WO2020179186A1 - 眠気予測装置、移動体、及び眠気予測方法 - Google Patents

眠気予測装置、移動体、及び眠気予測方法 Download PDF

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carbon dioxide
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義弘 下村
亜麗 夏
式井　愼一
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Definitions

  • the present disclosure relates to a drowsiness prediction device for predicting a person's drowsiness, a mobile body equipped with the drowsiness prediction device, and a drowsiness prediction method for predicting a person's drowsiness.
  • Patent Document 1 discloses a carbon dioxide concentration notification device that detects the concentration of carbon dioxide in a closed space and notifies ventilation promotion information that promotes ventilation in the closed space.
  • the conventional carbon dioxide concentration notification device promotes ventilation in a closed space even when a person does not feel drowsiness. That is, when focusing on the phenomenon of drowsiness, the conventional carbon dioxide concentration notification device has a problem that the detection accuracy is low.
  • the present disclosure aims to provide a drowsiness prediction device that predicts a person's drowsiness with higher accuracy.
  • a drowsiness prediction device detects a carbon dioxide concentration detector that detects a carbon dioxide concentration in a room, and detects oxygen saturation in a human body existing in the room.
  • An oxygen saturation detection unit, and a prediction unit that predicts the drowsiness level of the person after the carbon dioxide concentration and the oxygen saturation are detected according to the detected carbon dioxide concentration and the oxygen saturation.
  • an output unit that outputs information indicating the predicted sleepiness level.
  • a drowsiness prediction device that predicts a person's drowsiness with higher accuracy is provided.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating use of the drowsiness prediction device according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the drowsiness prediction device according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an oxygen saturation detection unit of the drowsiness prediction device according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a procedure for predicting drowsiness according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a screen displayed on the display unit according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship between oxygen saturation and drowsiness according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the relationship between the heart rate and the carbon dioxide gas concentration.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating the relationship between discomfort and carbon dioxide concentration.
  • the drowsiness prediction device includes a carbon dioxide concentration detection unit that detects the carbon dioxide concentration in the room and oxygen saturation in the body of a person (that is, a subject) existing in the room.
  • An oxygen saturation detection unit that detects the degree
  • a prediction unit that predicts the drowsiness level of the person after the carbon dioxide concentration and oxygen saturation are detected according to the detected carbon dioxide concentration and oxygen saturation.
  • an output unit that outputs information indicating the predicted sleepiness level.
  • the indoor carbon dioxide concentration and the oxygen saturation of the subject can be detected.
  • the level of sleepiness of the subject can be predicted by the detected carbon dioxide concentration and the oxygen saturation of the subject.
  • oxygen saturation which correlates strongly with the subject's drowsiness, can be used. Therefore, by adopting the sleepiness prediction device of the present disclosure, it is possible to carry out more accurate sleepiness prediction of the subject.
  • the drowsiness prediction device of the present disclosure can predict the change over time in drowsiness for each oxygen saturation. That is, the transition of the drowsiness of the subject after that can be predicted at the stage when the carbon dioxide concentration and the oxygen saturation level before the subject becomes drowsiness are detected. As a result, before the subject feels drowsiness, it is possible to deal with the drowsiness that may occur thereafter.
  • the prediction unit predicts that the sleepiness level of the subject is the first level when the oxygen saturation is the first numerical value, and the oxygen saturation is the first level.
  • the sleepiness level of the subject may be predicted to be the second level indicating the drowsiness stronger than the first level.
  • the drowsiness prediction device can display the drowsiness of the subject in stages, and the subject can easily visually recognize his / her own drowsiness level.
  • the drowsiness prediction device may be mounted on a moving body, the room may be a room of the moving body, and the target person may be the driver of the moving body.
  • the moving body may be provided with an operation unit that the subject directly touches when driving the moving body, and the oxygen saturation detection unit may be attached to the operation unit.
  • the driver can perform more accurate sleepiness prediction simply by operating the moving body as usual. Therefore, the driver can deal with drowsiness that may occur thereafter, before feeling drowsiness, while operating the moving body as usual.
  • the mobile body may include a ventilation unit for ventilating the room
  • the drowsiness prediction device may further include a device control unit for controlling the ventilation unit according to the predicted level of drowsiness.
  • the drowsiness prediction device can further deal with the drowsiness that may occur thereafter before the driver feels drowsiness. Therefore, it is possible to suppress the operation of the moving body by the driver in a state where he / she feels drowsy and his / her judgment is weakened without making the driver aware of it.
  • the drowsiness prediction device is installed in a room in a moving body according to an aspect of the present disclosure.
  • the driver can deal with drowsiness that may occur thereafter before feeling drowsiness. Therefore, it is possible to suppress the driver's operation of the moving body when the driver feels drowsiness and has poor judgment.
  • the drowsiness prediction method is present in carbon dioxide concentration data indicating the carbon dioxide concentration in the room detected by the carbon dioxide concentration detector, and in the room detected by the oxygen saturation detector.
  • the acquisition step of acquiring oxygen saturation data indicating the oxygen saturation in the human body, and the time after the carbon dioxide concentration and oxygen saturation are detected according to the acquired carbon dioxide concentration data and oxygen saturation data. It includes a prediction step that predicts the sleepiness level of the subject and an output step that outputs information indicating the predicted sleepiness level.
  • the carbon dioxide concentration in the room and the oxygen saturation of the subject can be detected.
  • the level of sleepiness of the subject can be predicted by the detected carbon dioxide concentration and the oxygen saturation of the subject.
  • oxygen saturation which correlates strongly with the subject's drowsiness, can be used. Therefore, by adopting the sleepiness prediction device of the present disclosure, it is possible to carry out more accurate sleepiness prediction of the subject.
  • the drowsiness prediction device of the present disclosure can predict the change over time in drowsiness for each oxygen saturation. That is, at the stage when the carbon dioxide gas concentration and the oxygen saturation before the subject causes drowsiness, the transition of drowsiness in the subject after that can be predicted. As a result, before the subject feels drowsiness, it is possible to deal with the drowsiness that may occur thereafter.
  • each diagram is a schematic diagram and is not necessarily strictly illustrated. Therefore, the scales and the like do not always match in each figure.
  • the same reference numerals are given to substantially the same configurations, and overlapping description will be omitted or simplified.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the use of the drowsiness prediction device according to the embodiment.
  • the drowsiness prediction device 20 is mounted in the room 12 of the moving body 10 as an example.
  • the person (target person) whose drowsiness prediction device 20 predicts drowsiness is the driver 11 who operates the moving body 10 via the steering wheel 10a.
  • the drowsiness prediction device 20 predicts the drowsiness level of the driver 11 based on the carbon dioxide concentration in the room 12 and the oxygen saturation of the driver 11.
  • to predict the drowsiness level means to predict the drowsiness level felt by a target person such as the driver 11 after a predetermined time has elapsed from the time when the carbon dioxide concentration and the oxygen saturation were detected.
  • the drowsiness prediction device 20 is a device that predicts the effect on the drowsiness of the subject after a predetermined time has elapsed, based on the current environment surrounding the subject. In other words, the drowsiness prediction device 20 predicts the drowsiness level of the subject after and after the carbon dioxide concentration and the oxygen saturation are detected. The drowsiness prediction device 20 further executes a predetermined operation according to the drowsiness level of the subject predicted as described above.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the drowsiness prediction device according to the embodiment.
  • the drowsiness prediction device 20 includes a carbon dioxide gas concentration detection unit 21, an oxygen saturation detection unit 22, an input unit 23, and a control unit 24. Further, the drowsiness prediction device 20 is connected to the display unit 25 and the ventilation unit 10b of the moving body 10.
  • the carbon dioxide concentration detector 21 is a gas sensor that detects the concentration of carbon dioxide in the room 12.
  • a known gas sensor capable of quantitatively detecting carbon dioxide such as an NDIR (Non Dispersive InfraRed) method using infrared light and a semiconductor method using tin oxide, may be used.
  • the carbon dioxide concentration detector 21 is connected to the controller 24 directly or indirectly so as to be communicable.
  • the carbon dioxide concentration detector 21 transmits the detected carbon dioxide concentration to the controller 24.
  • the oxygen saturation detection unit 22 is a detection device that detects the oxygen saturation in the body of the driver 11. More specifically, the oxygen saturation detector 22 detects the blood oxygen saturation indicating the ratio of oxygen hemoglobin to the blood hemoglobin of the driver 11. Particularly, in the present embodiment, the oxygen saturation detection unit 22 detects the oxygen saturation (SpO 2 ) of arterial blood.
  • the oxygen saturation detection unit 22 is realized by, for example, a reflection type pulse oximeter.
  • the reflection type pulse oximeter includes, for example, an irradiation unit that irradiates light with two wavelengths of 750 nm and 880 nm, and a light receiving unit that receives a reflected light signal from the driver 11.
  • the irradiation unit and the light receiving unit are composed of modularized sensor chips.
  • the oxygen saturation detector 22 detects the oxygen saturation of the arterial blood of the driver 11 when the driver 11 touches the sensor chip.
  • the oxygen saturation detection unit 22 only needs to be able to detect the oxygen saturation of arterial blood, and a known detection device may be arbitrarily selected.
  • a transmission type pulse oximeter may be used instead of the reflection type pulse oximeter.
  • the oxygen saturation detection unit 22 detects the oxygen saturation of arterial blood when the driver 11 touches the sensor chip as described above. That is, it is desirable that the sensor chip be arranged at a position where the driver 11 naturally directly touches the driver 11 when operating the moving body 10.
  • the arrangement of the oxygen saturation detection unit 22 will be described with reference to FIG.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an oxygen saturation detection unit of the drowsiness prediction device according to the embodiment.
  • the oxygen saturation detection unit 22 is provided on, for example, the steering wheel 10a, which is an example of the operation unit when operating the moving body 10.
  • the oxygen saturation detection unit 22 is arranged in the insertion opening provided in the grip of the steering wheel 10a.
  • the insertion opening has a size that allows the driver's 11 finger to be inserted. By doing so, the driver 11 can easily visually recognize the oxygen saturation detection unit 22. Therefore, even during the operation of the moving body 10, the driver 11 can insert a finger into the insertion port at an arbitrary timing to acquire the oxygen saturation of arterial blood.
  • the oxygen saturation detection unit 22 may be attached to the entire surface of the steering wheel 10a, and the oxygen saturation of the arterial blood of the driver 11 may be always detectable.
  • the oxygen saturation detection unit 22 is not limited to the steering wheel 10a, and may be provided in a shift lever (not shown) of the moving body 10, an instrument panel, or the like. Further, the oxygen saturation detection unit 22 may detect the oxygen saturation of the arterial blood of the driver 11 in a non-contact manner as long as it can illuminate the forehead and the like of the driver 11 and acquire reflected light.
  • the oxygen saturation detection unit 22 is directly or indirectly connected to the control unit 24 so as to be communicable, similarly to the carbon dioxide gas concentration detection unit 21.
  • the oxygen saturation detector 22 sends the detected oxygen saturation to the controller 24.
  • the input unit 23 is a user interface that receives the operation of the driver 11 on the drowsiness prediction device 20.
  • the input unit 23 is, for example, a touch panel or the like provided in a display such as a navigation system embedded in an instrument panel.
  • the input unit 23 is directly or indirectly connected to the control unit 24 so as to be communicable, similarly to the carbon dioxide concentration detection unit 21 and the oxygen saturation detection unit 22.
  • the input unit 23 receives the operation of the driver 11 on the drowsiness prediction device 20 and transmits the operation to the control unit 24.
  • the input unit 23 is used, for example, when the driver 11 inputs various preset threshold values. Further, as will be described later, the input unit 23 is used when the driver 11 determines whether or not to perform a part of the operation of the drowsiness prediction device 20 and receives an input of the determination result.
  • the control unit 24 is a processing device that predicts the drowsiness level of the driver 11 based on the carbon dioxide concentration and the oxygen saturation received from the carbon dioxide concentration detecting unit 21 and the oxygen saturation detecting unit 22. More specifically, the control unit 24 includes a prediction unit 24a, an output unit 24b, a device control unit 24c, and a database 24d.
  • the prediction unit 24a is a processing unit that predicts the drowsiness level of the driver 11 based on the received carbon dioxide concentration and oxygen saturation, and includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) and a memory that can communicate with the CPU. It is realized by the prediction program stored in the department. Examples of the storage unit include a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a HDD (Hard Disk Drive), and an SSD (Solid State Drive).
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • HDD Hard Disk Drive
  • SSD Solid State Drive
  • the prediction unit 24a is directly or indirectly connected to the output unit 24b and the device control unit 24c in a communicable manner.
  • the prediction unit 24a predicts the drowsiness level of the driver 11 according to the prediction program, and transmits output information to the output unit 24b. Further, the prediction unit 24a predicts the drowsiness level of the driver 11 according to the prediction program, and transmits the control information to the device control unit 24c.
  • the output unit 24b is directly or indirectly connected to the display unit 25 in a communicable manner.
  • the display unit 25 is a display device such as a display, and is shared with a display such as a navigation system embedded in the instrument panel.
  • the display unit 25 may be a simple lamp or the like.
  • the output unit 24b transmits (that is, outputs) the image information to be displayed on the display unit 25 based on the output information received from the prediction unit 24a.
  • the display unit 25 displays the image information received from the output unit 24b. That is, the output unit 24b is a communication interface that is connected to the display unit 25 and communicates with the display unit 25.
  • the device control unit 24c is directly or indirectly connected to the ventilation unit 10b of the mobile unit 10 so as to be able to communicate.
  • the ventilation unit 10b is an air conditioner or the like included in the moving body 10.
  • the ventilation unit 10b may be a drive unit that controls opening/closing of a window or the like included in the moving body 10.
  • the device control unit 24c transmits operation information for switching the operation of the ventilation unit 10b based on the control information received from the prediction unit 24a.
  • the ventilation unit 10b performs operation on/off and switching of operation modes such as outside air intake/inside air circulation based on the received operation information. That is, the device control unit 24c is a communication interface that is connected to the ventilation unit 10b and communicates with the ventilation unit 10b.
  • the database 24d is information generated based on the carbon dioxide concentration and the oxygen saturation, and includes information for predicting the drowsiness level of the driver 11. Specifically, the database 24d includes information in which the carbon dioxide concentration, the oxygen saturation level, and the sleepiness level of the subject determined by the carbon dioxide concentration and the oxygen saturation level are associated with each other.
  • the database 24d is referred to by the prediction unit 24a when predicting the drowsiness level of the driver 11. In this way, the prediction unit 24a may predict the sleepiness level of the driver 11 after the carbon dioxide concentration and the oxygen saturation are detected by referring to the database 24d.
  • the prediction unit 24a may predict the drowsiness level of the driver 11 using an algorithm such as a calculation process using the detected carbon dioxide concentration and oxygen saturation, and refer to the database 24d. May predict the level of drowsiness of driver 11. In the former case, such a database 24d is not essential.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a procedure for predicting drowsiness according to the embodiment.
  • the carbon dioxide concentration detector 21 and the oxygen saturation detector 22 detect the carbon dioxide concentration and oxygen saturation, respectively. Subsequently, an acquisition step S10 in which the detected carbon dioxide concentration and oxygen saturation are acquired by the control unit 24 is performed. That is, the detected carbon dioxide concentration and oxygen saturation are transmitted to the prediction unit 24a of the control unit 24. Next, the prediction step S11 for predicting the drowsiness level of the driver 11 is carried out according to the received carbon dioxide gas concentration and oxygen saturation.
  • the prediction unit 24a determines whether or not the received carbon dioxide gas concentration is equal to or higher than a predetermined threshold value (step S11a). When the carbon dioxide concentration is lower than the predetermined threshold value (No in step S11a), the prediction unit 24a predicts the drowsiness level of the driver 11 as the level indicating the weakest drowsiness (step S11c). In the present embodiment, the drowsiness level of driver 11 is shown in five levels from level 1 indicating the weakest drowsiness to level 5 indicating the strongest drowsiness, as an example.
  • step S11c the drowsiness of the driver 11 is shown as the lowest level 1.
  • the sleepiness level of the driver 11 is predicted according to the oxygen saturation level (step S11b).
  • three thresholds of the first to third saturation of oxygen saturation are set in advance.
  • the sleepiness level of the driver 11 is predicted as the level 2 indicating the sleepiness higher than the level 1.
  • the predicting unit 24a determines the drowsiness level of the driver 11 when the oxygen saturation has a value equal to or higher than the second saturation level located in the middle among the three threshold values and lower than the third saturation level. Predicted as level 3 showing stronger drowsiness than level 2. In addition, the predicting unit 24a sets the sleepiness level of the driver 11 to level 3 when the oxygen saturation is equal to or higher than the lowest first saturation of the three thresholds and lower than the second saturation. Predicted as level 4 showing stronger drowsiness. In addition, when the oxygen saturation is a value lower than the first saturation, the prediction unit 24a predicts the drowsiness level of the driver 11 as level 5 indicating drowsiness stronger than level 4.
  • the prediction unit 24a predicts the drowsiness level of the driver 11 based on the threshold value of the oxygen saturation level preset according to the number of stages.
  • the detected carbon dioxide concentration and oxygen saturation may be used to predict the drowsiness level of the subject by referring to the database 24d.
  • the output unit 24b performs an output step S12 that generates image information including the received drowsiness level of the driver 11 and transmits (outputs) the image information to the display unit 25 for display.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a screen displayed on the display unit according to the embodiment.
  • the display unit 25 displays the received image information on the display.
  • the drowsiness level of the driver 11 after a lapse of a predetermined time from the present is level 1 (not sleepy), level 2 (somewhat sleepy), level 3 (sleepy), level 4 (quite sleepy), And a scale bar showing whether it is level 5 (very sleepy).
  • the level of drowsiness of the driver 11 after a lapse of a predetermined time from the present is level 4.
  • the currently detected carbon dioxide concentration may be displayed together with the image information.
  • the currently detected carbon dioxide concentration is 3500 ppm.
  • the image information may additionally display the oxygen saturation of the driver 11 detected most recently before. In the figure, as an example, it is shown that the oxygen saturation concentration of the driver 11 detected most recently before the present is 97%.
  • the navigation system may be configured to display only the drowsiness level, carbon dioxide concentration, and oxygen saturation at the end of the image information displayed on the display unit 25. Further, for example, when the drowsiness level of the driver 11 is equal to or higher than a predetermined level, the warning lamp may simply turn on.
  • the drowsiness prediction device 20 detects the strong drowsiness of the driver 11 (for example, when the drowsiness level is level 4 or level 5), the interior 12 Ventilation step may be carried out to reduce the carbon dioxide concentration of.
  • a drowsiness level threshold value such as level 4 is set in advance.
  • the prediction unit 24a determines whether the predicted sleepiness level is equal to or higher than the sleepiness level threshold value. When the prediction unit 24a determines that the predicted sleepiness level is equal to or higher than the sleepiness level threshold value, the prediction unit 24a generates control information and transmits the control information to the device control unit 24c. On the other hand, when the prediction unit 24a determines that the predicted sleepiness level is lower than the sleepiness level threshold, the prediction unit 24a only displays the image information using the display unit 25.
  • the device control unit 24c transmits operation information for switching the operation of the ventilation unit 10b based on the received control information. More specifically, when the ventilation unit 10b is operating in the inside air circulation mode, the ventilation unit 10b switches to the operation in the outside air intake mode based on the operation information. Further, when the ventilation unit 10b is in the operation off state, the ventilation unit 10b sets the operation on in the outside air intake mode based on the operation information. At this time, by setting the air conditioning temperature to the temperature in the current room 12, the driver 11 can be made to feel less discomfort.
  • the ventilation unit 10b is already operating in the outside air intake mode, the operation of opening the window may be performed. Further, such operation switching may be automatically performed according to the drowsiness level of the driver 11, and the display unit 25 is used to confirm whether or not the operation switching is performed for the driver 11. You may.
  • the driver 11 inputs whether or not to switch the operation via the input unit 23, thereby switching whether or not the drowsiness prediction device 20 transmits the operation information by the device control unit 24c. it can.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship between oxygen saturation and drowsiness according to the embodiment.
  • FIG. 6A is a graph showing how the drowsiness of the subject changes with the passage of time when the oxygen saturation is 98%, 97%, and 96%, respectively.
  • the prediction unit 24a of the sleepiness prediction device 20 performs prediction using such a curve.
  • FIG. 6B is a diagram showing the correlation between oxygen saturation and drowsiness for a group of subjects (sensitive group) in which drowsiness is likely to increase.
  • FIG. 6C is a diagram showing a correlation between oxygen saturation and drowsiness for a group of subjects (insensitive group) in which drowsiness is less likely to increase.
  • the horizontal axis indicates oxygen saturation (SpO 2 ) and the vertical axis indicates the ⁇ -wave band rate.
  • the ⁇ -wave band rate is a type of brain wave that shows a higher value as the drowsiness becomes stronger.
  • the measurement of ⁇ -wave is performed at three sites of frontal (Fz), parietal (Cz), and occipital (Oz) in the carbon dioxide concentration range of 1000 ppm to 4000 ppm, and the ⁇ -wave band rate is calculated and predicted. Showed drowsiness. Each measurement was performed on a plurality of subjects, and the average value is shown in the figure.
  • the drowsiness prediction device 20 in the above embodiment may further estimate the current drowsiness level of the subject.
  • Estimating the current level of drowsiness of a subject means estimating the level of drowsiness of the subject from various measured values at the time when various measured values are obtained.
  • a heart rate and a heartbeat interval may be used as various measured values.
  • the sleepiness level may be estimated by combining the heart rate and the heartbeat interval with the carbon dioxide concentration. As an example, the relationship between the heart rate and the carbon dioxide concentration will be described with reference to FIG. 7.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between heart rate and carbon dioxide concentration.
  • FIG. 7 is a bar graph showing the results of measuring the heart rate immediately after entering the space and immediately before the lapse of 15 minutes when the subject was in the space of carbon dioxide concentration for 15 minutes.
  • the abscissa indicates each carbon dioxide gas concentration from 1000 ppm to 4000 ppm.
  • Two bar graphs are displayed for each concentration of carbon dioxide, the left side of the paper shows the heart rate immediately after entering the space, and the right side of the paper shows the heart rate immediately before 15 minutes have elapsed.
  • the sleepiness level of the subject may be estimated using both the heart rate and the heartbeat interval.
  • the drowsiness prediction device 20 may not be mounted in the mobile body 10.
  • it may be installed in a space such as an office.
  • a discomfort index indicating the discomfort in the room 12 based on the carbon dioxide gas concentration may be displayed. The discomfort index will be described with reference to FIG.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the relationship between discomfort and carbon dioxide concentration.
  • the horizontal axis indicates the carbon dioxide concentration before and after the task, and the vertical axis indicates the comfort felt by each subject.
  • the task is a task performed by the subject in 15 minutes.
  • the comfort level is based on 0, and indicates that the comfort level increases and the decrease level increases the discomfort. In other words, comfort and discomfort are integrated indicators.
  • the comfort does not change much before and after the task in the space where the carbon dioxide concentration is 1000 ppm.
  • the feeling of comfort turned from a comfortable positive value to an uncomfortable negative value, and it was found that the space was not suitable for performing the task.
  • the target person can easily recognize it as an index of the work efficiency associated with the increase in the carbon dioxide concentration in the room 12.
  • the subject can suppress the predicted drowsiness and create an environment suitable for work.
  • the configuration in which the sleepiness level is predicted stepwise by using the oxygen saturation has been described, but the predicted sleepiness level may be predicted by a stepless numerical value. .. Further, a threshold value for oxygen saturation may be set in advance, and a binary configuration may be used in which it is determined that drowsiness becomes stronger only when an oxygen saturation exceeding the threshold value is detected.
  • the oxygen saturation detected when the carbon dioxide concentration is higher than a preset threshold is used.
  • the oxygen saturation when it is low, it may be configured to determine whether or not it is based on drowsiness by using the carbon dioxide concentration. If the oxygen saturation is low and the carbon dioxide gas equivalence is not rising, there may be a problem with the health condition of the driver 11, and it may be warned that the abnormality is different from the drowsiness level. ..
  • the drowsiness prediction device 20 merely displays the image information on the display unit 25 so that the driver 11 can recognize drowsiness. It may be configured to call attention.
  • the present disclosure can be realized not only as the drowsiness prediction device 20 but also as a program including a process performed by each component of the drowsiness prediction device 20 as a step, and a computer-readable recording medium recording the program. You can also do it.
  • the program may be pre-recorded on a recording medium, or may be supplied to the recording medium via a wide area communication network including the Internet or the like.
  • the comprehensive or specific aspect described above may be realized by a system, a device, an integrated circuit, a computer program, or a computer-readable recording medium, and any of the system, the device, the integrated circuit, the computer program, and the recording medium. It may be realized by various combinations.
  • the present disclosure is used for a system or the like that is mounted on a mobile body or the like and predicts drowsiness of a driver or the like thereafter based on current parameters.

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Abstract

室内（１２）の炭酸ガス濃度を検出する炭酸ガス濃度検出部（２１）と、室内（１２）に存在する運転者（１１）の体内の酸素飽和度を検出する酸素飽和度検出部（２２）と、検出された炭酸ガス濃度及び酸素飽和度に応じて、炭酸ガス濃度及び酸素飽和度が検出されたとき以降における運転者（１１）の眠気のレベルを予測する予測部（２４ａ）と、予測された眠気のレベルを示す情報を出力する出力部（２４ｂ）とを備える。

Description

眠気予測装置、移動体、及び眠気予測方法
　本開示は、人の眠気を予測するための眠気予測装置、当該眠気予測装置を搭載する移動体、及び人の眠気を予測するための眠気予測方法に関する。
　従来、室内等の閉空間において、二酸化炭素（言い換えると炭酸ガス）の濃度が高くなると、当該閉空間内にいる人の眠気や集中力の低下を引き起こすことが知られている。これに対し、例えば、特許文献１には、閉空間中の二酸化炭素の濃度を検知して閉空間の換気を促す換気促進情報を報知する二酸化炭素濃度報知装置が開示されている。
特開２０１７－１１７４１１号公報
　しかしながら、炭酸ガス濃度と人の眠気とは、必ずしも相関していないため、従来の二酸化炭素濃度報知装置では、人が眠気を感じていない場合においても閉空間の換気を促してしまう。つまり眠気という現象にフォーカスした場合に、従来の二酸化炭素濃度報知装置は、検知の精度が低いという課題がある。
　このため、本開示は、より高精度に人の眠気を予測する眠気予測装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る眠気予測装置は、室内の炭酸ガス濃度を検出する炭酸ガス濃度検出部と、前記室内に存在する人の体内の酸素飽和度を検出する酸素飽和度検出部と、検出された前記炭酸ガス濃度及び前記酸素飽和度に応じて、前記炭酸ガス濃度及び前記酸素飽和度が検出されたとき以降における前記人の眠気のレベルを予測する予測部と、予測された前記眠気のレベルを示す情報を出力する出力部とを備える。
　本開示によれば、人の眠気をより高精度に予測する眠気予測装置が提供される。
図１は、実施の形態に係る眠気予測装置の使用について例示する図である。 図２は、実施の形態に係る眠気予測装置の機能ブロック図である。 図３は、実施の形態に係る眠気予測装置の酸素飽和度検出部について説明する図である。 図４は、実施の形態に係る眠気予測の手順を説明するフローチャートである。 図５は、実施の形態に係る表示部に表示される画面について例示する図である。 図６は、実施の形態に係る酸素飽和度と眠気との関係について説明する図である。 図７は、心拍数と炭酸ガス濃度との関係について説明する図である。 図８は、不快感と炭酸ガス濃度との関係について説明する図である。
　（本開示の概要）
　上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る眠気予測装置は、室内の炭酸ガス濃度を検出する炭酸ガス濃度検出部と、室内に存在する人（つまり対象者）の体内の酸素飽和度を検出する酸素飽和度検出部と、検出された炭酸ガス濃度及び酸素飽和度に応じて、炭酸ガス濃度及び酸素飽和度が検出されたとき以降における前記人の眠気のレベルを予測する予測部と、予測された眠気のレベルを示す情報を出力する出力部とを備える。
　これによれば、室内の炭酸ガス濃度と対象者の酸素飽和度を検出できる。検出された炭酸ガス濃度と対象者の酸素飽和度とによって対象者の眠気のレベルを予測できる。炭酸ガス濃度に加えて、対象者の眠気と強く相関する酸素飽和度を用いることができる。したがって、本開示の眠気予測装置を採用すれば、対象者のより高精度な眠気予測が実施できる。さらに、本開示の眠気予測装置は、酸素飽和度ごとの眠気の経時変化を予測できる。つまり、対象者が眠気を生じる前の炭酸ガス濃度と酸素飽和度とを検出した段階で、以降の対象者における眠気の推移を予測できる。これにより、対象者が眠気を感じるよりも前に、以降で生じ得る眠気に対する対処を行うことができる。
　また、予測部は、炭酸ガス濃度が閾値以上である場合には、酸素飽和度が第１数値であるときに対象者の眠気のレベルが第１レベルであると予測し、酸素飽和度が第１数値よりも低い第２数値であるときに対象者の眠気のレベルが第１レベルよりも強い眠気を示す第２レベルであると予測してもよい。
　これによれば、眠気予測装置は、対象者の眠気を段階分けして表示でき、対象者が自身の眠気のレベルを視覚的に認識しやすい。
　また、眠気予測装置は、移動体に搭載され、室内は、移動体の室内であり、対象者は、移動体の運転者であってもよい。
　これによれば、閉空間である移動体の室内において、移動体を操作する運転者のより高精度な眠気予測が実施できる。また、このような眠気予測に基づいて、運転者は、眠気を感じるよりも前に、以降で生じ得る眠気に対する対処を行うことができる。よって、眠気を感じ、判断力が低下した状態での運転者による移動体の操作を抑制できる。
　また、移動体は、対象者が移動体を運転する際に直接触れる操作部を備え、酸素飽和度検出部は、操作部に取り付けられていてもよい。
　これによれば、運転者は、通常通りの移動体の操作を行うのみで、より高精度な眠気予測が実施できる。したがって、運転者は、通常通りの移動体の操作を行いながらも、眠気を感じるよりも前に、以降で生じ得る眠気に対する対処を行うことができる。
　また、移動体は、室内を換気する換気部を備え、眠気予測装置は、さらに、予測された眠気のレベルに応じて、換気部を制御する機器制御部を備えてもよい。
　これによれば、眠気予測装置が予測した運転者の眠気に応じて、眠気予測装置は、さらに、運転者が眠気を感じるよりも前に、以降で生じ得る眠気に対する対処を行うことができる。よって、運転者に意識させることなく、眠気を感じ、判断力が低下した状態での運転者による移動体の操作を抑制できる。
　また、本開示の一態様に係る移動体には、上記のいずれかに記載した眠気予測装置が室内に搭載される。
　これによれば、閉空間である移動体の室内において、搭載された眠気予測装置を用いて、運転者のより高精度な眠気予測が実施できる。したがって、運転者は、眠気を感じるよりも前に、以降で生じ得る眠気に対する対処を行うことができる。よって、眠気を感じ、判断力が低下した状態での運転者による移動体の操作を抑制できる。
　また、本開示の一態様に係る眠気予測方法は、炭酸ガス濃度検出部で検出された室内の炭酸ガス濃度を示す炭酸ガス濃度データ、及び、酸素飽和度検出部で検出された室内に存在する人の体内の酸素飽和度を示す酸素飽和度データを取得する取得ステップと、取得された炭酸ガス濃度データ及び酸素飽和度データに応じて、炭酸ガス濃度及び酸素飽和度が検出されたとき以降における対象者の眠気のレベルを予測する予測ステップと、予測された眠気のレベルを示す情報を出力する出力ステップとを含む。
　これによれば、室内の炭酸ガス濃度と対象者の酸素飽和度とを検出できる。検出された炭酸ガス濃度と対象者の酸素飽和度とによって対象者の眠気のレベルを予測できる。炭酸ガス濃度に加えて、対象者の眠気と強く相関する酸素飽和度を用いることができる。したがって、本開示の眠気予測装置を採用すれば、対象者のより高精度な眠気予測が実施できる。さらに、本開示の眠気予測装置は、酸素飽和度ごとの眠気の経時変化を予測できる。つまり、対象者が眠気を生じる前の炭酸ガス濃度と酸素飽和度とを検出した段階で、以降の対象者における眠気の推移を予測できる。これにより、対象者が眠気を感じるよりも前に、以降で生じ得る眠気に対する対処を行うことができる。
　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の包括的又は具体的な例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、並びに、ステップ及びステップの順序等は、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
　また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、各図において縮尺などは必ずしも一致していない。各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
　（実施の形態）
　［眠気予測装置］
　＜構成＞
　まず、実施の形態に係る眠気予測装置について説明する。図１は、実施の形態に係る眠気予測装置の使用について例示する図である。
　図１に示すように、眠気予測装置２０は、一例として移動体１０の室内１２に搭載される。眠気予測装置２０が眠気を予測する対象となる人（対象者）は、この場合、ステアリング１０ａを介して移動体１０を操作する運転者１１である。眠気予測装置２０は、室内１２の炭酸ガス濃度、及び運転者１１の酸素飽和度に基づいて、運転者１１の眠気のレベルを予測する。ここで、眠気のレベルを予測するとは、炭酸ガス濃度及び酸素飽和度が検出されたときから所定の時間が経過した後において、運転者１１等の対象者が感じる眠気のレベルを予測することをいう。つまり、眠気予測装置２０は、対象者を取り巻く現在の環境に基づき、所定の時間が経過した後に対象者の眠気に与える影響を予測する装置である。言い換えると、眠気予測装置２０は、炭酸ガス濃度及び酸素飽和度が検出されたとき以降における対象者の眠気のレベルを予測する。眠気予測装置２０は、さらに、以上のようにして予測された対象者の眠気のレベルに応じて、所定の動作を実行する。
　図２は、実施の形態に係る眠気予測装置の機能ブロック図である。
　図２に示すように、眠気予測装置２０は、炭酸ガス濃度検出部２１、酸素飽和度検出部２２、入力部２３、及び制御部２４を備える。また、眠気予測装置２０には、表示部２５、及び移動体１０の換気部１０ｂが接続されている。
　炭酸ガス濃度検出部２１は、室内１２における炭酸ガス濃度を検出するガスセンサである。炭酸ガス濃度検出部２１としては、赤外光を利用したＮＤＩＲ（Ｎｏｎ　Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ　ＩｎｆｒａＲｅｄ）方式、酸化スズを用いる半導体方式等、炭酸ガスを定量的に検出可能な公知のガスセンサを用いればよい。炭酸ガス濃度検出部２１は、直接的又は間接的に制御部２４に対して通信可能に接続されている。炭酸ガス濃度検出部２１は、検出した炭酸ガス濃度を制御部２４へと送信する。
　酸素飽和度検出部２２は、運転者１１の体内の酸素飽和度を検出する検出装置である。より詳しくは、酸素飽和度検出部２２は、運転者１１の血中ヘモグロビンのうち酸素ヘモグロビンの割合を示す血中酸素飽和度を検出する。特に、本実施の形態では、酸素飽和度検出部２２は、動脈血の酸素飽和度（ＳｐＯ２）を検出する。酸素飽和度検出部２２は、一例として反射式のパルスオキシメータにより実現される。反射式のパルスオキシメータは、例えば、７５０ｎｍ及び８８０ｎｍの２つの波長の光を照射する照射部と、運転者１１からの反射光信号を受光する受光部とを備える。照射部及び受光部は、モジュール化されたセンサチップにより構成される。酸素飽和度検出部２２は、運転者１１が当該センサチップに触れることで運転者１１の動脈血の酸素飽和度を検出する。なお、酸素飽和度検出部２２は、動脈血の酸素飽和度を検出できればよく、公知の検出装置を任意に選択してもよい。例えば、反射式のパルスオキシメータに替えて透過式のパルスオキシメータを用いてもよい。
　ここで、酸素飽和度検出部２２は、前述したように運転者１１がセンサチップに触れることにより動脈血の酸素飽和度を検出する。つまり、運転者１１が移動体１０の操作を行う際に自然に直接触れる位置にセンサチップが配置されていることが望ましい。このような酸素飽和度検出部２２の配置について、図３を用いて説明する。図３は、実施の形態に係る眠気予測装置の酸素飽和度検出部について説明する図である。
　図３に示すように、酸素飽和度検出部２２は、例えば、移動体１０を操作する際の操作部の一例であるステアリング１０ａに設けられる。例えば、酸素飽和度検出部２２は、ステアリング１０ａの把持部に設けられた挿入口内に配置される。当該挿入口は、運転者１１の指が挿入可能な大きさである。このようにすることで、運転者１１は、酸素飽和度検出部２２を視認しやすい。よって、移動体１０の操作中においても、運転者１１は、任意のタイミングで挿入口に指を挿入し、動脈血の酸素飽和度を取得させることができる。
　なお、酸素飽和度検出部２２は、ステアリング１０ａの表面全体に取り付けられてもよく、運転者１１の動脈血の酸素飽和度が、常に検出可能であってもよい。また、酸素飽和度検出部２２は、ステアリング１０ａに限らず、移動体１０のシフトレバー（図示しない）又はインストゥルメントパネル等に備えられてもよい。また、酸素飽和度検出部２２は、運転者１１の額等に光を照射し、反射光を取得できれば、非接触で運転者１１の動脈血の酸素飽和度を検出してもよい。
　酸素飽和度検出部２２は、炭酸ガス濃度検出部２１と同様に、直接的又は間接的に制御部２４に対して通信可能に接続されている。酸素飽和度検出部２２は、検出した酸素飽和度を制御部２４へと送信する。
　入力部２３は、眠気予測装置２０に対する運転者１１の操作を受け付けるユーザインタフェースである。入力部２３は、例えば、インストゥルメントパネルに埋設されたナビゲーションシステム等のディスプレイに備えられたタッチパネル等である。
　入力部２３は、炭酸ガス濃度検出部２１、及び酸素飽和度検出部２２と同様に、直接的又は間接的に制御部２４に対して通信可能に接続されている。入力部２３は、眠気予測装置２０に対する運転者１１の操作を受け付け、制御部２４へと送信する。
　入力部２３は、例えば、あらかじめ設定される各種閾値を運転者１１が入力する際に用いられる。また、後述するが、入力部２３は、眠気予測装置２０の一部の動作を行うか否かについて運転者１１が判断し、判断の結果の入力を受け付ける際に用いられる。
　制御部２４は、炭酸ガス濃度検出部２１及び酸素飽和度検出部２２から受信した炭酸ガス濃度及び酸素飽和度に基づいて、運転者１１の眠気のレベルを予測する処理装置である。より具体的には、制御部２４は、予測部２４ａ、出力部２４ｂ、機器制御部２４ｃ、及びデータベース２４ｄを備える。
　予測部２４ａは、受信した炭酸ガス濃度及び酸素飽和度に基づいて、運転者１１の眠気のレベルを予測する処理部であり、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）と、当該ＣＰＵに通信可能な記憶部に記憶された予測プログラムとによって実現される。記憶部としては、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ）等が挙げられる。
　予測部２４ａは、直接的又は間接的に出力部２４ｂ及び機器制御部２４ｃに対して通信可能に接続される。予測部２４ａは、予測プログラムに従って、運転者１１の眠気のレベルを予測し、出力部２４ｂに対して出力情報を送信する。また、予測部２４ａは、予測プログラムに従って、運転者１１の眠気のレベルを予測し、機器制御部２４ｃに対して制御情報を送信する。
　出力部２４ｂは、直接的又は間接的に表示部２５に対して通信可能に接続される。表示部２５は、例えばディスプレイ等の表示装置であり、インストゥルメントパネルに埋設されたナビゲーションシステム等のディスプレイと共用される。なお、表示部２５は、単なるランプ等であってもよい。
　出力部２４ｂは、予測部２４ａから受信した出力情報に基づき、表示部２５に表示させる画像情報を送信する（つまり出力する）。表示部２５は、出力部２４ｂから受信した画像情報を表示する。出力部２４ｂは、つまり、表示部２５と接続され、当該表示部２５と通信する通信インタフェースである。
　機器制御部２４ｃは、直接的又は間接的に移動体１０の換気部１０ｂに対して通信可能に接続される。換気部１０ｂは、移動体１０が備える空調機器等である。なお、換気部１０ｂは、移動体１０が備える窓等の開閉制御を行う駆動部であってもよい。
　機器制御部２４ｃは、予測部２４ａから受信した制御情報に基づき、換気部１０ｂの動作を切り替える動作情報を送信する。換気部１０ｂは、受信した動作情報に基づき、動作のオン／オフ、及び、外気取込／内気循環等の動作モードの切り替えを行う。機器制御部２４ｃは、つまり、換気部１０ｂと接続され、当該換気部１０ｂと通信する通信インタフェースである。
　データベース２４ｄは、炭酸ガス濃度及び酸素飽和度に基づいて生成された情報であり、運転者１１の眠気のレベルを予測するための情報が含まれる。具体的には、データベース２４ｄは、炭酸ガス濃度、酸素飽和度、及び、炭酸ガス濃度と酸素飽和度とから定まる対象者の眠気のレベルが対応付けられた情報を含む。データベース２４ｄは、運転者１１の眠気のレベルを予測する際に予測部２４ａによって参照される。予測部２４ａは、このように、データベース２４ｄを参照することにより、炭酸ガス濃度及び酸素飽和度が検出されたとき以降における運転者１１の眠気のレベルを予測してもよい。
　詳細は後述するが、予測部２４ａは、検出された炭酸ガス濃度及び酸素飽和度を用いて演算処理等のアルゴリズムによって運転者１１の眠気のレベルを予測してもよく、データベース２４ｄを参照することで運転者１１の眠気のレベルを予測してもよい。前者の場合には、このようなデータベース２４ｄは必須ではない。
　＜動作＞
　続いて、実施の形態に係る眠気予測装置２０の動作について、図４を用いて説明する。
　図４は、実施の形態に係る眠気予測の手順を説明するフローチャートである。
　まず、炭酸ガス濃度検出部２１及び酸素飽和度検出部２２は、それぞれ炭酸ガス濃度及び酸素飽和度を検出する。続いて検出された炭酸ガス濃度及び酸素飽和度が、制御部２４によって取得される取得ステップＳ１０が実施される。つまり、検出された炭酸ガス濃度及び酸素飽和度は、制御部２４の予測部２４ａへと送信される。次に、受信された炭酸ガス濃度及び酸素飽和度に応じて、運転者１１の眠気のレベルを予測する予測ステップＳ１１が実施される。
　予測ステップＳ１１では、まず、予測部２４ａは、受信した炭酸ガス濃度が、あらかじめ定められた閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１ａ）。炭酸ガス濃度があらかじめ定められた閾値よりも小さかった場合（ステップＳ１１ａでＮｏ）、予測部２４ａは、運転者１１の眠気のレベルを最も弱い眠気を示すレベルと予測する（ステップＳ１１ｃ）。本実施の形態においては、運転者１１の眠気のレベルが、一例として、最も弱い眠気を示すレベル１～最も強い眠気を示すレベル５までの５段階で示される。
　したがって、上記のステップＳ１１ｃにおいては、運転者１１の眠気は、最も低いレベル１として示される。一方で、炭酸ガス濃度があらかじめ定められた閾値以上であった場合（ステップＳ１１ａでＹｅｓ）、運転者１１の眠気のレベルを酸素飽和度に応じて予測する（ステップＳ１１ｂ）。
　より具体的には、酸素飽和度における第１飽和度～第３飽和度の３つの閾値をあらかじめ設定しておく。酸素飽和度が、３つの閾値の中で最も高い第３飽和度以上であった場合、運転者１１の眠気のレベルをレベル１よりも強い眠気を示すレベル２として予測する。
　また、予測部２４ａは、酸素飽和度が、３つの閾値の中で中間に位置する第２飽和度以上、かつ第３飽和度よりも低い値であった場合、運転者１１の眠気のレベルをレベル２よりも強い眠気を示すレベル３として予測する。また、予測部２４ａは、酸素飽和度が、３つの閾値の中で最も低い第１飽和度以上、かつ第２飽和度よりも低い値であった場合、運転者１１の眠気のレベルをレベル３よりも強い眠気を示すレベル４として予測する。また、予測部２４ａは、酸素飽和度が、第１飽和度よりも低い値であった場合、運転者１１の眠気のレベルをレベル４よりも強い眠気を示すレベル５として予測する。
　このようにして、予測ステップＳ１１では、予測部２４ａは、段階分けの数に応じてあらかじめ設定された数の酸素飽和度の閾値に基づき、運転者１１の眠気のレベルを予測する。なお、予測ステップＳ１１では、上記の処理に代えて、検出された炭酸ガス濃度及び酸素飽和度を用いて、データベース２４ｄを参照することで、対象者の眠気のレベルを予測してもよい。
　続いて、予測された運転者１１の眠気のレベルを示す情報が、出力情報として出力部２４ｂへと送信される。出力部２４ｂは、受信した運転者１１の眠気のレベルを含む画像情報を生成し、表示部２５へと送信（出力）して表示させる出力ステップＳ１２を実施する。
　図５は、実施の形態に係る表示部に表示される画面について例示する図である。
　図５に示すように、表示部２５は、受信した画像情報をディスプレイ上に表示する。画像情報には、現在から所定の時間が経過した後の運転者１１の眠気のレベルがレベル１（眠くない）、レベル２（やや眠い）、レベル３（眠い）、レベル４（かなり眠い）、及びレベル５（非常に眠い）のいずれであるかを示すスケールバーが含まれる。図中では、一例として現在から所定の時間が経過した後の運転者１１の眠気のレベルがレベル４であることが示されている。また、画像情報には、現在検出されている炭酸ガス濃度が併せて表示されていてもよい。図中では、一例として現在検出されている炭酸ガス濃度が３５００ｐｐｍであることが示されている。さらに、画像情報には、現在以前の直近に検出された運転者１１の酸素飽和度が併せて表示されていてもよい。図中では一例として、現在以前の直近に検出された運転者１１の酸素飽和濃度が９７％であることが示されている。
　なお、以上のような画像情報の構成は一例である。例えば、ナビゲーションシステムによって表示部２５に表示される画像情報の端部に眠気のレベル、炭酸ガス濃度、及び酸素飽和度の数値だけが表示される構成であってもよい。また、例えば、運転者１１の眠気のレベルが所定のレベル以上である場合に、単に警告のためのランプが点灯するだけであってもよい。
　また、上記の表示部２５を用いた画像情報の表示に加えて、眠気予測装置２０は、運転者１１の強い眠気を検知した際（例えば眠気のレベルがレベル４又はレベル５等）、室内１２の炭酸ガス濃度を低下させるための換気ステップを実施してもよい。
　予測部２４ａが予測した運転者１１の眠気のレベルに対して、例えば、レベル４等の眠気のレベル閾値があらかじめ設定される。予測部２４ａは予測した眠気のレベルが眠気のレベル閾値以上であるか否かを判定する。予測部２４ａは、予測した眠気のレベルが眠気のレベル閾値以上であると判定した場合に、制御情報を生成して機器制御部２４ｃへと送信する。一方で、予測部２４ａは、予測した眠気のレベルが眠気のレベル閾値よりも低いと判定した場合には、上記の表示部２５を用いた画像情報の表示のみを行う。
　機器制御部２４ｃは、受信した制御情報に基づき、換気部１０ｂの動作を切り替える動作情報を送信する。より具体的には、換気部１０ｂが内気循環モードで動作している場合に、換気部１０ｂは、動作情報に基づいて外気取込モードでの動作に切り替える。また、換気部１０ｂが動作オフである場合には、換気部１０ｂは、動作情報に基づいて外気取込モードで動作オンに設定する。この時、空調温度を現在の室内１２における温度に設定することで、運転者１１に、より違和感を覚えなくさせることができる。
　なお、換気部１０ｂがすでに外気取込モードで動作している場合、窓を開ける動作が行われてもよい。また、このような動作の切り替え等は、運転者１１の眠気のレベルに応じて自動的に行ってもよく、表示部２５を用いて運転者１１に動作の切り替え等を行うか否かを確認してもよい。運転者１１は、入力部２３を介して動作の切り替えを行うか否かを入力することで、眠気予測装置２０が機器制御部２４ｃによる動作情報の送信を行うか否かについて切り替えを行うことができる。
　＜酸素飽和度と眠気との関係＞
　ここで、酸素飽和度と対象者の眠気との間には、酸素飽和度が低いほど対象者の眠気が強くなるといった相関がある。この相関について、図６を用いて説明する。図６は、実施の形態に係る酸素飽和度と眠気との関係について説明する図である。図６の(ａ）は、酸素飽和度が９８％、９７％、及び９６％それぞれの場合において、時間経過とともに対象者の眠気がどのように変化するかを示すグラフである。
　図６の（ａ）に示すように、いずれの対象者においても、時間の経過とともに眠気が強まることがわかる。酸素飽和度が９８％（ＳｐＯ２＝９８％）の対象者においては、現在から、時間の経過とともに、わずかに眠気が強くなることが示されている。これに対して、酸素飽和度が９７％（ＳｐＯ２＝９７％）の対象者においては、酸素飽和度が９８％の対象者よりも眠気の強くなる速度が速い。つまり、短時間に眠気がより強まることがわかる。さらに、酸素飽和度が９６％（ＳｐＯ２＝９６％）の対象者においては、現在から、時間の経過とともに、顕著に眠気が強くなることが示されており、酸素飽和度が９７％の対象者よりも眠気の強くなる速度が速い。
　つまり、前述したように酸素飽和度が低いほど、対象者の眠気が強くなるといった相関がある。また、対象者の眠気のレベルを予測する際に、眠気予測装置２０の予測部２４ａは、このような曲線を用いて予測を実施する。
　一般に、対象者を取り巻く炭酸ガス濃度が高いほど、対象者の眠気が強まるということが推測されている。しかしながら、炭酸ガス濃度が高いにもかかわらず、眠気が強まりやすい対象者と眠気が強まりにくい対象者とが存在することが知られている。
　図６の（ｂ）は、眠気が強まりやすい対象者のグループ（敏感グループ）について、酸素飽和度と、眠気との相関を示す図である。また図６の（ｃ）は、眠気が強まりにくい対象者のグループ（非敏感グループ）について、酸素飽和度と、眠気との相関を示す図である。図６の（ｂ）および（ｃ）は、横軸に酸素飽和度（ＳｐＯ２）を、縦軸に、α波帯域率を用いてそれぞれ示している。なお、α波帯域率は、眠気が強いほど高い値を示す脳波の一種である。また、α波の計測は、１０００ｐｐｍ～４０００ｐｐｍの炭酸ガス濃度範囲において、前頭（Ｆｚ）、頭頂（Ｃｚ）、及び後頭（Ｏｚ）の３部位で計測し、それぞれα波帯域率を計算して予測した眠気を示した。なお、各計測は複数人の対象者に対して実施し、図中にはその平均値を示した。
　図６の（ｃ）に示す非敏感グループにおいては、炭酸ガス濃度に関わらず、いずれの対象者においても酸素飽和度が高い値（約９７％以上）を示した。また、各対象者において、α波帯域率があまり変化しないこと（つまり眠くなりにくいこと）が示された。
　これに対して、図６の（ｂ）に示す敏感グループにおいては、炭酸ガス濃度が高いほど酸素飽和度が低下する傾向（９６％～９７％前後）がみられた。またα波帯域率が高い値を示す（つまり眠くなりやすい）対象者が比較的多いことがわかった。
　これらの結果から、炭酸ガス濃度の上昇時において、酸素飽和度を検出することで、炭酸ガス濃度が高いにもかかわらず、眠気が強まりやすい対象者と眠気が強まりにくい対象者とを分離できることが示唆された。つまり、炭酸ガス濃度と酸素飽和度とを用いることで、炭酸ガス濃度及び酸素飽和度が検出されたとき以降における対象者の眠気のレベルをより精度よく予測することが可能となる。
　（その他の実施の形態）
　以上、本開示に係る眠気予測装置２０及び眠気予測方法について、上記実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記の実施の形態に限定されるものではない。例えば、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
　例えば、上記実施の形態における眠気予測装置２０は、さらに現在の対象者の眠気のレベルを推定してもよい。現在の対象者の眠気のレベルを推定するとは、各種計測値が得られた時点における対象者の眠気のレベルを各種計測値から推定することをいう。
　現在の対象者の眠気のレベルの推定においては、各種計測値として、心拍数及び心拍間隔（ＲＲＩ：Ｒ-Ｒ　Ｉｎｔｅｒｖａｌ）が用いられてもよい。また、心拍数及び心拍間隔に炭酸ガス濃度を組み合わせて眠気のレベルの推定を行ってもよい。例として、心拍数と炭酸ガス濃度との関係について図７を用いて説明する。
　図７は、心拍数と炭酸ガス濃度との関係について説明する図である。図７は、被検者が１５分間ある炭酸ガス濃度の空間にいた際に、空間に入った直後と１５分経過直前とにおいて心拍数を計測した結果を棒グラフで示している。横軸には１０００ｐｐｍ～４０００ｐｐｍまでの各炭酸ガス濃度を示している。また、棒グラフは、各炭酸ガス濃度に対して２つずつ表示されており、紙面左側が空間に入った直後の心拍数を示し、紙面右側が１５分経過直前の心拍数を示している。
　図７に示すように、炭酸ガス濃度が１０００ｐｐｍの空間と、炭酸ガス濃度が４０００ｐｐｍの空間とを比較したとき、有意に心拍数が上昇していることがわかる（有意水準ｐ＜０．０５）。つまり、炭酸ガス濃度の上昇とともに心拍数が上昇することが示唆された。ここで、炭酸ガス濃度が、上昇した際、対象者は、眠くなりやすいことがわかっている。一方で、心拍数が高いと眠くなりにくいことがわかっている。
　例えば、心拍数が上昇していたため対象者の眠気のレベルが低いと推定した際、炭酸ガス濃度の上昇によって単に心拍数が上昇しており、実際には対象者は、炭酸ガス濃度の影響で眠くなりやすいといった、誤った推定が行われてしまう場合がある。逆に、心拍数が低下していたため対象者の眠気のレベルが高いと推定した際、炭酸ガス濃度の低下によって単に心拍数が低下しており、実際には対象者は、炭酸ガス濃度の影響を受けずに眠くなりにくいといった、誤った推定も起こり得る。
　よって、心拍数を用いて対象者の眠気のレベルを推定する際に、炭酸ガス濃度を組み合わせて補正を行うことで、より精度よく眠気のレベルを推定することができる。
　また、心拍間隔についても同様の現象があることが示唆された。より具体的には、炭酸ガス濃度の上昇とともに心拍間隔のばらつきが小さくなることが示唆された。前述したように、炭酸ガス濃度が上昇した際、対象者は、眠くなりやすい。一方で、心拍間隔のばらつきが小さいと眠くなりにくいことがわかっている。
　よって、心拍間隔を用いて対象者の眠気のレベルを推定する際に、炭酸ガス濃度を組み合わせて補正を行うことで、より精度よく眠気のレベルを推定することができる。なお、心拍数と心拍間隔との両方を用いて対象者の眠気のレベルを推定してもよい。
　また、例えば、眠気予測装置２０は、移動体１０内に搭載されなくてもよい。例えば、オフィス等の空間内に設置されてもよい。また、この時、図５に示すように、表示部２５に検出した炭酸ガス濃度を単に表示させるだけでなく、炭酸ガス濃度に基づく室内１２の不快感を示す不快指数として表示してもよい。不快指数について、図８を用いて説明する。
　図８は、不快感と炭酸ガス濃度との関係について説明する図である。図８には、横軸にタスク前後それぞれにおける各炭酸ガス濃度を示し、縦軸に、各対象者が感じた快適感を示している。タスクは、１５分間で対象者が実施する作業である。また、快適感は、０を基準とし、増加するほど快適であること、および減少するほど不快であることを示している。つまり、快適感と不快感とは、一体的な指標である。
　図８に示すように炭酸ガス濃度１０００ｐｐｍの空間におけるタスクの前後では、快適感には、さほど変化が起こらない。一方で、炭酸ガス濃度４０００ｐｐｍの空間におけるタスクの前後では、快適感は、快適な正の値から不快な負の値に転じ、タスクを行うのに適した空間でないことがわかった。
　したがって、このように炭酸ガス濃度に基づく室内１２の不快感を示す不快指数を表示することで、対象者は、室内１２における炭酸ガス濃度の上昇に伴う業務効率の指標として認識しやすい。対象者は、空間の換気を不快指数に基づいて換気等を行うことで、予測される眠気を抑制するとともに作業に適した環境にすることができる。
　また、例えば、上記実施の形態においては、酸素飽和度を用いて段階的に眠気のレベルを予測する構成を説明したが、予測される眠気のレベルは、無段階の数値によって予測されてもよい。また、酸素飽和度の閾値をあらかじめ設定し、当該閾値を超える酸素飽和度が検出された場合のみ眠気が強くなると判定する２値の構成であってもよい。
　また、上記実施の形態においては、炭酸ガス濃度があらかじめ設定された閾値よりも高い場合に検出された酸素飽和度を用いる構成である。例えば、酸素飽和度が低い場合に、炭酸ガス濃度を用いて、眠気に基づくか否かを判定する構成であってもよい。酸素飽和度が低く、炭酸ガス同度が上昇していない場合には、運転者１１の健康状態に問題がある可能性があり、眠気のレベルとは異なる異常であることを警告してもよい。
　また、例えば、機器制御部２４ｃを用いて、換気部１０ｂの動作を切り替える構成を説明したが、眠気予測装置２０は、単に表示部２５に画像情報を表示することで、運転者１１に眠気に対する注意を促す構成であってもよい。
　また、例えば、本開示は、眠気予測装置２０として実現できるだけでなく、眠気予測装置２０の各構成要素が行う処理をステップとして含むプログラム、及び、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として実現することもできる。プログラムは、記録媒体に予め記録されていてもよく、あるいは、インターネットなどを含む広域通信網を介して記録媒体に供給されてもよい。
　つまり、上述した包括的又は具体的な態様は、システム、装置、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能な記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
　本開示は、移動体等に搭載され、運転者等の以降の眠気を現時点でのパラメータに基づいて予測するシステム等に利用される。
　　１０　移動体
　　１０ａ　ステアリング
　　１０ｂ　換気部
　　１１　運転者
　　１２　室内
　　２０　眠気予測装置
　　２１　炭酸ガス濃度検出部
　　２２　酸素飽和度検出部
　　２３　入力部
　　２４　制御部
　　２４ａ　予測部
　　２４ｂ　出力部
　　２４ｃ　機器制御部
　　２４ｄ　データベース
　　２５　表示部

Claims (8)

  1. 　室内の炭酸ガス濃度を検出する炭酸ガス濃度検出部と、
    　前記室内に存在する人の体内の酸素飽和度を検出する酸素飽和度検出部と、
    　検出された前記炭酸ガス濃度及び前記酸素飽和度に応じて、前記炭酸ガス濃度及び前記酸素飽和度が検出されたとき以降における前記人の眠気のレベルを予測する予測部と、
    　予測された前記眠気のレベルを示す情報を出力する出力部と
    　を備える眠気予測装置。
  2. 　前記予測部は、前記炭酸ガス濃度が閾値以上である場合には、前記酸素飽和度が第１数値であるときに前記人の眠気のレベルが第１レベルであると予測し、前記酸素飽和度が前記第１数値よりも低い第２数値であるときに前記人の眠気のレベルが前記第１レベルよりも強い眠気を示す第２レベルであると予測する
    　請求項１に記載の眠気予測装置。
  3. 　前記眠気予測装置は、移動体に搭載され、
    　前記室内は、前記移動体の室内であり、
    　前記人は、前記移動体の運転者である
    　請求項１又は２に記載の眠気予測装置。
  4. 　前記移動体は、前記人が前記移動体を運転する際に直接触れる操作部を備え、
    　前記酸素飽和度検出部は、前記操作部に取り付けられている
    　請求項３に記載の眠気予測装置。
  5. 　前記移動体は、前記室内を換気する換気部を備え、
    　前記眠気予測装置は、さらに、予測された前記眠気のレベルに応じて、前記換気部を制御する機器制御部を備える
    　請求項３又は４に記載の眠気予測装置。
  6. 　請求項３～５のいずれか一項に記載の眠気予測装置が前記室内に搭載された
    　移動体。
  7. 　炭酸ガス濃度検出部で検出された室内の炭酸ガス濃度を示す炭酸ガス濃度データ、及び、酸素飽和度検出部で検出された前記室内に存在する人の体内の酸素飽和度を示す酸素飽和度データを取得する取得ステップと、
    　取得された前記炭酸ガス濃度データ及び前記酸素飽和度データに応じて、前記炭酸ガス濃度及び前記酸素飽和度が検出されたとき以降における前記人の眠気のレベルを予測する予測ステップと、
    　予測された前記眠気のレベルを示す情報を出力する出力ステップと
    　を含む眠気予測方法。
  8. 　室内の炭酸ガス濃度を検出する炭酸ガス濃度検出部と、
    　前記室内に存在する人の体内の酸素飽和度を検出する酸素飽和度検出部と、
    　前記炭酸ガス濃度、前記酸素飽和度、及び前記人の眠気のレベルを対応付けるデータベースを参照することで、前記炭酸ガス濃度及び前記酸素飽和度が検出されたとき以降における前記人の眠気のレベルを予測する予測部と、
    　予測された前記眠気のレベルを示す情報を出力する出力部と
    　を備える眠気予測装置。
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