JP7186458B2 - 監視装置、監視方法、プログラム - Google Patents

Description

本発明は、監視装置、監視方法、プログラム、身体当接部材に関する。

電気インピーダンストモグラフィ（以下、単にＥＩＴと記載する）測定装置は、体表面上に貼付した電極対から微弱電流を流すとともに、体表面上に生じた電位差から、生体内の導電率分布または導電率変化の分布を画像化する技術である。ＥＩＴ（Electrical Impedance Tomography）は、微弱電流を流すだけで断層画像を取得できるので、Ｘ線ＣＴ（Computed tomography）と比較して、被曝の問題がなく、小型化や長時間測定、リアルタイムの測定が容易であるという利点がある。

ＥＩＴ測定では、例えば複数の電極を用いる。これらの電極を測定対象部位の周囲に接触させ、かつ、それらの電極に対して個々に接続された信号ケーブルを引き回して、測定用回路に接続する。

関連する技術として、ＥＩＴの技術と体の輪郭や形状を推定する技術とを組み合わせたＥＩＴ測定装置が特許文献１に開示されている。

国際公開第２０１５／００２２１０号

ところで、人体等の体の状況把握の用途でさらなる技術的な発展が望まれている。

そこでこの発明は、上述の課題を解決することのできる監視装置、監視方法、プログラム、身体当接部材を提供することを目的としている。

本発明の第１の態様によれば、運転手監視装置は、複数の曲率センサが設けられたシートベルトの前記曲率センサと電気的に接続され、前記曲率センサを介して取得される曲率データに基づいて、前記シートベルトの形状を推定する形状推定部と、前記シートベルトの形状に基づいて運転手の状態を判定する状態判定部と、を備える。

上述の運転手監視装置において、前記状態判定部は、前記シートベルトが前記運転手に接触する範囲を推定し、当該接触する範囲に位置する前記曲率センサを駆動する。

上述の運転手監視装置において、前記状態判定部は、前記シートベルトの形状、心拍数、換気状態の何れか一つまたは複数を用いて前記運転手の状態の正常または異常を判定する。

上述の運転手監視装置において、前記シートベルトは複数の電極が設けられた当該シートベルトの前記電極と電気的に接続され、前記状態判定部は、前記複数の電極への通電、及び、当該電極の間に生じる電圧信号に基づいて、前記シートベルトが前記運転手に接触する範囲の当該運転手の断層画像を生成し、その断層画像に基づいて運転手の状態を判定する。

上述の運転手監視装置において、前記状態判定部は、前記複数の電極への通電、及び、当該電極の間に生じる電圧信号に基づいて、前記運転手の前記心拍数を検出する。

上述の運転手監視装置において、前記状態判定部は、前記複数の電極への通電、及び、当該電極の間に生じる電圧信号に基づいて、前記運転手の前記換気状態を検出する。

上述の運転手監視装置において、前記断層画像、前記心拍数、前記換気状態、前記運転手の状態の何れか一つまた複数を記録する記録部と、を備える。

上述の運転手監視装置において、前記断層画像、前記心拍数、前記換気状態、前記運転手の状態の何れか一つまた複数の情報をモニタに表示する表示処理部と、を備える。

上述の運転手監視装置において、前記状態判定部は前記運転手の状態が異常であると判定した場合に警告センサを動作させる。

上述の運転手監視装置において、前記シートベルトが利用されていない所定状態にある場合に、当該シートベルトの形状に基づいて前記曲率センサの出力情報を補正する補正部と、を備える。

また本発明の第２の態様によれば、運転手監視装置は、複数の電極が設けられたシートベルトの前記電極と電気的に接続され、前記複数の電極への通電、及び、当該電極の間に生じる電圧信号に基づいて、前記シートベルトが運転手に接触する範囲の当該運転手の断層画像を生成し、その断層画像に基づいて運転手の状態を判定する状態判定部と、を備える。

また本発明の第３の態様によれば、監視装置は、複数の電極が設けられた身体当接部材と接続され、前記電極から得られた電気信号に基づいて被測定者の断層画像、心拍数、換気状態の何れか一つまたは複数の状態情報を算出し、当該状態情報を用いて前記被測定者の状態の正常または異常を判定する状態判定部と、を備える。

また本発明の第４の態様によれば、監視装置は、複数の曲率センサが設けられた身体当接部材と接続され、前記曲率センサから得られた信号に基づいて被測定者の体動、心拍数、換気状態の何れか一つまたは複数の状態情報を算出し、当該状態情報を用いて前記被測定者の状態を判定する状態判定部と、を備える。

また本発明の第５の態様によれば、監視方法は、複数の電極が設けられた身体当接部材と接続された監視装置が、前記電極から得られた電気信号に基づいて被測定者の断層画像、心拍数、換気状態の何れか一つまたは複数の状態情報を算出し、当該状態情報を用いて前記被測定者の状態の正常または異常を判定する。

また本発明の第６の態様によれば、監視方法は、複数の曲率センサが設けられた身体当接部材と接続された監視装置が、前記曲率センサから得られた信号に基づいて被測定者の体動、心拍数、換気状態の何れか一つまたは複数の状態情報を算出し、当該状態情報を用いて前記被測定者の状態を判定する。

また本発明の第７の態様によれば、プログラムは、複数の電極が設けられた身体当接部材と接続された監視装置のコンピュータを、前記電極から得られた電気信号に基づいて被測定者の断層画像、心拍数、換気状態の何れか一つまたは複数の状態情報を算出し、当該状態情報を用いて前記被測定者の状態の正常または異常を判定する状態判定手段として機能させる。

また本発明の第８の態様によれば、プログラムは、複数の曲率センサが設けられた身体当接部材と接続された監視装置のコンピュータを、前記曲率センサから得られた信号に基づいて被測定者の体動、心拍数、換気状態の何れか一つまたは複数の状態情報を算出し、当該状態情報を用いて前記被測定者の状態を判定する状態判定手段として機能させる。

また本発明の第９の態様によれば、シートベルトは、周期配列される複数の電極と、当該複数の電極と並列して周期配列される複数の曲率センサと、を備える。

また本発明は上述のシートベルトが、当該シートベルトの利用を検出して運転手監視装置へ利用検出信号を出力する出力部とを備える。

本発明によれば、被測定者の体の状態をより簡易に把握することができる。

第１の実施形態による運転手監視装置とシートベルトを示す図である。 第１の実施形態に係るシートベルトの内部構成を示す第１の図である。 第１の実施形態に係る運転手監視装置の機能構成を示す図である。 第１の実施形態に係るシートベルトと運転手監視装置の構成を説明する図である。 第１の実施形態による状態判定部が生成した断層画像の例を示す図である。 第１の実施形態による曲率センサの構成を示す図である。 第１の実施形態による歪ゲージの配置例を示す図である。 第１の実施形態による歪ゲージに接続する信号線と歪ゲージ内の信号線との太さの比較を示す図である。 第１の実施形態によるブリッジと信号変換モジュールとを多対一に接続した接続例を示す図である。 第１の実施形態によるシートベルトの一部分の形状の例を示す図である。 第１の実施形態による形状推定部の部分形状推定処理を示す第一の図である。 第１の実施形態による形状推定部の部分形状推定処理を示す第二の図である。 第１の実施形態によるシートベルトの内部構成を示す第２の図である。 第１の実施形態による接触範囲Ｘを特定する処理の概要を示す図である。 第１の実施形態による運転手監視装置の処理フローを示す第一の図である。 第１の実施形態による運転手監視装置の処理フローを示す第二の図である。 第１の実施形態による運転手監視装置の処理フローを示す第三の図である。 第１の実施形態による運転手監視装置の処理フローを示す第四の図である。 第１の実施形態による運転手監視装置の機能構成を示す第２の図である。 第２の実施形態による監視装置と抑制ベルトを示す図である。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態による運転手監視装置、運転手監視方法、プログラムを、図面を参照して説明する。
図１は、第１の実施形態による運転手監視装置とシートベルトを示す図である。
図１で示すように運転手監視装置２はシートベルト１に内蔵されているフレキシブル基板に構成された電気回路と通信ケーブル３を介して接続されている。
シートベルト１は一例として周期配列される複数の電極と、当該複数の電極と並列して周期配列される複数の曲率センサとを少なくとも含んだ電気回路を有している。
また運転手監視装置２は、シートベルト１に内蔵された曲率センサを介して取得される曲率データに基づいて、シートベルト１の形状を推定する。運転手監視装置２はそのシートベルト１の形状に基づいて運転手の状態を判定する。
運転手の状態とは、運転手の意識、断層画像、心拍数、換気状態、体動などであってよい。運転手監視装置２はこれらの運転手の状態の何れか一つまたは複数を用いて運転手の状態の正常または異常を判定する。

シートベルト１の内部にはフレキシブル基板１４が設けられている。具体的には、シートベルト１を構成する表裏の２枚の重ね合された帯に、フレキシブル基板１４が挟み込まれている。
図２は、第１の実施形態に係るシートベルトの内部構成を示す第１の図である。
図２に示すように、シートベルト１は、帯状のフレキシブル基板１４上において複数の電極パッド１２Ａ～１２Ｈが等間隔の距離Ｐで並べて配置（周期配列）される構成となっている。また、同じくフレキシブル基板１４上において、当該電極パッド１２Ａ～１２Ｈと並列して複数の曲率センサ１５０Ａ～１５０Ｈが等間隔の距離Ｐで周期配列されている。複数の電極パッド１２Ａ～１２Ｈを総称して電極パッド１２と呼ぶ。また複数の曲率センサ１５０Ａ～１５０Ｈを総称して曲率センサ１５０と呼ぶ。これら電極パッド１２と曲率センサ１５０は図２においてはそれぞれ８個が示されているが、さらに多くの数の電極パッド１２や曲率センサ１５０が備えられてよい。

各電極パッド１２Ａ～１２Ｈや曲率センサ１５０は、シートベルト１が運転手の体に巻きつけられた際に、胸部や腹部などの測定対象範囲に位置するようにシートベルト１の内部に設けられている。
シートベルト１は、曲率センサ１５０Ａ～１５０Ｈそれぞれの歪ゲージを有していてよい。曲率センサ１５０は２つの歪ゲージを有し、測定箇所毎の一対の歪ゲージを一つのブリッジ回路に接続する２アクティブゲージ法を用いることで、曲率センサ１５０Ａ～１５０Ｈの温度補正自動化と高感度化、高精度化を実現することができる。
或いは、シートベルト１は、曲率センサ１５０Ａ～１５０Ｈそれぞれの裏面の同じ位置に、温度センサを有していてもよい。そして運転手監視装置２は、曲率センサ１５０Ａ～１５０Ｈによって取得される曲率データを、当該温度センサによって取得される温度データに基づいて、曲率データの温度補正を行ってもよい。このようにすることで、曲率センサ１５０Ａ～１５０Ｈの高感度化、高精度化を実現することができる。

また、測定回路１１は、運転手監視装置２と、電極パッド１２Ａ～１２Ｈ及び曲率センサ１５０Ａ～１５０Ｈと、の電気信号のやり取りを仲介する電気回路である。例えば、測定回路１１には、曲率センサ１５０Ａ～１５０Ｈにおいて出力される電気信号を増幅したり、Ａ／Ｄ（Analog／Digital）変換したりする回路が備えられている。

図３は、第１の実施形態に係る運転手監視装置の機能構成を示す第１の図である。
第１の実施形態に係る運転手監視装置２はコンピュータで構成される。運転手監視装置２カーナビゲーションシステム内に組み込まれてもよい。

図３に示すように、運転手監視装置２は、全体の動作を司るＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算装置）２００と、ＥＩＴ測定に使用される測定用プログラム等の実行時においてＣＰＵ２００のワークエリアとなるＲＡＭ（Random Access Memory）２１０と、各種プログラム及び状態判定部２０１が取得した断層画像等を記憶する記憶手段としてのＨＤＤ（Hard Disk Drive）２１１と、を備えている。
また、操作入力部２１２は、例えば操作ボタン、タッチパネル等から構成され、運転手等のオペレータによる各種操作の入力を受け付ける。画像表示部２１３は、液晶ディスプレイ等であって、ＥＩＴ測定時において必要な情報や、取得された断層画像等を表示する。
外部インターフェイス２１４は、外部装置との通信を行うための通信インターフェイスであり、特に本実施形態においては、専用の通信ケーブル３を介してシートベルト１と接続され、シートベルト１から種々の信号を取得する機能部である。
ＣＰＵ２００、ＲＡＭ２１０、ＨＤＤ２１１、操作入力部２１２、画像表示部２１３、外部インターフェイス２１４は、システムバス２１５を介して相互に電気的に接続されている。

図３に示すように、ＣＰＵ２００は、シートベルト１が使用されている状態において所定の測定用プログラム実行し、その実行時において、状態判定部２０１、形状推定部２０２としての機能を発揮する。
状態判定部２０１は、複数の電極パッド１２Ａ～１２Ｈへの通電、及び、当該電極パッド１２Ａ～１２Ｈ間に生じる電圧信号の取得をしながら、測定対象部Ｘの断層画像を取得する。
また、形状推定部２０２は、曲率センサ１５０Ａ～１５０Ｈを介して取得される曲率データに基づいて、シートベルト１の形状を推定する。

図４は、本実施形態に係るシートベルトと運転手監視装置の構成を説明する図である。
以下、図４、図５を参照しながら、状態判定部２０１の機能について説明する。図４に示すように、電極パッド１２Ａ～１２Ｈの間には電流源Ｉと電圧計Ｖがそれぞれ接続される。状態判定部２０１は、この電流源Ｉと電圧計Ｖを制御する機能を有している。

状態判定部２０１は、電流源Ｉを介して、電極パッド１２Ａ～１２Ｈのうちの一対の電極パッドの間（例えば、電極パッド１２Ａと電極パッド１２Ｂの間）に所定の微弱電流を流す制御を行う。状態判定部２０１は、一対の電極パッドに微弱電流を流す間に、電圧計Ｖを介して、他の電極パッド（電極パッド１２Ｃ～１２Ｈ）の各々の間に生じる電位差を測定する。電流を流す電極パッドを１２Ｂと１２Ｃ、１２Ｃと１２Ｄ、・・・と順次変更して繰り返し電位差を測定することで、測定対象部Ｘの断層における抵抗率分布を取得することができる。

状態判定部２０１は、上記のようにして取得した測定対象とした断層面における抵抗率分布を基に、例えば、一般的な逆投影法を用いて断層画像を生成する。状態判定部２０１は、生成した断層画像を画像表示部２１３に表示させることで、運転手や救急隊などに断層画像を視認させる。なお状態判定部２０１においてＥＩＴを用いた断層画像を生成する手法は公知の技術が用いられてよい。
図４には電流源Ｉと電圧計Ｖをそれぞれ異なる電極パッド１２の間に設けられた状況を示しているが、各電極パッド１２間に電流源Ｉと電圧計Ｖは設けられてよい。各電極パッド１２間の電流値や電圧値の測定には４電極法を用いてもよいし、２電極法を用いてもよい。また電極パッド１２にはどのような構造の電極パッド１２を適用してもよい。

図５は状態判定部が生成した断層画像の例を示す図である。
図５は、状態判定部２０１によって取得された測定対象者の胸部における断層画像であり、電気インピーダンスが高い領域ほど濃い色合いで示している。図５によれば、空気の存在によって電気インピーダンスが高く測定される肺野が、左右に存在している様子を知ることができる。
状態判定部２０１が断層画像を生成する手法としては、上述した逆投影法の他に有限要素法（Finite Element Method：ＦＥＭ）を用いる手法、または、有限要素法と逆投影法を組み合わせる手法が考えられる。逆投影法を用いた場合、状態判定部２０１は、ある状態を基準とした相対的な変化のみしか画像化することができないが、有限要素法を用いることで、断層面における絶対的な電気抵抗率［Ωｍ］に基づいた断層画像を形成することができる。

図６は曲率センサの構成を示す図である。
曲率センサ１５０は、曲率センサ１５０が配置された位置におけるシートベルト１の曲率を測定する。図６に示すように、曲率センサ１５０は、抵抗１５２－１，１５２－２と、歪ゲージ１５３－１，１５３－２とを組み合わせたブリッジ（ホイートストンブリッジ）１５１と、アンプ１５６とを含んで構成される。ブリッジ１５１は、曲率の測定時に電源部１１１から直流電圧の印加を受ける。電源部１１１からの電流は、ブリッジ１５１を通ってグラウンド（ゼロ電位点）へ流れる。

曲率センサ１５０の出力は、Ａ／Ｄ変換器（アナログ－デジタル変換器）１５７と、シリアル通信回路１１４とを介して運転手監視装置２に送信される。
以下、抵抗１５２－１と１５２－２とを総称して抵抗１５２と表記する。また、歪ゲージ１５３－１と１５３－２とを総称して歪ゲージ１５３と表記する。
図６で示す各回路の機能はフレキシブル基板１４にプリント印刷されていてよい。

図７は歪ゲージの配置例を示す図である。
同図は、シートベルト１を横からみた断面の例を示しており、矢印Ｂ１１はシートベルト１の長手方向を示している。
歪ゲージ１５３はいずれも、歪（ひずみ）を検出する方向がシートベルト１の長手方向に一致する向きに配置されている。また、図７に示すように、歪ゲージ１５３－１と１５２－２とはフレキシブル基板１４を挟んで配置されている。例えば、歪ゲージ１５３－１がフレキシブル基板１４から見てシートベルト１の表面帯４１側に配置され、歪ゲージ１５３－２がフレキシブル基板１４から見てシートベルト１の裏面帯４２側に配置されている。

この配置により、フレキシブル基板１４が曲がった際、歪ゲージ１５３－１のインピーダンスと歪ゲージ１５３－２のインピーダンスとに差が生じる。運転手がシートベルト１を装着してフレキシブル基板１４がシートベルト１の表面側に凸、裏面側に凹に曲がった場合、シートベルト１の表面側に配置されている歪ゲージ１５３－１は伸びてインピーダンスが大きくなる。一方、シートベルト１の裏面側に配置されている歪ゲージ１５３－２は縮んでインピーダンスが小さくなる。

このインピーダンスの差により、図６中の点Ｐ１１と点Ｐ１２との間に電圧（電位差）が生じる。点Ｐ１１と点Ｐ１２との間の電圧の大きさは、歪ゲージ１５３のシートベルト１における配置位置（曲率センサ１５０の配置位置）におけるシートベルト１の曲げの大きさを示している。
アンプ１５６は、点Ｐ１１と点Ｐ１２との間の電圧を、歪ゲージ１５３の設置位置におけるシートベルト１の曲率に変換する。具体的には、点Ｐ１１と点Ｐ１２との間の電圧とシートベルト１の曲率との関係を示す較正曲線が予め得られており、アンプ１５６は、点Ｐ１１と点Ｐ１２との間の電圧をこの較正曲線に従って増幅するよう設定されている。

なお、ブリッジ１５１が、歪ゲージ１５３を１つだけ備えるようにしてもよい。具体的には、ブリッジ１５１が、歪ゲージ１５３－１及び１５３－２のうちいずれか一方に代えて抵抗を備えるようにしてもよい。この場合の抵抗として、歪ゲージ１５３が曲げられていないときの抵抗値と同じ抵抗値を示すものを用いる。
一方、図６のようにブリッジ１５１が１つの歪ゲージ１５３を備えることで、ブリッジ１５１が歪ゲージ１５３を１つだけ備える場合よりも点Ｐ１１と点Ｐ１２との間の電圧差が大きくなり、曲率センサ１５０の精度が向上する。また、ブリッジ１５１が１つの歪ゲージ１５３を備えることで、ブリッジ１５１が歪ゲージ１５３を１つだけ備える場合よりも温度変化の影響を受けにくい。

なお、歪ゲージ１５３内の配線を細くし、歪ゲージ１５３に接続する配線を太くしておく。これにより、曲率センサ１５０の精度を向上させることができる。この点について図８を参照して説明する。
図８は歪ゲージに接続する信号線と歪ゲージ内の信号線との太さの比較を示す図である。
同図では、歪ゲージ１５３内の配線Ｗ１１と、歪ゲージ１５３に接続されている配線Ｗ１２とが示されている。

歪ゲージ１５３が曲げられると配線Ｗ１１の長さ又は幅、或いはそれら両方が変化することで、歪ゲージ１５３のインピーダンスが変化する。歪ゲージ１５３は、このインピーダンスの変化で曲げの大きさを示す。
歪ゲージ１５３のインピーダンスが変化し易くするために、配線Ｗ１１の幅を狭くする（配線Ｗ１１を細くする）。これにより、歪ゲージ１５３が曲げられて配線Ｗ１１の幅が変化したときに、元の幅からの変化の割合が大きくなる。

一方、歪ゲージ１５３のインピーダンスを精度よく測定するためには、歪ゲージ１５３とインピーダンスを検出する回路（図６の例ではアンプ１５６）との間の抵抗が小さいことが好ましい。そこで、配線Ｗ１２の幅を広くする（配線Ｗ１２を太くする）。
このように、歪ゲージ１５３内の配線を細くし、歪ゲージ１５３に接続する配線を太くすることで、曲率センサ１５０の精度を向上させることができる。

Ａ／Ｄ変換器１５７は、アンプ１５６が出力するアナログ信号（例えば、曲率に比例した電圧値）をデジタル信号に変換する。
シリアル通信回路１１４は、Ａ／Ｄ変換器１５７が出力するデジタル信号をシリアル通信にて運転手監視装置２に送信する。これにより、シリアル通信回路１１４は、Ａ／Ｄ変換器１５７が出力するデジタル信号を運転手監視装置２に送信する。シリアル通信回路１１４は、例えば曲率センサ１５０毎に設けられており、第一シリアル通信部１１０は、これらのシリアル通信回路１１４を含んで構成される。

シリアル通信回路１１４の通信方式として、例えばＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）又はＩ２Ｃ（Inter－Integrated Circuit）（Ｉ２Ｃは登録商標）など、いろいろなシリアル通信方式を用いることができる。
シリアル通信回路１１４がシリアル通信を行うことで、曲率センサ１５０によるセンサ値を、３～５本程度の少ない本数の配線で通信することができる。多数の配線が不要なことで、シートベルトを構成する帯が幅広または厚くなるなどシートベルト１の大型化を避けることができる。

以下、アンプ１５６と、Ａ／Ｄ変換器１５７と、シリアル通信回路１１４との組み合わせを信号変換モジュール１８１と称する。信号変換モジュール１８１は、ブリッジ１５１によるアナログ信号（点Ｐ１１と点Ｐ１２との間の電圧）を、曲率を示すデジタル信号に変換し、さらに、シリアル通信の規格に応じたデジタル信号に変換する。
ここで、信号変換モジュール１８１を１つのＩＣチップに構成する、あるいは、信号変換モジュール１８１を１つの基板にて構成するなど、信号変換モジュール１８１を１つに纏めた構成にする。これにより、曲率センサ１５０毎（曲率センサ１５０のブリッジ１５１）毎に信号変換モジュール１８１を設計する必要がない。この点で、シートベルト１を設計する際、信号変換モジュール１８１を比較的容易に配置することができる。

なお、１つの信号変換モジュール１８１が、複数のブリッジ１５１による曲率を送信するようにしてもよい。
図９はブリッジと信号変換モジュールとを多対一に接続した接続例を示す図である。
同図の例では、４つのブリッジ１５１は、マルチプレクサ１８２を介して信号変換モジュールに接続されている。

マルチプレクサ１８２は、信号変換モジュール１８１と接続するブリッジ１５１を時分割で切り替える。信号変換モジュール１８１は、マルチプレクサ１８２を介して接続されているブリッジ１５１の電圧（図６の点Ｐ１１と点Ｐ１２との間の電圧）を、曲率を示すデジタル信号に変換してシリアル通信にて送信する。これにより、比較的少ない数の信号変換モジュールにて曲率を送信することができる。

一方、ブリッジ１５１と信号変換モジュールとを一対一に配置する場合、信号変換モジュール１８１をブリッジ１５１の近くに配置する。これにより、信号変換モジュール１８１が取得する信号（ブリッジ１５１における電圧）のＳ／Ｎ比（Signal To Noise Ratio）の低下を防止することができる。この点で、曲率センサ１５０は高精度に曲率を測定することができる。

また、ブリッジ１５１と信号変換モジュール１８１とを一対一に配置する場合、ブリッジ１５１と信号変換モジュール１８１とのいずれの組み合わせでも、ブリッジ１５１と信号変換モジュール１８１との間の配線の長さを同じに揃える。これにより、ブリッジ１５１と信号変換モジュール１８１との組み合わせ毎の曲率の測定精度のばらつきを低減させることができる。信号変換モジュール１８１は測定回路１１に内蔵されてよい。

形状推定部２０２は、曲率センサ１５０等の測定結果を用いてシートベルト１における測定対象（胸部や腹部）の接触（近接）範囲Ｘを検出し、シートベルト形状を推定する。
形状推定部２０２は、測定回路１１とシリアル通信にて通信を行う。特に、形状推定部２０２は、曲率の測定値など測定回路１１が送信する各種データを受信する。
形状推定部２０２は、接触範囲Ｘの検出及びシートベルト形状の推定を開始するか否かを決定する。具体的には、形状推定部２０２は、測定対象に対するシートベルトの接触範囲Ｘの検出及びシートベルト形状の推定の処理の開始条件が成立しているか否かを判定する。運転手監視装置２は、例えばシートベルト１を係合するバックルに設けられたスイッチがＯＮになっている場合には開始条件が成立していると判定し、状態判定部２０１や形状推定部２０２に通知する。バックルに設けられたスイッチは、シートベルトが利用される際にシートベルトに設けられた金具プレートとバックルとが係合された際にＯＮとなるような構造となっていてよい。開始条件が成立したと判定することで、状態判定部２０１や形状推定部２０２は処理を開始する。

形状推定部２０２は、開始条件が成立したと判定すると、曲率センサ１５０のセンサ値（曲率センサ１５０が検出した曲率）に基づいて測定対象に対するシートベルトの接触範囲Ｘのシートベルト形状を推定する。
図１０～図１２を参照して形状推定部２０２が行う形状推定処理について説明する。

図１０はシートベルトの一部分の形状の例を示す図である。
同図は、フレキシブル基板１４及びフレキシブル基板１４に設けられた複数の曲率センサ１５０が曲がった状態を示す。フレキシブル基板１４の部分形状は、シートベルト１の部分形状（帯部の部分形状）と見做すことができる。ここでは、曲率センサ１５０を曲率センサ１５０－１、曲率センサ１５０－２、曲率センサ１５０－３、・・・と表記して区別する。

図１０の例では、曲率センサ１５０が等間隔（距離ｄの間隔）で配置されている。曲率センサ１５０の各々を中心として距離ｄの範囲を想定し、これらの範囲の端を点Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、・・・で示している。部分形状推定部２４１は、これらの範囲の各々を、曲率センサ１５０が示す曲率の円弧で近似して部分形状を求める。
また、曲率センサ１５０－１の曲率がＣ１、曲率センサ１５０－２の曲率がＣ２、曲率センサ１５０－３の曲率がＣ３であるとする。

図１１は形状推定部の部分形状推定処理を示す第一の図である。
図１１は原点Ｏを基準とする座標系において、曲率センサ１５０－１と、曲率センサ１５０－１を中心とする距離ｄの範囲の一方の端（点Ｐ０）、他方の端（点Ｐ_１）を示している。距離ｄの値は既知の値であり、形状推定部２０２は、曲率センサ１５０ａが測定する曲率Ｃ_１を取得する。形状推定部２０２は式（１）に基づいて曲率Ｃ_１より曲率半径Ｒ_１を算出する。

式（１）一般式であり、式（１）においてＣは曲率を示し、Ｒは曲率半径を示す。
曲率半径Ｒ_１と、曲率Ｃ_１とに基づいて、形状推定部２０２は、曲率センサ１５０－１を中心とする距離ｄの範囲を近似する円弧の中心角（この円弧を有する扇形状の中心角）θ_１を式（２）により算出する。

式（２）は一般式であり、式（２）においてθは中心角を示し、Ｃは曲率を示す。また、距離ｄは円弧の長さを示している。当該扇形状の中心点をＯ_１と呼ぶ。形状推定部２０２は、扇形状の中心点Ｏ_１の座標と、点Ｐ_０の座標と、中心角θ_１とを用いて式（３）により曲率センサ１５０－１を中心とする距離ｄの範囲の点Ｐ_０と異なる方の端の点Ｐ_１の座標を算出する。

ここで、Ｐ_０、Ｐ_１、Ｏ_１は、それぞれ点Ｐ_０、点Ｐ_１、中心点Ｏ_１の座標を示す列ベクトルである。
なお扇形状の中心点Ｏ_１の座標は、座標系の原点Ｏと点Ｐ_０と、曲率半径Ｒ_１の値とから算出することができる。また曲率センサ１５０－ｉ（ｉはｉ≧０の整数）に隣接する曲率センサ１５０－（ｉ＋１）を中心とする距離ｄの範囲を近似する円弧の中心点（この円弧を有する扇形状の中心点）Ｏ_ｉ＋１の座標は、式（４）により算出することができる。

式（４）においてＯ_ｉ＋１、Ｐ_ｉ、Ｏ_ｉは、それぞれ中心点Ｏ_ｉ＋１、点Ｐ_ｉ、中心点Ｏ_ｉの座標を示す列ベクトルである。また、Ｒ_ｉ、Ｒ_ｉ＋１は、それぞれ曲率Ｃ_ｉ、Ｃ_ｉ＋１から式（１）で求まる曲率半径である。
曲率センサ１５０－ｉを中心とする距離ｄの範囲を近似する円弧の一端の点をＰ_ｉ－１とした場合、この円弧の他端の点Ｐ_ｉは式（５）により算出することができる。

式（５）においてＰ_ｉ－１は、点Ｐ_ｉ－１の座標を示す列ベクトルである。また、θ_ｉは、曲率センサ１５０－ｉを中心とする距離ｄの範囲を近似する円弧の中心角（この円弧を有する扇形状の中心角）を示す。

図１２は形状推定部の部分形状推定処理を示す第二の図である。
図１２は図１１で示す処理を繰り返した場合の例を示している。上述したように、形状推定部２０２は、曲率センサ１５０－ｉが測定した曲率Ｃ_ｉ及び距離ｄ（円弧の長さ）に基づいて、点Ｐ_ｉ－１の座標から点Ｐ_ｉの座標を算出することができる。なお部分形状推定の最初の処理において点Ｐ_０は座標系において任意に設定した座標であってよい。
形状推定部２０２は、点Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、・・・の座標を順に算出する。これにより、形状推定部２０２はシートベルト１のうち曲率センサ１５０が配置された部分（曲率センサ１５０と曲率センサ１５０との間の部分も含む）の形状を連続する円弧で近似して推定することができる。

形状推定部２０２はシートベルト１に設けられた複数の曲率センサ１５０から得た曲率等の情報によって上述のように曲率センサ１５０が配置された部分の形状を連続する円弧で近似して推定し、これによりシートベルト１の全体または測定対象に対するシートベルトの接触範囲Ｘの立体形状を算出する。運転手監視装置２は異なる人の体型に応じた胸部や腹部におけるシートベルトの複数の立体形状の３Ｄモデリングデータを予めＨＤＤ２１１などの記憶部に記憶しておく。この場合、形状推定部２０２は算出したシートベルト１の全体の立体形状と、複数の複数の立体形状と人の体型に応じたシートベルトの複数の立体形状の３Ｄモデリングデータを比較する。形状推定部２０２は現在の運転手の立体形状に類似する３Ｄモデリングデータを特定する。形状推定部２０２は特定した３Ｄモデリングデータに紐づいて記憶部に記録されているシートベルト１における接触範囲Ｘを特定する。このシートベルト１の範囲Ｘの情報は、人の体型に応じて異なっており、人の体型に応じたシートベルト１装着時の測定対象に対するシートベルトの接触範囲Ｘを示す。体型に応じて体の胸部や腹部に接するシートベルト１の範囲が異なる為、運転手監視装置２は人の体型に応じた装着時のシートベルトの接触範囲Ｘの情報を記憶している。なお、運転手監視装置２はシート（座席）４の設定位置と、人の体型の組み合わせに応じた装着時のシートベルトの接触範囲Ｘの情報を記憶してもよい。そして形状推定部２０２は、現在のシート４の設定位置をシート４等に設けられた位置検出装置から検出して、そのシートの設置位置の情報に紐づいて記憶部に記録されているシートベルト１の複数の立体形状の３Ｄモデリングデータを取得して、そのデータと、算出した現在のシートベルト１の立体形状とを比較してもよい。

形状推定部２０２は特定したシートベルト１における接触範囲Ｘの情報を状態判定部２０１に出力する。状態判定部２０１は接触範囲Ｘの情報に基づいて、その範囲に含まれる電極パッド１２を特定する。状態判定部２０１は特定した電極パッド１２を、動作させる電極パッド１２と決定する。状態判定部２０１は、特定した複数の電極パッド１２への通電、及び、当該電極パッド１２のうちの２つの間に生じる電圧信号の取得をしながら、測定対象部Ｘの断層画像を生成してもよい。運転手監視装置２は人の体型やシート４の設定位置に基づいて電極パッド１２を特定するため、シートベルトに設けられた全ての電極パッド１２を通電する必要がなくなる。運転手監視装置２は、シート４の設定位置はシート４の背の角度や、シート４の座面の前後位置など多数の設定位置があり、これら設定位置に応じたシートベルト１の複数の立体形状の３Ｄモデリングデータを記憶してよい。

状態判定部２０１は形状推定部２０２から取得した接触範囲Ｘの情報に基づいて、その範囲に含まれる曲率センサ１５０を特定して、その曲率センサ１５０のみを動作させる曲率センサ１５０と決定してもよい。この処理によれば、状態判定部２０１は、シートベルト１が運転手に接触する範囲を推定し、当該接触する範囲に位置する電極パッド１２または曲率センサ１５０を駆動している。

なお状態判定部２０１は電極パッド１２間に生じる電圧信号に基づいてシートベルト１が運転手に接触する範囲を推定してもよい。例えば運転手監視装置２は、隣り合う二つの電極パッド１２の間それぞれ高周波電流を流す。すると電極パッド１２の間に電界Ｅが発生する。そしてこの電界領域に例えば体が入ると電界が変動し、電圧計Ｖの計測する電圧値に変化が生じる。運転手監視装置２は、電流源Ｉと並列に接続された電圧計Ｖにより、この電圧値の変動から電界領域に体などの測定対象の影響によるインピーダンス変化を常時モニタリングする。なおインピーダンス値は電圧値を電流値で除することにより得られる。そして運転手監視装置２はインピーダンス変化が所定値以上低くなった場合にはその電極パッド１２の近傍のシートベルト１の範囲が体に接触していると判定できる。
図２で示す電極パッド１２はＥＩＴによる断層画像を生成するためにのみ用いられる電極パッド１２であってよい。この場合、シートベルト１の基板には、接触範囲Ｘを検出するための専用の複数の電極パッドがさらに短い間隔を隔てて周期配列されていてもよい。

図１３はシートベルトの内部構成を示す第２の図である。
図１３において、図面が煩雑となるのを避けるため、電極パッド１２Ａ～１２Ｈ及び歪みゲージ１３Ａ～１３Ｈの表記を省略しているが、実際には、第１の実施形態と同様に、フレキシブル基板１４上にそれらは周期配列された構成となっている。
図１３に示すように、本実施形態に係るシートベルト１は、その長手方向に沿って（電極パッド１２Ａ～１２Ｈ等と並列して）、間隔Ｐよりも短い間隔の間隔αで周期配列されながら接触範囲の測用電極パッド３０１、３０２、・・・、３０ｆが備えられていてよい。

状態判定部２０１は接触範囲Ｘのうち心臓範囲と肺範囲を特定するようにしてもよい。例えば状態判定部２０１は形状推定部２０２から取得した接触範囲Ｘの情報に基づいて、その接触範囲Ｘのうちの心臓範囲と肺範囲を、予め記憶している接触範囲Ｘに対する心臓範囲と肺範囲の位置の情報に基づいて特定するようにしてよい。

図１４は接触範囲Ｘを特定する処理の概要を示す図である。
図１４（ａ）は、シートベルト１が、測定対象に接触している様子を示している。
図１４（ａ）に示すように、シートベルト１が、位置Ａ１から位置Ａ２にかけて、測定対象である人に接触している場合について説明する。シートベルト１は、位置Ａ１から位置Ａ２にかけての接触範囲Ｘにおいて人体Ｍに近接しており、それ以外の領域においては、人体Ｍと離間している。
図１４（ｂ）は、図１４（ａ）に示す状態におけるシートベルト１の位置Ａ１付近を詳細に示している。例えば、位置Ａ１付近において、電極パッド３０１、３０２、３０３、３０４、３０５、３０６が図１４（ｂ）に示すように配されていたとする。この場合、形状推定部２０２は、例えば、電極パッド３０１－３０２間、電極パッド３０３－３０２間、電極パッド３０３－３０４間、・・・と、電極パッド対を順に変更しながら、各々の電極パッド対間の電気インピーダンスを取得していく。形状推定部２０２が取得する電気インピーダンスは、各電極パッド対間に生じる電界Ｅ０、Ｅ１、・・・、Ｅ４（図１４（ｂ））に依存した値となる。

ここで、各電極パッド対間に生じる電界Ｅ０～Ｅ４の経路に着目する。図１４（ｂ）に示すように、電極パッド３０１ａ、３０２は、人体Ｍには近接しておらず、その間に生じる電界Ｅ０は大気中に生じるものとなる。一方、電極パッド３０５、３０６は、位置Ａ１において人体に近接していることから、その間に生じる電界Ｅ４は、人体Ｍ内（生体内）を通過する。したがって、電極パッド３０５、３０６間の電気インピーダンスは、電極パッド３０１、３０２間の電気インピーダンスよりも低く測定される。
すなわち、電極パッド３０１、３０２、・・・は、位置Ａ１に向かうにつれて徐々に人体Ｍに近づくため、電界Ｅ０、Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４は、その経路において、徐々に人体Ｍ内を通過する領域が増えるため、各電界Ｅ０～Ｅ４に対応する電気インピーダンスは、徐々に低下していく。

このように、シートベルト１が人体Ｍと近接する領域においては、その領域内に属する電極パッド対間の電気インピーダンスが低く測定され、シートベルト１が人体Ｍと近接（接触）しない領域においては、その領域内に属する電極パッド対間の電気インピーダンスが高く測定される。したがって形状推定部２０２は電気インピーダンスと予め設定された閾値とを比較して、閾値より低い電気インピーダンスを取得できた電極パッド間を構成する電極パッドを接触範囲Ｘに位置する電極パッドと特定する。

形状推定部２０２は、処理の開始後、シートベルトの形状の情報を所定の時間間隔で繰り返し検出する。形状推定部２０２はシートベルトが装着された時のシートベルトにおける接触範囲Ｘの形状に基づいて体が動く距離や、周期などの体の動きを検出する。形状推定部２０２は体の動く距離や周期を状態判定部２０１へ出力する。

状態判定部２０１は、断層画像の生成や、シートベルト１の形状の推定の他、心拍数や換気量を推定してよい。
状態判定部２０１は断層画像を短時間間隔で接触範囲Ｘの位置に対応する人体の断層画像を生成する。状態判定部２０１は、断層画像における肺や胸の形状の動きを画像処理によって検出し、その大きさの縮小と拡大の周期を特定し、その周期に基づいて単位時間当たりの心拍数を算出してもよい。また状態判定部２０１は肺や胸の形状の動きを画像処理によって検出し、その肺や胸の形状の縮小と拡大時の形状の変化を特定し、その変化に基づいて単位時間当たりの換気量を算出してもよい。

運転手監視装置２は電極パッド１２に流す高周波電流に基づいて心拍や換気量を算出するようにしてもよい。状態判定部２０１は電極パッド１２に高周波電流を流す。これにより状態判定部２０１は、電圧計Ｖからの入力信号に基づいて、呼吸に伴う肺への空気の出入りによって生じるインピーダンス変化を検出することができる。より具体的には空気のインピーダンスは高いため、肺に流入した空気量が減少（吐き出す換気量に相当）するとその分、肺のインピーダンス値は減少する。従って、肺が拡張した場合には空気量が増加するため（吸い込む換気量に相当）状態判定部２０１はインピーダンス値が増加したことを検出する。他方、肺が収縮して空気が肺外部に流出した場合には状態判定部２０１はインピーダンスが低い方向に変化したことを検出する。このように肺の換気量の測定を、運転手監視装置２により行うことができる。

また心臓は拍動によって心臓内の血液量が変化する。状態判定部２０１は電極パッド１２に高周波電流を流す。これにより状態判定部２０１は、電圧計Ｖからの入力信号に基づいて、心臓の拍動に伴う心臓内の血液量の増減によって生じるインピーダンス変化を検出することができる。より具体的には、血液のインピーダンスは低いため、心臓の血液量が減少するとその分、心臓のインピーダンスは増加する。従って、心臓が収縮した場合には状態判定部２０１はインピーダンスが高い方向に変化したことを検出する。他方、心臓が膨張して血液が心臓内に流入した場合には状態判定部２０１はインピーダンスが低い方向に変化したことを検出する。このように心臓の心拍情報の測定を、運転手監視装置２により行うことができる。

また運転手監視装置２は心臓内の血液量の増加または減少をインピーダンス変化によって直接検出するため、従来よりも精度高く心拍情報を検出することができる。状態判定部２０１は、例えば、インピーダンス変化に基づく単位時間当たりのピーク値の回数に基づいて単位時間当たりの心拍数を検出する。

上述の換気量の測定において電圧計Ｖは電圧を計測して状態判定部２０１へ出力する。状態判定部２０１は電圧計Ｖの電圧計測の結果に基づいてインピーダンス値を算出している。そして状態判定部２０１は安定状態におけるインピーダンス値からの変化を判定する。状態判定部２０１はインピーダンスの変化量と補正式や補正テーブル等に基づいて、当該インピーダンスの変化量を換気量に変換する。状態判定部２０１は換気量の算出を短時間間隔（例えば数ミリ秒間隔）で繰り返し行う。そして状態判定部２０１は時間経過に応じて各時刻の換気量をメモリに記録していく。

上述の心拍の測定において電圧計Ｖは電圧を計測して状態判定部２０１へ出力する。そして状態判定部２０１は電圧計Ｖの電圧計測の結果に基づいてインピーダンス値を算出する。状態判定部２０１はインピーダンス値の算出を短時間間隔（例えば数ミリ秒間隔）で繰り返し行う。状態判定部２０１は各時刻のインピーダンスの変化量を、時間経過に応じてメモリに記録していく。状態判定部２０１はインピーダンス変化に基づく単位時間当たりのピーク値の回数に基づいて単位時間当たりの心拍数を算出しメモリに記録する。以上の処理によりメモリに時間経過に応じた各時刻の心拍情報が蓄積される。
状態判定部２０１は換気量の取得と心拍数の取得の処理を切り替えるように制御する。または状態判定部２０１は、接触範囲Ｘに対する心臓範囲と肺範囲を特定できている場合には、肺範囲に位置する電極パッド１２の信号から換気量を取得し、心臓範囲に位置する電極パッド１２の信号から心拍数を取得するようにしてもよい。

状態判定部２０１はシートベルト１の形状、断層画像、心拍数、換気量の何れか一つまたは複数を用いて運転手の状態の正常または異常を判定する。状態判定部２０１が運転手の状態に利用するシートベルト１の形状は接触範囲Ｘの形状であってよい。または状態判定部２０１は、運転手の状態に利用する際に、シートベルト１に設けられた曲率センサ１５０からの曲率データのみを利用して運転手の体の動きや、心拍数、換気量の何れか一つまたは複数を用いて運転手の状態の正常または異常を判定してもよい。体の動きは例えばハンドルに向かい合った運転手の体がハンドルに近づいたり、ハンドルから離れたりする動作を繰り返す体の動きである。状態判定部２０１は曲率センサ１５０の所定の間隔毎の曲率データの値の変換を用いて、体の動きを判定する。状態判定部２０１は、シートベルト１の形状の変化によってのみ、体の動きや、心拍数、換気量を推定することで、心拍のペースメーカを体内に保持する運転手についても電気信号を胸部に与えることなくその運転手の状態を判定することができる。

状態判定部２０１はシートベルトの形状に基づいて判定した体の動く距離や周期や体動パターンに基づいて、運転手が眠気を感じているかを判定してよい。
また状態判定部２０１は断層画像の画像処理によって得られた肺領域の変化に基づいて、呼吸間隔や換気量を検出してもよい。状態判定部２０１は、呼吸間隔や換気量が運転中の初期期間に検出した呼吸間隔や換気量よりも増加または減少したかどうか、または増加と減少の繰り返しのパターンに基づいて運転手の眠気やその他の体調の状態を判定してもよい。
また状態判定部２０１は断層画像の画像処理によって得られた単位時間当たりの心拍数を検出する。状態判定部２０１は、その心拍数が運転中の初期期間に検出した心拍数よりも増加または減少したかどうか、または増加と減少の繰り返しのパターンに基づいて、運転手の眠気やその他の体調の状態を判定してもよい。
また状態判定部２０１は、呼吸間隔と心拍数の増加や減少のパターンを組み合わせて、運転手の眠気やその他の体調の状態を判定してもよい。
なお、状態判定部２０１は、心拍数、換気量、体動、呼吸間隔を用いて運転手の状態を判定するにあたり、公知の技術を利用してよい。

図１５は運転手監視装置の処理フローを示す第一の図である。
運転手監視装置２の形状推定部２０２は、曲率センサ１５０から曲率データを取得する（ステップＳ１０１）。形状推定部２０２は曲率データからシートベルトの形状を判定する（ステップＳ１０２）。形状推定部２０２はシートベルトの形状を示す情報を状態判定部２０１へ出力する。シートベルト１の形状を示す情報は、形状の３Ｄモデリングデータでもよいし、各曲率センサ１５０から得られた曲率値そのものであってもよい。状態判定部２０１はシートベルト１の形状を示す情報から体動、呼吸間隔、換気量などの状態情報を算出する（ステップＳ１０３）。状態判定部２０１は状態情報のうちの１つまたは複数を用いて運転手の状態が悪いかを判定する（ステップＳ１０４）。状態判定部２０１は運転手の状態が悪いと判定した場合には警告情報を出力する（ステップＳ１０５）。警告情報は警告センサであるアラームを鳴動させる信号であって。状態判定部２０１は座席、ハンドルに備わる警告センサである振動装置を振動させて警告を発するようにしてもよい。
運転手監視装置２が図１５で示す処理を行う場合には、シートベルト１には電極パッド１２が備えられていなくとも、複数の曲率センサ１５０が備えられていればよい。

図１６は運転手監視装置の処理フローを示す第二の図である。
運転手監視装置２の形状推定部２０２は、電極パッド１２から電気信号を取得する（ステップＳ２０１）。状態判定部２０１は上述したＥＩＴの技術を用いて断層画像を生成する（ステップＳ２０２）。状態判定部２０１は断層画像を用いて、呼吸間隔、換気量、心拍などの状態情報を時間経過に伴った画像の変化に基づいて算出する（ステップＳ２０３）。状態判定部２０１は状態情報のうちの１つまたは複数を用いて運転手の状態が悪いかを判定する（ステップＳ２０４）。状態判定部２０１は運転手の状態が悪いと判定した場合には警告情報を出力する（ステップＳ２０５）。警告情報はアラーム音であってよい。状態判定部２０１は座席、ハンドルに備わる振動装置を振動させて警告を発するようにしてもよい。また警告情報は自動ブレーキなどの制御装置に対する制御信号などであってもよい。このように警報情報を車両を制御する装置へ出力することで、自動操舵（自動運転）技術などと組み合わせてさらにアクティブな危険回避制御を行うようにしてもよい。
運転手監視装置２が図１６で示す処理を行う場合には、シートベルト１には曲率センサ１５０が備えられていなくとも、複数の電極パッド１２が備えられていればよい。

図１７は運転手監視装置の処理フローを示す第三の図である。
運転手監視装置２の形状推定部２０２は、曲率センサ１５０から曲率データを取得する（ステップＳ３０１）。形状推定部２０２は曲率データからシートベルト１の形状を判定する（ステップＳ３０２）。形状推定部２０２はシートベルト１の形状を示す情報を状態判定部２０１へ出力する。シートベルト１の形状を示す情報は、形状の３Ｄモデリングデータでもよいし、各曲率センサ１５０から得られた曲率値そのものであってもよい。状態判定部２０１はシートベルト１の形状を示す情報から体動、呼吸間隔、換気量などのシートベルト１の形状による状態情報を算出する（ステップＳ３０３）。

運転手監視装置２の形状推定部２０２は、電極パッド１２から電気信号を取得する（ステップＳ３０４）。状態判定部２０１は上述したＥＩＴの技術を用いて断層画像を生成する（ステップＳ３０５）。状態判定部２０１は断層画像を用いて、呼吸間隔、換気量、心拍などの状態情報を時間経過に伴った画像の変化に基づいて算出する（ステップＳ３０６）。状態判定部２０１はステップＳ３０３で算出された状態情報と、ステップＳ３０６により算出された状態情報のうちの１つまたは複数を用いて運転手の状態が悪いかを判定する（ステップＳ３０７）。以降の処理は図１５、図１６で示した処理と同様である。状態判定部２０１は運転手の状態が悪いと判定した場合には警告情報を出力する（ステップＳ３０８）。

図１８は運転手監視装置の処理フローを示す第四の図である。
運転手監視装置２の形状推定部２０２は、曲率センサ１５０から曲率データを取得する（ステップＳ４０１）。形状推定部２０２は曲率データからシートベルト１の形状を判定する（ステップＳ４０２）。形状推定部２０２はシートベルトの形状を示す情報を状態判定部２０１へ出力する。シートベルト１の形状を示す情報は、形状の３Ｄモデリングデータでもよいし、各曲率センサ１５０から得られた曲率値そのものであってもよい。形状推定部２０２はシートベルトの形状に基づいて接触範囲Ｘを特定し（ステップＳ４０３）、その範囲の情報を状態判定部２０１へ出力する。状態判定部２０１は接触範囲Ｘに基づいてその範囲に位置する電極パッド１２と曲率センサ１５０とを動作させると決定し通電すると決定する（ステップＳ４０４）。その後、状態判定部２０１や形状推定部２０２はそれら通電すると決定した電極パッド１２や曲率センサ１５０から信号を受信する。

形状推定部２０２は動作している曲率センサ１５０から取得した曲率データに基づいてシートベルトの形状を判定する（ステップＳ４０５）状態判定部２０１はシートベルト１の形状を示す情報から体動、呼吸間隔、換気量などの状態情報を算出する（ステップＳ４０６）。形状推定部２０２は、電極パッド１２から電気信号を取得する（ステップＳ４０７）。状態判定部２０１は上述したＥＩＴの技術を用いて断層画像を生成する（ステップＳ４０８）。状態判定部２０１は断層画像を用いて、呼吸間隔、換気量、心拍などの状態情報を時間経過に伴った画像の変化に基づいて算出する（ステップＳ４０９）。状態判定部２０１はステップＳ４０６により算出された状態情報と、ステップＳ４０９により算出された状態情報のうちの１つまたは複数を用いて運転手の状態が悪いかを判定する（ステップＳ４１０）。状態判定部２０１は運転手の状態が悪いと判定した場合には警告情報を出力する（ステップＳ４１１）。
なお、図１５～図１７で示した処理フローでは接触範囲Ｘを特定する処理を含んでいないが、当該接触範囲Ｘを特定する処理を含んでいてよい。さらに図１５～図１８で示した処理フローにおいて、上述の段落００８３～段落００８７に記載された各処理を含んでいてもよい。
上述の運転手監視装置の処理によれば、運転手の体の状態を検出して運転手に警告を発したり、運転操作を補助する制御に利用したりすることができる。運転操作を補助する制御とは例えば自動減速などのブレーキ制御であってもよい。
また上述の運転手監視装置によれば、運転手の運転時の健康状態の異常を特殊な装置なく容易に判定することができる。

図１９は第１の実施形態に係る運転手監視装置の機能構成を示す第２の図である。
運転手監視装置２は、プログラムを実行することにより、さらに記録部２０３、表示処理部２０４、補正部２０５の機能を有していてもよい。
記録部２０３は、断層画像、心拍数、換気状態、その他の運転手の状態の何れか一つまた複数をＨＤＤ２１１へ記録する。記録部の処理により、運転手の過去の運転時における体や意識の状態を把握することができる。
表示処理部２０４は、断層画像、心拍数、換気状態、その他の運転手の状態の何れか一つまた複数の情報を画像表示部１２３などのモニタに表示する。
補正部２０５は、シートベルト１が利用されていない所定状態にある場合に、当該シートベルト１の形状に基づいて曲率センサの出力する値を補正する。例えば、シートベルト１が利用されていない状況を何等かの検出機能によって検出する。シートベルト１が利用されていない場合には、例えばシートベルト１における曲率センサ１５０の出力は所定の値である。そしてシートベルト１が利用されていない際に曲率センサ１５０の値が所定の値でない場合には、所定の値と現在取得できている値との差を補正値として利用する。

上述のシートベルト１は車の車体から取り外せる機構を有していてもよい。事故が発生した場合、救急隊員等がシートベルト１を車体から取り外して、搭乗者に巻き付けて、シートベルト１と運転手監視装置２を動作させる。そして第一の実施形態の処理によって、事故が発生した車の搭乗者の状態をモニタするようにしてもよい。この場合、シートベルト１と運転手監視装置２とは無線通信を介して通信接続できる機能を有していてよい。またシートベルト１は携帯端末と無線通信できる機能を有しており、携帯端末が運転手監視装置の機能を有していてもよい。この場合、シートベルト１から受信した各信号を処理して、携帯端末が運転手監視装置と同等の上述の処理を行う。これにより、携帯端末により車の搭乗者の状態をモニタすることができる。
シートベルト１の内部構造が回路パターンの印刷されたフレキシブル基板１４で構成されているため、上述のようにシートベルトを人体に巻き付けて被測定者の状態をモニタすることができるようになる。
上述のシートベルト１や運転手監視装置２は車、航空機などの様々な被測定者が搭乗する移動体に搭載されていてよい。

＜第２の実施形態＞
図２０は第２の実施形態による監視装置と抑制ベルトを示す図である。
上述の説明ではシートベルト１用いて、運転手の状態を検出する運転手監視装置２について説明している。しかし第１の実施形態で説明したシートベルト１の機能と同じ機能を有した抑制ベルト７と、第１の実施形態で説明した運転手監視装置２の機能と同じ機能を有した監視装置６とを用いて、監視装置６が被測定者の状態を監視してもよい。例えば、抑制ベルト７はベッド５に取り付けられている。図２０はベッド５の上面図と監視装置６との接続関係を示している。ベッド５に横臥した患者を抑制ベルト７で固定し、監視装置６は、横臥している間の患者の体動、呼吸間隔、換気量、心拍、断層画像などを取得してもよい。
監視装置６の動作は図１５～図１８で示した処理フローによる動作と同様である。
上述の監視装置によれば被測定者の状態をベルトにより簡易に測定することができる。

なお図２０で示すベッド５のシーツに抑制ベルト７と同等の電極パッド１２や曲率センサ１５０などが周期配列されており、それら電極パッド１２や曲率センサ１５０などの信号から被測定者の状態を上記と同様の手法により監視するようにしてもよい。
この場合、ベッド５のシーツやマットが複数の電極パッド１２と複数の曲率センサ１５０とを備えている。そして監視装置はシーツやマットに設けられた電極パッド１２及び曲率センサ１５０と電気的に接続される。そして監視装置は、曲率センサ１５０を介して取得される曲率データに基づいて、シーツやマットの変形を推定する。例えばシーツやマットの形状の変化は被測定者が体を動かした際のシーツやマットにかかる力の変化によるシーツやマットの面の形状の変化であってよい。またはシーツやマットの形状の変化は被測定者の呼吸や鼓動に基づく微小なシーツやマットの面の形状の変化であってよい。そして監視装置はシーツやマットの変形した形状に基づいて被測定者の状態を判定する。また監視装置はシーツやマットに設けられた電極パッド１２から得られた電気信号に基づいて被測定者の断層画像、心拍数、換気状態の何れか一つまたは複数の状態情報を算出し、当該状態情報を用いて被測定者の状態の正常または異常を判定する。

＜第３の実施形態＞
第３の実施形態においては、図４で示したシート４に電極パッド１２や曲率センサ１５０などが周期配列されており、それら電極パッド１２や曲率センサ１５０などの信号から被測定者の状態を上記と同様の手法により監視するようにしてもよい。
この場合、シート４が複数の電極パッド１２と複数の曲率センサ１５０とを備えている。そして監視装置はシート４に設けられた電極パッド１２及び曲率センサ１５０と電気的に接続される。そして監視装置は、曲率センサ１５０を介して取得される曲率データに基づいて、シート４の変形を推定する。例えばシート４の形状の変化は運転手が体を背もたれに寄りかかる力の変化による背もたれの面の形状の変化であってよい。またはシート４の形状の変化は運転手が体を背もたれに密着させたり離したりした行動による当該背もたれの面の形状の変化であってよい。またはシート４の形状の変化は運転手の呼吸や鼓動に基づく微小な背もたれの面の形状の変化であってよい。そして監視装置はシート４の変形した形状に基づいて被測定者の状態を判定する。また監視装置はシート４に設けられた電極パッド１２から得られた電気信号に基づいて被測定者の断層画像、心拍数、換気状態の何れか一つまたは複数の状態情報を算出し、当該状態情報を用いて被測定者の状態の正常または異常を判定する。

上述の各実施形態で説明したシートベルト１、シート４、ベッド５、シーツ、マットなどは身体当接部材の一例である。

上述の運転手監視装置２や監視装置６は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

１…シートベルト
２…運転手監視装置
３…通信ケーブル
４…シート
５…ベッド
６…監視装置
７…抑制ベルト
１１…測定回路
１２…電極パッド
１１４…シリアル通信回路
１５０…曲率センサ
１５６…アンプ
１５７…Ａ／Ｄ変換機
１８１…信号変換モジュール

Claims (22)

1. 複数の電極と複数の曲率センサとが間隔を空けて当接する身体の範囲に対応するように設けられた部材における前記電極と前記曲率センサとに接続され、
   前記曲率センサから得られた信号に基づいて被測定者の形状を判定し、
   前記複数の電極のうち、前記形状に基づいて特定した電極から得られた電気信号に基づいて被測定者の断層画像、心拍数、換気状態の何れか一つまたは複数の状態情報を算出し、当該状態情報を用いて前記被測定者の状態の正常または異常を判定し、
   前記複数の曲率センサのうち、前記形状に基づいて特定した曲率センサから得られた信号に基づいて被測定者の体動、心拍数、換気状態の何れか一つまたは複数の状態情報を算出し、当該状態情報を用いて前記被測定者の状態を判定する
   監視装置。
2. 複数の電極と複数の曲率センサとが間隔を空けて身体の範囲に対応するように設けられた部材における前記電極と前記曲率センサとに接続され、
   前記曲率センサから得られた信号に基づいて被測定者の形状を判定し、
   前記複数の電極のうち、前記形状に基づいて特定した電極から得られた電気信号に基づいて被測定者の断層画像、心拍数、換気状態の何れか一つまたは複数の状態情報を算出し、当該状態情報を用いて前記被測定者の状態の正常または異常を判定する
   ことを特徴とする監視装置。
3. 複数の曲率センサが間隔を空けて身体の範囲に対応するように設けられたシートベルト、シーツ、マット、ベッド、の何れかを示す部材における前記曲率センサと接続され、
   前記曲率センサから得られた信号に基づいて被測定者の形状を判定し、
   前記複数の曲率センサのうち、前記形状に基づいて特定した曲率センサから得られた信号に基づいて被測定者の体動、心拍数、換気状態の何れか一つまたは複数の状態情報を算出し、当該状態情報を用いて前記被測定者の状態を判定する
   ことを特徴とする監視装置。
4. 前記曲率センサは、ブリッジ回路を構成する歪みゲージのインピーダンスの差により生じた電位差を前記歪みゲージの設置位置における前記部材の曲率に変換して出力する
   請求項１または請求項３に記載の監視装置。
5. 前記曲率センサから得られた信号に基づいて前記被測定者の呼吸間隔、換気量、心拍数、またはそれらの変化の何れか一つまたは複数の状態情報を算出する
   請求項１または請求項３または請求項４の何れか一項に記載の監視装置。
6. 前記電極から得られた信号に基づいて前記被測定者の呼吸間隔、換気量、心拍数、またはそれらの変化の何れか一つまたは複数の状態情報を算出する
   請求項１または請求項２に記載の監視装置。
7. 前記状態情報に基づいて前記被測定者の眠気または体調の状態を判定する
   請求項５または請求項６に記載の監視装置。
8. 前記部材が前記被測定者に接触する範囲を推定し、当該接触する範囲に位置する前記曲率センサを駆動する
   ことを特徴とする請求項１、請求項３から請求項５の何れか一項に記載の監視装置。
9. 前記状態情報が断層画像であり、
   前記部材は複数の電極が設けられた当該部材の前記電極と電気的に接続され、
   前記複数の電極への通電、及び、当該電極の間に生じる電圧信号に基づいて、前記部材が前記被測定者に接触する範囲の当該被測定者の断層画像を生成し、その断層画像に基づいて当該被測定者の状態を判定する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の監視装置。
10. 前記状態情報を記録する記録部と、
    を備えることを特徴とする請求項１から請求項９の何れか一項に記載の監視装置。
11. 前記状態情報をモニタに表示する表示処理部と、
    を備えることを特徴とする請求項１から請求項１０の何れか一項に記載の監視装置。
12. 前記被測定者の状態が異常であると判定した場合に警告センサを動作させる
    ことを特徴とする請求項１から請求項１１の何れか一項に記載の監視装置。
13. 前記状態情報に基づいて、警告情報の出力または運転対象の運転操作を補助する制御を行う
    請求項１から請求項１２の何れか一項に記載の監視装置。
14. 前記部材は、シートベルト、シーツ、マット、ベッド、の何れか一つまたは複数である請求項１、請求項２、請求項４～請求項１３の何れか一項に記載の監視装置。
15. 監視装置が、複数の電極と複数の曲率センサとが間隔を空けて当接する身体の範囲に対応するように設けられた部材における前記電極と前記曲率センサとに接続され、
    前記監視装置が、前記曲率センサから得られた信号に基づいて被測定者の形状を判定し、
    前記監視装置が、前記複数の電極のうち、前記形状に基づいて特定した電極から得られた電気信号に基づいて被測定者の断層画像、心拍数、換気状態の何れか一つまたは複数の状態情報を算出し、当該状態情報を用いて前記被測定者の状態の正常または異常を判定し、
    前記監視装置が、前記複数の曲率センサのうち、前記形状に基づいて特定した曲率センサから得られた信号に基づいて被測定者の体動、心拍数、換気状態の何れか一つまたは複数の状態情報を算出し、当該状態情報を用いて前記被測定者の状態を判定する
    監視方法。
16. 監視装置が、複数の電極と複数の曲率センサとが間隔を空けて身体の範囲に対応するように設けられた部材における前記電極と前記曲率センサとに接続され、
    前記監視装置が、前記曲率センサから得られた信号に基づいて被測定者の形状を判定し、
    前記監視装置が、前記複数の電極のうち、前記形状に基づいて特定した電極から得られた電気信号に基づいて被測定者の断層画像、心拍数、換気状態の何れか一つまたは複数の状態情報を算出し、当該状態情報を用いて前記被測定者の状態の正常または異常を判定する
    監視方法。
17. 監視装置が、複数の曲率センサが間隔を空けて身体の範囲に対応するように設けられたシートベルト、シーツ、マット、ベッド、の何れかを示す部材における前記曲率センサと接続され、
    前記監視装置が、前記曲率センサから得られた信号に基づいて被測定者の形状を判定し、
    前記監視装置が、前記複数の曲率センサのうち、前記形状に基づいて特定した曲率センサから得られた信号に基づいて被測定者の体動、心拍数、換気状態の何れか一つまたは複数の状態情報を算出し、当該状態情報を用いて前記被測定者の状態を判定する
    監視方法。
18. 複数の電極と複数の曲率センサとが間隔を空けて当接する身体の範囲に対応するように設けられた部材における前記電極と前記曲率センサとに接続された監視装置のコンピュータを、
    前記曲率センサから得られた信号に基づいて被測定者の形状を判定する手段、
    前記複数の電極のうち、前記形状に基づいて特定した電極から得られた電気信号に基づいて被測定者の断層画像、心拍数、換気状態の何れか一つまたは複数の状態情報を算出し、当該状態情報を用いて前記被測定者の状態の正常または異常を判定する手段、
    前記複数の曲率センサのうち、前記形状に基づいて特定した曲率センサから得られた信号に基づいて被測定者の体動、心拍数、換気状態の何れか一つまたは複数の状態情報を算出し、当該状態情報を用いて前記被測定者の状態を判定する手段、
    として機能させることを特徴とするプログラム。
19. 複数の電極と複数の曲率センサとが間隔を空けて身体の範囲に対応するように設けられた部材における前記電極と前記曲率センサとに接続された監視装置のコンピュータを、
    前記曲率センサから得られた信号に基づいて被測定者の形状を判定する手段、
    前記複数の電極のうち、前記形状に基づいて特定した電極から得られた電気信号に基づいて被測定者の断層画像、心拍数、換気状態の何れか一つまたは複数の状態情報を算出し、当該状態情報を用いて前記被測定者の状態の正常または異常を判定する手段、
    として機能させることを特徴とするプログラム。
20. 複数の曲率センサが間隔を空けて身体の範囲に対応するように設けられたシートベルト、シーツ、マット、ベッド、の何れかを示す部材における前記曲率センサと接続された監視装置のコンピュータを、
    前記曲率センサから得られた信号に基づいて被測定者の形状を判定する手段、
    前記複数の曲率センサのうち、前記形状に基づいて特定した曲率センサから得られた信号に基づいて被測定者の体動、心拍数、換気状態の何れか一つまたは複数の状態情報を算出し、当該状態情報を用いて前記被測定者の状態を判定する手段、
    として機能させることを特徴とするプログラム。
21. 複数の電極と複数の曲率センサとが間隔を空けて当接する身体の範囲に対応するように設けられたシートベルト、シーツ、マット、ベッド、の何れかを示す部材における前記電極と前記曲率センサとに接続され、
    前記曲率センサから得られた信号に基づいて被測定者の形状を判定し、
    前記複数の電極のうち、前記形状に基づいて特定した電極から得られた電気信号に基づいて被測定者の断層画像、心拍数、換気状態の何れか一つまたは複数の状態情報を算出し、当該状態情報を用いて前記被測定者の状態の正常または異常を判定し、
    前記複数の曲率センサのうち、前記形状に基づいて特定した曲率センサから得られた信号に基づいて被測定者の体動、心拍数、換気状態の何れか一つまたは複数の状態情報を算出し、当該状態情報を用いて前記被測定者の状態を判定する
    監視装置。
22. 複数の電極と複数の曲率センサとが間隔を空けて身体の範囲に対応するように設けられたシートベルト、シーツ、マット、ベッド、の何れかを示す部材における前記電極と前記曲率センサとに接続され、
    前記曲率センサから得られた信号に基づいて被測定者の形状を判定し、
    前記複数の電極のうち、前記形状に基づいて特定した電極から得られた電気信号に基づいて被測定者の断層画像、心拍数、換気状態の何れか一つまたは複数の状態情報を算出し、当該状態情報を用いて前記被測定者の状態の正常または異常を判定する
    を備えることを特徴とする監視装置。

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