JP6500404B2 - 乗員状態取得装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の乗員に向けて電磁波や音波といった波動を照射し、その反射波を検出することで乗員の生体情報を取得する生体センサを備えた乗員状態取得装置に関する。

近年、車両に乗車する乗員の健康状態を評価，管理すべく、生体情報を取得する生体センサを車両に搭載することが一般化されつつある。この生体情報は、乗員の健康状態の指標となり、車載の制御装置や車両外部の医療機関などへ送信され、客観的な乗員の健康状態の判定に利用される。このような生体情報の利用は、乗員の健康維持や体調不良時の緊急対応に役立つものと考えられている。

上述の生体センサとしては、乗員に対して非接触に設けられ、乗員の胸部付近へ向けてマイクロ波を照射するものが知られる（例えば特許文献１，２）。すなわち、乗員に向けて照射したマイクロ波（波動）と、その反射波または透過波とに基づいて、乗員の心拍や呼吸，体表面変位などに関する生体情報を取得するものである。

特開2013-153783号公報 特許第5454593号公報

一般に生体センサでは、取得された生体情報の精度（データ精度）が、波動の照射角度に依存することが知られている。これは、波動の照射角度が小さいほど、その伝播方向に対して垂直な面上では波動の及ぶ範囲（検出範囲）が狭くなるため、波動が目標位置に集中しやすくなり、データ精度が向上するというものである。したがって、データ精度が高く有用な生体情報を取得するには、波動の照射角度を小さく設定することが重要である。

しかしながら、車両に搭載された生体センサの場合、車両の異常挙動時（回転時や衝突時）に検出対象である乗員が生体センサに対して移動する可能性がある。つまり、予め生体センサの検出範囲が乗員の位置を含むように設定されていたとしても、車両の挙動によっては乗員が大きく移動し、検出範囲から外れる虞がある。特に、波動の照射角度が小さいほど検出範囲は狭くなるため、乗員が検出範囲から外れやすくなり、乗員の生体情報を適切に取得することができない可能性がある。

本件は、上記のような課題に鑑み創案されたものであり、車両の異常挙動後に取得される生体情報の精度と取得の確実性とを向上させることができるようにした、乗員状態取得装置を提供することを目的の一つとする。なお、この目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成から導き出される作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的として位置づけることができる。

（１）ここで開示する乗員状態取得装置は、車両の側部に設置され、乗員に向けて波動を照射し、該波動の反射波を検出することで前記乗員の生体情報を取得する第一センサと、前記乗員に向けて前記第一センサの照射方向と交差する方向に波動を照射し、該波動の反射波を検出することで前記乗員の生体情報を取得する第二センサと、前記車両の異常挙動の有無を判断し、前記異常挙動が発生したと判断した場合には前記異常挙動後の前記車両の静止状態における前記乗員の位置を推定する推定手段と、前記推定手段で推定された前記位置に応じて前記第一センサ及び前記第二センサで照射される前記波動の照射角度をそれぞれ設定する設定手段と、を備える。前記照射角度は、前記第一センサ及び前記第二センサによって照射される前記波動の広がる角度を意味する。

（２）前記設定手段は、前記推定手段で推定された前記位置が前記第一センサに近いほど前記第一センサの照射角度を大きく設定することが好ましい。
（３）前記推定手段は、前記位置が、前記車両の通常状態における前記乗員の車幅方向の位置である基準位置と、前記基準位置よりも前記第一センサから離隔した離隔位置と、前記基準位置よりも前記第一センサに接近した接近位置と、のうちの何れであるのかを推定することが好ましい。この場合、前記設定手段は、前記推定手段で前記位置が前記基準位置又は前記離隔位置であると推定された場合に前記第一センサの照射角度を第一角度に設定し、前記推定手段で前記位置が前記接近位置であると推定された場合に前記第一センサの照射角度を前記第一角度よりも大きい第二角度に設定することが好ましい。

（４）また、この場合、前記設定手段は、前記推定手段で前記位置が前記基準位置であると推定された場合に前記第二センサの照射角度を第三角度に設定し、前記推定手段で前記位置が前記離隔位置又は前記接近位置であると推定された場合に前記第二センサの照射角度を前記第三角度よりも大きい第四角度に設定することが好ましい。
（５）前記推定手段が、前記車両のロール角に基づいて前記位置を推定することが好ましい。

（６）前記設定手段が、前記第一センサ及び前記第二センサで照射される前記波動の周波数帯をそれぞれ調節することによって前記第一センサの照射角度及び前記第二センサの照射角度を設定することが好ましい。
（７）前記第二センサは、前記乗員が着座するシートのシートパンに設置され、前記乗員に向けて車両上下方向に前記波動を照射することが好ましい。

開示の乗員状態取得装置によれば、乗員に向けて波動を照射する第一センサの照射角度と、乗員に向けて第一センサの照射方向と交差する方向に波動を照射する第二センサの照射角度とが、車両の異常挙動後における乗員の位置に応じてそれぞれ設定される。つまり、第一センサと乗員との相対位置に応じて第一センサの照射角度が設定され、第二センサと乗員との相対位置に応じて第二センサの照射角度が設定される。そのため、第一センサ及び第二センサのそれぞれについて、取得される生体情報の精度（データ精度）と生体情報が取得される確率（確実性）とのバランスを、乗員の位置に応じて設定することができる。これにより、車両の異常挙動後にデータ精度が低下することや、生体情報を取得できなくなることを回避することができる。したがって、車両の異常挙動後に取得される乗員の生体情報のデータ精度と取得の確実性とを向上させることができる。

一実施形態に係る乗員状態取得装置を備えた車両の通常状態を示す模式図であり、（ａ）は車両の後面図，（ｂ）は図１（ａ）のＡ部を拡大した縦断面図（図２のＡ−Ａ矢視断面図）である。 図１の乗員状態取得装置のブロック構成図である。 図１の乗員状態取得装置における照射角度の変更手順を例示するフローチャートである。 図１の車両が横転した状態（車両右側が下の状態）の図１に対応する図であり、（ａ）は車両の後面図，（ｂ）は図４（ａ）のＢ部を拡大した縦断面図である。 図１の車両が横転した状態（車両左側が下の状態）の図１に対応する図であり、（ａ）は車両の後面図，（ｂ）は図５（ａ）のＣ部を拡大した縦断面図である。

図面を参照して、実施形態としての乗員状態取得装置について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。
以下の説明では、本乗員状態取得装置が搭載された車両の進行方向を前方とし、前方を基準に左右を定める。また、この車両について、前後方向を車長方向といい、左右方向を車幅方向といい、車長方向及び車幅方向の何れにも直交する方向を車両上下方向という。なお、車両の上下は、車両の通常状態（車両が走行可能な状態）を基準にして定める。さらに、車両上下方向に対して、重力の方向を単に下方といい、その逆を単に上方という。

［１．構成］
［１−１．車両］
第一実施形態に係る乗員状態取得装置は、図２に示す車両１０に搭載される。この車両１０は、車室内の前部右側に運転席を有する右ハンドル車両である。本実施形態に係る乗員状態取得装置は、車両１０の運転席に着座する運転手を対象に設けられる。以下、車両１０の構成について、車両１０が通常状態〔車両１０が走行可能な状態であり、図１（ａ）に示すように車幅方向が水平方向と一致し、車両上下方向が鉛直方向と一致する状態〕の姿勢であるものとして説明する。すなわち、ここでいう上下方向は、車両上下方向でもある。

車両１０には、乗員状態取得装置のほかに、車両ＥＣＵ２，角速度センサ３，シート４及びサイドドア６が設けられる。車両ＥＣＵ２（電子制御装置；Electronic Control Unit）は、車両１０を統合制御するコンピュータであり、例えば周知のマイクロプロセッサやＲＯＭ，ＲＡＭ等を集積したＬＳＩデバイスや組み込み電子デバイスとして構成され、車両１０に設けられた車載ネットワークの通信ラインに接続される。

角速度センサ３は、車両１０の車長方向に延びる軸線回りの回転角速度（ロールレイト）を検出するものである。すなわち、角速度センサ３は、単位時間当たりの車両１０のロール角を検出する。この角速度センサ３には、いわゆるジャイロセンサを適用することができる。角速度センサ３は、例えば、車両１０の後方から見て右回りを正の値とし、左回りを負の値として検出する。角速度センサ３は、検出した情報を車両ＥＣＵ２に伝達する。

シート４は、車両１０に乗車する乗員が着座するためのものであり、車両１０の車室内に装備される。図２に示すシート４は、車両１０の運転席である。このシート４は、背もたれ部分を形成するシートバック４ａと、座部分を形成するシートクッション４ｂとを有する。これらのシートバック４ａ及びシートクッション４ｂは、適度な柔軟性及び反発性を有する素材で構成される。

また、図１（ｂ）に示すように、シート４は、何れも骨格部材としてのシートパン４ｃと二つのシートフレーム４ｄと二つのシートレール４ｅとを有する。なお、図１（ｂ）は、図２のＡ−Ａ矢視断面図であり、ここでは断面を表すハッチングを省略し、シート４に着座している乗員５（すなわち本実施形態では運転手）を二点鎖線で示している。

シートパン４ｃは、シートクッション４ｂを支持する面状の部材であり、シートクッション４ｂの下方または内部に設けられる。本実施形態のシートパン４ｃは、略水平面状に延びる部位の左右両側がシート４の外側に向かって上り傾斜するように屈曲された形状であって、左右対称な形状に形成されている。シートパン４ｃの車幅方向中心は、シート４の車幅方向中心と一致する。なお、シートパン４ｃには、図示しないスプリング部材を介して、あるいは直接的に、シートクッション４ｂが固定される。

シートフレーム４ｄは、シートパン４ｃを支持する部材であり、シートパン４ｃの左右に一対設けられる。本実施形態のシートフレーム４ｄは、車長方向に延びる鉛直面の下端からシート４の内側に向かってフランジを延出させたアングル形状に形成されている。シートフレーム４ｄの上端辺は、シートパン４ｃの左右両端辺にそれぞれ固定される。また、シートフレーム４ｄの下端辺は、シートレール４ｅに支持される。

シートレール４ｅは、シートフレーム４ｄを車長方向にスライド可能に支持する軌条であり、各シートフレーム４ｄの下方において互いに平行に設けられ、図示しない車体（フロアパネル）に固定される。シートレール４ｅには、シートフレーム４ｄの車長方向の位置をロックする図示しないロック機構が付設される。

上述のシートパン４ｃ，シートフレーム４ｄ及びシートレール４ｅは何れも、例えば板金をプレス加工することにより形成される。また、シートパン４ｃとシートフレーム４ｄとは、図示しないブラケットを介して結合され、あるいは溶接により直接結合される。

サイドドア６（車両の側部）は、車両１０の車室内と車外とを区画するものであり、シート４と車幅方向に並ぶ位置で車長方向に立設される。本実施形態のサイドドア６は、シート４の右側に隣接して設けられ、車両１０の前部右方の側部を形成する。サイドドア６は、アウタパネル６ａ，インナパネル６ｂ及びこれらのパネル６ａ，６ｂに取り付けられるドアトリム６ｃやドアガラス６ｄなどを有する。

アウタパネル６ａ及びインナパネル６ｂは、車両１０のボディを構成するパネル部材であり、例えば鋼板をプレス加工することで形成される。アウタパネル６ａは、車両１０の外表面を形成するものであり、車両１０の車幅方向の最も外側（本実施形態では最も右側）に配置される。インナパネル６ｂは、アウタパネル６ａの車幅方向内側（車室内側であり、本実施形態では左側）に配置される。インナパネル６ｂは、車幅方向内側に膨出した形状に形成され、その外周端部がアウタパネル６ａの外周端部に接合されることで、アウタパネル６ａの車幅方向内側の面を覆うように設けられる。

ドアトリム６ｃは、車両１０の車室内を装飾するための内装材であり、インナパネル６ｂの車幅方向内側に配置される。ドアトリム６ｃは、例えば樹脂材料を射出成形することによってアームレストを含む凹凸を有するように形成される。ドアトリム６ｃは、その外周端部がインナパネル６ｂの下側部分に接合されることで、インナパネル６ｂの車幅方向内側の面の下側部分を覆うように設けられる。ドアガラス６ｄは、アウタパネル６ａ及びインナパネル６ｂの上側部分に形成される窓枠に対して、開閉可能に取り付けられる。なお、アウタパネル６ａとインナパネル６ｂとの間、及びインナパネル６ｂとトリム６ｃとの間には、それぞれ空間が設けられる。

［１−２．乗員状態取得装置］
図２に示すように、乗員状態取得装置は、シート４に着座する乗員５の生体情報を取得する二つの生体センサ１１，１２と、これらの生体センサ１１，１２を制御するための推定部２１及び設定部２２とを備える。本実施形態の推定部２１及び設定部２２は、車両ＥＣＵ２の機能要素として設けられる。また、本実施形態の生体センサ１１，１２は、サイドドア６とシート４とにそれぞれ設置されている。以下、これらの生体センサ１１，１２を区別する場合は、サイドドア６に設置された一方を第一センサ１１といい、シート４に設置された他方を第二センサ１２という。

生体センサ１１，１２は、シート４に着座する乗員５に向けて所定の周波数帯の電磁波（波動）を照射し、その反射波を検出することで乗員５の生体情報を取得するものである。これらの生体センサ１１，１２は、例えば、乗員５の脈動や呼吸に伴って発生する体表面の変位を検出するためのドップラーセンサである。本実施形態の生体センサ１１，１２は、乗員５の体表面で反射された反射波を検出することで、乗員５の体表面の位置に関する情報を取得する。このように、本実施形態の生体センサ１１，１２は、乗員５の生体情報として、乗員５の体表面の変位に関する情報を取得する。生体センサ１１，１２は、取得した生体情報を車両ＥＣＵ２に伝達する。

図１（ｂ）に示すように、本実施形態の第一センサ１１は、サイドドア６のインナパネル６ｂの車幅方向内側の面に固定されている。この第一センサ１１は、シート４に着座した乗員５の胸部に対して、車長方向及び車両上下方向の位置が一致するように設置される。言い換えると、第一センサ１１は、乗員５の胸部と車幅方向に並ぶ位置に設けられる。第一センサ１１は、乗員５に向けて車幅方向に電磁波を照射するように設定される。すなわち、本実施形態の第一センサ１１は、インナパネル６ｂから左方向に電磁波を照射する。

また、本実施形態の第二センサ１２は、シート４のシートパン４ｃの上面に固定されている。この第二センサ１２は、シート４に着座した乗員５の腰部に対して、車長方向及び車幅方向の位置が一致するように設置される。言い換えると、第二センサ１２は、乗員５の腰部と車両上下方向に並ぶ位置に設けられる。第二センサ１２の車幅方向の位置は、例えばシート４の車幅方向の中心と揃えられる。第二センサ１２は、乗員５に向けて車両上方向に電磁波を照射するように設定される。すなわち、この第二センサ１２は、第一センサ１１の照射方向（本実施形態では車幅方向）と交差する方向に電磁波を照射するように設定される。本実施形態の第二センサ１２は、第一センサ１１の照射方向と直交する方向に電磁波を照射する。

生体センサ１１，１２で照射された電磁波は、伝播方向に進むに連れて、伝播方向と直交する方向にも広がっていく。例えば、上述の第一センサ１１で照射された電磁波は、左方向に進むに連れて車両上下方向や車長方向にも広がっていく。以下、この電磁波の広がる角度、すなわち電磁波の伝播方向に延びる任意の断面における電磁波の外形線（生体センサ１１，１２の照射口を始点とした二本の半直線）のなす角度を照射角度という。なお、照射角度は、電磁波の伝播方向に延びる任意の断面を基準にして定めることができる。ここでは、生体センサ１１，１２を通り、車幅方向及び車両上下方向に延びる断面〔図１（ｂ）に示す縦断面〕を基準にして、照射角度（後述の第一角度θ１及び第二角度θ２）を定める。

生体センサ１１，１２は、電磁波の照射角度が小さいほど、電磁波の指向性が向上するため、取得される生体情報の精度（データ精度）が高くなる。一方、生体センサ１１，１２は、電磁波の照射角度が大きいほど、電磁波の伝播方向に垂直な面上で電磁波の及ぶ範囲（検出範囲）が広がるため、生体情報が取得される確率（確実性）が高くなる。また、電磁波の照射角度は、その電磁波の周波数に応じて異なる。
そこで、本実施形態の乗員状態取得装置では、生体センサ１１，１２で照射される電磁波の周波数帯をそれぞれ調節することによって、電磁波の照射角度をそれぞれ設定（変更）する。これにより、生体センサ１１，１２によるデータ精度と生体情報の取得の確実性とのバランスを調節する。

本実施形態の生体センサ１１，１２には、複数の周波数帯の電磁波を照射可能なものが適用される。ここでは各生体センサ１１，１２が、二つの異なる周波数帯（例えば２ＧＨｚ帯及び１０ＧＨｚ帯）の電磁波を照射する場合について説明する。生体センサ１１，１２は、車両１０の通常状態（異常挙動前の走行中や停車中などの状態）では、二つの周波数帯のうち高い周波数帯（例えば１０ＧＨｚ帯）の電磁波を照射するように設定されている。

一方、生体センサ１１，１２は、車両１０の異常挙動後（回転後や衝突後）は、二つの周波数帯のうち乗員５の位置に応じて設定される何れか一方の周波数帯の電磁波を照射するように制御される。なお、ここでいう車両１０の異常挙動とは、例えば車両１０が車長方向の軸心回りの回転（いわゆるロールオーバー）や車両上下方向の軸心回りの回転（いわゆるヨーイング）、第一センサ１１が破損しない程度の軽度な側面衝突などを意味する。生体センサ１１，１２は、車両ＥＣＵ２から伝達される設定信号に応じて、照射する電磁波の周波数帯が設定される。

［１−３．制御構成］
車両ＥＣＵ２は、生体センサ１１，１２で照射される電磁波の照射角度を制御する。ここではおもに、車両１０の異常挙動後における照射角度の制御について説明する。車両ＥＣＵ２は、上述の乗員状態取得装置の推定部２１としての機能要素と、設定部２２としての機能要素とを備える。

推定部２１（推定手段）は、車両１０の異常挙動後における乗員５の位置を推定するものである。本実施形態の推定部２１は、乗員５の位置が、基準位置，接近位置及び離隔位置の三つのうちの何れであるのかを推定する。基準位置は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、車両１０の通常状態における乗員５の車幅方向の位置であり、シート４の車幅方向の中心を含む所定範囲である。これに対し接近位置は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、基準位置よりも第一センサ１１に接近した位置（本実施形態では基準位置よりも右方の範囲）であり、離隔位置は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、基準位置よりも第一センサ１１から離隔した位置（本実施形態では基準位置よりも左方の範囲）である。つまり、本実施形態の推定部２１は、車両１０の異常挙動によって、乗員５の車幅方向への移動の有無と、移動があった場合にはその方向（右方または左方）とを推定することで、異常挙動後における乗員５の位置を推定する。なお、本実施形態の基準位置，接近位置及び離隔位置は、何れも車幅方向に広がる範囲として設けられる。

また、本実施形態の推定部２１は、上述した乗員５の位置の推定だけでなく、車両１０の異常挙動の有無の判定も行うものとする。ここでは、車両１０の異常挙動として、車両１０の横転（車両１０が車長方向の軸心回りに回転した場合であり、いわゆるロールオーバー）に着目して説明する。つまり、本実施形態の推定部２１は、まず車両１０が横転したか否かを判断し、横転したと判断した場合には、さらにその横転後の静止状態の車両１０における乗員５の位置を推定する。

推定部２１は、例えば、角速度センサ３から伝達されたロールレイトの絶対値が所定の閾値以上である場合に、車両１０が右回りまたは左回りに横転したと判断する。なお、推定部２１は、車両１０の横転の有無について、角速度センサ３による検出情報以外の情報を用いて（あるいは併用して）判断することも可能である。例えば、車両１０に装備されたエアバッグ装置の作動信号や、他の電子制御装置（例えば、エンジンＥＣＵ，モータＥＣＵ，車体制御ＥＣＵ，バッテリＥＣＵなど）から出力された緊急停止信号などに基づいて、車両１０の横転の有無を判断してもよい。

推定部２１は、横転があったと判断した場合に、例えばこの判断に用いたロールレイトを積分することによって、横転後（すなわち車両１０の回転や走行が停止された状態）の車両１０のロール角を算出する。そして推定部２１は、このロール角に基づいて、乗員５の位置を推定する。言い換えると、推定部２１は、車両１０のロール角に応じて定まる車両１０の姿勢（例えば、車両右側が下の姿勢であるか、車両左側が下の姿勢であるか等）と、この車両１０に作用する重力の方向とに基づいて、乗員５の位置を推定する。

本実施形態の推定部２１は、算出したロール角に応じて定まる車両１０の姿勢を、車両下側または車両上側を下にした姿勢〔図１（ａ）に示す通常状態と同様の姿勢または通常状態から上下反転した姿勢〕と、車両右側を下にした姿勢〔図４（ａ）示す状態の姿勢〕と、車両左側を下にした姿勢〔図５（ａ）に示す状態の姿勢〕との三つに大別する。車両１０の姿勢が車両上側または車両下側を下にした姿勢の場合、車両１０に作用する重力の方向は車両上下方向となるため、乗員５は車幅方向には移動しない。そのため推定部２１は、この場合に、乗員５の位置が基準位置であると推定する。

一方、車両１０の姿勢が車両右側を下にした姿勢である場合、車両１０に作用する重力の方向は車両右方となるため、乗員５は車両右方へ移動する。そのため推定部２１は、この場合に、乗員５の位置が接近位置であると推定する。同様に、車両１０の姿勢が車両左側を下にした姿勢である場合、車両１０に作用する重力の方向は車両左方となるため、乗員５は車両左方へ移動する。そのため推定部２１は、この場合に、乗員５の位置が離隔位置であると推定する。推定部２１は、推定した乗員５の位置を設定部２２に伝達する。

設定部２２（設定手段）は、推定部２１で推定された乗員５の位置に応じて、生体センサ１１，１２で照射される電磁波の照射角度をそれぞれ設定するものである。本実施形態の設定部２２は、生体センサ１１，１２で照射される電磁波の周波数帯をそれぞれ調節することによって、照射角度を設定する。

設定部２２は、推定部２１で乗員５の位置が基準位置であると推定された場合、生体センサ１１，１２で照射される電磁波の周波数帯を何れも高い方の周波数帯（例えば１０ＧＨｚ帯）に設定する。これにより、図１（ｂ）に示すように、生体センサ１１，１２で照射される電磁波の照射角度は何れも比較的小さい角度（以下、この角度を第一角度θ１という）となるように設定される。言い換えると、設定部２２は、推定された乗員５の位置が基準位置である場合に、生体センサ１１，１２の照射角度を何れも第一角度θ１に設定する。この第一角度θ１は、生体センサ１１，１２で取得される生体情報の精度（データ精度）が所定精度以上となるように設定された角度である。

また、設定部２２は、推定部２１で乗員５の位置が接近位置であると推定された場合、生体センサ１１，１２で照射される電磁波の周波数帯を何れも低い方の周波数帯（例えば２ＧＨｚ帯）に設定する。これにより、図４（ｂ）に示すように、生体センサ１１，１２で照射される電磁波の照射角度は、何れも第一角度θ１よりも大きい角度（以下、この角度を第二角度θ２という）となるように設定される。言い換えると、設定部２２は、推定された乗員５の位置が接近位置である場合に、生体センサ１１，１２の照射角度を何れも第一角度θ１よりも大きい第二角度θ２に設定する。この第二角度θ２は、データ精度と検出範囲とに応じて設定された角度である。

さらに、設定部２２は、推定部２１で乗員５の位置が離隔位置であると推定された場合、第一センサ１１で照射される電磁波の周波数帯を高い方の周波数帯（例えば１０ＧＨｚ帯）に設定し、第二センサ１２で照射される電磁波の周波数帯を低い方の周波数帯（例えば２ＧＨｚ帯）に設定する。これにより、図５（ｂ）に示すように、第一センサ１１で照射される電磁波の照射角度は上述の第一角度θ１となるように設定され、第二センサ１２で照射される電磁波の照射角度は上述の第二角度θ２となるように設定される。言い換えると、設定部２２は、推定された乗員５の位置が離隔位置である場合に、第一センサ１１の照射角度を第一角度θ１に設定し、第二センサ１２の照射角度を第一角度θ１よりも大きい第二角度θ２に設定する。設定部２２は、設定した照射角度に対応した設定信号を生体センサ１１，１２にそれぞれ伝達する。

なお、推定部２１で乗員５の位置が接近位置であると推定された場合とは、推定部２１で乗員５の位置が他の位置（例えば基準位置や離隔位置）であると推定された場合と比べて、乗員５が第一センサ１１に対して近い位置にいると推定された場合である。つまり、本実施形態の設定部２２は、推定部２１で推定された乗員５の位置が第一センサ１１に近いほど、第一センサ１１の照射角度を大きく設定するものであるといえる。

車両ＥＣＵ２は、生体センサ１１，１２から伝達された情報を解析し、乗員５の呼吸や心拍に関する情報を取得する。本実施形態の車両ＥＣＵ２は、第一センサ１１から伝達された情報に基づいて乗員５の体表面の変位を解析し、乗員５の呼吸数を取得する。また、本実施形態の車両ＥＣＵ２は、第二センサ１２から伝達された情報に基づいて乗員５の体表面の変位を解析し、乗員５の心拍数を取得する。このようにして車両ＥＣＵ２は、二つの生体センサ１１，１２からそれぞれ伝達された情報に基づいて、乗員５の健康状態の指標となる二つの情報（本実施形態では呼吸数及び心拍数）を取得する。

車両ＥＣＵ２は、取得した乗員５の呼吸数及び心拍数に基づいて、各種制御を実施する。例えば、車両ＥＣＵ２は、これらの情報を医療機関へ送信し、医療関係者に乗員５の心拍数及び呼吸数の情報をリアルタイムで提供してもよい。また、車両ＥＣＵ２に、乗員５の心拍数及び呼吸数に基づいて乗員５の健康状態を判断する機能を設け、車両ＥＣＵ２が乗員５の健康状態を評価するようにしてもよい。この場合、車両ＥＣＵ２が乗員５の体調不良を判断したら、シートバック４ａを後方へ倒したりシートベルトの緊縛を解除したりする制御を実施するようにしてもよい。

また、車両ＥＣＵ２は、車両１０の異常挙動時に限らず、車両１０の通常状態（例えば走行時）にも生体センサ１１，１２の取得情報に基づいて各種制御を実施することができる。例えば、車両ＥＣＵ２は、車両１０の走行中に生体センサ１１，１２で取得された生体情報に基づいて乗員５の健康状態を判定し、体調不良であると判断した場合には、車両１０を安全に緊急停止させるような制御を実施してもよい。

［２．フローチャート］
図３は、車両ＥＣＵ２で実施される制御内容を説明するためのフローチャート例である。このフローチャートは、車両１０が通常状態であって車両ＥＣＵ２がオン状態のときに、所定の演算周期で繰り返し実施される。なお、このフローチャートの開始時点において、車両１０は通常状態である（異常挙動前である）ため、生体センサ１１，１２の照射角度は何れも第一角度θ１に設定されている。

ステップＳ１では、角速度センサ３からの検出情報が車両ＥＣＵ２に入力される。ステップＳ２では、推定部２１において、ステップＳ１で入力された情報に基づき車両１０の横転の有無が判断される。ここで、車両１０の横転があったと判断された場合にはステップＳ３に進み、横転がない場合はステップＳ９へ進む。

ステップＳ３では、推定部２１において、車両１０の姿勢が車両右側を下にした姿勢であるか否かが判断される。すなわちここでは、推定部２１において、乗員５の位置が推定されて、その位置が近接位置であるか否かが判定される。ここで、車両１０の姿勢が車両右側を下にした姿勢であると判断された場合（乗員５の位置が接近位置であると判定された場合）にはステップＳ４に進み、それ以外の姿勢であると判断された場合（乗員５の位置が接近位置ではないと判定された場合）にはステップＳ７に進む。ステップＳ４では、設定部２２において、生体センサ１１，１２で照射される電磁波の照射角度が何れも第二角度θ２に切り替えられる。つまり本実施形態では、第二角度θ２に対応する周波数帯の設定信号が、車両ＥＣＵ２からそれぞれの生体センサ１１，１２へと出力される。

一方ステップＳ７では、推定部２１において、車両１０の姿勢が車両左側を下にした姿勢であるか否かが判断される。すなわちここでは、推定部２１において、乗員５の位置が推定されて、その位置が離隔位置であるか、基準位置であるかが判定される。なお、乗員５の位置の推定をステップＳ３で行い、ステップＳ７ではその推定結果を用いて判定のみを行うようにしてもよい。

ここで、車両１０の姿勢が車両左側を下にした姿勢であると判断された場合（乗員５の位置が離隔位置であると判定された場合）にはステップＳ８に進み、それ以外の姿勢であると判断された場合（乗員５の位置が基準位置であると判定された場合）にはステップＳ５に進む。ステップＳ８では、設定部２２において、第二センサ１２で照射される電磁波の照射角度が第二角度θ２に切り替えられる。すなわち、この場合には、第一センサ１１で照射される電磁波の照射角度は第一角度θ１のままに維持される。

なお、ステップＳ７において、車両１０の姿勢が車両左側を下にした姿勢ではないと判断された場合は、車両１０の姿勢が車両上側または車両下側を下にした姿勢であると判断される。この場合には、生体センサ１１，１２で照射される電磁波の照射角度が何れも第一角度θ１のままに維持される。

そしてステップＳ５では、生体センサ１１，１２から設定された照射角度で電磁波が照射されて生体情報が取得され、この生体情報が車両ＥＣＵ２に入力される。続くステップＳ６では、ステップＳ５で入力された生体情報に基づいて、車両ＥＣＵ２による各種制御が実施され、このフローを終了する。

また、ステップＳ９では、ステップＳ５と同様に、生体センサ１１，１２から設定された照射角度（第一角度θ１）で電磁波が照射されて生体情報が取得され、この生体情報が車両ＥＣＵ２に入力される。そして、ステップＳ１０では、ステップＳ９で入力された生体情報に基づいて乗員５の健康状態に異常があるか否かが判定され、異常がなければこのフローをリターンし、異常があればステップＳ１１において各種制御を実施して、このフローをリターンする。

［３．作用，効果］
（１）上記の乗員状態取得装置では、生体センサ１１，１２で照射される電磁波の照射角度が、車両１０の異常挙動後における乗員５の位置に応じてそれぞれ設定される。つまり、車両１０の異常挙動後は、第一センサ１１と乗員５との相対位置に応じて第一センサ１１の照射角度が設定され、第二センサ１２と乗員５との相対位置に応じて第二センサ１２の照射角度が設定される。例えば図１（ｂ）に示す生体センサ１１，１２及び図５（ｂ）に示す第一センサ１１のように、その照射角度が小さく設定される場合には、電磁波の指向性が確保され、乗員５の位置において電磁波を狭い範囲に集中させることができる。そのため、この場合には、これらの生体センサ１１，１２によって取得される乗員５の生体情報の精度（データ精度）を向上させることができる。

一方、例えば図４（ｂ）に示す生体センサ１１，１２及び図５（ｂ）に示す第二センサ１２のように、その照射角度が図１（ｂ）の照射角度よりも大きく設定される場合には、乗員５の位置において電磁波を図１（ｂ）の範囲よりも広い範囲に拡散させることができる。そのため、この場合には、これらの生体センサ１１，１２の検出範囲を拡大させることができ、乗員５の生体情報が取得される確率（確実性）を向上させることができる。

このように上記の乗員状態取得装置によれば、車両１０の異常挙動後における乗員５の位置に応じて、生体センサ１１，１２のデータ精度と生体情報の取得の確実性とのバランスをそれぞれ設定することができる。そのため、車両１０の異常挙動後に、取得される生体情報のデータ精度が低下することや、生体情報を取得できなくなることを回避することができる。したがって、上記の乗員状態取得装置によれば、車両１０の異常挙動後に取得される乗員５の生体情報のデータ精度と取得の確実性とを向上させることができ、生体センサ１１，１２の有用性を高めることができる。

なお、乗員５は通常シートベルトをして着座しているが、シートベルトによる拘束力は乗員５の車幅方向の移動を抑制するようには働きにくい。すなわち、乗員５の車幅方向の移動は、車長方向及び車両上下方向の移動に比べてその移動量が大きくなる虞がある。この点、本実施形態の乗員状態取得装置によれば、第一センサ１１が車幅方向に電磁波を照射するため、乗員５が車幅方向に移動した場合に、第一センサ１１で照射された電磁波が乗員５に当たる確率を高めることができる。したがって、乗員５が車幅方向に移動した場合における生体情報の取得の確実性を高めることができ、乗員５の救護活動に寄与することができる。

また、上記の乗員状態取得装置では、第二センサ１２が第一センサ１１の照射方向と交差する方向に電磁波を照射するため、乗員５に電磁波が当たる確率をさらに高めることができる。つまり第二センサ１２によって、第一センサ１１でカバーされない範囲にも電磁波を照射することができるため、生体情報の取得の確実性を高めることができる。

（２）上記の乗員状態取得装置では、推定部２１で推定された乗員５の位置が第一センサ１１に近いほど、第一センサ１１で照射される電磁波の照射角度が大きく設定される。仮に、第一センサ１１が一定の照射角度で電磁波を照射する場合、乗員５の位置が第一センサ１１に近いほど、乗員５の位置における第一センサ１１の検出範囲が狭くなり、乗員５が第一センサ１１の検出範囲内に入る確率が低下する。これに対し、上記の乗員状態取得装置では、乗員５が第一センサ１１に近づくほど第一センサ１１の検出範囲が拡大されるため、車両１０の異常挙動によって乗員５が第一センサ１１側に移動しても、乗員５が第一センサ１１の検出範囲内に入る確率を高めることができる。

特に、乗員５の移動が大きいほど、乗員５が車両１０の異常挙動により受けた衝撃力は大きいと考えられるため、乗員５の生体情報をより確実に取得することが求められる。この点、上記の乗員状態取得装置によれば、乗員５の位置が第一センサ１１に近いほど、すなわち乗員５の車幅方向外側（サイドドア６側）への移動が大きいほど、第一センサ１１の検出範囲が拡大されるため、生体情報の取得の確実性を高めることができ、乗員５の救護活動に寄与することができる。

（３）上記の乗員状態取得装置では、推定部２１で乗員５の位置が接近位置であると推定された場合は、乗員５の位置が基準位置または離隔位置であると推定された場合と比べて、第一センサ１１の照射角度が大きく（第二角度θ２に）設定される。つまり、乗員５が車両１０の異常挙動によって第一センサ１１に近づくように移動したと推定された場合は、他の場合に比べて第一センサ１１の検出範囲が拡大される。そのため、第一センサ１１による生体情報の取得の確実性を向上させることができる。

また、上記の乗員状態取得装置では、推定部２１で乗員５の位置が基準位置または離隔位置であると推定された場合は、乗員５の位置が接近位置であると推定された場合と比べて、第一センサ１１の照射角度が小さく（第一角度θ１に）設定される。つまり、乗員５が車両１０の異常挙動によって乗員５が第一センサ１１に近づくように移動しなかったと推定された場合は、他の場合に比べて第一センサ１１の指向性が確保される。そのため、第一センサ１１で取得される生体情報のデータ精度を向上させることができる。

また、上記の乗員状態取得装置では、第一センサ１１の照射角度が第一角度θ１と第二角度θ２との二つのうち何れか一つに設定される。これにより、第一センサ１１の照射角度の設定に関する制御内容や装置構成の複雑化を抑制することができる。

（４）上記の乗員状態取得装置では、推定部２１で乗員５の位置が離隔位置または接近位置であると推定された場合は、乗員５の位置が基準位置であると推定された場合と比べて、第二センサ１２の照射角度が大きく（第二角度θ２に）設定される。つまり、乗員５が車両１０の異常挙動によって車幅方向に移動したと推定された場合は、他の場合に比べて第二センサ１２の検出範囲が拡大される。そのため、第二センサ１２による生体情報の取得の確実性を向上させることができる。

また、上記の乗員状態取得装置では、推定部２１で乗員５の位置が基準位置であると推定された場合は、乗員５の位置が離隔位置または接近位置であると推定された場合と比べて、第二センサ１２の照射角度が小さく（第一角度θ１に）設定される。つまり、乗員５が車両１０の異常挙動前後で車幅方向に移動しなかったと推定された場合は、第二センサ１２の指向性が確保される。そのため、第二センサ１２で取得される生体情報のデータ精度を向上させることができる。

また、上記の乗員状態取得装置では、第二センサ１２の照射角度が第一角度θ１と第二角度θ２との二つのうち何れか一つに設定される。これにより、第二センサ１２の照射角度の設定に関する制御内容や装置構成の複雑化を抑制することができる。

（５）上記の乗員状態取得装置では、推定部２１が、車両１０のロール角に基づいて乗員５の位置を推定する。そのため、車両１０の異常挙動後における乗員５の位置を、重力の方向に基づいて精度よく推定することができる。
（６）上記の乗員状態取得装置では、生体センサ１１，１２で照射される電磁波の周波数帯がそれぞれ調節されることによって、照射角度が設定される。そのため、例えば照射角度を変更する機構や装置を新たに設けることなく、生体センサ１１，１２の検出範囲を変更することができ、コスト削減に寄与することができる。

（７）上記の乗員状態取得装置では、第二センサ１２がシート４のシートパン４ｃに設置され、乗員５に向けて車両上下方向に電磁波を照射するように設定される。これにより、第二センサ１２で乗員５の腰部に電磁波を照射することができる。乗員５の腰部は、シートベルトによって拘束されるため、乗員５の上半身よりも変位しにくい部位である。そのため、第二センサ１２をシートパン４ｃに設置し、乗員５の腰部に電磁波を照射することによって、第二センサ１２で取得される生体情報のデータ精度と、生体情報の取得の確実性とを向上させることができる。

［４．変形例］
上述した実施形態に関わらず、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。上述した実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。
上述の実施形態では、車両１０が右ハンドル車両である場合を例示したが、本乗員状態取得装置は左ハンドル車両に対しても同様に搭載可能である。また、本乗員状態取得装置は、車両１０の運転手に限らず、車両１０に乗車する他の乗員を対象に設けられてもよい。すなわち上述の第一センサ１１は、車両１０の前部右方以外の側部に設置されてもよいし、上述の第二センサ１２は、車両１０の運転席であるシート４以外のシート（座席）に設置されてもよい。

また、上述の実施形態では、第一センサ１１がサイドドア６のインナパネル６ｂに設置される場合を例示したが、第一センサ１１は、少なくとも、車両１０の側部において乗員５に向けて電磁波を照射できる位置であれば、上述した位置以外の位置に設けられてもよい。第一センサ１１は、例えば、上述のサイドドア６のドアトリム６ｃやアウタパネル６ａに設置されてもよいし、サイドドアに限らず、ルーフサイドレールやピラーなど、車両１０の側部を形成する他の部材に設置されてもよい。また、上述の実施形態では、第一センサ１１の照射方向が車幅方向に設定される場合を例示したが、第一センサ１１の照射方向は、少なくとも乗員５に向かう方向であればよく、車幅方向に限定されない。

また、上述の実施形態では、第二センサ１２がシート４のシートパン４ｃに設置される場合を例示したが、第二センサ１２は、少なくとも、第一センサ１１が電磁波を照射する乗員に向けて、第一センサ１１の照射方向と交差する方向に電磁波を照射できる位置であれば、上述した位置以外の位置に設けられてもよい。第二センサ１２は、例えば、シートバック４ａの内部やシートクッション４ｂの内部に設けられてもよいし、車両１０の天井部分やステアリングに設けられてもよい。また、上述の実施形態では、第二センサ１２の照射方向が第一センサ１１の照射方向と直交する方向に設定される場合を例示したが、第二センサ１２の照射方向は、少なくとも第一センサ１１の照射方向と交差する方向であればよい。

また、上述の実施形態では、車両ＥＣＵ２が、第一センサ１１の検出情報に基づいて乗員５の呼吸数を取得し、第二センサ１２の検出情報に基づいて乗員５の心拍数を取得する場合を例示したが、車両ＥＣＵ２による生体センサ１１，１２の検出情報の処理はこれに限定されない。車両ＥＣＵ２は、例えば、生体センサ１１の検出情報に基づいて乗員５の呼吸数と心拍数との両方を取得してもよいし、第二センサ１２が乗員５の胸部に比較的近い位置に設けられる場合には、第二センサ１２の検出情報に基づいて乗員５の呼吸数を取得するようにしてもよい。

また、上述の実施形態では、乗員状態取得装置の推定部２１と設定部２２とが、車両ＥＣＵ２の機能要素として設けられる場合を例示したが、これら推定部２１及び設定部２２は、車両ＥＣＵ２とは別のＥＣＵ（電子制御装置）の機能要素として設けられてもよい。また、例えば車両ＥＣＵ２に設けられた他の制御部で車両１０の異常挙動の有無を判定し、その判定結果を推定部２１に伝達するようにすれば、上述の推定部２１における異常挙動の有無を判定する機能を省略可能である。すなわち推定部２１は、少なくとも車両１０の異常挙動後に乗員５の位置を推定するものであればよい。

また、上述の実施形態では、車両１０のロール角が、角速度センサ３で検出されたロールレイトに基づいて算出される場合を例示したが、車両１０のロール角は公知の種々の方法で取得することができる。例えば、車両１０の横加速度を検出する加速度センサを設け、この加速度センサで検出された横加速度に基づいてロール角を算出してもよいし、車両１０の実ロール角を検出するロール角センサを適用してもよい。つまり、上述の角速度センサ３は、本乗員状態取得装置に必須の構成ではない。

また、上述の実施形態では、推定部２１が車両１０のロール角に基づいて乗員５の位置を推定する場合を例示したが、推定部２１は他の情報に基づいて乗員５の位置を推定してもよい。例えば、乗員５がシート４に着座した状態では、乗員５の腰部によってシートクッション４ｂが部分的に押圧されるため、シートクッション４ｂの圧力分布に基づいて、乗員５の位置を推定するようにしてもよい。あるいは、車両１０の車室内を撮影するカメラを設け、このカメラで撮影された画像を解析することによって、乗員５の位置を推定してもよい。

また、上述の実施形態では、推定部２１が乗員５の位置として、基準位置，離隔位置及び接近位置の三つのうち何れか一つを推定する場合を例示したが、推定部２１が推定する乗員５の位置は、これら三つに限られない。推定部２１は、例えば、四つ以上の位置（より詳細な位置）を推定してもよいし、乗員５の車幅方向の移動量を推定し、その移動量に応じて設定部２２が照射角度を細かく設定するような構成としてもよい。

また、上述の実施形態では、生体センサ１１，１２で照射される電磁波の照射角度が何れも第一角度θ１と第二角度θ２との二つに変更される場合を例示したが、この照射角度は三つ以上に変更されてもよい。この照射角度の設定数が増加するほど、生体センサ１１，１２の検出範囲をより細かく変更することが可能となる。そのため、生体センサ１１，１２によって取得される生体情報のデータ精度と取得の確実性とのバランスを、例えば乗員５と第一センサ１１との距離に合わせて、より適切に設定することが可能となる。

また、上述の実施形態では、生体センサ１１，１２の照射角度として、第一角度θ１及び第二角度θ２の二つを例示したが、二つの生体センサ１１，１２の照射角度は、それぞれ個別に設定することができる。例えば、第一センサ１１の照射角度は上述の実施形態と同様に設定し、第二センサ１２の照射角度は、上述の第一角度θ１に代えて第三角度θ３に、上述の第二角度θ２に代えて第三角度θ３よりも大きい第四角度θ４にそれぞれ設定してもよい。すなわち、生体センサ１１，１２は、それぞれが少なくとも二つの照射角度で電磁波を照射可能であればよく、第一センサ１１の照射角度と第二センサ１２の照射角度との大小関係は特に限定されない。

また、上述の実施形態では、生体センサ１１，１２として、複数の周波数帯の電磁波を照射可能なものが適用される場合を例示したが、各生体センサ１１，１２が互いに異なる周波数帯の電磁波を照射するように隣接して並べられた複数の生体センサで構成されていてもよい。この場合、設定部２２が複数の生体センサのうち一つを選択することによって、電磁波の照射角度を変更することができる。また、これに代えて、各生体センサ１１，１２の照射口の面積を変更することによって、照射角度を変更するようにしてもよい。

また、上述の実施形態では、生体センサ１１，１２が電磁波を照射する場合を例示したが、生体センサ１１，１２は、電磁波以外の波動（例えば音波）を照射して、生体情報を取得するものであってもよい。
また、上述の実施形態で示したシート４及びサイドドア６の構造はそれぞれ一例であり、変更可能である。例えば、シート４のシートパン４ｃは水平方向に延びる平面状に形成されてもよいし、サイドドア６のドアトリム６ｃは、アームレストを省略した形状に形成されてもよい。

また、上述の実施形態では、車両１０が横転した場合に着目して説明したが、本乗員状態取得装置によれば、車両１０が横転した場合に限らず、車両１０がヨーイングや側面衝突等の異常挙動をした場合であっても、上述の実施形態と同様の作用，効果を得ることができる。

４ シート
４ｃ シートパン
５ 乗員
６ ドア（車両の側部）
１０ 車両
１１ 生体センサ（第一センサ）
１２ 生体センサ（第二センサ）
２１ 推定部（推定手段）
２２ 設定部（設定手段）
θ１ 第一角度（第三角度）
θ２ 第二角度（第四角度）

Claims (7)

1. 車両の側部に設置され、乗員に向けて波動を照射し、該波動の反射波を検出することで前記乗員の生体情報を取得する第一センサと、
   前記乗員に向けて前記第一センサの照射方向と交差する方向に波動を照射し、該波動の反射波を検出することで前記乗員の生体情報を取得する第二センサと、
   前記車両の異常挙動の有無を判断し、前記異常挙動が発生したと判断した場合には前記異常挙動後の前記車両の静止状態における前記乗員の位置を推定する推定手段と、
   前記推定手段で推定された前記位置に応じて前記第一センサ及び前記第二センサで照射される前記波動の照射角度をそれぞれ設定する設定手段と、
   を備えたことを特徴とする、乗員状態取得装置。
2. 前記設定手段は、前記推定手段で推定された前記位置が前記第一センサに近いほど前記第一センサの照射角度を大きく設定する
   ことを特徴とする、請求項１記載の乗員状態取得装置。
3. 前記推定手段は、前記位置が、前記車両の通常状態における前記乗員の車幅方向の位置である基準位置と、前記基準位置よりも前記第一センサから離隔した離隔位置と、前記基準位置よりも前記第一センサに接近した接近位置と、のうちの何れであるのかを推定し、
   前記設定手段は、前記推定手段で前記位置が前記基準位置又は前記離隔位置であると推定された場合に前記第一センサの照射角度を第一角度に設定し、前記推定手段で前記位置が前記接近位置であると推定された場合に前記第一センサの照射角度を前記第一角度よりも大きい第二角度に設定する
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載の乗員状態取得装置。
4. 前記設定手段は、前記推定手段で前記位置が前記基準位置であると推定された場合に前記第二センサの照射角度を第三角度に設定し、前記推定手段で前記位置が前記離隔位置又は前記接近位置であると推定された場合に前記第二センサの照射角度を前記第三角度よりも大きい第四角度に設定する
   ことを特徴とする、請求項３記載の乗員状態取得装置。
5. 前記推定手段が、前記車両のロール角に基づいて前記位置を推定する
   ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の乗員状態取得装置。
6. 前記設定手段が、前記第一センサ及び前記第二センサで照射される前記波動の周波数帯をそれぞれ調節することによって前記第一センサの照射角度及び前記第二センサの照射角度を設定する
   ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載の乗員状態取得装置。
7. 前記第二センサは、前記乗員が着座するシートのシートパンに設置され、前記乗員に向けて車両上下方向に前記波動を照射する
   ことを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載の乗員状態取得装置。

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