WO2014141454A1 - 眠気度判定装置 - Google Patents

Abstract

ヒトの眠気には、睡眠時無呼吸症候群のような基礎疾患によって引き起こされるものと、そうでないものとがある。いずれの原因によるものであれ、車両の運転中などに引き起こされた眠気は、人命を損なう重大事故を引き起こす場合がある。そのため、高精度に眠気度を分析して対応することで、事故を防止し安全を確保する技術が求められている。この問題を解決するために、生体の末梢における深部温度および、表面温度に基づいて生体の眠気度を算出する眠気度判定装置を提供する。

Description

眠気度判定装置

　本発明は、主にヒトの眠気を検知する技術に関する。

　本技術分野の背景技術として、特開２０１１－１２３６５３号公報（特許文献１）がある。この公報には、「計測した顔面皮膚温度、手指皮膚温度及び脈拍数から得られるデータと判定閾値とから運転者の覚醒度を判定している」と記載されている（解決手段参照）。

特開２０１１－１２３６５３号公報

　ヒトの眠気には、睡眠時無呼吸症候群のような基礎疾患によって引き起こされるものと、そうでないものとがある。原因が何であれ、車両の運転中などに引き起こされた眠気は、人命を損なう重大事故を引き起こす場合がある。さらには、大きな経済損失をも生み出している。そのため、眠ってしまう前の眠気をそのレベルに分けれるほど高精度に検知し、レベルに応じた対応を行うことによって事故を防止し、安全を確保する技術が求められている。

　上記の公知技術では、予め設定した判定閾値を元に眠気を判定するために、一定の眠気レベルを検知することができたとしても、眠気を高精度な検出を行うことはできない。

　上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。

　本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、生体の末梢における深部温度および、表面温度に基づいて生体の眠気度を算出する眠気度を判定することを特徴とする手段を提供する。

　眠気を高精度に検知することによって、眠気によって引き起こされる事故を防止することができる。その結果、ヒトと社会の安全を確保することができ、経済損失も軽減することができる。

車室内眠気度判定装置の構成図の例である。 眠気度判定装置の全体構成例である。 眠気度判定処理を説明するフローチャートの例である。 眠気を催している時の温度計測データの例である。 眠気を感じてはいないがぼんやりしている時の温度計測データの例である。 目が覚めていると感じている時の温度計測データの例である。 眠気度判定テーブルの例である。 端末作業者用眠気度判定装置の構成図の例である。

　以下、実施例を図面を用いて説明する。

　本実施例では、車室内眠気検知装置（１００）の例を説明する。

　図１は、本実施例の車室内眠気検知装置の構成図の例である。図において、電気的な配線は省略してある。図２には、眠気検知装置の例を示す。

　ヒトの手（１０１）の温度を計測するための温度計測部（１０２）は、ステアリング（１０３）表面あるいは内部に取り付ける方法や、ヒトの手に取り付ける方法がある。また、非接触型温度センサを車室内あるいはステアリング内部などに設置する方法や、シフトレバーに搭載する方法もあり、この限りではない。ヒトの手（１０１）にセンサを取り付ける場合は、データは、ケーブルを用いて取り込む以外に、無線などを用いて、データ処理／眠気度判定部（１０４）へ送る方法などがある。

　温度計測部（１０２）は、指先温度計測部（１０５）と掌温度計測部（１０６）に分けることもできるが、温度センサを一つの面状に設置し、手が触れたことを検知する圧力センサを用いて、計測対象として用いるセンサを決める方式などもある。データ処理／眠気度判定部（１０４）で算出された眠気度に応じて、情報提示部（１０７）は、機能的に、刺激提示部（２０１）および警告提示部（２０２）より構成され、運転者の覚醒のための刺激を提示したり、運転者および、車外への警告を提示したりする機能を持つ。情報提示部（１０７）はカーナビゲーションシステムに連動したものとする方式が有効であるが、この限りではない。上記の刺激および警告は、音声によってなされる場合、画面に文字や画像、映像などの視覚情報として提示される場合などがある。刺激としては、エアコンディショナーと連携させ、冷風を吹き出させることも可能である。また、香りを発生させることも手段のひとつである。覚醒作用のある香りとしては、例えば、ローズマリー、ペパーミント、ティートゥリーなどが知られている。エアコンディショナーの噴出し口に、予めこれら覚醒作用のあるエッセンシャルオイルのボトルや、エッセンシャルオイルなどの香り成分を載せたトレイのようなものをを設置しておき、ドライバーを覚醒させる必要がある際に、エアコンディショナーの風が、香り成分を含んで吹き出すような仕組みにすることが有効である。車外への警告は、無線などの電波により外部機関への通報の形で行ったり、ハザードランプを点滅させたり、車内外にとりつけた電光掲示板のようなメッセージボードによって行う方法などがある。バスであれば、行き先表示器、乗降中表示板と連携させることが可能である。

　以下、図３のフローチャートを使って、車室内における眠気検知の方法の一例を具体的に説明する。温度計測（３０２）を開始するためのトリガー（３０１）は、例えば、スピーカーから発生させる音や、情報提示部に音声と共に表示する画像や文字などによって行うことができる。温度の計測部位は末梢における深部温度を比較的反映していると考えられる掌と、末梢の先端部分の表面温度である指先の温度を計測することが有効であるが、この限りではない。温度は、経時的に、予め設定した時間間隔（０．１秒、１秒など）で計測し、その時刻における時間微分値を算出する（３０３）。微分値は、予め設定した時間間隔（１秒、１０秒など）における平均変化率として算出する。時間微分値の時間変化を観測し、ピークの有無を捉えることにより、眠気度を算出する。この二つを利用することによって、従来より高い精度の眠気度分析が可能となる。ある箇所の曲線がピークが持つと判定するには、適宜閾値を定めたり、ある点の前後の値との際などを用いればよい。

　まず、掌のピークが消失し、指先のみのピークが残っていてピークが１つしか検出されない場合、眠気度２（高い眠気）と判定し、覚醒のための刺激提示と運転者交代要請などの警告提示（３０６）を行う。ピークが掌と指先の両方に検出される場合、ピークの高さ（絶対値）か、ピークの時間間隔、あるいはその両方を判定に用いることが可能である。ピークの高さを用いる場合には、ピーク高さが予め設定しておいた閾値よりも低い場合には、眠気度１（中程度の眠気）と判定し、刺激提示（３１０）を行いつつ、その効果を見るために、温度計測以後の処理フローを繰り返すものとする。このようにピークの振る舞いの違いを利用することによって、さらに精度が高く眠気度分析が出来る。

　ピークの高さの変わりに時間間隔を判定に用いる場合には、ピークの時間間隔が短いほど眠気度が低く、長いほど眠気度が高いと判定する。この場合にも閾値を予め設定する。

　ピーク高さ、時間間隔のそれぞれの閾値は、万人に共通のものではなく、各人のデータから個別に設定が可能なものとする。

　また、ピークが掌と指先の両方において検出されない場合は、すでに眠りこんでいる可能性がある。本発明は、そうなる以前の眠気を検知しようとするものであるが、万が一、この状態が検知された場合は、ハザードランプや、音声、メッセージボードなどを用いて車外への警告を優先的に行うと共に、運転者へも覚醒のための刺激を与えるものとする。

　さらに、計測開始のトリガー（３０１）は、あらかじめプログラミングしておいて運転中に一定の時間間隔で与える以外に、ブレーキや、シフトレバーの動作のタイミングなどを利用して、交差点での停止時や、信号の変化に応じた発進のタイミングなどを利用することも可能である。

　実際の温度計測データの例および、処理データの例は、図４～図６に示す通りである。図４は、眠気を感じている時に、電話が鳴ったのを聞きながらＰＣ作業を継続した際のデータの例である。眠気を催している時の掌と指先の温度データ（４０１）からは、電話が鳴ったのを聞いた直後から、指先の温度が降下しはじめるが、掌の温度は大きく変化していないことがわかる。眠気を催している時の温度変化の時間微分データ（４０２）からは、掌のデータでは、大きな微分ピーク波形が観測されないのに対し、指先のデータでは、微分ピークを観測することができることがわかる。ここでの微分データとは、１２秒区間における平均変化率のプロットである。図５は、ぼんやりしている状態から、電話を取って、会話を始めた際のデータの例である。眠気を感じてはいないがぼんやりしている時の掌と指先の温度データ（５０１）からは、電話が鳴ったのを聞いた直後に、掌の温度の降下に続いて、指先の温度が降下している様子がわかる。眠気を感じてはいないがぼんやりしている時の温度変化の時間微分データ（５０２）では、掌の温度変化の微分ピークの出現に続いて、指の温度変化の微分ピークの出現が見て取れる。

　図６は、眠気を感じていない状態で、目薬を点した場合のデータの例である。目が覚めていると感じている時の掌と指先の温度データ（６０１）からは、刺激（目薬）を与えた直後に掌の温度の降下に続いて、指先の温度が降下していることがわかる。目が覚めていると感じている時の温度変化の時間微分データ（６０２）では、掌の温度変化の微分ピークの出現に続いて、指の温度変化の微分ピークの出現が見て取れる。そして、この２つの微分ピークの間隔は、眠気を感じてはいないがぼんやりしている時の温度変化の時間微分データ（５０２）におけるピーク間隔よりも短く、また、より急峻なピークを示していることがわかる。

　図７には、眠気度判定テーブルの例を示す。上記のピーク間隔が設定した閾値よりも短い場合や、ピークが急峻な場合を温度応答が高いと定義し、与えた刺激に対して、手のひらと指先の両方の温度応答が強い場合には、低い眠気度であると判定することが可能である。また、手のひらと指先の両方の温度応答が弱い場合には、中程度の眠気度であると判定し、指先の温度応答が弱いながら残っていても、手のひらの温度応答がほぼ消失している場合には、高い眠気度であると判定することが可能である。眠気度判定テーブルはこの限りではなく、手のひらの温度応答が高く、指先の温度応答が弱いという場合分けを加えることなども可能である。

　眠気度判定のためには、微分データだけなく、時間的に前後のデータ間の差分値を検出し、上昇傾向にあるかどうかの判定なども併せて用いることが可能である。１点目の計測時刻から例えば、１秒などの一定の時間経過後に２点目の計測を行い、２つの計測値の差分を取る。さらに一定の時間経過後に３点目の計測を行い、２点目の計測値との差分を取る。この作業を継続して行い、差分値が正である状態が続く場合は温度が上昇傾向にあると判定する。このようにして、高精度の眠気度分析が可能となる。

　本実施例では、車室内だけでなく、システムの端末作業者や、ＰＣ作業者などでも使うことのできる眠気度判定装置の例を説明する。図８は、実施例２における端末作業者用眠気度判定装置８００を示す構成図の例である。

　図１の車室内眠気検知装置１００のうち、既に説明した図１に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。

　モニタ（８０１）、コンピュータ（８０２）、キーボード（８０３）、マウス（８０４）の間の電気的な配線は省略してある。ヒトの手の温度計測は、キーボード（８０１）、マウス（８０２）で行う方法があるが、この限りではない。マウス（８０４）で計測を行う場合には、ホイールボタン（３０５）、左ボタン（３０６）、右ボタン（３０７）に指先温度計測用センサを取り付ける。左右ボタンの機能は、右利きと左利きでは逆転する。

　掌温度計測部（１０６）は、マウスに手をかけた際に掌に覆われる部分（８０８）に取り付ける。マウス表面に表面温度計を取り付ける方法や、内部構造に非接触型温度センサを取り付ける方法などがある。このようにして、多くのコストをかけることなく、普段のコンピュータを用いた作業を邪魔しない形で高精度の眠気度分析が出来るようになる。

　温度計測と、眠気度判定の手順は、実施例１と同様である。情報提示部（１０７）としては、モニタ（８０１）を用いることが可能である。刺激提示（３１０）、刺激／警告提示（３０６）は、モニタ（８０１）にて行う方法や、スピーカーなどによって音声で行う方法、あるいは、マウス（８０４）やキーボード（８０３）に振動機能を持たせ、振動によって作業者への刺激を提示する方法などがある。モニタ（３０１）で行う場合は眠気検知プログラムなどをあらかじめコンピュータ端末（３０２）や、端末がつながれているシステム上などで動かしておく。端末の誤操作などによる事故を防ぐためには、警告は、システムの管理者や、労務の管理者などに対しても、問題が発生している端末情報と共に提示ことが有効である。

　本実施例では、場所を問わずに眠気検知が行えるように、ヒトが操作する機械類ではなく、ヒトの側に温度計測部（１０２）を装着する眠気度判定装置の例を説明する。例えば、船舶における見張りに立つ乗員の眠気の検知などに有効である。

　測定対象を足とする場合には靴下を、手を測定対象とする場合には手袋を用いる方法が有効であるが、この限りではない。靴下の場合には、足裏が当たる部分と指先部分の繊維に、手袋の場合は、掌が当たる部分と指先部分の繊維に、それぞれ温度計測センサを取り付けたり、カーボンナノチューブのように繊維状にできる材料でセンサを構成して編みこんだりする方式が有効である。また、温度計測センサと体表の間にカーボンナノチューブを介在させるなどの方式も考えられる。

　センサから先の検出系における電気回路部分は、手袋の外側に設置する方法や、センサ部分に無線機能を搭載し、無線でデータを飛ばす方法などがあるが、この限りではない。

　上記、靴下や運転用グローブを含む手袋以外に、ビーチサンダルなどの履物に温度センサを取り付ける方式も有効である。このようにして、場所を問わず高精度の眠気度分析が可能となる。

１００　車室内眠気検知装置
１０１　ヒトの手
１０２　温度計測部
１０３　ステアリング
１０４　データ処理／眠気度判定部
１０５　指先温度計測部
１０６　掌温度計測部
１０７　情報提示部
２０１　刺激提示部
２０２　警告提示部
３０１　トリガー
３０２　温度計測
３０３　温度データの微分処理
３０４　ピークの数の判定
３０５　眠気度２（高い眠気）の判定
３０６　刺激／警告提示
３０７　ピークの高さ判定
３０８　眠気度０（低い眠気）の判定
３０９　眠気度１（中程度の眠気）の判定
３１０　刺激提示
４０１　眠気を催している時の掌と指先の温度データ
４０２　眠気を催している時の温度変化の時間微分データ
５０１　眠気を感じてはいないがぼんやりしている時の掌と指先の温度データ
５０２　眠気を感じてはいないがぼんやりしている時の温度変化の時間微分データ
６０１　目が覚めていると感じている時の掌と指先の温度データ
６０２　目が覚めていると感じている時の温度変化の時間微分データ
８００　端末作業者用眠気度判定装置
８０１　モニタ
８０２　コンピュータ端末
８０３　キーボード
８０４　マウス
８０５　スクロールボタン
８０６　左ボタン
８０７　右ボタン
８０８　マウスに手をかけた際に掌に覆われる部分

Claims (9)

1. 生体の末梢における深部温度と表面温度とを取得する温度取得部と、
   前記取得された深部温度と表面温度とに基づいて前記生体の眠気度を算出する眠気度判定部と、
   を有することを特徴とする眠気度分析装置
2. 請求項１に記載の眠気度分析装置であって、
   前記眠気度判定部は、前記深部温度と前記表面温度の時間微分値をそれぞれ取得し、前記深部温度の時間微分値と前記表面温度の時間微分値に基づいて前記眠気度を算出することを特徴とする眠気度分析装置。
3. 請求項1に記載の眠気度分析装置であって、
   前記眠気度に基づいて情報を提示する情報提示部をさらに有することを特徴とする眠気度分析装置。
4. 請求項３に記載の眠気度分析装置であって、
   前記情報提示部は、前記眠気度に基づいて前記生体に刺激を与える刺激提示部をさらに有することを特徴とする眠気度分析装置。
5. 請求項1に記載の眠気度分析装置であって、
   前記深部温度は手のひらの温度であって、前記表面温度は、指先の温度であることを特徴とする眠気度分析装置。
6. 請求項５に記載の眠気度分析装置であって、
   前記温度取得部は、ステアリングであって、前記ステアリングの表面又は内部に取り付けられ前記深部温度を取得するステアリング表面温度取得部と、前記ステアリング上に取り付けられた前記表面温度を取得するステアリング指領域温度取得部と、を含むことを特徴とする眠気度分析装置。
7. 請求項５に記載の眠気度分析装置であって、
   前記温度取得部は、コンピュータ操作マウスであって、前記コンピュータ操作マウスの表面に取り付けられ前記深部温度を取得するマウス表面温度取得部と、前記コンピュータ操作マウス上に取り付けられたボタン上に設けられた前記表面温度を取得するマウスボタン温度取得部と、を含むことを特徴とする眠気度分析装置。
8. 請求項５に記載の眠気度分析装置であって、
   前記温度取得部は、靴下であって、前記靴下の足裏領域の繊維に取り付けられ前記深部温度を取得する足裏温度取得部と、前記靴下の指先領域の繊維に取り付けられた前記表面温度を取得する足指温度取得部と、を含むことを特徴とする眠気度分析装置。
9. 請求項５に記載の眠気度分析装置であって、
   前記温度取得部は、手袋であって、前記手袋の手のひら領域の繊維に取り付けられ前記深部温度を取得する手のひら温度取得部と、前記手袋の指先領域の繊維に取り付けられた前記表面温度を取得する指温度取得部と、を含むことを特徴とする眠気度分析装置。

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