記ファイバーを固定する挿入固定穴が形成されていてもよい。

前記車両の天井部には、前記被験者が前記第１の検知部を装着するためのスペースを広げるための開閉窓が設けられていてもよい。

前記蓋部の開閉状態を検知するセンサを有し、前記センサにより前記蓋部が開いた状態であると検知された場合、前記開放窓を開放し、前記センサにより前記蓋部が閉じた状態であると検知された場合、前記開放窓を閉鎖するように制御されてもよい。

本発明の生体機能計測用車両は前記生体機能計測装置を有することを特徴とするものである。

本発明によれば、次のような効果を奏する。

（１）車両シートの内部に生体機能計測用の検知部や計測部を収容することにより、車両内の空きスペースを装置で占めることなく有効に活用できる。

（２）車両内の空きスペースが広くなるので、被験者への検知部の取り付けを迅速かつ容易に行うことができる。

（３）車両内の空きスペースが広くなるので、車両内での装置の操作性をより向上させることができる。

（４）車両内の空きスペースが広くなるので、後側の車両シートに着座している計測者の視野を通常の車両と同程度に確保でき、計測時の車酔い等の問題を防止できる。

本発明の第１の実施形態例に係る生体機能計測装置及び生体機能計測用車両の内部を概略的に示す側面図である。 本発明の第１の実施形態例に係る生体機能計測装置の構成を示すブロック図である。 （Ａ）は本発明の第１の実施形態例に係る生体機能計測装置の第１の検知部を被験者の頭部に装着している状態を示す斜視図、（Ｂ）は他の形態に係る第１の検知部を被験者の頭部に装着している状態を示す斜視図である。 車両シートのヘッドレストの構成を示す正面図である。 本発明の第１の実施形態例に係る生体機能計測装置の表示部の表示例を示す説明図である。 本発明の第２の実施形態例に係る生体機能計測装置を示す側面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、頭髪かき分け具の例を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の第１の実施形態例に係る生体機能計測装置及び生体機能計測用車両の内部を概略的に示す側面図、図２は本発明の第１の実施形態例に係る生体機能計測装置の構成を示すブロック図、図３（Ａ）は本発明の第１の実施形態例に係る生体機能計測装置の第１の検知部を被験者の頭部に装着している状態を示す斜視図、（Ｂ）は他の形態に係る第１の検知部を被験者の頭部に装着している状態を示す斜視図、図４は車両シートのヘッドレストの構成を示す正面図、図５は本発明の第１の実施形態例に係る生体機能計測装置の表示部の表示例を示す説明図である。

図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施形態例に係る生体機能計測装置１は、生体機能計測用車両Ａ内の車両シート２に着座している被験者Ｈ（運転者や同乗者）に装着され、被験者Ｈの生体機能を検知するための検知部３と、検知部３によって検知された検知情報に基づいて、被験者Ｈの生体機能を計測する計測部４と、計測部４によって計測された各種データを表示するモニタ、ディスプレイ等の表示部５と、計測部４に電力を供給するための計測用電源部６（バッテリ）とを有する。

計測部４は、前側車両シート２（２ａ）の下方内部に収容されており、その収容部分には車両の振動を緩衝して計測部４を保護する緩衝材７や緩衝バネ８等からなる緩衝部が設けられている。緩衝部の緩衝材７や緩衝バネ８によって車両の上下左右の振動による計測部４への付加を吸収することが可能となる。

また、計測部４の収容部分には計測部４を所定の温度に調整するためのファン等の温度調整部９が設けられている。

また、車両シート２内は加熱しやすいため、車両シート２内の熱を排出する換気部を設けるのが好ましい。

計測用電源部６は、後側車両シート２ｂの下方内部に設けられており、車両用電源（図示せず）とは独立して、計測部４だけに電力を供給する専用の電源（バッテリ）である。

これによって、車両の電源を入れていなくても計測作業が可能となり、計測の効率を向上させることが可能となる。なお、検知部３及び表示部５は計測部４を介して電力が供給される。

検知部３は、被験者Ｈの脳の部位に装着される第１の検知部３ａと、被験者Ｈの筋肉の部位に装着される第２の検知部３ｂとを有する。

第１の検知部３ａは、例えば図３（Ａ）に示すように、被験者Ｈの前頭部を覆い、後頭部で装着固定できるように帯び状に構成されている。

第１の検知部３ａは、例えば被験者Ｈの脳の所定部位（例えば脳の前頭葉）に光を照射する第１の発光部１０（発光素子）と、被験者Ｈ内から出射する光を受光し検知する第２の受光部１１（受光素子）とを備えている。

第２の検知部３ｂは、例えば被験者Ｈの筋肉の所定部位（例えば脚部や腕部）に光を照射する第２の発光部１２（発光素子）と、被験者Ｈ内から出射する光を受光し検知する第２の受光部１３（受光素子）とを備えている。

第１の検知部３ａは、図３（Ｂ）に示すように、被験者Ｈの頭部に装着されるホルダ４０を有し、そのホルダ４０に第１の発光部１０を備えた第１のプローブ４１と第２の受光部１１を備えた第２のプローブ４２を取り付けるためのプローブ取付孔４０ａが所定間隔を隔てて複数形成されているものでもよい。

計測部４は、例えば第１の検知部３ａ及び第２の検知部３ｂによって検知された検知情報に基いて、酸化型ヘモグロビンの変化量及び還元型ヘモグロビンの変化量、それらの和である総ヘモグロビン変化量、酸化型ヘモグロビンの変化量と還元型ヘモグロビンの変化量の差である酸素交換変化量等を算出する算出部１４と、その算出部１４によって算出されたデータを記憶する記憶部１５と、算出されたデータに基づいてグラフや表を作成して表示部５に表示させる画像処理部１６と有する。

第１の検知部３ａは、車両シート２のヘッドレスト１７の内部に出し入れ可能に収容されている。

図４に示すように、ヘッドレスト１７には、蝶番１７ａ（図１参照）を支点として回動可能な蓋部１７ｂを有するとともに、第１の検知部３ａのファイバー１８が挿入され、蓋部１７ｂを閉じた時にファイバー１８を固定する挿入固定穴１７ｃが形成されている。

生体機能計測用車両Ａの天井部には、被験者Ｈが第１の検知部３ａを装着するためのスペースを広げるための開閉窓１９が設けられている。

ヘッドレスト１７には、蓋部１７ｂの開閉状態を検知するセンサ２０を有する（図４参照）。センサ２０により蓋部１７ｂが開いた状態であると検知された場合、開閉窓１９を開放し、センサ２０により蓋部１７ｂが閉じた状態であると検知された場合、開閉窓１９を閉鎖するように制御されている。これによって、被験者が第１の検知部３ａを装着する時に、開閉窓１９が開放されるので、装着作業を迅速かつ容易に行うことが可能となる。

車両シート２にはリール部２１が設けられ、リール部２１のボタン２１ａを押すことにより、第１の検知部３ａのファイバー１８を自動的に巻き取ることが可能である。

第２の検知部３ｂは、車両シート２の下方内部に開閉扉２２を介して出し入れ可能に収容されている。

表示部５は、前側車両シート２の背面側に設けられている。表示部５では、例えば図５に示すように、第１の検知部３ａ又は第２の検知部３ｂの各チャンネルのグラフ５ａ、車両の移動地点や時間との同期を示すグラフ５ｂ、２種類の異なるデータの相関関係を示す二次元ダイアグラム５ｃ等が表示される。
また、生体機能計測用車両Ａの車内の画像、外の景色の画像、車両の位置情報、速度情報、運転手の動作情報等のデータを表示部５で表示できるようにしてもよい。

なお、表示部５は車両シート２から着脱可能に取り付けられて、取り外して持ち運びできるようにしてもよい。

前側車両シート２の背面側には蝶番２３ａを支点として回動可能な操作台２３が取り付けられている。この操作台２３上にマウスやキーボード等を設置して、各種データを入力したり、操作することができる。

車両シート２には、ノートパソコン等の計測作業に必要な備品を収納するための備品収納室２４が設けられていてもよい。

本発明の第１の実施形態例によれば車両シート２の内部に生体機能計測用の検知部３や計測部４を収容することにより、生体機能計測用車両Ａ内の空きスペースを装置で占めることなく有効に活用できる。

また、生体機能計測用車両Ａ内の空きスペースが広くなるので、被験者Ｈへの検知部３の装着を迅速かつ容易に行うことができる。特に、運転席側と後部座席側のスペースが確保できるため、前側車両シート２ａを後側に傾斜させて倒すことにより、検知部３の装着がより容易になる。なお、前側車両シート２ａを倒しても車両Ａの機能が制限されるものではない。

また、被験者Ｈの姿勢を自由に設定することができるため、被験者Ｈが疲れることなく脳計測時間を長くとれるとともに、被験者Ｈのストレスを軽減して、運転以外の脳反応の混入を軽減できる。

また、生体機能計測用車両Ａ両内の空きスペースが広くなるので、車両内での装置の操作性をより向上させることができる。

さらに、生体機能計測用車両Ａ内の空きスペースが広くなるので、後側車両シート２ｂ席に着座している計測者の視野を通常の車両と同程度に確保でき、計測時の車酔い等の問題を防止できる。

図６は本発明の第２の実施形態例に係る生体機能計測装置を示す側面図である。

図６に示すように、本発明の第２の実施形態例に係る生体機能計測装置３０によれば、計測部４が車両シート２のヘッドレスト１７の内部に収容されている。これによって、さらに車両シート２を有効に活用することが可能となる。また、ヘッドレスト１７には、車両の振動を緩衝して計測部４を保護する緩衝材７や緩衝バネ８等からなる緩衝部が設けられている。

図７（Ａ）〜（Ｃ）は、頭髪かき分け具の例を示す斜視図である。

被験者Ｈの頭部に第１の検知部３ａを装着する際、頭髪が遮光になるので、被験者Ｈの頭髪をかき分けて、毛穴と毛穴の間の頭髪のない状態で、第１の発光部１０や第１の受光部１１を備えたプローブを設置する必要がある。

従来では、カメラ（内視鏡）でみながらかき分けていたが、内視鏡と、頭髪をかき分ける耳かきや櫛とが分離していたため、両手でそれぞれを持つ必要があったり、助手の補助が必要になる。

そこで、例えば、図７（Ａ）に示すように、ライトアップ可能なカメラ（内視鏡）４３の先端に耳かきのような刷毛部４４ａを一体に取り付けた頭髪かき分け具４５を用いてもよい。

また、図７（Ｂ）に示すように、ライトアップ可能なカメラ（内視鏡）４３の先端に櫛部４４ｂを一体に取り付けた頭髪かき分け具４６を用いてもよい。

さらに、図７（Ｃ）に示すように、ライトアップ可能なカメラ（内視鏡）４３の先端に左右に開閉する開閉部４４ｃを一体に取り付けた頭髪かき分け具４７を用いてもよい。

これらの頭髪かき分け具４５〜４７を用いることにより、第１の検知部３ａの装着作業をより効率的に行うことができる。

また、表示部５として車両シート２に設けられたメインモニタとは別にサブモニタを有してもよい。サブモニタは、例えば、図７（Ａ）〜（Ｃ）に示したライトアップ可能なカメラ（内視鏡）４３に接続することにより、狭いスペースであっても被験者Ｈの頭部の画像をサブモニタで確認しながら装着作業を行うことができる。この場合、サブモニタは、車両Ａの窓ガラス等に接着して設置されたり、被験者Ｈの左腕などに巻き付けてサブモニタを見ながら右手で操作できるようにしたり、運転席側のドアを開けて装着する場合には、ハンドルに巻き付けて設置されたりしてもよい。

また、モニタは、車両Ａの室内、特に被験者Ｈの運転状況（体の動き、ハンドル操作、アクセル、ブレーキの操作をする下半身の動き）や眼球の動き等の画像を表示して監視したり、自動車走行中の車外の景観の画像を表示して監視するために用いられる。この場合、サブモニタは操作台２３に設置されてもよい。

本発明は、上記実施の形態に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内において、種々の変更が可能である。

例えば、ｆＮＩＲＳ(functional near-infrared spectroscopy：機能的近赤外線スペクトロスコピィ)装置だけでなく、脳波計装置や筋電図計測装置等を車両シート２に収容してもよい。

また、開閉扉１９の代わりに、被験者Ｈの頭部の状態をみることができるようにサブモニタや鏡を設けてもよい。

さらに、検知部３によって検知された検知情報を無線で受信して計測部４に送信するための無線受信システムを車両シート２内に設けてもよい。

本発明の生体機能計測装置及び生体機能計測用車両は、自動車等の車両内にいる被験者（運転者や同乗者）の脳機能等の生体機能を計測するために用いられる。

Ａ：生体機能計測用車両
Ｈ：被験者
１：生体機能計測装置
２：車両シート
３：検知部
３ａ：第１の検知部
３ｂ：第２の検知部
４：計測部
５：表示部
６：計測用電源部
７：緩衝材（緩衝部）
８：緩衝バネ（緩衝部）
９：温度調整部
１０：第１の発光部
１１：第２の受光部
１２：第２の発光部
１３：第２の受光部
１４：算出部
１５：記憶部
１６：画像処理部
１７：ヘッドレスト
１８：ファイバー
１９：開閉窓
２０：センサ
２１：リール部
２２：開閉扉
２３：操作台
２４：備品収納室
３０：生体機能計測装置
４０：ホルダ
４１：第１のプローブ
４２：第２のプローブ
４３：ライトアップ可能なカメラ（内視鏡）
４５〜４７：頭髪かき分け具

Claims (10)

1. 車両内の車両シートに着座している被験者に装着され、前記被験者の生体機能を検知するための検知部と、前記検知部によって検知された検知情報に基づいて、前記被験者の生体機能を計測する計測部とを有する生体機能計測装置であって、
   前記検知部は、前記車両シートの内部に出し入れ可能に収容され、
   前記計測部は、前記車両シートのヘッドレストの内部に収容されている、
   ことを特徴とする生体機能計測装置。
2. 前記車両シートには、前記車両の振動を緩衝して前記計測部を保護する緩衝部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の生体機能計測装置。
3. 前記車両シートには、前記計測部の温度を調整する温度調整部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の生体機能計測装置。
4. 前記車両シートには、前記計測部に電力を供給するための計測用電源部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つの項に記載の生体機能計測装置。
5. 前記検知部は、少なくとも前記被験者の脳の部位に装着されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つの項に記載の生体機能計測装置。
6. 前記検知部は、前記被験者の脳の部位に装着される第１の検知部と、前記被験者の筋肉の部位に装着される第２の検知部とを有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つの項に記載の生体機能計測装置。
7. 前記第１の検知部は、前記車両シートのヘッドレストの内部に出し入れ可能に収容されていることを特徴とする請求項６に記載の生体機能計測装置。
8. 前記ヘッドレストには、蝶番を支点として回動可能な蓋部を有するとともに、前記第１の検知部のファイバーが挿入され、前記蓋部を閉じた時に前記ファイバーを固定する挿入固定穴が形成されている、ことを特徴とする請求項７に記載の生体機能計測装置。
9. 前記車両の天井部には、前記被験者が前記第１の検知部を装着するためのスペースを広げるための開閉窓が設けられ、
   前記蓋部の開閉状態を検知するセンサを有し、前記センサにより前記蓋部が開いた状態であると検知された場合、前記開放窓を開放し、前記センサにより前記蓋部が閉じた状態であると検知された場合、前記開放窓を閉鎖するように制御される、ことを特徴とする請求項８に記載の生体機能計測装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか１つの項に記載の生体機能計測装置を有することを特徴とする生体機能計測用車両

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