WO2007052729A1

WO2007052729A1 - 人の状態検出装置

Info

Publication number: WO2007052729A1
Application number: PCT/JP2006/321918
Authority: WO
Inventors: Kazuhide Shigetou
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2005-10-31
Filing date: 2006-10-26
Publication date: 2007-05-10
Also published as: KR20080064199A; CN101296657A; EP1929950A4; US8199018B2; US20100076273A1; EP1929950A1; KR101023512B1; EP1929950B1; JP4497081B2; JP2007117608A; CN101296657B

Abstract

本発明の目的は、負荷を与えることなく、人の状態を高精度に検出する人の状態検出装置を提供することである。本発明の人の状態検出装置は、被験者に対して参照情報取得のための刺激を与える第１刺激付与手段１０と、被験者に対して状態情報取得のための刺激を与える第２刺激付与手段１０と、第１刺激付与手段１０で与えた刺激及び第２刺激付与手段１０で与えた刺激に対する被験者の反応を被験者の生態指標によって検出する刺激反応検出手段２０と、第１刺激付与手段１０で与えた刺激に対する被験者の反応と第２刺激付与手段１０で与えた刺激に対する被験者の反応との比較に基づいて被験者の状態を判定する状態判定手段４１とを備えることを特徴とする。

Description

明糸田書

人の状態検出装置，技術分野

[ 0 0 0 1】本発明は、刺激に対する生体反応から人の状態を高精度に検出る人の状態検出装置に関する。 ' '

背景技術

【o oひ².】運転中の安全性向上などに利用するために、覚 a状態、心理状態、疲労状態などの人の状態を判定する装置が各種提案されている。例えば、覚醒状態の判定方法として、運転者などの人に対して所定の刺激を与え、その人が刺激に対してボタン操作などの作業を行い、その反応時間に基づいて覚 a状態を推定する方法がある（例えば、日本国特許第 3 3 6 9 2 0 1号公報参照）。

発明の開示

【0 0 0 3】上記した状態の推定方法の場合、状態を推定される人が能動的な作業を行う必要がある。したがって、その人の主観的な反応に基づく状態推定となり、高い推定精度を望めない。また、人が主作業を行っている場合（例えば、車両の運転者が運転操作を行っている場合）、その刺激に対する作業を直ちに行うことができないときがあり、正確に状態を推定する.ことができない。さらに、運転操作などの主作業以外に別の能動的な作業を行うので、その人に対して負荷を与え、刺激に対する作業に気を取られて主作業がおろそかになる可能性がある。

【0 0 0 4】そこで、本発明は、負荷を与えることなく、人の状態を高精度に検出する人の状態検出装置を提供することを課題とする。

【0 0 0 5】本発明に係る人の状態検出装置は、被験者に対して参照情報取得のための刺激を与える第 1刺激付与手段と、被験者に対して状態情報取得のための刺激を与える第 2刺激付与手段と、第 1刺激付与手段で与えた刺激及び第 2 刺激付与手段で与えた刺激に対する被験者の反応を被験者の生態指標によって検出する刺激反応検出手段と、第 1刺激付与手段で与えた刺激に対する被験者の反応と第 2刺^付与丰段で与えた刺激に対する被験者の反応との比較に基づいて被験者の状態を判定する状態判定竽段とを備えることを徴とする。 . ，【0 0 0 6】この人の状態検出装置では、第 1刺激付与手段により被験者に対して刺激を与え、刺激反応検出手段によりその刺激に対する被験者の反応を生理指標によって検出する。この被験者の反応が、被験者の定常状態での刺激に対' する生理反応であり、状態を判定するための基準値となる参照情報である。また、人の状態検出装置では、.第 2刺激付与手段により被験者に対して^激を与え、刺激反応検出手段によりその刺激に対する被験者の反応を生理指標によって検出する。こ被験者の反応が、被験者の状態を検出するための刺激に対する生理反応でおり、状態を判定するための評価値となる状態情報である。そして、の状態検出装置では、状態判定手段により第 1刺激付与手段で与えた刺激に対する生理反応と第 2刺激付与手段で与えた刺激に对する生理反応とを比較し、その生理反応の変化から被験者の状態を判定する。このように、この人の状態検出装置では、人の刺激に対する生理反応という客観的な情報を用いて（人の主観的な情報を用いない）、状態検出の刺激に対する生理反応（評価値）を平常状態での刺激に対する生理反応（基準値）と相対的に比較することにより、人の状態を高精度に検出することができる。また、この人の状態検出装置では、刺激に対する人の生体反応によって状態を判定するので、人が能動的な作業を行う必要がなく、人に対して負荷を与えない。このように負荷を与えないので、：運転などの主作業を行つている場合、その主作業を実施しているときでも状態の検出精度が低下することがなく、状態検出中にその主作業の実施がおろそかになることもない。

【0 0 0 7】なお、生理指標は、人から生体計測できる様々な指標であり、例えば、眼電（E O G [Electrooculogram] ) による生理指標（瞬目など）、脳波 ( E E G [Electroencephalogram] ) による生理指標 ( a波、 β波など) 、心電 ( E C G [El ectrocardiogram] ) による生理指標（心拍数など）、皮膚電気活動（E D A [Electro Dermal Act ivity] による生理指標（皮膚電位反応（S P R [Skin Potential Response] ) など）、 ( E MG [Electromyogram] ) ) による生 S指標がある。人の状態は、例えば、覚醒状態、心理状態 (焦り、イライラなど）、疲労状態である。第 1刺激付与手段で与える刺激と第 2刺激付与手段で与える刺激とは、同じ刺激でもよいし、異なる刺激でもよく、同じ刺激の場合には強さ、周波数などのパラメータを変えて与えてもよい。第 2刺激付与手段で与える刺激は、物理的な刺激（例えば、振動、音、光）以外も、被験者を取り卷く環境や被験者自体の状況などの刺激（例えば、満腹のとき、空腹のとき、車両の運転者の場合には渋滞中、高速道路走行、雨中走行、深夜走行、事故の目撃）でもよい。したがって、第 2刺激付与手段は、物理的な刺激を発生させるもの以外に、それら環境や状況などによる刺激を与えるものも含む。

【0 0 0 8】本発明の上記人の状態検出装置では、第 1刺激付与手段で与える刺激は、周期的に与えられる構成としてもよい。 -

【0 0 0 9】この人の状態検出装置では、第 1刺激付与手段により被験者に対して周期的に刺激を与え、刺激反応検出手段によりその刺激に対する被験者の S応を生理指標に'よつて検出する。このように第 1刺激付与手段によつて周期的に刺激を与えることによって、人の定常状態における刺激に対する生体反応（基準値）を定期的に把握できる。そのため、人の状態が'時々刻々と変化し、刺激に対する生理反応も大きく反応したりあるいは小さく反応したりしている場合でも、そのときそ.のときの人の状態における正な基準値を取得することができる。その結果、人の状態をより高精度に検出することができる。

【0 0 1 0】本発明の上記人の状態検出装置では、第 1刺激付与手段で与える刺激は、第 2刺激付与手段で刺激を与える以前に与えられる構成としてもよレ、。

【0 0 1 1】この人の状態検出装置では、第 1刺激付与手段により被験者に対して刺激を与え、刺激反応検出手段によりその刺激に対する被験者の反応を生理指標によって検出する。その後に、人の状態検出装置では、第 2刺激付与手段により被験者に対して刺激を与え、刺激反応検出手段によりその刺激に対する被験者の反応生理指標によって検出する.。このように人の状態を判定するたの刺激の前に第 1刺激付与手段によつて刺を与えることによって、特定のタイミ，ングで、状態を判定する直前での人の定常状態での刺激対する生体反応. （基準値）を取得できる。その結果、人の状態をより高精度に検出することができる。例えば、ある刺激によって人の状態が変化すると予想されるような場合（例えば、車両を運転中に、高速道路に入ったり、あるいは、渋滞に巻き込まれると予測される場合) 、そ.の刺激を受ける前に第 1刺激付与手段による刺激与えて基準値を取得しておくことにより、その刺激を受けたときの人の状態を高精度に検出することができる。

図面の簡単な説明

【0 0 1 2】図 1は、本実施の形態に係る状態推定方法の概要を示ず図である。 - 図 2は、第 1の実施の形態に係る状態推定システムの構成図である。 .

図 3は、第 1の実施の形態に係る状態変化のプロセスの一例であり、（a ) が状態推定用物理刺激の入力タイミングであり、（b ) が皮膚電気活動（E D A) の時間変化であり、（c ) が（b ) で示す皮膚電気活動（E D A) のフィルタ処理後（直流成分除去後）の時間変化である。

図 4は、第 1の実施の形態に係る皮膚電位反応（S P R ) の時間変化の一例である。

図 5は、第 1の実施に形態に係る皮膚電位反応（S P R ) の相対値の時間変化の一例である。

図 6は、図 2の状態推定システムにおける処理の流れを示すフローチャートである。

図 7は、第 2の実施の形態に係る状態推定システムの構成図である。

図 8は、図 7の状態推定システムにおけるィベント対応の処理の流れを示すフローチャートである。図 9は、図 7の状態推定システムにおける運転状況対応の処理の流 Hを示すフローチャートである。

発明を実施するための最良の形態

【0 0 1 3】以下、図面を参照して、本発明に係る人の状態検出装置の実施の形態を説明する。

【0 0 1 4】本実施の形態では、本発明に係る人の状態検出装置を、車両に搭載され、運者の覚醒状態を推定する状態推定システムに適用十る。本発明に係る状態推定システムでは、運転者に対してリファレンス用の微振動と状態推定用の徼振動又は環境を与え、その各刺激に対する生理反応として皮膚電気活動

( E D A) . (特に、皮膚電位反応（S P R ) ) を検出する。そして、本発明に係る状態推定システムでは、リファレンス用の皮膚電位反応と状態推定用の皮膚電位反応との変化に基づいて運転者の覚醒状態を推定し、覚醒状態が低い場合には運転者に対して注意喚起する。本実施の形態には、リファレンス用の微振動を発生させるタイミングの違いにより 2つの形態があり、第 1の実施の形態がリファレンス用の微振動周期的に与える形態であり、第 2の実施の形態がイベント

(例えば、渋滞、高速道路）の生や状態推定が必要な運転状況（例えば、長時間走行、深夜走行）の場合の特定のタイミングでリファレンス用の微振動を与える形態である。

【0 0 1 .5】 2つの実施形態について具体的に説明す'る前、図 1を参照して、状態推定システムにおける状態推定方法について説明しておく。図 1は、本実施の形態に係る状態推定方法の概要を示す図である。

【0 0 1 6】運転者に対してリファレンス用の物理刺激として微振動 R S， R S , R Sを与え、その微振動 R S， R S , R Sに対する生理指標として皮膚電気活動 R A, R A, R Aをそれぞれ検出する。そして、この各皮膚電気活動 R A の処理区間 Δ tにおける変化の最大値又は平均を求める。さらに、その複数個の最大値又は平均を平均化し、その平均値をリファレンス用の皮膚電位反応 Aとして設定する。 ^: このリファレンス用の皮膚電位反応 Aは、運転者の平常;^態における物理刺激に対する生理反応であり、'覚醇状態を推定するための基準値となる。，リファレンス用の物理刺激を数回（図 1の例では、 3回）与えるのは、基準値として安定した値を得るためであり、生理指標にノイズが含まれる場合でもそのソィズの影響を抑制できる。

【0 0 1 7】また、運転者に対して状態推定用の物理刺激として微振動 D S を与え、その微.振動 D Sに対する生理指標として皮膚電気活動 D Aを検出する。そして、この皮膚電気活動 D Aから処理区間 Δ Tにおける変化の最大値又は平均.を求め、この最大値又は平均を状態推定用の皮膚電位反応 Xとして設定する。この状態推定用の皮膚電位反応 Xは、運転者が受けた刺激に対する生理反^であり、状態を推定するための評価値となる。

【0 0 1 8】リファレンス用の微振動 R Sと状態推定用の微振動 D Sとは、区別するために、振動の強さ、周波数、振動を与える時間などのパラメータを変える。図 1に示す例では、状態推定用の微振動 D Sの方が振動を与える時間が長くなっている。.なお、.第 2の実施の形態では、物理刺激でなく.、渋滞、高速道路での走行などの運転者を取り巻く.環境が運転者に対して刺激として与えられる場合もある。

【0 0 1 9】状態推定用の皮膚電位反応 Xを設定すると.、状態推定用の皮膚電位反応 Xにその直前に設定されているリファレンス用^皮膚電位反応 Aを対応付け、状態推定用の皮膚電位反応 Xをリファレンス用の皮膚電位反応 Aで除算する。この皮膚電位反応の相対値（x ZA) は、状態推定用の皮膚電位反応をリファレンス用の皮膚電位反応を基準にして正規化した正規化値である。したがって、皮膚電位反応の相対値（x ZA) は、 1を基準にして運転者の覚醒状態を容易に推定することができ、 1前後が平常状態であり、 1より大きくなるほど覚醒度が高くなる傾向にあり、 1より小さくなるほど覚醒度が小さくなる傾向にある。

【0 0 2 0】皮膚電気活動は、精神性発汗を電気的に測定する生理指標である。皮瓚電気活動め中でも皮膚電位反応を用いるのは、覚醒状態や焦り、ィライ . ラなどの心理状態の変化を精度良く表現することができる生理指標であり、変化に対して生理反応の時定数も小さいと一般的に考えられているからである。

[ 0 0 2 1】なお、.このようにして求められる皮膚電位反応の相対値に基づ. く覚醒状態の推定の妥当性を評価するために、様々な被験者に対して、微振動を' 与えて皮膚電位反応の相対値を求めるとともに官能評価も実施した。そして、皮膚電位反応の相対値と官能評価値とを比較すると、皮膚電位反応の相対値に基づく覚醒状態と官能評価値による覚醒状態とが同様の傾向が得られ、良好な結果が得られた。官能評価は、被験者による能動的なタスク（例えば、刺激に対するボタン操作、質問に対する回答）を課すことによる主観的な評価と被験者の顔を撮像した画像に基づく顔の表情の変化による客観的な評価とを総合的に判断して得られたものである。

【0 0 2 2】それでは、図 2〜図 5を参照して、第 1の実施の形態に係る状態推定システム 1について説明する。図 2は、第 1の実施の形態に係る状態推定システムの構成囱である。 .図 3は、第 1の実施の形態に係る状態変化のプロセスの一例であり、（a ) が状態推用物理刺激の入力タイミングであり、（b ) が皮膚電気活動（E D A) の時間変化であり、（c ) が（b ) で示す皮膚電気活動 ' ( E D A) のフィルタ処理後（直流成分除去後）の時間変化である。図 4は、第 1の実施の形態に係る皮膚電位反応（ S P R ) の時間変化の一例である。図 5は、第 1の実施の形態に係る皮膚電位反応（S P R) の相対値の時間^化の一例である。

【0 0 2 3】状態推定システム 1は、定期的に運転者の覚醒状態を推定する。そのために、状態推定システム 1では、運転者に対して周期的にリファレンス用の微振動を与え、リファレンス用の皮膚電位反応を定期的に取得する。さらに、状態推定システム 1では、リファレンス用の微振動を与えた後に状態推定用の微振動を与え、状態推定用の皮膚電位反応を取得する。状態推定システム 1は、振動発生装置 Ί 0、皮膚電気活動センサ 2 0、増幅器² 1、スピーカ³ 0、デイスプレイ 3 1及び E C U [Electronic Control Unit] 4 1を備えている。.

【0 0 2 4】なお、第 1の実施の形態では、振動発生装置 1 0が特許請求の範囲に記載する第 1刺激付与手段及び第 2刺激付与手段に相当し、皮膚電気活動センサ 2 0が特許請求の範囲に記載する刺激反応検出手段に相当し、 E C U 4 1 が特許請求の範囲に記載する状態判定手段に相当する。

. 【0 0 2 5】 .. 振動発生装置 1 0は、振動を発生させる装置でり、運転者にリファレンス用の微振動と状態推定用の微捩動及び注意喚起用の振動を与える。振動発生装置 1 0は、運転席のシートの数箇所に内蔵される。内蔵する位置や個数は、任意であり、例えば、運転者の背中、腰、太もも部分の左右 1箇所ずつ計 ' 6個内蔵する。振動発生装置 1 0は、発生させる振動の強さ、周波数、発生させる時間などのパラメータが可変である。振動発生装置 1 0では、 E C U 4 1から振動発生信号を受信すると、その振動発生信号に示されるパラメータに応じた振動を発生させる。

. 【0 0 2 6】. 振動発生装置 1 0で発生させる全ての振動は、車両で発生する振動と区別するために、車両で生する振動とは明らかに異なる強さ、周波数のパラメータが設定される。リファレンス用と状態推定用の微振動は、運転者に対して不快感を与えないために、小さい強さのパラメータが設定される。また、リファレンス用の微振動と状態推定用の微振動とは、区別するために、周波数ゃ微振動与える時間が異なるパラメータが設定される。注意喚起用の振動は、運転者の覚醒状態を上昇させる必要があるので、大きい強さのパラメータが設定される。

【0 0 2 7】皮膚電気活動センサ 2 0は、皮膚電気活動（特に、皮膚電位活動（S P A [Skin Potential Activity] ) を検出するセンサである。皮膚電気活動センサ 2 0は、運転者の精神性発汗を検出するために、運転者の掌が接触するステアリングホイールの左右にそれぞれ取り付けられる。皮膚電気活動センサ 2 0では、皮膚電気活動を検出すると、その検出信号を増幅器 2 1に送信する。増幅器 2 1では、.検出信号を増幅し、その増幅した検出信号を ECU 41に送信する。ちなみに、人は、覚醒状態が高いとぎには刺激に対して精神性発汗が出易い傾向にあり、覚醒状態が低いときには精神性発汗が出難い傾向にある。

【0028】スピーカ 30、ディスプレイ 3 1は、車両内の各システムと共用で利用され、状態推定システム 1では運転者に対する注意喚起を行う際に利用される。スピーカ 30では、. ECU 4 1から音声信号を受信すると、その音声信号に応じて音声を出力する。ディスプレイ 3 1では、 ECU 4 1'からの画像信号を受信すると、その画像信号に応じて画像を表示する。

【0029】 ECU4 1は、 C PU[Central Processing Unit]、 ROM

[Read Only Memory] , R AM [Random Access Memory]など力らなり、状寧推定システム 1を統括制御する。 ECU4 1では、リファレンス用の微振動を発生させるための振動発生信号を周期的に送信す^)とともに、状態推定用の微振動を発生させるための振動発生信号を振動発生装置 10に送信する。.そして、 ECU 41 では、皮膚電気活動センサ 20の検出信号を増幅器 2 1で增幅した信号を受信し、その信号に基づいてリファレンス用の皮膚電位反応と状態推定用の皮膚電位反応から運転者の覚醒状態を推定する。さらに、 ECU41では、覚 ¾状態が運転に支障をきたすレベルの場合、スピーカ 30、ディスプレイ 31及び振動発生装置' 1 0を用いて運転者に対して注意喚起する。

【0030】 ECU 4 1では、所定周期が経過する毎に、リファレンス用の微振動のパラメータを示した振動発生信号を振動発生装置 10に送信する。この際、 ECU4 1では、一定時間毎に、規定回数分の振動発生信号を送信する。所定周期は、運転者の平常状態における皮膚電位反応を定期的に取得するための周期であり、任意の時間（例えば、数 1 0分）でよい。一定時間は、リファレンス用の微振動を与えた後に皮膚電位反応を検出可能な時間より少し余裕をもたせた時間である。規定回数は、運転者の定常状態における微振動に対する皮膚電位反応として安定した値を取得するための回数であり、任意の回数（例えば、数回）でよい。

【0031.】 ECU 41では、所定タイミングで、状態推定用の微振動のパ, ラメータを示した振動発生信号を振動発生装置 10に送信する。所定タイミングは、リファレンス用の微振動の発生タイミングにリンクしたダイミングでもよいし、リファレンス用の微振動の発生タイミングにリンクしないタイミングでもよい。図 3 (a) には、運転者の覚醒状態を推定するための物理刺激の入カタイミングである状態推定用の微振動の発生のトリガの一例を示している。このトリガはリファレンス用の微振動の発生のトリガにリンクしており、リファレンス用の ^[振動の発生のトリガがこの状態推定用のトリガの直前にある。

【0032】 ECU 41では、リファレンス用の微振動及び状態推定用の微振動を発生させる毎に、同様の方法により.、増幅器 21からの増幅検出信号（皮膚電気活動）に基づいて各微振動に対する皮膚電位反応を検出する。図 3 (b) には、皮膚電気活動の時間変化の一例を示している。まず、 ECU41では、庆膚電気活動をフィルタ処理し、皮膚電気活動から直流成分（皮膚電位水準）を除去する。図 3 (c) には、，（b) の皮膚電気活動から直流成分を除去した信号の時間変化を示しており、 0を中心にして変動している。

【0033】そして、 ECU 41では、その直流成分.を除去した皮膚電気活動の各処理区間（リファレンス用の微振動を発生直後の処理区間 Δ t又は状態推定用の微振動を発生直後の処理区間 ΔΤ)^:から最大値と最小値を抽出し、その最大値と最小値の差（絶対最大値：つまり、処理区間における P e a k- t ο-Ρ e a k) を算出する。この絶対最大値が、各微振動に対する皮膚電位反応である。特に、リファレンス用の場合、 ECU 41では、規定回数分のリファレンス用の皮膚電位反応をそれぞれ求め、その平均値を算出し、その平均値をリファレンス用の皮膚電位反応とする。図 4には、状態推定用の微振動を発生させた後に検出した皮膚電位反応の一例を示している。

【0034】 ECU 41では、状態推定用の皮膚電位反応を検出する毎に、その検 ffi .した直前に検出しているリファレンス用の皮膚電位反応を用いて、状態推定甩の皮膚電位反応をリファレンス用の皮膚電位反応で除算し、皮膚電位反応の相対値（正規化値）を求める。皮膚電位反応の相対値が 1前後の場合、運転者が平常状態にあると推定できる。皮膚電位反応の相対値が 1より大きいほど、運転者が平常状態のときより大きな生体反応を示しており、覚醒状態が高い傾向に' あると推定できる。皮膚電位反応の相対値が 1より小さいほど、運転者が平常状態のときょり小さな生体反応しか示しておらず、覚醒度が低い傾にあると推定できる。図 5には、皮膚電位反応の相対値の時間変化の一例を示している。

【0 0 3 5】 E C U 4 1では、皮膚電位反応の相対値を求める毎に、その相対値が閾値以下か否かを判定する。閾値は、運転者が運転に支障をきたすほど覚醒度が低いレベル（注意力が低下しているレベル）であるか否かを判定するための閾値であり、 1未満の値が設定される。. E C U 4 1では、皮膚電位反応の相対値が閾値以下と判定した場合、運転者に対して注意喚起するための音声メッセージ及び画像を生成し、その音声データからなる音声信号をスピーカ 3 0に送信するとともにその ®像データ:からなる画像信号をディスプレイ 3 1に送信する。また、 E C U 4 1では、運転者に对して覚醒状態を上昇させるための比較的強い振動を発生させるためのパラメータの振動発生信号を設定し、振動発生装置 1 0に送信する。なお、皮膚電位反応の相対値を判定するための閾値としては、 1段階だけ設定してもよいし、あるいは、複数段階設定し、表示、音声、振動による注意喚起を段階的に与えるようにしてもよい。

【0 0 3 6】図 2を参照し、図 6のフローチャートに沿って、状態推定システム 1の動作について説明する。ここでは、リファレンス用微振動を発生させる毎に状態推定用微振動も発生させる場合について説明する。図 6は、図 2の状態推定システムにおける処理の流れを示すフローチヤ一トである。

【0 0 3 7】皮膚電気活動センサ 2 0では、運転者の掌からの発汗を検出し、その検出信号を増幅器 2 1に送信している。増幅器 2 1では、皮膚電気活動センサ 20からの検出信号を増幅し、その増幅した検出信号を ECU 41 ίこ送信している。 . ： · . ，

【0038】 ECU4 1では、状態推定処理を終了するか否かを判定する

(51 0) 。 S 10にて終了と判定した場合、 ECひ 4 1では、状態推定処理を終了する。なお、覚醒状態の推定は、運転中の全ての期間で実施してもよいし、. あるいは、運転中の所定期間だけ実施してもよい。

【0039】 S 1 0にて終了しないと判定している間、 ECU 4 1では、前回リファレンス用の微振動を発生させてかち所定周期が経過したか否かを判定し

(51 1) 、所定周期経過していない場合には所定周期経過するまで待つ。 S 1 .1にて所定周期が経過したと判定すると、 ECU4 1では、リファレンス用の微振動を発生させるための振動発生 ί言号を設定し、振動発生装置 1 0に送信する

( S 1 2 ) 。この振動発生信号を受信すると、振動発生装置 10では、リファレンス用の微振動を発生させる（S 1 2) 。 ECU 41では、リファレンス用の振動発生信号を送信後の一定時間経過する毎に、リファレンス用微振動を規定回数発生させたか否か'を判定し、規定回数発生させていない場合には S 1 2め処理に戻る（S 1 3) 。これによつて、運転者は、定期的に、シートから微振動を数回感じる。

【0040】 ECU41では、リファレンス用の微振動を発生させる毎に、増幅器 21からの増幅検出信号に基づいてリファレンス用の微振動発生直後の皮膚電気活動を解析し、リファレンス用の微振動に対する皮膚電位反応を検出する (S 14) 。そして、 ECU4 1では、規定回数分のリファレンス用の微振動に対する各皮膚電位反応を平均化し、その平均値を今回のリファレンス用の皮膚電位反応として設定する（S 14) 。ここで、定期的に、運転者の平常状態における微振動に対する皮膚電位反応が求められたことになる。

【0041】続いて、 ECU 4 1では、状態推定用の微振動を発生させるための振動発生信号を設定し、振動発生装置 1 0に送信する（S 1 5) 。この振動発生信号を受信すると、振動発生装置 10では、状態推定用の微振動を発生させる（S 1 5) 。これによつて、運転者は、定期的に、シートから微振動を 1回感じる。

【0042】 ECU 41では、状態推定用の微振動を発生させる毎に、増幅器 21からの増幅検出信号に基づいて状態推定用の微振動発生直後の皮膚電気信号を解析し、状態推定用の微振動に対する皮膚電位反応を設定する（S 1 6) 。ここで、運転者、の覚醒状態を判定するための微捩動に対する皮膚電位反応が求められてことになる。

. 【0043】状態推定用の皮膚電位反応を求めると、 ECU41では、この状態推定用の皮膚電位反応をその直前のリファレンス用の皮膚電位反応で除算し、皮膚電位反応の相対値を算出する（S 1 7) 。ここで、最も直近に求められた運転者の平常状態での皮膚電位反応を基準として、運転者の覚醒状態を判定するための指標が求められたことになる。

【0044】そして、 ECU4 1では、この皮膚電位反応の相対値に基づいて運転者の覚醒度を推定し（S 18) 、運転者の状態が運転に支障レベル以 Tか否か（具体的には、皮膚電位反応の相対値が閾値以下か否か）を判定する (S 1 9) 。 S 1 9にて運転に支障ないと判定した場合、 ECU41では、 S 1 0の処理に戻る。

【004.5】 S 1 9にて運転に支障があると判定した場合、 ECU 41では、注意喚起するための案内を行う音声メッセージ及び画像を生成し、その音信信号をスピーカ 30に送信するとともに画像信号をディスプレイ 31に送信するとともに（S 20) 。この音声信号を受信すると、スピーカ 30では、音声信号に応じて注意喚起メッセージを出力する（S 20) 。また、この画像信号を受信すると、ディスプレイ 31では、画像信号に応じて注意喚起画像を表示する（S 2 0) 。さらに、 ECU41では、運転者の覚醒度を上昇させるための振動発生信号を生成し、その振動発生信号を振動発生装置 10に送信する（S 20) 。この振動発生信号を受信すると、振動発生装置 1 0では、強い振動を発生する。これらの音声、表示、振動によって、運転者は、覚醒度が上昇し、運転に対する注意力が増す。 -

【0 0 4 6】この状態推定システム 1によれば、運転者に不快を与えない刺激を与え、その刺激に対する皮膚電位反応の変化から状態を推定しているので、 ' 運転者に負荷を与えず（つまり、運転者が能動的なタスクを行う必要がなく）、運^者の覚醒状.態を客観的な情報に基づいて高精度に推定できる。運転者は、状態推定によつて運転自体がおろそかになることがなく、覚醒状態が低下したときには注意喚起される。これによつて、安全性が向上する。

【0 0 4 7】特に、状態推定システム 1では、運転者に対して所定周期毎に微振動を与えるので、運転者の平常状態における微振動に対する皮膚電位反応を定期的に把握することができる。そのため、運転者の覚醒状態を推定するときにはその直近で取得した運転者の平常状態における微振動に対する皮膚電位反応 (基準値）を利用することにより、運転者の覚醒状態をより高精度に推定することができる。運転者の状態は時々刻々と変化しており、微振動に対する生理 S応も大きく反応するときもあれば、小さくしか反応しないときもある。したがって、状態を判定するときの直近での基準値を用いることにより、運転者の覚醒状態を正確に推定することができる。

【0 0 4 8】図 7を参照して、第 2の実施の形態に^る状態推定システム 2 について説明する。図 7は、第 2の実施の形態に係る状態推定システムの構成図である。状態推定システム 2では、第 1の実施の形態に係る状態推定システム 1 と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。

【0 0 4 9】状態推定システム 2は、運転者の状態を推定する必要のあるときにだけ運転者の覚醒状態を推定する。そのために、状態推定システム 2では、イベントが発生することが予想される毎にそのィベント発生前にリファレンス用の微振動を与え、リファレンス用の皮膚電位反応を取得する。さらに、状態推定システム 2では、イベントが発生すると、そのベント癸生中に状態定用の皮膚電位反応を取得する.。このイベントとレては、運転中に運転者が置かれる環境であり、例えば、渋滞、高速道路での走行である。また、状態推定システム 2では、状態推定が必要な状況のときにリファレンス用の微振動を与え、.リファレンス用の皮膚電位反応を取得する。さらに、状態推定システム 2では、. リファレンス用の皮膚電位反応を取得後に状態推定用の微振動を与え、状態推定用の皮膚電位反応を取得する。この状態推定が必要な状況としては、運転者の運転状況であり、例えば、運転開始後長時間経過、深夜運転である。状態推定システム 2は、振動発生装置 1 0、ナビゲーションシステム 1 1、 V I C S [Vehicle

Information and Communication System]受信装置 1 2、皮膚電気活動センサ 2 0、増幅器 2 1、スピーカ 3 0、ディスプレイ 3 1及び E C U 4 2を備えている。

【0 0 5 0】なお、第 2の実施の形態では、振動発生装置 1 0が特許請求の範囲に記載する第 1刺激付与手段及び第 2刺激付与手段に相当し、走行中に運転者が置かれる環境自体も特許請求の範囲に記載する第 2刺激付与手段に相当し、皮膚電気活動センサ 2 0が特許請求の範囲に記載する刺激反応検出手段に相当し、 E C U 4 2が特許請求の範囲に記載する状態判定手段に相当する。

. 【0 0 5 1】ナビゲ一ションシステム 1 1は、自車の現在位置及び進行を検 ' 出するとともに、設定された目的地までの経路を探索し、その経路に沿って走行するように音声や表示によって案内を行う。ナビゲーシヨンシステム 1 1では、現在走行している道路情報や目的地までの経路情報などを含むナビ信号を E C U 4 2に送信する。 V I C S受信装置 1 2は、路上に設置されるビーコンからの V I C S信号又は F M多重放送による V I C S信号を受信し、その V I C S信号を復調し、復調した V I C S信号を E C U 4 2に送信する。なお、ナビゲーシヨンシステム 1 1で V I C S信号を受信している場合、ナビゲーシヨンシステム 1 1 から V Ϊ C S情報を取得してもよく、その場合には V I C S受信装置 1 2は必要ない。【 0ひ 5 2】 E' C U 4 2は、 C P U、 R OM、 . R AMなどからな、状態推定システム 2を統括制御する。 E C U 4 2では、ナビゲーシヨンシステム 1 1からのナビ信号や V I. C S受信装置 1 2からの V I C S信号を受信し、イベント (渋滞など）が発生する場合にはそのイベント発生前にリファレンス用の微振動を努生させるための振動発生信号を振動発生装置 1 0に送信する。また、 E C U 4 2では、運転状況が状態推定が必要な状況（例えば、長時間走行など）のときにはリファレン,ス用の微振勲を発生させるための振動発生信号を振動発生装置 1 0に送信するとともに、その後に状態推定用の撖振動を発生させるための振動発生信号を振動発生装置 1 0に送信する。そして、 E C U 4 2では、皮膚電気活動センサ 2 0の検出信号を増幅器 2 1で増幅した信号を受信し、その信号に基づいてリファレンス用の皮膚電位反応と状態推定用の皮膚電位反応から運転者の覚醒状態を推定する。さらに、 E C U 4 2では、覚醒状態が運転に支障をきたすレべルの場合、スピーカ 3 0、ディスプレイ 3 1及び振動発生装置 1 0を用いて運転者に対して注意喚起する。

【0 0 5 3】まず、イベント対応の処理について説明する。 E C U 4 2では、ナビ信号による経路情報、道路情報や V I C S信号による渋滞情報に基づいてィベン小が所定時間以内に発生するか否かを判定する。イベントは、運転者の覚醒状態が低下する可能性のある運転環境であり、例えば、高速道路への進入、渋滞への進入である。所定時間は、リファレンス用の微振動を規定回数与え、リファレンス用の皮膚電位反応を検出可能な時間より余裕をもたせた時間である。 E C U 4 2では、所定時間以内にイベントが発生する場合、第 1の実施の形態と同様に、リファレンス用の微振動のパラメータを示した振動発生信号を振動発生装置 1 0に規定回数分送信する。

【0 0 5 4】 E C U 4 2では、リファレンス用の微振動を発生させた場合及びイベントが発生中に、第 1の実施の形態と同様の方法により、リファレンス用の皮膚電位反応と状態推定用の皮膚電位反応をそれぞれ検出する。なお、状態検出用の皮膚電位反応としてィベント発生中の皮膚電位反応を検出するので、 E C U 4 2.ではナビ信号や V I C S信号に基づいてィベント発生中か否かを判定し、イベントが発生しているときの皮膚電気活動から状態推定用の皮膚電位反応を検出する。

【0 0 5 5】次に、運転状況対応の処理について説明する。 E C U 4 2では、運転開始からの時間経過ゃ渾転中の時刻などから運転状況として状態推定が必要な状況か否かを判定す。状態推定が必要な状況としては、運転者の覚醒状態が低下すると予測される運転状況であり、例えば、運転開始後から数時間が経過した場合（長時間運転）、午前ひ時〜早朝の間での運転の場合（深夜運転）、午後 0時前後や午後 7時前後に運転を開始した場合（食後運転）である。 E C U 4 2 では、状態推定が必要な状況の場合、第 1の実施の形態と同様に、リファレンス用の微振動のパラメータを示した振動発生信号を振動発生装置 1 0に規定回数分送信する。さらに、 E C U 4 2では、リファレンス用の微振動を発生させた後、第 1の実施の形態と同様に、状態推定用の微振動のパラメータを示した振動発生信号を振動発生装置 1 0に送信する。

【0 0 5 6】 E C U 4 2では、リファレンス用の微振動を発生させた場合及び状態推定用の微振動を発生させた場合、第 1の実施の形態と同様の方法により、リファレンス用の皮膚電位反応と状態推定用の皮膚電位反応をそれぞれ検出する。

【0 0 5 7】 E C U 4 2では、状態推定用の皮膚電位反応を検出すると、検出したリファレンス用の皮膚電位反応と状態推定用の皮膚電位反応を用いて、第 1の実施の形態と同様の^法により、皮膚電位反応の相対値を求める。そして、 E C U 4 2では、第 1の実施の形態と同様に、皮膚電位反応の相対値と閾値との判定を行い、皮膚電位反応の相対値が閾値以下と判定した場合には注意喚起するための各信号を送信する。

【0 0 5 8】図 7を参照して、状態推定システム 2の動作について説明する。ここでは、まず、図 8のフローチャートに沿ってイベント発生対応の動作について説明し、次に、図 9のフロ一チャートに沿？て ¾転状況対応の動作について説明する。図 8は、図 7の状態推定システムにおけるイベント対応の処理の流れを示すフローチャートである。.図 9は、図 7の状態推定システムにおける運転状況対応の処理の流れを示すフローチャートである。

[0059】第 1の実施の形態と同様に、.皮膚電気活動センサ 20で運転者' の掌からの発汗を検出し、その検出信号が増幅器 2 1で増幅され、増幅した検出信号が ECひ 4.2に送信されている。また、ナビゲーシヨンシステム 1 1では、現在位置検出や経路案内などを行い、道路情報や経路情報などを含むナビ信号を ECU 42に送信している。 V I C S受信装置 1 2では、. V I C S信号を受信し、復調した V I C S信号を ECU 42に送信している。

【0060】まず、イベント対応の処理について説明する。 ECU 42では、状態推定処理を終了するか否かを判定する（S 30)_。 S 30にて終了と判定した場合、 ECU42では、状態推定処理を終了する。

；【006 1】 S 30にて終了しないと判定している間、 ECU42では、ナビ信号や V〗 C S信号に基づいて所定時間以内にイベントが発生するか否かを判定し (S 31) 、所定時間以内にイベントが発生しない場合にはイベントが発生するまで待つ。 S 3 1にて所定時間以内にイベントが発生すると判定すると、 E CU42では、第 1の実施の形態における S 1 2、 S 1 3と同様の処理により、規定回数分のリファレンス用の振動発生言号を振動発生装置 10に送信する（S 32, S 33) 。すると、振動発生装置 10では、リファレンス用の微振動を規定回数発生させる（S 32) 。これによつて、運転者は、イベント発生前に、シートから微振動を数回感じる。

【0062】 ECU42では、リファレンス用の微振動を発生させると、第 1の実施の形態における S 14と同様の処理により、皮膚電気信号を解析し、リファレンス用の皮膚電位反応を設定する（S 34) 。ここで、イベント直前に、運転者の平常状態における微振動に対する皮膚電位反応が求められたことになる。【0063】 ECU 42では、ナビ信号や V I C S信号に基づいてイベント . が発生しているか否かを判定する。そして、イベント発生中と判定した場合、 E CU42では、第 1の実施の形態における S 1 6と同様の処理により、皮膚電気信号を解析し、状態推定用の皮膚電位反応を設定する（S 35) 。ここで、運転のイベント発生中における皮膚電位反応が求められてことになる。

【0064】状態推定の皮膚電位反応を求めると、 ECU42では、ィべント発生中の状態推定用の皮膚電位反応をィベント発生直前のリラアレンス用の皮膚電位反応で除算し、皮膚電位反応の相対値を算出する（S 36) 。ここで、イベント直前に求められた運転者の平常状態での皮膚電位反応を基準として、ィベント発生中の運転者の覚醒状態を判定するための指標が求められたことになる。

【0065】なお、 S 37〜S 39における各動作については、第 1の実施の形態における S 1 8〜S 20における各動作と同様の動作なので、その説明を省略する。

【0066】次に、運転状況対応の処理に όいて説明する。 ECU42では、状態推定処理を終了するか否かを判定する（S 40) 。 S 40にて終了と判定した場合、 ECU42では、状態推定処理を終了する。

【0067】 S 40にて終了しないと判定している間、 ECU42では、運 ' 転状況が状態推定が必要な状況か否かを判定し（S 4 1) 、状態推定が必要でない場合にはそういう運転状況になるまで待つ。 S 4 1に" ς状態推定が必要な状況と判定すると、 ECU42では、第 1の実施の形態における S 1 2、 S 1 3と同様の処理により、規定回数分のリファレンス用の振動発生信号を振動発生装置 1 0に送信する（S 42, S 43) 。すると、振動発生装置 10では、リファレンス用の微振動を規定回数発生させる（S 42) 。これによつて、運転者は、覚醒状態が低下する可能性のある運転状況下で、シートから微振動を数回感じる。

【0068】 ECU42では、リファレンス用の微振動を発生させると、第 1の実施の形態における S 14と同様の処理により、皮膚電気信号を解析し、リファレンス用の皮膚電位反応を設定する（S.^{4 4}) 。ここで、覚醒状、が低下する可能性のある運転状況下での基準となる皮膚電位反応が求められたことになる。

【0069】 ECU42では、リファレンス用の皮膚電位反応を設定後、第 1の実施の形態における S 1 5と同様の処理により、状態推定用の振動発生信号を振動発生装置 1◦に送信する（S 45) 。すると、振動発生装置 10では、状' 態推定用の微振動を発生さる（S 45) 。. これによつて、運転者は、シートから微振動を 1 感じる。. '

【0070】 ECU42では、状態推定用の微振動を発生させると、第 1の実施の形態における S 16と同様の処理より、皮膚電気信号を解析し、状態推定用の皮膚 fl:位反応を設定する（S 46) 。ここで、覚醒状態が低下する可能性のある運転状況下での運転者の覚醒状態を判定するための皮膚電位反応が求められてことになる。

【0071】状態推定用の皮膚電位反応を求めると、 ECU 42では、この状態推定が必要な運転状況における状態推定用の皮膚電位反応をリファレンス用の皮膚電位反応で除算し、，皮膚電位反応の相対値を算出す.る（S 47) 。ここで、覚醒状態が低下する可能性のある運転状況下での運転者の.覚醒状態を判定するための指標が求められたことになる。

【0072】なお、 S 48〜S.50における各動作については、第 1の実施の形態における S 18〜S 20における^動作と同様の動作なので、その説明を省略する。

【0073】この状態推定システム 2によれば、第 1の実施の形態と同様に、運転者に負荷を与えず、運転者の覚醒状態を客観的な情報に基づいて高精度に推定できる。特に、状態推定システム 2では、イベントや運転状況に基づく特定のタイミングでリファレンス用の微振動を与えるので、その特定のタイミングでの基準となる皮膚電位反応を把握することができる。そのため、運転者の状態を推定した V、環境や運転状況のときには何時でも、運転者の覚醒状態を高精度に推定することができる。' .

【ひ 074】以上、本 ¾明に係る実施の形態について説明した.が、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。

【0075】例えば、本実施の形態では車両に搭載され、 *両の運転者の状態として覚醒度（覚醒状態）を推定する装置に適用したが、他の乗り物の運転者、各種ブラントの監視者、夜間の従業者などの様々な人の状態を推定するために利用してもよい、覚醒状態外に心理状態（焦り、イライラ、. ^屈) 、疲労状態などの他の状態を推定する装直に適用してもよい。

【 0076】また、本実施の形態では人に与える物理刺激として座席から発生させた振動を利用したが、物理刺激どしては様々なものを利用でき、例えば、音、光などの他の物理刺激を発生させてもよいし、あるいは、機器から定常的に出ている振動、光、音などを利用してもよい。

[0077] また、本実施の形態ではシステム側からリファレンス用と状態推定用の両方の物理激を与える場合には座席からの微振動による同じ物理刺激 (同じ物理刺激ではあるが、振動を与える時間、振動の強さ、振動の周期などのパラメータをリファレンス用と状態推定用で変えている）を与える構成としたが、異なる物理刺激を与える構成としてもよい。 ·

【0078】また、本実施の形態では生理指標として皮膚電気活動（ED. A) 、特に、皮膚電位反応（S PR) 利用したが、様々な生理指標を利用でき、例えば、眼電（EOG) による生理指標（瞬目など）、脳波（EEG) による生理指標（α波、 /3波など）、心電（ECG) による生理指標（心拍数など）、筋電（EMG) による生理指標などを利用してもよく、また、皮膚電気活動の中でも皮膚抵抗水準（SRL) 、皮膚抵抗反応（SRR) 、皮膚電位水準（S PL) などの他の生理指標を利用してもよい。さらに、 1つの生理指標だけで状態を推定するのではなく、複数の生理指標を組み合わせて状態を推定するようにしてもよい。【 0 0 7 δ】また、本実施の形態では覚醒状態が運転に支障レベル以下なつた場合には画像表 ¾ ^ 音声出力、振動などによって注意喚起する構成としたが、警報ブザーなどの他の手段で注意喚起する構成としてもよいし、あるいは、状態が運転に支障レベル以下になった場合には運転支援システム（例えば、プリクラッシュセーフティシステム、ァダプティブクノレーズコントローシステム、レーンキープシステム）の制御タイミングや制御閾値を変えるなどして、より安全性を高めるように車両側で制御するようにしてもよい。また、人の状態を検出し、 . その検出した人の状態を出力する構成としてもよい。

【 0 0 8 0】また、第 2の実施の形態ではナビゲー、ョンシステム、 V I C . Sなどを利用して運転環境が変わることが予想されるイベントを検出する構成と ' したが、ラジオによる交通情報受信など他の手段でイベントを検出する構成としてもよい。 .

産業上の利用可能性

【0 0 8 1】本発明は、人に負荷を与えることなく、人の状態を高精度に検出することができる。. _:

Claims

請求の *a囲

1 . 被験者に対して参照情報取得のための刺激を与える第 1刺激付与，手段と、. . . .

被験者に対して状態情報取得のための刺激を与える第 2刺激付与手段と、

5 前記第 1刺激付与手段で与えた刺激及び前記第 2刺激付与手段で与えた刺激に対する被験者の反応を被験の生態指標によって検出する刺激反検出手段と、前記第 1刺激付与手段で与えた刺激に対する被験者の反応と前記第 2刺激付与手段で与えた刺激に対する被験者の反応との比較に基づいて被験者の状態を判定 , する状態判定手段と

10 . を備えることを特徴とする人の状態検出装置。

2 . 前記第 1刺激付与手段で与える刺激は、周期的に与えられること , を特徴とする請求項 1に記載する人の状態検出装置。 _

3 . 前記第 1刺激付与手段で与える刺激は、前記第 2刺激付与手段で刺激を与える以前に与えられることを特徴とする請求項 1に記載する人の状態検

15 出装置。