JPH08112253A - 覚醒状態低下判定装置 - Google Patents

覚醒状態低下判定装置

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Publication number
JPH08112253A
JPH08112253A JP6249352A JP24935294A JPH08112253A JP H08112253 A JPH08112253 A JP H08112253A JP 6249352 A JP6249352 A JP 6249352A JP 24935294 A JP24935294 A JP 24935294A JP H08112253 A JPH08112253 A JP H08112253A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electro
frequency component
low
state
wakefulness
Prior art date
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Pending
Application number
JP6249352A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuhide Yamamoto
泰秀 山本
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
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  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
  • Eye Examination Apparatus (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】睡眠状態への移行時における入眠を正確に判定
するとともに、睡眠状態中に覚醒状態と誤判断してしま
うことを防止する高精度の判定を行なうことのできる覚
醒状態低下判定装置を提供することを目的とする。 【構成】眼電位センサ1が検出した眼電位から判定部11
が眼電位信号の低周波成分に基づいて覚醒状態低下を判
定する。従って、高周波成分と低周波成分とが混在する
ような入眠状態や振幅変化の大きい低周波に対しても周
波数で判定するため誤判定を防止でき、高精度の判定を
行なうことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、人の覚醒状態低下を検
出する覚醒状態低下判定装置に関し、特に、覚醒状態低
下を正確に判断する技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、人の眼電位を測定し覚醒時と
睡眠時の眼電位図の波形形状の違いから覚醒状態低下を
判定する覚醒状態低下判定装置がある。図7はそうした
覚醒状態低下判定装置の概略ブロック図を示し、図8は
図7における各部の出力波形を示したものであって、
(a)乃至(d)は覚醒時の波形で、(e)乃至(h)
は睡眠時の波形である。これらの図を用いてその動作を
説明する。
【0003】まず、眼電位センサ100 により検出された
眼電位信号は増幅器101 で増幅され(図8(a),
(e)参照)、微分器102 によって微分処理されて該信
号の特徴抽出が行なわれる。すなわち、眼電位信号は覚
醒時にはパルス状の細かい波形を示し、睡眠時ではこの
パルス状の波形がなくなり滑らかな正弦波状の波形を示
すので、上記微分処理を眼電位信号に施すことで変化度
合が大きいパルス成分は強調され(図8(b)参照)、
正弦波成分は逆に弱められることになる(図8(b)参
照)。
【0004】そして、微分器102 による特徴抽出が行な
われた信号は、整流器103 によって極性が統一され(図
8(c),(g)参照)、予め内部に設定された閾値と
の比較によって、閾値を越える場合には覚醒時と判定さ
れ(図8(d)参照)、また、閾値を越えない場合には
睡眠時と判定される(図8(h)参照)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の覚醒
状態低下判定装置によれば、人が覚醒状態あるいは覚醒
状態低下のどちらか一方の定常状態であれば状態判定で
きるものの、覚醒から睡眠に移行する際のパルス状の波
形と正弦波状の波形が混在していると状態を正確にとら
えられず、また、睡眠時の正弦波状の眼電位信号の振幅
変化が閾値を越えてしまう程大きい場合は覚醒状態低下
時であるにもかかわらず、覚醒状態であると誤判断して
しまうなど、必ずしも覚醒状態低下の判断が正確に行な
われていないという問題があった。
【0006】本発明は上記問題点に鑑みて為されたもの
であり、睡眠状態への移行時における入眠も含めて正確
に判定するとともに、睡眠状態中に覚醒状態と誤判断し
てしまうことを防止する高精度の判定を行なうことので
きる覚醒状態低下判定装置を提供することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】このため本発明は、上記
従来の問題点を解決するものであって、人体の眼電位を
検出する眼電位検出手段と、前記眼電位検出手段によっ
て検出された眼電位信号の低周波成分に基づいて覚醒状
態低下を判定する状態判定手段と、を設けて構成され
る。
【0008】ここで、前記眼電位検出手段が検出した眼
電位の中から低周波成分を抽出する低周波成分抽出手段
を含んで構成され、前記状態判定手段は、該低周波成分
抽出手段が抽出した低周波成分を所定時間内で積分し、
その積分値が予め定められた閾値に達するか否かで覚醒
状態低下を判定するように構成してもよい。また、前記
状態判定手段は、前記眼電位検出手段が出力した眼電位
と前記低周波成分抽出手段が抽出した低周波成分との相
関をとり、その相関値が予め定められた閾値に達するか
否かで覚醒状態低下を判定する構成としてもよい。
【0009】さらに、予め人体の覚醒状態低下時固有の
低周波成分情報を記憶した記憶部を含んで構成され、前
記状態判定手段は、前記眼電位検出手段が出力した眼電
位と該記憶部から読み出した前記低周波成分情報との相
関をとり、その相関値が予め定められた閾値に達するか
否かで覚醒状態低下を判定する構成としてもよい。
【0010】
【作用】このため、本発明に係わる覚醒状態低下判定装
置によれば、眼電位検出手段が検出した眼電位から状態
判定手段が眼電位信号の低周波成分に基づいて覚醒状態
低下を判定する。従って、高周波成分と低周波成分とが
混在するような入眠状態や振幅変化の大きい低周波に対
しても周波数で判定するため、誤判定を防止でき、高精
度の判定を行なうことができる。
【0011】ここで、検出した眼電位の中から低周波成
分を抽出する低周波成分抽出手段を含み、前記状態判定
手段が、該低周波成分抽出手段が抽出した低周波成分を
所定時間内で積分し、その積分値が閾値に達するか否か
で覚醒状態低下を判定するような覚醒状態低下判定装置
にも適用できる。また、前記状態判定手段が、眼電位と
前記低周波成分抽出手段が抽出した低周波成分との相関
をとり、その相関値が閾値に達するか否かで覚醒状態低
下を判定するような覚醒状態低下判定装置にも適用でき
る。
【0012】さらに、予め人体の覚醒状態低下時固有の
低周波成分情報を記憶した記憶部を含み、前記状態判定
手段が、眼電位と該記憶部から読み出した前記低周波成
分情報との相関をとり、その相関値が閾値に達するか否
かで覚醒状態低下を判定するような覚醒状態低下判定装
置にも適用できる。
【0013】
【実施例】以下、第一の実施例における覚醒状態低下判
定装置について図を用いて説明する。図1は覚醒状態低
下判定装置の概略ブロック図を示し、図2は図1におけ
る各部の出力波形を示したものであって、(a)乃至
(d)は覚醒状態の波形で、(e)乃至(h)は睡眠状
態の波形である。これらの図を用いてその動作を説明す
る。
【0014】眼電位センサ1により検出された人の眼電
位信号を増幅器2で増幅すると、覚醒状態かあるいは睡
眠状態の違いによって図2(a)または図2(e)の波
形が得られる。この眼電位信号を周波数解析すると、覚
醒時は0.1 オーダーから1〜数Hzの周波数成分を有し、
一方、睡眠時では0.2 〜0.3 Hz程度の周波数を主成分と
する周波数分布となっている。
【0015】従って、眼電位信号の中から0.2 〜0.3 Hz
の周波数帯域を分離することで覚醒状態低下を検出する
ことができる。本実施例においては、図2(b),
(f)に示すように、増幅器2から出力された眼電位信
号はローパスフィルタ3によって遮断周波数fc を境に
fc 以上の周波数成分が除去され、fc 以下の周波数成
分が通過する。すなわち、遮断周波数fc を0.2 〜0.3
Hzの周波数帯域を通過させるに充分な周波数に設定して
おけば、睡眠状態を意味する正弦波状の波形を示す低周
波成分のみを抽出することができるのである。
【0016】このローパスフィルタ3からの出力信号は
判定部4に入力され、睡眠状態が判定される。具体的に
は、該出力信号は判定部4内の積分器4aによって随時
積分され、積分器4aの後段に接続された比較器4bで
は、予め設定された基準時間tb と積分値が閾値を越え
るまでの積分時間ta とを比較し、状態判定を行なって
二値論理で0信号(覚醒状態)若しくは1信号(睡眠状
態)を出力する。
【0017】例えば、覚醒時と睡眠時のローパスフィル
タ3の出力値にはレベル差があるため、図2(c)の積
分値であれば積分時間ta は基準時間tb を越えてしま
い、覚醒状態と判定される。一方、図2(g)の積分値
であれば積分時間ta は基準時間tb より少なく、覚醒
状態低下と判定される。なお、本実施例は積分時間ta
と基準時間tb の長さを比較して判定したが、基準時間
b の間じゅう積分を継続し、基準時間tb の経過直後
の積分値と閾値を比較して状態判断させてもよい。
【0018】次に、第二の実施例における覚醒状態低下
判定装置について図3乃至図4を用いて説明するが、眼
電位センサ1、増幅器2及びローパスフィルタ3は第一
の実施例と同じものであるため説明は省略する。図3は
覚醒状態低下判定装置の概略ブロック図を示し、図4は
図3における各部の出力波形を示したものであって、
(a)乃至(d)は覚醒状態の波形で、(e)乃至
(h)は睡眠状態の波形である。
【0019】本実施例においては、判定部11が第一の
実施例とは異なり、特に、積分器4aの代わりに相関回
路11aが用いられている。増幅器2から出力された眼電
位信号はローパスフィルタ3へ出力される一方、判定部
11内の相関回路11a へも出力される。相関回路11aでは
ローパスフィルタ3から出力された眼電位信号の低周波
成分と増幅器2から出力された眼電位信号とを入力して
次式に示される計算を行なって相関Rxyを求める。
【0020】
【数1】
【0021】覚醒状態では、ローパスフィルタ3で高周
波成分が除去されるためローパスフィルタ3の通過前と
通過後の眼電位波形は大きく変化し、その結果、相関は
低くなり出力の信号レベルは図4(c)のようになる
が、睡眠状態では眼電位信号が高周波成分を持たないた
めローパスフィルタ3の通過前と通過後の眼電位波形に
ほとんど変化はなく、その相関は覚醒時に比してはるか
に高くなって、出力の信号レベルは図4(g)のように
なる。
【0022】従って、比較器11bで該信号レベルと予め
設定された閾値と比較した際に、図4(d)で示される
ように信号レベルが閾値より低くなった場合には覚醒状
態と判定し、二値論理で0信号を出力する。また、図4
(h)で示されるように、信号レベルが閾値より高くな
った場合には覚醒状態低下と判定し、二値論理で1信号
を出力する。
【0023】このように、第一の実施例にように基準時
間を設定しておかなくとも、相関回路11aの出力レベル
が閾値を越えるか否かで一義的に状態判定を行なうこと
ができる。なお、本実施例においては、相関Rxyの計
算は相関回路内の論理回路で行なわれているが、判定部
11の中にCPUと相関処理プログラムを内蔵した記憶部
を配して、相関回路11aの動作に相当する処理をソフト
的に行なっても良い。
【0024】次に、第三の実施例における覚醒状態低下
判定装置について図5乃至図6を用いて説明するが、眼
電位センサ1、増幅器2及び判定部11は既説の実施例と
同じものであるため説明は省略する。図5は覚醒状態低
下判定装置の概略ブロック図を示し、図6は図5におけ
る各部の出力波形を示したものであって、(a)乃至
(d)は覚醒状態の波形で、(e)乃至(h)は睡眠状
態の波形である。
【0025】本実施例においては、低周波数成分の分離
にローパスフィルタ3を用いず、予め、図6(b),
(f)に示されるような人体の覚醒状態低下時固有の低
周波成分情報を記憶した記憶回路12をが用いられてい
る。そして、図6(c),(g)に示すように、相関回
路12では、増幅器2から出力された眼電位信号と、記憶
回路12から読み出された低周波成分情報を入力して
(1)式に示される同様な計算を行なって相関Rxyを
求める。この時、記憶回路12が保持している波形の形、
パターンの長さ、相関計算の際の位相処理の仕方により
相関結果は変化するが、眼電位信号の中に低周波成分が
少なく、細かい変動の大きい覚醒時に比べ睡眠時の方が
高い相関が得られるため、相関回路11aの出力波形は図
6(c),(g)のような波形を示す。
【0026】従って、比較器11bでは該信号レベルと予
め設定された閾値と比較した際に、図6(d)で示され
るように信号レベルが閾値より低くなった場合には覚醒
状態と判定し、二値論理で0信号を出力する。また、図
6(h)で示されるように、信号レベルが閾値より高く
なった場合には覚醒状態低下と判定し、二値論理で1信
号を出力する。
【0027】なお、本実施例においては、相関Rxyの
計算は相関回路内の論理回路で行なわれているが、既説
同様に、判定部11の中にCPUと相関処理プログラムを
内蔵した記憶部を配して、相関回路11aの動作に相当す
る処理をソフト的に行なっても良く、さらに、該記憶部
を記憶回路12を一つにして相関処理プログラムと低周波
成分情報の記憶領域に区分すれば、記憶回路を共通化で
き装置の小型化と低コスト化を図ることができる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、眼
電位検出手段が検出した眼電位から状態判定手段が眼電
位信号の低周波成分に基づいて覚醒状態低下を判定す
る。従って、高周波成分と低周波成分とが混在するよう
な入眠状態や振幅変化の大きい低周波に対しても周波数
で判定するため、誤判定を防止でき、高精度の判定を行
なうことができる。
【0029】ここで、検出した眼電位の中から低周波成
分を抽出する低周波成分抽出手段を含み、前記状態判定
手段が、該低周波成分抽出手段が抽出した低周波成分を
所定時間内で積分し、その積分値が閾値に達するか否か
で覚醒状態低下を判定するような覚醒状態低下判定装置
にも適用できる。また、前記状態判定手段が、眼電位と
前記低周波成分抽出手段が抽出した低周波成分との相関
をとり、その相関値が閾値に達するか否かで覚醒状態低
下を判定するような覚醒状態低下判定装置にも適用でき
る。
【0030】さらに、予め人体の覚醒状態低下時固有の
低周波成分情報を記憶した記憶部を含み、前記状態判定
手段が、眼電位と該記憶部から読み出した前記低周波成
分情報との相関をとり、その相関値が閾値に達するか否
かで覚醒状態低下を判定するような覚醒状態低下判定装
置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例における覚醒状態低下判定装置の概略
ブロック図
【図2】本実施例における各部の出力波形を示した図
【図3】本実施例における覚醒状態低下判定装置の概略
ブロック図
【図4】本実施例における各部の出力波形を示した図
【図5】本実施例における覚醒状態低下判定装置の概略
ブロック図
【図6】本実施例における各部の出力波形を示した図
【図7】従来例における覚醒状態低下判定装置の概略ブ
ロック図
【図8】従来例における各部の出力波形を示した図
【符号の説明】
1 眼電位センサ 2 増幅器 3 ローパスフィルタ 4,11 判定部 4a 積分器 4b,11b 比較器 11a 相関回路 12 記憶回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】人体の眼電位を検出する眼電位検出手段
    と、 前記眼電位検出手段によって検出された眼電位信号の低
    周波成分に基づいて覚醒状態低下を判定する状態判定手
    段と、 を具備することを特徴とする覚醒状態低下判定装置。
  2. 【請求項2】前記眼電位検出手段が検出した眼電位の中
    から低周波成分を抽出する低周波成分抽出手段を含んで
    構成され、前記状態判定手段は、該低周波成分抽出手段
    が抽出した低周波成分を所定時間内で積分し、その積分
    値が予め定められた閾値に達するか否かで覚醒状態低下
    を判定することを特徴とする請求項1記載の覚醒状態低
    下判定装置。
  3. 【請求項3】前記状態判定手段は、前記眼電位検出手段
    が出力した眼電位と前記低周波成分抽出手段が抽出した
    低周波成分との相関をとり、その相関値が予め定められ
    た閾値に達するか否かで覚醒状態低下を判定することを
    特徴とする請求項2記載の覚醒状態低下判定装置。
  4. 【請求項4】予め人体の覚醒状態低下時固有の低周波成
    分情報を記憶した記憶部を含んで構成され、前記状態判
    定手段は、前記眼電位検出手段が出力した眼電位と該記
    憶部から読み出した前記低周波成分情報との相関をと
    り、その相関値が予め定められた閾値に達するか否かで
    覚醒状態低下を判定することを特徴とする請求項1記載
    の覚醒状態低下判定装置。
JP6249352A 1994-10-14 1994-10-14 覚醒状態低下判定装置 Pending JPH08112253A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004089272A (ja) * 2002-08-29 2004-03-25 Denso Corp 生体状態推定方法及び装置、プログラム
US8239016B2 (en) 2006-11-10 2012-08-07 Med Storm Innovation As Detection of pain/awakening integral value

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004089272A (ja) * 2002-08-29 2004-03-25 Denso Corp 生体状態推定方法及び装置、プログラム
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