居眠り防止装置及びその方法
【課題】容易、且つ確実に居眠りの兆候を検出し、振動等の覚醒刺激を与えることによって居眠りを未然に居眠り防止装置を提供する。
【解決手段】左右の眼の脇に取り付けられ、眼球運動等による波形を検出可能な一対の電極１１・１２と、電極１１・１２により検出された波形を増幅する眼球運動増幅部１３と、眼球運動増幅部１３により増幅された波形から居眠りの兆候を検出する居眠り検出部１４と、居眠り検出部１４により検出された居眠りの兆候に基づき、覚醒刺激を与える覚醒部１５とを有する。
【解決手段】左右の眼の脇に取り付けられ、眼球運動等による波形を検出可能な一対の電極１１・１２と、電極１１・１２により検出された波形を増幅する眼球運動増幅部１３と、眼球運動増幅部１３により増幅された波形から居眠りの兆候を検出する居眠り検出部１４と、居眠り検出部１４により検出された居眠りの兆候に基づき、覚醒刺激を与える覚醒部１５とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、眼球運動により生じる波形に基づき、居眠りの兆候が検出された際には振動等の覚醒刺激を与えることによって居眠りを未然に防止する居眠り防止装置及びその方法である。
【背景技術】
【０００２】
居眠りは、社会生活上様々な悪影響を与えている。特に自動車の運転中における運転者の居眠りは事故発生の一因となっており、居眠り運転を防止する様々な方法や装置が開発されている。特許文献１には、ＣＣＤカメラを用いて撮像した運転者の眼球の動きに基づいて、運転者が居眠り状態であることを判定する運転者の居眠り防止装置が開示されている。また、特許文献２には、運転者の脳波を測定し、α波帯域の振幅値の比に基づき、運転者の居眠り状態を検出する居眠り防止装置が開示されている。さらに、特許文献３には、運転者の耳に掛けて使用するものであって、運転者の頭や姿勢が前のめりに傾いた場合に居眠り状態であると判断し、運転者に振動を与えることにより運転者の居眠りを防止する居眠り防止器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３７０５５９号公報
【特許文献２】特開平７-７９９３６号公報
【特許文献３】特開２０１０−２２０９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載の居眠り防止装置は、ＣＣＤカメラ等を用いて撮像した運転者の眼球を画像解析することによって、居眠り状態であるか否かを判定するため、その装置構成は複雑であり、製造コストの増加を招く結果となる。また、特許文献２記載の居眠り防止装置は、微弱な脳波を検出するセンサの性能やセンサを取り付ける位置によって、居眠りの判定結果が影響されるため、正確な居眠り判定は困難である。さらに、特許文献３の居眠り防止器は、一定角度以上首が傾いた状態となって始めて居眠り状態であると判定するため、居眠り状態を判定するタイミングが遅いという問題があると共に、運転者の個人差により、居眠り状態と判定することが困難な場合もある。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑み提案するものであって、眼球運動により生じる波形に基づき、簡便、且つ正確に居眠りの兆候を検出し、装着者に覚醒刺激を与えることが可能な居眠り防止装置を提供する目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の居眠り防止装置は、左右の眼の脇に取り付けられ、眼球運動等による波形を検出可能な一対の電極と、前記電極により検出された波形を増幅する眼球運動増幅部と、前記眼球運動増幅部により増幅された波形から居眠りの兆候を検出する居眠り検出部と、前記居眠り検出部により検出された居眠りの兆候に基づき、覚醒刺激を与える覚醒部とを有することを特徴とする。
この構成により、眼球運動により生じる波形に基づき、居眠りの兆候を確実に検出し、装着者に覚醒部が覚醒刺激を与えることにより、居眠りを未然に防止することができる。ここで、居眠りの兆候とは、覚醒状態から居眠り状態に移る直前におこる兆候をいう。
【０００７】
本発明の居眠り防止装置は、居眠りの兆候を検出する装置本体と、覚醒刺激を与える覚醒部本体とを有する居眠り防止装置であって、前記装置本体は、左右の眼の脇に取り付けられる一対の電極と、前記電極により検出された波形を増幅する眼球運動増幅部と、前記眼球運動増幅部により増幅された波形から居眠りの兆候を検出する居眠り検出部と、前記居眠り検出部により検出された居眠りの兆候情報を送信する第１通信部とを備え、前記覚醒部本体は、前記第１通信部により送信された居眠りの兆候情報を受信する第２通信部と、前記第２通信部により受信した居眠りの兆候情報に基づき、覚醒刺激を与える覚醒部とを備えることを特徴とする。
この構成により、装置本体とは別に、覚醒部本体を装着者の任意な箇所に装着することができるため、装置本体の小型化、軽量化を図ることができる。
【０００８】
本発明の居眠り防止装置は、前記居眠り検出部が、前記眼球運動増幅部により増幅された波形から眼球運動に相当する振幅を示す波形であるか否かを判定する振幅判定部と、前記振幅判定部により判定された波形から覚醒状態から睡眠状態に入る直前の周期を示す波形であるか否かを判定する周期判定部と、前記周期判定部により判定された波形の傾きを算出する傾き算出部と、前記傾き算出部により算出された傾きが傾き閾値以下である場合に、居眠りの兆候と判定する居眠り判定部とから構成されることを特徴とする。
この構成により、眼球運動による波形の振幅、周期及び傾きから居眠りの兆候を容易に、且つ確実に検出することが可能となる。
【０００９】
本発明の居眠り防止装置は、前記居眠り検出部が前記居眠りの兆候を２回以上連続して検出することにより、前記覚醒部が覚醒刺激を与えることを特徴とする。
この構成により、居眠りの兆候の検出の精度を向上させることができる。
【００１０】
本発明の居眠り防止装置は、前記電極が、バネ形電極チップであることを特徴とする。
この構成により、装着者がそのまま装着することができ、使用後も拭き取り等が不要であるため、容易に使用可能である。
【００１１】
本発明の居眠り防止方法は、左右の眼の脇に取り付けられる一対の電極により、眼球運動等による波形を検出する波形検出工程と、前記電極により検出された波形を増幅する眼球運動増幅工程と、前記眼球運動増幅工程により増幅された波形から居眠りの兆候を検出する居眠り検出工程と、前記居眠り検出工程により検出された居眠りの兆候に基づき、覚醒刺激を与える覚醒工程とを有する。
この構成により、眼球運動により生じた波形により、居眠りの兆候を検出し、覚醒刺激が与えられることにより、居眠りを未然に防止することができる。
【００１２】
本発明の居眠り防止方法は、前記居眠り検出工程が、前記眼球運動増幅工程により増幅された波形から眼球運動に相当する振幅を示す波形であるか否かを判定する振幅判定工程と、前記振幅判定工程により判定された波形から覚醒状態から睡眠状態に入る直前の周期を示す波形であるか否かを判定する周期判定工程と、前記周期判定工程により判定された波形の傾きを算出する傾き算出工程と、前記傾き算出工程により算出された傾きが傾き閾値以下である場合に、居眠りの兆候と判定する居眠り判定工程とを有することを特徴とする。
この構成により、眼球運動により生じた波形の振幅、周期及び傾きより、居眠りの兆候を容易に、且つ確実に検出することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の居眠り防止装置を用いることによって、眼球運動により生じた波形から居眠りの兆候を検出すると、覚醒刺激が与えられることによって居眠りを未然に防止することが可能である。眼球運動により生じる波形の値は脳波の数十倍であるため、居眠りの兆候の検出は比較的容易である。また眼球運動による波形は個人差が小さいため、居眠りの兆候を正確に検出することができる。なお、居眠りの兆候とは、覚醒状態から居眠り状態に移る直前におこる兆候をいう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態の居眠り防止装置の全体図。
【図２】第１実施形態の居眠り防止装置のブロック図。
【図３】第１実施形態の一対の電極が検出する波形の一例を示す図。
【図４】眼球運動による波形の理想的な波形の一例を示す図。
【図５】第１実施形態の居眠り防止装置による居眠りの兆候を検出した際の処理手順を示すフローチャート。
【図６】第２実施形態の居眠り防止装置のブロック図。
【図７】第３実施形態の居眠り防止装置のブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
〔第１実施形態の居眠り防止装置〕
本発明による第１実施形態の居眠り防止装置について図面を参照して説明する。図１は第１実施形態の居眠り防止装置の全体図、図２は第１実施形態の居眠り防止装置のブロック図である。
【００１６】
〈第１実施形態の居眠り防止装置の構成〉
第１実施形態の居眠り防止装置１０は、左右の眼の脇に取り付けられ、眼球運動等による波形を検出可能な一対の電極である左眼球用電極１１・右眼球用電極１２と、左右眼球用電極１１・１２により検出された波形を増幅する眼球運動増幅部１３と、眼球運動増幅部１３により増幅された波形から居眠りの兆候を検出する居眠り検出部１４と、居眠り検出部１４により検出された居眠りの兆候に基づき、覚醒刺激を与える覚醒部１５とを有する。図示しないが、左右眼球用電極１１・１２は、導体を介して、眼球運動増幅部１３と電気的に接続されており、同様に眼球運動増幅部１３は居眠り検出部１４と電気的に接続され、居眠り検出部１４は覚醒部１５と電気的に接続されている。なお、居眠りの兆候とは、覚醒状態から居眠り状態に移る直前におこる兆候をいう。
【００１７】
左右眼球用電極１１・１２は左眼、又は右眼の脇に貼布されるＥＯＧ電極である。ここで、ＥＯＧ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｃｕｌｏｇｒａｍ）とは、眼球運動の測定方法として、網膜と角膜との間の電気信号を利用する測定方法である。即ち、眼球は、角膜側が正に帯電し、網膜側が負に帯電している。そのため、ＥＯＧ電極からなる左右眼球用電極１１・１２を眼の脇に貼付することにより、左右眼球が左右方向へ横移動することにより生じる電気信号を、左右眼球用電極１１・１２は波形として検出する。また、左右眼球用電極１１・１２が検出する波形には、左右の眼球運動以外、例えば瞼の開閉運動や顎の運動等による波形も含まれる。
【００１８】
本実施形態では、左右眼球用電極１１・１２はバネ型電極チップであり、左右眼球用電極１１・１２を装着する際、クリーム等を塗布する必要が無く、使用後も拭き取り等が不要である。
【００１９】
眼球運動増幅部１３は、いわゆるアンプで構成されており、それぞれ左右眼球用電極１１・１２から検出された波形を増幅する。なお、眼球運動増幅部１３は、図示しないアースが接続される。
【００２０】
居眠り検出部１４は、居眠りの兆候を検出すると、覚醒部１５に居眠りの兆候情報を送信する。ここで、居眠りの兆候の検出方法としては、睡眠初期に現れる特徴的な現象である眼球が遅い周期で左右に移動するというＳＥＭ（ｓｌｏｗ ｅｙｅ ｍｏｖｅｍｅｎｔ）が知られており、覚醒状態から睡眠状態に入る際には、眼球運動が一定時間停止するため、一定時間内の眼球横移動がゆっくりとなる現象を検出する方法であり、本実施形態においてもＳＥＭによる居眠りの兆候の検出方法を採用している。
【００２１】
居眠り検出部１４は、ＣＰＵ等からなる制御部であり、後述する記憶部１８内の各種プログラムに応じて居眠り防止装置１０の全体動作を制御する中央演算処理装置である。居眠り検出部１４は、振幅判定部１６と、周期判定部１７１と、傾き算出部１７２と、居眠り判定部１７３とから構成される。
【００２２】
振幅判定部１６は、眼球運動増幅部１３により増幅された眼球運動や顎の運動等による波形から眼球運動による波形の振幅を示す波形であるか否かを判定する。即ち、振幅判定部１６は、波形の振幅が所定の閾値の範囲内である場合、眼球運動による波形であると判定し、所定の閾値の範囲外である場合、眼球運動による波形でないと判定する。ここで、眼球運動による波形は、眼球運動以外、例えば顎の運動等による波形と比較して振幅値が大きいという特性を有しており、振幅判定部１６が眼球運動増幅部１３により増幅された眼球運動や顎の運動等による波形から眼球運動による波形を容易に判定可能である。なお、波形の振幅とは、図３に示すように入力波形の電圧値が０から０になるまでの最大値（絶対値）とする。
【００２３】
本実施形態では、眼球運動による波形を示す波形の振幅の閾値範囲は、振幅下限値を「○○μＶ」とし、振幅上限値を「××μＶ」とし、適宜設定可能な値である。尚、振幅下限値及び振幅上限値は予め記憶部１８に記憶させておくことよい。
【００２４】
周期判定部１７１は、振幅判定部１６により判定された眼球運動による波形から覚醒状態から睡眠状態に入る直前の周期を示す波形であるか否かを判定する。覚醒状態では、眼球運動横移動は活発であるため、眼球運動による波形の周期は短い。一方、覚醒状態から睡眠状態に入る際、眼球運動は一定時間停止するため、一定時間内の眼球横移動がゆっくりとなり、眼球運動による波形の周期は長くなる傾向がみられる。この傾向に基づき、周期判定部１７１は、振幅判定部１６が判定した眼球運動による波形から、その波形の周期が周期下限値以上、且つ周期上限値以下である場合、覚醒状態から睡眠状態に入る直前の周期を示す眼球運動による波形であると判定する。なお、波形の周期とは、入力波形の電圧値が０から０になるまでの長さとする（図３参照）。
【００２５】
本実施形態では、眼球運動の波形の周期の閾値範囲は、周期下限値を「○×ｓｅｃ」とし、周期上限値「×○ｓｅｃ」とし、適宜設定可能な値である。尚、周期下限値及び周期上限値は予め記憶部１８に記憶させておくことよい。
【００２６】
傾き算出部１７２は、周期判定部１７１により判定された眼球運動による波形の傾きを算出する。眼球運動による波形の傾きは、波形の周期と波形の振幅とから算出される。具体的には、眼球運動による波形の傾きは、入力波形の電圧値が０となった点と振幅下限値を超えた点を結んだ線と、電圧が０の軸との成す角度である（図４参照）。算出された眼球運動による波形の傾きは、後述する居眠り判定部１７３に出力される。
【００２７】
居眠り判定部１７３は、傾き算出部１７２により算出された波形の傾きが傾き閾値以下である場合に、居眠りの兆候と判定する。眼球運動による波形にはノイズが含まれている可能性があるため、居眠り判定部１７３は、傾き算出部１７２により算出された波形の傾きが傾き閾値以下である場合、居眠りの兆候であると判定する。一方、算出された波形の傾きが傾き閾値以上である場合、急激すぎる変化とみなし、居眠りの兆候ではなく、ノイズと判定する。
【００２８】
本実施形態では、図４に示す理想的な眼球運動による波形において、振幅の最大値は周期の２分の１の点となるとみなされることから、居眠りの兆候であると判定可能な眼球運動の波形の傾き閾値として、振幅下限値と周期下限値を所定の大きさで分割したものとから算出する。
【００２９】
また、居眠り判定部１７３が居眠りの兆候を２回連続検出した場合、居眠り検出部１４が居眠りの兆候情報を覚醒部１５に送信させてもよい。さらに、連続した眼球運動による波形の振幅が、プラス方向とマイナス方向とに逆点している場合、居眠り判定部１７３が居眠りの兆候であると判定してもよく、連続した眼球運動による波形が所定の時間内で発生している場合、居眠り判定部１７３が居眠りの兆候であると判定してもよい。
【００３０】
覚醒部１５は、居眠り検出部１４が居眠りの兆候を検出すると、居眠り防止装置１０の装着者に覚醒刺激を与える。即ち、覚醒部１５は、居眠り検出部１４より送信された居眠りの兆候情報を受信すると、振動モーターから構成された覚醒部１５は覚醒刺激として居眠り防止装置１０の装着者に振動を与える。
【００３１】
記憶部１８は、不揮発性メモリ（内部メモリ）からなり、例えば、フラッシュメモリなどによって構成される。記憶部１８はプログラム領域とデータ領域とを有し、前記プログラム領域には、後述する図５に示す処理手順に応じて第１実施形態を実現するためのプログラムが格納されている。前記データ領域には、眼球運動による波形の振幅下限値、振幅上限値、周期下限値、周期上限値及び傾き閾値が格納されている。
【００３２】
装置本体２０は樹脂、又は金属から形成されており、装置本体２０は装着者の額上に容易に配置でき、名刺より１、２周り程度小さい筐体形状である。装置本体２０の両端には、装着バンド２１が取り付けられており、装置本体２０を額の中心に合わせるようにして、装着者の頭部に装着することが可能である。
【００３３】
装着バンド２１は、伸縮性のある素材、又は装着者の頭部のサイズに合わせて長さが自在に調整できる構成であるとよい。さらに、装着バンド２１は装着者の汗等による影響を回避するため、通気性や耐水性に優れた素材であると好適である。
【００３４】
また装置本体２０内部に居眠り検出部１４及び覚醒部１５の駆動源として、図示しない小型バッテリーや小型電池等、例えばコイン型リチウム電池が内蔵されており、小型電池等は居眠り検出部１４及び覚醒部１５と電気的に接続される。
【００３５】
〈第１実施形態の居眠り防止装置の処理手順〉
居眠り防止装置１０による居眠りの兆候を検出した際の処理手順を、図５に示すフローチャートにより説明する。装着者は左右眼球用電極１１・１２がそれぞれ左右の眼の脇に、装置本体２０が装着者の額の中心に位置するように居眠り防止装置１０を装着する。
【００３６】
ステップＳ１０１において、左右眼球用電極１１・１２が眼球運動や顎の運動等により生じた電気信号による波形を検出し、検出した波形を眼球運動増幅部１３に出力する。
【００３７】
ステップＳ１０２において、眼球運動増幅部１３が、ステップＳ１０１により検出した波形を増幅し、増幅した波形を居眠り検出部１４に出力する。
【００３８】
ステップＳ１０３において、居眠り検出部１４の振幅判定部１６が、眼球運動増幅部１３により増幅された眼球運動や顎の運動等による波形から眼球運動による波形の振幅を示す波形であるか否かを判定する。即ち、振幅判定部１６は、波形の振幅が所定の閾値の範囲内である場合、眼球運動による波形であると判定し、所定の閾値の範囲外である場合、眼球運動による波形でないと判定する。なお、波形の振幅とは、図３に示すように入力波形の電圧値が０から０になるまでの最大値（絶対値）とする。
【００３９】
本実施形態では、眼球運動による波形を示す波形の振幅の閾値範囲は、振幅下限値を「○○μＶ」とし、振幅上限値を「××μＶ」とし、適宜設定可能な値である。
【００４０】
ステップＳ１０４において、居眠り検出部１４の周期判定部１７１は、振幅判定部１６により判定された眼球運動による波形から覚醒状態から睡眠状態に入る直前の周期を示す波形であるか否かを判定する。具体的には、周期判定部１７１は、振幅判定部１６が判定した眼球運動による波形から、その波形の周期が周期下限値以上、且つ周期上限値以下である場合、覚醒状態から睡眠状態に入る直前の周期を示す眼球運動による波形であると判定する。なお、波形の周期とは、入力波形の電圧値が０から０になるまでの長さとする（図３参照）。
【００４１】
本実施形態では、眼球運動の波形の周期の閾値範囲は、周期下限値を「○×ｓｅｃ」とし、周期上限値「×○ｓｅｃ」とし、適宜設定可能な値である。尚、周期下限値及び周期上限値は予め記憶部１８に記憶させておくことよい。
【００４２】
ステップＳ１０５において、傾き算出部１７２は、周期判定部１７１により判定された眼球運動による波形の傾きを算出する。眼球運動による波形の傾きは、波形の周期と波形の振幅とから算出される。具体的には、眼球運動による波形の傾きは、入力波形の電圧値が０となった点と振幅下限値を超えた点を結んだ線と、電圧が０の軸との成す角度である（図４参照）。
【００４３】
ステップＳ１０６において、居眠り判定部１７３は、傾き算出部１７２により算出された波形の傾きが傾き閾値以下である場合に、居眠りの兆候と判定する。眼球運動による波形にはノイズが含まれている可能性があるため、居眠り判定部１７３は、傾き算出部１７２により算出された波形の傾きが傾き閾値以下である場合、居眠りの兆候であると判定すると共に、居眠りの兆候情報を覚醒部１６に送信し、ステップＳ１０７に進む。一方、算出された波形の傾きが傾き閾値以上である場合、居眠りの兆候ではないと判定し、左右眼球用電極１１・１２による眼球運動による波形の検出に戻る。本実施形態では、眼球運動の波形の傾き閾値は、振幅下限値と周期下限値を所定の大きさで分割したものとから算出される値である。
【００４４】
また、居眠り判定部１７３は、２回連続して居眠りの兆候を検出した後、ステップＳ１０７に進む構成としてもよい。さらに、連続した眼球運動による波形の振幅が、プラス方向とマイナス方向とに逆点した際、ステップＳ１０７に進む構成としてもよく、連続した眼球運動による波形が所定の時間内で発生した際、ステップＳ１０７に進む構成としてもよい。これらの構成により、居眠り判定部１７３による居眠りの兆候の検出精度をより一層向上させることができる。
【００４５】
ステップＳ１０７において、覚醒部１６は、ステップＳ１０６より送信された居眠りの兆候情報を受信後、覚醒部１６を構成する振動モーターを作動させることにより装着者に振動を与え、装着者の居眠りを未然に防止する。
【００４６】
〈第１実施形態の効果〉
第１実施形態の居眠り防止装置１０は、いわゆるＳＥＭに基づき、装着者の居眠りの兆候を検出し、装着者に覚醒刺激を与えることによって居眠りを未然に防止することが可能である。ＳＥＭは個人差が小さいため、正確、且つ確実に居眠りの兆候を検出できる。
【００４７】
第１実施形態の居眠り防止装置１０は、眼球運動による波形の振幅、周期及び傾きから居眠りの兆候を容易に、且つ確実に検出することが可能となる。また、居眠りの兆候を２回連続検出した場合や、連続した眼球運動による波形の振幅が、プラス方向とマイナス方向とに逆点した場合や、連続した眼球運動による波形が所定の時間内で発生している場合に、居眠り判定部１７３が居眠りの兆候であると判定することにより、居眠りの兆候の検出精度をより一層向上させるとができる。
【００４８】
第１実施形態の居眠り防止装置１０の電極が、バネ形電極チップであることにより、装着する際、クリーム等を塗布する必要が無く、使用後も拭き取り等が不要である。
【００４９】
第１実施形態の居眠り防止装置１０は、電極、電子回路、バイブレータ的な小型モータ、駆動源として小型電池とから構成されており、装着者の頭部に装着可能な大きさ、寸法、重さで実現されており、装着者にかかる負担はきわめて小さく、長時間装着可能である。
【００５０】
〔第２実施形態の居眠り防止装置〕
次に、第２実施形態の居眠り防止装置１０ａについて説明する。図６は本発明による第２実施形態の居眠り防止装置のブロック図である。
【００５１】
〈第２実施形態の居眠り防止装置の構成〉
第２実施形態の居眠り防止装置１０ａは、居眠りの兆候を検出する装置本体２０ａと覚醒部３３を備える覚醒部本体３０とが別個からなる構成である。ここで、第１実施形態の居眠り防止装置１０と同じ構成については、同じ符号を付与し、詳細な説明は省略する。
【００５２】
装置本体２０ａは、眼球運動増幅部１３と、居眠り検出部１４と、記憶部１８と、第１通信部１９とを備える。居眠り検出部１４は、居眠りの兆候を検出すると、居眠りの兆候情報を第１通信部１９から後述する覚醒部本体３０に送信する。
【００５３】
第１通信部１９は、後述の覚醒部本体３０に設けられた第２通信部３１と相互に無線通信をすることができる。居眠りの兆候が判定された際、第１通信部１９は第２通信部３１に居眠りの兆候情報を送信する。
【００５４】
覚醒部本体３０は、第２通信部３１と制御部３２と覚醒部３３とを備える。覚醒部本体３０は、装着者のポケットに収まる程度の大きさにすることができ、また腕時計型等とする場合、装着者の手首に装着できる。さらに、覚醒部本体３０は、図示しない記憶部を有しており、記憶部は、記憶部１８と同様にフラッシュメモリなどによって構成され、後述する処理手順に応じて第２実施形態を実現するためのプログラムが格納されている。なお、腕時計型以外にも、装着者の腕に装着できる形状にしてもよい。
【００５５】
第２通信部３１は、第１通信部１９から送信された居眠りの兆候情報を受信する。制御部３２は、ＣＰＵ等からなり、第２通信部３１が居眠りの兆候情報を受信した際、覚醒部３３を作動させる。覚醒部３３は、振動モーター等から構成され、覚醒刺激として居眠り防止装置１０ａの装着者に振動を与える。なお、覚醒部本体３０内部に覚醒部３３等の駆動源として、図示しない小型電池等が内蔵されており、小型電池等は覚醒部３３等と電気的に接続される。
【００５６】
〈第２実施形態の居眠り防止装置の処理手順〉
次に、第２実施形態の居眠り防止装置１０ａによる居眠りの兆候を検出した時の処理手順は、図３に示す第１実施形態の居眠り防止装置１０の処理手順と一部の手順を除き、ほぼ同じであるため、第１実施形態と異なる手順のみ、以下説明する。
【００５７】
ステップＳ１０６において、居眠り判定部１７３は、傾き算出部１７２により算出された波形の傾きが傾き閾値以下である場合に、居眠りの兆候であると判定すると、居眠り検出部１４は第１通信部１９から覚醒部本体３０に設けられた第２通信部３１に居眠りの兆候情報を送信する。
【００５８】
ステップＳ１０７において、ステップＳ１０６により送信された居眠りの兆候情報を第２通信部３１が受信すると、制御部３２は覚醒部３３を構成する振動モーターを作動させ、装着者に振動を与えることにより、装着者の居眠りを未然に防止する。
【００５９】
〈第２実施形態の効果〉
第２実施形態の居眠り防止装置１０ａは、居眠りの兆候を検出する装置本体２０ａと覚醒部３３を備えた覚醒部本体３０とが別個である構成であるため、装置本体２０ａの小型化及び軽量化を図ることができる。また、第２実施形態の居眠り防止装置１０ａは、ポケットに収まる、又は第三者には腕時計と視認されるため、第三者により気付かれずに居眠りを未然に防止することが可能となる。
【００６０】
〔第３実施形態の居眠り防止装置〕
次に、第３実施形態の居眠り防止装置１０ｂについて説明する。図７は本発明による第３実施形態の居眠り防止装置１０ｂのブロック図である。
【００６１】
〈第３実施形態の居眠り防止装置の構成〉
第３実施形態の居眠り防止装置１０ｂは、居眠りの兆候を検出する装置本体２０ｂと、第２実施形態の覚醒部本体３０に代えて装着者が所有する携帯電話機４０とから構成される。ここで、第１、第２実施形態の居眠り防止装置１０、１０ａと同じ構成については、同じ符号を付与し、詳細な説明は省略する。
【００６２】
記憶部１８には、予め携帯電話機４０の電話番号、又はメールアドレスが格納される。また、第１通信部１９は、携帯電話機４０と相互に無線通信をすることができる。
【００６３】
携帯電話機４０は、居眠り防止装置１０ｂ専用である必要はなく、装着者が既に所有する携帯電話機であればよい。居眠り検出部１４によって、居眠りの兆候が検出されると、携帯電話機４０に何らかの信号、例えば電話、又はメールが送信されることにより、予め設定された携帯電話機４０のバイブレーション機能等を作動させ、装着者に覚醒刺激を与える。
【００６４】
〈第３実施形態の居眠り防止装置の処理手順〉
次に、第３実施形態の居眠り防止装置１０ｂによる居眠りの兆候を検出した時の処理手順は、図３に示す第１実施形態の居眠り防止装置１０の処理手順と一部の手順を除き、ほぼ同じであるため、第１実施形態と異なる手順のみ、以下説明する。
【００６５】
ステップＳ１０６において、居眠り判定部１７３は、傾き算出部１７２により算出された波形の傾きが傾き閾値以下である場合に、居眠りの兆候であると判定すると、居眠り検出部１４は、記憶部１８に予め記憶させた携帯電話機４０の電話番号、又はメールアドレスに基づき、第１通信部１９から携帯電話機４０に電話をかけ、又はメールを送信する。
【００６６】
ステップＳ１０７において、携帯電話機４０が、ステップＳ１０６による電話を着信、又はメールを受信すると、予め設定した携帯電話機４０のバイブレーション機能が作動する。そして、装着者に振動刺激を与え、装着者の居眠りを未然に防止する。
【００６７】
〈第３実施形態の効果〉
第３実施形態の居眠り防止装置１０ｂは、居眠りの兆候が検出された際、装着者の所持する携帯電話機４０の機能、例えば振動等させることにより、居眠りを未然に防止することが可能となる。また、居眠り防止装置１０ｂは覚醒部として携帯電話機の機能を利用してるため、装置本体２０ｂに覚醒部を設ける必要はなく、また第２実施形態の覚醒部本体３０も必要がないため、居眠り防止装置１０ｂの製造コストをより低減出来ると共に、居眠り防止装置１０ｂの小型化・軽量化を図ることも可能となる。
【００６８】
〔実施形態の変形例等〕
本明細書開示の発明は、各発明や実施形態の構成の他に、適用可能な範囲で、これらの部分的な構成を本明細書開示の他の構成に変更して特定したもの、或いはこれらの構成に本明細書開示の他の構成を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な構成を部分的な作用効果が得られる限度で削除して特定した上位概念化したものを含み、下記の変形例等も包含する。
【００６９】
第１実施形態の居眠り防止装置１０を、メガネフレームと一体化して設ける構成とすることができる。左右眼球用電極１１・１２がメガネフレームの左右テンプル部に設け、且つ覚醒部１５がメガネフレームのブリッジ部に設ける構成とすることも可能である。メガネフレームと一体化して設けられているため、第三者に気付かれることなく、装着者の居眠りを未然に防止することができる。
【００７０】
第１〜第３実施形態では、覚醒刺激として装着者に振動を与える構成としたが、音や光といった覚醒刺激を与える構成としてもよい。
【００７１】
第２、３実施形態では、覚醒部を装置本体ではなく、覚醒部本体に設ける構成としたが、居眠り検出部１４を装置本体でなく、覚醒部本体に設ける構成としてもよい。これにより、装着者の頭部に装着させる装置本体のさらなる軽量化を図ることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、運転手等を始めとする装着者の居眠りを未然に防止する居眠り防止装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１０、１０ａ、１０ｂ…居眠り防止装置 １１…左眼球用電極
１２…右眼球用電極 １３…眼球運動増幅部
１４…居眠り検出部 １５、３３…覚醒部
１６…振幅判定部 １８…記憶部
１９…第１通信部 ２０、２０ａ、２０ｂ…装置本体
２１…装着バンド ３０…振動部本体
３１…第２通信部 ３２…制御部
４０…携帯電話 １７１…周期判定部
１７２…傾き算出部 １７３…居眠り判定部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、眼球運動により生じる波形に基づき、居眠りの兆候が検出された際には振動等の覚醒刺激を与えることによって居眠りを未然に防止する居眠り防止装置及びその方法である。
【背景技術】
【０００２】
居眠りは、社会生活上様々な悪影響を与えている。特に自動車の運転中における運転者の居眠りは事故発生の一因となっており、居眠り運転を防止する様々な方法や装置が開発されている。特許文献１には、ＣＣＤカメラを用いて撮像した運転者の眼球の動きに基づいて、運転者が居眠り状態であることを判定する運転者の居眠り防止装置が開示されている。また、特許文献２には、運転者の脳波を測定し、α波帯域の振幅値の比に基づき、運転者の居眠り状態を検出する居眠り防止装置が開示されている。さらに、特許文献３には、運転者の耳に掛けて使用するものであって、運転者の頭や姿勢が前のめりに傾いた場合に居眠り状態であると判断し、運転者に振動を与えることにより運転者の居眠りを防止する居眠り防止器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３７０５５９号公報
【特許文献２】特開平７-７９９３６号公報
【特許文献３】特開２０１０−２２０９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載の居眠り防止装置は、ＣＣＤカメラ等を用いて撮像した運転者の眼球を画像解析することによって、居眠り状態であるか否かを判定するため、その装置構成は複雑であり、製造コストの増加を招く結果となる。また、特許文献２記載の居眠り防止装置は、微弱な脳波を検出するセンサの性能やセンサを取り付ける位置によって、居眠りの判定結果が影響されるため、正確な居眠り判定は困難である。さらに、特許文献３の居眠り防止器は、一定角度以上首が傾いた状態となって始めて居眠り状態であると判定するため、居眠り状態を判定するタイミングが遅いという問題があると共に、運転者の個人差により、居眠り状態と判定することが困難な場合もある。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑み提案するものであって、眼球運動により生じる波形に基づき、簡便、且つ正確に居眠りの兆候を検出し、装着者に覚醒刺激を与えることが可能な居眠り防止装置を提供する目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の居眠り防止装置は、左右の眼の脇に取り付けられ、眼球運動等による波形を検出可能な一対の電極と、前記電極により検出された波形を増幅する眼球運動増幅部と、前記眼球運動増幅部により増幅された波形から居眠りの兆候を検出する居眠り検出部と、前記居眠り検出部により検出された居眠りの兆候に基づき、覚醒刺激を与える覚醒部とを有することを特徴とする。
この構成により、眼球運動により生じる波形に基づき、居眠りの兆候を確実に検出し、装着者に覚醒部が覚醒刺激を与えることにより、居眠りを未然に防止することができる。ここで、居眠りの兆候とは、覚醒状態から居眠り状態に移る直前におこる兆候をいう。
【０００７】
本発明の居眠り防止装置は、居眠りの兆候を検出する装置本体と、覚醒刺激を与える覚醒部本体とを有する居眠り防止装置であって、前記装置本体は、左右の眼の脇に取り付けられる一対の電極と、前記電極により検出された波形を増幅する眼球運動増幅部と、前記眼球運動増幅部により増幅された波形から居眠りの兆候を検出する居眠り検出部と、前記居眠り検出部により検出された居眠りの兆候情報を送信する第１通信部とを備え、前記覚醒部本体は、前記第１通信部により送信された居眠りの兆候情報を受信する第２通信部と、前記第２通信部により受信した居眠りの兆候情報に基づき、覚醒刺激を与える覚醒部とを備えることを特徴とする。
この構成により、装置本体とは別に、覚醒部本体を装着者の任意な箇所に装着することができるため、装置本体の小型化、軽量化を図ることができる。
【０００８】
本発明の居眠り防止装置は、前記居眠り検出部が、前記眼球運動増幅部により増幅された波形から眼球運動に相当する振幅を示す波形であるか否かを判定する振幅判定部と、前記振幅判定部により判定された波形から覚醒状態から睡眠状態に入る直前の周期を示す波形であるか否かを判定する周期判定部と、前記周期判定部により判定された波形の傾きを算出する傾き算出部と、前記傾き算出部により算出された傾きが傾き閾値以下である場合に、居眠りの兆候と判定する居眠り判定部とから構成されることを特徴とする。
この構成により、眼球運動による波形の振幅、周期及び傾きから居眠りの兆候を容易に、且つ確実に検出することが可能となる。
【０００９】
本発明の居眠り防止装置は、前記居眠り検出部が前記居眠りの兆候を２回以上連続して検出することにより、前記覚醒部が覚醒刺激を与えることを特徴とする。
この構成により、居眠りの兆候の検出の精度を向上させることができる。
【００１０】
本発明の居眠り防止装置は、前記電極が、バネ形電極チップであることを特徴とする。
この構成により、装着者がそのまま装着することができ、使用後も拭き取り等が不要であるため、容易に使用可能である。
【００１１】
本発明の居眠り防止方法は、左右の眼の脇に取り付けられる一対の電極により、眼球運動等による波形を検出する波形検出工程と、前記電極により検出された波形を増幅する眼球運動増幅工程と、前記眼球運動増幅工程により増幅された波形から居眠りの兆候を検出する居眠り検出工程と、前記居眠り検出工程により検出された居眠りの兆候に基づき、覚醒刺激を与える覚醒工程とを有する。
この構成により、眼球運動により生じた波形により、居眠りの兆候を検出し、覚醒刺激が与えられることにより、居眠りを未然に防止することができる。
【００１２】
本発明の居眠り防止方法は、前記居眠り検出工程が、前記眼球運動増幅工程により増幅された波形から眼球運動に相当する振幅を示す波形であるか否かを判定する振幅判定工程と、前記振幅判定工程により判定された波形から覚醒状態から睡眠状態に入る直前の周期を示す波形であるか否かを判定する周期判定工程と、前記周期判定工程により判定された波形の傾きを算出する傾き算出工程と、前記傾き算出工程により算出された傾きが傾き閾値以下である場合に、居眠りの兆候と判定する居眠り判定工程とを有することを特徴とする。
この構成により、眼球運動により生じた波形の振幅、周期及び傾きより、居眠りの兆候を容易に、且つ確実に検出することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の居眠り防止装置を用いることによって、眼球運動により生じた波形から居眠りの兆候を検出すると、覚醒刺激が与えられることによって居眠りを未然に防止することが可能である。眼球運動により生じる波形の値は脳波の数十倍であるため、居眠りの兆候の検出は比較的容易である。また眼球運動による波形は個人差が小さいため、居眠りの兆候を正確に検出することができる。なお、居眠りの兆候とは、覚醒状態から居眠り状態に移る直前におこる兆候をいう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態の居眠り防止装置の全体図。
【図２】第１実施形態の居眠り防止装置のブロック図。
【図３】第１実施形態の一対の電極が検出する波形の一例を示す図。
【図４】眼球運動による波形の理想的な波形の一例を示す図。
【図５】第１実施形態の居眠り防止装置による居眠りの兆候を検出した際の処理手順を示すフローチャート。
【図６】第２実施形態の居眠り防止装置のブロック図。
【図７】第３実施形態の居眠り防止装置のブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
〔第１実施形態の居眠り防止装置〕
本発明による第１実施形態の居眠り防止装置について図面を参照して説明する。図１は第１実施形態の居眠り防止装置の全体図、図２は第１実施形態の居眠り防止装置のブロック図である。
【００１６】
〈第１実施形態の居眠り防止装置の構成〉
第１実施形態の居眠り防止装置１０は、左右の眼の脇に取り付けられ、眼球運動等による波形を検出可能な一対の電極である左眼球用電極１１・右眼球用電極１２と、左右眼球用電極１１・１２により検出された波形を増幅する眼球運動増幅部１３と、眼球運動増幅部１３により増幅された波形から居眠りの兆候を検出する居眠り検出部１４と、居眠り検出部１４により検出された居眠りの兆候に基づき、覚醒刺激を与える覚醒部１５とを有する。図示しないが、左右眼球用電極１１・１２は、導体を介して、眼球運動増幅部１３と電気的に接続されており、同様に眼球運動増幅部１３は居眠り検出部１４と電気的に接続され、居眠り検出部１４は覚醒部１５と電気的に接続されている。なお、居眠りの兆候とは、覚醒状態から居眠り状態に移る直前におこる兆候をいう。
【００１７】
左右眼球用電極１１・１２は左眼、又は右眼の脇に貼布されるＥＯＧ電極である。ここで、ＥＯＧ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｃｕｌｏｇｒａｍ）とは、眼球運動の測定方法として、網膜と角膜との間の電気信号を利用する測定方法である。即ち、眼球は、角膜側が正に帯電し、網膜側が負に帯電している。そのため、ＥＯＧ電極からなる左右眼球用電極１１・１２を眼の脇に貼付することにより、左右眼球が左右方向へ横移動することにより生じる電気信号を、左右眼球用電極１１・１２は波形として検出する。また、左右眼球用電極１１・１２が検出する波形には、左右の眼球運動以外、例えば瞼の開閉運動や顎の運動等による波形も含まれる。
【００１８】
本実施形態では、左右眼球用電極１１・１２はバネ型電極チップであり、左右眼球用電極１１・１２を装着する際、クリーム等を塗布する必要が無く、使用後も拭き取り等が不要である。
【００１９】
眼球運動増幅部１３は、いわゆるアンプで構成されており、それぞれ左右眼球用電極１１・１２から検出された波形を増幅する。なお、眼球運動増幅部１３は、図示しないアースが接続される。
【００２０】
居眠り検出部１４は、居眠りの兆候を検出すると、覚醒部１５に居眠りの兆候情報を送信する。ここで、居眠りの兆候の検出方法としては、睡眠初期に現れる特徴的な現象である眼球が遅い周期で左右に移動するというＳＥＭ（ｓｌｏｗ ｅｙｅ ｍｏｖｅｍｅｎｔ）が知られており、覚醒状態から睡眠状態に入る際には、眼球運動が一定時間停止するため、一定時間内の眼球横移動がゆっくりとなる現象を検出する方法であり、本実施形態においてもＳＥＭによる居眠りの兆候の検出方法を採用している。
【００２１】
居眠り検出部１４は、ＣＰＵ等からなる制御部であり、後述する記憶部１８内の各種プログラムに応じて居眠り防止装置１０の全体動作を制御する中央演算処理装置である。居眠り検出部１４は、振幅判定部１６と、周期判定部１７１と、傾き算出部１７２と、居眠り判定部１７３とから構成される。
【００２２】
振幅判定部１６は、眼球運動増幅部１３により増幅された眼球運動や顎の運動等による波形から眼球運動による波形の振幅を示す波形であるか否かを判定する。即ち、振幅判定部１６は、波形の振幅が所定の閾値の範囲内である場合、眼球運動による波形であると判定し、所定の閾値の範囲外である場合、眼球運動による波形でないと判定する。ここで、眼球運動による波形は、眼球運動以外、例えば顎の運動等による波形と比較して振幅値が大きいという特性を有しており、振幅判定部１６が眼球運動増幅部１３により増幅された眼球運動や顎の運動等による波形から眼球運動による波形を容易に判定可能である。なお、波形の振幅とは、図３に示すように入力波形の電圧値が０から０になるまでの最大値（絶対値）とする。
【００２３】
本実施形態では、眼球運動による波形を示す波形の振幅の閾値範囲は、振幅下限値を「○○μＶ」とし、振幅上限値を「××μＶ」とし、適宜設定可能な値である。尚、振幅下限値及び振幅上限値は予め記憶部１８に記憶させておくことよい。
【００２４】
周期判定部１７１は、振幅判定部１６により判定された眼球運動による波形から覚醒状態から睡眠状態に入る直前の周期を示す波形であるか否かを判定する。覚醒状態では、眼球運動横移動は活発であるため、眼球運動による波形の周期は短い。一方、覚醒状態から睡眠状態に入る際、眼球運動は一定時間停止するため、一定時間内の眼球横移動がゆっくりとなり、眼球運動による波形の周期は長くなる傾向がみられる。この傾向に基づき、周期判定部１７１は、振幅判定部１６が判定した眼球運動による波形から、その波形の周期が周期下限値以上、且つ周期上限値以下である場合、覚醒状態から睡眠状態に入る直前の周期を示す眼球運動による波形であると判定する。なお、波形の周期とは、入力波形の電圧値が０から０になるまでの長さとする（図３参照）。
【００２５】
本実施形態では、眼球運動の波形の周期の閾値範囲は、周期下限値を「○×ｓｅｃ」とし、周期上限値「×○ｓｅｃ」とし、適宜設定可能な値である。尚、周期下限値及び周期上限値は予め記憶部１８に記憶させておくことよい。
【００２６】
傾き算出部１７２は、周期判定部１７１により判定された眼球運動による波形の傾きを算出する。眼球運動による波形の傾きは、波形の周期と波形の振幅とから算出される。具体的には、眼球運動による波形の傾きは、入力波形の電圧値が０となった点と振幅下限値を超えた点を結んだ線と、電圧が０の軸との成す角度である（図４参照）。算出された眼球運動による波形の傾きは、後述する居眠り判定部１７３に出力される。
【００２７】
居眠り判定部１７３は、傾き算出部１７２により算出された波形の傾きが傾き閾値以下である場合に、居眠りの兆候と判定する。眼球運動による波形にはノイズが含まれている可能性があるため、居眠り判定部１７３は、傾き算出部１７２により算出された波形の傾きが傾き閾値以下である場合、居眠りの兆候であると判定する。一方、算出された波形の傾きが傾き閾値以上である場合、急激すぎる変化とみなし、居眠りの兆候ではなく、ノイズと判定する。
【００２８】
本実施形態では、図４に示す理想的な眼球運動による波形において、振幅の最大値は周期の２分の１の点となるとみなされることから、居眠りの兆候であると判定可能な眼球運動の波形の傾き閾値として、振幅下限値と周期下限値を所定の大きさで分割したものとから算出する。
【００２９】
また、居眠り判定部１７３が居眠りの兆候を２回連続検出した場合、居眠り検出部１４が居眠りの兆候情報を覚醒部１５に送信させてもよい。さらに、連続した眼球運動による波形の振幅が、プラス方向とマイナス方向とに逆点している場合、居眠り判定部１７３が居眠りの兆候であると判定してもよく、連続した眼球運動による波形が所定の時間内で発生している場合、居眠り判定部１７３が居眠りの兆候であると判定してもよい。
【００３０】
覚醒部１５は、居眠り検出部１４が居眠りの兆候を検出すると、居眠り防止装置１０の装着者に覚醒刺激を与える。即ち、覚醒部１５は、居眠り検出部１４より送信された居眠りの兆候情報を受信すると、振動モーターから構成された覚醒部１５は覚醒刺激として居眠り防止装置１０の装着者に振動を与える。
【００３１】
記憶部１８は、不揮発性メモリ（内部メモリ）からなり、例えば、フラッシュメモリなどによって構成される。記憶部１８はプログラム領域とデータ領域とを有し、前記プログラム領域には、後述する図５に示す処理手順に応じて第１実施形態を実現するためのプログラムが格納されている。前記データ領域には、眼球運動による波形の振幅下限値、振幅上限値、周期下限値、周期上限値及び傾き閾値が格納されている。
【００３２】
装置本体２０は樹脂、又は金属から形成されており、装置本体２０は装着者の額上に容易に配置でき、名刺より１、２周り程度小さい筐体形状である。装置本体２０の両端には、装着バンド２１が取り付けられており、装置本体２０を額の中心に合わせるようにして、装着者の頭部に装着することが可能である。
【００３３】
装着バンド２１は、伸縮性のある素材、又は装着者の頭部のサイズに合わせて長さが自在に調整できる構成であるとよい。さらに、装着バンド２１は装着者の汗等による影響を回避するため、通気性や耐水性に優れた素材であると好適である。
【００３４】
また装置本体２０内部に居眠り検出部１４及び覚醒部１５の駆動源として、図示しない小型バッテリーや小型電池等、例えばコイン型リチウム電池が内蔵されており、小型電池等は居眠り検出部１４及び覚醒部１５と電気的に接続される。
【００３５】
〈第１実施形態の居眠り防止装置の処理手順〉
居眠り防止装置１０による居眠りの兆候を検出した際の処理手順を、図５に示すフローチャートにより説明する。装着者は左右眼球用電極１１・１２がそれぞれ左右の眼の脇に、装置本体２０が装着者の額の中心に位置するように居眠り防止装置１０を装着する。
【００３６】
ステップＳ１０１において、左右眼球用電極１１・１２が眼球運動や顎の運動等により生じた電気信号による波形を検出し、検出した波形を眼球運動増幅部１３に出力する。
【００３７】
ステップＳ１０２において、眼球運動増幅部１３が、ステップＳ１０１により検出した波形を増幅し、増幅した波形を居眠り検出部１４に出力する。
【００３８】
ステップＳ１０３において、居眠り検出部１４の振幅判定部１６が、眼球運動増幅部１３により増幅された眼球運動や顎の運動等による波形から眼球運動による波形の振幅を示す波形であるか否かを判定する。即ち、振幅判定部１６は、波形の振幅が所定の閾値の範囲内である場合、眼球運動による波形であると判定し、所定の閾値の範囲外である場合、眼球運動による波形でないと判定する。なお、波形の振幅とは、図３に示すように入力波形の電圧値が０から０になるまでの最大値（絶対値）とする。
【００３９】
本実施形態では、眼球運動による波形を示す波形の振幅の閾値範囲は、振幅下限値を「○○μＶ」とし、振幅上限値を「××μＶ」とし、適宜設定可能な値である。
【００４０】
ステップＳ１０４において、居眠り検出部１４の周期判定部１７１は、振幅判定部１６により判定された眼球運動による波形から覚醒状態から睡眠状態に入る直前の周期を示す波形であるか否かを判定する。具体的には、周期判定部１７１は、振幅判定部１６が判定した眼球運動による波形から、その波形の周期が周期下限値以上、且つ周期上限値以下である場合、覚醒状態から睡眠状態に入る直前の周期を示す眼球運動による波形であると判定する。なお、波形の周期とは、入力波形の電圧値が０から０になるまでの長さとする（図３参照）。
【００４１】
本実施形態では、眼球運動の波形の周期の閾値範囲は、周期下限値を「○×ｓｅｃ」とし、周期上限値「×○ｓｅｃ」とし、適宜設定可能な値である。尚、周期下限値及び周期上限値は予め記憶部１８に記憶させておくことよい。
【００４２】
ステップＳ１０５において、傾き算出部１７２は、周期判定部１７１により判定された眼球運動による波形の傾きを算出する。眼球運動による波形の傾きは、波形の周期と波形の振幅とから算出される。具体的には、眼球運動による波形の傾きは、入力波形の電圧値が０となった点と振幅下限値を超えた点を結んだ線と、電圧が０の軸との成す角度である（図４参照）。
【００４３】
ステップＳ１０６において、居眠り判定部１７３は、傾き算出部１７２により算出された波形の傾きが傾き閾値以下である場合に、居眠りの兆候と判定する。眼球運動による波形にはノイズが含まれている可能性があるため、居眠り判定部１７３は、傾き算出部１７２により算出された波形の傾きが傾き閾値以下である場合、居眠りの兆候であると判定すると共に、居眠りの兆候情報を覚醒部１６に送信し、ステップＳ１０７に進む。一方、算出された波形の傾きが傾き閾値以上である場合、居眠りの兆候ではないと判定し、左右眼球用電極１１・１２による眼球運動による波形の検出に戻る。本実施形態では、眼球運動の波形の傾き閾値は、振幅下限値と周期下限値を所定の大きさで分割したものとから算出される値である。
【００４４】
また、居眠り判定部１７３は、２回連続して居眠りの兆候を検出した後、ステップＳ１０７に進む構成としてもよい。さらに、連続した眼球運動による波形の振幅が、プラス方向とマイナス方向とに逆点した際、ステップＳ１０７に進む構成としてもよく、連続した眼球運動による波形が所定の時間内で発生した際、ステップＳ１０７に進む構成としてもよい。これらの構成により、居眠り判定部１７３による居眠りの兆候の検出精度をより一層向上させることができる。
【００４５】
ステップＳ１０７において、覚醒部１６は、ステップＳ１０６より送信された居眠りの兆候情報を受信後、覚醒部１６を構成する振動モーターを作動させることにより装着者に振動を与え、装着者の居眠りを未然に防止する。
【００４６】
〈第１実施形態の効果〉
第１実施形態の居眠り防止装置１０は、いわゆるＳＥＭに基づき、装着者の居眠りの兆候を検出し、装着者に覚醒刺激を与えることによって居眠りを未然に防止することが可能である。ＳＥＭは個人差が小さいため、正確、且つ確実に居眠りの兆候を検出できる。
【００４７】
第１実施形態の居眠り防止装置１０は、眼球運動による波形の振幅、周期及び傾きから居眠りの兆候を容易に、且つ確実に検出することが可能となる。また、居眠りの兆候を２回連続検出した場合や、連続した眼球運動による波形の振幅が、プラス方向とマイナス方向とに逆点した場合や、連続した眼球運動による波形が所定の時間内で発生している場合に、居眠り判定部１７３が居眠りの兆候であると判定することにより、居眠りの兆候の検出精度をより一層向上させるとができる。
【００４８】
第１実施形態の居眠り防止装置１０の電極が、バネ形電極チップであることにより、装着する際、クリーム等を塗布する必要が無く、使用後も拭き取り等が不要である。
【００４９】
第１実施形態の居眠り防止装置１０は、電極、電子回路、バイブレータ的な小型モータ、駆動源として小型電池とから構成されており、装着者の頭部に装着可能な大きさ、寸法、重さで実現されており、装着者にかかる負担はきわめて小さく、長時間装着可能である。
【００５０】
〔第２実施形態の居眠り防止装置〕
次に、第２実施形態の居眠り防止装置１０ａについて説明する。図６は本発明による第２実施形態の居眠り防止装置のブロック図である。
【００５１】
〈第２実施形態の居眠り防止装置の構成〉
第２実施形態の居眠り防止装置１０ａは、居眠りの兆候を検出する装置本体２０ａと覚醒部３３を備える覚醒部本体３０とが別個からなる構成である。ここで、第１実施形態の居眠り防止装置１０と同じ構成については、同じ符号を付与し、詳細な説明は省略する。
【００５２】
装置本体２０ａは、眼球運動増幅部１３と、居眠り検出部１４と、記憶部１８と、第１通信部１９とを備える。居眠り検出部１４は、居眠りの兆候を検出すると、居眠りの兆候情報を第１通信部１９から後述する覚醒部本体３０に送信する。
【００５３】
第１通信部１９は、後述の覚醒部本体３０に設けられた第２通信部３１と相互に無線通信をすることができる。居眠りの兆候が判定された際、第１通信部１９は第２通信部３１に居眠りの兆候情報を送信する。
【００５４】
覚醒部本体３０は、第２通信部３１と制御部３２と覚醒部３３とを備える。覚醒部本体３０は、装着者のポケットに収まる程度の大きさにすることができ、また腕時計型等とする場合、装着者の手首に装着できる。さらに、覚醒部本体３０は、図示しない記憶部を有しており、記憶部は、記憶部１８と同様にフラッシュメモリなどによって構成され、後述する処理手順に応じて第２実施形態を実現するためのプログラムが格納されている。なお、腕時計型以外にも、装着者の腕に装着できる形状にしてもよい。
【００５５】
第２通信部３１は、第１通信部１９から送信された居眠りの兆候情報を受信する。制御部３２は、ＣＰＵ等からなり、第２通信部３１が居眠りの兆候情報を受信した際、覚醒部３３を作動させる。覚醒部３３は、振動モーター等から構成され、覚醒刺激として居眠り防止装置１０ａの装着者に振動を与える。なお、覚醒部本体３０内部に覚醒部３３等の駆動源として、図示しない小型電池等が内蔵されており、小型電池等は覚醒部３３等と電気的に接続される。
【００５６】
〈第２実施形態の居眠り防止装置の処理手順〉
次に、第２実施形態の居眠り防止装置１０ａによる居眠りの兆候を検出した時の処理手順は、図３に示す第１実施形態の居眠り防止装置１０の処理手順と一部の手順を除き、ほぼ同じであるため、第１実施形態と異なる手順のみ、以下説明する。
【００５７】
ステップＳ１０６において、居眠り判定部１７３は、傾き算出部１７２により算出された波形の傾きが傾き閾値以下である場合に、居眠りの兆候であると判定すると、居眠り検出部１４は第１通信部１９から覚醒部本体３０に設けられた第２通信部３１に居眠りの兆候情報を送信する。
【００５８】
ステップＳ１０７において、ステップＳ１０６により送信された居眠りの兆候情報を第２通信部３１が受信すると、制御部３２は覚醒部３３を構成する振動モーターを作動させ、装着者に振動を与えることにより、装着者の居眠りを未然に防止する。
【００５９】
〈第２実施形態の効果〉
第２実施形態の居眠り防止装置１０ａは、居眠りの兆候を検出する装置本体２０ａと覚醒部３３を備えた覚醒部本体３０とが別個である構成であるため、装置本体２０ａの小型化及び軽量化を図ることができる。また、第２実施形態の居眠り防止装置１０ａは、ポケットに収まる、又は第三者には腕時計と視認されるため、第三者により気付かれずに居眠りを未然に防止することが可能となる。
【００６０】
〔第３実施形態の居眠り防止装置〕
次に、第３実施形態の居眠り防止装置１０ｂについて説明する。図７は本発明による第３実施形態の居眠り防止装置１０ｂのブロック図である。
【００６１】
〈第３実施形態の居眠り防止装置の構成〉
第３実施形態の居眠り防止装置１０ｂは、居眠りの兆候を検出する装置本体２０ｂと、第２実施形態の覚醒部本体３０に代えて装着者が所有する携帯電話機４０とから構成される。ここで、第１、第２実施形態の居眠り防止装置１０、１０ａと同じ構成については、同じ符号を付与し、詳細な説明は省略する。
【００６２】
記憶部１８には、予め携帯電話機４０の電話番号、又はメールアドレスが格納される。また、第１通信部１９は、携帯電話機４０と相互に無線通信をすることができる。
【００６３】
携帯電話機４０は、居眠り防止装置１０ｂ専用である必要はなく、装着者が既に所有する携帯電話機であればよい。居眠り検出部１４によって、居眠りの兆候が検出されると、携帯電話機４０に何らかの信号、例えば電話、又はメールが送信されることにより、予め設定された携帯電話機４０のバイブレーション機能等を作動させ、装着者に覚醒刺激を与える。
【００６４】
〈第３実施形態の居眠り防止装置の処理手順〉
次に、第３実施形態の居眠り防止装置１０ｂによる居眠りの兆候を検出した時の処理手順は、図３に示す第１実施形態の居眠り防止装置１０の処理手順と一部の手順を除き、ほぼ同じであるため、第１実施形態と異なる手順のみ、以下説明する。
【００６５】
ステップＳ１０６において、居眠り判定部１７３は、傾き算出部１７２により算出された波形の傾きが傾き閾値以下である場合に、居眠りの兆候であると判定すると、居眠り検出部１４は、記憶部１８に予め記憶させた携帯電話機４０の電話番号、又はメールアドレスに基づき、第１通信部１９から携帯電話機４０に電話をかけ、又はメールを送信する。
【００６６】
ステップＳ１０７において、携帯電話機４０が、ステップＳ１０６による電話を着信、又はメールを受信すると、予め設定した携帯電話機４０のバイブレーション機能が作動する。そして、装着者に振動刺激を与え、装着者の居眠りを未然に防止する。
【００６７】
〈第３実施形態の効果〉
第３実施形態の居眠り防止装置１０ｂは、居眠りの兆候が検出された際、装着者の所持する携帯電話機４０の機能、例えば振動等させることにより、居眠りを未然に防止することが可能となる。また、居眠り防止装置１０ｂは覚醒部として携帯電話機の機能を利用してるため、装置本体２０ｂに覚醒部を設ける必要はなく、また第２実施形態の覚醒部本体３０も必要がないため、居眠り防止装置１０ｂの製造コストをより低減出来ると共に、居眠り防止装置１０ｂの小型化・軽量化を図ることも可能となる。
【００６８】
〔実施形態の変形例等〕
本明細書開示の発明は、各発明や実施形態の構成の他に、適用可能な範囲で、これらの部分的な構成を本明細書開示の他の構成に変更して特定したもの、或いはこれらの構成に本明細書開示の他の構成を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な構成を部分的な作用効果が得られる限度で削除して特定した上位概念化したものを含み、下記の変形例等も包含する。
【００６９】
第１実施形態の居眠り防止装置１０を、メガネフレームと一体化して設ける構成とすることができる。左右眼球用電極１１・１２がメガネフレームの左右テンプル部に設け、且つ覚醒部１５がメガネフレームのブリッジ部に設ける構成とすることも可能である。メガネフレームと一体化して設けられているため、第三者に気付かれることなく、装着者の居眠りを未然に防止することができる。
【００７０】
第１〜第３実施形態では、覚醒刺激として装着者に振動を与える構成としたが、音や光といった覚醒刺激を与える構成としてもよい。
【００７１】
第２、３実施形態では、覚醒部を装置本体ではなく、覚醒部本体に設ける構成としたが、居眠り検出部１４を装置本体でなく、覚醒部本体に設ける構成としてもよい。これにより、装着者の頭部に装着させる装置本体のさらなる軽量化を図ることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、運転手等を始めとする装着者の居眠りを未然に防止する居眠り防止装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１０、１０ａ、１０ｂ…居眠り防止装置 １１…左眼球用電極
１２…右眼球用電極 １３…眼球運動増幅部
１４…居眠り検出部 １５、３３…覚醒部
１６…振幅判定部 １８…記憶部
１９…第１通信部 ２０、２０ａ、２０ｂ…装置本体
２１…装着バンド ３０…振動部本体
３１…第２通信部 ３２…制御部
４０…携帯電話 １７１…周期判定部
１７２…傾き算出部 １７３…居眠り判定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右の眼の脇に取り付けられ、眼球運動等による波形を検出可能な一対の電極と、
前記電極により検出された波形を増幅する眼球運動増幅部と、
前記眼球運動増幅部により増幅された波形から居眠りの兆候を検出する居眠り検出部と、
前記居眠り検出部により検出された居眠りの兆候に基づき、覚醒刺激を与える覚醒部と、
を有することを特徴とする居眠り防止装置。
【請求項２】
居眠りの兆候を検出する装置本体と、覚醒刺激を与える覚醒部本体とを有する居眠り防止装置であって、
前記装置本体は、左右の眼の脇に取り付けられる一対の電極と、前記電極により検出された波形を増幅する眼球運動増幅部と、前記眼球運動増幅部により増幅された波形から居眠りの兆候を検出する居眠り検出部と、前記居眠り検出部により検出された居眠りの兆候情報を送信する第１通信部とを備え、
前記覚醒部本体は、前記第１通信部により送信された居眠りの兆候情報を受信する第２通信部と、前記第２通信部により受信した居眠りの兆候情報に基づき、覚醒刺激を与える覚醒部とを備えることを特徴とする居眠り防止装置。
【請求項３】
前記居眠り検出部が、前記眼球運動増幅部により増幅された波形から眼球運動に相当する振幅を示す波形であるか否かを判定する振幅判定部と、前記振幅判定部により判定された波形から覚醒状態から睡眠状態に入る直前の周期を示す波形であるか否かを判定する周期判定部と、前記周期判定部により判定された波形の傾きを算出する傾き算出部と、前記傾き算出部により算出された傾きが傾き閾値以下である場合に、居眠りの兆候と判定する居眠り判定部とから構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の居眠り防止装置。
【請求項４】
前記居眠り検出部が前記居眠りの兆候を２回以上連続して検出することにより、前記覚醒部が覚醒刺激を与えることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の居眠り防止装置。
【請求項５】
前記電極が、バネ形電極チップであることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の居眠り防止装置。
【請求項６】
左右の眼の脇に取り付けられる一対の電極により、眼球運動等による波形を検出する波形検出工程と、
前記電極により検出された波形を増幅する眼球運動増幅工程と、
前記眼球運動増幅工程により増幅された波形から居眠りの兆候を検出する居眠り検出工程と、
前記居眠り検出工程により検出された居眠りの兆候に基づき、覚醒刺激を与える覚醒工程と、
を有することを特徴とする居眠り防止方法。
【請求項７】
前記居眠り検出工程が、前記眼球運動増幅工程により増幅された波形から眼球運動に相当する振幅を示す波形であるか否かを判定する振幅判定工程と、前記振幅判定工程により判定された波形から覚醒状態から睡眠状態に入る直前の周期を示す波形であるか否かを判定する周期判定工程と、前記周期判定工程により判定された波形の傾きを算出する傾き算出工程と、前記傾き算出工程により算出された傾きが傾き閾値以下である場合に、居眠りの兆候と判定する居眠り判定工程とを有することを特徴とする請求項６記載の居眠り防止方法。
【請求項１】
左右の眼の脇に取り付けられ、眼球運動等による波形を検出可能な一対の電極と、
前記電極により検出された波形を増幅する眼球運動増幅部と、
前記眼球運動増幅部により増幅された波形から居眠りの兆候を検出する居眠り検出部と、
前記居眠り検出部により検出された居眠りの兆候に基づき、覚醒刺激を与える覚醒部と、
を有することを特徴とする居眠り防止装置。
【請求項２】
居眠りの兆候を検出する装置本体と、覚醒刺激を与える覚醒部本体とを有する居眠り防止装置であって、
前記装置本体は、左右の眼の脇に取り付けられる一対の電極と、前記電極により検出された波形を増幅する眼球運動増幅部と、前記眼球運動増幅部により増幅された波形から居眠りの兆候を検出する居眠り検出部と、前記居眠り検出部により検出された居眠りの兆候情報を送信する第１通信部とを備え、
前記覚醒部本体は、前記第１通信部により送信された居眠りの兆候情報を受信する第２通信部と、前記第２通信部により受信した居眠りの兆候情報に基づき、覚醒刺激を与える覚醒部とを備えることを特徴とする居眠り防止装置。
【請求項３】
前記居眠り検出部が、前記眼球運動増幅部により増幅された波形から眼球運動に相当する振幅を示す波形であるか否かを判定する振幅判定部と、前記振幅判定部により判定された波形から覚醒状態から睡眠状態に入る直前の周期を示す波形であるか否かを判定する周期判定部と、前記周期判定部により判定された波形の傾きを算出する傾き算出部と、前記傾き算出部により算出された傾きが傾き閾値以下である場合に、居眠りの兆候と判定する居眠り判定部とから構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の居眠り防止装置。
【請求項４】
前記居眠り検出部が前記居眠りの兆候を２回以上連続して検出することにより、前記覚醒部が覚醒刺激を与えることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の居眠り防止装置。
【請求項５】
前記電極が、バネ形電極チップであることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の居眠り防止装置。
【請求項６】
左右の眼の脇に取り付けられる一対の電極により、眼球運動等による波形を検出する波形検出工程と、
前記電極により検出された波形を増幅する眼球運動増幅工程と、
前記眼球運動増幅工程により増幅された波形から居眠りの兆候を検出する居眠り検出工程と、
前記居眠り検出工程により検出された居眠りの兆候に基づき、覚醒刺激を与える覚醒工程と、
を有することを特徴とする居眠り防止方法。
【請求項７】
前記居眠り検出工程が、前記眼球運動増幅工程により増幅された波形から眼球運動に相当する振幅を示す波形であるか否かを判定する振幅判定工程と、前記振幅判定工程により判定された波形から覚醒状態から睡眠状態に入る直前の周期を示す波形であるか否かを判定する周期判定工程と、前記周期判定工程により判定された波形の傾きを算出する傾き算出工程と、前記傾き算出工程により算出された傾きが傾き閾値以下である場合に、居眠りの兆候と判定する居眠り判定工程とを有することを特徴とする請求項６記載の居眠り防止方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−８５５７６（Ｐ２０１３−８５５７６Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２５９９４（Ｐ２０１１−２２５９９４）
【出願日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【出願人】（５０１２６３９４６）パシフィックメディコ株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【出願人】（５０１２６３９４６）パシフィックメディコ株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
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