JPH04122241A - 覚醒状態判定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は覚醒状態判定装置、特に被験者の脳波のパワー
量に基づいて覚醒状態を判定する装置に関する。

〔従来の技術〕

被験者の覚醒状態を判定する装置は、自動車の運転をは
じめとする種々の作業環境で需要が望まれている。たと
えば、いわゆる居眠り運転を防止するためには、運転者
の覚醒状態を客観的に判定する装置が必要になる。この
ような車両搭載用の覚醒状態判定装置として、いくつか
のタイプの装置が提案されている。第１のタイプの装置
は、ステアリング、アクセルなどの運転操作に基づいて
、運転者の覚醒度の低下を検出する装置である。運転操
作が覚醒度低下を示すパターンになったら、警報ブザー
を鳴動させるなどの措置をとることにより、居眠り運転
を防止することが可能である。

第２のタイプの装置は、運転者の頭部に電極を取り付け
、脳波などの生理信号を観測することにより覚醒状態の
判定を行うものである。この装置では、運転者が発する
生理的な情報に基づいて客観的な覚醒状態の判定が可能
になる。たとえば、特願平２−１４８１３２号明細書に
は、脳波に関連する時系列データを周波数分析して覚醒
状態の判定を行う技術が開示されている。

〔発明か解決しようとする課題〕

しかしながら、上述の従来装置には、いずれにも問題点
が存在する。第１のタイプの装置では、運転者自身の生
理的な状態を、運転操作という間接的な行為によって判
断しているため、正確な覚醒状態の判断を行うことがで
きない。特に、この第１のタイプの装置により覚醒度が
低下したと判断されたときには、既に運転者がかなり睡
眠状態に近い状態に陥っていることが多く、危険回避に
役立たない場合かある。一方、第２のタイプの装置は、
運転者自身が発する生理的な信号を直接観測する点ては
第１のタイプの装置より優れているが、脳波などの生理
信号の特性には個人差が存在するため、各個人個人に最
適な覚醒状態の判定を行うことができないという問題が
ある。

そこで本発明は、各個人ごとに正確な覚醒状態の判定を
行うことのできる装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は覚醒状態判定装置において、被験者の脳波を検
出する手段と、検出した脳波のパワー量を求める手段と
、被験者によって操作されるスイッチ手段と、このスイ
ッチ手段が操作された時点における脳波のパワー量に基
づいてパワー量についての所定範囲を設定する手段と、
随時求められたパワー量と設定した所定範囲とを比較す
ることにより覚醒状態を判定する手段と、を設けるよう
にしたものである。

〔作　用〕

本発明による覚醒状態判定装置では、被験者の脳波から
随時パワー量が求められる。そして、被験者は覚醒度の
低下を意識したときに、スイッチ手段を操作するよう指
示される。スイッチ手段が操作されると、その時点にお
けるパワー量に基づいてパワー量についての所定範囲が
設定されるが、この所定範囲は、被験者が覚醒度の低下
を意識したときにパワー量の値が分布した範囲を示す。

脳波のパワー量は、スイッチ手段の操作とは無関係に随
時求められているが、求められたパワー量が設定された
所定範囲内に入れば、覚醒度が低下したと判断すること
ができる。この所定範囲は、各個人に特有なものとなる
ので、各個人ごとに正確な覚醒状態の判定を行うことの
できる。

〔実施例〕

以下、本発明を図示する実施例に基づいて説明する。こ
こで説明する実施例は、いずれも運転者についての覚醒
状態を判定するために本発明を適用したものである。

第１の実施例 第１図は本発明の第１の実施例に係る覚醒状態判定装置
の基本構成を示すブロック図である。運転者１の頭部に
取り付けられた電極は、脳波検出部１０に接続されてお
り、ここで運転者ｌの発生する脳波が電気信号として検
出される。この脳波を示す電気信号は、帯域フィルタ２
０に与えられる。帯域フィルタ２０は、δ波（〜３Ｈｚ
）　、θ波（５〜６Ｈｚ）　、ａ波（８〜１３Ｈｚ）、
β波（１３Ｈｚ〜）の４とおりの脳波についての帯域フ
ィルタから構成されており、この４とおりの脳波につい
ての電気信号がここで分離されることになる。この分離
された電気信号は、パワー演算回路３０に与えられ、こ
こで、δ波、θ波、α波。

β波のそれぞれについてのパワー量が演算される。

各脳波のパワー量を示す信号は、Ａ／Ｄ変換器４０でデ
ジタル信号に変換され、ＣＰＵ５０に与えられる。ＣＰ
Ｕ５０は、この装置を統括制御する機能を有し、必要な
データをメモリ６０に保存する。また、ＣＰＵ５０には
、運転席に設けられた低覚醒度報告スイッチ２の操作入
力も与えられる。運転席の近傍には、警報用スピーカ３
および空調装置４が設けられており、それぞれ警報音発
生装置７０および空調制御装置８０によって制御される
。ＣＰＵ５０は、この警報音発生装置７０および空調制
御装置８０を制御する機能も合わせもつ。

続いて、この装置の動作を説明する。この装置を用いる
場合、運転者１は覚醒状態の低下を自覚したとき（すな
わち、眠くなったと感じたとき）、低覚醒度報告スイッ
チ２を押すように指示される。

この装置の基本原理は、このように運転者自身から覚醒
度低下の報告を受けたときに、その時点での脳波のパワ
ー量を記憶しておき、この記憶されたパワー量と同しパ
ワー量が検出されたときに、運転者の覚醒度が低下した
と判断するという方法にある。実際には、４種類の脳波
についてそれぞれのパワー量の範囲が記憶されることに
なる。ＣＰＵ５０には、Ａ／Ｄ変換器４０を介して、運
転者１の４種類の脳波についてのパワー量δ、θ。

α、βが随時入力されてくる。また、運転者１が指示ど
おり眠くなったと感じたときに低覚醒度報告スイッチ２
を操作すれば、この操作があったことを示す信号がＣＰ
Ｕ５０に入力される。ＣＰＵ５０は、これらの入力信号
に基づいて覚醒状態の判定処理を行う。

以下、ＣＰＵ５０の処理動作を第２図に示す流れ図に基
づいて説明する。まず、ステップＳ１において、低覚醒
度報告スイッチ２が押されたか否かが判断される。スイ
ッチが押された場合には、ステップＳ２において、各パ
ワー量δ、θ、α。

βの設定範囲の更新が行われる。この各パワー量につい
ての設定範囲は、低覚醒度報告スイッチ２が押された時
点て各パワー量がとった値の分布範囲を示すものである
。たとえば、第１回目にスイッチが押された時点ｔ１に
おいて、各パワー量が６１、θ１．α１．β１であり、
第２回目にスイッチが押された時点ｔ２において、各パ
ワー量がβ２．θ２．α２．β２であったとする。この
場合、各パワー量についての設定範囲は、β１〜β２．
θ１〜θ２．α１〜α２．β１〜β２となり、この設定
範囲は、メモリ６０に記憶されることになる。ステップ
Ｓ２で行う処理は、スイッチが押されるごとに、この設
定範囲を更新する処理である。すなわち、スイッチが押
された時点でのパワー量が設定範囲内の値であれば、設
定範囲はもとのままでよいが、設定範囲外の値であれば
、その時点でのパワー量の値が範囲に含まれるように設
定範囲の更新が行われる。たとえば、上述の例で、第３
回目にスイッチが押された時点ｔ３において、各パワー
量がβ３．θ３．α３．β３であったとする。この場合
、各パワー量δ３．θ３゜α３．β３について、それぞ
れが設定範囲δ１〜δ２．θ１〜θ２．α１〜α２．β
１〜β２内に入るか否かが判断される。たとえば、β３
は設定範囲６１〜δ２内に入り、θ３は設定範囲θ１〜
θ２内に入っていた場合、δについての設定範囲は依然
としてβ１〜β２であり、θについての設定範囲も依然
としてθ１〜θ２となる。ところが、α３がα１よりも
小さく、設定範囲α１〜α２の範囲外となってしまった
とすると、αについての設定範囲は、新たな範囲α３〜
α２に更新される。

また、β３がβ２よりも大きく、設定範囲β１〜β２の
範囲外となってしまったとすると、βについての設定節
理は、新たな範囲β１〜β３に更新される。こうして、
低覚五度報告スイッチ２が押されるたびに、ステップＳ
２において設定範囲の更新処理が行われ、メモリ６０に
は常に最新の設定範囲が保存されることになる。

続いて、ステップＳ３において、低覚醒度報告スイッチ
２の押された回数が所定回数以上か否かが判断され、所
定回数以上の場合には、ステップＳ４においてタイマー
がセットされる。このタイマーの機能については後に説
明する。

さて、低覚醒度報告スイッチ２についての処理が終了し
たら、ステップＳ５の処理が行われる。

ここでは、現時点における各パワー量δ、θ、α。

βが、メモリ６０内に設定されている各設定範囲内に入
っているか否かが判断される。そして、４つのパワー量
δ、θ、α、βのすべてが、設定範囲内に入っていた場
合には、現在、覚醒度が低下した状態にあると判断する
。たとえば、前述の例で、第３回目にスイッチが押され
た時点ｔ３における更新後の各設定範囲は、それぞれβ
１〜β２゜θ１〜θ２．α３〜α２．β１〜β３となっ
ている。そこで、現時点における４つのパワー量δ。

θ、α、βのそれぞれが、この設定範囲内に入っている
か否かが判断される。この実施例では、４つのパワー量
のすべてが設定範囲内に入っている場合に、覚醒度が低
下したと判断するようにしているか、４つのパワー量の
うちの３つか設定範囲内に入っていた場合に覚醒度低下
という判断をするようにしてもかまわないし、設定範囲
からはずれた値が所定値以下である場合には、設定範囲
内にあると判断するようにしてもかまわない。

この装置では、このように覚醒度低下の判断がなされた
場合ステップＳ６において、覚醒処理Ｉを行い運転者に
注意を促すようにしている。この覚醒処理Ｉは、運転者
の覚醒度を向上させるための処理であればどのような処
理を行ってもよいが、本実施例の装置では、警報用スピ
ーカ３を鳴動させることにより運転者の注意を喚起する
ような処理を行っている。すなわち、ＣＰＵ５０は、ス
テップＳ５において覚醒度低下の判断が行われたときに
は、ステップＳ６において警報音発生装置７０に対して
警報音を発生する動作を行うよう指令を出す。

続いて、ステップＳ７において、タイマーが設定時間に
到達したかが判断される。設定時間に到達していなけれ
ば、再びステップＳ１からの手順が繰り返される。設定
時間に到達していた場合は、ステップＳ８における覚醒
処理■か行われる。まず、このタイマーの機能について
基本的な説明をしておく。一般に、被験者の覚醒状態は
周期的に変化することが知られている。たとえば、運転
者が自動車を走行させている状態を考えると、運転者が
眠気を感じる状態は一定の周期ことに現れることが知ら
れている。したがって、運転者が眠気を感した時点を何
回か記録しておけば、将来、再び眠気を感しることにな
るであろう時期を予測することが可能である。本実施例
の装置におけるタイマーは、この低覚醒度に陥る時期の
予測を行う機能を有する。前述のように、運転者が眠気
を感じて低覚醒度報告スイッチ２を操作した場合、ステ
ップＳ４においてタイマーかセットされる。すなわち、
ＣＰＵ５０内でタイマーによる計時が開始される。たた
し、このステップＳ４におけるタイマーセットが行われ
るのは、ステップＳ３においてスイッチか所定回数以上
押されたと判断された場合たけである。このステップＳ
３の判断を行う理由は、スイッチの押された回数が少な
いと、運転者が眠気を感しる一定周期を求めることかで
きないためである。たとえば、今までにスイッチが３回
しか押されていなかったとすると、眠気を感じる周期の
サンプルが２周期分しか得られていないため、次に眠気
を感じる時点を正確に予測することは困難である。とこ
ろが、スイッチが１０回押された場合には、眠気を感じ
る周期のサンプルは９周期分簿られており、たとえばこ
の９周期分の平均値を予測周期とすれば、ある程度正確
に予測を行うことが可能である。そこで、ステップＳ３
において、スイッチが所定回数以上（たとえば１０回以
上）押された場合にのみ、ステップＳ４のタイマーセッ
トを行うようにしている。スイッチが押された回数がこ
の所定回数に達するまでは、この予測機能は働かないこ
とになる。

ステップＳ７における設定時間は、過去における何回か
の低覚醒度報告スイッチの操作間隔から求めた予測周期
である。タイマーの計数値がこの設定時間に到達した時
点では、運転者が低覚醒状態にあると予想される。そこ
で、ステップＳ８において覚醒処理■を行い、運転者の
覚醒度を向上させる処理を行っている。覚醒処理■は、
前述の覚醒処理Ｉと同様に、どのような処理を行っても
よいが、本実施例では、空調装置４を所定のモードで動
作させ、運転者の覚醒度を高めるようにしている。すな
わち、ＣＰＵ５０は、ステップＳ７においてタイマーが
設定時間に到達したことを認識すると、ステップＳ８に
おいて、空調制御装置８０に空調装置４を所定のモード
で動作させるよう指令する。もちろん、覚醒処理■とし
て、警報音を発生させたり、オーディオ装置を動作させ
るようにしてもかまわない。

このように、本実施例の装置では、脳波に基づいて覚醒
度の低下を判断し、覚醒処理Ｉを行う系統と、覚醒度が
低下する時期を予測し、この予測時期に到達した時点で
覚醒処理■を行う系統と、の２とおりの系統を設け、覚
醒度低下による居眠り運転を防止している。

第２の実施例 第３図は本発明の第２の実施例に係る覚醒状態判定装置
の基本構成を示すブロック図である。この装置は、第１
図に示した第１の実施例に係る装置に、更に、オーディ
オ用スピーカ５、制御パネル６、オーディオ制御装置９
０、空調・オーディオ制御パラメータ設定回路１００、
を追加したものである。ここでは、第１図の装置と同一
の構成要素については同一符号を付して示す。オーディ
オ用スピーカ５およびオーディオ制御装置９０は、一般
の車両に搭載されているオーディオ装置をそのまま用い
ればよい。また、制御パネル６は、空調装置４およびオ
ーディオ装置を制御するために一般の車両に搭載されて
いる制御パネルでよい。

運転者１は、制御パネル６を操作することにより、空調
装置およびオーディオ装置を所望のモードで動作させる
ことができる。この装置の特徴は、このように運転者１
か空調装置およびオーディオ装置を所望のモードで動作
させるような設定を制御パネル６によって行うと、この
設定内容がそのまま空調・オーディオ制御パラメータと
して、設定回路１００内に設定保存される点である。別
言すれば、運転者１か一度設定した空調装置およびオー
ディオ装置の動作モートが、空調・オーディオ制御パラ
メータとして記憶されることになる。

この第２の実施例の装置の動作は、前述した第１の実施
例の装置の動作とほぼ同じである。したかって、第２図
に示す流れ図に沿った動作となる。

ただ、この装置を用いる場合、運転者１は眠気を感じた
ときに付加的な操作を行うよう指示される。

すなわち、運転者１は眠気を感じたら、まず、この眠気
を覚ますのに効果的と思えるようなモードで空調装置お
よびオーディオ装置を動作させ、続いて低覚醒度報告ス
イッチ２を操作するように指示を受ける。ＣＰＵ５０は
、低覚醒度報告スイッチ２が操作されると、第２図にお
けるステップＳ２、Ｓ３．Ｓ４の処理を行うとともに、
空調・オーディオ制御パラメータ設定回路１００に対し
て、現時点における空調装置およびオーディオ装置の動
作モードを、空調・オーディオ制御パラメータとして記
憶しておくよう指示を与える。空調・オーディオ制御パ
ラメータ設定回路１００は、空調制御装置８０およびオ
ーディオ制御回路９ｏがら、現時点における動作モード
に関する情報を取り出してこれを記憶する。たとえば、
眠気を感じた運転者１が、眠気を覚ますために、空調装
置の温度設定を２５℃、風量を強にして動作させ、オー
ディオ装置を高音質、高音量で動作させるよう制御パネ
ル６を操作した後、低覚醒度報告スイッチを押したもの
とする。すると、空調・オーディオ制御パラメータ設定
回路１００は、これらの動作モードをそのまま記憶する
。

このように、空調・オーディオ制御パラメータの設定が
行われれば、以後、低覚醒状態にあると判定されたとき
に、空調装置およびオーディオ装置を設定された制御パ
ラメータで動作させ、運転者１の眠気を覚ます覚醒処理
を行うことができる。

これは、第２図に示す流れ図におけるステップＳ６の覚
醒処理Ｉで行ってもよいし、ステップＳ７の覚醒処理■
で行ってもよい。ＣＰＵ５０は、空調・オーディオ制御
パラメータ設定回路１００内に記憶されていた制御パラ
メータを読み出し、この制御パラメータに従って空調制
御装置８０およびオーディオ制御回路９０を制御する。

前述の例では、空調装置が温度設定２５℃、風量強のモ
ードで動作し、オーディオ装置が高音質、高音量で動作
することになる。一般に、眠気を覚まさせるための種々
の覚醒処理は、個人個人によってその効果が異なる。顔
面に冷風を当てるのが最も効果的な者もいれば、高音量
でオーディオを鳴らすのが最も効果的な者もいる。本装
置では、運転者自身が自分に最も効果的であると思われ
る覚醒処理を予め設定しておくことができ、低覚醒状態
が生じたらこの設定された覚醒処理を行うことができる
ため、各個人に最も適切な覚醒処理が可能になる。

以上、本発明を図示する実施例に基づいて説明したが、
本発明の基本思想は、覚醒度が低下したことを運転者自
身に報告させ、報告のあった時点における脳波のパワー
量に基づいて覚醒状態の判定を行うという基本原理に基
づくものである。したがって、この基本思想を実現しう
る構成であれば、どのような構成を採ってもかまわない
。

〔発明の効果〕

以上のとおり本発明によれば、覚醒状態判定装置におい
て、覚醒度か低下したことを運転者自身に報告させ、報
告のあった時点における脳波のパワー量に基づいて覚醒
状態の判定を行うようにしたため、各個人ごとに正確な
覚醒状態の判定を行うことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係る覚醒状態判定装置
の基本構成を示すブロック図、第２図は第１図に示す装
置の動作を説明する流れ図、第３図は本発明の第２の実
施例に係る覚醒状態判定装置の基本構成を示すブロック
図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被験者の脳波を検出する手段と、検出した脳波のパワー
   量を求める手段と、被験者によって操作されるスイッチ
   手段と、このスイッチ手段が操作された時点における脳
   波のパワー量に基づいてパワー量についての所定範囲を
   設定する手段と、随時求められたパワー量と前記所定範
   囲とを比較することにより覚醒状態を判定する手段と、
   を備えることを特徴とする覚醒状態判定装置。