JP6968526B2 - 覚醒状態判定装置、覚醒状態判定方法及びプログラム - Google Patents
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Description
本発明は、人の覚醒状態を判定する覚醒状態判定装置、覚醒状態判定方法及びプログラムに関する。
車両運転時の急な体調悪化や居眠りによる事故の発生を防ぐために、運転者の体調変化を検出する技術が必要とされている。
例えば、特許文献１には、圧力センサを用いて人から加わる荷重に基づき圧力信号を検出し、検出した圧力信号を人の呼吸データに係るＲＩ及びＲｒＭＳＳＤを算出して、これらの値の変動に基づいて人の覚醒状態の判定を行う技術が開示されている。具体的には、特許文献１には、ＲＩの上昇及びＲｒＭＳＳＤの所定量の上昇が同時に生じたときに眠気が生じている（低覚醒状態にある）と判定することについて開示されている。
しかしながら、呼吸を一時的に止めるような注意集中状態にあるときや会話時においては、ＲＩ及びＲｒＭＳＳＤが同時に上昇してしまうことがあり、実際に眠気が生じていないときでも眠気が生じていると誤判定がされることがあった。
また、ＲＩ及びＲｒＭＳＳＤの値の変動と眠気の生じる状態との関係性は、個人の特性によって異なるため、画一的な基準では、正確な覚醒状態の判定を行うことは困難であった。このため、人の覚醒状態をより精度良く判定する技術が望まれている。
また、ＲＩ及びＲｒＭＳＳＤの値の変動と眠気の生じる状態との関係性は、個人の特性によって異なるため、画一的な基準では、正確な覚醒状態の判定を行うことは困難であった。このため、人の覚醒状態をより精度良く判定する技術が望まれている。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、人の覚醒状態の判定精度を向上させた覚醒状態判定装置、覚醒状態判定方法及びプログラムを提供することにある。
上記の課題は、本発明に係る覚醒状態判定装置によれば、人の呼吸に応じて変動する計測値を計測する呼吸センサから、前記計測値を取得する取得部と、前記計測値に基づく波形データのうち、前記人の覚醒状態を判定する対象とする対象区間を設定する設定部と、前記対象区間について、単位時間ごとの前記計測値の変化速度の平均値である平均呼吸速度を算出する算出部と、前記対象区間の前半の第１区間と後半の第２区間のそれぞれについて、前記平均呼吸速度の低下回数を計数する計数部と、前記第１区間と前記第２区間のそれぞれについて計数された低下回数の所定の組み合わせに基づいて、前記人の覚醒状態を判定するための複数の異なる判定条件のうちいずれか一つを選択する選択部と、前記第１区間における前記平均呼吸速度のばらつきを評価した第１評価値と、前記第２区間における前記平均呼吸速度のばらつきを評価した第２評価値と、前記選択部により選択された判定条件と、に基づいて前記人の覚醒状態を判定する判定部と、を備え、前記判定条件は、前記人が低覚醒状態である場合の前記第１評価値と前記第２評価値の大小関係を示す条件であり、前記算出部は、前記計測値のピークの間隔であるＲＩと、所定の時間間隔における前記ＲＩのばらつきを示すＲｒＭＳＳＤをそれぞれ算出し、前記設定部は、前記波形データにおいて前記ＲＩと前記ＲｒＭＳＳＤが同時に上昇した時点から予め定められた時間遡った時間範囲を前記対象区間に設定することにより解決される。
また、上記の課題は、本発明に係る覚醒状態判定方法によれば、覚醒状態判定装置が、人の呼吸に応じて変動する計測値を計測する呼吸センサから、前記計測値を取得する取得ステップと、前記計測値に基づく波形データのうち、前記人の覚醒状態を判定する対象とする対象区間を設定する設定ステップと、前記対象区間について、単位時間ごとの前記計測値の変化速度の平均値である平均呼吸速度を算出する算出ステップと、前記対象区間の前半の第１区間と後半の第２区間のそれぞれについて、前記平均呼吸速度の低下回数を計数する計数ステップと、前記第１区間と前記第２区間のそれぞれについて計数された低下回数の所定の組み合わせに基づいて、前記人の覚醒状態を判定するための複数の異なる判定条件のうちいずれか一つを選択する選択ステップと、前記第１区間における前記平均呼吸速度のばらつきを評価した第１評価値と、前記第２区間における前記平均呼吸速度のばらつきを評価した第２評価値と、前記選択ステップにより選択された判定条件と、に基づいて前記人の覚醒状態を判定する判定ステップと、を実行し、前記判定条件は、前記人が低覚醒状態である場合の前記第１評価値と前記第２評価値の大小関係を示す条件であり、前記算出ステップでは、前記計測値のピークの間隔であるＲＩと、所定の時間間隔における前記ＲＩのばらつきを示すＲｒＭＳＳＤをそれぞれ算出しており、前記設定ステップでは、前記波形データにおいて前記ＲＩと前記ＲｒＭＳＳＤが同時に上昇した時点から予め定められた時間遡った時間範囲を前記対象区間に設定していることにより解決される。
また、上記の課題は、本発明に係るプログラムによれば、コンピュータに、人の呼吸に応じて変動する計測値を計測する呼吸センサから、前記計測値を取得する取得ステップと、前記計測値に基づく波形データのうち、前記人の覚醒状態を判定する対象とする対象区間を設定する設定ステップと、前記対象区間について、単位時間ごとの前記計測値の変化速度の平均値である平均呼吸速度を算出する算出ステップと、前記対象区間の前半の第１区間と後半の第２区間のそれぞれについて、前記平均呼吸速度の低下回数を計数する計数ステップと、前記第１区間と前記第２区間のそれぞれについて計数された低下回数の所定の組み合わせに基づいて、前記人の覚醒状態を判定するための複数の異なる判定条件のうちいずれか一つを選択する選択ステップと、前記第１区間における前記平均呼吸速度のばらつきを評価した第１評価値と、前記第２区間における前記平均呼吸速度のばらつきを評価した第２評価値と、前記選択ステップにより選択された判定条件と、に基づいて前記人の覚醒状態を判定する判定ステップと、を実行させるためのプログラムであって、前記判定条件は、前記人が低覚醒状態である場合の前記第１評価値と前記第２評価値の大小関係を示す条件であり、前記算出ステップでは、前記計測値のピークの間隔であるＲＩと、所定の時間間隔における前記ＲＩのばらつきを示すＲｒＭＳＳＤをそれぞれ算出しており、前記設定ステップでは、前記波形データにおいて前記ＲＩと前記ＲｒＭＳＳＤが同時に上昇した時点から予め定められた時間遡った時間範囲を前記対象区間に設定していることにより解決される。
上記の覚醒状態判定装置、覚醒状態判定方法及びプログラムによれば、人の呼吸データについて判定の対象とする区間内における呼吸速度の増減パターンと、呼吸速度のばらつきに基づいて人の覚醒状態を判定することができる。これにより、人の覚醒状態の判定精度を向上させることができる。
また、上記の覚醒状態判定装置、覚醒状態判定方法及びプログラムにおいて、計測値のピークの間隔であるＲＩと、所定の時間間隔におけるＲＩのばらつきを示すＲｒＭＳＳＤをそれぞれ算出し、波形データにおいてＲＩとＲｒＭＳＳＤが同時に上昇した時点から予め定められた時間遡った時間範囲を対象区間に設定することにより、人の覚醒状態が変化した可能性が高い区間を判定の対象に設定することができる。これにより、覚醒状態の判定効率、判定精度を向上できる。
また、上記の覚醒状態判定装置において、前記第１評価値は、前記第１区間において連続する前記平均呼吸速度の差分の標準偏差であり、前記第２評価値は、前記第２区間において連続する前記平均呼吸速度の差分の標準偏差であることとしてよい。
こうすることで、人の呼吸データについて設定した対象区間における呼吸速度のばらつきを精度良く評価できる。これにより、人の覚醒状態の判定精度を向上させることができる。
こうすることで、人の呼吸データについて設定した対象区間における呼吸速度のばらつきを精度良く評価できる。これにより、人の覚醒状態の判定精度を向上させることができる。
本発明によれば、人の覚醒状態の判定精度を向上させることができる。
本発明の一側面によれば、覚醒状態の判定効率、判定精度を向上できる。
本発明の一側面によれば、人の呼吸データについて設定した対象区間における呼吸速度のばらつきを精度良く評価できる。
以下、図１乃至図９を参照しながら、本発明の実施の形態（以下、本実施形態）に係る覚醒状態判定装置１０を備える車両用シートＳについて説明する。
なお、以下に説明する実施形態は、本発明の理解を容易にするための一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。すなわち、以下に説明する部材の形状、寸法、配置等については、本発明の趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
なお、以下において、前後、左右、上下の各方向は、車両用シートＳの着座者から見た各方向と一致することとする。
なお、以下に説明する実施形態は、本発明の理解を容易にするための一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。すなわち、以下に説明する部材の形状、寸法、配置等については、本発明の趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
なお、以下において、前後、左右、上下の各方向は、車両用シートＳの着座者から見た各方向と一致することとする。
まず、本実施形態に係る覚醒状態判定装置１０を備える車両用シートＳについて、図１を参照して説明する。ここで、図１は、本発明の実施形態に係る覚醒状態判定装置１０を備える車両用シートＳの全体構成を示す図である。
本実施形態に係る覚醒状態判定装置１０は、車両用シートＳの着座者である人の覚醒状態の判定を、呼吸センサ２０によって得られる呼吸データ（呼吸信号）に基づいて行う装置である。
図１に示されるように、覚醒状態判定装置１０は、制御部１１、記憶部１２及び入出力部１３を備える。
制御部１１は、例えば中央処理装置（Central Processing Unit）を含み構成され、記憶部１２に記憶されるプログラムやデータに基づいて各種の演算処理を実行するとともに、覚醒状態判定装置１０の各部を制御する。
記憶部１２は、例えばメモリ、磁気ディスク装置を含み構成され、各種のプログラムやデータを記憶するほか、制御部１１のワークメモリとしても機能する。なお、記憶部１２には、フラッシュメモリ、光学ディスク等の情報記憶媒体を含むこととしてよい。
入出力部１３は、呼吸センサ２０、振動モータＭ等の各種デバイスと通信する。
なお、覚醒状態判定装置１０は、車両用シートＳの内部又は外部に配置され、呼吸センサ２０及び振動モータＭと入出力部１３を介して接続し、呼吸センサ２０からの呼吸データを受信するとともに、振動モータＭの駆動を制御可能となっている。
図１に示すように、車両用シートＳは、着座部となるシートクッション１と、背もたれ部となるシートバック２を備える。そして、シートクッション１の内部には、２つの呼吸センサ２０が設けられている。
なお、呼吸センサ２０は、上下に電極を有し円形の検出面を有してシートクッション１に設けられており、着座者の呼吸に応じて変化する電気抵抗を検出する抵抗感圧式のセンサ（圧力センサ）である。
ここで、呼吸センサ２０の上面の電極に加えられる圧力によって、上面の電極が下方に変形することで接触抵抗が大きくなると電極間の電気抵抗値が小さくなる。この電気抵抗値に係る電気信号が呼吸センサ２０から入出力部１３を介して覚醒状態判定装置１０に入力される。覚醒状態判定装置１０は、電気抵抗値に係る電気信号に基づいて圧力を演算し、演算した圧力に基づいて呼吸データを得る。
ここで、呼吸センサ２０の上面の電極に加えられる圧力によって、上面の電極が下方に変形することで接触抵抗が大きくなると電極間の電気抵抗値が小さくなる。この電気抵抗値に係る電気信号が呼吸センサ２０から入出力部１３を介して覚醒状態判定装置１０に入力される。覚醒状態判定装置１０は、電気抵抗値に係る電気信号に基づいて圧力を演算し、演算した圧力に基づいて呼吸データを得る。
また、図１に示すように、車両用シートＳのシートバック２の内部には、振動モータＭが設けられている。振動モータＭは、入出力部１３を介して覚醒状態判定装置１０とデータ通信可能に接続される。例えば、振動モータＭは、制御部１１の指示に応じて入出力部１３を介して入力される駆動信号に基づいて、所定の動作（振動の開始、継続、停止等）を実行する。
次に、図２に基づいて、覚醒状態判定装置１０に備えられる機能について説明する。図２に示されるように、覚醒状態判定装置１０は、機能として、取得部１００、設定部１１０、算出部１２０、計数部１３０、選択部１４０及び判定部１５０を備える。
なお、覚醒状態判定装置１０に備えられる上記の各部の機能は、覚醒状態判定装置１０の制御部１１が、記憶部１２に記憶されるプログラムに基づいて覚醒状態判定装置１０のハードウェアを動作させることにより実現されるものである。なお、覚醒状態判定装置１０は、上記のプログラムを、情報記憶媒体から読み込むこととしてもよいし、入出力部１３又は通信部により、他のデバイスから取得することとしてもよい。以下、各部の機能の詳細について説明する。
なお、覚醒状態判定装置１０に備えられる上記の各部の機能は、覚醒状態判定装置１０の制御部１１が、記憶部１２に記憶されるプログラムに基づいて覚醒状態判定装置１０のハードウェアを動作させることにより実現されるものである。なお、覚醒状態判定装置１０は、上記のプログラムを、情報記憶媒体から読み込むこととしてもよいし、入出力部１３又は通信部により、他のデバイスから取得することとしてもよい。以下、各部の機能の詳細について説明する。
取得部１００は、主に、覚醒状態判定装置１０の制御部１１、記憶部１２及び入出力部１３により実現される。
取得部１００は、呼吸センサ２０により計測された、人の呼吸に応じて変動する計測値を取得する。具体的には、取得部１００は、入出力部１３を介して接続される呼吸センサ２０から、呼吸センサ２０により計測された電気抵抗値を取得する。そして、取得部１００は、電気抵抗値に係る電気信号に基づいて圧力を演算し、演算した圧力に基づいて呼吸データ（波形データ）を得る。
取得部１００は、呼吸センサ２０により計測された、人の呼吸に応じて変動する計測値を取得する。具体的には、取得部１００は、入出力部１３を介して接続される呼吸センサ２０から、呼吸センサ２０により計測された電気抵抗値を取得する。そして、取得部１００は、電気抵抗値に係る電気信号に基づいて圧力を演算し、演算した圧力に基づいて呼吸データ（波形データ）を得る。
設定部１１０は、主に、覚醒状態判定装置１０の制御部１１及び記憶部１２により実現される。
設定部１１０は、取得部１００により取得された計測値に基づく波形データのうち、人の覚醒状態を判定する対象とする対象区間を設定する。
具体的には、設定部１１０は、後述する算出部１２０により波形データについて算出される人の呼吸間隔を示すＲＩ（Respiration Interval）と、所定期間におけるＲＩのばらつきを示すＲｒＭＳＳＤ（Respiration root Mean Square Successive Difference）の値が同時に上昇した時点（基準点）から予め定められた時間遡った時間範囲を上記の対象区間に設定する。
なお、本実施形態では、設定部１１０は、上記の基準点から６０秒前までの期間を上記の対象区間に設定することとする。
設定部１１０は、取得部１００により取得された計測値に基づく波形データのうち、人の覚醒状態を判定する対象とする対象区間を設定する。
具体的には、設定部１１０は、後述する算出部１２０により波形データについて算出される人の呼吸間隔を示すＲＩ（Respiration Interval）と、所定期間におけるＲＩのばらつきを示すＲｒＭＳＳＤ（Respiration root Mean Square Successive Difference）の値が同時に上昇した時点（基準点）から予め定められた時間遡った時間範囲を上記の対象区間に設定する。
なお、本実施形態では、設定部１１０は、上記の基準点から６０秒前までの期間を上記の対象区間に設定することとする。
算出部１２０は、主に、覚醒状態判定装置１０の制御部１１及び記憶部１２により実現される。以下、取得部１００により取得された計測値に基づいて算出部１２０により算出される値について具体的に説明する。
算出部１２０は、取得部１００により取得される計測値に基づく波形データのピークの間隔であるＲＩを算出する。
図３には、取得部１００により取得される計測値（圧力値）の経時変化を示す波形データを示した。ここで、図３に示されるように、波形データのピークの間隔がＲＩとなる。
本実施形態では、図４に示されるように、波形データについて３０秒を一区間として各区間についてＲＩの平均値ＲＩｍを算出する。
なお上述したように、設定部１１０は、波形データについて算出された１区間のＲＩｍ（ｔ）と、次の区間のＲＩｍ（ｔ＋１）とを比較して、ＲＩｍ（ｔ＋１）が直前のＲＩｍ（ｔ）よりも大きな値であるかを判定する。
図３には、取得部１００により取得される計測値（圧力値）の経時変化を示す波形データを示した。ここで、図３に示されるように、波形データのピークの間隔がＲＩとなる。
本実施形態では、図４に示されるように、波形データについて３０秒を一区間として各区間についてＲＩの平均値ＲＩｍを算出する。
なお上述したように、設定部１１０は、波形データについて算出された１区間のＲＩｍ（ｔ）と、次の区間のＲＩｍ（ｔ＋１）とを比較して、ＲＩｍ（ｔ＋１）が直前のＲＩｍ（ｔ）よりも大きな値であるかを判定する。
算出部１２０は、所定の時間間隔におけるＲＩのばらつきを示すＲｒＭＳＳＤを算出する。詳細には、算出部１２０が、３０秒を１区間として、区間ごとにＲｒＭＳＳＤを算出する。ここで、ＲｒＭＳＳＤとは、ｔ番目のＲＩをＲＩ（ｔ）とし、ｔ番目からｎ番後のＲＩをＲＩ（ｔ＋ｎ）と定義したときに、次の数式（１）で算出される値であって、ＲＩのばらつきを示すものである。
ＲｒＭＳＳＤは、眠気を覚まそうとする際の交感神経の活性化に伴って覚醒低下状態の初期段階に大きくなる。そこで、このＲｒＭＳＳＤを覚醒判定の指標の一つとすることで、より正確な覚醒判定を実現するものである。
ここで、図５には、波形データの各区間（ｔ及びｔ＋１）について算出されるＲｒＭＳＳＤの一例を示した。
ここで、図５には、波形データの各区間（ｔ及びｔ＋１）について算出されるＲｒＭＳＳＤの一例を示した。
なお、上述したように、設定部１１０は、波形データについて算出された１区間のＲｒＭＳＳＤ（ｔ）と、次の区間のＲｒＭＳＳＤ（ｔ＋１）とを比較して、ＲｒＭＳＳＤ（ｔ＋１）が直前のＲｒＭＳＳＤ（ｔ）よりも大きな値であるかを判定する。
そして、設定部１１０は、ＲＩｍ（ｔ＋１）が直前のＲＩｍ（ｔ）よりも大きな値であり、且つＲｒＭＳＳＤ（ｔ＋１）が直前のＲｒＭＳＳＤ（ｔ）よりも大きな値である場合に、区間ｔ〜ｔ＋１を対象区間に設定する。
そして、設定部１１０は、ＲＩｍ（ｔ＋１）が直前のＲＩｍ（ｔ）よりも大きな値であり、且つＲｒＭＳＳＤ（ｔ＋１）が直前のＲｒＭＳＳＤ（ｔ）よりも大きな値である場合に、区間ｔ〜ｔ＋１を対象区間に設定する。
また、算出部１２０は、設定部１１０により設定される対象区間について、単位時間ごとの計測値の変化速度の平均値である平均呼吸速度を算出する。
具体的には、算出部１２０は、対象区間の波形データの時間微分の絶対値を上記の変化速度として算出する。そして、算出部１２０は、対象区間の１０秒ごとの変化速度の平均値を上記の平均呼吸速度（ＲＳＰ＿Ｖ１０）として算出する。
ここで、図６には、波形データの各区間（ｔ及びｔ＋１）について算出される平均呼吸速度の一例を示した。本実施形態においては、一区間が３０秒であるため、各区間を３つに分割したサブ区間（１０秒）のそれぞれについて平均呼吸速度（ＲＳＰ＿Ｖ１０）が算出される。
なお、図６においては、ＲＩとＲｒＭＳＳＤが同時に上昇した基準点Ｐを基準として、６０秒遡った期間（すなわち区間ｔ及びｔ＋１）が対象区間となる。そして、区間ｔが対象区間の前半の第１区間、区間ｔ＋１が対象区間の後半の第２区間に相当する。
具体的には、算出部１２０は、対象区間の波形データの時間微分の絶対値を上記の変化速度として算出する。そして、算出部１２０は、対象区間の１０秒ごとの変化速度の平均値を上記の平均呼吸速度（ＲＳＰ＿Ｖ１０）として算出する。
ここで、図６には、波形データの各区間（ｔ及びｔ＋１）について算出される平均呼吸速度の一例を示した。本実施形態においては、一区間が３０秒であるため、各区間を３つに分割したサブ区間（１０秒）のそれぞれについて平均呼吸速度（ＲＳＰ＿Ｖ１０）が算出される。
なお、図６においては、ＲＩとＲｒＭＳＳＤが同時に上昇した基準点Ｐを基準として、６０秒遡った期間（すなわち区間ｔ及びｔ＋１）が対象区間となる。そして、区間ｔが対象区間の前半の第１区間、区間ｔ＋１が対象区間の後半の第２区間に相当する。
また、算出部１２０は、第１区間における平均呼吸速度のばらつきを評価した第１評価値と、第２区間における平均呼吸速度のばらつきを評価した第２評価値をそれぞれ算出する。
具体的には、算出部１２０は、第１区間を３つに分割したサブ区間のそれぞれについて、直後のサブ区間との平均呼吸速度の差分を算出し、算出された３つの差分の標準偏差を上記の第１評価値（Ｐ３０）として算出する。
図７に示す例では、第１区間を３つに分割したサブ区間のそれぞれについて、直後のサブ区間の平均呼吸速度との差（ｄ１１、ｄ１２、ｄ１３）を算出し、ｄ１１、ｄ１２、ｄ１３に基づき算出される標準偏差を第１評価値として得る。
具体的には、算出部１２０は、第１区間を３つに分割したサブ区間のそれぞれについて、直後のサブ区間との平均呼吸速度の差分を算出し、算出された３つの差分の標準偏差を上記の第１評価値（Ｐ３０）として算出する。
図７に示す例では、第１区間を３つに分割したサブ区間のそれぞれについて、直後のサブ区間の平均呼吸速度との差（ｄ１１、ｄ１２、ｄ１３）を算出し、ｄ１１、ｄ１２、ｄ１３に基づき算出される標準偏差を第１評価値として得る。
同様に、算出部１２０は、第２区間を３つに分割したサブ区間のそれぞれについて、直後のサブ区間との平均呼吸速度の差分を算出し、算出された３つの差分の標準偏差を上記の第２評価値（Ｌ３０）として算出する。
図７に示す例では、第２区間を３つに分割したサブ区間のそれぞれについて、直後のサブ区間の平均呼吸速度との差（ｄ２１、ｄ２２、ｄ２３）を算出し、ｄ２１、ｄ２２、ｄ２３に基づき算出される標準偏差を第２評価値として得る。
図７に示す例では、第２区間を３つに分割したサブ区間のそれぞれについて、直後のサブ区間の平均呼吸速度との差（ｄ２１、ｄ２２、ｄ２３）を算出し、ｄ２１、ｄ２２、ｄ２３に基づき算出される標準偏差を第２評価値として得る。
計数部１３０は、主に、覚醒状態判定装置１０の制御部１１及び記憶部１２により実現される。
計数部１３０は、設定部１１０により設定される対象区間の前半の第１区間と後半の第２区間のそれぞれについて、算出部１２０により算出される平均呼吸速度の低下回数を計数する。
計数部１３０は、設定部１１０により設定される対象区間の前半の第１区間と後半の第２区間のそれぞれについて、算出部１２０により算出される平均呼吸速度の低下回数を計数する。
具体的には、図７に示されるように、計数部１３０は、対象区間の前半の第１区間（区間ｔ）を３つに分割したサブ区間のそれぞれについて、直前のサブ区間の平均呼吸速度（ＲＳＰ＿Ｖ１０）から値が低下している場合には１を、低下していない場合には０を設定する。そして、計数部１３０は、第１区間を構成するサブ区間について設定された値の合計を算出し、その値を第１区間の平均呼吸速度の低下回数として得る。
同様に、計数部１３０は、対象区間の後半の第２区間（区間ｔ＋１）を３つに分割したサブ区間のそれぞれについて、直前のサブ区間の平均呼吸速度（ＲＳＰ＿Ｖ１０）から値が低下している場合には１を、低下していない場合には０を設定する。そして、計数部１３０は、第２区間を構成するサブ区間について設定された値の合計を算出し、その値を第２区間の平均呼吸速度の低下回数として得る。
なお、図７に示す例においては、第１区間の平均呼吸速度の低下回数は１、第２区間の平均呼吸速度の低下回数は０となる。
同様に、計数部１３０は、対象区間の後半の第２区間（区間ｔ＋１）を３つに分割したサブ区間のそれぞれについて、直前のサブ区間の平均呼吸速度（ＲＳＰ＿Ｖ１０）から値が低下している場合には１を、低下していない場合には０を設定する。そして、計数部１３０は、第２区間を構成するサブ区間について設定された値の合計を算出し、その値を第２区間の平均呼吸速度の低下回数として得る。
なお、図７に示す例においては、第１区間の平均呼吸速度の低下回数は１、第２区間の平均呼吸速度の低下回数は０となる。
選択部１４０は、主に、覚醒状態判定装置１０の制御部１１及び記憶部１２により実現される。
選択部１４０は、対象区間の前半の第１区間と後半の第２区間のそれぞれについて計数部１３０により計数された低下回数の組み合わせに基づいて、人の覚醒状態を判定するための複数の異なる判定条件のうちいずれか一つを選択する。以下、判定条件の選択処理の具体例について説明する。
選択部１４０は、対象区間の前半の第１区間と後半の第２区間のそれぞれについて計数部１３０により計数された低下回数の組み合わせに基づいて、人の覚醒状態を判定するための複数の異なる判定条件のうちいずれか一つを選択する。以下、判定条件の選択処理の具体例について説明する。
図８に示されるように、覚醒状態判定装置１０の記憶部１２には、第１区間の平均呼吸速度の低下回数（以下、第１低下回数）と、第２区間の平均呼吸速度の低下回数（以下、第２低下回数）の組み合わせに応じたグループ分けを定めたテーブルが記憶される。
なお、以下においては第１低下回数と第２低下回数の組み合わせをパターンと称し、図８に示されるように第１低下回数と第２低下回数の組み合わせをパターン「１」〜「１６」により識別する。各パターンと、第１低下回数と第２低下回数の対応関係は以下の通りである。
パターン「１」：（第１低下回数、第２低下回数）＝（０，０）
パターン「２」：（第１低下回数、第２低下回数）＝（０，１）
パターン「３」：（第１低下回数、第２低下回数）＝（０，２）
パターン「４」：（第１低下回数、第２低下回数）＝（０，３）
パターン「５」：（第１低下回数、第２低下回数）＝（１，０）
パターン「６」：（第１低下回数、第２低下回数）＝（１，１）
パターン「７」：（第１低下回数、第２低下回数）＝（１，２）
パターン「８」：（第１低下回数、第２低下回数）＝（１，３）
パターン「９」：（第１低下回数、第２低下回数）＝（２，０）
パターン「１０」：（第１低下回数、第２低下回数）＝（２，１）
パターン「１１」：（第１低下回数、第２低下回数）＝（２，２）
パターン「１２」：（第１低下回数、第２低下回数）＝（２，３）
パターン「１３」：（第１低下回数、第２低下回数）＝（３，０）
パターン「１４」：（第１低下回数、第２低下回数）＝（３，１）
パターン「１５」：（第１低下回数、第２低下回数）＝（３，２）
パターン「１６」：（第１低下回数、第２低下回数）＝（３，３）
なお、以下においては第１低下回数と第２低下回数の組み合わせをパターンと称し、図８に示されるように第１低下回数と第２低下回数の組み合わせをパターン「１」〜「１６」により識別する。各パターンと、第１低下回数と第２低下回数の対応関係は以下の通りである。
パターン「１」：（第１低下回数、第２低下回数）＝（０，０）
パターン「２」：（第１低下回数、第２低下回数）＝（０，１）
パターン「３」：（第１低下回数、第２低下回数）＝（０，２）
パターン「４」：（第１低下回数、第２低下回数）＝（０，３）
パターン「５」：（第１低下回数、第２低下回数）＝（１，０）
パターン「６」：（第１低下回数、第２低下回数）＝（１，１）
パターン「７」：（第１低下回数、第２低下回数）＝（１，２）
パターン「８」：（第１低下回数、第２低下回数）＝（１，３）
パターン「９」：（第１低下回数、第２低下回数）＝（２，０）
パターン「１０」：（第１低下回数、第２低下回数）＝（２，１）
パターン「１１」：（第１低下回数、第２低下回数）＝（２，２）
パターン「１２」：（第１低下回数、第２低下回数）＝（２，３）
パターン「１３」：（第１低下回数、第２低下回数）＝（３，０）
パターン「１４」：（第１低下回数、第２低下回数）＝（３，１）
パターン「１５」：（第１低下回数、第２低下回数）＝（３，２）
パターン「１６」：（第１低下回数、第２低下回数）＝（３，３）
図８に示されるように、選択部１４０は、第１低下回数と第２低下回数の組み合わせにより特定されるパターンが「２」，「４」，「８」，「１３」，「１５」である場合に、対象区間を第１グループ（Ｇ１）に分類する。
また、選択部１４０は、第１低下回数と第２低下回数の組み合わせにより特定されるパターンが「１」，「３」，「５」，「９」，「１２」，「１４」，「１６」である場合に、対象区間を第２グループ（Ｇ２）に分類する。
また、選択部１４０は、第１区間と第２区間において平均呼吸速度に共に増減がある場合に、対象区間を第３グループ（Ｇ３）に分類する。
すなわち、選択部１４０は、第１低下回数と第２低下回数の組み合わせにより特定されるパターンが「６」，「７」，「１０」，「１１」である場合には、対象区間を第３グループ（Ｇ３）に分類する。
すなわち、選択部１４０は、第１低下回数と第２低下回数の組み合わせにより特定されるパターンが「６」，「７」，「１０」，「１１」である場合には、対象区間を第３グループ（Ｇ３）に分類する。
ここで、第１グループ〜３にはそれぞれ第１〜３の判定条件が定められており、選択部１４０は、対象区間の分類結果に応じて対応する判定条件を選択する。すなわち、選択部１４０は、対象区間が第１グループに分類された場合には第１の判定条件を、対象区間が第２グループに分類された場合には第２の判定条件を、対象区間が第３グループに分類された場合には第３の判定条件を選択する。
ここで、上記の判定条件とは、人が低覚醒状態である場合の第１区間について算出された第１評価値（Ｐ３０）と、第２区間について算出された第２評価値（Ｌ３０）の大小関係を示す条件である。
ここで、上記の判定条件とは、人が低覚醒状態である場合の第１区間について算出された第１評価値（Ｐ３０）と、第２区間について算出された第２評価値（Ｌ３０）の大小関係を示す条件である。
第１の判定条件は、第１区間について算出された第１評価値（Ｐ３０）よりも第２区間について算出された第２評価値（Ｌ３０）が大きい場合に、人が低覚醒状態にあり、そうでない場合に人が覚醒状態にあるとする判定条件である。
第２の判定条件は、第１区間について算出された第１評価値（Ｐ３０）よりも第２区間について算出された第２評価値（Ｌ３０）が小さい場合に、人が低覚醒状態にあり、そうでない場合に人が覚醒状態にあるとする判定条件である。
第３の判定条件は、第１区間について算出された第１評価値（Ｐ３０）と第２区間について算出された第２評価値（Ｌ３０）との差の絶対値が閾値（例えば２．０）より小さい場合に、人が低覚醒状態にあり、そうでない場合に人が覚醒状態にあるとする判定条件である。
判定部１５０は、主に、覚醒状態判定装置１０の制御部１１及び記憶部１２により実現される。
判定部１５０は、対象区間の前半の第１区間における平均呼吸速度のばらつきを評価した第１評価値と、対象区間の後半の第２区間における平均呼吸速度のばらつきを評価した第２評価値と、選択部１４０により選択された判定条件と、に基づいて人の覚醒状態を判定する。
判定部１５０は、対象区間の前半の第１区間における平均呼吸速度のばらつきを評価した第１評価値と、対象区間の後半の第２区間における平均呼吸速度のばらつきを評価した第２評価値と、選択部１４０により選択された判定条件と、に基づいて人の覚醒状態を判定する。
具体的には、選択部１４０により第１の判定条件が選択された場合には、判定部１５０は、第１区間について算出された第１評価値（Ｐ３０）よりも第２区間について算出された第２評価値（Ｌ３０）が大きい場合に、人が低覚醒状態にあり、そうでない場合に人が覚醒状態にあると判定する。
また、選択部１４０により第２の判定条件が選択された場合には、判定部１５０は、第１区間について算出された第１評価値（Ｐ３０）よりも第２区間について算出された第２評価値（Ｌ３０）が小さい場合に、人が低覚醒状態にあり、そうでない場合に人が覚醒状態にあると判定する。
また、選択部１４０により第３の判定条件が選択された場合には、判定部１５０は、第１区間について算出された第１評価値（Ｐ３０）と第２区間について算出された第２評価値（Ｌ３０）との差の絶対値が閾値（例えば２．０）より小さい場合に、人が低覚醒状態にあり、そうでない場合に人が覚醒状態にあると判定する。
覚醒状態判定装置１０は、判定部１５０による判定結果に応じて、振動モータＭを駆動させることとしてよい。例えば、判定部１５０により人が低覚醒状態にあると判定された場合に、振動モータＭを駆動させて、人に振動刺激を付与することとしてよい。
次に、図９に基づいて、覚醒状態判定装置１０により行われる覚醒状態判定処理の流れについて説明する。なお、覚醒状態判定処理は、車両のエンジンを始動又は不図示のスタートスイッチの押下に応じて開始することしてよい。
図９に示されるように、まず、覚醒状態判定装置１０の制御部１１は、入出力部１３を介して接続する呼吸センサ２０から、着座者の呼吸の深度に応じて変動する計測データ（呼吸データ）を取得する（Ｓ１）。
次に、覚醒状態判定装置１０の制御部１１は、取得した計測データに基づいてＲＩ、ＲｒＭＳＳＤを算出する（Ｓ２）。例えば、ＲＩとＲｒＭＳＳＤは３０秒毎の区間について順次算出することとしてよい。なお、Ｓ２の処理は、算出部１２０により実行されるものである。
覚醒状態判定装置１０の制御部１１は、最新の区間について算出されたＲＩとＲｒＭＳＳＤがそれぞれ、直前の区間について算出されたＲＩとＲｒＭＳＳＤに対して上昇している場合には（Ｓ３：Ｙ）、Ｓ４に進み、そうでない場合にはＳ１に戻る。
Ｓ４においては、覚醒状態判定装置１０の制御部１１は、ＲＩとＲｒＭＳＳＤが同時に上昇したと判定された時点から６０秒前までの区間を対象区間に設定する（Ｓ４）。なお、Ｓ４の処理は、設定部１１０により実行されるものである。
次に、覚醒状態判定装置１０の制御部１１は、対象区間の前半の第１区間と、後半の第２区間のそれぞれについて１０秒毎の平均呼吸速度（ＲＳＰ＿Ｖ１０）と、第１区間の平均呼吸速度のばらつきを評価した第１評価値（Ｐ３０）と、第２区間の平均呼吸速度のばらつきを評価した第２評価値（Ｌ３０）とを算出する（Ｓ５）。なお、Ｓ５の処理は、算出部１２０により実行されるものである。
次に、覚醒状態判定装置１０の制御部１１は、第１区間と第２区間のそれぞれについて、平均呼吸速度（ＲＳＰ＿Ｖ１０）の低下回数を計数する（Ｓ６）。なお、Ｓ６の処理は、計数部１３０により実行されるものである。
次に、覚醒状態判定装置１０の制御部１１は、第１区間について計数された平均呼吸速度（ＲＳＰ＿Ｖ１０）の低下回数と、第２区間について計数された平均呼吸速度（ＲＳＰ＿Ｖ１０）の低下回数との組み合わせに基づいて、第１グループ〜３のいずれかを選択する（Ｓ７）。なお、グループの選択は、図８に示すテーブルに基づいて実行される。
そして、覚醒状態判定装置１０の制御部１１は、Ｓ７で選択されたグループが第１グループ（Ｇ１）である場合には（Ｓ８：Ｇ１）、Ｓ９に進む。
Ｓ９において、第１区間の第１評価値（Ｐ３０）よりも第２区間の第２評価値（Ｌ３０）が大きいときには（Ｓ９：Ｙ）、覚醒状態判定装置１０の制御部１１は、人が低覚醒状態にあると判定し（Ｓ１２）、処理を終了する。
一方で、Ｓ９において、第１区間の第１評価値（Ｐ３０）よりも第２区間の第２評価値（Ｌ３０）が大きくないときには（Ｓ９：Ｎ）、覚醒状態判定装置１０の制御部１１は、人が覚醒状態にあると判定し（Ｓ１３）、処理を終了する。
Ｓ９において、第１区間の第１評価値（Ｐ３０）よりも第２区間の第２評価値（Ｌ３０）が大きいときには（Ｓ９：Ｙ）、覚醒状態判定装置１０の制御部１１は、人が低覚醒状態にあると判定し（Ｓ１２）、処理を終了する。
一方で、Ｓ９において、第１区間の第１評価値（Ｐ３０）よりも第２区間の第２評価値（Ｌ３０）が大きくないときには（Ｓ９：Ｎ）、覚醒状態判定装置１０の制御部１１は、人が覚醒状態にあると判定し（Ｓ１３）、処理を終了する。
また、覚醒状態判定装置１０の制御部１１は、Ｓ７で選択されたグループが第２グループ（Ｇ２）である場合には（Ｓ８：Ｇ２）、Ｓ１０に進む。
Ｓ１０において、第１区間の第１評価値（Ｐ３０）が第２区間の第２評価値（Ｌ３０）よりも大きいときには（Ｓ１０：Ｙ）、覚醒状態判定装置１０の制御部１１は、人が低覚醒状態にあると判定し（Ｓ１２）、処理を終了する。
一方で、Ｓ１０において、第１区間の第１評価値（Ｐ３０）は第２区間の第２評価値（Ｌ３０）よりも大きくないときには（Ｓ１０：Ｎ）、覚醒状態判定装置１０の制御部１１は、人が覚醒状態にあると判定し（Ｓ１３）、処理を終了する。
Ｓ１０において、第１区間の第１評価値（Ｐ３０）が第２区間の第２評価値（Ｌ３０）よりも大きいときには（Ｓ１０：Ｙ）、覚醒状態判定装置１０の制御部１１は、人が低覚醒状態にあると判定し（Ｓ１２）、処理を終了する。
一方で、Ｓ１０において、第１区間の第１評価値（Ｐ３０）は第２区間の第２評価値（Ｌ３０）よりも大きくないときには（Ｓ１０：Ｎ）、覚醒状態判定装置１０の制御部１１は、人が覚醒状態にあると判定し（Ｓ１３）、処理を終了する。
また、覚醒状態判定装置１０の制御部１１は、Ｓ７で選択されたグループが第３グループ（Ｇ３）である場合には（Ｓ８：Ｇ３）、Ｓ１１に進む。
Ｓ１１において、第１区間の第１評価値（Ｐ３０）と第２区間の第２評価値（Ｌ３０）との差の絶対値が閾値よりも小さいときには（Ｓ１１：Ｙ）、覚醒状態判定装置１０の制御部１１は、人が低覚醒状態にあると判定し（Ｓ１２）、処理を終了する。
一方で、Ｓ１１において、第１区間の第１評価値（Ｐ３０）と第２区間の第２評価値（Ｌ３０）との差の絶対値が閾値よりも小さくないときには（Ｓ１１：Ｎ）、覚醒状態判定装置１０の制御部１１は、人が覚醒状態にあると判定し（Ｓ１３）、処理を終了する。
Ｓ１１において、第１区間の第１評価値（Ｐ３０）と第２区間の第２評価値（Ｌ３０）との差の絶対値が閾値よりも小さいときには（Ｓ１１：Ｙ）、覚醒状態判定装置１０の制御部１１は、人が低覚醒状態にあると判定し（Ｓ１２）、処理を終了する。
一方で、Ｓ１１において、第１区間の第１評価値（Ｐ３０）と第２区間の第２評価値（Ｌ３０）との差の絶対値が閾値よりも小さくないときには（Ｓ１１：Ｎ）、覚醒状態判定装置１０の制御部１１は、人が覚醒状態にあると判定し（Ｓ１３）、処理を終了する。
覚醒状態判定装置１０の制御部１１は、Ｓ１２又はＳ１３の処理の後に、Ｓ１に戻って処理を継続することとしてもよい。
以上説明した覚醒状態判定装置１０によれば、判定の対象とする区間内における呼吸速度の増減パターンと、呼吸速度のばらつきに基づいて人の覚醒状態を判定することができる。これにより、人の覚醒状態の判定精度を向上させることができる。
また、覚醒状態判定装置１０では、呼吸の波形データにおいてＲＩとＲｒＭＳＳＤが同時に上昇した時点から予め定められた時間遡った時間範囲を、判定の対象とする区間に設定することができる。こうすることで、人の覚醒状態が変化した可能性が高い区間を判定の対象に設定することができる。これにより、覚醒状態の判定効率、判定精度を向上できる。
また、覚醒状態判定装置１０では、呼吸速度の増減パターンに基づいて人の覚醒状態を判定するための判定条件を選択することで、人の覚醒状態の判定精度を向上させることができる。
また、覚醒状態判定装置１０では、呼吸の波形データにおいてＲＩとＲｒＭＳＳＤが同時に上昇した時点から予め定められた時間遡った時間範囲を、判定の対象とする区間に設定することができる。こうすることで、人の覚醒状態が変化した可能性が高い区間を判定の対象に設定することができる。これにより、覚醒状態の判定効率、判定精度を向上できる。
また、覚醒状態判定装置１０では、呼吸速度の増減パターンに基づいて人の覚醒状態を判定するための判定条件を選択することで、人の覚醒状態の判定精度を向上させることができる。
上記の実施形態では、着座者が低覚醒状態にあると判定部１５０が判定した場合に、振動モータＭによって、着座者に刺激を加える例について説明したが、判定結果に応じて実行される処理は上記の例に限定されない。例えば、着座者が低覚醒状態にあると判定された場合に、スピーカーによってアラーム音声を発したり、発光器によって、光を発したり、ディスプレイに警告を表示させたりしてもよい。
また、上記の実施形態では、対象区間（６０秒）の前半の第１区間（３０秒）と後半の第２区間（３０秒）をそれぞれ３つに分割したサブ区間（１０秒）毎に計数した平均呼吸速度の低下回数の組み合わせに基づいて判定条件を選択することとしたが、第１区間と第２区間の分割数は３に限られるものではない。例えば、第１区間と第２区間をそれぞれ２又は４以上に分割してもよい。この場合においても、第１区間について計数された第１低下回数と、第２区間について計数された第２低下回数の組み合わせについて予め定められたグループ及び判定条件を選択することとしてよい。なお、グループ及び判定条件の数は３に限られるものではなく、２又は４以上としてもよい。
また、上記の実施形態では、本発明に係る覚醒状態判定装置１０を車両用シートに搭載した例について説明したが、これに限定されることなく、飛行機、船等の乗物用シートや、映画館用、劇場用のシート、リラクゼーションシート又はベッドその他の人を支持するものに適用してよい。
Ｓ 車両用シート
Ｍ 振動モータ
１ シートクッション
２ シートバック
１０ 覚醒状態判定装置
１１ 制御部
１２ 記憶部
１３ 入出力部
２０ 呼吸センサ
１００ 取得部
１１０ 設定部
１２０ 算出部
１３０ 計数部
１４０ 選択部
１５０ 判定部
Ｐ 基準点
Ｍ 振動モータ
１ シートクッション
２ シートバック
１０ 覚醒状態判定装置
１１ 制御部
１２ 記憶部
１３ 入出力部
２０ 呼吸センサ
１００ 取得部
１１０ 設定部
１２０ 算出部
１３０ 計数部
１４０ 選択部
１５０ 判定部
Ｐ 基準点
Claims (4)
- 人の呼吸に応じて変動する計測値を計測する呼吸センサから、前記計測値を取得する取得部と、
前記計測値に基づく波形データのうち、前記人の覚醒状態を判定する対象とする対象区間を設定する設定部と、
前記対象区間について、単位時間ごとの前記計測値の変化速度の平均値である平均呼吸速度を算出する算出部と、
前記対象区間の前半の第１区間と後半の第２区間のそれぞれについて、前記平均呼吸速度の低下回数を計数する計数部と、
前記第１区間と前記第２区間のそれぞれについて計数された低下回数の所定の組み合わせに基づいて、前記人の覚醒状態を判定するための複数の異なる判定条件のうちいずれか一つを選択する選択部と、
前記第１区間における前記平均呼吸速度のばらつきを評価した第１評価値と、前記第２区間における前記平均呼吸速度のばらつきを評価した第２評価値と、前記選択部により選択された判定条件と、に基づいて前記人の覚醒状態を判定する判定部と、を備え、
前記判定条件は、前記人が低覚醒状態である場合の前記第１評価値と前記第２評価値の大小関係を示す条件であり、
前記算出部は、前記計測値のピークの間隔であるＲＩと、所定の時間間隔における前記ＲＩのばらつきを示すＲｒＭＳＳＤをそれぞれ算出し、
前記設定部は、前記波形データにおいて前記ＲＩと前記ＲｒＭＳＳＤが同時に上昇した時点から予め定められた時間遡った時間範囲を前記対象区間に設定することを特徴とする覚醒状態判定装置。 - 前記第１評価値は、前記第１区間において連続する前記平均呼吸速度の差分の標準偏差であり、
前記第２評価値は、前記第２区間において連続する前記平均呼吸速度の差分の標準偏差であることを特徴とする請求項１に記載の覚醒状態判定装置。 - 覚醒状態判定装置が、
人の呼吸に応じて変動する計測値を計測する呼吸センサから、前記計測値を取得する取得ステップと、
前記計測値に基づく波形データのうち、前記人の覚醒状態を判定する対象とする対象区間を設定する設定ステップと、
前記対象区間について、単位時間ごとの前記計測値の変化速度の平均値である平均呼吸速度を算出する算出ステップと、
前記対象区間の前半の第１区間と後半の第２区間のそれぞれについて、前記平均呼吸速度の低下回数を計数する計数ステップと、
前記第１区間と前記第２区間のそれぞれについて計数された低下回数の所定の組み合わせに基づいて、前記人の覚醒状態を判定するための複数の異なる判定条件のうちいずれか一つを選択する選択ステップと、
前記第１区間における前記平均呼吸速度のばらつきを評価した第１評価値と、前記第２区間における前記平均呼吸速度のばらつきを評価した第２評価値と、前記選択ステップにより選択された判定条件と、に基づいて前記人の覚醒状態を判定する判定ステップと、を実行し、
前記判定条件は、前記人が低覚醒状態である場合の前記第１評価値と前記第２評価値の大小関係を示す条件であり、
前記算出ステップでは、前記計測値のピークの間隔であるＲＩと、所定の時間間隔における前記ＲＩのばらつきを示すＲｒＭＳＳＤをそれぞれ算出しており、
前記設定ステップでは、前記波形データにおいて前記ＲＩと前記ＲｒＭＳＳＤが同時に上昇した時点から予め定められた時間遡った時間範囲を前記対象区間に設定していることを特徴とする覚醒状態判定方法。 - コンピュータに、
人の呼吸に応じて変動する計測値を計測する呼吸センサから、前記計測値を取得する取得ステップと、
前記計測値に基づく波形データのうち、前記人の覚醒状態を判定する対象とする対象区間を設定する設定ステップと、
前記対象区間について、単位時間ごとの前記計測値の変化速度の平均値である平均呼吸速度を算出する算出ステップと、
前記対象区間の前半の第１区間と後半の第２区間のそれぞれについて、前記平均呼吸速度の低下回数を計数する計数ステップと、
前記第１区間と前記第２区間のそれぞれについて計数された低下回数の所定の組み合わせに基づいて、前記人の覚醒状態を判定するための複数の異なる判定条件のうちいずれか一つを選択する選択ステップと、
前記第１区間における前記平均呼吸速度のばらつきを評価した第１評価値と、前記第２区間における前記平均呼吸速度のばらつきを評価した第２評価値と、前記選択ステップにより選択された判定条件と、に基づいて前記人の覚醒状態を判定する判定ステップと、を実行させるためのプログラムであって、
前記判定条件は、前記人が低覚醒状態である場合の前記第１評価値と前記第２評価値の大小関係を示す条件であり、
前記算出ステップでは、前記計測値のピークの間隔であるＲＩと、所定の時間間隔における前記ＲＩのばらつきを示すＲｒＭＳＳＤをそれぞれ算出しており、
前記設定ステップでは、前記波形データにおいて前記ＲＩと前記ＲｒＭＳＳＤが同時に上昇した時点から予め定められた時間遡った時間範囲を前記対象区間に設定していることを特徴とするプログラム。
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