JP6447226B2 - 刺激付与装置 - Google Patents

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Description

本発明は、刺激付与装置に関する。
刺激付与装置の一形式として、特許文献１に示されているものが知られている。特許文献１の図２に示されているように、刺激付与装置は、車両の車線逸脱予知・検知手段あるいは／および運転者の居眠り検知手段を含む危険検知手段と、前記危険検知手段からの検知信号を受信すると正逆回転信号を出力し、電動シートを作動するモータを正逆回転させて前記電動シートに警報用振動を発生させる警報用モータ制御手段と、を備えている。これにより、電動シートの各部位を作動させるために予め設けられているモータを利用して運転者に振動による警報を発することができる。
また、刺激付与装置の他の一形式として、特許文献２に示されているものが知られている。特許文献１の図１に示されているように、刺激付与装置は、対象者である運転者Ｄが眠気を催すと、エアバッグ３が膨張して運転者Ｄの脊柱起立筋に圧覚刺激の覚醒刺激を付加し、生理計測装置８が脊柱起立筋の活動状態を示すパラメータとしての筋電位を計測し、計測された筋電位に基づいて覚醒維持ＥＣＵ１１がエアバッグ３により脊柱起立筋に付加される圧覚覚醒刺激の強度を運転者Ｄの脳細胞の活動を活発化させる適切な強度に制御するように構成されている。加えて、刺激付与装置は、振動体７が脊柱起立筋に振動刺激が付加されるように構成されている。その結果、眠気を催した運転者Ｄが効果的に覚醒状態に維持される。
特開２００８−２６０４４４号公報 特開２０１０−１７２５４１号公報
上述した特許文献１に記載されている刺激付与装置においては、電動シートに振動を与えるため、この振動が運転者への警報となり、運転者に危険を知らせることができる。しかし、危険を知らせるのみで運転者の眠気を十分に解消するには至らない。
また、上述した特許文献２に記載されている刺激付与装置においては、エアバッグ３が膨張して運転者Ｄの脊柱起立筋に圧覚刺激の覚醒刺激を付加することにより、運転者Ｄに刺激を付与している。しかし、刺激付与装置においては、刺激を付与する部位が適切でなく、運転者の眠気を十分に解消するには至らない。
本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、刺激付与装置において、覚醒効果が高い部位に刺激を付与することを目的とする。
上記の課題を解決するため、請求項１に係る刺激付与装置の発明は、ユーザが椅子に着席したときにユーザの広背筋の腱部に対向するように椅子に設けられ、ユーザの広背筋の腱部に刺激を付与する第一振動装置、および、ユーザが椅子に着席したときにユーザの中殿筋の腱部に対向するように椅子に設けられ、ユーザの中殿筋の腱部に刺激を付与する第二振動装置のうち少なくとも何れか一方と、第一振動装置および第二振動装置のうち少なくとも何れか一方を駆動制御することにより、ユーザに刺激を付与する駆動制御部を備えている制御装置と、を備えている。
これによれば、駆動制御部は、第一振動装置によるユーザの広背筋の腱部への刺激付与、および、第二振動装置によるユーザの中殿筋の腱部への刺激付与のうち少なくとも何れか一方を、ユーザに付与する。すなわち、刺激付与装置は、覚醒効果が高い部位に刺激を適切に付与することができる。
本発明による刺激付与装置の第一実施形態の概要を示す概要図である。 図１に示す刺激付与装置を示す上面図であり、刺激付与装置の振動部が収納されている状態を示している。 図１に示す刺激付与装置を示す上面図であり、刺激付与装置の振動部がユーザに接触している状態を示している。 刺激付与部位毎（骨格筋種毎）の眠気発生抑制効果を示す図である。 刺激付与部位毎（同一骨格筋の筋腹部と腱部）の眠気発生抑制効果を示す図である。 図１に示す制御装置を示すブロック図である。 振動刺激の周波数毎の眠気発生抑制効果を示す図である。 振動刺激の付与時間毎の眠気発生抑制効果を示す図である。 第三刺激パターンのうち車線変更する場合の一例を示す図である。 第三刺激パターンのうち交差点を曲がる場合の一例を示す図である。 広背筋に振動刺激を付与した場合の眠気解消効果を示す図である。 中殿筋に振動刺激を付与した場合の眠気解消効果を示す図である。 図１に示す制御装置で実行される制御プログラムのフローチャートである。 図１に示す制御装置で実行される制御プログラムのフローチャートである。 本発明による刺激付与装置の第二実施形態の概要を示す概要図である。
＜第一実施形態＞
以下、本発明による刺激付与装置の第一実施形態について説明する。図１に示すように、刺激付与装置１０は、車両Ａに搭載されている。刺激付与装置１０は、車両Ａの運転席である車両用シート２０に設けられている。車両用シート２０は、ユーザであるドライバＭが座る椅子である。車両用シート２０はシートクッション２１とシートバック２２から構成されている。
刺激付与装置１０は、図１および図２に示すように、本体１１と、本体１１に設けられている第一振動装置１２と、本体１１に設けられている第二振動装置１３と、第一振動装置１２および第二振動装置１３を制御する制御装置４０と、を備えている。
なお、刺激付与装置１０は、図１に示すように、車両側（例えば車両用シート２０や車体フレームなど）に搭載するようにしてもよく、本体１１に内蔵するようにしてもよい。
本体１１は、車両用シート２０と別体に構成されており、車両用シート２０に着脱可能に取り付け可能である。本体１１は、ドライバＭが着席可能なバケットシート形状に形成されている。バケットシート形状は、一般的な車両用シートに比べ、左右のへりを極端に高め、尻や肩を深く包むような形状である。本体１１は、ドライバＭ（ユーザ）の脇腹、腰、腿の体側を覆うように構成されている。
第一振動装置１２は、本体１１に設けられ、ドライバＭの広背筋の腱部に刺激を付与する振動装置である。第一振動装置１２は、本体１１を介して車両用シート２０に設けられる。第一振動装置１２は、右側の広背筋に刺激を付与する右側第一振動装置（右側広背筋振動装置）１２Ｒと、左側の広背筋に刺激を付与する左側第一振動装置（左側広背筋振動装置）１２Ｌとから構成されている。右側第一振動装置１２Ｒは、本体１１であって、ドライバＭが本体１１に着席したときドライバＭの右側の広背筋の腱部Ｍ１Ｒが対向する部位付近に配置されるのが好ましい。左側第一振動装置１２Ｌは、本体１１であって、ドライバＭが本体１１に着席したときドライバＭの左側の広背筋の腱部Ｍ１Ｌが対向する部位付近に配置されるのが好ましい。
第二振動装置１３は、本体１１に設けられ、ドライバＭの中殿筋の腱部に刺激を付与する振動装置である。第二振動装置１３は、本体１１を介して車両用シート２０に設けられる。第二振動装置１３は、右側の中殿筋に刺激を付与する右側第二振動装置（右側中殿筋振動装置）１３Ｒと、左側の中殿筋に刺激を付与する左側第二振動装置（左側中殿筋振動装置）１３Ｌとから構成されている。右側第二振動装置１３Ｒは、本体１１であって、ドライバＭが本体１１に着席したときドライバＭの右側の中殿筋の腱部Ｍ２Ｒが対向する部位付近に配置されるのが好ましい。左側第二振動装置１３Ｌは、本体１１であって、ドライバＭが本体１１に着席したときドライバＭの左側の中殿筋の腱部Ｍ２Ｌが対向する部位付近に配置されるのが好ましい。
右側第一振動装置１２Ｒは、図２および図３に示すように、右側の広背筋の腱部Ｍ１Ｒに当接して振動を付与する振動部１２Ｒ１と、振動部１２Ｒ１をドライバＭに対して進退移動させる移動部１２Ｒ２とから構成されている。移動部１２Ｒ２の基部は本体１１に固定され、移動部１２Ｒ２の先端部は振動部１２Ｒ１が固定されている。振動部１２Ｒ１はモータ（図示省略）を内蔵しており、モータの出力軸の回転運動を直線運動に変換して振動を発生させる構成となっている。なお、振動部１２Ｒ１はリニアモータを内蔵し、モータの出力軸の直動運動によって振動を発生させる構成としてもよい。移動部１２Ｒ２は、エアポンプからのエアの給排に応じて収縮するエアバッグで構成するのもよく、リンク機構とモータとの組み合わせで構成するようにしてもよい。
左側第一振動装置１２Ｌも、右側第一振動装置１２Ｒと同様に、左側の広背筋の腱部Ｍ１Ｌに当接して振動を付与する振動部１２Ｌ１と、振動部１２Ｌ１を進退移動させる移動部１２Ｌ２とから構成されている。右側第二振動装置１３Ｒも、右側第一振動装置１２Ｒと同様に、右側の中殿筋の腱部Ｍ２Ｒに当接して振動を付与する振動部１３Ｒ１と、振動部１３Ｒ１を進退移動させる移動部１３Ｒ２とから構成されている。左側第二振動装置１３Ｌも、右側第一振動装置１２Ｒと同様に、左側の中殿筋の腱部Ｍ２Ｌに当接して振動を付与する振動部１３Ｌ１と、振動部１３Ｌ１を進退移動させる移動部１３Ｌ２とから構成されている。
なお、刺激付与装置１０は車両用シート２０に内蔵する構成としてもよい。
刺激を付与する部位を特定の部位（すなわち広背筋の腱部および中殿筋の腱部）に設定した理由を説明する。本願発明者は、実験により、特定の骨格筋の腱部（筋腱移行部も含む）に高い覚醒効果があることを見出した。特定の骨格筋は、広背筋および中殿筋である。図４には、複数の骨格筋の腱部に対して、被験者が眠くない第一睡眠レベルのときに振動刺激を付与した場合の実験結果が示されている。横軸が振動刺激を付与した時点からの経過時間を示し、縦軸が睡眠レベルの度合いを示している。
振動刺激は周波数１００Ｈｚを３０秒連続付与される刺激で同一である。この刺激を刺激対象の骨格筋を変えて付与して睡眠レベルを測定する。睡眠レベルは被験者の自己申告でもよく、測定するようにしてもよい。中殿筋の起始側腱部に付与した場合の睡眠レベルの変化を四角で示し、ハムストリングスの起始側腱部に付与した場合の睡眠レベルの変化をひし形で示し、広背筋上部繊維の起始（肋骨）側腱部に付与した場合の睡眠レベルの変化を丸で示し、僧帽筋上部の起始側腱部に付与した場合の睡眠レベルの変化を三角で示している。なお、ハムストリングスは下肢後面の筋肉の総称であり、大腿二頭筋、半膜様筋、半腱様筋などである。
この実験結果から明らかなように、ハムストリングスおよび僧帽筋では睡眠レベルは早い時間から眠い側に大きくなっている。これに対して、広背筋および中殿筋では睡眠レベルは眠くない第一睡眠レベルを比較的長い期間維持している。よって、広背筋および中殿筋の腱部は眠気発生の抑制効果が高いということ、すなわち高い覚醒効果を維持できるということである。
なお、骨格筋には、筋の状態をセンシングする筋紡錘というセンサが存在し、その筋紡錘が活性化した情報が脳幹網様態へと伝わり、脳の活動水準が高まる（覚醒水準が高まる）。また、広背筋および中殿筋は、筋紡錘を多く含むタイプＩ繊維であり、また、複数の骨格筋が折り重ならない配置であるため、反応特性の異なる他の骨格筋の影響を受けずに安定した効果を得ることができる。
さらに、広背筋および中殿筋でも筋腹部より腱部のほうが効果が高いことを本願発明者は、実験により見出した。図５には、同一骨格筋の筋腹部および腱部に対して、被験者が眠くない第一睡眠レベルのときに振動刺激を付与した場合の実験結果が示されている。横軸が振動刺激を付与した時点からの経過時間を示し、縦軸が睡眠レベルの度合いを示している。
振動刺激は周波数１００Ｈｚを３０秒連続付与される刺激で同一である。この刺激を同一骨格筋にて刺激部位を変えて付与して睡眠レベルを測定する。睡眠レベルは被験者の自己申告でもよく、測定するようにしてもよい。広背筋の上部繊維の筋腹部に付与した場合の睡眠レベルの変化を四角で示し、広背筋の上部繊維の起始（肋骨）側腱部に付与した場合の睡眠レベルの変化を丸で示している。
この実験結果から明らかなように、筋腹部では睡眠レベルは早い時間から眠い側に大きくなっている。これに対して、起始側腱部では睡眠レベルは眠くない第一睡眠レベルを比較的長い期間維持している。よって、腱部は眠気発生の抑制効果が高いということ、すなわち高い覚醒効果を維持できるということである。
制御装置４０には、図６に示すように、ドライバモニター３１、周辺情報検知センサ３２、カーナビゲーション３３、アクセルセンサ３４ａ、ブレーキスイッチ３５ａ、選択スイッチ３６、および刺激付与スイッチ３７が電気的に接続されている。
ドライバモニター３１は、図１に示すように、車両Ａの車内（例えばダッシュボード、ルームミラー）に搭載され、ドライバＭを監視する装置であり、例えばカメラを含んで構成されている。ドライバモニター３１は、カメラによって撮像したドライバＭの表情からドライバＭの眠気の有無を検知する。例えば、ドライバＭのあくびの増大、まばたきの増大（または減少）、瞼の閉じ状態があれば、眠気がある旨を検知する。ドライバモニター３１の検知結果は、制御装置４０に出力される。なお、ドライバモニター３１は、カメラによって撮像したドライバＭの表情情報を制御装置４０に出力し、制御装置４０がその表情情報からドライバＭの眠気の有無を判定するようにしてもよい。
周辺情報検知センサ３２は、車両Ａの前部（例えばフロントバンパー、フロントグリル、室内前方（ルームミラー周辺））や後部（例えばリアバンパー、室内後方）に搭載され、車両Ａの周辺情報を検知するセンサであり、例えばミリ波レーダやカメラで構成されている。車両Ａの周辺情報は、車両Ａの前後方向や側方の障害物（車両、人など）の存在である。周辺情報検知センサ３２の検知結果は、制御装置４０に出力される。
カーナビゲーション３３は、車両Ａの車内（例えばダッシュボード）に搭載され、車両Ａの走行時に現在位置や目的地への経路案内を行なう装置である。カーナビゲーション３３は、車両Ａの走行車線の変更、右左折を案内する。この案内内容は制御装置４０に出力される。
アクセルセンサ３４ａは、アクセルペダル３４の付近に設置され、アクセルペダル３４の開度、アクセルペダル３４のオン・オフを検知するものである。アクセルセンサ３４ａの検知結果は、制御装置４０に出力される。
ブレーキスイッチ３５ａは、ブレーキペダル３５の付近に設置され、ブレーキペダル３５のオン・オフを検知するものである。ブレーキスイッチ３５ａの検知結果は、制御装置４０に出力される。
選択スイッチ３６は、眠気発生抑制支援または眠気解消支援のいずれかを選択するためのスイッチであり、選択結果は制御装置４０に出力される。なお、いずれも選択しない選択位置を設けるようにしてもよい。
眠気発生抑制支援は、ドライバＭが眠くないとき（第一睡眠レベル）に刺激を付与して、刺激を付与した時点から少なくとも所定時間は眠気の発生を抑制する制御である。この所定時間は人によって長さが異なる。
また、眠気解消支援は、ドライバＭが眠いとき（第三睡眠レベル）に刺激を付与して、眠気を解消する制御である。
睡眠レベルは、眠くない第一睡眠レベル、少し眠い第二睡眠レベル、眠い第三睡眠レベル、および非常に眠い第四睡眠レベルの４段階である。
刺激付与スイッチ３７は、ドライバＭの要求によって刺激を付与するためのスイッチである。刺激付与スイッチ３７のオン・オフ状態は制御装置４０に出力される。刺激付与スイッチ３７がオンされると、各振動装置１２Ｒ，１２Ｌ，１３Ｒ，１３Ｌが所定の刺激パターンで駆動されて、ドライバＭに刺激を付与する。なお、刺激付与スイッチ３７がオンされる度にドライバＭに刺激を付与してもよく、刺激付与スイッチ３７がオンされている間において、所定時間毎にドライバＭに刺激を付与してもよい。
制御装置４０は、図６に示すように、スイッチ状態取得・判定部４１、眠気発生抑制判定部４２、眠気解消判定部４３、各刺激パターン決定部４４ａ〜４４ｄ、運転情報取得部４５、および駆動制御部４６を備えている。
スイッチ状態取得・判定部４１は、選択スイッチ３６によって、眠気発生抑制支援、眠気解消支援またはいずれも未選択のいずれかが選択されると、その選択結果を選択スイッチ３６から取得し、選択スイッチ３６によって選択された支援または未選択を判定する。また、スイッチ状態取得・判定部４１は、刺激付与スイッチ３７のオン・オフ状態を刺激付与スイッチ３７から取得し、刺激付与スイッチ３７がオンされたか否かを判定する。
眠気発生抑制判定部４２は、車両用シート２０に座っているドライバＭの眠気の発生の抑制（眠気発生抑制）をする必要があるか否かの判定（眠気発生抑制判定）をする第一判定部である。眠気発生抑制判定部４２は、ドライバＭの操作部材の操作に基づいてドライバＭの眠気の発生を抑制する必要があるか否かを判定する。眠気発生抑制判定部４２は、選択スイッチ３６によって眠気発生抑制支援が選択されている旨の判定結果をスイッチ状態取得・判定部４１から取得すると、眠気発生抑制判定を実施する。操作部材は、例えばアクセルペダル３４、ブレーキペダル３５である。
眠気発生抑制判定部４２は、アクセルセンサ３４ａの検知結果をアクセルセンサ３４ａから取得するとともに、ブレーキスイッチ３５ａの検知結果をブレーキスイッチ３５ａから取得する。眠気発生抑制判定部４２は、これら取得した検知結果からドライバＭの眠気の発生を抑制する必要があるか否かを判定する。例えば、眠気発生抑制判定部４２は、アクセルペダル３４が所定時間継続して踏まれている場合、ブレーキペダル３５が踏まれた場合には、ドライバＭの眠気の発生を抑制する必要があると判定する。
なお、いずれの操作（アクセル操作、ブレーキ操作）を判定対象操作とするかをドライバＭが選択できるような構成にしてもよい。
眠気解消判定部４３は、車両用シート２０に座っているドライバＭの眠気の解消（眠気解消）をする必要があるか否かの判定（眠気解消判定）をする第二判定部である。眠気解消判定部４３は、選択スイッチ３６によって眠気解消支援が選択されている旨の判定結果をスイッチ状態取得・判定部４１から取得すると、眠気解消判定を実施する。
眠気解消判定部４３は、ドライバモニター３１の検知結果（ドライバＭの眠気の有無）をドライバモニター３１から取得する。眠気解消判定部４３は、ドライバＭの眠気が有る旨を取得した場合、ドライバＭの眠気を解消する必要があると判定する。なお、ドライバＭのあくびの増大、まばたきの増大（または減少）、瞼の閉じ状態など表情変化があれば、眠気がある旨を検知する。
なお、判定対象の表情変化は、ドライバＭによって選択が可能となる構成としてもよい。また、刺激付与スイッチ３７がオンされた時点前後の表情変化を記憶しておき、ドライバＭにでやすい特徴的な表情変化を導出し、その特徴のある表情変化を判定対象の表情変化としてもよい。
第四刺激パターン決定部４４ｄは、刺激付与スイッチ３７がオンされた旨の判定結果をスイッチ状態取得・判定部４１から取得すると、第四刺激パターンを決定する。第四刺激パターンは、基本刺激パターンであり、周波数が９０〜１１０Ｈｚで、かつ、一回の連続付与時間が２０〜４０秒に設定されるのが好ましい。また、周波数は１００Ｈｚに設定されるのがより好ましい。一回の連続付与時間が３０秒に設定されるのがより好ましい。
最適な周波数は実験により導出される。実験結果は、図７に示すとおりである。図７には、広背筋の腱部のうち上部繊維の起始（肋骨）側腱部（筋腱移行部も含む）に対して、被験者が眠くない第一睡眠レベルのときに振動刺激を付与した場合の実験結果が示されている。横軸が振動刺激を付与した時点からの経過時間を示し、縦軸が睡眠レベルの度合いを示している。
連続付与時間は３０秒で固定し、周波数を５０Ｈｚ〜１２０Ｈｚで変化させて睡眠レベルを測定する。睡眠レベルは被験者の自己申告でもよく、測定するようにしてもよい。周波数５０Ｈｚを３０秒連続付与した場合の睡眠レベルの変化を四角で示し、周波数８０Ｈｚを３０秒連続付与した場合の睡眠レベルの変化をひし形で示し、周波数１００Ｈｚを３０秒連続付与した場合の睡眠レベルの変化を丸で示し、周波数１２０Ｈｚを３０秒連続付与した場合の睡眠レベルの変化を三角で示している。この実験結果から明らかなように、最適な周波数は、１００Ｈｚである。１００Ｈｚをピークに周波数が大きくなっても小さくなっても睡眠レベルは眠い側に大きくなる。
最適な一回の連続付与時間は実験により導出される。実験結果は、図８に示すとおりである。図８には、広背筋の腱部のうち上部繊維の起始（肋骨）側腱部（筋腱移行部も含む）に対して、被験者が眠くない第一睡眠レベルのときに振動刺激を付与した場合の実験結果が示されている。横軸が振動刺激を付与した時点からの経過時間を示し、縦軸が睡眠レベルの度合いを示している。
周波数は１００Ｈｚで固定し、連続付与時間を１５秒〜６０秒で変化させて睡眠レベルを測定する。睡眠レベルは被験者の自己申告でもよく、測定するようにしてもよい。周波数１００Ｈｚを１５秒連続付与した場合の睡眠レベルの変化を四角で示し、周波数１００Ｈｚを３０秒連続付与した場合の睡眠レベルの変化を丸で示し、周波数１００Ｈｚを６０秒連続付与した場合の睡眠レベルの変化を三角で示している。この実験結果から明らかなように、最適な連続付与時間は、３０秒である。１５秒でも６０秒でも睡眠レベルは早い時間から眠い側に大きくなる。
このように、周波数が１００Ｈｚで、かつ、一回の連続付与時間が３０秒に設定される刺激が、覚醒効果が最も高い。なお、広背筋の腱部だけでなく、中殿筋の腱部（特に起始側腱部（筋腱移行部も含む））でも同様な結果を得ることができる。
また、第四刺激パターンは、全ての振動装置１２Ｒ，１２Ｌ，１３Ｒ，１３Ｌを同時に振動させる振動（全振動）を繰り返す刺激パターンでよく、右側第一振動装置１２Ｒおよび左側第一振動装置１２Ｌのみを同時に振動させる振動（広背筋振動）を繰り返す刺激パターンでもよく、右側第二振動装置１３Ｒおよび左側第二振動装置１３Ｌのみを同時に振動させる振動（中殿筋振動）を繰り返す刺激パターンでもよい。また、１回目は全振動、２回目は広背筋振動、３回目は中殿筋、以降はこの繰り返す刺激パターンでもよい。刺激の順番は、これに限定されない。また、右側振動装置１２Ｒ，１３Ｒのみを同時に振動させる振動（右側振動）、および左側振動装置１２Ｌ，１３Ｌのみを同時に振動させる振動（左側振動）を刺激パターンに入れてもよい。
第一刺激パターン決定部４４ａは、眠気発生抑制判定部４２によってドライバＭの眠気の発生を抑制する必要があると判定された場合、ドライバＭの眠気の発生を抑制するための第一刺激パターンを決定する。第一刺激パターンは、第四刺激パターンと基本的には同一刺激パターンである。
第二刺激パターン決定部４４ｂは、眠気解消判定部４３によってドライバＭの眠気の解消をする必要があると判定された場合、ドライバＭの眠気の解消をするための第二刺激パターンを決定する。第二刺激パターンも、第四刺激パターンと基本的には同一刺激パターンである。
運転情報取得部４５は、車両Ａの運転に関する情報である運転情報を取得する。車両の運転に関する情報である運転情報は、車両Ａの周辺に関する情報である車両周辺情報、および車両Ａの案内に関する案内情報のうち少なくとも１つを含んでいる。運転情報取得部４５は、周辺情報検知センサ３２から車両周辺情報を取得するとともに、カーナビゲーション３３から案内情報を取得する。
第三刺激パターン決定部４４ｃは、運転情報取得部４５によって取得された車両Ａの運転に関する情報である運転情報の種類に応じた第三刺激パターンをそれぞれ決定する。
運転情報が車両周辺情報である場合について説明する。障害物が車両Ａの後方にある場合（特に接近している場合）、第三刺激パターンは、右側第一振動装置１２Ｒおよび左側第一振動装置１２Ｌのみを同時に振動させる振動（広背筋振動）を繰り返す刺激パターンに決定するのが好ましい。障害物が車両Ａの前方にある場合（特に接近している場合）、第三刺激パターンは、右側第二振動装置１３Ｒおよび左側第二振動装置１３Ｌのみを同時に振動させる振動（中殿筋振動）を繰り返す刺激パターンに決定するのが好ましい。障害物が車両Ａの右方にある場合、第三刺激パターンは、右側第一振動装置１２Ｒおよび右側第二振動装置１３Ｒのみを同時に振動させる振動（右側振動）を繰り返す刺激パターンに決定するのが好ましい。障害物が車両Ａの左方にある場合、第三刺激パターンは、左側第一振動装置１２Ｌおよび左側第二振動装置１３Ｌのみを同時に振動させる振動（左側振動）を繰り返す刺激パターンに決定するのが好ましい。
このように、障害物の存在方向と刺激を付与させる振動装置の位置（振動付与部位）とを対応させる構成とするのが好ましい。さらに、障害物が車両Ａの右前方にある場合、第三刺激パターンは、右側第二振動装置１３Ｒのみを振動させる振動を繰り返す刺激パターンに決定してもよい。障害物が車両Ａの左前方にある場合、第三刺激パターンは、左側第二振動装置１３Ｌのみを振動させる振動を繰り返す刺激パターンに決定してもよい。障害物が車両Ａの右後方にある場合、第三刺激パターンは、右側第一振動装置１２Ｒのみを振動させる振動を繰り返す刺激パターンに決定してもよい。障害物が車両Ａの左後方にある場合、第三刺激パターンは、左側第一振動装置１２Ｌのみを振動させる振動を繰り返す刺激パターンに決定してもよい。
運転情報が案内情報である場合について説明する。車両Ａが車線を移動（変更）する場合について説明する。例えば右車線に移動する場合、図９に示すように、第三刺激パターンは、移動案内の開始から最初の第一所定時間ｔ１に振幅Ｖ１の左側振動（左側振動装置１２Ｌおよび１３Ｌによる）のみを行い、次に第二所定時間ｔ２に左側振動を振幅Ｖ２に下げて行うとともに、振幅Ｖ１の右側振動（右側振動装置１２Ｒおよび１３Ｒによる）を行い、次に第一所定時間ｔ１に振幅Ｖ１の左側振動を行うとともに、右側振動を振幅Ｖ２に下げて行う、刺激パターンである。車線の移動の案内が終了するまで、前述した刺激パターンが繰り返し実行される。車線の移動の案内が終了すると、左右で同じ振幅の刺激を付与した後で刺激の付与は停止される。なお、左車線に移動する場合、最初の振動は右側振動から開始される。また、第二所定時間ｔ２は第一所定時間ｔ１より長く設定されている。振幅Ｖ２は振幅Ｖ１の１／４から３／４までの値に設定されるのがこのましく半分に設定されるのより好ましい。また、振動が付与される総時間である振動付与時間Ｔは２０秒〜４０秒が好ましい。
このように、誘導方向と刺激を付与させる振動装置の位置（振動付与部位）の順番とは対応させて構成されている。
車両Ａが交差点を曲がる場合について説明する。例えば右折する場合、図１０に示すように、第三刺激パターンは、前述した車線の移動と同様に、右折案内の開始から最初の第一所定時間ｔ１に振幅Ｖ１の左側振動（左側振動装置１２Ｌまたは１３Ｌによる）のみを行い、次に第二所定時間ｔ２に左側振動を振幅Ｖ２に下げて行うとともに、振幅Ｖ１の右側振動（右側振動装置１２Ｒまたは１３Ｒによる）を行い、次に第一所定時間ｔ１に振幅Ｖ１の左側振動を行うとともに、右側振動を振幅Ｖ２に下げて行う、刺激パターンである。交差点を曲がる案内が終了するまで、前述した刺激パターンが繰り返し実行される。交差点を曲がる案内が終了すると、左右で同じ振幅の刺激を付与した後で刺激の付与は停止される。なお、左折する場合、最初の振動は右側振動から開始される。
このように、誘導方向と刺激を付与させる振動装置の位置（振動付与部位）の順番とは対応させて構成されている。
さらに、運転情報が、イグニッションスイッチ３８ａがオン状態にあるか否かの情報であるイグニッションスイッチオン情報である場合について説明する。イグニッションスイッチオン情報は、エンジン３８が起動状態にあるか否かを示すエンジン起動状態情報である。すなわち、イグニッションスイッチ３８ａがオン状態であれば、エンジン３８は起動状態であり、イグニッションスイッチ３８ａがオフ状態であれば、エンジン３８は非起動状態である。
運転情報取得部４５は、エンジンＥＣＵ３８ｂからイグニッションスイッチオン状態情報（すなわちエンジン起動状態情報）を取得する。エンジンＥＣＵ３８ｂは、イグニッションスイッチ３８ａのオン状態、エンジン３８の起動状態を監視している。第三刺激パターン決定部４４ｃは、運転情報取得部４５からイグニッションスイッチオン状態情報（すなわちエンジン起動状態情報）を取得すると、それに応じた第三刺激パターンを決定する。
この場合、第三刺激パターンは、第四刺激パターンと基本的には同一刺激パターンである。具体的には、第三刺激パターンは、イグニッションスイッチ３８ａが押された時点に、全振動、広背筋振動、中殿筋振動などが付与される刺激パターンである。また、第三刺激パターンは、イグニッションスイッチ３８ａが既に押されてオン状態である場合、さらにイグニッションスイッチ３８ａが押された時点に、全振動、広背筋振動、中殿筋振動などが付与される刺激パターンである。
駆動制御部４６は、上述した各刺激パターン決定部４４ａ〜４４ｄによって決定された各刺激パターンにしたがって第一振動装置１２および第二振動装置１３の少なくとも何れか一方を駆動制御することにより、ドライバＭに刺激を付与する。
ドライバＭの眠気の発生を抑制する必要があると判定された場合、駆動制御部４６は、第一刺激パターンに基づいて各振動装置１２Ｒ，１２Ｌ，１３Ｒ，１３Ｌを駆動させドライバＭに刺激を付与して、ドライバＭの眠気の発生を抑制する眠気発生抑制支援を行う。また、ドライバＭの眠気の解消をする必要があると判定された場合、駆動制御部４６は、第二刺激パターンに基づいて各振動装置１２Ｒ，１２Ｌ，１３Ｒ，１３Ｌを駆動させドライバＭに刺激を付与して、ドライバＭの眠気を解消する眠気解消支援を行う。さらに、ドライバＭ自身が刺激を要求する場合（ドライバＭが刺激付与スイッチ３７をオンした場合）、駆動制御部４６は、第四刺激パターンに基づいて各振動装置１２Ｒ，１２Ｌ，１３Ｒ，１３Ｌを駆動させドライバＭに刺激を付与して、ドライバＭの眠気を解消する眠気解消支援を行う。
また、運転情報をドライバＭに案内する場合、駆動制御部４６は、第三刺激パターンに基づいて各振動装置１２Ｒ，１２Ｌ，１３Ｒ，１３Ｌを駆動させドライバＭに刺激を付与して、運転情報の付与の支援を行う。
このようにドライバＭに対して付与された刺激の効果について説明する。
特定身体部位に刺激を付与した場合の効果のうち眠気発生抑制効果は、図４および図５に示すように、広背筋および中殿筋では睡眠レベルは眠くない第一睡眠レベルを比較的長い期間維持できるということである。よって、広背筋および中殿筋の腱部は眠気発生の抑制効果が高いということ、すなわち高い覚醒効果を維持できるということである。
特定身体部位に刺激を付与した場合の効果のうち眠気解消効果は、図１１および図１２に示す。図１１には、広背筋上部繊維の起始（肋骨）側の腱部（筋腱移行部も含む）に対し、被験者が眠い第三睡眠レベルのときに振動刺激を付与した場合の実験結果が示されている。振動刺激は、周波数１００Ｈｚを３０秒連続付与される刺激である。黒四角が振動刺激付与のタイミングを示しており、被験者が眠い第三睡眠レベルに達した時点と合致する。振動刺激が付与された時点直後では、睡眠レベルは眠くない第一睡眠レベルとなる。このように振動刺激による眠気解消に高い効果があることがわかる。
図１２には、中殿筋の起始側腱部（筋腱移行部も含む）に対し、被験者が眠い第三睡眠レベルのときに振動刺激を付与した場合の実験結果が示されている。振動刺激は、周波数１００Ｈｚを３０秒連続付与される刺激である。黒四角が振動刺激付与のタイミングを示しており、被験者が眠い第三睡眠レベルに達した時点と合致する。振動刺激が付与された時点直後では、睡眠レベルは眠くない第一睡眠レベルとなる。このように振動刺激による眠気解消に高い効果があることがわかる。さらに、中殿筋の方が広背筋より眠気解消効果（眠気発生抑制効果）が長く維持されている。
次に、上述のように構成された刺激付与装置１０の作動について図１３および図１４に示すフローチャートに沿って説明する。
制御装置４０は、ステップＳ１０２において、上述したスイッチ状態取得・判定部４１と同様に、選択スイッチ３６および刺激付与スイッチ３７のスイッチ状態を取得し判定する。すなわち、制御装置４０は、選択スイッチ３６および刺激付与スイッチ３７が操作されたか否かを判定する。
選択スイッチ３６および刺激付与スイッチ３７が操作されていない場合、制御装置４０は、ステップＳ１０２の処理を繰り返し実行する。選択スイッチ３６および刺激付与スイッチ３７が操作された場合、制御装置４０は、プログラムをステップＳ１０４以降に進める。
ステップＳ１０４において、制御装置４０は、上述したスイッチ状態取得・判定部４１と同様に、操作されたスイッチを判定する。制御装置４０は、刺激付与スイッチ３７がオンされた場合には、プログラムをステップＳ１０６に進め、選択スイッチ３６によって眠気発生抑制支援が選択された場合には、プログラムをステップＳ１１０に進め、選択スイッチ３６によって眠気解消支援が選択された場合には、プログラムをステップＳ１１８に進める。
刺激付与スイッチ３７がオンされた場合（すなわちドライバＭ自身が刺激を要求した場合）には、制御装置４０は、ステップＳ１０６において、上述した第四刺激パターン決定部４４ｄと同様に、第四刺激パターンを決定する。そして、制御装置４０は、ステップＳ１０８において、上述した駆動制御部４６と同様に、第四刺激パターンに基づいて各振動装置１２Ｒ，１２Ｌ，１３Ｒ，１３Ｌを駆動させドライバＭに刺激を付与して、ドライバＭの眠気を解消する眠気解消支援を行う。
制御装置４０は、ステップＳ１０４，１１０，１１２において、上述した眠気発生抑制判定部４２と同様に、車両用シート２０に座っているドライバＭの眠気の発生の抑制（眠気発生抑制）をする必要があるか否かの判定（眠気発生抑制判定）をする（第一判定部）。具体的には、制御装置４０は、判定対象操作が選択（決定）されている場合（ステップＳ１１０にて「ＹＥＳ」）、選択された判定対象操作が出現すると（ステップＳ１１２にて「ＹＥＳ」）、ドライバＭの眠気の発生を抑制する必要があると判定する。
ドライバＭの眠気の発生を抑制する必要があると判定された場合、制御装置４０は、ステップＳ１１４において、上述した第一刺激パターン決定部４４ａと同様に、第一刺激パターンを決定する。そして、制御装置４０は、ステップＳ１１６において、上述した駆動制御部４６と同様に、第一刺激パターンに基づいて各振動装置１２Ｒ，１２Ｌ，１３Ｒ，１３Ｌを駆動させドライバＭに刺激を付与して、ドライバＭの眠気の発生を抑制する眠気発生抑制支援を行う。
制御装置４０は、ステップＳ１０４，１１８，１２０において、上述した眠気解消判定部４３と同様に、車両用シート２０に座っているドライバＭの眠気の解消（眠気解消）をする必要があるか否かの判定（眠気解消判定）をする（第二判定部）。具体的には、制御装置４０は、判定対象の表情変化が選択（決定）されている場合（ステップＳ１１８にて「ＹＥＳ」）、選択された表情変化が出現すると（ステップＳ１２０にて「ＹＥＳ」）、ドライバＭの眠気を解消する必要があると判定する。
ドライバＭの眠気の解消をする必要があると判定された場合、制御装置４０は、ステップＳ１２２において、上述した第二刺激パターン決定部４４ｂと同様に、第二刺激パターンを決定する。そして、制御装置４０は、ステップＳ１２４において、上述した駆動制御部４６と同様に、第二刺激パターンに基づいて各振動装置１２Ｒ，１２Ｌ，１３Ｒ，１３Ｌを駆動させドライバＭに刺激を付与して、ドライバＭの眠気を解消する眠気解消支援を行う。
制御装置４０は、ステップＳ２０２において、上述した運転情報取得部４５と同様に、車両Ａの運転に関する情報である運転情報を取得する。制御装置４０は、運転情報を取得した場合、ステップＳ２０２にて「ＹＥＳ」と判定し、プログラムをステップＳ２０４に進める。制御装置４０は、運転情報を取得していない場合、ステップＳ２０２にて「ＮＯ」の判定を繰り返す。
制御装置４０は、ステップＳ２０４において、上述した第三刺激パターン決定部４４ｃと同様に、第三刺激パターンを決定する。そして、制御装置４０は、ステップＳ２０６において、上述した駆動制御部４６と同様に、第三刺激パターンに基づいて各振動装置１２Ｒ，１２Ｌ，１３Ｒ，１３Ｌを駆動させドライバＭに刺激を付与して、運転情報の付与の支援を行う。
上述した第一実施形態から明らかなように、本第一実施形態に係る刺激付与装置１０は、ドライバＭ（ユーザ）が座る車両用シート２０（椅子）に設けられ、ドライバＭの広背筋の腱部に刺激を付与する第一振動装置１２、および、車両用シート２０に設けられ、ドライバＭの中殿筋の腱部に刺激を付与する第二振動装置１３のうち少なくとも何れか一方と、第一振動装置１２および第二振動装置１３のうち少なくとも何れか一方を駆動制御することにより、ドライバＭに刺激を付与する駆動制御部４６を備えている制御装置４０と、を備えている。
これによれば、駆動制御部４６は、第一振動装置１２によるドライバＭの広背筋の腱部への刺激付与、および、第二振動装置１３によるドライバＭの中殿筋の腱部への刺激付与のうち少なくとも何れか一方を、ドライバＭに付与する。すなわち、刺激付与装置１０は、覚醒効果が高い部位に刺激を適切に付与することができる。
また、眠気発生抑制支援は、睡眠負債が大きい状態や疲労感が強い状態にはより有効である。
また、ユーザの意志によって眠気発生抑制支援や眠気解消支援を選択するので、刺激に対するネガティブな心理を軽減することができる。また、判定対象操作をユーザが選択することによって、対象となる操作へのユーザの意識も高まり、振動刺激効果と意識効果とにより眠気発生抑制効果をより高めることができる。
また、第一振動装置１２および第二振動装置１３から付与される各刺激は、周波数が９０〜１１０Ｈｚで、かつ、一回の連続付与時間が２０〜４０秒に設定されている。
これによれば、刺激付与装置１０は、より適切な刺激を覚醒効果が高い部位に付与することができる。
また、制御装置４０は、車両用シート２０に座っているドライバＭの眠気の発生を抑制する必要があるか否かを判定する眠気発生抑制判定部４２（第一判定部）と、眠気発生抑制判定部４２によってドライバＭの眠気の発生を抑制する必要があると判定された場合、眠気の発生を抑制するための第一刺激パターンを決定する第一刺激パターン決定部４４ａと、を備え、駆動制御部４６は、第一刺激パターン決定部４４ａによって決定された第一刺激パターンにしたがって第一振動装置１２および第二振動装置１３の少なくとも何れか一方を駆動制御することにより、ドライバＭに刺激を付与する。
これによれば、刺激付与装置１０は、覚醒効果が高い部位に刺激を適切に付与することができ、ひいては、ドライバＭの眠気の発生を十分に抑制することができる。
また、車両用シート２０に座っているドライバＭの眠気の解消をする必要があるか否かを判定する眠気解消判定部４３（第二判定部）と、眠気解消判定部４３によってドライバＭの眠気の解消をする必要があると判定された場合、眠気の解消をするための第二刺激パターンを決定する第二刺激パターン決定部４４ｂと、を備え、駆動制御部４６は、第二刺激パターン決定部４４ｂによって決定された第二刺激パターンにしたがって第一振動装置１２および第二振動装置１３の少なくとも何れか一方を駆動制御することにより、ドライバＭに刺激を付与する。
これによれば、刺激付与装置１０は、覚醒効果が高い部位に刺激を適切に付与することができ、ひいては、ドライバＭの眠気を十分に解消することができる。
また、椅子は車両Ａに備えられている車両用シート２０であり、ユーザは車両ＡのドライバＭである。
これによれば、覚醒効果が高い部位に刺激を適切に付与することができる刺激付与装置１０を、車両Ａに適用することができる。その結果、ドライバＭの眠気の抑制、眠気の解消を十分に行うことができる。
また、椅子は、車両Ａに備えられている車両用シート２０であり、制御装置４０は、車両Ａの運転に関する情報である運転情報を取得する運転情報取得部４５と、運転情報取得部４５によって取得された車両Ａの運転に関する情報である運転情報の種類に応じた第三刺激パターンをそれぞれ決定する第三刺激パターン決定部４４ｃと、をさらに備え、駆動制御部４６は、第三刺激パターン決定部４４ｃによって決定された第三刺激パターンにしたがって第一振動装置１２および第二振動装置１３の少なくとも何れか一方を駆動制御することにより、車両用シート２０に座っているドライバＭに刺激を付与して運転情報の付与の支援をする。
これによれば、刺激付与装置１０は、覚醒効果が高い部位に刺激を適切に付与することができ、ひいては、運転情報の種類に応じた刺激をドライバＭに適切に付与して運転情報の付与の支援を適切に行うことができる。
また、車両Ａの運転に関する情報である運転情報は、車両Ａの案内に関する案内情報、および車両Ａの周辺に関する情報である車両周辺情報のうち少なくとも１つを含んでいる。
これによれば、刺激付与装置１０は、案内情報や車両周辺情報に応じた各刺激をドライバＭに適切に付与して案内情報や車両周辺情報の付与を適切に支援することができる。
＜第二実施形態＞
次に、第二実施形態について図１５を参照して説明する。本第二実施形態においては、本発明を家具に適用した点で第一実施形態（車両に適用）と異なる。具体的には、椅子は、車両用シート２０に代えて、椅子１２０である。また、アクセルセンサ３４ａ、ブレーキスイッチ３５ａ、周辺情報検知センサ３２、およびカーナビゲーション３３は、設けられていない。制御装置４０は、刺激付与装置１０の本体１１に内蔵されている。
椅子１２０は、ユーザＭが座る椅子であり、シートクッション１２１とシートバック１２２と、複数の脚１２３と、から構成されている。椅子１２０は机５０とセットで使用される。机５０は、台部５２と複数の脚部５１とから構成されている。机５０の周辺には、ユーザモニター３１、選択スイッチ３６、刺激付与スイッチ３７が配置されている。他の構成は、第一実施形態と同様であるため、同一符号を付してその説明を省略する。
このように構成された第二実施形態においては、上述した第一実施形態と同様に、刺激付与装置１０は、ユーザＭが座る椅子１２０に設けられ、ユーザＭの広背筋の腱部に刺激を付与する第一振動装置１２、および、車両用シート２０に設けられ、ユーザＭの中殿筋の腱部に刺激を付与する第二振動装置１３のうち少なくとも何れか一方と、第一振動装置１２および第二振動装置１３のうち少なくとも何れか一方を駆動制御することにより、ユーザＭに刺激を付与する駆動制御部４６を備えている制御装置４０と、を備えている。
これによれば、駆動制御部４６は、第一振動装置１２によるユーザＭの広背筋の腱部への刺激付与、および、第二振動装置１３によるユーザＭの中殿筋の腱部への刺激付与のうち少なくとも何れか一方を、ユーザＭに付与する。すなわち、刺激付与装置１０は、覚醒効果が高い部位に刺激を適切に付与することができる。
なお、上述した実施形態において、刺激付与スイッチ３７に代えて、音声認識装置を設け、音声によって刺激の要求を行う構成としてもよい。
１０…刺激付与装置、１１…本体、１２…第一振動装置、１３…第二振動装置、１２Ｒ…右側第一振動装置、１２Ｌ…左側第一振動装置、１３Ｒ…右側第二振動装置、１３Ｌ…左側第二振動装置、２０…車両用シート（椅子）、３１…ドライバモニター，ユーザモニター、３２…周辺情報検知センサ、３３…カーナビゲーション、３４ａ…アクセルセンサ、３５ａ…ブレーキスイッチ、３６…選択スイッチ、３７…刺激付与スイッチ、４０…制御装置、４１…スイッチ状態取得・判定部、４２…眠気発生抑制判定部、４３…眠気解消判定部、４４ａ〜４４ｄ…各刺激パターン決定部、４５…運転情報取得部、４６…駆動制御部４６、Ａ…車両、Ｍ…ドライバ，ユーザ。

Claims (7)

  1. ユーザが椅子に着席したときに前記ユーザの広背筋の腱部に対向するように前記椅子に設けられ、前記ユーザの広背筋の腱部に刺激を付与する第一振動装置、および、前記ユーザが前記椅子に着席したときに前記ユーザの中殿筋の腱部に対向するように前記椅子に設けられ、前記ユーザの中殿筋の腱部に刺激を付与する第二振動装置のうち少なくとも何れか一方と、
    前記第一振動装置および前記第二振動装置のうち少なくとも何れか一方を駆動制御することにより、前記ユーザに前記刺激を付与する駆動制御部を備えている制御装置と、
    を備えている刺激付与装置。
  2. 前記第一振動装置および前記第二振動装置から付与される前記各刺激は、周波数が９０〜１１０Ｈｚで、かつ、一回の連続付与時間が２０〜４０秒に設定されている請求項１記載の刺激付与装置。
  3. 前記椅子に座っている前記ユーザの眠気の発生を抑制する必要があるか否かを判定する第一判定部と、
    前記第一判定部によって前記ユーザの眠気の発生を抑制する必要があると判定された場合、前記眠気の発生を抑制するための第一刺激パターンを決定する第一刺激パターン決定部と、を備え、
    前記駆動制御部は、前記第一刺激パターン決定部によって決定された前記第一刺激パターンにしたがって前記第一振動装置および前記第二振動装置の少なくとも何れか一方を駆動制御することにより、前記ユーザに前記刺激を付与する請求項１または請求項２記載の刺激付与装置。
  4. 前記椅子に座っている前記ユーザの眠気の解消をする必要があるか否かを判定する第二判定部と、
    前記第二判定部によって前記ユーザの眠気の解消をする必要があると判定された場合、前記眠気の解消をするための第二刺激パターンを決定する第二刺激パターン決定部と、を備え、
    前記駆動制御部は、前記第二刺激パターン決定部によって決定された前記第二刺激パターンにしたがって前記第一振動装置および前記第二振動装置の少なくとも何れか一方を駆動制御することにより、前記ユーザに前記刺激を付与する請求項１または請求項２記載の刺激付与装置。
  5. 前記椅子は車両に備えられている車両用シートであり、前記ユーザは前記車両のドライバである請求項１ないし請求項４の何れか一項記載の刺激付与装置。
  6. 前記椅子は、車両に備えられている車両用シートであり、
    前記制御装置は、前記車両の運転に関する情報である運転情報を取得する運転情報取得部と、
    前記運転情報取得部によって取得された前記車両の運転に関する情報である運転情報の種類に応じた第三刺激パターンをそれぞれ決定する第三刺激パターン決定部と、をさらに備え、
    前記駆動制御部は、前記第三刺激パターン決定部によって決定された前記第三刺激パターンにしたがって前記第一振動装置および前記第二振動装置の少なくとも何れか一方を駆動制御することにより、前記車両用シートに座っているドライバに前記刺激を付与して前記運転情報の付与の支援をする請求項１記載の刺激付与装置。
  7. 前記車両の運転に関する情報である運転情報は、前記車両の案内に関する案内情報、および前記車両の周辺に関する情報である車両周辺情報のうち少なくとも１つを含んでいる請求項６記載の刺激付与装置。
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