WO2010140241A1 - 覚醒度判定装置、覚醒度判定方法および覚醒度判定プログラム - Google Patents

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frequency
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arousal level
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裕太 増田
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    • A61B5/48—Other medical applications
    • A61B5/4806—Sleep evaluation
    • A61B5/4809—Sleep detection, i.e. determining whether a subject is asleep or not

Definitions

  • the present invention relates to a wakefulness determination device, a wakefulness determination method, and a wakefulness determination program.
  • a technique using a subject's heart rate (pulse) signal is known as a technique for measuring a subject's sleepiness and arousal level without imposing a burden on the subject.
  • a method of evaluating the degree of sleepiness of a subject based on whether or not the frequency of the heartbeat signal of the subject is lower than the peak frequency with reference to the peak frequency when the heartbeat signal is awake.
  • a technique for evaluating the arousal level of a subject based on the intensity of the low-frequency part and the high-frequency part of the heartbeat signal and the ratio between the low-frequency part and the high-frequency part is known.
  • the above-described conventional method has a problem that the degree of arousal of the subject cannot be determined in a state where the subject feels sleepy and resists sleep. Specifically, when the subject felt sleepy and resisted sleep, the heartbeat signal showed a change different from normal sleep transition, and the subject's arousal level could not be determined.
  • the present invention has been made in view of the above, and is a wakefulness determination device capable of determining the wakefulness even in a state where the subject feels sleepy and resists sleep.
  • An object is to provide an arousal level determination method and an arousal level determination program.
  • the wakefulness determination device includes an interval calculation unit that calculates a heartbeat interval from the heartbeat signal of the subject.
  • the arousal level determination device includes a spectrum calculation unit that calculates a spectral density for each frequency by performing frequency analysis on the heartbeat interval calculated by the interval calculation unit.
  • the arousal level determination device includes a local maximum point density that is a spectral density that is a local maximum among the spectral densities calculated by the spectrum calculating unit, a local maximum frequency that is a frequency corresponding to the local maximum density, and the local maximum.
  • An extraction unit that combines the spectral density corresponding to the frequencies before and after the point frequency and the magnitude difference relationship indicating the difference between the local maximum point densities and extracts each predetermined timing.
  • the arousal level determination device includes the maximum point frequency, the maximum point density, and the size difference relationship included in the combination extracted by the extraction unit, respectively, in combinations extracted at a timing before the combination.
  • a comparison unit for comparing the maximum point frequency, the maximum point density, and the size difference relationship is provided.
  • the arousal level determination device includes a determination unit that determines the arousal level based on a determination criterion determined by a result of comparison by the comparison unit.
  • FIG. 1 is a block diagram for explaining an example of the configuration of the arousal level determination apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram for explaining an example of the configuration of the arousal level determination apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a heartbeat signal detected by the heartbeat detection unit according to the second embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing heart rate interval variation data in Example 2 on a heart rate interval-time plane.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the relationship between the frequency and the spectral density in the second embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the relationship between the frequency and the spectral density in the second embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram for explaining an example of the configuration of the arousal level determination apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram for explaining an example of the configuration of the arousal level determination apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 3 is a
  • FIG. 7 is a diagram for explaining plotting on a graph by the arousal level determination adjustment unit according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining how sleepiness levels are assigned to graph regions by the arousal level determination adjustment unit according to the second embodiment.
  • FIG. 9A is a diagram for explaining changes at the time of transition to the sleepy state in the second embodiment.
  • FIG. 9-2 is a diagram for explaining a change in the state against sleepiness according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a plotting method performed by the arousal level determination adjustment unit according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a flowchart for explaining an example of a process flow performed by the arousal level determination apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 12 is a block diagram for explaining an example of the configuration of the arousal level determination device that compares the sleepiness transition of the current subject with the way of past transition.
  • FIG. 13-1 is a diagram for illustrating a change in the time series of the maximum point frequency in the second embodiment.
  • FIG. 13-2 is a diagram for illustrating a change in the maximum point density in the time series in the second embodiment.
  • FIG. 14 is a schematic diagram illustrating an example of a computer that executes a wakefulness determination program according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram for explaining an example of the configuration of the arousal level determination apparatus according to the first embodiment.
  • the arousal level determination apparatus 100 includes an interval calculation unit 110, a spectrum calculation unit 120, an extraction unit 130, a comparison unit 140, and a determination unit 150.
  • the interval calculation unit 110 calculates a heartbeat interval from the heartbeat signal of the subject.
  • the spectrum calculation unit 120 calculates a spectral density for each frequency by performing frequency analysis on the heartbeat interval calculated by the interval calculation unit 110.
  • the extraction unit 130 calculates a local maximum point density that is a spectral density that is a local maximum among the spectral densities calculated by the spectrum calculating unit 120, a local maximum frequency that is a frequency corresponding to the local maximum point density, and a size difference relationship. Combined and extracted at every predetermined timing.
  • the magnitude difference relationship indicates the difference between the spectral density corresponding to the frequencies before and after the local maximum frequency and the local maximum density.
  • the higher the peak shape corresponding to the local maximum point the higher the spectral density corresponding to the frequencies around the local maximum frequency and The difference from the maximum point density increases.
  • the gentler the peak shape corresponding to the maximum point is, the smaller the difference between the spectral density corresponding to the frequencies around the maximum point frequency and the maximum point density is.
  • the comparison unit 140 sets the maximum point frequency, the maximum point density, and the size difference relationship included in the combination extracted by the extraction unit 130 to the maximum point frequency included in the combination extracted at a timing prior to the combination. Compared with the maximum point density and the size difference relationship.
  • the determination unit 150 determines the arousal level based on a determination criterion determined by the result of the comparison by the comparison unit 140. Specifically, as a result of the comparison by the comparison unit 140, the determination unit 150 reduces the maximum point frequency, the maximum point density, and the size difference relationship as compared with the combination extracted at the previous timing. When a comparison result is obtained that has become smaller, it is determined that the arousal level has decreased.
  • the wakefulness determination device 100 can determine the wakefulness even in a state where the subject feels sleepy and resists sleep. .
  • FIG. 2 is a block diagram for explaining an example of the configuration of the arousal level determination apparatus according to the second embodiment.
  • the arousal level determination device 100 includes a heart rate detection unit 210, a heart rate interval calculation unit 220, a spectrum calculation unit 230, a peak frequency calculation unit 240, a peak waveform determination unit 250, and a wakefulness level determination.
  • An adjustment unit 260, an arousal level determination unit 270, and an output unit 280 are provided.
  • the heart rate detection unit 210 and the heart rate interval calculation unit 220 correspond to the interval calculation unit 110 in FIG. 1.
  • the spectrum calculation unit 230 and the peak frequency calculation unit 240 correspond to the spectrum calculation unit 120 and the extraction unit 130 in FIG. 1, respectively.
  • the peak waveform determination unit 250 corresponds to the comparison unit 140 in FIG.
  • the arousal level determination adjustment unit 260 and the arousal level determination unit 270 correspond to the determination unit 150 in FIG.
  • the heartbeat detection unit 210 is connected to the heartbeat interval calculation unit 220. As shown in FIG. 3, the heartbeat detection unit 210 detects a heartbeat signal of a subject, applies a voltage to, for example, an electrode that is in contact with the subject, and determines the heartbeat signal of the subject from a potential difference between the electrodes. get.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a heartbeat signal detected by the heartbeat detection unit according to the second embodiment.
  • the horizontal axis in FIG. 3 indicates the passage of time, and the vertical axis indicates the electrocardiogram strength.
  • the subject corresponds to, for example, a driver who is driving a motorcycle or an automobile.
  • the electrodes used by the heartbeat detection unit 210 are embedded in, for example, a handle of a motorcycle or an automobile.
  • the heartbeat detection unit 210 outputs the detected heartbeat signal to the heartbeat interval calculation unit 220, for example, outputs a heartbeat signal as shown in FIG.
  • the heartbeat interval calculation unit 220 is connected to the heartbeat detection unit 210 and the spectrum calculation unit 230.
  • the heartbeat interval calculation unit 220 receives the heartbeat signal from the heartbeat detection unit 210, detects the amplitude peak of the heartbeat signal based on the received heartbeat signal, and calculates the heartbeat interval that is the detected timing interval.
  • the heartbeat interval calculation process by the heartbeat interval calculation unit 220 will be further described with reference to FIG.
  • the heartbeat interval calculation unit 220 detects an amplitude peak from the heartbeat signal received from the heartbeat detection unit 210, specifically, an amplitude peak at which the amplitude of the heartbeat signal is equal to or greater than a threshold value. Is detected. Then, as shown in “RR interval” in FIG. 3, the heart rate interval calculation unit 220 calculates a heart rate interval by calculating the interval of the detected amplitude peak “R”.
  • the amplitude peak detection method is not limited to the above-described method.
  • a method using a zero cross point where the differential coefficient of the heartbeat signal changes from positive to negative, a method of detecting a peak by performing pattern matching on the amplitude waveform, etc. May be used.
  • the heartbeat interval calculation unit 220 outputs the calculated heartbeat interval to the spectrum calculation unit 230.
  • the heartbeat interval calculation unit 220 calculates a heartbeat interval each time a new amplitude peak is detected, and outputs the calculated heartbeat interval to the spectrum calculation unit 230.
  • the spectrum calculation unit 230 is connected to the heartbeat interval calculation unit 220 and the peak frequency calculation unit 240. In addition, the spectrum calculation unit 230 receives the heartbeat interval from the heartbeat interval calculation unit 220 and, as shown in (2) of FIG. 4, based on the received heartbeat interval, the heartbeat interval indicating a change over time of the heartbeat interval. Calculate variation data.
  • FIG. 4 is a diagram showing heartbeat interval variation data in the second embodiment on a heartbeat interval-time plane.
  • (2) of FIG. 4 is a diagram showing heart rate interval variation data in Example 2 on the heart rate interval-time plane.
  • the horizontal axis indicates the passage of time, and the vertical axis indicates the heart rate interval.
  • (1) in FIG. 4 a diagram in which the heartbeat interval is clearly shown on the diagram showing the heartbeat signal detected by the heartbeat detection unit 210 is shown.
  • the horizontal axis of (1) in FIG. 4 indicates the passage of time, and the vertical axis indicates the electrocardiogram strength.
  • the spectrum calculation unit 230 calculates the spectral density for each frequency as shown in FIG. 5 by performing frequency analysis on the heartbeat interval fluctuation data. In other words, spectral density data indicating the relationship between spectral density and frequency is calculated.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the relationship between the frequency and the spectral density in the second embodiment. In the example shown in FIG. 5, the case where there are a plurality of maximum points in the HF component (0.15 to 0.5 Hz) reflecting the state of the parasympathetic nerve is shown as an example, but there is one maximum point in the HF component. In some cases (see FIG. 6).
  • the spectrum calculation unit 230 outputs the spectral density data to the peak frequency calculation unit 240.
  • the spectrum calculation unit 230 calculates spectrum density data each time a new heartbeat interval is received from the heartbeat interval calculation unit 220, and outputs the calculated spectrum density data to the peak frequency calculation unit 240.
  • the spectrum calculation unit 230 may calculate the spectral density using any method, but for example, calculates the spectral density using an AR (Autoregressive) model.
  • AR Autoregressive
  • the AR model is a linear representation of past time-series data. This model is expressed as a sum, and has a feature that a clear maximum point can be obtained even with a small number of data compared to the Fourier transform.
  • the p-order AR model of the time series x (s) uses an AR coefficient a (m) and an error term e (s) that are weights for past values. Represented by Ideally, e (s) is white noise.
  • the spectrum calculation unit 230 calculates spectral density data based on the equation (2) and heartbeat interval fluctuation data.
  • the peak frequency calculation unit 240 is connected to the spectrum calculation unit 230 and the peak waveform determination unit 250. Further, the peak frequency calculation unit 240 receives the spectral density data from the spectrum calculation unit 230, and extracts the maximum point density, the maximum point frequency, and the magnitude difference relationship each time the spectral density data is received.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the relationship between the frequency and the spectral density in Example 2, and the case where there is one maximum point in the HF component is used.
  • the peak frequency calculation unit 240 extracts the magnitude difference relationship
  • a method in which the peak frequency calculation unit 240 extracts the maximum point density and the maximum point frequency will be further described.
  • a method for extracting the magnitude difference relationship will be described first, and then a method for extracting the local maximum density and the local maximum frequency will be described. Note that the method used by the peak frequency calculation unit 240 for extraction is not limited to the method described below, and other methods may be used.
  • the peak frequency calculation unit 240 acquires the value of the width of the spectrum waveform at a certain height “L” from the maximum point as the magnitude difference relationship.
  • the frequency specified by “P W ”, that is, the frequency when the spectral density is a value smaller than “P H ” by “L”, and the frequency smaller than “P F ” and the larger frequency are maximum. Corresponds to frequencies around the point frequency.
  • the height “L” is a preset value, and the peak frequency calculation unit 240 always uses the same “L”. Note that the zero cross point at which the differential coefficient of the spectrum waveform changes from negative to positive may be set as the base line, and the value of the line segment obtained at that time may be the magnitude difference relationship.
  • the peak frequency calculation unit 240 extracts the maximum point density and the maximum point frequency.
  • the peak frequency calculation unit 240 Is calculated as a maximum point frequency, and the maximum point density is calculated by substituting this maximum point frequency into Equation (2).
  • the peak frequency calculation unit 240 outputs a combination of the maximum point density, the maximum point frequency, and the size difference relationship to the peak waveform determination unit 250. For example, for each received spectral density data, the maximum point density, the maximum point frequency, and the magnitude difference relationship are extracted in combination and output to the peak waveform determination unit 250.
  • the peak waveform determination unit 250 is connected to the peak frequency calculation unit 240 and the arousal level determination adjustment unit 260.
  • the peak waveform determination unit 250 receives a combination of the maximum point frequency, the maximum point density, and the size difference relationship from the peak frequency calculation unit 240. Then, the peak waveform determination unit 250 sets the maximum point frequency, the maximum point density, and the size difference relationship included in the received combination to the maximum included in the combination calculated by the peak frequency calculation unit 240 before the combination. Compare with point frequency, maximum point density and magnitude difference relationship.
  • the maximum point frequency, the maximum point density, and the magnitude difference relationship included in the received combination are described as the reception maximum point frequency, the reception maximum point density, and the reception magnitude difference relationship, respectively.
  • a combination calculated before the received combination is described as a past combination, and the maximum local frequency, maximum local density, and maximum / low difference relationship included in the past combination is determined with respect to the past maximum frequency, the past maximum point density, and the past. It is described as a magnitude difference relationship.
  • the above-described past combination corresponds to, for example, a combination calculated at the timing immediately before the timing at which the reception combination is calculated by the peak frequency calculation unit 240.
  • the peak waveform determination unit 250 compares the reception maximum point frequency with the past maximum point frequency, and determines whether the reception maximum point frequency is equal to or lower than the past maximum point frequency. Further, the peak waveform determination unit 250 compares the reception maximum point density with the past maximum point density, and determines whether the reception maximum point density is equal to or higher than the past maximum point density. Further, the peak waveform determination unit 250 compares the received magnitude difference relationship with the past magnitude difference relationship, and determines whether the received magnitude difference relationship is equal to or greater than the past magnitude difference relationship.
  • the comparison result by the peak waveform determination unit 250 is used by the arousal level determination adjustment unit 260, and specifically, for identifying whether the subject is in a state of resisting sleep even if the subject feels sleepy. Information.
  • the peak waveform determination unit 250 adds the comparison result to the reception maximum point frequency and the reception maximum point density received from the peak frequency calculation unit 240 and outputs the comparison result to the arousal level determination adjustment unit 260.
  • the arousal level determination adjustment unit 260 is connected to the peak waveform determination unit 250 and the arousal level determination unit 270. As will be described below, the arousal level determination adjustment unit 260 plots a combination of the reception maximum point frequency and the reception maximum point density on a graph for arousal level determination about the spectral density and the frequency, The sleepiness level is assigned by dividing the area of the degree determination graph.
  • the arousal level determination adjustment unit 260 receives the reception maximum point frequency, the reception maximum point density, and the comparison result from the peak waveform determination unit 250. Then, as shown in (2) of FIG. 7, the arousal level determination adjustment unit 260 calculates the spectral density and the frequency by combining the reception maximum point frequency and the reception maximum point density by a method corresponding to the comparison result. Plot on a graph for determining arousal level as an axis.
  • FIG. 7 is a figure for demonstrating the plot to the graph by the arousal level determination adjustment part in Example 2.
  • FIG. Note that (1) in FIG. 7 is spectral density data in which “P1” and “P2” in the graph shown in (2) in FIG. 7 are calculated.
  • the spectrum density decreases as it goes up in the region of the arousal determination graph, and as it goes to the right A description will be given assuming that the frequency is increased.
  • the arousal level determination adjustment unit 260 adjusts the scale of the arousal level determination graph and divides the area of the arousal level determination graph into five areas from the upper right to the lower left as shown in FIG. Each is assigned a “5” level of sleepiness.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the allocation of sleepiness level to the area of the arousal level determination graph by the arousal level determination adjustment unit according to the second embodiment.
  • the arousal level determination adjustment unit 260 assigns sleepiness levels “1” to “5” in order to the area from the upper right to the lower left.
  • the drowsiness level indicates that the drowsiness becomes strong in the order of “1” to “5”, and the arousal level is low.
  • the sleepiness level is used by the arousal level determination unit 270 described later.
  • the arousal level determination adjustment unit 260 detects the highest point, the lowest point, the rightmost point, and the leftmost point among the points plotted on the arousal level determination graph.
  • the rightmost point is a point having the highest spectral density among points plotted on the arousal level determination graph.
  • the lowest point is the point with the lowest spectral density among the points plotted on the arousal level determination graph.
  • the rightmost point is the point with the highest frequency among the points plotted on the arousal level determination graph.
  • the leftmost point is the point with the lowest frequency among the points plotted on the arousal level determination graph. Note that the points plotted on the arousal level determination graph differ for each subject, and the highest point, the lowest point, the rightmost point, and the leftmost point detected by the arousal level determination adjustment unit 260 differ for each subject.
  • the arousal level determination adjustment unit 260 adjusts the scale of the arousal level determination graph so that the detected uppermost point, lowermost point, rightmost point, and leftmost point are optimally included in the arousal level determination graph.
  • the wakefulness determination adjustment unit 260 adjusts the scale of the wakefulness determination graph so that the minimum value of the frequency included in the wakefulness determination graph is a frequency obtained by subtracting a predetermined value from the leftmost frequency.
  • the arousal level determination adjustment unit 260 adjusts the scale of the arousal level determination graph so that the maximum value of the frequency included in the arousal level determination graph is a frequency obtained by adding a predetermined value to the frequency of the rightmost point.
  • the arousal level determination adjustment unit 260 adjusts the scale of the arousal level determination graph so that the minimum value of the spectral density included in the arousal level determination graph becomes a spectral density obtained by subtracting a predetermined value from the lowest spectrum density. adjust.
  • the wakefulness determination adjustment unit 260 adjusts the scale of the wakefulness determination graph so that the maximum value of the spectral density included in the wakefulness determination graph becomes a spectral density obtained by adding a predetermined value to the highest spectral density. To do.
  • the arousal level determination adjustment unit 260 assigns a drowsiness level to the arousal level determination graph so as to indicate that the arousal level decreases as the graph goes from the upper right region to the lower left region. This is based on the fact that, as shown in FIG. 9A, the lower the arousal level and the stronger the drowsiness, the lower the maximum point frequency and the higher the maximum point density. In this case, the plot position changes to the lower left in the arousal level determination graph.
  • FIG. 9A is a diagram for explaining changes at the time of transition to the sleepiness state in the second embodiment.
  • FIG. 9-2 is a diagram for explaining the change in the state against drowsiness in the second embodiment. That is, in the state where the subject is making an effort not to sleep, the maximum point density does not increase even if the maximum point frequency decreases. Probably, when the subject is making an effort not to sleep, the function of the parasympathetic nerve is not determined, and the maximum point frequency is not concentrated in a specific state.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a plotting method performed by the arousal level determination adjusting unit according to the second embodiment.
  • the vertical axis represents the spectral density and the horizontal axis represents the frequency, and the combinations of the maximum point frequency and the maximum point density are plotted.
  • the position of the plot changes to the upper left in the arousal level determination graph.
  • the drowsiness level does not necessarily become high, that is, the wakefulness level remains unchanged by the wakefulness level determination unit 270 described later. It will be determined.
  • the arousal level determination adjustment unit 260 does not change the position of the plot to the upper left when the driver is making an effort not to sleep.
  • the plot position is corrected so that it changes to the lower left.
  • the local maximum frequency is used as it is, and the local maximum density is obtained by adding a value obtained by adding a decrease from the past local maximum density to the past local maximum density. It is possible to do.
  • the past local maximum point density the latest plot in time that the local maximum point frequency tends to decrease and the local maximum point density tends to increase, that is, the plot immediately before both local maximum point density and local maximum point frequency tend to decrease Can be considered.
  • the arousal level determination adjustment unit 260 may obtain a comparison result indicating that the subject is resistant to drowsiness and a case where another comparison result is obtained. In comparison, the criterion is changed so that the arousal level for the same detected value is lower.
  • the arousal level determination adjustment unit 260 indicates that the received comparison result indicates that the reception maximum point frequency is equal to or lower than the past maximum point frequency, the reception maximum point density is not equal to or higher than the past maximum point density, and the reception magnitude difference relationship is the past magnitude difference. If not more than the relationship, correct the plot position. In other words, the arousal level determination adjustment unit 260 is in a state where the subject is making an effort not to sleep, and the comparison is made that both the maximum point frequency and the maximum point density are reduced and the magnitude difference relationship is reduced. When the result is obtained, the plot position is corrected. On the other hand, when other comparison results are obtained, the arousal level determination adjustment unit 260 plots the plot position as it is without correcting the plot position.
  • the arousal level determination adjustment unit 260 outputs the arousal level determination graph to the arousal level determination unit 270.
  • the arousal level determination unit 270 is connected to the arousal level determination adjustment unit 260 and the output unit 280. In addition, the arousal level determination unit 270 receives the arousal level determination graph from the arousal level determination adjustment unit 260, and determines the arousal level using the received arousal level determination graph. In the example shown in FIG. 10, the arousal level determination unit 270 moves the subject from the awake state to the sleep state when the plot indicating the maximum point frequency and the maximum point density moves to the lower left in the awake level determination graph. It is determined that
  • the arousal level determination unit 270 has a lower maximum point frequency, a lower maximum point density, and a magnitude difference relationship as compared with the combination extracted at the previous timing.
  • a comparison result is obtained that the wakefulness is small, it is determined that the arousal level has decreased.
  • the arousal level determination unit 270 outputs the determination result to the output unit 280, for example, outputs that the arousal level has decreased.
  • the output unit 280 is connected to the arousal level determination unit 270, and corresponds to a monitor (or display, touch panel), a speaker, and the like.
  • the output unit 280 When receiving the determination result from the arousal level determination unit 270, the output unit 280 outputs the received determination result to the subject, for example, outputs information indicating that the arousal level has decreased to the user.
  • FIG. 11 is a flowchart for explaining an example of the flow of processing by the arousal level determination apparatus 100 according to the second embodiment.
  • the heartbeat interval calculation unit 220 detects the heartbeat interval (step S102).
  • the spectrum calculation unit 230 calculates the spectral density corresponding to each frequency based on the heartbeat interval data (step S103). Then, the peak frequency calculation unit 240 extracts the maximum point density, the maximum point frequency, and the size difference relationship (step S104).
  • the peak waveform determination unit 250 compares the reception maximum point frequency with the past maximum point frequency, and determines whether the reception maximum point frequency is equal to or lower than the past maximum point frequency (step S105). Further, the peak waveform determination unit 250 compares the reception maximum point density with the past maximum point density, and determines whether the reception maximum point density is equal to or higher than the past maximum point density (step S106). Further, the peak waveform determination unit 250 compares the received magnitude difference relationship with the past magnitude difference relationship, and determines whether the received magnitude difference relationship is greater than or equal to the past magnitude difference relationship (step S107).
  • the arousal level determination adjustment unit 260 determines that the reception maximum point frequency is equal to or lower than the past maximum point frequency (Yes in step S105) and the reception maximum point density is equal to or higher than the past maximum point density. If there is not (No at Step S106) and the received magnitude difference relationship is not equal to or greater than the past magnitude difference relationship (No at Step S107), the plot is corrected (Step S108). That is, the arousal level determination adjustment unit 260 is in a state where the subject is making an effort not to sleep, and the comparison result that the maximum point frequency and the maximum point density both decrease and the magnitude difference relationship becomes small. Is obtained, the plot position is corrected.
  • the arousal level determination adjustment unit 260 may determine that the reception maximum point frequency is not less than or equal to the past maximum point frequency (No at Step S105), the reception maximum point density is greater than or equal to the past maximum point density (Yes at Step S106), If the difference relationship is greater than or equal to the past size difference relationship (Yes at Step S107), the plot is not corrected (Step S109). That is, the arousal level determination adjustment unit 260 plots the position as it is.
  • the arousal level determination unit 270 determines the arousal level using the arousal level determination graph created by the arousal level determination adjustment unit 260 (step S110). Specifically, the arousal level determination unit 270 determines that the subject has shifted from the awake state to the sleep state when the plot indicating the maximum point frequency and the maximum point density moves to the lower left in the awake level determination graph. Is determined.
  • the arousal level determination device 100 calculates a heartbeat interval from the heartbeat signal of the subject and performs frequency analysis on the calculated heartbeat interval, thereby performing spectral density for each frequency. Is calculated. And the arousal level determination apparatus 100 extracts for every predetermined timing combining the maximum point density, the maximum point frequency, and the magnitude difference relationship. Then, the arousal level determination apparatus 100 sets the maximum point frequency, the maximum point density, and the magnitude difference relationship included in the extracted combination to the maximum point frequency and maximum included in the combination extracted at a timing before the combination, respectively. Compare with point density and magnitude difference relationship. Then, the arousal level determination device 100 determines the arousal level based on a determination criterion determined by the comparison result.
  • the arousal level determination device 100 has a lower maximum point frequency, a lower maximum point density, and a smaller magnitude difference relationship as compared with the combination extracted at the previous timing.
  • the comparison result is obtained, it is determined that the arousal level has decreased.
  • Example 1 and Example 2 of the present invention have been described so far, the present invention may be implemented in other examples in addition to Example 1 and Example 2 described above. Therefore, other embodiments will be described below.
  • the arousal level determination apparatus 100 stores in advance the manner of sleepiness transition for each operation of the subject and compares the current subject's sleepiness transition with the past transition manner, thereby making the same change as usual. It may be determined whether or not.
  • the arousal level determination device 100 includes a subject sleepiness transition storage unit 310 that stores in advance the manner of sleepiness transition for each operation of the subject, and the current subject's sleepiness transition in the past. And a subject state determination unit 320 for comparing with the above method.
  • FIG. 12 is a block diagram for explaining an example of the configuration of the arousal level determination device that compares the sleepiness transition of the current subject with the way of past transition.
  • the subject sleepiness transition storage unit 310 is connected to the subject state determination unit 320. Further, the subject sleepiness transition storage unit 310 stores in advance the manner of sleepiness transition for each operation of the subject. For example, as the manner of sleepiness transition for each operation of the subject, the time required for the sleepiness level to rise, The sleepiness level when the fighting state of the child is detected, the time spent fighting with sleepiness, etc. are stored.
  • the subject state determination unit 320 is connected to the subject sleepiness transition storage unit 310 and the peak waveform determination unit 250 and receives the reception maximum point frequency, the reception maximum point density, and the comparison result from the peak waveform determination unit 250. Then, the subject state determination unit 320 determines whether the subject's past sleepiness transition is stored in the subject sleepiness transition storage unit 310 in advance.
  • the subject state determination unit 320 outputs the fact to the output unit 280 and the output unit 280 outputs it to the subject. For example, when there is a subject who normally moves in the drowsiness direction while performing an action against the drowsiness, when the subject is moving in the drowsiness direction without performing the action against the drowsiness, the subject state determination unit 320 Then, it is determined that there is a possibility of fatigue or poor physical condition, and information indicating that the driving is interrupted and a break is prompted is output to the output unit 280, and the output unit 280 outputs the information to the subject.
  • the heartbeat detection unit 210 may be any device that can capture the heartbeat or pulse of the subject's heart, and may be, for example, an electrocardiograph, a pulse wave meter, a heart sound sensor, or the like.
  • an ear clip sensor that captures a pulse may be used.
  • the arousal level determination graph may be output to a car navigation monitor. If the car navigation screen can be displayed in two directions in the direction of the driver's seat and passenger's side, the graph generated by the arousal level determination graph is displayed only on the passenger's side screen. Also good. Thus, by displaying the graph only on the screen on the passenger seat side, it is possible to reduce the discomfort of the driver as the subject and to give the passengers in the passenger seat a sense of security.
  • the peak frequency calculation unit 240 receives spectral density data having one maximum point in the HF component, and extracts one combination of the maximum point density, the maximum point frequency, and the size difference relationship. Explained when to do. However, as shown in FIG. 5, spectral density data having a plurality of maximum points in the HF component may be received.
  • the peak frequency calculation unit 240 may calculate the local maximum frequency, the local maximum density, and the size difference relationship for each of a plurality of local maximum points, and among the local maximum points in the HF component, You may calculate only about the maximum point with the highest spectral density.
  • FIG. 13-1 is a diagram for illustrating a change in the time series of the maximum point frequency in the second embodiment.
  • FIG. 13-2 is a diagram for illustrating a change in the maximum point density in the time series in the second embodiment.
  • the horizontal axis of FIGS. 13-1 and 13-2 indicates the passage of time.
  • the vertical axis in FIG. 13-1 represents the maximum point frequency
  • the vertical axis in FIG. 13-2 represents the maximum point density.
  • the sleepiness level is set to “1” to “5” has been described, but the present invention is not limited to this.
  • the sleepiness level may be “1” to “100”.
  • each component of the illustrated arousal level determination device 100 is functionally conceptual and does not necessarily need to be physically configured as illustrated.
  • the specific form of distribution / integration of each device is not limited to that shown in the figure, and all or a part thereof may be functionally or physically distributed or arbitrarily distributed in arbitrary units according to various loads or usage conditions. Can be integrated and configured.
  • the wakefulness determination device 100 may receive a heartbeat signal from the heartbeat detection unit 210 which is a separate device, with the heartbeat detection unit 210 as a separate device.
  • FIG. 14 is a schematic diagram illustrating an example of a computer that executes a wakefulness determination program according to the second embodiment.
  • the computer 3000 is configured by connecting a heart rate sensor 3001, a speaker 3003, a display 3005, a communication unit 3006, a CPU 3010, a ROM 3011, and a RAM 3013 through a bus 3009 or the like.
  • the heart rate sensor 3001 corresponds to the heart rate detection unit 210
  • the speaker 3003, the display 3005, and the communication unit 3006 correspond to the output unit 280.
  • the ROM 3011 includes a heartbeat interval calculation unit 220, a spectrum calculation unit 230, a peak frequency calculation unit 240, a peak waveform determination unit 250, a wakefulness determination adjustment unit 260, and a wakefulness determination described in the first embodiment. 14, a heart rate interval calculation program 3011a, a spectrum calculation program 3011b, a peak frequency calculation program 3011c, a peak waveform determination program 3011d, and an arousal level, as shown in FIG.
  • a determination adjustment program 3011e and a wakefulness determination program 3011f are stored in advance. Note that these programs 3011a to 3011f may be integrated or separated as appropriate, similarly to each component of the arousal level determination apparatus 100 shown in FIG.
  • the CPU 3010 reads out these programs 3011a to 3011f from the ROM 3011 and executes them, so that as shown in FIG. It functions as a frequency calculation process 3010c, a peak waveform determination process 3010d, a wakefulness determination adjustment process 3010e, and a wakefulness determination process 3010f.
  • Each process 3010a to 3010f includes a heartbeat interval calculation unit 220, a spectrum calculation unit 230, a peak frequency calculation unit 240, a peak waveform determination unit 250, a wakefulness determination adjustment unit 260, and the like shown in FIG. It corresponds to the arousal level determination unit 270, respectively.
  • the CPU 3010 executes a wakefulness determination program using the heartbeat data 3013a stored in the RAM 3013.
  • arousal level determination device 110 interval calculation unit 120 spectrum calculation unit 130 extraction unit 140 comparison unit 150 determination unit 210 heart rate detection unit 220 heart rate interval calculation unit 230 spectrum calculation unit 240 peak frequency calculation unit 250 peak waveform determination unit 260 arousal level determination adjustment Unit 270 arousal level determination unit 280 output unit 310 subject sleepiness transition storage unit 320 subject state determination unit 3000 computer 3001 heart rate sensor 3003 speaker 3005 display 3006 communication unit 3009 bus 3010 CPU 3010a Heartbeat interval calculation process 3010b Spectrum calculation process 3010c Peak frequency calculation process 3010d Peak waveform determination process 3010e Arousal level determination adjustment process 3010f Arousal level determination process 3011 ROM 3011a Heartbeat interval calculation program 3011b Spectrum calculation program 3011c Peak frequency calculation program 3011d Peak waveform determination program 3011e Arousal level determination adjustment program 3011f Arousal level determination program 3013 RAM 3013a Heart rate data

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Abstract

　覚醒度判定装置は、被験者の心拍信号から心拍間隔を算出し、算出した心拍間隔に対して周波数解析を実行することで、周波数ごとのスペクトル密度を算出する。そして、算出したスペクトル密度のうち極大点となるスペクトル密度である極大点密度と、該極大点密度に対応する周波数である極大点周波数と、該極大点周波数の前後にある周波数に対応するスペクトル密度と該極大点密度との差を示す大小差分関係とを組み合わせて所定のタイミングごとに抽出する。そして、抽出した組み合わせに含まれる極大点周波数と極大点密度と大小差分関係とを、それぞれ、該組み合わせより前のタイミングにて抽出した組み合わせに含まれる極大点周波数と極大点密度と大小差分関係と比較する。そして、比較の結果により定まる判定基準に基づいて、覚醒度を判定する。

Description

覚醒度判定装置、覚醒度判定方法および覚醒度判定プログラム
　本発明は、覚醒度判定装置、覚醒度判定方法および覚醒度判定プログラムに関する。
　従来より、被験者に負担をかけることなく、被験者の眠気や覚醒度を計測する手法として、被験者の心拍（脈拍）信号を用いる手法が知られている。例えば、心拍信号の覚醒時におけるピーク周波数を基準とし、ピーク周波数よりも被験者の心拍信号の周波数が低いか否かによって被験者の眠気度合いを評価する手法が知られている。また、例えば、心拍信号の低周波部分および高周波部分の強度や低周波部分と高周波部分との比によって被験者の覚醒度を評価する手法も知られている。
特開２００４－３５０７７３号公報 特開平８－２９９４４３号公報
　しかしながら、上述した従来の手法では、被験者が眠気を感じていても眠らないように抗っている状態では、被験者の覚醒度を判定できないという課題があった。具体的には、被験者が眠気を感じていても眠らないように抗っている状態では、通常の睡眠移行時とは異なる変化を心拍信号が示し、被験者の覚醒度を判定できなかった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、被験者が眠気を感じていても眠らないように抗っている状態であっても覚醒度を判定することが可能な覚醒度判定装置、覚醒度判定方法および覚醒度判定プログラムを提供することを目的とする。
　本願の開示する覚醒度判定装置の一つの態様によれば、覚醒度判定装置は、被験者の心拍信号から心拍間隔を算出する間隔算出部を備える。また、覚醒度判定装置は、前記間隔算出部によって算出された心拍間隔に対して周波数解析を実行することで、周波数ごとのスペクトル密度を算出するスペクトル算出部を備える。また、覚醒度判定装置は、前記スペクトル算出部によって算出されたスペクトル密度のうち極大点となるスペクトル密度である極大点密度と、該極大点密度に対応する周波数である極大点周波数と、該極大点周波数の前後にある周波数に対応するスペクトル密度と該極大点密度との差を示す大小差分関係とを組み合わせて所定のタイミングごとに抽出する抽出部を備える。また、覚醒度判定装置は、前記抽出部によって抽出された組み合わせに含まれる極大点周波数と極大点密度と大小差分関係とを、それぞれ、該組み合わせより前のタイミングにて抽出された組み合わせに含まれる極大点周波数と極大点密度と大小差分関係と比較する比較部を備える。また、覚醒度判定装置は、前記比較部による比較の結果により定まる判定基準に基づいて、覚醒度を判定する判定部を備える。
　被験者が眠気を感じていても眠らないように抗っている状態であっても覚醒度を判定することが可能である。
図１は、実施例１に係る覚醒度判定装置の構成の一例について説明するためのブロック図である。 図２は、実施例２に係る覚醒度判定装置の構成の一例について説明するためのブロック図である。 図３は、実施例２における心拍検出部が検出する心拍信号の一例を示す図である。 図４は、実施例２における心拍間隔変動データを心拍間隔－時間平面上で示した図である。 図５は、実施例２における周波数とスペクトル密度との関係の一例を示す図である。 図６は、実施例２における周波数とスペクトル密度との関係の一例を示す図である。 図７は、実施例２における覚醒度判定調整部によるグラフへのプロットについて説明するための図である。 図８は、実施例２における覚醒度判定調整部によるグラフの領域に対する眠気レベルの割り当てについて説明するための図である。 図９－１は、実施例２における眠気状態移行時における変化について説明するための図である。 図９－２は、実施例２における眠気に抗っている状態における変化について説明するための図である。 図１０は、実施例２における覚醒度判定調整部によるプロット手法について説明するための図である。 図１１は、実施例２に係る覚醒度判定装置による処理の流れの一例について説明するためのフローチャートである。 図１２は、現在の被験者の眠気推移を過去の推移の仕方と比較する覚醒度判定装置の構成の一例を説明するためのブロック図である。 図１３－１は、実施例２における極大点周波数の時系列における変化を表すための図である。 図１３－２は、実施例２における極大点密度の時系列における変化を表すための図である。 図１４は、実施例２に係る覚醒度判定プログラムを実行するコンピュータの一例について説明するための図である。
　以下に添付図面を参照して、この発明に係る覚醒度判定装置、覚醒度判定方法および覚醒度判定プログラムの実施例を詳細に説明する。
［実施例１に係る覚醒度判定装置の構成］
　図１を用いて、実施例１に係る覚醒度判定装置１００の構成の一例について説明する。なお、図１は、実施例１に係る覚醒度判定装置の構成の一例について説明するためのブロック図である。
　図１に示すように、実施例１に係る覚醒度判定装置１００は、間隔算出部１１０と、スペクトル算出部１２０と、抽出部１３０と、比較部１４０と、判定部１５０とを備える。
　間隔算出部１１０は、被験者の心拍信号から心拍間隔を算出する。スペクトル算出部１２０は、間隔算出部１１０によって算出された心拍間隔に対して周波数解析を実行することで、周波数ごとのスペクトル密度を算出する。
　抽出部１３０は、スペクトル算出部１２０によって算出されたスペクトル密度のうち極大点となるスペクトル密度である極大点密度と、該極大点密度に対応する周波数である極大点周波数と、大小差分関係とを組み合わせて所定のタイミングごとに抽出する。
　ここで、大小差分関係は、極大点周波数の前後にある周波数に対応するスペクトル密度と該極大点密度との差を示す。例えば、横軸を周波数とし、縦軸をスペクトル密度とする心拍スペクトルにおいて、極大点に対応するピークの形状がとがっていればいる程、極大点周波数の前後にある周波数に対応するスペクトル密度と該極大点密度との差が大きくなる。また、極大点に対応するピークの形状がなだらかであればある程、極大点周波数の前後にある周波数に対応するスペクトル密度と該極大点密度との差が小さくなる。
　比較部１４０は、抽出部１３０によって抽出された組み合わせに含まれる極大点周波数と極大点密度と大小差分関係とを、それぞれ、該組み合わせより前のタイミングにて抽出された組み合わせに含まれる極大点周波数と極大点密度と大小差分関係と比較する。
　判定部１５０は、比較部１４０による比較の結果により定まる判定基準に基づいて、覚醒度を判定する。具体的には、判定部１５０は、比較部１４０による比較の結果、前のタイミングにて抽出された組み合わせと比較して、極大点周波数が低下し、極大点密度が低下し、大小差分関係が小さくなったとの比較結果が得られる場合に、覚醒度が低下したと判定する。
［実施例１の効果］
　上記したように、実施例１によれば、覚醒度判定装置１００は、被験者が眠気を感じていても眠らないように抗っている状態であっても覚醒度を判定することが可能である。
［実施例２に係る覚醒度判定装置の構成］
　図２を用いて、実施例２に係る覚醒度判定装置１００の構成の一例について説明する。図２は、実施例２に係る覚醒度判定装置の構成の一例について説明するためのブロック図である。
　図２に示すように、覚醒度判定装置１００は、心拍検出部２１０と、心拍間隔算出部２２０と、スペクトル算出部２３０と、ピーク周波数算出部２４０と、ピーク波形判定部２５０と、覚醒度判定調整部２６０と、覚醒度判定部２７０と、出力部２８０とを備える。
　なお、図２に示す各部のうち、心拍検出部２１０と心拍間隔算出部２２０とは、図１における間隔算出部１１０に対応する。また、スペクトル算出部２３０とピーク周波数算出部２４０とは、それぞれ、図１におけるスペクトル算出部１２０と抽出部１３０とに対応する。また、ピーク波形判定部２５０は、図１における比較部１４０に対応する。また、覚醒度判定調整部２６０と覚醒度判定部２７０とは、図１における判定部１５０に対応する。
　心拍検出部２１０は、心拍間隔算出部２２０と接続される。また、図３に示すように、心拍検出部２１０は、被験者の心拍信号を検出し、例えば、被験者に接触している電極に対して電圧を印加し、被験者の心拍信号を各電極の電位差から取得する。なお、図３は、実施例２における心拍検出部が検出する心拍信号の一例を示す図である。図３の横軸は時間の経過を示し、縦軸が心電の強さを示す。ここで、被験者とは、例えば、自動二輪車や自動四輪車などを運転中の運転者が該当する。また、例えば、心拍検出部２１０によって用いられる電極は、例えば、自動二輪車や自動四輪車のハンドルに埋め込まれる。
　また、心拍検出部２１０は、検出した心拍信号を心拍間隔算出部２２０に出力し、例えば、図３に示すような心拍信号を出力する。
　心拍間隔算出部２２０は、心拍検出部２１０とスペクトル算出部２３０と接続される。また、心拍間隔算出部２２０は、心拍検出部２１０から心拍信号を受信し、受信した心拍信号に基づいて心拍信号の振幅ピークを検出し、検出したタイミングの間隔である心拍間隔を算出する。
　図３を用いて、心拍間隔算出部２２０による心拍間隔算出処理についてさらに説明する。図３の「Ｒ」に示すように、心拍間隔算出部２２０は、心拍検出部２１０から受信した心拍信号から振幅ピークを検出し、具体的には、心拍信号の振幅が閾値以上となる振幅ピークを検出する。そして、図３の「Ｒ－Ｒインターバル」に示すように、心拍間隔算出部２２０は、検出した振幅ピーク「Ｒ」の間隔を算出することで、心拍間隔を算出する。
　なお、振幅ピークの検出方法は上述の方法に限るものではなく、例えば、心拍信号の微分係数が正から負に変わるゼロクロス点を使う方法、振幅波形につきパターンマッチングを行ってピークを検出する方法などを用いてもよい。
　また、心拍間隔算出部２２０は、算出した心拍間隔をスペクトル算出部２３０に出力する。例えば、心拍間隔算出部２２０は、新たな振幅ピークを検出するごとに心拍間隔を算出し、算出した心拍間隔をスペクトル算出部２３０に出力する。
　スペクトル算出部２３０は、心拍間隔算出部２２０とピーク周波数算出部２４０と接続される。また、スペクトル算出部２３０は、心拍間隔算出部２２０から心拍間隔を受信し、図４の（２）に示すように、受信した心拍間隔に基づいて、心拍間隔の時間経過による変化を示す心拍間隔変動データを算出する。なお、図４は、実施例２における心拍間隔変動データを心拍間隔－時間平面上で示した図である。
　図４について簡単に説明する。また、図４の（２）は、実施例２における心拍間隔変動データを心拍間隔－時間平面上で示した図であり、横軸は時間の経過を示し、縦軸が心拍間隔を示す。なお、参考までに、図４の（１）として、心拍検出部２１０によって検出される心拍信号を示す図上に、心拍間隔を明示した図を示した。図４の（１）の横軸は時間の経過を示し、縦軸が心電の強さを示す。
　また、スペクトル算出部２３０は、心拍間隔変動データに対して周波数解析を実行することで、図５に示すように、周波数ごとのスペクトル密度を算出する。言い換えると、スペクトル密度と周波数との関係を示すスペクトル密度データを算出する。なお、図５は、実施例２における周波数とスペクトル密度との関係の一例を示す図である。図５に示す例では、副交感神経の状態を反映するＨＦ成分（０．１５～０．５Ｈｚ）内に複数の極大点がある場合を例に示したが、ＨＦ成分内に極大点が一つである場合もある（図６参照）。
　また、スペクトル算出部２３０は、スペクトル密度データをピーク周波数算出部２４０に出力する。例えば、スペクトル算出部２３０は、心拍間隔算出部２２０から新たな心拍間隔を受信するごとにスペクトル密度データを算出し、算出したスペクトル密度データをピーク周波数算出部２４０に出力する。
　ここで、周波数ごとのスペクトル密度をスペクトル算出部２３０が算出する手法についてさらに説明する。スペクトル算出部２３０は、どのような方法を用いてスペクトル密度を算出してもよいが、例えば、ＡＲ（Autoregressive）モデルを用いてスペクトル密度を算出する。ＡＲモデルは、非特許文献（佐藤俊輔、吉川昭、木竜徹、“生体信号処理の基礎”、コロナ社）などに開示されているように、ある時点の状態を過去の時系列データの線形和で表すモデルであり、フーリエ変換と比較して少ないデータ数でも明瞭な極大点が得られるという特徴がある。
　時系列ｘ（ｓ）のｐ次のＡＲモデルは、過去の値に対する重みであるＡＲ係数ａ（ｍ）および誤差項ｅ（ｓ）を用いて
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 によって表される。なお、理想的には、ｅ（ｓ）は、ホワイトノイズである。
　そして、ｐを同定次数、ｆsをサンプリング周波数、εpを同定誤差とし、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 をｋ次のＡＲ係数とすると、スペクトル密度ＰAR（ｆ）は
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 によって表される。スペクトル算出部２３０は、式（２）および心拍間隔変動データに基づいて、スペクトル密度データを算出する。
　図２の説明に戻ると、ピーク周波数算出部２４０は、スペクトル算出部２３０とピーク波形判定部２５０と接続される。また、ピーク周波数算出部２４０は、スペクトル密度データをスペクトル算出部２３０から受信し、スペクトル密度データを受信するごとに、極大点密度と極大点周波数と大小差分関係とを組み合わせて抽出する。
　具体的には、ピーク周波数算出部２４０は、図６に示すようなスペクトル密度データを受信するごとに、図６の「ＰＨ」に示す「極大点密度」と、図６の「ＰＦ」に示す極大点周波数と、図６の「ＰＷ」に示す大小差分関係との組み合わせを抽出する。なお、図６は、実施例２における周波数とスペクトル密度との関係の一例を示す図であり、ＨＦ成分内にある極大点が一つである場合を用いた。
　ここで、大小差分関係をピーク周波数算出部２４０が抽出する手法と、極大点密度と極大点周波数とをピーク周波数算出部２４０が抽出する手法についてさらに説明する。以下では、まず、大小差分関係を抽出する手法について説明し、その後、極大点密度と極大点周波数とを抽出する手法について説明する。なお、ピーク周波数算出部２４０が抽出に用いる手法は、以下に説明する手法に限定されるものではなく、他の手法を用いても良い。
　大小差分関係をピーク周波数算出部２４０が抽出する手法についてさらに説明する。図６の「ＰＷ」に示すように、ピーク周波数算出部２４０は、大小差分関係として、極大点より一定の高さ「Ｌ」におけるスペクトル波形の幅の値を取得する。「ＰＷ」で特定される周波数、即ち、スペクトル密度が「ＰＨ」よりも「Ｌ」だけ少ない値である場合の周波数であって「ＰＦ」よりも小さい周波数と大きい周波数とが、極大点周波数の前後にある周波数に相当する。
　ここで、高さ「Ｌ」は、予め設定された値であり、ピーク周波数算出部２４０は、常に同じ「Ｌ」を用いる。なお、スペクトル波形の微分係数が負から正に変わるゼロクロス点を基線として設定し、その際に得られる線分の値を大小差分関係としてもよい。
　また、極大点密度と極大点周波数とをピーク周波数算出部２４０が抽出する手法についてさらに説明する。例えば、ピーク周波数算出部２４０は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 となる周波数ｆを極大点周波数として算出し、この極大点周波数を式（２）に代入することによって極大点密度を算出する。
　また、ピーク周波数算出部２４０は、極大点密度と極大点周波数と大小差分関係との組み合わせをピーク波形判定部２５０に出力する。例えば、受信したスペクトル密度データそれぞれについて、極大点密度と極大点周波数と大小差分関係とを組み合わせて抽出し、ピーク波形判定部２５０に出力する。
　ピーク波形判定部２５０は、ピーク周波数算出部２４０と覚醒度判定調整部２６０と接続される。ピーク波形判定部２５０は、極大点周波数と極大点密度と大小差分関係の組み合わせをピーク周波数算出部２４０から受信する。そして、ピーク波形判定部２５０は、受信した組み合わせに含まれる極大点周波数と極大点密度と大小差分関係とを、それぞれ、該組み合わせより前にピーク周波数算出部２４０に算出された組み合わせに含まれる極大点周波数と極大点密度と大小差分関係と比較する。
　なお、以下では、受信した組み合わせに含まれる極大点周波数と極大点密度と大小差分関係について、それぞれ、受信極大点周波数と受信極大点密度と受信大小差分関係と記載する。また、受信した組み合わせより前に算出された組み合わせについて、過去組み合わせと記載し、過去組み合わせに含まれる極大点周波数と極大点密度と大小差分関係とについて、過去極大点周波数と過去極大点密度と過去大小差分関係と記載する。
　また、上記した過去組み合わせとは、例えば、ピーク周波数算出部２４０によって受信組み合わせが算出されたタイミングの一つ前のタイミングにて算出された組み合わせが該当する。
　ピーク波形判定部２５０の説明に戻る。ピーク波形判定部２５０は、受信極大点周波数を過去極大点周波数と比較し、受信極大点周波数が過去極大点周波数以下かを判定する。また、ピーク波形判定部２５０は、受信極大点密度を過去極大点密度と比較し、受信極大点密度が過去極大点密度以上かを判定する。また、ピーク波形判定部２５０は、受信大小差分関係を過去大小差分関係と比較し、受信大小差分関係が過去大小差分関係以上かを判定する。
　なお、ピーク波形判定部２５０による比較結果は、覚醒度判定調整部２６０によって用いられ、具体的には、被験者が眠気を感じていても眠らないように抗っている状態かを識別するための情報である。
　また、ピーク波形判定部２５０は、ピーク周波数算出部２４０から受信した受信極大点周波数と受信極大点密度とに比較結果を加えて、覚醒度判定調整部２６０に出力する。
　覚醒度判定調整部２６０は、ピーク波形判定部２５０と覚醒度判定部２７０と接続される。以下に説明するように、覚醒度判定調整部２６０は、受信極大点周波数と受信極大点密度との組み合わせを、スペクトル密度と周波数とを軸とする覚醒度判定用グラフにプロットし、また、覚醒度判定用グラフの領域を分割して眠気レベルを割り当てる。
　覚醒度判定用グラフにプロットする点について説明する。覚醒度判定調整部２６０は、受信極大点周波数と受信極大点密度と比較結果とをピーク波形判定部２５０から受信する。そして、図７の（２）に示すように、覚醒度判定調整部２６０は、受信極大点周波数と受信極大点密度との組み合わせを、比較結果に対応する手法にて、スペクトル密度と周波数とを軸とする覚醒度判定用グラフにプロットする。なお、図７は、実施例２における覚醒度判定調整部によるグラフへのプロットについて説明するための図である。なお、図７の（１）は、図７の（２）に示すグラフにおける「Ｐ１」「Ｐ２」が算出されたスペクトル密度データである。
　極大点周波数と極大点密度との組み合わせがプロットされる覚醒度判定用グラフにおいては、覚醒度判定用グラフの領域のうち、上に行けば行くほどスペクトル密度が低くなり、右に行けば行くほど周波数が高くなるものとして説明する。
　ここで、比較結果に対応する手法にて覚醒度判定用グラフにプロットする点については、眠気レベルを割り当てる点について説明した後に説明する。
　眠気レベルを割り当てる点について説明する。覚醒度判定調整部２６０は、覚醒度判定用グラフのスケールを調整し、図８に示すように、覚醒度判定用グラフの領域について、右上から左下へと５つの領域に分割し、５つの領域それぞれに「５」段階の眠気レベルを割り当てる。なお、図８は、実施例２における覚醒度判定調整部による覚醒度判定用グラフの領域に対する眠気レベルの割り当てについて説明するための図である。
　例えば、覚醒度判定調整部２６０は、右上から左下の領域に対して、眠気レベル「１」から「５」を順に割り当てる。なお、眠気レベルは、「１」から「５」の順に眠気が強くなり、覚醒度が低いことを示す。眠気レベルは、後述する覚醒度判定部２７０によって用いられる。
　覚醒度判定用グラフのスケールを調整する点についてさらに説明する。覚醒度判定調整部２６０は、覚醒度判定用グラフにプロットした各点のうち、最上点、最下点、最右点、最左点を検出する。ここで、最右点は、覚醒度判定用グラフにプロットした点のうち、最もスペクトル密度が大きい点である。また、最下点は、覚醒度判定用グラフにプロットした点のうち、最もスペクトル密度が小さい点である。最右点は、覚醒度判定用グラフにプロットした点のうち、最も周波数が大きい点である。最左点は、覚醒度判定用グラフにプロットした点のうち、最も周波数が小さい点である。なお、覚醒度判定用グラフにプロットされる点は被験者ごとに異なる結果、覚醒度判定調整部２６０によって検出される最上点、最下点、最右点、最左点は、被験者ごとに異なる。
　覚醒度判定調整部２６０は、検出した最上点、最下点、最右点、最左点が、覚醒度判定用グラフに最適に含まれるように、覚醒度判定用グラフのスケールを調整する。例えば、覚醒度判定調整部２６０は、覚醒度判定用グラフに含まれる周波数の最小値が、最左点の周波数から所定値減算した周波数になるように覚醒度判定用グラフのスケールを調整する。また、覚醒度判定調整部２６０は、覚醒度判定用グラフに含まれる周波数の最大値が、最右点の周波数に所定値加算した周波数になるように覚醒度判定用グラフのスケールを調整する。例えば、覚醒度判定調整部２６０は、覚醒度判定用グラフに含まれるスペクトル密度の最小値が、最下点のスペクトル密度から所定値減算したスペクトル密度になるように覚醒度判定用グラフのスケールを調整する。例えば、覚醒度判定調整部２６０は、覚醒度判定用グラフに含まれるスペクトル密度の最大値が、最上点のスペクトル密度に所定値加算したスペクトル密度になるように覚醒度判定用グラフのスケールを調整する。
　比較結果に対応する手法にて覚醒度判定用グラフにプロットする点について説明する。上記したように、覚醒度判定調整部２６０は、覚醒度判定用グラフに対して、右上の領域から左下の領域に行くほど覚醒度が低くなることを示すように、眠気レベルを割り当てる。これは、図９－１に示すように、覚醒度が低くなればなるほど、眠気が強くなればなるほど、極大点周波数が低くなり、極大点密度が高くなることを踏まえてのことである。この場合、覚醒度判定用グラフにおいて、プロットの位置が、左下へと変化することになる。なお、図９－１は、実施例２における眠気状態移行時における変化について説明するための図である。
　これに対して、図９－２に示すように、被験者が眠気に抗っている状態であればあるほど、眠ってはいけないと被験者が努力している状態であればあるほど、極大点周波数が低下し、極大点密度が低下し、大小差分関係が小さくなる。なお、図９－２は、実施例２における眠気に抗っている状態における変化について説明するための図である。つまり、眠ってはいけないと被験者が努力している状態では、極大点周波数は低下しても、極大点密度が高くならない。恐らく、眠ってはいけないと被験者が努力している状態では、副交感神経の働きが定まらない状態になり、極大点周波数が特定の状態に集中しないようになる為と考えられる。
　図１０は、実施例２における覚醒度判定調整部によるプロット手法について説明するための図である。図７や図８と同様に、縦軸をスペクトル密度、横軸を周波数とし、極大点周波数と極大点密度との組み合わせをプロットしている。図９－２の状態を図１０にプロットした場合、図１０の「補正前」に示すように、覚醒度判定用グラフにおいて、プロットの位置が左上へと変化することになる。ここで、図１０に示すように、プロットの位置が左上へと変化したとしても、眠気レベルは必ずしも高くならず、つまり、このままでは、後述する覚醒度判定部２７０によって、覚醒度がそのままであると判定されることになる。
　ここで、眠ってはいけないと運転手が努力している状態では、その努力が途切れると急激に覚醒度が下がる傾向があるので、このような状態の覚醒度の低さを正しく検出することが望ましい。このため、覚醒度判定調整部２６０は、図１０の「補正後」に示すように、眠ってはいけないと運転手が努力している状態では、プロットの位置が左上へと変化するのではなく左下へと変化するように、プロット位置を補正する。プロット位置の補正の仕方として、例えば、極大点周波数はそのままの値を用い、極大点密度は過去の極大点密度からの低下分を過去の極大点密度に足した値を補正後の極大密度とすることが考えられる。ここで、過去の極大点密度としては、極大点周波数が低下し極大点密度が高くなる傾向を有する時間的に最新のプロット、即ち、極大点密度、極大点周波数ともに低下傾向を呈する直前のプロットを利用することが考えられる。
　補正の仕方は上記に限るものではないが、覚醒度判定調整部２６０は、被験者が眠気に抗っていることを示す比較結果が得られる場合には、その他の比較結果が得られた場合と比較して、同一の検出値に対する覚醒度がより低くなるように判定基準を変更する。
　例えば、覚醒度判定調整部２６０は、受信した比較結果が、受信極大点周波数が過去極大点周波数以下であり、受信極大点密度が過去極大点密度以上ではなく、受信大小差分関係が過去大小差分関係以上ではない場合に、プロット位置を補正する。言い換えると、覚醒度判定調整部２６０は、眠ってはいけないと被験者が努力している状態にあり、極大点周波数と極大点密度とが共に低下して大小差分関係が小さくなっているとの比較結果が得られると、プロット位置を補正する。一方、覚醒度判定調整部２６０は、それ以外の比較結果が得られる場合には、プロット位置を補正することなく、そのままプロットする。
　また、覚醒度判定調整部２６０は、覚醒度判定用グラフを覚醒度判定部２７０に出力する。
　覚醒度判定部２７０は、覚醒度判定調整部２６０と出力部２８０と接続される。また、覚醒度判定部２７０は、覚醒度判定調整部２６０から覚醒度判定用グラフを受信し、受信した覚醒度判定用グラフを用いて覚醒度を判定する。図１０に示す例では、覚醒度判定部２７０は、極大点周波数と極大点密度とを示すプロットが、覚醒度判定用グラフにおいて左下に移動する場合に、被験者が覚醒状態から睡眠状態に移行していると判定する。
　例えば、覚醒度判定部２７０は、ピーク波形判定部２５０による比較の結果、前のタイミングにて抽出された組み合わせと比較して、極大点周波数が低下し、極大点密度が低下し、大小差分関係が小さくなったとの比較結果が得られる場合に、覚醒度が低下したと判定する。
　また、覚醒度判定部２７０は、判定結果を出力部２８０に出力し、例えば、覚醒度が低下した旨を出力する。
　出力部２８０は、覚醒度判定部２７０と接続され、モニタ（あるいはディスプレイ、タッチパネル）やスピーカなどが該当する。出力部２８０は、覚醒度判定部２７０から判定結果を受信すると、受信した判定結果を被験者に出力し、例えば、覚醒度が低下した旨の情報を利用者に出力する。
［実施例２に係る覚醒度判定装置による処理］
　次に、図１１を用いて、実施例２に係る覚醒度判定装置１００による処理の流れについて説明する。なお、図１１は、実施例２に係る覚醒度判定装置１００による処理の流れの一例について説明するためのフローチャートである。
　図１１に示すように、覚醒度判定装置１００は、心拍検出部２１０が心拍信号データを検出すると（ステップＳ１０１肯定）、心拍間隔算出部２２０が心拍間隔を検出する（ステップＳ１０２）。
　そして、スペクトル算出部２３０は、心拍間隔データに基づいて各周波数に対応するスペクトル密度を算出する（ステップＳ１０３）。そして、ピーク周波数算出部２４０は、極大点密度と極大点周波数と大小差分関係とを抽出する（ステップＳ１０４）。
　そして、ピーク波形判定部２５０は、受信極大点周波数を過去極大点周波数と比較し、受信極大点周波数が過去極大点周波数以下かを判定する（ステップＳ１０５）。また、ピーク波形判定部２５０は、受信極大点密度を過去極大点密度と比較し、受信極大点密度が過去極大点密度以上かを判定する（ステップＳ１０６）。また、ピーク波形判定部２５０は、受信大小差分関係を過去大小差分関係と比較し、受信大小差分関係が過去大小差分関係以上かを判定する（ステップＳ１０７）。
　ここで、覚醒度判定調整部２６０は、ピーク波形判定部２５０による比較の結果、受信極大点周波数が過去極大点周波数以下であり（ステップＳ１０５肯定）、受信極大点密度が過去極大点密度以上ではなく（ステップＳ１０６否定）、受信大小差分関係が過去大小差分関係以上ではない（ステップＳ１０７否定）場合に、プロットを補正する（ステップＳ１０８）。つまり、覚醒度判定調整部２６０は、眠ってはいけないと被験者が努力している状態にあり、極大点周波数と極大点密度とが共に低下して大小差分関係が小さくなっているとの比較結果が得られると、プロット位置を補正する。
　一方、覚醒度判定調整部２６０は、受信極大点周波数が過去極大点周波数以下ではなかったり（ステップＳ１０５否定）、受信極大点密度が過去極大点密度以上であったり（ステップＳ１０６肯定）、受信大小差分関係が過去大小差分関係以上であったりすると（ステップＳ１０７肯定）、プロットを補正しない（ステップＳ１０９）。つまり、覚醒度判定調整部２６０は、そのままの位置にプロットする。
　そして、覚醒度判定部２７０は、覚醒度判定調整部２６０によって作成された覚醒度判定用グラフを用いて覚醒度を判定する（ステップＳ１１０）。具体的には、覚醒度判定部２７０は、極大点周波数と極大点密度とを示すプロットが、覚醒度判定用グラフにおいて左下に移動する場合に、被験者が覚醒状態から睡眠状態に移行していると判定する。
［実施例２の効果］
　上記したように、実施例２によれば、覚醒度判定装置１００は、被験者の心拍信号から心拍間隔を算出し、算出した心拍間隔に対して周波数解析を実行することで、周波数ごとのスペクトル密度を算出する。そして、覚醒度判定装置１００は、極大点密度と極大点周波数と大小差分関係とを組み合わせて所定のタイミングごとに抽出する。そして、覚醒度判定装置１００は、抽出した組み合わせに含まれる極大点周波数と極大点密度と大小差分関係とを、それぞれ、組み合わせより前のタイミングにて抽出された組み合わせに含まれる極大点周波数と極大点密度と大小差分関係と比較する。そして、覚醒度判定装置１００は、比較の結果により定まる判定基準に基づいて、覚醒度を判定する。
　具体的には、覚醒度判定装置１００は、比較の結果、前のタイミングにて抽出された組み合わせと比較して、極大点周波数が低下し、極大点密度が低下し、大小差分関係が小さくなったとの比較結果が得られる場合に、覚醒度が低下したと判定する。この結果、被験者が眠気を感じていても眠らないように抗っている状態であっても、適切な覚醒度を判定することが可能である。具体的には、被験者が眠気を感じていても眠らないように抗っている状態において、覚醒度に変化なしと判定するのではなく、覚醒度が低下したと判定することが可能である。
　このように、運転時におけるドライバーの覚醒度を推定し、また、眠気に対してどのような状態であるかを捉えることにより、眠りに落ちそうな危険状態をより高い精度で判定することが可能である。
　さて、これまで本発明の実施例１や実施例２について説明したが、本発明は上述した実施例１や実施例２以外にも、その他の実施例にて実施されてもよい。そこで、以下では、その他の実施例について説明する。
　例えば、覚醒度判定装置１００は、被験者の運行毎における眠気推移の仕方を予め記憶しておき、現在の被験者の眠気推移を過去の推移の仕方と比較することで、普段と同じ変化をしているかどうかを判定してもよい。
　具体的には、図１２に示すように、覚醒度判定装置１００は、被験者の運行毎における眠気推移の仕方を予め記憶する被験者眠気推移記憶部３１０と、現在の被験者の眠気推移を過去の推移の仕方と比較する被験者状態判定部３２０とをさらに備える。ここで、図１２は、現在の被験者の眠気推移を過去の推移の仕方と比較する覚醒度判定装置の構成の一例を説明するためのブロック図である。
　ここで、被験者眠気推移記憶部３１０は、被験者状態判定部３２０と接続される。また、被験者眠気推移記憶部３１０は、被験者の運行毎における眠気推移の仕方を予め記憶し、例えば、被験者の運行毎における眠気推移の仕方として、眠気レベルが上昇するのに要する時間や、眠気との格闘状態を検出したときの眠気レベル、眠気と格闘していた時間などを記憶する。
　また、被験者状態判定部３２０は、被験者眠気推移記憶部３１０とピーク波形判定部２５０と接続され、受信極大点周波数や受信極大点密度、比較結果をピーク波形判定部２５０から受信する。そして、被験者状態判定部３２０は、被験者眠気推移記憶部３１０に予め記憶された被験者の過去の眠気推移の仕方と同じかを判定する。
　ここで、例えば、被験者状態判定部３２０は、過去の眠気推移の仕方と同じでは無い場合には、その旨を出力部２８０に出力し、出力部２８０が被験者に出力する。例えば、普段眠気に対して抗う動作を行いながら眠気方向に推移していく被験者が、あるとき、眠気に抗う動作を行わずに眠気方向へ推移している場合には、被験者状態判定部３２０は、疲労や体調不良による可能性があるものと判定し、運転を中断して休憩をとるように促す旨の情報を出力部２８０に出力し、出力部２８０が被験者に出力する。
［心拍信号の検出］
　上述した実施例２では、心拍検出部２１０が、電極の電位差から心拍信号を検出する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、心拍検出部２１０は、被験者の心臓の鼓動や脈拍を捕らえられるものであればよく、例えば、心電計や脈波計、心音センサなどでもよい。また、例えば、脈拍を捕らえるイヤクリップセンサを用いても良い。
［出力内容］
　実施例２では、出力部２８０が、覚醒度判定部２７０による判定結果を出力する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、覚醒度判定用グラフそのものを出力してもよい。
［カーナビゲーションとの連携］
　上述した実施例１の覚醒度判定装置１００と自動車などに搭載されるカーナビゲーションとを連携させてもよい。例えば、カーナビゲーションから取得可能な自動車の位置や道路状況と、代表周波数および代表スペクトル密度とを対応付けて記憶することで、被験者が覚醒状態となりやすい（あるいはなりにくい）自動車の環境を容易に解析することができる。なお、覚醒度判定用グラフをカーナビゲーションのモニタに出力してもよい。なお、カーナビゲーションの画面が、運転席側、助手席側の方向に２画面で表示可能である場合には、助手席側の画面のみに覚醒度判定用グラフによって生成されるグラフを表示してもよい。このように、助手席側の画面のみにグラフを表示させることによって、被験者となる運転者の不快感を軽減させることができると共に、助手席の乗客に安心感を与えることができる。
［ＨＦ成分内ｎ複数の極大点がある場合］
　例えば、実施例２では、ピーク周波数算出部２４０が、ＨＦ成分内にある極大点が一つあるスペクトル密度データを受信し、極大点密度と極大点周波数と大小差分関係との組み合わせを一つ抽出する場合について説明した。しかし、図５に示したように、ＨＦ成分内に複数の極大点があるスペクトル密度データを受信する場合もある。
　このような場合に、ピーク周波数算出部２４０は、複数ある極大点それぞれについて、極大点周波数や極大点密度、大小差分関係を算出してもよく、また、ＨＦ成分内にある極大点のうち、最もスペクトル密度が高い極大点についてのみ算出してもよい。
　例えば、ピーク周波数算出部２４０が、複数ある極大点それぞれについて極大点周波数や極大点密度を算出すると、図１３－１や図１３－２に示すように、複数ある極大点それぞれについて、極大点周波数や極大点密度などの時系列における変化が得られることになる。なお、図１３－１は、実施例２における極大点周波数の時系列における変化を表すための図である。図１３－２は、実施例２における極大点密度の時系列における変化を表すための図である。また、図１３－１や図１３－２の横軸は、時間の経過を示す。また、図１３－１の縦軸は、極大点周波数を示し、図１３－２の縦軸が、極大点密度を示す。
［眠気レベル］
　また、例えば、実施例２では、眠気レベルを「１」～「５」とする場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、眠気レベルを「１」～「１００」としてもよい。
［システムの構成など］
　本実施例において説明した各処理のうち、自動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を手動的に行うこともでき、あるいは、手動的に行われるものとして説明した処理の全部あるいは一部を公知の方法で自動的に行うこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報（例えば、図１～図１３）については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
　また、図示した覚醒度判定装置１００の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。例えば、図２に示す例を用いて説明すると、心拍検出部２１０を別装置として、覚醒度判定装置１００が、別装置である心拍検出部２１０から心拍信号を受信してもよい。
［コンピュータ］
　また、上記の実施例で説明した各種の処理は、あらかじめ用意されたプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することによって実現することができる。そこで、以下では、図１４を用いて、上記の実施例と同様の機能を有する覚醒度判定プログラムを実行するコンピュータの一例を説明する。なお、図１４は、実施例２に係る覚醒度判定プログラムを実行するコンピュータの一例について説明するための図である。
　図１４に示すように、実施例１におけるコンピュータ３０００は、心拍センサ３００１、スピーカ３００３、ディスプレイ３００５、通信部３００６、ＣＰＵ３０１０、ＲＯＭ３０１１、ＲＡＭ３０１３をバス３００９などで接続して構成されている。なお、心拍センサ３００１は、心拍検出部２１０に対応し、スピーカ３００３やディスプレイ３００５、通信部３００６が出力部２８０に対応する。
　ＲＯＭ３０１１には、上記の実施例１で示した心拍間隔算出部２２０と、スペクトル算出部２３０と、ピーク周波数算出部２４０と、ピーク波形判定部２５０と、覚醒度判定調整部２６０と、覚醒度判定部２７０と同様の機能を発揮する制御プログラム、つまり、図１４に示すように、心拍間隔算出プログラム３０１１ａと、スペクトル算出プログラム３０１１ｂと、ピーク周波数算出プログラム３０１１ｃと、ピーク波形判定プログラム３０１１ｄと、覚醒度判定調整プログラム３０１１ｅと、覚醒度判定プログラム３０１１ｆとが予め記憶されている。なお、これらのプログラム３０１１ａ～３０１１ｆについては、図２に示した覚醒度判定装置１００の各構成要素と同様、適宜統合または分離してもよい。
　そして、ＣＰＵ３０１０が、これらのプログラム３０１１ａ～３０１１ｆをＲＯＭ３０１１から読み出して実行することにより、図１４に示すように、各プログラム３０１１ａ～３０１１ｆについては、心拍間隔算出プロセス３０１０ａと、スペクトル算出プロセス３０１０ｂと、ピーク周波数算出プロセス３０１０ｃと、ピーク波形判定プロセス３０１０ｄと、覚醒度判定調整プロセス３０１０ｅと、覚醒度判定プロセス３０１０ｆとして機能するようになる。なお、各プロセス３０１０ａ～３０１０ｆは、図２に示した、心拍間隔算出部２２０と、スペクトル算出部２３０と、ピーク周波数算出部２４０と、ピーク波形判定部２５０と、覚醒度判定調整部２６０と、覚醒度判定部２７０とにそれぞれ対応する。
　そして、ＣＰＵ３０１０は、ＲＡＭ３０１３に格納された心拍データ３０１３ａを用いて、覚醒度判定プログラムを実行する。
１００　覚醒度判定装置
１１０　間隔算出部
１２０　スペクトル算出部
１３０　抽出部
１４０　比較部
１５０　判定部
２１０　心拍検出部
２２０　心拍間隔算出部
２３０　スペクトル算出部
２４０　ピーク周波数算出部
２５０　ピーク波形判定部
２６０　覚醒度判定調整部
２７０　覚醒度判定部
２８０　出力部
３１０　被験者眠気推移記憶部
３２０　被験者状態判定部
３０００　コンピュータ
３００１　心拍センサ
３００３　スピーカ
３００５　ディスプレイ
３００６　通信部
３００９　バス
３０１０　ＣＰＵ
３０１０ａ　心拍間隔算出プロセス
３０１０ｂ　スペクトル算出プロセス
３０１０ｃ　ピーク周波数算出プロセス
３０１０ｄ　ピーク波形判定プロセス
３０１０ｅ　覚醒度判定調整プロセス
３０１０ｆ　覚醒度判定プロセス
３０１１　ＲＯＭ
３０１１ａ　心拍間隔算出プログラム
３０１１ｂ　スペクトル算出プログラム
３０１１ｃ　ピーク周波数算出プログラム
３０１１ｄ　ピーク波形判定プログラム
３０１１ｅ　覚醒度判定調整プログラム
３０１１ｆ　覚醒度判定プログラム
３０１３　ＲＡＭ
３０１３ａ　心拍データ

Claims (4)

  1. 　被験者の心拍信号から心拍間隔を算出する間隔算出部と、
    　前記間隔算出部によって算出された心拍間隔に対して周波数解析を実行することで、周波数ごとのスペクトル密度を算出するスペクトル算出部と、
    　前記スペクトル算出部によって算出されたスペクトル密度のうち極大点となるスペクトル密度である極大点密度と、該極大点密度に対応する周波数である極大点周波数と、該極大点周波数の前後にある周波数に対応するスペクトル密度と該極大点密度との差を示す大小差分関係とを組み合わせて所定のタイミングごとに抽出する抽出部と、
    　前記抽出部によって抽出された組み合わせに含まれる極大点周波数と極大点密度と大小差分関係とを、それぞれ、該組み合わせより前のタイミングにて抽出された組み合わせに含まれる極大点周波数と極大点密度と大小差分関係と比較する比較部と、
    　前記比較部による比較の結果により定まる判定基準に基づいて、覚醒度を判定する判定部と
    　を備えたことを特徴とする覚醒度判定装置。
  2. 　前記判定部は、前記比較部による比較の結果、前のタイミングにて抽出された組み合わせと比較して、極大点周波数が低下し、極大点密度が低下し、大小差分関係が小さくなったとの比較結果が得られる場合に、その他の比較結果が得られる場合と比較して同一の検出値に対する覚醒度が低くなる判定基準を用いて判定することを特徴とする請求項１に記載の覚醒度判定装置。
  3. 　被験者の心拍信号から心拍間隔を算出する間隔算出ステップと、
    　前記間隔算出ステップによって算出された心拍間隔に対して周波数解析を実行することで、周波数ごとのスペクトル密度を算出するスペクトル算出ステップと、
    　前記スペクトル算出ステップによって算出されたスペクトル密度のうち極大点となるスペクトル密度である極大点密度と、該極大点密度に対応する周波数である極大点周波数と、該極大点周波数の前後にある周波数に対応するスペクトル密度と該極大点密度との差を示す大小差分関係とを組み合わせて所定のタイミングごとに抽出する抽出ステップと、
    　前記抽出ステップによって抽出された組み合わせに含まれる極大点周波数と極大点密度と大小差分関係とを、それぞれ、該組み合わせより前のタイミングにて抽出された組み合わせに含まれる極大点周波数と極大点密度と大小差分関係と比較する比較ステップと、
    　前記比較ステップによる比較の結果により定まる判定基準に基づいて、覚醒度を判定する判定ステップと
    　を含んだことを特徴とする覚醒度判定方法。
  4. 　被験者の心拍信号から心拍間隔を算出する間隔算出手順と、
    　前記間隔算出手順によって算出された心拍間隔に対して周波数解析を実行することで、周波数ごとのスペクトル密度を算出するスペクトル算出手順と、
    　前記スペクトル算出手順によって算出されたスペクトル密度のうち極大点となるスペクトル密度である極大点密度と、該極大点密度に対応する周波数である極大点周波数と、該極大点周波数の前後にある周波数に対応するスペクトル密度と該極大点密度との差を示す大小差分関係とを組み合わせて所定のタイミングごとに抽出する抽出手順と、
    　前記抽出手順によって抽出された組み合わせに含まれる極大点周波数と極大点密度と大小差分関係とを、それぞれ、該組み合わせより前のタイミングにて抽出された組み合わせに含まれる極大点周波数と極大点密度と大小差分関係と比較する比較手順と、
    　前記比較手順による比較の結果により定まる判定基準に基づいて、覚醒度を判定する判定手順と
    　をコンピュータに実行させることを特徴とする覚醒度判定プログラム。
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