居眠り防止装置及び居眠り防止方法
【課題】個々の刺激による直接効果を明確に把握して動作者に与える刺激を最適化することができる居眠り防止装置等を提供する。
【解決手段】居眠り防止装置は、心拍センサ４及び心拍信号処理部１２により車両の運転をしている動作者の状態を検出し、メイン処理部１４により当該動作者の状態に基づいて当該動作者の覚醒度を判定する。そして、当該動作者の覚醒度が低下していると判定された場合には、メイン処理部１４は、マイク２，スピーカ３及び対話処理部１１を制御して動作者に対して自発行動を誘導する刺激（対話）を与えた時の動作者の状態に基づいて、自発行動による誘導効果を判定し当該判定した誘導効果に応じて、以降に当該動作者に対して与える刺激内容（対話）を制御する。
【解決手段】居眠り防止装置は、心拍センサ４及び心拍信号処理部１２により車両の運転をしている動作者の状態を検出し、メイン処理部１４により当該動作者の状態に基づいて当該動作者の覚醒度を判定する。そして、当該動作者の覚醒度が低下していると判定された場合には、メイン処理部１４は、マイク２，スピーカ３及び対話処理部１１を制御して動作者に対して自発行動を誘導する刺激（対話）を与えた時の動作者の状態に基づいて、自発行動による誘導効果を判定し当該判定した誘導効果に応じて、以降に当該動作者に対して与える刺激内容（対話）を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人の居眠り状態を検出し、居眠り状態を検出した場合には覚醒を促して居眠りを防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、動作者の心身状態を推定し、推定した心身状態から動作者毎に設定された目標状態へと調整するために、動作者に所定の刺激を与える装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１３０４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の技術においては、提示される刺激による心身状態の調整効果が、刺激提示後の心身情報から得られる目標値までの調整効果である。したがって、個々の刺激による直接的な効果がわからず、過剰な刺激提示や、効果のない刺激提示が繰り返されてしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、個々の刺激による直接効果を明確に把握して、運転や操作などを行う人（以下、動作者とする）に与える刺激を最適化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、動作者の状態を検出し、当該動作者の状態に基づいて当該動作者の覚醒度を判定する。そして、当該動作者の覚醒度が低下していると判定された場合には、動作者に対して自発行動を誘導する刺激を与えた時の動作者の状態に基づいて、自発行動による誘導効果を判定し、当該判定した誘導効果に応じて、以降に当該動作者に対して与える刺激内容を制御する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、自発行動による誘導効果を判定するので、個々の刺激によって誘導された自発行動の効果を明確に把握することで、動作者の状態に応じた最適な自発行動の誘導を行うことができ、高い精度で動作者の覚醒度を維持する効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態として示す居眠り防止装置の構成について示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態として示す居眠り防止装置の車両配置関係について示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態として示す居眠り防止装置において、基本動作を行う際の一連の手順について示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態として示す居眠り防止装置において、心拍信号の測定処理を行う際の一連の手順について示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１実施形態として示す居眠り防止装置における心拍信号の測定処理の内容について説明するための図であり、（ａ）は、動作者の覚醒度が低下したときの心拍ゆらぎ分散の時系列変化を示し、（ｂ）は、動作者の覚醒度が低下したときの瞬時心拍数の時系列変化を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態として示す居眠り防止装置において、対話処理を行う際の一連の手順について示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１実施形態として示す居眠り防止装置における対話処理にて用いられる対話セット情報の具体例について示す図である。
【図８】本発明の第１実施形態として示す居眠り防止装置において、心拍・自発行動効果確認処理を行う際の一連の手順について示すフローチャートである。
【図９】本発明の第１実施形態として示す居眠り防止装置における心拍・自発行動効果確認処理の内容について説明するための図であり、（ａ）は、対話負荷量を高くして動作者に対して自発行動を誘導したときの瞬時心拍数の時系列変化を示し、（ｂ）は、対話負荷量を低くして動作者に対して自発行動を誘導したときの瞬時心拍数の時系列変化を示す図である。
【図１０】本発明の第１実施形態として示す居眠り防止装置において、自発行動設定値変更処理を行う際の一連の手順について示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第１実施形態として示す居眠り防止装置における自発行動設定値変更処理の内容について説明するための図であり、（ａ）は、状態が良好である動作者に自発行動を誘導した結果、誘導効果が得られなかった場合における瞬時心拍数の時系列変化を示し、（ｂ）は、状態が良好ではない動作者に自発行動を誘導した結果、誘導効果が得られなかった場合における瞬時心拍数の時系列変化を示す図である。
【図１２】本発明の第２実施形態として示す居眠り防止装置の構成について示すブロック図である。
【図１３】本発明の第２実施形態として示す居眠り防止装置の車両配置関係について示す図である。
【図１４】本発明の第２実施形態として示す居眠り防止装置において、基本動作を行う際の一連の手順について示すフローチャートである。
【図１５】本発明の第２実施形態として示す居眠り防止装置において、血圧信号測定処理を行う際の一連の手順について示すフローチャートである。
【図１６】本発明の第２実施形態として示す居眠り防止装置における血圧信号測定処理の内容について説明するための図であり、（ａ）は、動作者の覚醒度が低下したときの最低血圧値間の時間差における分散の時系列変化を示し、（ｂ）は、動作者の覚醒度が低下したときの最低血圧値の時系列変化を示す図である。
【図１７】本発明の第２実施形態として示す居眠り防止装置において、筋運動処理を行う際の一連の手順について示すフローチャートである。
【図１８】本発明の第２実施形態として示す居眠り防止装置において、血圧・自発行動効果確認処理を行う際の一連の手順について示すフローチャートである。
【図１９】本発明の第２実施形態として示す居眠り防止装置における血圧・自発行動効果確認処理の内容について説明するための図であり、（ａ）は、筋運動負荷量を高くして動作者に対して自発行動を誘導したときの最低血圧値（ｂ）は、筋運動負荷量を低くして動作者に対して自発行動を誘導したときの最低血圧値の時系列変化を示す図である。
【図２０】本発明の第２実施形態として示す居眠り防止装置における自発行動設定値変更処理の内容について説明するための図であり、（ａ）は、状態が良好である動作者に自発行動を誘導した結果、誘導効果が得られなかった場合における最低血圧値の時系列変化を示し、（ｂ）は、状態が良好ではない動作者に自発行動を誘導した結果、誘導効果が得られなかった場合における最低血圧値の時系列変化を示す図である。
【図２１】本発明の第３実施形態として示す居眠り防止装置の構成について示すブロック図である。
【図２２】本発明の第３実施形態として示す居眠り防止装置の車両配置関係について示す図である。
【図２３】本発明の第３実施形態として示す居眠り防止装置において、基本動作を行う際の一連の手順について示すフローチャートである。
【図２４】本発明の第３実施形態として示す居眠り防止装置において、生体信号測定処理を行う際の一連の手順について示すフローチャートである。
【図２５】本発明の第４実施形態として示す居眠り防止装置の構成について示すブロック図である。
【図２６】本発明の第４実施形態として示す居眠り防止装置の車両配置関係について示す図である。
【図２７】本発明の第４実施形態として示す居眠り防止装置において、基本動作を行う際の一連の手順について示すフローチャートである。
【図２８】本発明の第４実施形態として示す居眠り防止装置において、自発行動誘導処理を行う際の一連の手順について示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［第１実施形態］
［居眠り防止装置の構成］
本発明の第１実施形態として示す居眠り防止装置は、図１に示すように、当該居眠り防止装置を統括的に制御する制御装置１と、動作・操作を行っている人としての動作者の発話内容を検出して入力する動作者発話入力手段であるマイク２と、制御装置１からの対話による呼び掛けと警報とを動作者に提示する動作者呼掛手段であるスピーカ３と、動作者の心拍信号を検出する心拍信号検出手段である心拍センサ４とを備える。なお、以下の説明としては、人が行う動作・操作の一例として車両を運転する場面を一実施形態として説明するが、人が行う動作・操作として船舶の操舵、航空機の操縦、電子計算機の操作のみならず、例えば人が紙に文字などを筆記する動作なども含まれるものとする。
【００１０】
制御装置１は、動作者に対する対話による自発行動を制御する対話制御手段である対話処理部１１と、動作者の心拍数情報を算出する心拍信号解析手段である心拍信号処理部１２と、メイン処理部１４に入出力される情報を記録する記録装置１３と、動作者に自発行動を誘導する作業を統括制御する制御手段であるメイン処理部１４とを有する。なお、メイン処理部１４は、実際にはＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ等にて構成されているが、当該ＣＰＵがＲＯＭに格納された居眠り防止のための制御プログラムに従って処理をすることによって実現できる機能をブロックとして説明する。
【００１１】
メイン処理部１４は、心拍信号処理部１２によって算出された動作者の心拍数情報から求められた当該動作者の覚醒度状態に基づいて、動作者に自発行動を誘導する作業を統括制御する。メイン処理部１４は、動作者の覚醒度が低下していると判定した場合には、対話処理部１１を制御して、動作者に自発行動として対話を行わせる。また、メイン処理部１４は、心拍信号処理部１２から供給された心拍数情報を記録装置１３に記録させる。
【００１２】
心拍信号処理部１２は、心拍センサ４によって検出された心拍信号を用いて所定の信号処理を行い、動作者の心拍数情報を算出する。そして、心拍信号処理部１２は、算出した心拍数情報に基づいて、動作者の覚醒度の低下を判定するための覚醒度低下判定値を算出する。心拍信号処理部１２は、算出した心拍数情報、覚醒度低下判定値をメイン処理部１４に供給する。
【００１３】
対話処理部１１は、メイン処理部１４の制御に従って、記録装置１３から読み込んだ対話セット情報に基づいて、マイク２及びスピーカ３を介して動作者に自発行動として対話を行わせる際の制御を行う。
【００１４】
記録装置１３は、メイン処理部１４に入力された心拍数情報や覚醒度低下判定値等の情報を記録する。また、記録装置１３は、動作者に自発行動として行わせる対話セット情報を記録する。この対話セット情報は、メイン処理部１４の制御に従って、対話処理部１１によって読み出される。
【００１５】
このような制御装置１、心拍センサ４、マイク２、及び、スピーカ３は、例えば図２に示すように車室内に配置されている。すなわち、制御装置１は、例えば、車両に搭載されているナビゲーションシステムにソフトウェアとして実装され、インストルメントパネル２３に内装されている。なお、制御装置１は、本発明にかかる制御を提供できるものであれば、ハードウェアによって実装してもよく、当該形態に特に限定されるものではない。
【００１６】
また、心拍センサ４は、運転席に着座した動作者の背中に当たるようにシート２４に内蔵されている。これにより、心拍センサ４は、動作者の操作姿勢にかかわらず、安定して動作者の心拍信号を検出することができる。さらに、マイク２は、動作者が音声を入力しやすいように、ステアリング２１の中央等に内蔵されている。さらにまた、スピーカ３は、制御装置１からの対話による呼び掛けや警報を聴取しやすいように、運転席側のドアパネル２２の内面等に設置されている。
【００１７】
［居眠り防止装置の動作］
「基本動作」
このような各部を備える居眠り防止装置は、図３に示すような一連の手順にしたがって、動作者の居眠りを防止するための動作を行う。
【００１８】
まず、居眠り防止装置は、図３に示すように、ステップＳ１において、制御装置１によって、居眠り防止警報を出力するか否かの閾値であって任意に設定可能な覚醒度低下判定基準値の初期化を行う。
【００１９】
次のステップＳ２において、制御装置１は、自発行動の負荷量を規定する自発行動設定値の初期化を行う。
【００２０】
次のステップＳ３において、制御装置１は、自発行動による誘導効果を判定するための閾値であって任意に設定可能な誘導効果判定基準値の初期化を行う。
【００２１】
続いて、居眠り防止装置は、ステップＳ４において、心拍信号処理部１２により、心拍センサ４によって検出された心拍信号に基づいて心拍信号情報を算出する。そして、心拍信号処理部１２は、算出した心拍信号情報を、上述した覚醒度低下判定基準値との比較を行うことが可能な覚醒度低下判定値に変換する。心拍信号処理部１２は、これら心拍信号情報及び覚醒度低下判定値をメイン処理部１４に供給する。なお、このステップＳ４における処理は、後に詳述するものとする。
【００２２】
続いて、メイン処理部１４は、ステップＳ５において、ステップＳ４にて取得された覚醒度低下判定値と覚醒度低下判定基準値とを比較する。メイン処理部１４は、覚醒度低下判定値が覚醒度低下判定基準値よりも小さい場合には、動作者の覚醒度が低下していないと判定し、ステップＳ４からの処理を繰り返す。一方、メイン処理部１４は、覚醒度低下判定値が覚醒度低下判定基準値以上である場合には、動作者の覚醒度が低下したと判定し、ステップＳ６へと処理を移行する。
【００２３】
そして、メイン処理部１４は、ステップＳ６において、対話処理部１１を制御して、動作者に自発行動として対話を行わせ、動作者の覚醒を促す。なお、このステップＳ６における処理は、後に詳述するものとする。
【００２４】
続いて、心拍信号処理部１２は、ステップＳ７において、ステップＳ６にて行われた自発行動によって覚醒度状態が改善した効果を確認するために、心拍センサ４によって検出された心拍信号に基づいて心拍信号情報を算出し、算出した心拍信号情報を、上述した誘導効果判定基準値との比較を行うことが可能な誘導効果判定値に変換する。心拍信号処理部１２は、これら心拍信号情報及び誘導効果判定値をメイン処理部１４に供給する。なお、このステップＳ７における処理は、後に詳述するものとする。
【００２５】
続いて、メイン処理部１４は、ステップＳ８において、誘導効果判定値と誘導効果判定基準値とを比較し、ステップＳ６にて行われた自発行動の効果を確認する。メイン処理部１４は、誘導効果判定値が誘導効果判定基準値以上である場合には、自発行動による誘導効果があったとして、ステップＳ４からの処理を繰り返す。一方、メイン処理部１４は、誘導効果判定値が誘導効果判定基準値よりも小さい場合には、自発行動による誘導効果が少なかったとして、ステップＳ９へと処理を移行する。
【００２６】
そして、メイン処理部１４は、ステップＳ９において、自発行動設定値を変更し、ステップＳ６からの処理を繰り返す。なお、このステップＳ９における処理は、後に詳述するものとする。
【００２７】
居眠り防止装置は、このような一連の手順にしたがって、動作者の居眠りを防止するための動作を行うことができる。通常、所定の刺激に対して反応しやすい動作者と反応しにくい動作者がいるが、従来の技術においては、現在の動作者の状態を睡眠状態とし、目標状態を覚醒状態としたときに、刺激に対して反応しやすい動作者については、目標値に到達していないと判定されるので、無意味な刺激が所定時間与え続けられることになり、刺激に対して反応しにくい動作者については、たとえ目標値に到達したとしても、刺激に対して過敏に反応する動作者であると考えられ、所定時間刺激が与えられ続けることによって不快感を与えてしまう場合がある。本実施形態として示す居眠り防止装置は、自発行動による誘導効果を確認した後、刺激を与えるためにフィードフォワード制御を行うので、動作者に与える刺激を最適化することができる。
【００２８】
「心拍信号測定処理（ステップＳ４）の詳細」
つぎに、図４を用いて、ステップＳ４における心拍信号の測定処理の詳細について説明する。
【００２９】
まず、心拍信号処理部１２は、図４に示すように、ステップＳ１０において、心拍センサ４から動作者の心拍信号を検出する。検出された心拍信号は、メイン処理部１４の制御に従って、検出履歴として記録装置１３に記録される。
【００３０】
続いて、心拍信号処理部１２は、ステップＳ１１において、ステップＳ１０にて検出された心拍信号と記録装置１３に記録された心拍信号履歴とに基づいて、瞬時心拍数を算出する。
【００３１】
続いて、心拍信号処理部１２は、ステップＳ１２において、ステップＳ１０にて検出された心拍信号と記録装置１３に記録された心拍信号履歴とに基づいて、心拍ゆらぎの分散ＲＲＶを算出する。
【００３２】
そして、心拍信号処理部１２は、ステップＳ１３において、ステップＳ１１にて算出された瞬時心拍数と、ステップＳ１２にて算出された心拍ゆらぎの分散ＲＲＶとに基づいて、覚醒度低下判定値を算出する。この覚醒度低下判定値の算出は、以下のようにして行われる。
【００３３】
図５（ａ）に、動作者の覚醒度が低下したときにおける心拍ゆらぎの分散ＲＲＶの時系列変化を示し、図５（ｂ）に、動作者の覚醒度が低下したときの瞬時心拍数の時系列変化を示す。これら２つのグラフをみると、図中の中央部において、覚醒度低下判定基準値を超える瞬時心拍数及び心拍ゆらぎの分散ＲＲＶが発生する区間が存在する。この区間では、動作者の覚醒度が低下しており、動作者は眠気との葛藤状態にある。すなわち、動作者は、運転中に眠気を感じると、当該眠気に打ち勝とうとして欠伸や体動等の抵抗動作を行い、この抵抗動作に応じて、瞬時心拍数が上昇し、心拍ゆらぎの分散ＲＲＶも上昇する。この現象が現れているのが、上述した区間である。
【００３４】
そこで、心拍信号処理部１２は、ステップＳ１１にて算出された瞬時心拍数と、ステップＳ１２にて算出された心拍ゆらぎの分散ＲＲＶとを、覚醒度低下判定基準値と比較し、この覚醒度低下判定基準値との差分値を覚醒度低下判定値に加算する。これにより、動作者の覚醒度低下状態を算出することができる。
【００３５】
心拍信号処理部１２は、このような一連の手順にしたがって、覚醒度低下判定値を算出することができる。
【００３６】
「対話処理（ステップＳ６）の詳細」
つぎに、図６を用いて、図３中ステップＳ６における対話処理の詳細について説明する。
【００３７】
まず、メイン処理部１４は、図６に示すように、ステップＳ２０において、動作者に自発行動として誘導する対話セット情報を、記録装置１３から対話処理部１１に読み込ませる。
【００３８】
ここで、対話セット情報は、例えば図７に示すように、クイズ等の質問文を動作者に提示すると共に、動作者が発話した回答に対する応答を動作者に提示する内容等の対話文章から構成される。図７には、予め設定された単語群の中から複数個（最大４個、最小２個）の単語を動作者に対話にて提示し、当該単語が示す物の大きさ順位（ｎ番目に、大きい／小さい）をクイズとして出題する対話セットについて示している。このような対話セットにおいては、動作者によって発話されると想定される対象が、出題される単語群に限定されるので、発話認識のためのシステムを簡略化することができる。
【００３９】
メイン処理部１４は、このような対話セット情報を対話処理部１１に読み込ませると、ステップＳ２１において、自発行動設定値に基づいて、ステップＳ２０にて対話処理部１１に読み込まれた対話セットの負荷量（難易度）を決定する。
【００４０】
具体的には、図７に示す対話セットの場合には、出題される単語数が最大の４個であり、出題される大きさ順位が「ｎ番目に、大きい／小さい」である。これは、出題される本対話セットの例における最大対話負荷量である。したがって、メイン処理部１４は、自発行動設定値が小さい場合には、単語数を減少させる。これにより、対話セットの対話負荷量としての記憶負荷量を低減させることができる。また、メイン処理部１４は、出題される単語数が固定されているとして、出題されている大きさ順位を「最も、大きい／小さい」に変更することにより、対話セットの対話負荷量としての計算負荷量を低減させることができる。さらに、メイン処理部１４は、本対話セットの例における対話負荷量として出題される単語数を調整することにより、記憶負荷量のみならず、計算負荷量も変動させることができる。図７に示す対話セットの例は、動作者に対して対話によって自発行動を行わせ、且つ、対話負荷量として計算負荷量及び記憶負荷量を調整することが可能な対話セットである。なお、対話セットとしては、この例の他に、動作者に対して対話によって自発行動を行わせ、且つ、対話負荷量として計算負荷量及び／又は記憶負荷量を調整することが可能なものであれば、いかなるものであってもよい。
【００４１】
続いて、メイン処理部１４は、ステップＳ２２において、ステップＳ２１にて設定された対話負荷量に応じて、ステップＳ２０にて対話処理部１１に読み込まれた対話セットに基づいて、対話として動作者に呼び掛ける質問文を構築する。
【００４２】
そして、メイン処理部１４は、ステップＳ２３において、対話処理部１１を制御して、ステップＳ２２にて構築された質問文を、スピーカ３を介して動作者に呼び掛けさせる。これに応じて、動作者は、回答を発話することになる。
【００４３】
メイン処理部１４は、動作者によって回答が発話されると、ステップＳ２４において、対話処理部１１を制御して、マイク２を介した動作者の発話を入力する。
【００４４】
続いて、メイン処理部１４は、ステップＳ２５において、ステップＳ２４にて入力された動作者の発話内容を判定する。
【００４５】
ここで、動作者の発話内容が、ステップＳ２３にて動作者に呼び掛けられた質問の正解であった場合には、メイン処理部１４は、ステップＳ２７へと処理を移行し、対話処理部１１を制御して、正解である旨を、スピーカ３を介して動作者に提示させ、一連の処理を終了する。また、動作者の発話内容が、ステップＳ２３にて動作者に呼び掛けられた質問の不正解であった場合には、メイン処理部１４は、ステップＳ２８へと処理を移行し、対話処理部１１を制御して、不正解である旨や正解内容を、スピーカ３を介して動作者に提示させ、一連の処理を終了する。さらに、ステップＳ２４にて予め定められた時間内に動作者が発話しない等によって発話入力が失敗した場合には、メイン処理部１４は、ステップＳ２６へと処理を移行し、対話処理部１１を制御して、再度の発話を行うようにスピーカ３を介して動作者に呼び掛けさせ、ステップＳ２３からの処理を繰り返す。
【００４６】
メイン処理部１４は、このような一連の手順にしたがって、動作者に自発行動として対話を行わせることができる。
【００４７】
「心拍・自発行動効果確認処理（ステップＳ７）の詳細」
つぎに、図８を用いて、図３中ステップＳ７における心拍・自発行動効果確認処理の詳細について説明する。
【００４８】
まず、心拍信号処理部１２は、図８に示すように、ステップＳ３０において、心拍センサ４から動作者の心拍信号を検出すると、ステップＳ３１において、瞬時心拍数を算出する。なお、これらステップＳ３０及びステップＳ３１の処理は、図３中ステップＳ４における心拍信号の測定処理と同様にして行われる。
【００４９】
そして、心拍信号処理部１２は、ステップＳ３２において、ステップＳ３１にて算出された瞬時心拍数に基づいて、誘導効果判定値を算出する。この誘導効果判定値の算出は、以下のようにして行われる。
【００５０】
図９（ａ）に、対話負荷量を高くして動作者に対して自発行動を誘導したときの瞬時心拍数の時系列変化を示し、図９（ｂ）に、対話負荷量を低くして動作者に対して自発行動を誘導したときの瞬時心拍数の時系列変化を示す。これら２つのグラフをみると、自発行動が行われている期間では、対話負荷量が高い場合には大きな心拍数上昇Ａ１，Ａ２，Ａ３が検出されるのに対して、対話負荷量が小さい場合には心拍数上昇Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の変化が小さいことがわかる。すなわち、動作者は、対話負荷量が低い対話を行う場合よりも対話負荷量が高い対話を行う場合の方が瞬時心拍数を上昇させる傾向がある。
【００５１】
そこで、心拍信号処理部１２は、自発行動期間中の心拍数上昇量を比較することにより、自発行動による誘導効果を算出することができる。なお、この自発行動期間中の心拍数上昇は、自発行動期間内における瞬時心拍数と自発行動前後の瞬時心拍数との差分を用いるので、先に図５（ａ）及び図５（ｂ）に示した覚醒度の低下による心拍数上昇とは区別することができる。
【００５２】
心拍信号処理部１２は、このような一連の手順にしたがって、自発行動による覚醒度状態改善の効果を確認することができる。
【００５３】
「自発行動設定値変更処理（ステップＳ９）の詳細」
つぎに、図１０を用いて、図３中ステップＳ９における自発行動設定値変更処理の詳細について説明する。
【００５４】
まず、メイン処理部１４は、図１０に示すように、ステップＳ４０において、現在設定されている自発行動設定値が設定可能な最大値であるか否かを判定する。
【００５５】
ここで、メイン処理部１４は、現在の自発行動設定値が最大値でない場合には、ステップＳ４２へと処理を移行する。この場合、現在の自発行動設定値では動作者への誘導効果が小さい状況である。そのため、メイン処理部１４は、ステップＳ４２において、自発行動設定値を１段階上昇させ、一連の処理を終了する。
【００５６】
一方、メイン処理部１４は、現在の自発行動設定値が最大値である場合には、ステップＳ４１へと処理を移行する。この場合、現在の自発行動設定値が最大値であるので、誘導される最大負荷量の自発行動であっても覚醒度の向上効果が見込めない状況である。
【００５７】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に、動作者に自発行動を誘導した場合に、自発行動設定値が最大であるにもかかわらず、誘導効果が得られなかった場合における瞬時心拍数の傾向を示す。図１１（ａ）は、動作者の状態が良好である場合における瞬時心拍数の時系列変化であり、図１１（ｂ）は、動作者の状態が、覚醒度が低く良好ではない場合における瞬時心拍数の時系列変化である。これら２つのグラフをみると、動作者の状態が良好な場合には大きな心拍数上昇Ａ１，Ａ２，Ａ３がみられるが、動作者の状態が、覚醒度が低く良好ではない場合には心拍数上昇Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３が小さくなる。すなわち、図３中ステップＳ７にて算出される誘導効果判定値は、小さい値となる。
【００５８】
そのため、メイン処理部１４は、動作者の状態が、覚醒度が低く良好ではない場合には、ステップＳ４１へと処理を移行し、対話処理部１１を制御して、スピーカ３を介して警報を動作者に提示し、運転の中止を促し、一連の処理を終了する。
【００５９】
メイン処理部１４は、このような一連の手順にしたがって、自発行動設定値を適切に変更することができる。
【００６０】
［第１実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、本発明の第１実施形態として示した居眠り防止装置は、動作者の状態に基づいて覚醒度が低下していると判定された場合に、動作者に自発行動を誘導する刺激を与える。そして、当該動作者に刺激を与えた後に検出された動作者の状態に基づいて自発行動による誘導効果を判定し、当該誘導効果に応じて、動作者に与える刺激内容を制御する。
【００６１】
したがって、この居眠り防止装置によれば、自発行動による誘導効果を判定することにより、個々の刺激によって誘導された自発行動の効果を明確に把握することができる。これにより、過剰な刺激提示や、効果のない刺激提示を繰り返してしまうことがなく、運転者の状態に応じた最適な自発行動の誘導を行うことができ、運転者の覚醒度が低下した状態で刺激を与えることで、高い運転者覚醒度維持効果を得ることができる。
【００６２】
また、この居眠り防止装置は、動作者に刺激を与えた後に検出された動作者の心拍状態に基づいて、自発行動による誘導効果を判定する。このように、この居眠り防止装置においては、心拍状態という単独の指標のみを検出するので、動作者の状態計測をより簡便にすることができる。
【００６３】
さらに、この居眠り防止装置は、動作者の心拍信号の履歴を記録装置１３に記録し、記録装置１３に記録された心拍信号履歴に基づいて、瞬時心拍数及び心拍ゆらぎの分散ＲＲＶの変化量を解析し、当該解析結果を心拍状態として出力する。このように、この居眠り防止装置によれば、心拍信号から瞬時心拍数及び心拍ゆらぎの分散ＲＲＶの変化量のみを抽出して出力するので、心拍信号に基づいて、動作者の覚醒度低下に関する情報を効率よく取得することができる。
【００６４】
さらにまた、この居眠り防止装置は、解析した瞬時心拍数及び心拍ゆらぎの分散ＲＲＶの変化量に基づいて動作者の覚醒度低下を判定するので、心拍数が上昇して心拍ゆらぎの分散ＲＲＶが増加する状態、すなわち、動作者が眠気と葛藤している状態を検出することができる。そのため、この居眠り防止装置によれば、動作者にとって違和感のない覚醒度低下状態を検出することができる。
【００６５】
また、この居眠り防止装置によれば、誘導された自発行動に応じて検出された動作者の心拍数上昇傾向に基づいて自発行動による誘導効果を判定するので、動作者の状態に適した自発行動を選択して誘導することができる。
【００６６】
さらに、この居眠り防止装置は、動作者に対話による自発行動を行う旨を指示するように当該動作者に刺激を与え、動作者によって行われた自発行動としての対話内容が指示に対応したものであるか否かに応じて、刺激として与える対話の負荷量を変更する。このように、この居眠り防止装置によれば、動作者に対話による自発行動を誘導することができるので、動作者に誘導される自発行動に対する親近感を持たせることができる。
【００６７】
さらにまた、この居眠り防止装置は、誘導効果の判定結果に応じて、動作者に与える刺激の指示量を変更することによって当該動作者に誘導される自発行動の負荷量を変更し、自発行動の誘導効果を調整する。具体的には、この居眠り防止装置は、誘導効果の判定結果に応じて、刺激として動作者に与える対話成立に必要な記憶負荷量若しくは計算負荷量の少なくとも１つを変更することによって当該動作者に誘導される自発行動の負荷量を変更し、自発行動の誘導効果を調整する。このように、この居眠り防止装置によれば、対話による自発行動の負荷量を変更するために、記憶負荷量や計算負荷量のみを利用するので、自発行動として誘導される対話を成立させるために必要な情報量を抑制することができる。
【００６８】
［第２実施形態］
つぎに、本発明の第２実施形態について説明する。
【００６９】
この第２実施形態として示す居眠り防止装置は、動作者の血圧に基づいて覚醒度低下を判定すると共に、動作者に対して対話ではなく筋運動による自発行動を誘導するものである。したがって、この第２実施形態においては、第１実施形態にて説明した部位と同一部位については、それぞれ、同一符号を付し、その詳細な説明を省略するものとする。
【００７０】
［居眠り防止装置の構成］
本発明の第２実施形態として示す居眠り防止装置は、図１２に示すように、動作者に筋運動による自発行動状態を表示する筋運動提示手段であるディスプレイ３１と、動作者の筋運動を検出する筋運動検出手段である圧力センサ３２と、動作者の血圧信号を検出する血圧信号検出手段である血圧センサ３３とを備える。
【００７１】
制御装置１は、動作者に自発行動を誘導する作業を統括制御する制御手段であるメイン処理部１４と、動作者の血圧情報を算出する血圧信号解析手段である血圧信号処理部１６と、動作者に対する筋運動による自発行動を制御する筋運動制御手段である筋運動処理部１５と、メイン処理部１４に入出力される情報を記録する記録装置１３とを有する。
【００７２】
メイン処理部１４は、血圧信号処理部１６によって算出された動作者の血圧情報から求められた当該動作者の覚醒度状態に基づいて、動作者に自発行動を誘導する作業を統括制御する。メイン処理部１４は、動作者の覚醒度が低下していると判定した場合には、筋運動処理部１５を制御して、動作者に自発行動として筋運動を行わせる。また、メイン処理部１４は、血圧信号処理部１６から供給された血圧情報を記録装置１３に記録させる。
【００７３】
血圧信号処理部１６は、血圧センサ３３によって検出された血圧信号に基づいて、動作者の血圧情報を算出する。そして、血圧信号処理部１６は、算出した血圧情報に基づいて、動作者の覚醒度低下判定値を算出する。血圧信号処理部１６は、算出した血圧情報や覚醒度低下判定値をメイン処理部１４に供給する。
【００７４】
筋運動処理部１５は、メイン処理部１４の制御に従って、記録装置１３から読み込んだ筋運動セット情報に基づいて、ディスプレイ３１及びスピーカ３を介して動作者に自発行動として筋運動を行わせる際の制御を行う。なお、動作者による自発行動としての筋運動は、圧力センサ３２によって検出され、当該圧力信号がメイン処理部１４に供給される。
【００７５】
記録装置１３は、メイン処理部１４に入力された血圧情報や覚醒度低下判定値等の情報を記録する。また、記録装置１３は、動作者に自発行動として行わせる筋運動セット情報を記録する。この筋運動セット情報は、メイン処理部１４の制御に従って、筋運動処理部１５によって読み出される。
【００７６】
このような制御装置１、血圧センサ３３、圧力センサ３２、ディスプレイ３１、及び、スピーカ３は、例えば図１３に示すように、車室内に配置されている。すなわち、制御装置１は、制御装置１と同様に、車両に搭載されているナビゲーションシステムにソフトウェアとして実装されたり、所定のハードウェアによって実装されている。また、血圧センサ３３は、動作者の操作姿勢にかかわらず、安定して動作者の血圧信号を検出するために、動作者の手首等に装着される。さらに、圧力センサ３２は、車両フットレストの表面に設置されている。これにより、動作者は、運転操作が妨げられることなく、筋運動による自発行動を行うことが可能となる。なお、圧力センサ３２は、動作者の運転操作を妨げることなく、筋運動による自発行動を提供できるものであれば、いかなる場所に設置されていてもよい。さらにまた、ディスプレイ３１は、車両に搭載されているナビゲーションシステム用の液晶ディスプレイ等を用いることができる。また、スピーカ３は、制御装置１からの警報を聴取しやすいように、運転席側のドア内面等に設置されている。
【００７７】
［居眠り防止装置の動作］
「基本動作」
このような各部を備える居眠り防止装置は、図１４に示すような一連の手順にしたがって、動作者の居眠りを防止するための動作を行う。
【００７８】
まず、居眠り防止装置は、図１４に示すように、制御装置１の制御に従って、図３中ステップＳ１乃至ステップＳ３と同様の処理を行い、覚醒度低下判定基準値、自発行動設定値、及び誘導効果判定基準値の初期化を行う。
【００７９】
次のステップＳ５１において、血圧信号処理部１６により、血圧センサ３３によって検出された血圧信号に基づいて血圧信号情報を算出する。そして、血圧信号処理部１６は、算出した血圧信号情報を、上述した覚醒度低下判定基準値との比較を行うことが可能な覚醒度低下判定値に変換する。血圧信号処理部１６は、これら血圧信号情報及び覚醒度低下判定値をメイン処理部１４に供給する。なお、このステップＳ５１における処理は、後に詳述するものとする。
【００８０】
続いて、メイン処理部１４は、図３中ステップＳ５と同様の処理を行い、覚醒度低下判定値が覚醒度低下判定基準値よりも小さい場合には、動作者の覚醒度が低下していないと判定し、ステップＳ５１からの処理を繰り返す。一方、メイン処理部１４は、覚醒度低下判定値が覚醒度低下判定基準値以上である場合には、動作者の覚醒度が低下したと判定し、ステップＳ５２へと処理を移行する。
【００８１】
そして、メイン処理部１４は、ステップＳ５２において、筋運動処理部１５を制御して、動作者に自発行動として筋運動を行わせ、動作者の覚醒を促す。なお、このステップＳ５２における処理は、後に詳述するものとする。
【００８２】
続いて、血圧信号処理部１６は、ステップＳ５３において、ステップＳ５２にて行われた自発行動による覚醒度状態改善の効果を確認するために、血圧センサ３３によって検出された血圧信号に基づいて血圧信号情報を算出し、算出した血圧信号情報を、上述した誘導効果判定基準値との比較を行うことが可能な誘導効果判定値に変換する。血圧信号処理部１６は、これら血圧信号情報及び誘導効果判定値をメイン処理部１４に供給する。なお、このステップＳ５３における処理は、後に詳述するものとする。
【００８３】
その後、メイン処理部１４は、図３中ステップＳ８及びステップＳ９と同様の処理を行うことになる。
【００８４】
居眠り防止装置は、このような一連の手順にしたがって、動作者の居眠りを防止するための動作を行うことができる。なお、居眠り防止装置は、動作者の心拍情報も検出している場合には、例えば、動作者の覚醒度低下の判定については血圧情報のみを用いたとしても、誘導効果の判定については心拍情報と血圧情報との双方を利用するようにしてもよく、覚醒度低下の判定と誘導効果の判定とに用いる指標を同一としなくてもよい。
【００８５】
「血圧信号測定処理（ステップＳ５１）の詳細」
つぎに、図１５を用いて、ステップＳ５１における血圧信号測定処理の詳細について説明する。
【００８６】
まず、血圧信号処理部１６は、図１５に示すように、ステップＳ６０において、血圧センサ３３から動作者の血圧信号を検出する。検出された血圧信号は、メイン処理部１４の制御に従って、検出履歴として記録装置１３に記録される。
【００８７】
続いて、血圧信号処理部１６は、ステップＳ６１において、ステップＳ６０にて検出された血圧信号と記録装置１３に記録された血圧信号履歴とに基づいて、最低血圧値を算出する。
【００８８】
続いて、血圧信号処理部１６は、ステップＳ６２において、ステップＳ６０にて検出された血圧信号と記録装置１３に記録された血圧信号履歴とに基づいて、最低血圧値間の時間差における分散を算出する。すなわち、時間的に連続して検出される血圧は、心臓の運動に連動した波形を有する信号である。最低血圧値間の時間差における分散とは、かかる波形のばらつきを示す値であり、最低血圧値のピーク間の時間差における分散を意味する。
【００８９】
そして、血圧信号処理部１６は、ステップＳ６３において、ステップＳ６１にて算出された最低血圧値と、ステップＳ６２にて算出された最低血圧値間の時間差における分散とに基づいて、覚醒度低下判定値を算出する。この覚醒度低下判定値の算出は、以下のようにして行われる。
【００９０】
図１６（ａ）に、動作者の覚醒度が低下したときの最低血圧値間の時間差における分散の時系列変化を示し、図１６（ｂ）に、動作者の覚醒度が低下したときの最低血圧値の時系列変化を示す。これら２つのグラフをみると、図中の点線で示す中央部において、覚醒度低下判定基準値を超える最低血圧値及び最低血圧値間の時間差における分散が発生する区間が存在する。この区間では、動作者の覚醒度が低下しており、動作者は眠気との葛藤状態にある。すなわち、動作者は、運転中に眠気を感じると血圧が低下し、これに応じて、最低血圧値が上昇し、最低血圧値間の時間差における分散も上昇する。この現象が現れているのが、上述した区間である。
【００９１】
そこで、血圧信号処理部１６は、ステップＳ６１にて算出された最低血圧値と、ステップＳ６２にて算出された最低血圧値間の時間差における分散とを、覚醒度低下判定基準値と比較し、この覚醒度低下判定基準値との差分値を覚醒度低下判定値に加算することにより、動作者の覚醒度低下状態を算出することができる。
【００９２】
血圧信号処理部１６は、このような一連の手順にしたがって、覚醒度低下判定値を算出することができる。
【００９３】
「筋運動処理（ステップＳ５２）の詳細」
つぎに、図１７を用いて、図１４中ステップＳ５２における筋運動処理の詳細について説明する。
【００９４】
まず、メイン処理部１４は、図１７に示すように、ステップＳ７０において、動作者に自発行動として誘導する筋運動セット情報を、記録装置１３から筋運動処理部１５に読み込ませる。
【００９５】
ここで、筋運動セット情報は、車両フットレストの表面等に設置されている圧力センサ３２に対する踏み込み圧力と指定圧力での踏み込み時間とから構成される。
【００９６】
メイン処理部１４は、このような筋運動セット情報を筋運動処理部１５に読み込ませると、ステップＳ７１において、自発行動設定値に基づいて、ステップＳ７０にて筋運動処理部１５に読み込まれた筋運動セットの負荷量を決定する。具体的には、メイン処理部１４は、自発行動設定値が大きいほど、動作者に大きな筋運動を行わせるために、圧力センサ３２に対する入力圧力閾値及び力提示時間を増加させる。
【００９７】
続いて、メイン処理部１４は、ステップＳ７２において、ステップＳ７１にて設定された筋運動負荷量に応じて、ステップＳ７０にて筋運動処理部１５に読み込まれた筋運動セットに基づいて、筋運動提示としてディスプレイ３１を介して動作者に提示する情報を構築する。
【００９８】
そして、メイン処理部１４は、ステップＳ７３において、筋運動処理部１５を制御して、ステップＳ７２にて構築された情報を、ディスプレイ３１を介して動作者に表示させる。また、メイン処理部１４は、筋運動処理部１５を制御して、スピーカ３を介して筋運動開始が表示された旨を報知する音楽を再生させる。これに応じて、動作者は、筋運動を開始することになる。
【００９９】
メイン処理部１４は、動作者によって筋運動が開始されると、ステップＳ７４において、筋運動処理部１５を制御して、圧力センサ３２から動作者の筋運動を入力する。
【０１００】
続いて、メイン処理部１４は、ステップＳ７５において、ステップＳ７４にて入力された動作者の筋運動結果が、ステップＳ７１にて設定された適切な運動であるか否かを判定する。
【０１０１】
ここで、動作者の筋運動が適切であった場合には、メイン処理部１４は、ステップＳ７７へと処理を移行し、筋運動処理部１５を制御して、適切な筋運動入力に成功した旨を示す表示を、ディスプレイ３１を介して動作者に提示し、さらに、スピーカ３を介して入力成功を提示する音楽を再生させ、一連の処理を終了する。また、動作者の筋運動が不適切であった場合には、メイン処理部１４は、ステップＳ７６へと処理を移行し、筋運動処理部１５を制御して、適切な筋運動入力に失敗した旨を示す表示を、ディスプレイ３１を介して動作者に提示し、さらに、スピーカ３を介して入力失敗を提示する音楽を再生させた後、ステップＳ７３からの処理を繰り返す。
【０１０２】
メイン処理部１４は、このような一連の手順にしたがって、動作者に自発行動として筋運動を行わせることができる。
【０１０３】
「血圧・自発行動効果確認処理（ステップＳ５３）の詳細」
つぎに、図１８を用いて、図１４中ステップＳ５３における血圧・自発行動効果確認処理の詳細について説明する。
【０１０４】
まず、血圧信号処理部１６は、図１８に示すように、ステップＳ８０において、血圧センサ３３から動作者の血圧信号を検出すると、ステップＳ８１において、最低血圧値を算出する。なお、これらステップＳ８０及びステップＳ８１の処理は、図１４中ステップＳ５１における血圧信号測定処理と同様にして行われる。
【０１０５】
そして、血圧信号処理部１６は、ステップＳ８２において、ステップＳ８１にて算出された最低血圧値に基づいて、誘導効果判定値を算出する。この誘導効果判定値の算出は、以下のようにして行われる。
【０１０６】
図１９（ａ）に、筋運動負荷量を高くして動作者に対して自発行動を誘導したときの最低血圧値の時系列変化を示し、図１９（ｂ）に、筋運動負荷量を低くして動作者に対して自発行動を誘導したときの最低血圧値の時系列変化を示す。これら２つのグラフをみると、自発行動が行われている期間では、筋運動負荷量が高い場合には大きな最低血圧値上昇Ａ１，Ａ２，Ａ３が検出されるのに対して、筋運動負荷量が小さい場合には最低血圧値上昇Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の変化が小さいことがわかる。すなわち、動作者は、負荷量が低い筋運動を行う場合よりも負荷量が高い筋運動を行う場合の方が最低血圧値を上昇させる傾向がある。
【０１０７】
そこで、血圧信号処理部１６は、自発行動期間中の最低血圧値上昇量を比較することにより、自発行動による誘導効果を算出することができる。なお、この自発行動期間中の最低血圧値上昇は、自発行動期間内における最低血圧値と自発行動前後の最低血圧値との差分を用いるので、先に図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に示した覚醒度の低下による最低血圧値上昇とは区別することができる。
【０１０８】
血圧信号処理部１６は、このような一連の手順にしたがって、自発行動による覚醒度状態改善の効果を確認することができる。
【０１０９】
なお、図２０(ａ)及び図２０(ｂ)に、動作者に自発行動を誘導した場合に、自発行動設定値が最大であるにもかかわらず、誘導効果が得られなかった場合における最低血圧値の傾向を示す。図２０(ａ)は、動作者の状態が良好である場合における最低血圧値の時系列変化であり、図２０(ｂ)は、動作者の状態が、覚醒度が低く良好ではない場合における最低血圧値の時系列変化である。これら２つのグラフをみると、動作者の状態が良好な場合には大きな最低血圧値上昇Ａ１，Ａ２，Ａ３がみられるが、動作者の状態が、覚醒度が低く良好ではない場合には最低血圧値上昇Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３が小さくなる。すなわち、図１８中ステップＳ８２にて算出される誘導効果判定値は、小さい値となる。
【０１１０】
そのため、メイン処理部１４は、動作者の状態が、覚醒度が低く良好ではない場合には、筋運動処理部１５を制御して、スピーカ３を介して警報を動作者に提示し、運転の中止を促すことになる。
【０１１１】
［第２実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、本発明の第２実施形態として示した居眠り防止装置は、動作者に刺激を与えた後に、血圧センサ３３及び血圧信号処理部１６によって検出された動作者の血圧状態に基づいて、メイン処理部１４及び血圧信号処理部１６の制御に従って、自発行動による誘導効果を判定する。
【０１１２】
このように、本発明の第１の実施形態と同様の効果を有するとともに、この居眠り防止装置によれば、血圧状態という単独の指標のみを検出するので、運転者の状態計測をより簡便にすることができる。また、自発行動による誘導効果を判定することにより、個々の刺激によって誘導された自発行動の効果を明確に把握することができ、過剰な刺激提示や、効果のない刺激提示を繰り返してしまうことがなく、運転者の状態に応じた最適な自発行動の誘導を行うことができる。
【０１１３】
また、この居眠り防止装置によれば、動作者の血圧信号の履歴を記録装置１３に記録し、記録装置１３に記録された血圧信号履歴に基づいて、最低血圧値及び最低血圧値間の時間差における分散変化量を解析し、当該解析結果を血圧状態として出力する。このように、この居眠り防止装置によれば、血圧信号から最低血圧値及び最低血圧値間の時間差における分散変化量のみを抽出して血圧状態を出力するので、当該血圧信号に基づいて、動作者の覚醒度低下に関する情報を効率よく取得することができる。
【０１１４】
さらに、この居眠り防止装置によれば、解析した最低血圧値及び最低血圧値間の時間差における分散変化量に基づいて動作者の覚醒度の低下を判定するので、最低血圧値が上昇して最低血圧値間の時間差における分散が増加する状態、すなわち、動作者が眠気と葛藤している状態を検出することができる。そのため、この居眠り防止装置は、動作者にとって違和感のない覚醒度の低下状態を検出することができる。
【０１１５】
さらにまた、この居眠り防止装置によれば、誘導された自発行動に応じて検出された動作者の最低血圧値の上昇傾向に基づいて、自発行動による誘導効果を判定するので、動作者の状態に適した自発行動を選択して誘導することができる。
【０１１６】
また、この居眠り防止装置は、動作者に筋運動による自発行動を行う旨を指示するように当該動作者に刺激を与え、動作者によって行われた自発行動としての筋運動内容が指示に対応したものであるか否かに応じて、刺激として与える筋運動の負荷量を変更する。このように、この居眠り防止装置によれば、動作者に筋運動による自発行動を誘導することができるので、高い血圧上昇をともなう自発行動である筋運動を動作者に与えることができる。
【０１１７】
さらに、この居眠り防止装置は、メイン処理部１４の制御に従って、誘導効果の判定結果に応じて、刺激として動作者に与える筋運動の必要運動量を変更することによって当該動作者に誘導される自発行動の負荷量を変更し、自発行動の誘導効果を調整する。このように、この居眠り防止装置によれば、筋運動による自発行動の負荷量を変更するために必要運度量を利用するので、動作者が直感的に把握可能な負荷量変化を筋運動による自発行動によって誘導することができる。
【０１１８】
［第３実施形態］
つぎに、本発明の第３実施形態について説明する。
【０１１９】
この第３実施形態は、第１実施形態及び第２実施形態として示した居眠り防止装置を改良し、動作者の心拍数のみならず血圧も用いて覚醒度低下を判定するものである。したがって、この第３実施形態においては、第１実施形態及び第２実施形態にて説明した部位と同一部位については、それぞれ、同一符号を付し、その詳細な説明を省略するものとする。
【０１２０】
［居眠り防止装置の構成］
本発明の第３実施形態として示す居眠り防止装置は、図２１に示すように、先に図１に示した心拍センサ４、マイク２、及びスピーカ３の他に、先に図１２に示した血圧センサ３３を備え、さらに、当該居眠り防止装置を統括的に制御する制御装置１を備える。
【０１２１】
制御装置１は、先に図１に示した心拍信号処理部１２、対話処理部１１、及び記録装置１３の他に、先に図１２に示した血圧信号処理部１６を有し、さらに、動作者に自発行動を誘導する作業を統括制御する制御手段であるメイン処理部１４を有する。
【０１２２】
メイン処理部１４は、心拍信号処理部１２によって算出された動作者の心拍数情報と、血圧信号処理部１６によって算出された動作者の血圧情報とから求められた当該動作者の覚醒度状態に基づいて、動作者に自発行動を誘導する作業を統括制御する。メイン処理部１４は、動作者の覚醒度が低下していると判定した場合には、対話処理部１１を制御して、動作者に自発行動として対話を行わせる。また、メイン処理部１４は、心拍信号処理部１２から供給された心拍数情報や血圧信号処理部１６から供給された血圧情報を記録装置１３に記録させる。
【０１２３】
なお、制御装置１は、動作者の心拍数や血圧の他に、図示しない生体信号センサによって検出された動作者の脳波や皮膚電位等の生体信号や、図示しない顔画像撮像カメラによって撮像された動作者の顔面映像等を用いて、動作者の覚醒度を判定することもできる。
【０１２４】
このような心拍センサ４、マイク２、スピーカ３、血圧センサ３３、及び、制御装置１は、例えば図２２に示すように、車室内に配置されている。すなわち、制御装置１は、上述した制御装置１と同様に、車両に搭載されているナビゲーションシステムにソフトウェアとして実装、又は、所定のハードウェアによって実装されている。その他の要素は、図２及び図１３に示した配置と同様に配置されている。
【０１２５】
［居眠り防止装置の動作］
「基本動作」
このような各部を備える居眠り防止装置は、図２３に示すような一連の手順にしたがって、動作者の居眠りを防止するための動作を行う。
【０１２６】
まず、居眠り防止装置は、図２３に示すように、制御装置１の制御に従って、図３中ステップＳ１乃至ステップＳ３と同様の処理を行い、覚醒度低下判定基準値、自発行動設定値、及び誘導効果判定基準値の初期化を行う。
【０１２７】
次のステップＳ９１において、心拍信号処理部１２により、心拍センサ４によって検出された心拍信号に基づいて心拍信号情報を算出し、算出した心拍信号情報を、上述した覚醒度低下判定基準値との比較を行うことが可能な覚醒度低下判定値に変換する。心拍信号処理部１２は、これら心拍信号情報及び覚醒度低下判定値をメイン処理部１４に供給する。また、血圧信号処理部１６は、血圧センサ３３によって検出された血圧信号に基づいて血圧信号情報を算出し、算出した血圧信号情報を、覚醒度低下判定基準値との比較を行うことが可能な覚醒度低下判定値に変換する。血圧信号処理部１６は、これら血圧信号情報及び覚醒度低下判定値をメイン処理部１４に供給する。なお、このステップＳ９１における処理は、後に詳述するものとする。
【０１２８】
その後、メイン処理部１４は、図３中ステップＳ５及びステップＳ６と同様の処理を行い、対話処理部１１を制御して、動作者に自発行動として対話を行わせ、動作者の覚醒を促す。
【０１２９】
そして、居眠り防止装置は、心拍信号処理部１２により、図３中ステップＳ７と同様の心拍・自発行動効果確認処理を行うと共に、図１４中ステップＳ５３と同様の血圧・自発行動効果確認処理を行う。
【０１３０】
その後、メイン処理部１４は、図３中ステップＳ８及びステップＳ９と同様の処理を行うことになる。
【０１３１】
居眠り防止装置は、このような一連の手順にしたがって、動作者の居眠りを防止するための動作を行うことができる。
【０１３２】
「生体信号測定処理（ステップＳ９１）の詳細］
つぎに、図２４を用いて、ステップＳ９１における生体信号測定処理の詳細について説明する。
【０１３３】
まず、居眠り防止装置は、図２４に示すように、ステップＳ１０１において、心拍信号処理部１２によって心拍信号の測定処理を行い、動作者の心拍信号に基づいて瞬時心拍数を算出すると共に、ステップＳ１０２において、血圧信号処理部１６によって血圧信号測定処理を行い、動作者の血圧信号に基づいて最低血圧値を算出する。なお、これらステップＳ１０１及びステップＳ１０２の処理は、それぞれ、図３中ステップＳ４における心拍信号測定処理及び図１４中ステップＳ５１における血圧信号測定処理と同様にして行われる。
【０１３４】
そして、メイン処理部１４は、ステップＳ１０３において、ステップＳ１０１にて算出された瞬時心拍数と、ステップＳ１０２にて算出された最低血圧値とに基づいて、覚醒度低下判定値を算出する。この覚醒度低下判定値の算出は、先に図５（ｂ）に示した動作者の覚醒度が低下したときの瞬時心拍数の時系列変化と、先に図１６（ｂ）に示した動作者の覚醒度が低下したときの最低血圧値の時系列変化とに基づいて行われる。すなわち、上述したように、覚醒度低下判定基準値を超える瞬時心拍数及び最低血圧値が発生する区間では、動作者の覚醒度が低下しており、動作者は眠気との葛藤状態にある。メイン処理部１４は、これら瞬時心拍数及び最低血圧値を覚醒度低下判定基準値と比較し、この覚醒度低下判定基準値との差分値を覚醒度低下判定値に加算することにより、動作者の覚醒度低下状態を算出することができる。
【０１３５】
居眠り防止装置は、このような一連の手順にしたがって、覚醒度低下判定値を算出することができる。
【０１３６】
［第３実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、本発明の第３実施形態として示した居眠り防止装置は、メイン処理部１４、心拍信号処理部１２、及び血圧信号処理部１６の制御に従って、解析した瞬時心拍数の変化量と最低血圧値の変化量とに基づいて、動作者の覚醒度の低下を判定する。
【０１３７】
このように、本発明の第１実施形態と同様の効果を有するとともに、瞬時心拍数の変化量と最低血圧値の変化量との関係に基づいて運転者の覚醒度低下を判定するので、心拍数が増加して最低血圧値が低下する状態、すなわち、運転者が眠気と葛藤している状態を検出することができる。そのため、この居眠り運転防止装置によれば、運転者にとって違和感のない覚醒度低下状態を検出することができる。
【０１３８】
そして、この居眠り防止装置によれば、自発行動による誘導効果を判定することにより、個々の刺激によって誘導された自発行動の効果を明確に把握することができ、過剰な刺激提示や、効果のない刺激提示を繰り返してしまうことがなく、動作者の状態に応じた最適な自発行動の誘導を行うことができる。
【０１３９】
また、この居眠り防止装置によれば、心拍情報と血圧情報とを組み合わせた動作者の覚醒度状態の判定と自発行動による誘導効果の判定とを行うことができるため、覚醒度の低下検出精度をより向上させることができる。
【０１４０】
［第４実施形態］
つぎに、本発明の第４実施形態について説明する。
【０１４１】
この第４実施形態は、第１実施形態及び第２実施形態として示した居眠り防止装置を改良し、動作者の心拍数及び血圧信号を用いて覚醒度低下を判定すると共に、動作者に対して対話のみならず筋運動による自発行動を誘導し、さらに、車両の走行状況に基づいて自発行動の誘導が可能であるか否かを判定するものである。したがって、この第４実施形態においては、第１実施形態及び第２実施形態にて説明した部位と同一部位については、それぞれ、同一符号を付し、その詳細な説明を省略するものとする。
【０１４２】
［居眠り防止装置の構成］
本発明の第４実施形態として示す居眠り防止装置は、図２５に示すように、先に図１に示したマイク２，スピーカ３及び心拍センサ４の他に、先に図１２に示した血圧センサ３３を備え、さらに、当該居眠り防止装置を統括的に制御する制御装置１と、ステアリング２１の操舵角を検出する操舵角センサ４１と、車両の横方向加速度を検出する横Ｇセンサ４２と、車両前方の走行路映像を撮像する走行路撮像カメラ４３とを備える。なお、ここでのスピーカ３は、先に図１２に示したスピーカ３の機能も兼ね備えるものである。
【０１４３】
操舵角センサ４１、横Ｇセンサ４２、及び走行路撮像カメラ４３は、それぞれ、後述する制御装置１における走行状況処理部１７に走行状況検出用の信号を出力するセンサ類である。
【０１４４】
操舵角センサ４１は、ステアリングの操舵角を検出する。この操舵角センサ４１によって検出された操舵角信号は、走行状況処理部１７によって読みとられる。横Ｇセンサ４２は、車両の横方向の加速度を検出する。この横Ｇセンサ４２によって検出された横方向加速度信号は、走行状況処理部１７によって読みとられる。走行路撮像カメラ４３は、車両前方の走行路映像を撮像し、走行状況処理部１７に出力する。なお、走行路撮像カメラ４３は、画像処理装置を内蔵することも可能である。この場合、走行路撮像カメラ４３は、撮像した車両前方の走行路映像から走行区分帯や前方車両を認識し、車両と走行区分帯との距離や前方車両との距離を算出し、これらの距離情報を走行状況処理部１７に出力するようにしてもよい。
【０１４５】
なお、居眠り防止装置は、走行状況を検出するための信号を出力するものであれば、他のセンサを備えてもよい。また、居眠り防止装置は、操舵角センサ４１、横Ｇセンサ４２、及び走行路撮像カメラ４３のセンサ類を全て備える必要はない。このうち、当該居眠り防止装置の設計思想に応じて、１つのセンサのみを備えてもよく、また、複数のセンサを任意に組み合わせてもよい。
【０１４６】
制御装置１は、先に図１に示した心拍信号処理部１２、対話処理部１１、及び記録装置１３の他に、先に図１２に示した血圧信号処理部１６を有する。さらに、制御装置１は、動作者に自発行動を誘導する作業を統括制御する制御手段であるメイン処理部１４と、現在の車両の走行状況を検出する走行状況検出手段である走行状況処理部１７とを有する。
【０１４７】
メイン処理部１４は、心拍信号処理部１２によって算出された動作者の心拍数情報と、血圧信号処理部１６によって算出された動作者の血圧情報とから求められた当該動作者の覚醒度状態に基づいて、動作者に自発行動を誘導する作業を統括制御する。メイン処理部１４は、動作者の覚醒度が低下していると判定した場合には、対話処理部１１を制御して、動作者に自発行動として対話を行わせると共に、筋運動処理部１５を制御して動作者に自発行動として筋運動を行わせる。このとき、メイン処理部１４は、走行状況処理部１７によって検出された現在の車両の走行状況に基づいて、自発行動の誘導が可能な状態であるか否かを判定し、この判定結果に応じて自発行動の誘導を行う。また、メイン処理部１４は、心拍信号処理部１２から供給された心拍数情報や血圧信号処理部１６から供給された血圧情報、走行状況処理部１７から供給された走行状況情報を記録装置１３に記録させる。
【０１４８】
走行状況処理部１７は、操舵角センサ４１によって検出されたステアリングの操舵角と、横Ｇセンサ４２によって検出された車両の横方向加速度と、走行路撮像カメラ４３によって撮像された車両前方の走行路映像とに基づいて、現在の車両の走行状況を検出する。走行状況処理部１７は、検出した走行状況情報をメイン処理部１４に供給する。
【０１４９】
なお、制御装置１は、例えば特開平５−５８１９２号公報に記載された手法を用いることにより、操舵角センサ４１によって検出された操舵角信号に基づいて、動作者の覚醒度を判定することもできる。また、制御装置１は、横Ｇセンサ４２によって検出された車両横方向の加速度に基づいて、動作者の覚醒度を判定することもできる。この場合、制御装置１は、例えば特開平５−５８１９２号公報に記載された手法に基づいて、操舵角の変化を横Ｇに換算する処理、又は、車両と走行区分帯との距離変化を横Ｇに換算することにより、動作者の覚醒度を判定することができる。さらに、制御装置１は、例えば特開平５−６９７５７号公報に記載された手法を用いることにより、走行路撮像カメラ４３によって撮像された車両前方の走行路映像に基づいて、動作者の覚醒度を判定することもできる。
【０１５０】
このようなマイク２、スピーカ３、心拍センサ４、血圧センサ３３、制御装置１、操舵角センサ４１、横Ｇセンサ４２、及び、走行路撮像カメラ４３は、例えば図２６に示すように、車室内に配置されている。すなわち、制御装置１は、上述の制御装置１と同様に、車両に搭載されているナビゲーションシステムにソフトウェアとして実装、又は、所定のハードウェアによって実装されている。その他の要素は、図２、図１３、及び図２２に示した配置と同様に配置されている。
【０１５１】
［居眠り防止装置の動作］
「基本動作」
このような各部を備える居眠り防止装置は、図２７に示すような一連の手順にしたがって、動作者の居眠りを防止するための動作を行う。
【０１５２】
まず、居眠り防止装置は、図２７に示すように、制御装置１の制御に従って、図３中ステップＳ１乃至ステップＳ３と同様の処理を行い、覚醒度低下判定基準値、自発行動設定値、及び誘導効果判定基準値の初期化を行う。
【０１５３】
次に図２３中ステップＳ９１と同様の処理を行い、心拍信号処理部１２により、心拍センサ４によって検出された心拍信号に基づいて心拍信号情報を算出し、算出した心拍信号情報を、上述した覚醒度低下判定基準値との比較を行うことが可能な覚醒度低下判定値に変換する。心拍信号処理部１２は、これら心拍信号情報及び覚醒度低下判定値をメイン処理部１４に供給する。また、血圧信号処理部１６は、血圧センサ３３によって検出された血圧信号に基づいて血圧信号情報を算出し、算出した血圧信号情報を、覚醒度低下判定基準値との比較を行うことが可能な覚醒度低下判定値に変換する。血圧信号処理部１６は、これら血圧信号情報及び覚醒度低下判定値をメイン処理部１４に供給する。
【０１５４】
その後、メイン処理部１４は、図３中ステップＳ５と同様の処理を行い、覚醒度低下判定値と覚醒度低下判定基準値とを比較する。メイン処理部１４は、覚醒度低下判定値が覚醒度低下判定基準値よりも小さい場合には、動作者の覚醒度が低下していないと判定し、ステップＳ９１からの処理を繰り返す。一方、メイン処理部１４は、覚醒度低下判定値が覚醒度低下判定基準値以上である場合には動作者の覚醒度が低下したと判定し、ステップＳ１１１における自発行動誘導処理を行い、一連の処理を終了する。なお、このステップＳ１１１における処理は、後に詳述するものとする。
【０１５５】
居眠り防止装置は、このような一連の手順にしたがって、動作者の居眠りを防止するための動作を行うことができる。
【０１５６】
［自発行動誘導処理（ステップＳ１１１）の詳細］
つぎに、図２８を用いて、ステップＳ１１１における自発行動誘導処理の詳細について説明する。
【０１５７】
まず、居眠り防止装置は、図２８に示すように、ステップＳ１２１において、走行状況処理部１７によって現在の車両の走行状況を検出する。この走行状況は、操舵角センサ４１、横Ｇセンサ４２、及び走行路撮像カメラ４３のそれぞれによって検出された情報を用いて検出される。走行状況処理部１７は、検出した走行状況情報をメイン処理部１４に供給する。
【０１５８】
そして、メイン処理部１４は、ステップＳ１２２において、ステップＳ１２１にて検出された走行状況情報に基づいて、自発行動の誘導が可能であるか否かを判定する。すなわち、メイン処理部１４は、現在の車両の走行状況に対応する運転負荷量が、自発行動の誘導が可能な程度の運転負荷量であるか否かを判定する。
【０１５９】
ここで、メイン処理部１４は、自発行動の誘導が可能ではない高運転負荷状態である場合には、そのまま一連の処理を終了する。一方、メイン処理部１４は、自発行動の誘導が可能である運転負荷量である場合には、ステップＳ１１２へと処理を移行し、動作者に誘導する自発行動の種類を選択するために、運転負荷量の高低を判定する。
【０１６０】
メイン処理部１４は、運転負荷量が低い場合には、動作者が対話による自発行動を行うことが可能であると判定し、図３中ステップＳ６と同様の対話処理を行う。また、メイン処理部１４は、運転負荷量が高い場合には、動作者が対話による自発行動を行うことは不可能であるが筋運動による自発行動を行うことは可能であると判定し、図１４中ステップＳ５２と同様の筋運動処理を行う。
【０１６１】
そして、居眠り防止装置は、心拍信号処理部１２により、図３中ステップＳ７と同様の心拍・自発行動効果確認処理を行うと共に、図１４中ステップＳ５３と同様の血圧・自発行動効果確認処理を行う。
【０１６２】
その後、メイン処理部１４は、図３中ステップＳ８及びステップＳ９と同様の処理を行うことになる。
【０１６３】
居眠り防止装置は、このような一連の手順にしたがって、動作者に自発行動を適切に誘導することができる。
【０１６４】
［第４実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、本発明の第４実施形態として示した居眠り防止装置は、誘導効果の判定結果と、検出された車両の走行状況とのうち、少なくとも一方に基づいて、動作者に与える刺激内容を複数の刺激内容の中から選択する。したがって、この居眠り防止装置によれば、運転負荷量に応じた適切な自発行動を選択することができるため、誘導される自発行動に対する動作者の違和感を解消することができ、また、車両の走行状況に応じて誘導される自発行動を対話と筋運動とから選択することができるため、動作者が自発行動の誘導に対して有する不快感を低減することができる。
【０１６５】
そして、本発明の第１実施形態と同様の効果を有するとともに、自発行動による誘導効果を判定することにより、個々の刺激によって誘導された自発行動の効果を明確に把握することができ、過剰な刺激提示や、効果のない刺激提示を繰り返してしまうことがなく、動作者の状態に応じた最適な自発行動の誘導を行うことができる。
【０１６６】
また、この居眠り防止装置によれば、検出された車両の走行状況が、自発行動の誘導が可能ではない高負荷状態である場合には、自発行動の誘導動作を抑制することにより、動作者への自発行動に対する不快感を低減することができる。
【０１６７】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施の形態に限定されることはなく、この実施の形態以外の形態であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計などに応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【０１６８】
１ 制御装置
２ マイク
３ スピーカ
４ 心拍センサ
１１ 対話処理部
１２ 心拍信号処理部
１３ 記録装置
１４ メイン処理部
１５ 筋運動処理部
１６ 血圧信号処理部
１７ 走行状況処理部
２１ ステアリング
２２ ドアパネル
２３ インストルメントパネル
２４ シート
３１ ディスプレイ
３２ 圧力センサ
３３ 血圧センサ
４１ 操舵角センサ
４２ センサ
４３ 走行路撮像カメラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人の居眠り状態を検出し、居眠り状態を検出した場合には覚醒を促して居眠りを防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、動作者の心身状態を推定し、推定した心身状態から動作者毎に設定された目標状態へと調整するために、動作者に所定の刺激を与える装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１３０４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の技術においては、提示される刺激による心身状態の調整効果が、刺激提示後の心身情報から得られる目標値までの調整効果である。したがって、個々の刺激による直接的な効果がわからず、過剰な刺激提示や、効果のない刺激提示が繰り返されてしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、個々の刺激による直接効果を明確に把握して、運転や操作などを行う人（以下、動作者とする）に与える刺激を最適化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、動作者の状態を検出し、当該動作者の状態に基づいて当該動作者の覚醒度を判定する。そして、当該動作者の覚醒度が低下していると判定された場合には、動作者に対して自発行動を誘導する刺激を与えた時の動作者の状態に基づいて、自発行動による誘導効果を判定し、当該判定した誘導効果に応じて、以降に当該動作者に対して与える刺激内容を制御する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、自発行動による誘導効果を判定するので、個々の刺激によって誘導された自発行動の効果を明確に把握することで、動作者の状態に応じた最適な自発行動の誘導を行うことができ、高い精度で動作者の覚醒度を維持する効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態として示す居眠り防止装置の構成について示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態として示す居眠り防止装置の車両配置関係について示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態として示す居眠り防止装置において、基本動作を行う際の一連の手順について示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態として示す居眠り防止装置において、心拍信号の測定処理を行う際の一連の手順について示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１実施形態として示す居眠り防止装置における心拍信号の測定処理の内容について説明するための図であり、（ａ）は、動作者の覚醒度が低下したときの心拍ゆらぎ分散の時系列変化を示し、（ｂ）は、動作者の覚醒度が低下したときの瞬時心拍数の時系列変化を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態として示す居眠り防止装置において、対話処理を行う際の一連の手順について示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１実施形態として示す居眠り防止装置における対話処理にて用いられる対話セット情報の具体例について示す図である。
【図８】本発明の第１実施形態として示す居眠り防止装置において、心拍・自発行動効果確認処理を行う際の一連の手順について示すフローチャートである。
【図９】本発明の第１実施形態として示す居眠り防止装置における心拍・自発行動効果確認処理の内容について説明するための図であり、（ａ）は、対話負荷量を高くして動作者に対して自発行動を誘導したときの瞬時心拍数の時系列変化を示し、（ｂ）は、対話負荷量を低くして動作者に対して自発行動を誘導したときの瞬時心拍数の時系列変化を示す図である。
【図１０】本発明の第１実施形態として示す居眠り防止装置において、自発行動設定値変更処理を行う際の一連の手順について示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第１実施形態として示す居眠り防止装置における自発行動設定値変更処理の内容について説明するための図であり、（ａ）は、状態が良好である動作者に自発行動を誘導した結果、誘導効果が得られなかった場合における瞬時心拍数の時系列変化を示し、（ｂ）は、状態が良好ではない動作者に自発行動を誘導した結果、誘導効果が得られなかった場合における瞬時心拍数の時系列変化を示す図である。
【図１２】本発明の第２実施形態として示す居眠り防止装置の構成について示すブロック図である。
【図１３】本発明の第２実施形態として示す居眠り防止装置の車両配置関係について示す図である。
【図１４】本発明の第２実施形態として示す居眠り防止装置において、基本動作を行う際の一連の手順について示すフローチャートである。
【図１５】本発明の第２実施形態として示す居眠り防止装置において、血圧信号測定処理を行う際の一連の手順について示すフローチャートである。
【図１６】本発明の第２実施形態として示す居眠り防止装置における血圧信号測定処理の内容について説明するための図であり、（ａ）は、動作者の覚醒度が低下したときの最低血圧値間の時間差における分散の時系列変化を示し、（ｂ）は、動作者の覚醒度が低下したときの最低血圧値の時系列変化を示す図である。
【図１７】本発明の第２実施形態として示す居眠り防止装置において、筋運動処理を行う際の一連の手順について示すフローチャートである。
【図１８】本発明の第２実施形態として示す居眠り防止装置において、血圧・自発行動効果確認処理を行う際の一連の手順について示すフローチャートである。
【図１９】本発明の第２実施形態として示す居眠り防止装置における血圧・自発行動効果確認処理の内容について説明するための図であり、（ａ）は、筋運動負荷量を高くして動作者に対して自発行動を誘導したときの最低血圧値（ｂ）は、筋運動負荷量を低くして動作者に対して自発行動を誘導したときの最低血圧値の時系列変化を示す図である。
【図２０】本発明の第２実施形態として示す居眠り防止装置における自発行動設定値変更処理の内容について説明するための図であり、（ａ）は、状態が良好である動作者に自発行動を誘導した結果、誘導効果が得られなかった場合における最低血圧値の時系列変化を示し、（ｂ）は、状態が良好ではない動作者に自発行動を誘導した結果、誘導効果が得られなかった場合における最低血圧値の時系列変化を示す図である。
【図２１】本発明の第３実施形態として示す居眠り防止装置の構成について示すブロック図である。
【図２２】本発明の第３実施形態として示す居眠り防止装置の車両配置関係について示す図である。
【図２３】本発明の第３実施形態として示す居眠り防止装置において、基本動作を行う際の一連の手順について示すフローチャートである。
【図２４】本発明の第３実施形態として示す居眠り防止装置において、生体信号測定処理を行う際の一連の手順について示すフローチャートである。
【図２５】本発明の第４実施形態として示す居眠り防止装置の構成について示すブロック図である。
【図２６】本発明の第４実施形態として示す居眠り防止装置の車両配置関係について示す図である。
【図２７】本発明の第４実施形態として示す居眠り防止装置において、基本動作を行う際の一連の手順について示すフローチャートである。
【図２８】本発明の第４実施形態として示す居眠り防止装置において、自発行動誘導処理を行う際の一連の手順について示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［第１実施形態］
［居眠り防止装置の構成］
本発明の第１実施形態として示す居眠り防止装置は、図１に示すように、当該居眠り防止装置を統括的に制御する制御装置１と、動作・操作を行っている人としての動作者の発話内容を検出して入力する動作者発話入力手段であるマイク２と、制御装置１からの対話による呼び掛けと警報とを動作者に提示する動作者呼掛手段であるスピーカ３と、動作者の心拍信号を検出する心拍信号検出手段である心拍センサ４とを備える。なお、以下の説明としては、人が行う動作・操作の一例として車両を運転する場面を一実施形態として説明するが、人が行う動作・操作として船舶の操舵、航空機の操縦、電子計算機の操作のみならず、例えば人が紙に文字などを筆記する動作なども含まれるものとする。
【００１０】
制御装置１は、動作者に対する対話による自発行動を制御する対話制御手段である対話処理部１１と、動作者の心拍数情報を算出する心拍信号解析手段である心拍信号処理部１２と、メイン処理部１４に入出力される情報を記録する記録装置１３と、動作者に自発行動を誘導する作業を統括制御する制御手段であるメイン処理部１４とを有する。なお、メイン処理部１４は、実際にはＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ等にて構成されているが、当該ＣＰＵがＲＯＭに格納された居眠り防止のための制御プログラムに従って処理をすることによって実現できる機能をブロックとして説明する。
【００１１】
メイン処理部１４は、心拍信号処理部１２によって算出された動作者の心拍数情報から求められた当該動作者の覚醒度状態に基づいて、動作者に自発行動を誘導する作業を統括制御する。メイン処理部１４は、動作者の覚醒度が低下していると判定した場合には、対話処理部１１を制御して、動作者に自発行動として対話を行わせる。また、メイン処理部１４は、心拍信号処理部１２から供給された心拍数情報を記録装置１３に記録させる。
【００１２】
心拍信号処理部１２は、心拍センサ４によって検出された心拍信号を用いて所定の信号処理を行い、動作者の心拍数情報を算出する。そして、心拍信号処理部１２は、算出した心拍数情報に基づいて、動作者の覚醒度の低下を判定するための覚醒度低下判定値を算出する。心拍信号処理部１２は、算出した心拍数情報、覚醒度低下判定値をメイン処理部１４に供給する。
【００１３】
対話処理部１１は、メイン処理部１４の制御に従って、記録装置１３から読み込んだ対話セット情報に基づいて、マイク２及びスピーカ３を介して動作者に自発行動として対話を行わせる際の制御を行う。
【００１４】
記録装置１３は、メイン処理部１４に入力された心拍数情報や覚醒度低下判定値等の情報を記録する。また、記録装置１３は、動作者に自発行動として行わせる対話セット情報を記録する。この対話セット情報は、メイン処理部１４の制御に従って、対話処理部１１によって読み出される。
【００１５】
このような制御装置１、心拍センサ４、マイク２、及び、スピーカ３は、例えば図２に示すように車室内に配置されている。すなわち、制御装置１は、例えば、車両に搭載されているナビゲーションシステムにソフトウェアとして実装され、インストルメントパネル２３に内装されている。なお、制御装置１は、本発明にかかる制御を提供できるものであれば、ハードウェアによって実装してもよく、当該形態に特に限定されるものではない。
【００１６】
また、心拍センサ４は、運転席に着座した動作者の背中に当たるようにシート２４に内蔵されている。これにより、心拍センサ４は、動作者の操作姿勢にかかわらず、安定して動作者の心拍信号を検出することができる。さらに、マイク２は、動作者が音声を入力しやすいように、ステアリング２１の中央等に内蔵されている。さらにまた、スピーカ３は、制御装置１からの対話による呼び掛けや警報を聴取しやすいように、運転席側のドアパネル２２の内面等に設置されている。
【００１７】
［居眠り防止装置の動作］
「基本動作」
このような各部を備える居眠り防止装置は、図３に示すような一連の手順にしたがって、動作者の居眠りを防止するための動作を行う。
【００１８】
まず、居眠り防止装置は、図３に示すように、ステップＳ１において、制御装置１によって、居眠り防止警報を出力するか否かの閾値であって任意に設定可能な覚醒度低下判定基準値の初期化を行う。
【００１９】
次のステップＳ２において、制御装置１は、自発行動の負荷量を規定する自発行動設定値の初期化を行う。
【００２０】
次のステップＳ３において、制御装置１は、自発行動による誘導効果を判定するための閾値であって任意に設定可能な誘導効果判定基準値の初期化を行う。
【００２１】
続いて、居眠り防止装置は、ステップＳ４において、心拍信号処理部１２により、心拍センサ４によって検出された心拍信号に基づいて心拍信号情報を算出する。そして、心拍信号処理部１２は、算出した心拍信号情報を、上述した覚醒度低下判定基準値との比較を行うことが可能な覚醒度低下判定値に変換する。心拍信号処理部１２は、これら心拍信号情報及び覚醒度低下判定値をメイン処理部１４に供給する。なお、このステップＳ４における処理は、後に詳述するものとする。
【００２２】
続いて、メイン処理部１４は、ステップＳ５において、ステップＳ４にて取得された覚醒度低下判定値と覚醒度低下判定基準値とを比較する。メイン処理部１４は、覚醒度低下判定値が覚醒度低下判定基準値よりも小さい場合には、動作者の覚醒度が低下していないと判定し、ステップＳ４からの処理を繰り返す。一方、メイン処理部１４は、覚醒度低下判定値が覚醒度低下判定基準値以上である場合には、動作者の覚醒度が低下したと判定し、ステップＳ６へと処理を移行する。
【００２３】
そして、メイン処理部１４は、ステップＳ６において、対話処理部１１を制御して、動作者に自発行動として対話を行わせ、動作者の覚醒を促す。なお、このステップＳ６における処理は、後に詳述するものとする。
【００２４】
続いて、心拍信号処理部１２は、ステップＳ７において、ステップＳ６にて行われた自発行動によって覚醒度状態が改善した効果を確認するために、心拍センサ４によって検出された心拍信号に基づいて心拍信号情報を算出し、算出した心拍信号情報を、上述した誘導効果判定基準値との比較を行うことが可能な誘導効果判定値に変換する。心拍信号処理部１２は、これら心拍信号情報及び誘導効果判定値をメイン処理部１４に供給する。なお、このステップＳ７における処理は、後に詳述するものとする。
【００２５】
続いて、メイン処理部１４は、ステップＳ８において、誘導効果判定値と誘導効果判定基準値とを比較し、ステップＳ６にて行われた自発行動の効果を確認する。メイン処理部１４は、誘導効果判定値が誘導効果判定基準値以上である場合には、自発行動による誘導効果があったとして、ステップＳ４からの処理を繰り返す。一方、メイン処理部１４は、誘導効果判定値が誘導効果判定基準値よりも小さい場合には、自発行動による誘導効果が少なかったとして、ステップＳ９へと処理を移行する。
【００２６】
そして、メイン処理部１４は、ステップＳ９において、自発行動設定値を変更し、ステップＳ６からの処理を繰り返す。なお、このステップＳ９における処理は、後に詳述するものとする。
【００２７】
居眠り防止装置は、このような一連の手順にしたがって、動作者の居眠りを防止するための動作を行うことができる。通常、所定の刺激に対して反応しやすい動作者と反応しにくい動作者がいるが、従来の技術においては、現在の動作者の状態を睡眠状態とし、目標状態を覚醒状態としたときに、刺激に対して反応しやすい動作者については、目標値に到達していないと判定されるので、無意味な刺激が所定時間与え続けられることになり、刺激に対して反応しにくい動作者については、たとえ目標値に到達したとしても、刺激に対して過敏に反応する動作者であると考えられ、所定時間刺激が与えられ続けることによって不快感を与えてしまう場合がある。本実施形態として示す居眠り防止装置は、自発行動による誘導効果を確認した後、刺激を与えるためにフィードフォワード制御を行うので、動作者に与える刺激を最適化することができる。
【００２８】
「心拍信号測定処理（ステップＳ４）の詳細」
つぎに、図４を用いて、ステップＳ４における心拍信号の測定処理の詳細について説明する。
【００２９】
まず、心拍信号処理部１２は、図４に示すように、ステップＳ１０において、心拍センサ４から動作者の心拍信号を検出する。検出された心拍信号は、メイン処理部１４の制御に従って、検出履歴として記録装置１３に記録される。
【００３０】
続いて、心拍信号処理部１２は、ステップＳ１１において、ステップＳ１０にて検出された心拍信号と記録装置１３に記録された心拍信号履歴とに基づいて、瞬時心拍数を算出する。
【００３１】
続いて、心拍信号処理部１２は、ステップＳ１２において、ステップＳ１０にて検出された心拍信号と記録装置１３に記録された心拍信号履歴とに基づいて、心拍ゆらぎの分散ＲＲＶを算出する。
【００３２】
そして、心拍信号処理部１２は、ステップＳ１３において、ステップＳ１１にて算出された瞬時心拍数と、ステップＳ１２にて算出された心拍ゆらぎの分散ＲＲＶとに基づいて、覚醒度低下判定値を算出する。この覚醒度低下判定値の算出は、以下のようにして行われる。
【００３３】
図５（ａ）に、動作者の覚醒度が低下したときにおける心拍ゆらぎの分散ＲＲＶの時系列変化を示し、図５（ｂ）に、動作者の覚醒度が低下したときの瞬時心拍数の時系列変化を示す。これら２つのグラフをみると、図中の中央部において、覚醒度低下判定基準値を超える瞬時心拍数及び心拍ゆらぎの分散ＲＲＶが発生する区間が存在する。この区間では、動作者の覚醒度が低下しており、動作者は眠気との葛藤状態にある。すなわち、動作者は、運転中に眠気を感じると、当該眠気に打ち勝とうとして欠伸や体動等の抵抗動作を行い、この抵抗動作に応じて、瞬時心拍数が上昇し、心拍ゆらぎの分散ＲＲＶも上昇する。この現象が現れているのが、上述した区間である。
【００３４】
そこで、心拍信号処理部１２は、ステップＳ１１にて算出された瞬時心拍数と、ステップＳ１２にて算出された心拍ゆらぎの分散ＲＲＶとを、覚醒度低下判定基準値と比較し、この覚醒度低下判定基準値との差分値を覚醒度低下判定値に加算する。これにより、動作者の覚醒度低下状態を算出することができる。
【００３５】
心拍信号処理部１２は、このような一連の手順にしたがって、覚醒度低下判定値を算出することができる。
【００３６】
「対話処理（ステップＳ６）の詳細」
つぎに、図６を用いて、図３中ステップＳ６における対話処理の詳細について説明する。
【００３７】
まず、メイン処理部１４は、図６に示すように、ステップＳ２０において、動作者に自発行動として誘導する対話セット情報を、記録装置１３から対話処理部１１に読み込ませる。
【００３８】
ここで、対話セット情報は、例えば図７に示すように、クイズ等の質問文を動作者に提示すると共に、動作者が発話した回答に対する応答を動作者に提示する内容等の対話文章から構成される。図７には、予め設定された単語群の中から複数個（最大４個、最小２個）の単語を動作者に対話にて提示し、当該単語が示す物の大きさ順位（ｎ番目に、大きい／小さい）をクイズとして出題する対話セットについて示している。このような対話セットにおいては、動作者によって発話されると想定される対象が、出題される単語群に限定されるので、発話認識のためのシステムを簡略化することができる。
【００３９】
メイン処理部１４は、このような対話セット情報を対話処理部１１に読み込ませると、ステップＳ２１において、自発行動設定値に基づいて、ステップＳ２０にて対話処理部１１に読み込まれた対話セットの負荷量（難易度）を決定する。
【００４０】
具体的には、図７に示す対話セットの場合には、出題される単語数が最大の４個であり、出題される大きさ順位が「ｎ番目に、大きい／小さい」である。これは、出題される本対話セットの例における最大対話負荷量である。したがって、メイン処理部１４は、自発行動設定値が小さい場合には、単語数を減少させる。これにより、対話セットの対話負荷量としての記憶負荷量を低減させることができる。また、メイン処理部１４は、出題される単語数が固定されているとして、出題されている大きさ順位を「最も、大きい／小さい」に変更することにより、対話セットの対話負荷量としての計算負荷量を低減させることができる。さらに、メイン処理部１４は、本対話セットの例における対話負荷量として出題される単語数を調整することにより、記憶負荷量のみならず、計算負荷量も変動させることができる。図７に示す対話セットの例は、動作者に対して対話によって自発行動を行わせ、且つ、対話負荷量として計算負荷量及び記憶負荷量を調整することが可能な対話セットである。なお、対話セットとしては、この例の他に、動作者に対して対話によって自発行動を行わせ、且つ、対話負荷量として計算負荷量及び／又は記憶負荷量を調整することが可能なものであれば、いかなるものであってもよい。
【００４１】
続いて、メイン処理部１４は、ステップＳ２２において、ステップＳ２１にて設定された対話負荷量に応じて、ステップＳ２０にて対話処理部１１に読み込まれた対話セットに基づいて、対話として動作者に呼び掛ける質問文を構築する。
【００４２】
そして、メイン処理部１４は、ステップＳ２３において、対話処理部１１を制御して、ステップＳ２２にて構築された質問文を、スピーカ３を介して動作者に呼び掛けさせる。これに応じて、動作者は、回答を発話することになる。
【００４３】
メイン処理部１４は、動作者によって回答が発話されると、ステップＳ２４において、対話処理部１１を制御して、マイク２を介した動作者の発話を入力する。
【００４４】
続いて、メイン処理部１４は、ステップＳ２５において、ステップＳ２４にて入力された動作者の発話内容を判定する。
【００４５】
ここで、動作者の発話内容が、ステップＳ２３にて動作者に呼び掛けられた質問の正解であった場合には、メイン処理部１４は、ステップＳ２７へと処理を移行し、対話処理部１１を制御して、正解である旨を、スピーカ３を介して動作者に提示させ、一連の処理を終了する。また、動作者の発話内容が、ステップＳ２３にて動作者に呼び掛けられた質問の不正解であった場合には、メイン処理部１４は、ステップＳ２８へと処理を移行し、対話処理部１１を制御して、不正解である旨や正解内容を、スピーカ３を介して動作者に提示させ、一連の処理を終了する。さらに、ステップＳ２４にて予め定められた時間内に動作者が発話しない等によって発話入力が失敗した場合には、メイン処理部１４は、ステップＳ２６へと処理を移行し、対話処理部１１を制御して、再度の発話を行うようにスピーカ３を介して動作者に呼び掛けさせ、ステップＳ２３からの処理を繰り返す。
【００４６】
メイン処理部１４は、このような一連の手順にしたがって、動作者に自発行動として対話を行わせることができる。
【００４７】
「心拍・自発行動効果確認処理（ステップＳ７）の詳細」
つぎに、図８を用いて、図３中ステップＳ７における心拍・自発行動効果確認処理の詳細について説明する。
【００４８】
まず、心拍信号処理部１２は、図８に示すように、ステップＳ３０において、心拍センサ４から動作者の心拍信号を検出すると、ステップＳ３１において、瞬時心拍数を算出する。なお、これらステップＳ３０及びステップＳ３１の処理は、図３中ステップＳ４における心拍信号の測定処理と同様にして行われる。
【００４９】
そして、心拍信号処理部１２は、ステップＳ３２において、ステップＳ３１にて算出された瞬時心拍数に基づいて、誘導効果判定値を算出する。この誘導効果判定値の算出は、以下のようにして行われる。
【００５０】
図９（ａ）に、対話負荷量を高くして動作者に対して自発行動を誘導したときの瞬時心拍数の時系列変化を示し、図９（ｂ）に、対話負荷量を低くして動作者に対して自発行動を誘導したときの瞬時心拍数の時系列変化を示す。これら２つのグラフをみると、自発行動が行われている期間では、対話負荷量が高い場合には大きな心拍数上昇Ａ１，Ａ２，Ａ３が検出されるのに対して、対話負荷量が小さい場合には心拍数上昇Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の変化が小さいことがわかる。すなわち、動作者は、対話負荷量が低い対話を行う場合よりも対話負荷量が高い対話を行う場合の方が瞬時心拍数を上昇させる傾向がある。
【００５１】
そこで、心拍信号処理部１２は、自発行動期間中の心拍数上昇量を比較することにより、自発行動による誘導効果を算出することができる。なお、この自発行動期間中の心拍数上昇は、自発行動期間内における瞬時心拍数と自発行動前後の瞬時心拍数との差分を用いるので、先に図５（ａ）及び図５（ｂ）に示した覚醒度の低下による心拍数上昇とは区別することができる。
【００５２】
心拍信号処理部１２は、このような一連の手順にしたがって、自発行動による覚醒度状態改善の効果を確認することができる。
【００５３】
「自発行動設定値変更処理（ステップＳ９）の詳細」
つぎに、図１０を用いて、図３中ステップＳ９における自発行動設定値変更処理の詳細について説明する。
【００５４】
まず、メイン処理部１４は、図１０に示すように、ステップＳ４０において、現在設定されている自発行動設定値が設定可能な最大値であるか否かを判定する。
【００５５】
ここで、メイン処理部１４は、現在の自発行動設定値が最大値でない場合には、ステップＳ４２へと処理を移行する。この場合、現在の自発行動設定値では動作者への誘導効果が小さい状況である。そのため、メイン処理部１４は、ステップＳ４２において、自発行動設定値を１段階上昇させ、一連の処理を終了する。
【００５６】
一方、メイン処理部１４は、現在の自発行動設定値が最大値である場合には、ステップＳ４１へと処理を移行する。この場合、現在の自発行動設定値が最大値であるので、誘導される最大負荷量の自発行動であっても覚醒度の向上効果が見込めない状況である。
【００５７】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に、動作者に自発行動を誘導した場合に、自発行動設定値が最大であるにもかかわらず、誘導効果が得られなかった場合における瞬時心拍数の傾向を示す。図１１（ａ）は、動作者の状態が良好である場合における瞬時心拍数の時系列変化であり、図１１（ｂ）は、動作者の状態が、覚醒度が低く良好ではない場合における瞬時心拍数の時系列変化である。これら２つのグラフをみると、動作者の状態が良好な場合には大きな心拍数上昇Ａ１，Ａ２，Ａ３がみられるが、動作者の状態が、覚醒度が低く良好ではない場合には心拍数上昇Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３が小さくなる。すなわち、図３中ステップＳ７にて算出される誘導効果判定値は、小さい値となる。
【００５８】
そのため、メイン処理部１４は、動作者の状態が、覚醒度が低く良好ではない場合には、ステップＳ４１へと処理を移行し、対話処理部１１を制御して、スピーカ３を介して警報を動作者に提示し、運転の中止を促し、一連の処理を終了する。
【００５９】
メイン処理部１４は、このような一連の手順にしたがって、自発行動設定値を適切に変更することができる。
【００６０】
［第１実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、本発明の第１実施形態として示した居眠り防止装置は、動作者の状態に基づいて覚醒度が低下していると判定された場合に、動作者に自発行動を誘導する刺激を与える。そして、当該動作者に刺激を与えた後に検出された動作者の状態に基づいて自発行動による誘導効果を判定し、当該誘導効果に応じて、動作者に与える刺激内容を制御する。
【００６１】
したがって、この居眠り防止装置によれば、自発行動による誘導効果を判定することにより、個々の刺激によって誘導された自発行動の効果を明確に把握することができる。これにより、過剰な刺激提示や、効果のない刺激提示を繰り返してしまうことがなく、運転者の状態に応じた最適な自発行動の誘導を行うことができ、運転者の覚醒度が低下した状態で刺激を与えることで、高い運転者覚醒度維持効果を得ることができる。
【００６２】
また、この居眠り防止装置は、動作者に刺激を与えた後に検出された動作者の心拍状態に基づいて、自発行動による誘導効果を判定する。このように、この居眠り防止装置においては、心拍状態という単独の指標のみを検出するので、動作者の状態計測をより簡便にすることができる。
【００６３】
さらに、この居眠り防止装置は、動作者の心拍信号の履歴を記録装置１３に記録し、記録装置１３に記録された心拍信号履歴に基づいて、瞬時心拍数及び心拍ゆらぎの分散ＲＲＶの変化量を解析し、当該解析結果を心拍状態として出力する。このように、この居眠り防止装置によれば、心拍信号から瞬時心拍数及び心拍ゆらぎの分散ＲＲＶの変化量のみを抽出して出力するので、心拍信号に基づいて、動作者の覚醒度低下に関する情報を効率よく取得することができる。
【００６４】
さらにまた、この居眠り防止装置は、解析した瞬時心拍数及び心拍ゆらぎの分散ＲＲＶの変化量に基づいて動作者の覚醒度低下を判定するので、心拍数が上昇して心拍ゆらぎの分散ＲＲＶが増加する状態、すなわち、動作者が眠気と葛藤している状態を検出することができる。そのため、この居眠り防止装置によれば、動作者にとって違和感のない覚醒度低下状態を検出することができる。
【００６５】
また、この居眠り防止装置によれば、誘導された自発行動に応じて検出された動作者の心拍数上昇傾向に基づいて自発行動による誘導効果を判定するので、動作者の状態に適した自発行動を選択して誘導することができる。
【００６６】
さらに、この居眠り防止装置は、動作者に対話による自発行動を行う旨を指示するように当該動作者に刺激を与え、動作者によって行われた自発行動としての対話内容が指示に対応したものであるか否かに応じて、刺激として与える対話の負荷量を変更する。このように、この居眠り防止装置によれば、動作者に対話による自発行動を誘導することができるので、動作者に誘導される自発行動に対する親近感を持たせることができる。
【００６７】
さらにまた、この居眠り防止装置は、誘導効果の判定結果に応じて、動作者に与える刺激の指示量を変更することによって当該動作者に誘導される自発行動の負荷量を変更し、自発行動の誘導効果を調整する。具体的には、この居眠り防止装置は、誘導効果の判定結果に応じて、刺激として動作者に与える対話成立に必要な記憶負荷量若しくは計算負荷量の少なくとも１つを変更することによって当該動作者に誘導される自発行動の負荷量を変更し、自発行動の誘導効果を調整する。このように、この居眠り防止装置によれば、対話による自発行動の負荷量を変更するために、記憶負荷量や計算負荷量のみを利用するので、自発行動として誘導される対話を成立させるために必要な情報量を抑制することができる。
【００６８】
［第２実施形態］
つぎに、本発明の第２実施形態について説明する。
【００６９】
この第２実施形態として示す居眠り防止装置は、動作者の血圧に基づいて覚醒度低下を判定すると共に、動作者に対して対話ではなく筋運動による自発行動を誘導するものである。したがって、この第２実施形態においては、第１実施形態にて説明した部位と同一部位については、それぞれ、同一符号を付し、その詳細な説明を省略するものとする。
【００７０】
［居眠り防止装置の構成］
本発明の第２実施形態として示す居眠り防止装置は、図１２に示すように、動作者に筋運動による自発行動状態を表示する筋運動提示手段であるディスプレイ３１と、動作者の筋運動を検出する筋運動検出手段である圧力センサ３２と、動作者の血圧信号を検出する血圧信号検出手段である血圧センサ３３とを備える。
【００７１】
制御装置１は、動作者に自発行動を誘導する作業を統括制御する制御手段であるメイン処理部１４と、動作者の血圧情報を算出する血圧信号解析手段である血圧信号処理部１６と、動作者に対する筋運動による自発行動を制御する筋運動制御手段である筋運動処理部１５と、メイン処理部１４に入出力される情報を記録する記録装置１３とを有する。
【００７２】
メイン処理部１４は、血圧信号処理部１６によって算出された動作者の血圧情報から求められた当該動作者の覚醒度状態に基づいて、動作者に自発行動を誘導する作業を統括制御する。メイン処理部１４は、動作者の覚醒度が低下していると判定した場合には、筋運動処理部１５を制御して、動作者に自発行動として筋運動を行わせる。また、メイン処理部１４は、血圧信号処理部１６から供給された血圧情報を記録装置１３に記録させる。
【００７３】
血圧信号処理部１６は、血圧センサ３３によって検出された血圧信号に基づいて、動作者の血圧情報を算出する。そして、血圧信号処理部１６は、算出した血圧情報に基づいて、動作者の覚醒度低下判定値を算出する。血圧信号処理部１６は、算出した血圧情報や覚醒度低下判定値をメイン処理部１４に供給する。
【００７４】
筋運動処理部１５は、メイン処理部１４の制御に従って、記録装置１３から読み込んだ筋運動セット情報に基づいて、ディスプレイ３１及びスピーカ３を介して動作者に自発行動として筋運動を行わせる際の制御を行う。なお、動作者による自発行動としての筋運動は、圧力センサ３２によって検出され、当該圧力信号がメイン処理部１４に供給される。
【００７５】
記録装置１３は、メイン処理部１４に入力された血圧情報や覚醒度低下判定値等の情報を記録する。また、記録装置１３は、動作者に自発行動として行わせる筋運動セット情報を記録する。この筋運動セット情報は、メイン処理部１４の制御に従って、筋運動処理部１５によって読み出される。
【００７６】
このような制御装置１、血圧センサ３３、圧力センサ３２、ディスプレイ３１、及び、スピーカ３は、例えば図１３に示すように、車室内に配置されている。すなわち、制御装置１は、制御装置１と同様に、車両に搭載されているナビゲーションシステムにソフトウェアとして実装されたり、所定のハードウェアによって実装されている。また、血圧センサ３３は、動作者の操作姿勢にかかわらず、安定して動作者の血圧信号を検出するために、動作者の手首等に装着される。さらに、圧力センサ３２は、車両フットレストの表面に設置されている。これにより、動作者は、運転操作が妨げられることなく、筋運動による自発行動を行うことが可能となる。なお、圧力センサ３２は、動作者の運転操作を妨げることなく、筋運動による自発行動を提供できるものであれば、いかなる場所に設置されていてもよい。さらにまた、ディスプレイ３１は、車両に搭載されているナビゲーションシステム用の液晶ディスプレイ等を用いることができる。また、スピーカ３は、制御装置１からの警報を聴取しやすいように、運転席側のドア内面等に設置されている。
【００７７】
［居眠り防止装置の動作］
「基本動作」
このような各部を備える居眠り防止装置は、図１４に示すような一連の手順にしたがって、動作者の居眠りを防止するための動作を行う。
【００７８】
まず、居眠り防止装置は、図１４に示すように、制御装置１の制御に従って、図３中ステップＳ１乃至ステップＳ３と同様の処理を行い、覚醒度低下判定基準値、自発行動設定値、及び誘導効果判定基準値の初期化を行う。
【００７９】
次のステップＳ５１において、血圧信号処理部１６により、血圧センサ３３によって検出された血圧信号に基づいて血圧信号情報を算出する。そして、血圧信号処理部１６は、算出した血圧信号情報を、上述した覚醒度低下判定基準値との比較を行うことが可能な覚醒度低下判定値に変換する。血圧信号処理部１６は、これら血圧信号情報及び覚醒度低下判定値をメイン処理部１４に供給する。なお、このステップＳ５１における処理は、後に詳述するものとする。
【００８０】
続いて、メイン処理部１４は、図３中ステップＳ５と同様の処理を行い、覚醒度低下判定値が覚醒度低下判定基準値よりも小さい場合には、動作者の覚醒度が低下していないと判定し、ステップＳ５１からの処理を繰り返す。一方、メイン処理部１４は、覚醒度低下判定値が覚醒度低下判定基準値以上である場合には、動作者の覚醒度が低下したと判定し、ステップＳ５２へと処理を移行する。
【００８１】
そして、メイン処理部１４は、ステップＳ５２において、筋運動処理部１５を制御して、動作者に自発行動として筋運動を行わせ、動作者の覚醒を促す。なお、このステップＳ５２における処理は、後に詳述するものとする。
【００８２】
続いて、血圧信号処理部１６は、ステップＳ５３において、ステップＳ５２にて行われた自発行動による覚醒度状態改善の効果を確認するために、血圧センサ３３によって検出された血圧信号に基づいて血圧信号情報を算出し、算出した血圧信号情報を、上述した誘導効果判定基準値との比較を行うことが可能な誘導効果判定値に変換する。血圧信号処理部１６は、これら血圧信号情報及び誘導効果判定値をメイン処理部１４に供給する。なお、このステップＳ５３における処理は、後に詳述するものとする。
【００８３】
その後、メイン処理部１４は、図３中ステップＳ８及びステップＳ９と同様の処理を行うことになる。
【００８４】
居眠り防止装置は、このような一連の手順にしたがって、動作者の居眠りを防止するための動作を行うことができる。なお、居眠り防止装置は、動作者の心拍情報も検出している場合には、例えば、動作者の覚醒度低下の判定については血圧情報のみを用いたとしても、誘導効果の判定については心拍情報と血圧情報との双方を利用するようにしてもよく、覚醒度低下の判定と誘導効果の判定とに用いる指標を同一としなくてもよい。
【００８５】
「血圧信号測定処理（ステップＳ５１）の詳細」
つぎに、図１５を用いて、ステップＳ５１における血圧信号測定処理の詳細について説明する。
【００８６】
まず、血圧信号処理部１６は、図１５に示すように、ステップＳ６０において、血圧センサ３３から動作者の血圧信号を検出する。検出された血圧信号は、メイン処理部１４の制御に従って、検出履歴として記録装置１３に記録される。
【００８７】
続いて、血圧信号処理部１６は、ステップＳ６１において、ステップＳ６０にて検出された血圧信号と記録装置１３に記録された血圧信号履歴とに基づいて、最低血圧値を算出する。
【００８８】
続いて、血圧信号処理部１６は、ステップＳ６２において、ステップＳ６０にて検出された血圧信号と記録装置１３に記録された血圧信号履歴とに基づいて、最低血圧値間の時間差における分散を算出する。すなわち、時間的に連続して検出される血圧は、心臓の運動に連動した波形を有する信号である。最低血圧値間の時間差における分散とは、かかる波形のばらつきを示す値であり、最低血圧値のピーク間の時間差における分散を意味する。
【００８９】
そして、血圧信号処理部１６は、ステップＳ６３において、ステップＳ６１にて算出された最低血圧値と、ステップＳ６２にて算出された最低血圧値間の時間差における分散とに基づいて、覚醒度低下判定値を算出する。この覚醒度低下判定値の算出は、以下のようにして行われる。
【００９０】
図１６（ａ）に、動作者の覚醒度が低下したときの最低血圧値間の時間差における分散の時系列変化を示し、図１６（ｂ）に、動作者の覚醒度が低下したときの最低血圧値の時系列変化を示す。これら２つのグラフをみると、図中の点線で示す中央部において、覚醒度低下判定基準値を超える最低血圧値及び最低血圧値間の時間差における分散が発生する区間が存在する。この区間では、動作者の覚醒度が低下しており、動作者は眠気との葛藤状態にある。すなわち、動作者は、運転中に眠気を感じると血圧が低下し、これに応じて、最低血圧値が上昇し、最低血圧値間の時間差における分散も上昇する。この現象が現れているのが、上述した区間である。
【００９１】
そこで、血圧信号処理部１６は、ステップＳ６１にて算出された最低血圧値と、ステップＳ６２にて算出された最低血圧値間の時間差における分散とを、覚醒度低下判定基準値と比較し、この覚醒度低下判定基準値との差分値を覚醒度低下判定値に加算することにより、動作者の覚醒度低下状態を算出することができる。
【００９２】
血圧信号処理部１６は、このような一連の手順にしたがって、覚醒度低下判定値を算出することができる。
【００９３】
「筋運動処理（ステップＳ５２）の詳細」
つぎに、図１７を用いて、図１４中ステップＳ５２における筋運動処理の詳細について説明する。
【００９４】
まず、メイン処理部１４は、図１７に示すように、ステップＳ７０において、動作者に自発行動として誘導する筋運動セット情報を、記録装置１３から筋運動処理部１５に読み込ませる。
【００９５】
ここで、筋運動セット情報は、車両フットレストの表面等に設置されている圧力センサ３２に対する踏み込み圧力と指定圧力での踏み込み時間とから構成される。
【００９６】
メイン処理部１４は、このような筋運動セット情報を筋運動処理部１５に読み込ませると、ステップＳ７１において、自発行動設定値に基づいて、ステップＳ７０にて筋運動処理部１５に読み込まれた筋運動セットの負荷量を決定する。具体的には、メイン処理部１４は、自発行動設定値が大きいほど、動作者に大きな筋運動を行わせるために、圧力センサ３２に対する入力圧力閾値及び力提示時間を増加させる。
【００９７】
続いて、メイン処理部１４は、ステップＳ７２において、ステップＳ７１にて設定された筋運動負荷量に応じて、ステップＳ７０にて筋運動処理部１５に読み込まれた筋運動セットに基づいて、筋運動提示としてディスプレイ３１を介して動作者に提示する情報を構築する。
【００９８】
そして、メイン処理部１４は、ステップＳ７３において、筋運動処理部１５を制御して、ステップＳ７２にて構築された情報を、ディスプレイ３１を介して動作者に表示させる。また、メイン処理部１４は、筋運動処理部１５を制御して、スピーカ３を介して筋運動開始が表示された旨を報知する音楽を再生させる。これに応じて、動作者は、筋運動を開始することになる。
【００９９】
メイン処理部１４は、動作者によって筋運動が開始されると、ステップＳ７４において、筋運動処理部１５を制御して、圧力センサ３２から動作者の筋運動を入力する。
【０１００】
続いて、メイン処理部１４は、ステップＳ７５において、ステップＳ７４にて入力された動作者の筋運動結果が、ステップＳ７１にて設定された適切な運動であるか否かを判定する。
【０１０１】
ここで、動作者の筋運動が適切であった場合には、メイン処理部１４は、ステップＳ７７へと処理を移行し、筋運動処理部１５を制御して、適切な筋運動入力に成功した旨を示す表示を、ディスプレイ３１を介して動作者に提示し、さらに、スピーカ３を介して入力成功を提示する音楽を再生させ、一連の処理を終了する。また、動作者の筋運動が不適切であった場合には、メイン処理部１４は、ステップＳ７６へと処理を移行し、筋運動処理部１５を制御して、適切な筋運動入力に失敗した旨を示す表示を、ディスプレイ３１を介して動作者に提示し、さらに、スピーカ３を介して入力失敗を提示する音楽を再生させた後、ステップＳ７３からの処理を繰り返す。
【０１０２】
メイン処理部１４は、このような一連の手順にしたがって、動作者に自発行動として筋運動を行わせることができる。
【０１０３】
「血圧・自発行動効果確認処理（ステップＳ５３）の詳細」
つぎに、図１８を用いて、図１４中ステップＳ５３における血圧・自発行動効果確認処理の詳細について説明する。
【０１０４】
まず、血圧信号処理部１６は、図１８に示すように、ステップＳ８０において、血圧センサ３３から動作者の血圧信号を検出すると、ステップＳ８１において、最低血圧値を算出する。なお、これらステップＳ８０及びステップＳ８１の処理は、図１４中ステップＳ５１における血圧信号測定処理と同様にして行われる。
【０１０５】
そして、血圧信号処理部１６は、ステップＳ８２において、ステップＳ８１にて算出された最低血圧値に基づいて、誘導効果判定値を算出する。この誘導効果判定値の算出は、以下のようにして行われる。
【０１０６】
図１９（ａ）に、筋運動負荷量を高くして動作者に対して自発行動を誘導したときの最低血圧値の時系列変化を示し、図１９（ｂ）に、筋運動負荷量を低くして動作者に対して自発行動を誘導したときの最低血圧値の時系列変化を示す。これら２つのグラフをみると、自発行動が行われている期間では、筋運動負荷量が高い場合には大きな最低血圧値上昇Ａ１，Ａ２，Ａ３が検出されるのに対して、筋運動負荷量が小さい場合には最低血圧値上昇Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の変化が小さいことがわかる。すなわち、動作者は、負荷量が低い筋運動を行う場合よりも負荷量が高い筋運動を行う場合の方が最低血圧値を上昇させる傾向がある。
【０１０７】
そこで、血圧信号処理部１６は、自発行動期間中の最低血圧値上昇量を比較することにより、自発行動による誘導効果を算出することができる。なお、この自発行動期間中の最低血圧値上昇は、自発行動期間内における最低血圧値と自発行動前後の最低血圧値との差分を用いるので、先に図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に示した覚醒度の低下による最低血圧値上昇とは区別することができる。
【０１０８】
血圧信号処理部１６は、このような一連の手順にしたがって、自発行動による覚醒度状態改善の効果を確認することができる。
【０１０９】
なお、図２０(ａ)及び図２０(ｂ)に、動作者に自発行動を誘導した場合に、自発行動設定値が最大であるにもかかわらず、誘導効果が得られなかった場合における最低血圧値の傾向を示す。図２０(ａ)は、動作者の状態が良好である場合における最低血圧値の時系列変化であり、図２０(ｂ)は、動作者の状態が、覚醒度が低く良好ではない場合における最低血圧値の時系列変化である。これら２つのグラフをみると、動作者の状態が良好な場合には大きな最低血圧値上昇Ａ１，Ａ２，Ａ３がみられるが、動作者の状態が、覚醒度が低く良好ではない場合には最低血圧値上昇Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３が小さくなる。すなわち、図１８中ステップＳ８２にて算出される誘導効果判定値は、小さい値となる。
【０１１０】
そのため、メイン処理部１４は、動作者の状態が、覚醒度が低く良好ではない場合には、筋運動処理部１５を制御して、スピーカ３を介して警報を動作者に提示し、運転の中止を促すことになる。
【０１１１】
［第２実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、本発明の第２実施形態として示した居眠り防止装置は、動作者に刺激を与えた後に、血圧センサ３３及び血圧信号処理部１６によって検出された動作者の血圧状態に基づいて、メイン処理部１４及び血圧信号処理部１６の制御に従って、自発行動による誘導効果を判定する。
【０１１２】
このように、本発明の第１の実施形態と同様の効果を有するとともに、この居眠り防止装置によれば、血圧状態という単独の指標のみを検出するので、運転者の状態計測をより簡便にすることができる。また、自発行動による誘導効果を判定することにより、個々の刺激によって誘導された自発行動の効果を明確に把握することができ、過剰な刺激提示や、効果のない刺激提示を繰り返してしまうことがなく、運転者の状態に応じた最適な自発行動の誘導を行うことができる。
【０１１３】
また、この居眠り防止装置によれば、動作者の血圧信号の履歴を記録装置１３に記録し、記録装置１３に記録された血圧信号履歴に基づいて、最低血圧値及び最低血圧値間の時間差における分散変化量を解析し、当該解析結果を血圧状態として出力する。このように、この居眠り防止装置によれば、血圧信号から最低血圧値及び最低血圧値間の時間差における分散変化量のみを抽出して血圧状態を出力するので、当該血圧信号に基づいて、動作者の覚醒度低下に関する情報を効率よく取得することができる。
【０１１４】
さらに、この居眠り防止装置によれば、解析した最低血圧値及び最低血圧値間の時間差における分散変化量に基づいて動作者の覚醒度の低下を判定するので、最低血圧値が上昇して最低血圧値間の時間差における分散が増加する状態、すなわち、動作者が眠気と葛藤している状態を検出することができる。そのため、この居眠り防止装置は、動作者にとって違和感のない覚醒度の低下状態を検出することができる。
【０１１５】
さらにまた、この居眠り防止装置によれば、誘導された自発行動に応じて検出された動作者の最低血圧値の上昇傾向に基づいて、自発行動による誘導効果を判定するので、動作者の状態に適した自発行動を選択して誘導することができる。
【０１１６】
また、この居眠り防止装置は、動作者に筋運動による自発行動を行う旨を指示するように当該動作者に刺激を与え、動作者によって行われた自発行動としての筋運動内容が指示に対応したものであるか否かに応じて、刺激として与える筋運動の負荷量を変更する。このように、この居眠り防止装置によれば、動作者に筋運動による自発行動を誘導することができるので、高い血圧上昇をともなう自発行動である筋運動を動作者に与えることができる。
【０１１７】
さらに、この居眠り防止装置は、メイン処理部１４の制御に従って、誘導効果の判定結果に応じて、刺激として動作者に与える筋運動の必要運動量を変更することによって当該動作者に誘導される自発行動の負荷量を変更し、自発行動の誘導効果を調整する。このように、この居眠り防止装置によれば、筋運動による自発行動の負荷量を変更するために必要運度量を利用するので、動作者が直感的に把握可能な負荷量変化を筋運動による自発行動によって誘導することができる。
【０１１８】
［第３実施形態］
つぎに、本発明の第３実施形態について説明する。
【０１１９】
この第３実施形態は、第１実施形態及び第２実施形態として示した居眠り防止装置を改良し、動作者の心拍数のみならず血圧も用いて覚醒度低下を判定するものである。したがって、この第３実施形態においては、第１実施形態及び第２実施形態にて説明した部位と同一部位については、それぞれ、同一符号を付し、その詳細な説明を省略するものとする。
【０１２０】
［居眠り防止装置の構成］
本発明の第３実施形態として示す居眠り防止装置は、図２１に示すように、先に図１に示した心拍センサ４、マイク２、及びスピーカ３の他に、先に図１２に示した血圧センサ３３を備え、さらに、当該居眠り防止装置を統括的に制御する制御装置１を備える。
【０１２１】
制御装置１は、先に図１に示した心拍信号処理部１２、対話処理部１１、及び記録装置１３の他に、先に図１２に示した血圧信号処理部１６を有し、さらに、動作者に自発行動を誘導する作業を統括制御する制御手段であるメイン処理部１４を有する。
【０１２２】
メイン処理部１４は、心拍信号処理部１２によって算出された動作者の心拍数情報と、血圧信号処理部１６によって算出された動作者の血圧情報とから求められた当該動作者の覚醒度状態に基づいて、動作者に自発行動を誘導する作業を統括制御する。メイン処理部１４は、動作者の覚醒度が低下していると判定した場合には、対話処理部１１を制御して、動作者に自発行動として対話を行わせる。また、メイン処理部１４は、心拍信号処理部１２から供給された心拍数情報や血圧信号処理部１６から供給された血圧情報を記録装置１３に記録させる。
【０１２３】
なお、制御装置１は、動作者の心拍数や血圧の他に、図示しない生体信号センサによって検出された動作者の脳波や皮膚電位等の生体信号や、図示しない顔画像撮像カメラによって撮像された動作者の顔面映像等を用いて、動作者の覚醒度を判定することもできる。
【０１２４】
このような心拍センサ４、マイク２、スピーカ３、血圧センサ３３、及び、制御装置１は、例えば図２２に示すように、車室内に配置されている。すなわち、制御装置１は、上述した制御装置１と同様に、車両に搭載されているナビゲーションシステムにソフトウェアとして実装、又は、所定のハードウェアによって実装されている。その他の要素は、図２及び図１３に示した配置と同様に配置されている。
【０１２５】
［居眠り防止装置の動作］
「基本動作」
このような各部を備える居眠り防止装置は、図２３に示すような一連の手順にしたがって、動作者の居眠りを防止するための動作を行う。
【０１２６】
まず、居眠り防止装置は、図２３に示すように、制御装置１の制御に従って、図３中ステップＳ１乃至ステップＳ３と同様の処理を行い、覚醒度低下判定基準値、自発行動設定値、及び誘導効果判定基準値の初期化を行う。
【０１２７】
次のステップＳ９１において、心拍信号処理部１２により、心拍センサ４によって検出された心拍信号に基づいて心拍信号情報を算出し、算出した心拍信号情報を、上述した覚醒度低下判定基準値との比較を行うことが可能な覚醒度低下判定値に変換する。心拍信号処理部１２は、これら心拍信号情報及び覚醒度低下判定値をメイン処理部１４に供給する。また、血圧信号処理部１６は、血圧センサ３３によって検出された血圧信号に基づいて血圧信号情報を算出し、算出した血圧信号情報を、覚醒度低下判定基準値との比較を行うことが可能な覚醒度低下判定値に変換する。血圧信号処理部１６は、これら血圧信号情報及び覚醒度低下判定値をメイン処理部１４に供給する。なお、このステップＳ９１における処理は、後に詳述するものとする。
【０１２８】
その後、メイン処理部１４は、図３中ステップＳ５及びステップＳ６と同様の処理を行い、対話処理部１１を制御して、動作者に自発行動として対話を行わせ、動作者の覚醒を促す。
【０１２９】
そして、居眠り防止装置は、心拍信号処理部１２により、図３中ステップＳ７と同様の心拍・自発行動効果確認処理を行うと共に、図１４中ステップＳ５３と同様の血圧・自発行動効果確認処理を行う。
【０１３０】
その後、メイン処理部１４は、図３中ステップＳ８及びステップＳ９と同様の処理を行うことになる。
【０１３１】
居眠り防止装置は、このような一連の手順にしたがって、動作者の居眠りを防止するための動作を行うことができる。
【０１３２】
「生体信号測定処理（ステップＳ９１）の詳細］
つぎに、図２４を用いて、ステップＳ９１における生体信号測定処理の詳細について説明する。
【０１３３】
まず、居眠り防止装置は、図２４に示すように、ステップＳ１０１において、心拍信号処理部１２によって心拍信号の測定処理を行い、動作者の心拍信号に基づいて瞬時心拍数を算出すると共に、ステップＳ１０２において、血圧信号処理部１６によって血圧信号測定処理を行い、動作者の血圧信号に基づいて最低血圧値を算出する。なお、これらステップＳ１０１及びステップＳ１０２の処理は、それぞれ、図３中ステップＳ４における心拍信号測定処理及び図１４中ステップＳ５１における血圧信号測定処理と同様にして行われる。
【０１３４】
そして、メイン処理部１４は、ステップＳ１０３において、ステップＳ１０１にて算出された瞬時心拍数と、ステップＳ１０２にて算出された最低血圧値とに基づいて、覚醒度低下判定値を算出する。この覚醒度低下判定値の算出は、先に図５（ｂ）に示した動作者の覚醒度が低下したときの瞬時心拍数の時系列変化と、先に図１６（ｂ）に示した動作者の覚醒度が低下したときの最低血圧値の時系列変化とに基づいて行われる。すなわち、上述したように、覚醒度低下判定基準値を超える瞬時心拍数及び最低血圧値が発生する区間では、動作者の覚醒度が低下しており、動作者は眠気との葛藤状態にある。メイン処理部１４は、これら瞬時心拍数及び最低血圧値を覚醒度低下判定基準値と比較し、この覚醒度低下判定基準値との差分値を覚醒度低下判定値に加算することにより、動作者の覚醒度低下状態を算出することができる。
【０１３５】
居眠り防止装置は、このような一連の手順にしたがって、覚醒度低下判定値を算出することができる。
【０１３６】
［第３実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、本発明の第３実施形態として示した居眠り防止装置は、メイン処理部１４、心拍信号処理部１２、及び血圧信号処理部１６の制御に従って、解析した瞬時心拍数の変化量と最低血圧値の変化量とに基づいて、動作者の覚醒度の低下を判定する。
【０１３７】
このように、本発明の第１実施形態と同様の効果を有するとともに、瞬時心拍数の変化量と最低血圧値の変化量との関係に基づいて運転者の覚醒度低下を判定するので、心拍数が増加して最低血圧値が低下する状態、すなわち、運転者が眠気と葛藤している状態を検出することができる。そのため、この居眠り運転防止装置によれば、運転者にとって違和感のない覚醒度低下状態を検出することができる。
【０１３８】
そして、この居眠り防止装置によれば、自発行動による誘導効果を判定することにより、個々の刺激によって誘導された自発行動の効果を明確に把握することができ、過剰な刺激提示や、効果のない刺激提示を繰り返してしまうことがなく、動作者の状態に応じた最適な自発行動の誘導を行うことができる。
【０１３９】
また、この居眠り防止装置によれば、心拍情報と血圧情報とを組み合わせた動作者の覚醒度状態の判定と自発行動による誘導効果の判定とを行うことができるため、覚醒度の低下検出精度をより向上させることができる。
【０１４０】
［第４実施形態］
つぎに、本発明の第４実施形態について説明する。
【０１４１】
この第４実施形態は、第１実施形態及び第２実施形態として示した居眠り防止装置を改良し、動作者の心拍数及び血圧信号を用いて覚醒度低下を判定すると共に、動作者に対して対話のみならず筋運動による自発行動を誘導し、さらに、車両の走行状況に基づいて自発行動の誘導が可能であるか否かを判定するものである。したがって、この第４実施形態においては、第１実施形態及び第２実施形態にて説明した部位と同一部位については、それぞれ、同一符号を付し、その詳細な説明を省略するものとする。
【０１４２】
［居眠り防止装置の構成］
本発明の第４実施形態として示す居眠り防止装置は、図２５に示すように、先に図１に示したマイク２，スピーカ３及び心拍センサ４の他に、先に図１２に示した血圧センサ３３を備え、さらに、当該居眠り防止装置を統括的に制御する制御装置１と、ステアリング２１の操舵角を検出する操舵角センサ４１と、車両の横方向加速度を検出する横Ｇセンサ４２と、車両前方の走行路映像を撮像する走行路撮像カメラ４３とを備える。なお、ここでのスピーカ３は、先に図１２に示したスピーカ３の機能も兼ね備えるものである。
【０１４３】
操舵角センサ４１、横Ｇセンサ４２、及び走行路撮像カメラ４３は、それぞれ、後述する制御装置１における走行状況処理部１７に走行状況検出用の信号を出力するセンサ類である。
【０１４４】
操舵角センサ４１は、ステアリングの操舵角を検出する。この操舵角センサ４１によって検出された操舵角信号は、走行状況処理部１７によって読みとられる。横Ｇセンサ４２は、車両の横方向の加速度を検出する。この横Ｇセンサ４２によって検出された横方向加速度信号は、走行状況処理部１７によって読みとられる。走行路撮像カメラ４３は、車両前方の走行路映像を撮像し、走行状況処理部１７に出力する。なお、走行路撮像カメラ４３は、画像処理装置を内蔵することも可能である。この場合、走行路撮像カメラ４３は、撮像した車両前方の走行路映像から走行区分帯や前方車両を認識し、車両と走行区分帯との距離や前方車両との距離を算出し、これらの距離情報を走行状況処理部１７に出力するようにしてもよい。
【０１４５】
なお、居眠り防止装置は、走行状況を検出するための信号を出力するものであれば、他のセンサを備えてもよい。また、居眠り防止装置は、操舵角センサ４１、横Ｇセンサ４２、及び走行路撮像カメラ４３のセンサ類を全て備える必要はない。このうち、当該居眠り防止装置の設計思想に応じて、１つのセンサのみを備えてもよく、また、複数のセンサを任意に組み合わせてもよい。
【０１４６】
制御装置１は、先に図１に示した心拍信号処理部１２、対話処理部１１、及び記録装置１３の他に、先に図１２に示した血圧信号処理部１６を有する。さらに、制御装置１は、動作者に自発行動を誘導する作業を統括制御する制御手段であるメイン処理部１４と、現在の車両の走行状況を検出する走行状況検出手段である走行状況処理部１７とを有する。
【０１４７】
メイン処理部１４は、心拍信号処理部１２によって算出された動作者の心拍数情報と、血圧信号処理部１６によって算出された動作者の血圧情報とから求められた当該動作者の覚醒度状態に基づいて、動作者に自発行動を誘導する作業を統括制御する。メイン処理部１４は、動作者の覚醒度が低下していると判定した場合には、対話処理部１１を制御して、動作者に自発行動として対話を行わせると共に、筋運動処理部１５を制御して動作者に自発行動として筋運動を行わせる。このとき、メイン処理部１４は、走行状況処理部１７によって検出された現在の車両の走行状況に基づいて、自発行動の誘導が可能な状態であるか否かを判定し、この判定結果に応じて自発行動の誘導を行う。また、メイン処理部１４は、心拍信号処理部１２から供給された心拍数情報や血圧信号処理部１６から供給された血圧情報、走行状況処理部１７から供給された走行状況情報を記録装置１３に記録させる。
【０１４８】
走行状況処理部１７は、操舵角センサ４１によって検出されたステアリングの操舵角と、横Ｇセンサ４２によって検出された車両の横方向加速度と、走行路撮像カメラ４３によって撮像された車両前方の走行路映像とに基づいて、現在の車両の走行状況を検出する。走行状況処理部１７は、検出した走行状況情報をメイン処理部１４に供給する。
【０１４９】
なお、制御装置１は、例えば特開平５−５８１９２号公報に記載された手法を用いることにより、操舵角センサ４１によって検出された操舵角信号に基づいて、動作者の覚醒度を判定することもできる。また、制御装置１は、横Ｇセンサ４２によって検出された車両横方向の加速度に基づいて、動作者の覚醒度を判定することもできる。この場合、制御装置１は、例えば特開平５−５８１９２号公報に記載された手法に基づいて、操舵角の変化を横Ｇに換算する処理、又は、車両と走行区分帯との距離変化を横Ｇに換算することにより、動作者の覚醒度を判定することができる。さらに、制御装置１は、例えば特開平５−６９７５７号公報に記載された手法を用いることにより、走行路撮像カメラ４３によって撮像された車両前方の走行路映像に基づいて、動作者の覚醒度を判定することもできる。
【０１５０】
このようなマイク２、スピーカ３、心拍センサ４、血圧センサ３３、制御装置１、操舵角センサ４１、横Ｇセンサ４２、及び、走行路撮像カメラ４３は、例えば図２６に示すように、車室内に配置されている。すなわち、制御装置１は、上述の制御装置１と同様に、車両に搭載されているナビゲーションシステムにソフトウェアとして実装、又は、所定のハードウェアによって実装されている。その他の要素は、図２、図１３、及び図２２に示した配置と同様に配置されている。
【０１５１】
［居眠り防止装置の動作］
「基本動作」
このような各部を備える居眠り防止装置は、図２７に示すような一連の手順にしたがって、動作者の居眠りを防止するための動作を行う。
【０１５２】
まず、居眠り防止装置は、図２７に示すように、制御装置１の制御に従って、図３中ステップＳ１乃至ステップＳ３と同様の処理を行い、覚醒度低下判定基準値、自発行動設定値、及び誘導効果判定基準値の初期化を行う。
【０１５３】
次に図２３中ステップＳ９１と同様の処理を行い、心拍信号処理部１２により、心拍センサ４によって検出された心拍信号に基づいて心拍信号情報を算出し、算出した心拍信号情報を、上述した覚醒度低下判定基準値との比較を行うことが可能な覚醒度低下判定値に変換する。心拍信号処理部１２は、これら心拍信号情報及び覚醒度低下判定値をメイン処理部１４に供給する。また、血圧信号処理部１６は、血圧センサ３３によって検出された血圧信号に基づいて血圧信号情報を算出し、算出した血圧信号情報を、覚醒度低下判定基準値との比較を行うことが可能な覚醒度低下判定値に変換する。血圧信号処理部１６は、これら血圧信号情報及び覚醒度低下判定値をメイン処理部１４に供給する。
【０１５４】
その後、メイン処理部１４は、図３中ステップＳ５と同様の処理を行い、覚醒度低下判定値と覚醒度低下判定基準値とを比較する。メイン処理部１４は、覚醒度低下判定値が覚醒度低下判定基準値よりも小さい場合には、動作者の覚醒度が低下していないと判定し、ステップＳ９１からの処理を繰り返す。一方、メイン処理部１４は、覚醒度低下判定値が覚醒度低下判定基準値以上である場合には動作者の覚醒度が低下したと判定し、ステップＳ１１１における自発行動誘導処理を行い、一連の処理を終了する。なお、このステップＳ１１１における処理は、後に詳述するものとする。
【０１５５】
居眠り防止装置は、このような一連の手順にしたがって、動作者の居眠りを防止するための動作を行うことができる。
【０１５６】
［自発行動誘導処理（ステップＳ１１１）の詳細］
つぎに、図２８を用いて、ステップＳ１１１における自発行動誘導処理の詳細について説明する。
【０１５７】
まず、居眠り防止装置は、図２８に示すように、ステップＳ１２１において、走行状況処理部１７によって現在の車両の走行状況を検出する。この走行状況は、操舵角センサ４１、横Ｇセンサ４２、及び走行路撮像カメラ４３のそれぞれによって検出された情報を用いて検出される。走行状況処理部１７は、検出した走行状況情報をメイン処理部１４に供給する。
【０１５８】
そして、メイン処理部１４は、ステップＳ１２２において、ステップＳ１２１にて検出された走行状況情報に基づいて、自発行動の誘導が可能であるか否かを判定する。すなわち、メイン処理部１４は、現在の車両の走行状況に対応する運転負荷量が、自発行動の誘導が可能な程度の運転負荷量であるか否かを判定する。
【０１５９】
ここで、メイン処理部１４は、自発行動の誘導が可能ではない高運転負荷状態である場合には、そのまま一連の処理を終了する。一方、メイン処理部１４は、自発行動の誘導が可能である運転負荷量である場合には、ステップＳ１１２へと処理を移行し、動作者に誘導する自発行動の種類を選択するために、運転負荷量の高低を判定する。
【０１６０】
メイン処理部１４は、運転負荷量が低い場合には、動作者が対話による自発行動を行うことが可能であると判定し、図３中ステップＳ６と同様の対話処理を行う。また、メイン処理部１４は、運転負荷量が高い場合には、動作者が対話による自発行動を行うことは不可能であるが筋運動による自発行動を行うことは可能であると判定し、図１４中ステップＳ５２と同様の筋運動処理を行う。
【０１６１】
そして、居眠り防止装置は、心拍信号処理部１２により、図３中ステップＳ７と同様の心拍・自発行動効果確認処理を行うと共に、図１４中ステップＳ５３と同様の血圧・自発行動効果確認処理を行う。
【０１６２】
その後、メイン処理部１４は、図３中ステップＳ８及びステップＳ９と同様の処理を行うことになる。
【０１６３】
居眠り防止装置は、このような一連の手順にしたがって、動作者に自発行動を適切に誘導することができる。
【０１６４】
［第４実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、本発明の第４実施形態として示した居眠り防止装置は、誘導効果の判定結果と、検出された車両の走行状況とのうち、少なくとも一方に基づいて、動作者に与える刺激内容を複数の刺激内容の中から選択する。したがって、この居眠り防止装置によれば、運転負荷量に応じた適切な自発行動を選択することができるため、誘導される自発行動に対する動作者の違和感を解消することができ、また、車両の走行状況に応じて誘導される自発行動を対話と筋運動とから選択することができるため、動作者が自発行動の誘導に対して有する不快感を低減することができる。
【０１６５】
そして、本発明の第１実施形態と同様の効果を有するとともに、自発行動による誘導効果を判定することにより、個々の刺激によって誘導された自発行動の効果を明確に把握することができ、過剰な刺激提示や、効果のない刺激提示を繰り返してしまうことがなく、動作者の状態に応じた最適な自発行動の誘導を行うことができる。
【０１６６】
また、この居眠り防止装置によれば、検出された車両の走行状況が、自発行動の誘導が可能ではない高負荷状態である場合には、自発行動の誘導動作を抑制することにより、動作者への自発行動に対する不快感を低減することができる。
【０１６７】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施の形態に限定されることはなく、この実施の形態以外の形態であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計などに応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【０１６８】
１ 制御装置
２ マイク
３ スピーカ
４ 心拍センサ
１１ 対話処理部
１２ 心拍信号処理部
１３ 記録装置
１４ メイン処理部
１５ 筋運動処理部
１６ 血圧信号処理部
１７ 走行状況処理部
２１ ステアリング
２２ ドアパネル
２３ インストルメントパネル
２４ シート
３１ ディスプレイ
３２ 圧力センサ
３３ 血圧センサ
４１ 操舵角センサ
４２ センサ
４３ 走行路撮像カメラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動作者の状態を検出する動作者状態検出手段と、
前記動作者状態検出手段によって検出された前記動作者の状態に基づいて、当該動作者の覚醒度を判定する覚醒度判定手段と、
前記覚醒度判定手段によって前記動作者の覚醒度が低下していると判定された場合に、当該動作者に対して自発行動を誘導する刺激を与える自発行動誘導手段と、
前記自発行動誘導手段によって前記動作者に刺激を与えた後に前記動作者状態検出手段によって検出された当該動作者の状態に基づいて、自発行動による誘導効果を判定する誘導効果判定手段と、
前記誘導効果判定手段によって判定された誘導効果に応じて、前記自発行動誘導手段によって動作者に対して与える刺激内容を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする居眠り防止装置。
【請求項２】
前記動作者状態検出手段は、前記動作者の心拍状態及び／又は血圧状態を検出し、
前記誘導効果判定手段は、前記自発行動誘導手段によって前記動作者に刺激を与えた後に前記動作者状態検出手段によって検出された前記動作者の心拍状態若しくは血圧状態のうちいずれか一方、又は、前記動作者の心拍状態及び血圧状態の双方に基づいて、自発行動による誘導効果を判定すること
を特徴とする請求項１に記載の居眠り防止装置。
【請求項３】
前記動作者状態検出手段は、検出した前記動作者の心拍信号及び／又は血圧信号の履歴を記録手段に記録し、
前記覚醒度判定手段は、前記記録手段に記録された心拍信号履歴及び／又は血圧信号履歴に基づいて、瞬時心拍数及び心拍ゆらぎの分散変化量、及び／又は、最低血圧値及び最低血圧値間の時間差における分散変化量を解析し、当該解析結果を前記心拍状態及び／又は前記血圧状態として出力すること
を特徴とする請求項２に記載の居眠り防止装置。
【請求項４】
前記覚醒度判定手段は、解析した瞬時心拍数及び心拍ゆらぎの分散変化量、及び／又は、最低血圧値及び最低血圧値間の時間差における分散変化量に基づいて、前記動作者の覚醒度の低下を判定することを特徴とする請求項３に記載の居眠り防止装置。
【請求項５】
前記覚醒度判定手段は、解析した瞬時心拍数の変化量と、最低血圧値の変化量とに基づいて、前記動作者の覚醒度の低下を判定することを特徴とする請求項３に記載の居眠り防止装置。
【請求項６】
前記誘導効果判定手段は、前記自発行動誘導手段によって誘導された自発行動に応じて前記動作者状態検出手段によって検出された前記動作者の心拍数上昇傾向若しくは最低血圧値上昇傾向のうちいずれか一方、又は、前記動作者の心拍数上昇傾向及び最低血圧値上昇傾向の双方に基づいて、自発行動による誘導効果を判定することを特徴とする請求項３乃至請求項５の何れか１項に記載の居眠り防止装置。
【請求項７】
前記自発行動誘導手段は、前記動作者に対話及び／又は筋運動による自発行動を行う旨を指示するように当該動作者に前記刺激を与え、
前記制御手段は、前記動作者によって行われた自発行動としての対話内容及び／又は筋運動内容が、前記自発行動誘導手段による指示に対応したものであるか否かに応じて、前記自発行動誘導手段によって前記刺激として与える対話及び／又は筋運動の負荷量を変更することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の居眠り防止装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記誘導効果判定手段によって判定された自発行動による誘導効果に応じて、前記自発行動誘導手段によって前記動作者に与える刺激の指示量を変更することによって当該動作者に誘導される自発行動の負荷量を変更し、自発行動の誘導効果を調整することを特徴とする請求項１又は請求項７に記載の居眠り防止装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記誘導効果判定手段によって判定された自発行動による誘導効果に応じて、前記自発行動誘導手段によって前記刺激として前記動作者に与える対話成立に必要な記憶負荷量若しくは計算負荷量の少なくとも１つ、及び／又は、筋運動の必要運動量を変更することによって当該動作者に誘導される自発行動の負荷量を変更し、自発行動の誘導効果を調整することを特徴とする請求項８に記載の居眠り防止装置。
【請求項１０】
車両の走行状況を検出する走行状況検出手段を備え、
前記制御手段は、前記誘導効果判定手段によって判定された自発行動による誘導効果と、前記走行状況検出手段によって検出された走行状況とのうち、少なくとも一方に基づいて、前記自発行動誘導手段によって与える刺激内容を複数の刺激内容の中から選択することを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載の居眠り防止装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記走行状況検出手段によって検出された走行状況が、自発行動の誘導が可能ではない高負荷状態である場合には、前記自発行動誘導手段による動作を抑制することを特徴とする請求項１０に記載の居眠り防止装置。
【請求項１２】
動作者の状態を検出し、当該動作者の状態に基づいて当該動作者の覚醒度を判定し、
当該動作者の覚醒度が低下していると判定された場合に、当該動作者に対して自発行動を誘導する刺激を与えた時の当該動作者の状態に基づいて、自発行動による誘導効果を判定し、
当該判定した誘導効果に応じて、以降に当該動作者に対して与える刺激内容を制御すること
を備えることを特徴とする居眠り防止方法。
【請求項１】
動作者の状態を検出する動作者状態検出手段と、
前記動作者状態検出手段によって検出された前記動作者の状態に基づいて、当該動作者の覚醒度を判定する覚醒度判定手段と、
前記覚醒度判定手段によって前記動作者の覚醒度が低下していると判定された場合に、当該動作者に対して自発行動を誘導する刺激を与える自発行動誘導手段と、
前記自発行動誘導手段によって前記動作者に刺激を与えた後に前記動作者状態検出手段によって検出された当該動作者の状態に基づいて、自発行動による誘導効果を判定する誘導効果判定手段と、
前記誘導効果判定手段によって判定された誘導効果に応じて、前記自発行動誘導手段によって動作者に対して与える刺激内容を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする居眠り防止装置。
【請求項２】
前記動作者状態検出手段は、前記動作者の心拍状態及び／又は血圧状態を検出し、
前記誘導効果判定手段は、前記自発行動誘導手段によって前記動作者に刺激を与えた後に前記動作者状態検出手段によって検出された前記動作者の心拍状態若しくは血圧状態のうちいずれか一方、又は、前記動作者の心拍状態及び血圧状態の双方に基づいて、自発行動による誘導効果を判定すること
を特徴とする請求項１に記載の居眠り防止装置。
【請求項３】
前記動作者状態検出手段は、検出した前記動作者の心拍信号及び／又は血圧信号の履歴を記録手段に記録し、
前記覚醒度判定手段は、前記記録手段に記録された心拍信号履歴及び／又は血圧信号履歴に基づいて、瞬時心拍数及び心拍ゆらぎの分散変化量、及び／又は、最低血圧値及び最低血圧値間の時間差における分散変化量を解析し、当該解析結果を前記心拍状態及び／又は前記血圧状態として出力すること
を特徴とする請求項２に記載の居眠り防止装置。
【請求項４】
前記覚醒度判定手段は、解析した瞬時心拍数及び心拍ゆらぎの分散変化量、及び／又は、最低血圧値及び最低血圧値間の時間差における分散変化量に基づいて、前記動作者の覚醒度の低下を判定することを特徴とする請求項３に記載の居眠り防止装置。
【請求項５】
前記覚醒度判定手段は、解析した瞬時心拍数の変化量と、最低血圧値の変化量とに基づいて、前記動作者の覚醒度の低下を判定することを特徴とする請求項３に記載の居眠り防止装置。
【請求項６】
前記誘導効果判定手段は、前記自発行動誘導手段によって誘導された自発行動に応じて前記動作者状態検出手段によって検出された前記動作者の心拍数上昇傾向若しくは最低血圧値上昇傾向のうちいずれか一方、又は、前記動作者の心拍数上昇傾向及び最低血圧値上昇傾向の双方に基づいて、自発行動による誘導効果を判定することを特徴とする請求項３乃至請求項５の何れか１項に記載の居眠り防止装置。
【請求項７】
前記自発行動誘導手段は、前記動作者に対話及び／又は筋運動による自発行動を行う旨を指示するように当該動作者に前記刺激を与え、
前記制御手段は、前記動作者によって行われた自発行動としての対話内容及び／又は筋運動内容が、前記自発行動誘導手段による指示に対応したものであるか否かに応じて、前記自発行動誘導手段によって前記刺激として与える対話及び／又は筋運動の負荷量を変更することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の居眠り防止装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記誘導効果判定手段によって判定された自発行動による誘導効果に応じて、前記自発行動誘導手段によって前記動作者に与える刺激の指示量を変更することによって当該動作者に誘導される自発行動の負荷量を変更し、自発行動の誘導効果を調整することを特徴とする請求項１又は請求項７に記載の居眠り防止装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記誘導効果判定手段によって判定された自発行動による誘導効果に応じて、前記自発行動誘導手段によって前記刺激として前記動作者に与える対話成立に必要な記憶負荷量若しくは計算負荷量の少なくとも１つ、及び／又は、筋運動の必要運動量を変更することによって当該動作者に誘導される自発行動の負荷量を変更し、自発行動の誘導効果を調整することを特徴とする請求項８に記載の居眠り防止装置。
【請求項１０】
車両の走行状況を検出する走行状況検出手段を備え、
前記制御手段は、前記誘導効果判定手段によって判定された自発行動による誘導効果と、前記走行状況検出手段によって検出された走行状況とのうち、少なくとも一方に基づいて、前記自発行動誘導手段によって与える刺激内容を複数の刺激内容の中から選択することを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載の居眠り防止装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記走行状況検出手段によって検出された走行状況が、自発行動の誘導が可能ではない高負荷状態である場合には、前記自発行動誘導手段による動作を抑制することを特徴とする請求項１０に記載の居眠り防止装置。
【請求項１２】
動作者の状態を検出し、当該動作者の状態に基づいて当該動作者の覚醒度を判定し、
当該動作者の覚醒度が低下していると判定された場合に、当該動作者に対して自発行動を誘導する刺激を与えた時の当該動作者の状態に基づいて、自発行動による誘導効果を判定し、
当該判定した誘導効果に応じて、以降に当該動作者に対して与える刺激内容を制御すること
を備えることを特徴とする居眠り防止方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
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【図２７】
【図２８】
【公開番号】特開２０１０−１８７８１０（Ｐ２０１０−１８７８１０Ａ）
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３３５００（Ｐ２００９−３３５００）
【出願日】平成２１年２月１７日（２００９．２．１７）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１７日（２００９．２．１７）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
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