覚醒誘導装置
【課題】対象者の覚醒度を正常な状態に適切に誘導することができる覚醒誘導装置を提供する。
【解決手段】覚醒誘導装置１０は、運転者の覚醒度を判定する覚醒度判定部１６と、運転者のストレス度を判定するストレス度判定部１７と、運転者の手を冷却又は加温する空調システム６と、覚醒度判定部１６の判定結果とストレス度判定部１７の判定結果とに基づいて、空調システム６を制御する温度制御部１８と、を備えており、温度制御部１８は、末梢血管の収縮に伴って放熱を抑制し又は末梢血管の拡張に伴って放熱を促す生体メカニズムに基づいて、運転者の手の温度を周期的に変化させるように、空調システム６を制御する。
【解決手段】覚醒誘導装置１０は、運転者の覚醒度を判定する覚醒度判定部１６と、運転者のストレス度を判定するストレス度判定部１７と、運転者の手を冷却又は加温する空調システム６と、覚醒度判定部１６の判定結果とストレス度判定部１７の判定結果とに基づいて、空調システム６を制御する温度制御部１８と、を備えており、温度制御部１８は、末梢血管の収縮に伴って放熱を抑制し又は末梢血管の拡張に伴って放熱を促す生体メカニズムに基づいて、運転者の手の温度を周期的に変化させるように、空調システム６を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象者の覚醒度を正常な状態に誘導する覚醒誘導装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
運転者が眠気を感じている場合に、ステアリングホイールに設けられたペルチェ素子によって、運転者の手に冷感或いは温感を与える技術が知られている（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２００４−５０８８８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、上記の技術では、運転者の覚醒度が低い状態において、単に運転者が冷たさを感じることで注意喚起を受けて眠気を覚醒させるので、却って運転者に不快感を与えかねず、運転者の覚醒度を正常な状態に適切に誘導できない場合がある。
【０００５】
また、上記の技術では、運転者が眠気を感じている低覚醒の状態についてしか検討されておらず、高い覚醒状態（例えばイライラしたり、怒っている状態など）からの覚醒度の誘導については検討されていない。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、対象者の覚醒度を正常な状態に適切に誘導することができる覚醒誘導装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、温度刺激による末梢血管の収縮に伴って放熱を抑制する生体メカニズム、或いは、温度刺激による末梢血管の拡張に伴って放熱を促すという生体メカニズムに基づいて、対象者の末梢部の温度を周期的に変化させることによって上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、対象者の生体メカニズムを利用して覚醒度を誘導するので、対象者の覚醒度を正常な状態に適切に誘導することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態における覚醒誘導装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態における運転者の状態の分類を示すマップである。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態における操舵振幅と操舵周波数による覚醒度判定マップである。
【図４】図４（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１実施形態における覚醒誘導装置によって運転者の手に付与される温度刺激の制御パターンであり、図４（ｃ）はその運転者の手の末梢血管の収縮／拡張度合の変化を示すグラフである。
【図５】図５（ａ）及び図５（ｂ）は、本発明の第１実施形態における覚醒誘導装置によって運転者の手に付与される温度刺激の制御パターンの変形例である。
【図６】図６は、本発明の第２実施形態における覚醒誘導装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
<<第１実施形態>>
図１は本実施形態における覚醒誘導装置の構成を示す図、図２は本実施形態における運転者の状態の分類を示すマップ、図３は本実施形態における操舵振幅と操舵周波数による覚醒度判定マップ、図４（ａ）〜図４（ｃ）は本実施形態における温度刺激の制御パターンとその時の末梢血管の収縮／拡張度合の変化を示すグラフ、図５（ａ）及び図５（ｂ）は本実施形態における温度刺激の制御パターンの変形例である。
【００１２】
本実施形態における覚醒誘導装置１０は、図１に示すように、撮像カメラ１１と、制御コンピュータ１５と、を備えており、自動車１の運転者の状態を、眠気を感じている状態（低覚醒状態）や、怒っていたりイライラしている状態（高覚醒状態）から正常な状態に誘導する装置である。
【００１３】
本実施形態では、図２に示すように、運転者の覚醒度を三段階（「高い」、「正常」、「低い」）に区分すると共に、運転者のストレス度も三段階（「大」、「中」、「小」）に区分し、この覚醒度とストレス度に応じて、運転者の状態を「疲労状態」、「アクティブ状態」、「葛藤状態」、「イライラ状態」、「正常状態」の５つに分類している。
【００１４】
なお、図２における「葛藤状態」（ストレス度が「大」且つ覚醒度が「低い」状態）とは、例えば、運転者が覚醒低下に意識的又は無意識に気が付き、眠気に意識的又は無意識に逆らっているような状態である。本実施形態の分類上では、この「葛藤状態」が、上述の「眠気を感じている状態（低覚醒状態））」に対応する。
【００１５】
一方、同図において、「イライラ状態」（ストレス度が「大」且つ覚醒度が「高い」状態）とは、例えば、何かしらの外部要因によって運転者が怒り、イライラを感じているような状態である。本実施形態の分類上では、この「イライラ状態」が、上述の「怒っていたりイライラしている状態（高覚醒状態）」に対応する。
【００１６】
因みに、図２における「疲労状態」（ストレス度が「小」且つ覚醒度が「低い」状態）とは、例えば、運転者が覚醒低下しているにもかかわらず逆らおうとしない状態にある。また、同図における「アクティブ状態」（ストレス度が「小」且つ覚醒度が「高い」状態）とは、例えば、運転者が自動車の操作を楽しんでいるような状態である。
【００１７】
また、本実施形態における覚醒誘導装置１０では、自動車１に搭載された空調システム６を、運転者の手の皮膚を冷却又は加温する手段として利用する。空調システム６は、特に図示しないが、エバポレータやヒータコア等を有しており、制御コンピュータ１５からの指示に基づいて、コンビネーションメータ４の両側に配置された吹出口６１，６２から、運転者の手に向かって冷風或いは温風を吹き出すことが可能となっている。
【００１８】
この空調システム６は、左側の吹出口６１を介して、運転者の左手に向かって冷風又は温風を吹き付け、右側の吹出口６２を介して、運転者の右手に向かって冷風又は温風を吹き付ける。なお、この空調システム６によって冷風又は温風が吹き付けられる運転者の手の部位としては、例えば、指、甲、掌などを例示することができる。
【００１９】
撮像カメラ１１は、例えば、二次元ＣＣＤイメージセンサ、ＭＯＳセンサ、又はＣＩＤ等の複数の光電変換素子が二次元に配列された光電変換モジュールを備えており、例えばダッシュボード３上に設けられている。この撮像カメラ１１は、運転席シート２に着座した運転者（不図示）の顔画像（又は上半身）の画像を撮像して、当該画像信号を制御コンピュータ１５に送信することが可能となっている。なお、撮像カメラ１１の設置位置は、運転者の顔（又は上半身）を撮像可能であれば特に限定されず、例えば、撮像カメラ１１をコンビネーションメータ４の前方に設けてもよい。
【００２０】
制御コンピュータ１５は、例えば、ＣＰＵと、プログラムや制御マップ等を記憶するプログラムＲＯＭと、作業用ＲＡＭと、入出力インタフェースと、をＩＣチップ化した所謂ワンチップマイクロコンピュータで構成されている。
【００２１】
本実施形態では、この制御コンピュータ１５は、運転者の覚醒度を判定する覚醒度判定部１６と、運転者のストレス度を判定するストレス度判定部１７と、それぞれの判定部１６，１７の判定結果に基づいて空調システム６を制御する温度制御部１８と、を備えている。なお、覚醒度判定部１６、ストレス度判定部１７、及び温度制御部１８は、制御コンピュータ１５のプログラムによって、それぞれの機能が実現されている。
【００２２】
覚醒度判定部１６は、操舵角センサ５１によって検出された自動車１の操舵角に基づいて、図３に示す覚醒度判定マップを用いて運転者の覚醒度を判定する。なお、操舵角センサ５１は、ステアリングホイール５の回転角度及び回転方向を示す符号付き数値である操舵角を検出して、当該操舵角を制御コンピュータ１５に送信する。
【００２３】
具体的には、覚醒度判定部１６は、下記の（１）式が満たされる場合には、運転者の覚醒度が「低い」と判定する。
【００２４】
〔SFMin<F<SFL〕、且つ、〔SMH<FFT(F.steerSingnal)<SMMax〕 …（１）
【００２５】
但し、上記の（１）式において、steerSignalは、操舵角センサ５１の操舵角信号である。また、一定時間でのsteerSignalの周波数解析を行う関数を次のように定義する。
【００２６】
FFT(F.steerSignal)は、Fという操舵周波数でのsteerSignalの操舵振幅とする。
【００２７】
なお、図４中のSFMin，SFL，SMH，SMMaxは、予め統計解析により設定された閾値であり、固定値でもよいし、個人によって可変させてもよい。
【００２８】
一方、覚醒度判定部１６は、下記の（２）式が満たされる場合には、運転者の覚醒度が「高い」と判定し、上記の（１）式及び下記の（２）式の何れも満たされない場合には、運転者の覚醒度が「正常」と判定する。
【００２９】
〔SFH<F<SFMax〕、且つ、〔SMMin<FFT(F.steerSignal)<SML〕 …（２）
【００３０】
なお、図４中のSFH，SFMax，SMMin，SMLは、予め統計解析により設定された閾値であり、固定値でもよいし、個人によって可変させてもよい。
【００３１】
なお、運転者の覚醒度を判定する方法は、上述した操舵角に基づいた方法に限定されない。例えば、アクセル開度センサにより検出されるアクセルペダル７の開度に基づいて、運転者の覚醒度を判定してもよい。この場合には、例えば、アクセルペダル７を勢いよく踏み込む頻度が所定値よりも大きくなった場合に、運転者の覚醒度が「高い」と判定する。
【００３２】
ストレス度判定部１７は、運転者の顔を撮像した画像を撮像カメラ１１から取得して、当該画像に対して表情認識を行うことで運転者のストレス度を判定し、当該判定結果を温度制御部１８に送信する。例えば、運転者の顔が起こっている場合には、運転者のストレス度が「大」であると判断する。
【００３３】
なお、ストレス度判定部１７が、運転者の顔を撮像した画像から、顔を手で触る、あくび、瞬き、大きな息をする等の運転者行動を認識し、その行動の変化から覚醒低下に対するストレス度を判定してもよい。
【００３４】
或いは、撮像カメラ１１に代えて、運転席シート２に圧力センサを埋設し、その圧力センサが通常よりも高い圧力を検出した場合に、ストレス度判定部１７が、運転者のストレス度が「高い」と判定してもよい。
【００３５】
温度制御部１８は、覚醒度判定部１６の判定結果と、ストレス度判定部１７の判定結果とに基づいて運転者の状態を判定し、当該判定結果に基づいて空調システム６を制御する。
【００３６】
具体的には、先ず、図２に示すように、運転者のストレス度が第１の閾値ＴＨ１よりも大きく、且つ、運転者の覚醒度が第２の閾値ＴＨ２よりも低い場合には、温度制御部１８は、運転者の状態が「葛藤状態」にあると判定して、運転者の状態を「葛藤状態」から「正常な状態」に誘導するように空調システム６を制御する。
【００３７】
ところで、人間の体温調節と睡眠・覚醒とは、脳の視床下部の同じ部位でコントロールされているといわれている。覚醒度が高まる場合には、放熱を抑制するために末梢血管を収縮させ、高い熱産生を起こす指令が視床下部から出され、深部体温が上昇する。
【００３８】
本実施形態では、この生体メカニズムを利用することで、対象者の覚醒度を低い状態から正常な状態に誘導する。すなわち、本実施形態では、運転者の手等の末梢部を適度に冷却して、拡張していた末梢血管を収縮させて放熱を抑制し、低覚醒な状態によって低くなっていた深部体温を正常な範囲に戻すことで、運転者の覚醒度を正常な状態に誘導する。
【００３９】
このように、本実施形態では、単に運転者に冷感を付与することで注意喚起するのではなく、温度刺激によって運転者の自律神経系に直接働きかけるので、運転者の覚醒度を正常な状態に適切に誘導することができる。
【００４０】
具体的には、運転者の状態が「葛藤状態」であると判定されると、温度制御部１８は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す制御パターンに従って、運転者の両手に温度刺激（冷風）を付与するように、空調システム６を制御する。この制御パターンは、同図に示すように、運転者の手に冷風を供給する第１の期間（同図において符号ｔａｎで示す。但し、ｎは自然数。）と、運転者の手への冷風の供給を中止する第２の期間（同図において符号ｔｂｎで示す。）と、から構成されるサイクルを周期的に実行するように設定されている。なお、同図では、第１〜第３サイクルしか図示していないが、４回以上のサイクルを繰り返してもよい。
【００４１】
例えば、第１のサイクルの第１の期間ｔａ１では、温度制御部１８は、吹出口６１，６２を介して運転者の両手に冷風を吹き付けるように、空調システム６を制御する。この際に吹き付けられる冷風の温度と風量は、運転者の手における末梢血管の収縮を引き起こすように設定されており、図４（ｃ）に示すように、第１の期間ｔａｎ中に、拡張していた末梢血管がこの冷風によって収縮する。なお、末梢血管の収縮を引き起こす温度刺激の温度は、個人差や外部環境等に依存するため特に限定されないが、例えば、運転者の手の体表面温（３１℃〜３３℃程度）よりも５〜１０℃程度低い温度である。
【００４２】
末梢血管が収縮すると、第２の期間ｔｂ１において、温度制御部１８は、運転者の手への冷風の供給を中止するように、空調システム６を制御する。これにより、図４（ｃ）に示すように、末梢血管が収縮している状態が暫く維持されるが、次第に末梢血管が拡張し始める。
【００４３】
次いで、第２のサイクルの第１の期間ｔａ２において、温度制御部１８は、運転者の両手に冷風を再度吹き付けるように、空調システム６を制御する。この際、２回目以降のサイクルにおける第１の期間ｔａ２〜ｔａｎでは、末梢血管が再び拡張してしまう前に、冷風の供給を再開するように設定されている。
【００４４】
本実施形態では、第１サイクルにおいて、第１の期間ｔａ１の長さと第２の期間ｔｂ１の長さとが実質的に同一に設定されている（ｔａ１＝ｔｂ１）。また、運転者の手に冷風を吹き付ける程、末梢血管は収縮し易くなるので、本実施形態では、サイクル回数が増加するにつれて第１の期間ｔａｎが短くなるように設定されている（ｔａ１＞ｔａ２＞ｔａ３＞・・・）。
【００４５】
なお、全てのサイクルにおいて、第１の期間ｔａｎの長さと、第２の期間ｔｂｎの長さと、を実質的に同一としてもよい。これにより、温度制御部１８の制御の簡略化を図ることができる。
【００４６】
また、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、運転者の右手と左手に対して、冷風を交互に吹き付けてもよい。この場合には、空調システム６からは冷風を連続的に（即ちオン／オフすることなく）供給しつつ、左側の吹出口６１と右側の吹出口６２とを交互に開閉すればよいので、温度制御部１８の制御の簡略化を図ることができる。
【００４７】
一方、図２に示すように、運転者のストレス度が第１の閾値ＴＨ１よりも大きく、且つ、運転者の覚醒度が第３の閾値ＴＨ３よりも高い場合には、温度制御部１８は、運転者の状態が「イライラ状態」にあると判定して、運転者の状態を「イライラ状態」か「正常状態」に誘導するように空調システム６を制御する。
【００４８】
本実施形態では、上述した覚醒度を高める場合の生体メカニズムとは逆のプロセスを実行することで、運転者の覚醒度を高い状態から正常な状態に誘導する。すなわち、本実施形態では、運転者の手等の末梢部を適度に加温して、収縮していた末梢血管を拡張させて放熱を促し、イライラ状態によって高くなっていた深部体温を正常な範囲に戻すことで、運転者の覚醒度を正常な状態に誘導する。
【００４９】
このように、本実施形態では、温度刺激によって運転者の自律神経系に直接働きかけるので、運転者の覚醒度を高い状態から正常な状態に適切に誘導することができる。
【００５０】
具体的には、運転者の状態が「イライラ状態」であると判定されると、温度制御部１８は、特に図示しない制御パターンに従って、運転者の両手に温度刺激（温風）を付与するように空調システム６を制御する。この制御パターンは、上述の冷風を吹き付ける場合と同様に、運転者の手に温風を供給する第１の期間と、運転者の手への温風の供給を中止する第２の期間と、から構成されるサイクルを周期的に実行するように設定されている。
【００５１】
例えば、第１のサイクルの第１の期間では、温度制御部１８は、吹出口６１，６２を介して運転者の両手に温風を吹き付けるように、空調システム６を制御する。なお、この温風の温度と風量は、運転者の手における末梢血管の拡張を引き起こすように設定されており、この温風が運転者の手に吹き付けられると、収縮していた末梢血管が拡張する。なお、末梢血管の拡張を引き起こす温度刺激の温度は、個人差や外部環境等に依存するため特に限定されないが、例えば、運転者の手の体表面温（３１℃〜３３℃程度）よりも５〜１０℃程度高い温度である。
【００５２】
末梢血管が拡張すると、第２の期間において、温度制御部１８は、運転者の手への温風の供給を中止するように、空調システム６を制御する。これにより、末梢血管が拡張している状態が暫く維持されるが、次第に末梢血管が収縮し始める。そのため、２回目以降の第１の期間において、温度制御部１８は、運転者の両手に温風を再度吹き付けるように、空調システム６を制御する。この際、２回目以降のサイクルにおける第１の期間では、末梢血管が再び拡張してしまう前に、温風の供給を再開するように設定されている。
【００５３】
本実施形態では、上述の冷風を吹き付ける場合と同様に、第１サイクルにおいて、第１の期間の長さと第２の期間の長さとが実質的に同一に設定されていると共に、サイクル回数が増加するにつれて第１の期間が短くなるように設定されている。
【００５４】
本実施形態では、冷風供給及び温風供給のいずれについても、上述のようなサイクルを周期的に繰り返す制御パターンが、温度制御部１８に予め設定されている。なお、複数の制御パターンを有するデータベースを制御コンピュータ１５に記憶させておき、運転者の年齢や体重等に応じた最適な制御パターンを、温度制御部１８が当該データベースから読み込んでもよい。
【００５５】
以上のように、本実施形態では、温度刺激による末梢血管の収縮に伴って放熱を抑制する生体メカニズム、或いは、温度刺激による末梢血管の拡張に伴って放熱を促す生体メカニズムに基づいて、運転者の手の温度を周期的に変化させる。このように、本実施形態では、運転者の生体メカニズムを利用して覚醒度を誘導するので、運転者の覚醒度を低い状態或いは高い状態から正常な状態に適切に誘導することができる。
【００５６】
また、本実施形態では、第２の期間において温度刺激の付与を中止するので、覚醒誘導のエネルギー効率を高めることができる。因みに、ペルチェ素子を用いて運転者の手の温度を周期的に変化させる場合には、冷却と加温を交互に繰り返す必要があり、温度刺激の付与を中止することはできないので、覚醒誘導のエネルギー効率を高めることはできない。
【００５７】
また、本実施形態では、サイクル回数が増加するにつれて第１の期間を短くするので、覚醒誘導のエネルギー効率を更に高めることができる。
【００５８】
また、本実施形態では、空調システム６によって運転者の両手に対して実質的に同時に温度刺激を付与するので、運転者の覚醒度を効果的に誘導することができる。
【００５９】
また、本実施形態では、空調システム６による冷風又は温風を温度刺激として利用するので、温度刺激の付与を一時的に中止することができ、覚醒誘導のエネルギー効率を一層高めることができる。さらに、既存の空調システム６を利用することで、覚醒誘導装置１０の低コスト化を図ることができる。
【００６０】
<<第２実施形態>>
図６は本実施形態における覚醒誘導装置の構成を示す図である。本実施形態では、ステアリングホイール５に脈波センサ１２が設けられている点、及び、制御コンピュータ１５に収縮拡張検出部１９が追加されている点で、第１実施形態と相違するが、それ以外の構成は第１実施形態と同様である。以下に、第２実施形態における覚醒誘導装置１０Ｂについて第１実施形態との相違点についてのみ説明し、第１実施形態と同様の構成である部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００６１】
本実施形態では、ステアリングホイール５に脈波センサ１２が設けられている。この脈波センサ１２は、例えば、ステアリングホイール５において車輌直進状態で左右の端部となる領域に配置されており、ステアリングホイール５を握る運転者の指から脈波を計測することが可能となっている。この脈波センサ１２の具体例としては、例えば光電容量脈波計測装置等を挙げることができる。
【００６２】
この脈波センサ１２は、制御コンピュータ１５の収縮拡張検出部１９に接続されている。収縮拡張検出部１９は、脈波センサ１２によって計測された脈波の振幅から末梢血管の収縮及び拡張の度合い（以下単に、収縮／拡張度合と称する。）を検出することが可能となっている。
【００６３】
温度制御部１８は、第１実施形態と同様に、覚醒度判定部１６の判定結果と、ストレス度判定部１７の判定結果とに基づいて運転者の状態を判定し、当該判定結果に基づいて空調システム６を制御する。さらに、本実施形態では、空調システム６を制御する際に、収縮拡張検出部１９の検出結果に基づいて、運転者の手への温度刺激の付与を開始したり中止したりする。
【００６４】
具体的には、運転者の状態が「葛藤状態」であると判定された場合には、温度制御部１８は、運転者の手への冷風の供給を開始するように空調システム６を制御する（１回目のサイクルの第１の期間）。
【００６５】
そして、収縮拡張検出部１９によって検出された収縮／拡張度合が第１の所定値以下となった場合には、末梢血管が収縮したので、温度制御部１８は、冷風の供給を停止するように空調システム６を制御する（第２の期間）。
【００６６】
次いで、収縮拡張検出部１９によって検出された収縮／拡張度合が第２の所定値以上となった場合には、末梢血管が拡張状態に近付いているので、温度制御部１８は、冷風の供給を再開するように空調システム６を制御する（２回目以降のサイクルの第１の期間）。
【００６７】
本実施形態では、末梢血管の拡張と収縮が検出される毎に冷風の供給（第１の期間）とその中止（第２の期間）とを交互に実行するこうした制御が、運転者の覚醒度が正常になるまで継続して行われる。
【００６８】
また、運転者の状態が「イライラ状態」であると判定された場合には、温度制御部１８は、運転者の手に温風を供給するように空調システム６を制御する（１回目のサイクルの第１の期間）。
【００６９】
そして、収縮拡張検出部１９によって検出された収縮／拡張度合が第３の所定値以上となった場合には、末梢血管が拡張したので、温度制御部１８は、温風の供給を停止するように空調システム６を制御する（第２の期間）。
【００７０】
次いで、収縮拡張検出部１９によって検出された収縮／拡張度合が第４の所定値以下となった場合には、末梢血管が収縮状態に近づいているので、温度制御部１８は、温風の供給を再開するように空調システム６を制御する（２回目以降のサイクルの第１の期間）。
【００７１】
本実施形態では、末梢血管の収縮と拡張が検出される毎に温風の供給（第１の期間）とその中止（第２の期間）とを交互に実行するこうした制御が、運転者の覚醒度が正常になるまで継続して行われる。
【００７２】
以上のように、本実施形態では、第１実施形態と同様に、温度刺激による末梢血管の収縮に伴って放熱を抑制する生体メカニズム、又は、温度刺激による末梢血管の拡張に伴って放熱を促す生体メカニズムに基づいて、運転者の手の温度を周期的に変化させる。このように、本実施形態では、運転者の生体メカニズムを利用して覚醒度を誘導するので、運転者の覚醒度を低い状態或いは高い状態から正常な状態に適切に誘導することができる。
【００７３】
また、本実施形態では、第１実施形態と同様に、第２の期間において温度刺激の付与を中止するので、覚醒誘導のエネルギー効率を高めることができる。因みに、ペルチェ素子を用いて運転者の手の温度を周期的に変化させる場合には、冷却と加温を交互に繰り返す必要があり、温度刺激の付与を中止することはできないので、覚醒誘導のエネルギー効率を高めることはできない。
【００７４】
また、本実施形態では、末梢血管の収縮及び拡張の度合いに応じて、第１の期間の長さと第２の期間の長さを調整するので、空調システム６により冷風又は温風を供給している時間を必要最小限にすることができるので、覚醒誘導のエネルギー効率を更に高めることができる。
【００７５】
また、本実施形態では、第１実施形態と同様に、空調システム６によって運転者の両手に対して実質的に同時に温度刺激を付与するので、運転者の覚醒度を効果的に誘導することができる。
【００７６】
また、本実施形態では、第１実施形態と同様に、空調システム６による冷風又は温風を温度刺激として利用するので、温度刺激の付与を一時的に中止することができ、覚醒誘導のエネルギー効率を一層高めることができる。さらに、既存の空調システム６を利用することで、覚醒誘導装置１０Ｂの低コスト化を図ることができる。
【００７７】
上述した実施形態における覚醒度判定部１６が本発明における覚醒度判定手段の一例に相当し、上述した実施形態におけるストレス度判定部１７が本発明におけるストレス度判定手段の一例に相当し、上述の実施形態における空調システム６が、本発明における冷却加温手段の一例に相当し、上述した実施形態における温度制御部１８が本発明における温度制御手段の一例に相当し、上述した実施形態における収縮拡張検出部１９が本発明における収縮拡張検出手段の一例に相当する。
【００７８】
なお、以上に説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【符号の説明】
【００７９】
１…自動車
２…運転席シート
３…ダッシュボード
４…コンビネーションメータ
５…ステアリングホイール
５１…操舵角センサ
６…空調システム
６１，６２…吹出口
７…アクセルペダル
１０…覚醒誘導装置
１１…撮像カメラ
１２…脈波センサ
１５…制御コンピュータ
１６…覚醒度判定部
１７…ストレス度判定部
１８…温度制御部
１９…収縮拡張検出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象者の覚醒度を正常な状態に誘導する覚醒誘導装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
運転者が眠気を感じている場合に、ステアリングホイールに設けられたペルチェ素子によって、運転者の手に冷感或いは温感を与える技術が知られている（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２００４−５０８８８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、上記の技術では、運転者の覚醒度が低い状態において、単に運転者が冷たさを感じることで注意喚起を受けて眠気を覚醒させるので、却って運転者に不快感を与えかねず、運転者の覚醒度を正常な状態に適切に誘導できない場合がある。
【０００５】
また、上記の技術では、運転者が眠気を感じている低覚醒の状態についてしか検討されておらず、高い覚醒状態（例えばイライラしたり、怒っている状態など）からの覚醒度の誘導については検討されていない。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、対象者の覚醒度を正常な状態に適切に誘導することができる覚醒誘導装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、温度刺激による末梢血管の収縮に伴って放熱を抑制する生体メカニズム、或いは、温度刺激による末梢血管の拡張に伴って放熱を促すという生体メカニズムに基づいて、対象者の末梢部の温度を周期的に変化させることによって上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、対象者の生体メカニズムを利用して覚醒度を誘導するので、対象者の覚醒度を正常な状態に適切に誘導することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態における覚醒誘導装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態における運転者の状態の分類を示すマップである。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態における操舵振幅と操舵周波数による覚醒度判定マップである。
【図４】図４（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１実施形態における覚醒誘導装置によって運転者の手に付与される温度刺激の制御パターンであり、図４（ｃ）はその運転者の手の末梢血管の収縮／拡張度合の変化を示すグラフである。
【図５】図５（ａ）及び図５（ｂ）は、本発明の第１実施形態における覚醒誘導装置によって運転者の手に付与される温度刺激の制御パターンの変形例である。
【図６】図６は、本発明の第２実施形態における覚醒誘導装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
<<第１実施形態>>
図１は本実施形態における覚醒誘導装置の構成を示す図、図２は本実施形態における運転者の状態の分類を示すマップ、図３は本実施形態における操舵振幅と操舵周波数による覚醒度判定マップ、図４（ａ）〜図４（ｃ）は本実施形態における温度刺激の制御パターンとその時の末梢血管の収縮／拡張度合の変化を示すグラフ、図５（ａ）及び図５（ｂ）は本実施形態における温度刺激の制御パターンの変形例である。
【００１２】
本実施形態における覚醒誘導装置１０は、図１に示すように、撮像カメラ１１と、制御コンピュータ１５と、を備えており、自動車１の運転者の状態を、眠気を感じている状態（低覚醒状態）や、怒っていたりイライラしている状態（高覚醒状態）から正常な状態に誘導する装置である。
【００１３】
本実施形態では、図２に示すように、運転者の覚醒度を三段階（「高い」、「正常」、「低い」）に区分すると共に、運転者のストレス度も三段階（「大」、「中」、「小」）に区分し、この覚醒度とストレス度に応じて、運転者の状態を「疲労状態」、「アクティブ状態」、「葛藤状態」、「イライラ状態」、「正常状態」の５つに分類している。
【００１４】
なお、図２における「葛藤状態」（ストレス度が「大」且つ覚醒度が「低い」状態）とは、例えば、運転者が覚醒低下に意識的又は無意識に気が付き、眠気に意識的又は無意識に逆らっているような状態である。本実施形態の分類上では、この「葛藤状態」が、上述の「眠気を感じている状態（低覚醒状態））」に対応する。
【００１５】
一方、同図において、「イライラ状態」（ストレス度が「大」且つ覚醒度が「高い」状態）とは、例えば、何かしらの外部要因によって運転者が怒り、イライラを感じているような状態である。本実施形態の分類上では、この「イライラ状態」が、上述の「怒っていたりイライラしている状態（高覚醒状態）」に対応する。
【００１６】
因みに、図２における「疲労状態」（ストレス度が「小」且つ覚醒度が「低い」状態）とは、例えば、運転者が覚醒低下しているにもかかわらず逆らおうとしない状態にある。また、同図における「アクティブ状態」（ストレス度が「小」且つ覚醒度が「高い」状態）とは、例えば、運転者が自動車の操作を楽しんでいるような状態である。
【００１７】
また、本実施形態における覚醒誘導装置１０では、自動車１に搭載された空調システム６を、運転者の手の皮膚を冷却又は加温する手段として利用する。空調システム６は、特に図示しないが、エバポレータやヒータコア等を有しており、制御コンピュータ１５からの指示に基づいて、コンビネーションメータ４の両側に配置された吹出口６１，６２から、運転者の手に向かって冷風或いは温風を吹き出すことが可能となっている。
【００１８】
この空調システム６は、左側の吹出口６１を介して、運転者の左手に向かって冷風又は温風を吹き付け、右側の吹出口６２を介して、運転者の右手に向かって冷風又は温風を吹き付ける。なお、この空調システム６によって冷風又は温風が吹き付けられる運転者の手の部位としては、例えば、指、甲、掌などを例示することができる。
【００１９】
撮像カメラ１１は、例えば、二次元ＣＣＤイメージセンサ、ＭＯＳセンサ、又はＣＩＤ等の複数の光電変換素子が二次元に配列された光電変換モジュールを備えており、例えばダッシュボード３上に設けられている。この撮像カメラ１１は、運転席シート２に着座した運転者（不図示）の顔画像（又は上半身）の画像を撮像して、当該画像信号を制御コンピュータ１５に送信することが可能となっている。なお、撮像カメラ１１の設置位置は、運転者の顔（又は上半身）を撮像可能であれば特に限定されず、例えば、撮像カメラ１１をコンビネーションメータ４の前方に設けてもよい。
【００２０】
制御コンピュータ１５は、例えば、ＣＰＵと、プログラムや制御マップ等を記憶するプログラムＲＯＭと、作業用ＲＡＭと、入出力インタフェースと、をＩＣチップ化した所謂ワンチップマイクロコンピュータで構成されている。
【００２１】
本実施形態では、この制御コンピュータ１５は、運転者の覚醒度を判定する覚醒度判定部１６と、運転者のストレス度を判定するストレス度判定部１７と、それぞれの判定部１６，１７の判定結果に基づいて空調システム６を制御する温度制御部１８と、を備えている。なお、覚醒度判定部１６、ストレス度判定部１７、及び温度制御部１８は、制御コンピュータ１５のプログラムによって、それぞれの機能が実現されている。
【００２２】
覚醒度判定部１６は、操舵角センサ５１によって検出された自動車１の操舵角に基づいて、図３に示す覚醒度判定マップを用いて運転者の覚醒度を判定する。なお、操舵角センサ５１は、ステアリングホイール５の回転角度及び回転方向を示す符号付き数値である操舵角を検出して、当該操舵角を制御コンピュータ１５に送信する。
【００２３】
具体的には、覚醒度判定部１６は、下記の（１）式が満たされる場合には、運転者の覚醒度が「低い」と判定する。
【００２４】
〔SFMin<F<SFL〕、且つ、〔SMH<FFT(F.steerSingnal)<SMMax〕 …（１）
【００２５】
但し、上記の（１）式において、steerSignalは、操舵角センサ５１の操舵角信号である。また、一定時間でのsteerSignalの周波数解析を行う関数を次のように定義する。
【００２６】
FFT(F.steerSignal)は、Fという操舵周波数でのsteerSignalの操舵振幅とする。
【００２７】
なお、図４中のSFMin，SFL，SMH，SMMaxは、予め統計解析により設定された閾値であり、固定値でもよいし、個人によって可変させてもよい。
【００２８】
一方、覚醒度判定部１６は、下記の（２）式が満たされる場合には、運転者の覚醒度が「高い」と判定し、上記の（１）式及び下記の（２）式の何れも満たされない場合には、運転者の覚醒度が「正常」と判定する。
【００２９】
〔SFH<F<SFMax〕、且つ、〔SMMin<FFT(F.steerSignal)<SML〕 …（２）
【００３０】
なお、図４中のSFH，SFMax，SMMin，SMLは、予め統計解析により設定された閾値であり、固定値でもよいし、個人によって可変させてもよい。
【００３１】
なお、運転者の覚醒度を判定する方法は、上述した操舵角に基づいた方法に限定されない。例えば、アクセル開度センサにより検出されるアクセルペダル７の開度に基づいて、運転者の覚醒度を判定してもよい。この場合には、例えば、アクセルペダル７を勢いよく踏み込む頻度が所定値よりも大きくなった場合に、運転者の覚醒度が「高い」と判定する。
【００３２】
ストレス度判定部１７は、運転者の顔を撮像した画像を撮像カメラ１１から取得して、当該画像に対して表情認識を行うことで運転者のストレス度を判定し、当該判定結果を温度制御部１８に送信する。例えば、運転者の顔が起こっている場合には、運転者のストレス度が「大」であると判断する。
【００３３】
なお、ストレス度判定部１７が、運転者の顔を撮像した画像から、顔を手で触る、あくび、瞬き、大きな息をする等の運転者行動を認識し、その行動の変化から覚醒低下に対するストレス度を判定してもよい。
【００３４】
或いは、撮像カメラ１１に代えて、運転席シート２に圧力センサを埋設し、その圧力センサが通常よりも高い圧力を検出した場合に、ストレス度判定部１７が、運転者のストレス度が「高い」と判定してもよい。
【００３５】
温度制御部１８は、覚醒度判定部１６の判定結果と、ストレス度判定部１７の判定結果とに基づいて運転者の状態を判定し、当該判定結果に基づいて空調システム６を制御する。
【００３６】
具体的には、先ず、図２に示すように、運転者のストレス度が第１の閾値ＴＨ１よりも大きく、且つ、運転者の覚醒度が第２の閾値ＴＨ２よりも低い場合には、温度制御部１８は、運転者の状態が「葛藤状態」にあると判定して、運転者の状態を「葛藤状態」から「正常な状態」に誘導するように空調システム６を制御する。
【００３７】
ところで、人間の体温調節と睡眠・覚醒とは、脳の視床下部の同じ部位でコントロールされているといわれている。覚醒度が高まる場合には、放熱を抑制するために末梢血管を収縮させ、高い熱産生を起こす指令が視床下部から出され、深部体温が上昇する。
【００３８】
本実施形態では、この生体メカニズムを利用することで、対象者の覚醒度を低い状態から正常な状態に誘導する。すなわち、本実施形態では、運転者の手等の末梢部を適度に冷却して、拡張していた末梢血管を収縮させて放熱を抑制し、低覚醒な状態によって低くなっていた深部体温を正常な範囲に戻すことで、運転者の覚醒度を正常な状態に誘導する。
【００３９】
このように、本実施形態では、単に運転者に冷感を付与することで注意喚起するのではなく、温度刺激によって運転者の自律神経系に直接働きかけるので、運転者の覚醒度を正常な状態に適切に誘導することができる。
【００４０】
具体的には、運転者の状態が「葛藤状態」であると判定されると、温度制御部１８は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す制御パターンに従って、運転者の両手に温度刺激（冷風）を付与するように、空調システム６を制御する。この制御パターンは、同図に示すように、運転者の手に冷風を供給する第１の期間（同図において符号ｔａｎで示す。但し、ｎは自然数。）と、運転者の手への冷風の供給を中止する第２の期間（同図において符号ｔｂｎで示す。）と、から構成されるサイクルを周期的に実行するように設定されている。なお、同図では、第１〜第３サイクルしか図示していないが、４回以上のサイクルを繰り返してもよい。
【００４１】
例えば、第１のサイクルの第１の期間ｔａ１では、温度制御部１８は、吹出口６１，６２を介して運転者の両手に冷風を吹き付けるように、空調システム６を制御する。この際に吹き付けられる冷風の温度と風量は、運転者の手における末梢血管の収縮を引き起こすように設定されており、図４（ｃ）に示すように、第１の期間ｔａｎ中に、拡張していた末梢血管がこの冷風によって収縮する。なお、末梢血管の収縮を引き起こす温度刺激の温度は、個人差や外部環境等に依存するため特に限定されないが、例えば、運転者の手の体表面温（３１℃〜３３℃程度）よりも５〜１０℃程度低い温度である。
【００４２】
末梢血管が収縮すると、第２の期間ｔｂ１において、温度制御部１８は、運転者の手への冷風の供給を中止するように、空調システム６を制御する。これにより、図４（ｃ）に示すように、末梢血管が収縮している状態が暫く維持されるが、次第に末梢血管が拡張し始める。
【００４３】
次いで、第２のサイクルの第１の期間ｔａ２において、温度制御部１８は、運転者の両手に冷風を再度吹き付けるように、空調システム６を制御する。この際、２回目以降のサイクルにおける第１の期間ｔａ２〜ｔａｎでは、末梢血管が再び拡張してしまう前に、冷風の供給を再開するように設定されている。
【００４４】
本実施形態では、第１サイクルにおいて、第１の期間ｔａ１の長さと第２の期間ｔｂ１の長さとが実質的に同一に設定されている（ｔａ１＝ｔｂ１）。また、運転者の手に冷風を吹き付ける程、末梢血管は収縮し易くなるので、本実施形態では、サイクル回数が増加するにつれて第１の期間ｔａｎが短くなるように設定されている（ｔａ１＞ｔａ２＞ｔａ３＞・・・）。
【００４５】
なお、全てのサイクルにおいて、第１の期間ｔａｎの長さと、第２の期間ｔｂｎの長さと、を実質的に同一としてもよい。これにより、温度制御部１８の制御の簡略化を図ることができる。
【００４６】
また、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、運転者の右手と左手に対して、冷風を交互に吹き付けてもよい。この場合には、空調システム６からは冷風を連続的に（即ちオン／オフすることなく）供給しつつ、左側の吹出口６１と右側の吹出口６２とを交互に開閉すればよいので、温度制御部１８の制御の簡略化を図ることができる。
【００４７】
一方、図２に示すように、運転者のストレス度が第１の閾値ＴＨ１よりも大きく、且つ、運転者の覚醒度が第３の閾値ＴＨ３よりも高い場合には、温度制御部１８は、運転者の状態が「イライラ状態」にあると判定して、運転者の状態を「イライラ状態」か「正常状態」に誘導するように空調システム６を制御する。
【００４８】
本実施形態では、上述した覚醒度を高める場合の生体メカニズムとは逆のプロセスを実行することで、運転者の覚醒度を高い状態から正常な状態に誘導する。すなわち、本実施形態では、運転者の手等の末梢部を適度に加温して、収縮していた末梢血管を拡張させて放熱を促し、イライラ状態によって高くなっていた深部体温を正常な範囲に戻すことで、運転者の覚醒度を正常な状態に誘導する。
【００４９】
このように、本実施形態では、温度刺激によって運転者の自律神経系に直接働きかけるので、運転者の覚醒度を高い状態から正常な状態に適切に誘導することができる。
【００５０】
具体的には、運転者の状態が「イライラ状態」であると判定されると、温度制御部１８は、特に図示しない制御パターンに従って、運転者の両手に温度刺激（温風）を付与するように空調システム６を制御する。この制御パターンは、上述の冷風を吹き付ける場合と同様に、運転者の手に温風を供給する第１の期間と、運転者の手への温風の供給を中止する第２の期間と、から構成されるサイクルを周期的に実行するように設定されている。
【００５１】
例えば、第１のサイクルの第１の期間では、温度制御部１８は、吹出口６１，６２を介して運転者の両手に温風を吹き付けるように、空調システム６を制御する。なお、この温風の温度と風量は、運転者の手における末梢血管の拡張を引き起こすように設定されており、この温風が運転者の手に吹き付けられると、収縮していた末梢血管が拡張する。なお、末梢血管の拡張を引き起こす温度刺激の温度は、個人差や外部環境等に依存するため特に限定されないが、例えば、運転者の手の体表面温（３１℃〜３３℃程度）よりも５〜１０℃程度高い温度である。
【００５２】
末梢血管が拡張すると、第２の期間において、温度制御部１８は、運転者の手への温風の供給を中止するように、空調システム６を制御する。これにより、末梢血管が拡張している状態が暫く維持されるが、次第に末梢血管が収縮し始める。そのため、２回目以降の第１の期間において、温度制御部１８は、運転者の両手に温風を再度吹き付けるように、空調システム６を制御する。この際、２回目以降のサイクルにおける第１の期間では、末梢血管が再び拡張してしまう前に、温風の供給を再開するように設定されている。
【００５３】
本実施形態では、上述の冷風を吹き付ける場合と同様に、第１サイクルにおいて、第１の期間の長さと第２の期間の長さとが実質的に同一に設定されていると共に、サイクル回数が増加するにつれて第１の期間が短くなるように設定されている。
【００５４】
本実施形態では、冷風供給及び温風供給のいずれについても、上述のようなサイクルを周期的に繰り返す制御パターンが、温度制御部１８に予め設定されている。なお、複数の制御パターンを有するデータベースを制御コンピュータ１５に記憶させておき、運転者の年齢や体重等に応じた最適な制御パターンを、温度制御部１８が当該データベースから読み込んでもよい。
【００５５】
以上のように、本実施形態では、温度刺激による末梢血管の収縮に伴って放熱を抑制する生体メカニズム、或いは、温度刺激による末梢血管の拡張に伴って放熱を促す生体メカニズムに基づいて、運転者の手の温度を周期的に変化させる。このように、本実施形態では、運転者の生体メカニズムを利用して覚醒度を誘導するので、運転者の覚醒度を低い状態或いは高い状態から正常な状態に適切に誘導することができる。
【００５６】
また、本実施形態では、第２の期間において温度刺激の付与を中止するので、覚醒誘導のエネルギー効率を高めることができる。因みに、ペルチェ素子を用いて運転者の手の温度を周期的に変化させる場合には、冷却と加温を交互に繰り返す必要があり、温度刺激の付与を中止することはできないので、覚醒誘導のエネルギー効率を高めることはできない。
【００５７】
また、本実施形態では、サイクル回数が増加するにつれて第１の期間を短くするので、覚醒誘導のエネルギー効率を更に高めることができる。
【００５８】
また、本実施形態では、空調システム６によって運転者の両手に対して実質的に同時に温度刺激を付与するので、運転者の覚醒度を効果的に誘導することができる。
【００５９】
また、本実施形態では、空調システム６による冷風又は温風を温度刺激として利用するので、温度刺激の付与を一時的に中止することができ、覚醒誘導のエネルギー効率を一層高めることができる。さらに、既存の空調システム６を利用することで、覚醒誘導装置１０の低コスト化を図ることができる。
【００６０】
<<第２実施形態>>
図６は本実施形態における覚醒誘導装置の構成を示す図である。本実施形態では、ステアリングホイール５に脈波センサ１２が設けられている点、及び、制御コンピュータ１５に収縮拡張検出部１９が追加されている点で、第１実施形態と相違するが、それ以外の構成は第１実施形態と同様である。以下に、第２実施形態における覚醒誘導装置１０Ｂについて第１実施形態との相違点についてのみ説明し、第１実施形態と同様の構成である部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００６１】
本実施形態では、ステアリングホイール５に脈波センサ１２が設けられている。この脈波センサ１２は、例えば、ステアリングホイール５において車輌直進状態で左右の端部となる領域に配置されており、ステアリングホイール５を握る運転者の指から脈波を計測することが可能となっている。この脈波センサ１２の具体例としては、例えば光電容量脈波計測装置等を挙げることができる。
【００６２】
この脈波センサ１２は、制御コンピュータ１５の収縮拡張検出部１９に接続されている。収縮拡張検出部１９は、脈波センサ１２によって計測された脈波の振幅から末梢血管の収縮及び拡張の度合い（以下単に、収縮／拡張度合と称する。）を検出することが可能となっている。
【００６３】
温度制御部１８は、第１実施形態と同様に、覚醒度判定部１６の判定結果と、ストレス度判定部１７の判定結果とに基づいて運転者の状態を判定し、当該判定結果に基づいて空調システム６を制御する。さらに、本実施形態では、空調システム６を制御する際に、収縮拡張検出部１９の検出結果に基づいて、運転者の手への温度刺激の付与を開始したり中止したりする。
【００６４】
具体的には、運転者の状態が「葛藤状態」であると判定された場合には、温度制御部１８は、運転者の手への冷風の供給を開始するように空調システム６を制御する（１回目のサイクルの第１の期間）。
【００６５】
そして、収縮拡張検出部１９によって検出された収縮／拡張度合が第１の所定値以下となった場合には、末梢血管が収縮したので、温度制御部１８は、冷風の供給を停止するように空調システム６を制御する（第２の期間）。
【００６６】
次いで、収縮拡張検出部１９によって検出された収縮／拡張度合が第２の所定値以上となった場合には、末梢血管が拡張状態に近付いているので、温度制御部１８は、冷風の供給を再開するように空調システム６を制御する（２回目以降のサイクルの第１の期間）。
【００６７】
本実施形態では、末梢血管の拡張と収縮が検出される毎に冷風の供給（第１の期間）とその中止（第２の期間）とを交互に実行するこうした制御が、運転者の覚醒度が正常になるまで継続して行われる。
【００６８】
また、運転者の状態が「イライラ状態」であると判定された場合には、温度制御部１８は、運転者の手に温風を供給するように空調システム６を制御する（１回目のサイクルの第１の期間）。
【００６９】
そして、収縮拡張検出部１９によって検出された収縮／拡張度合が第３の所定値以上となった場合には、末梢血管が拡張したので、温度制御部１８は、温風の供給を停止するように空調システム６を制御する（第２の期間）。
【００７０】
次いで、収縮拡張検出部１９によって検出された収縮／拡張度合が第４の所定値以下となった場合には、末梢血管が収縮状態に近づいているので、温度制御部１８は、温風の供給を再開するように空調システム６を制御する（２回目以降のサイクルの第１の期間）。
【００７１】
本実施形態では、末梢血管の収縮と拡張が検出される毎に温風の供給（第１の期間）とその中止（第２の期間）とを交互に実行するこうした制御が、運転者の覚醒度が正常になるまで継続して行われる。
【００７２】
以上のように、本実施形態では、第１実施形態と同様に、温度刺激による末梢血管の収縮に伴って放熱を抑制する生体メカニズム、又は、温度刺激による末梢血管の拡張に伴って放熱を促す生体メカニズムに基づいて、運転者の手の温度を周期的に変化させる。このように、本実施形態では、運転者の生体メカニズムを利用して覚醒度を誘導するので、運転者の覚醒度を低い状態或いは高い状態から正常な状態に適切に誘導することができる。
【００７３】
また、本実施形態では、第１実施形態と同様に、第２の期間において温度刺激の付与を中止するので、覚醒誘導のエネルギー効率を高めることができる。因みに、ペルチェ素子を用いて運転者の手の温度を周期的に変化させる場合には、冷却と加温を交互に繰り返す必要があり、温度刺激の付与を中止することはできないので、覚醒誘導のエネルギー効率を高めることはできない。
【００７４】
また、本実施形態では、末梢血管の収縮及び拡張の度合いに応じて、第１の期間の長さと第２の期間の長さを調整するので、空調システム６により冷風又は温風を供給している時間を必要最小限にすることができるので、覚醒誘導のエネルギー効率を更に高めることができる。
【００７５】
また、本実施形態では、第１実施形態と同様に、空調システム６によって運転者の両手に対して実質的に同時に温度刺激を付与するので、運転者の覚醒度を効果的に誘導することができる。
【００７６】
また、本実施形態では、第１実施形態と同様に、空調システム６による冷風又は温風を温度刺激として利用するので、温度刺激の付与を一時的に中止することができ、覚醒誘導のエネルギー効率を一層高めることができる。さらに、既存の空調システム６を利用することで、覚醒誘導装置１０Ｂの低コスト化を図ることができる。
【００７７】
上述した実施形態における覚醒度判定部１６が本発明における覚醒度判定手段の一例に相当し、上述した実施形態におけるストレス度判定部１７が本発明におけるストレス度判定手段の一例に相当し、上述の実施形態における空調システム６が、本発明における冷却加温手段の一例に相当し、上述した実施形態における温度制御部１８が本発明における温度制御手段の一例に相当し、上述した実施形態における収縮拡張検出部１９が本発明における収縮拡張検出手段の一例に相当する。
【００７８】
なお、以上に説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【符号の説明】
【００７９】
１…自動車
２…運転席シート
３…ダッシュボード
４…コンビネーションメータ
５…ステアリングホイール
５１…操舵角センサ
６…空調システム
６１，６２…吹出口
７…アクセルペダル
１０…覚醒誘導装置
１１…撮像カメラ
１２…脈波センサ
１５…制御コンピュータ
１６…覚醒度判定部
１７…ストレス度判定部
１８…温度制御部
１９…収縮拡張検出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象者の覚醒度を判定する覚醒度判定手段と、
前記対象者のストレス度を判定するストレス度判定手段と、
前記対象者の末梢部を冷却又は加温する冷却加温手段と、
前記覚醒度判定手段の判定結果と前記ストレス度判定手段の判定結果とに基づいて、前記冷却加温手段を制御する温度制御手段と、を備えた覚醒誘導装置であって、
前記温度制御手段は、温度刺激による末梢血管の収縮に伴って放熱を抑制する生体メカニズム、又は、温度刺激による前記末梢血管の拡張に伴って放熱を促す生体メカニズムに基づいて、前記対象者の末梢部の温度を周期的に変化させるように、前記冷却加温手段を制御することを特徴とする覚醒誘導装置。
【請求項２】
請求項１に記載の覚醒誘導装置であって、
前記温度制御手段は、
前記末梢血管が収縮又は拡張するまで、前記末梢部に温度刺激を付与する第１の期間と、
前記末梢血管が収縮又は拡張したら前記末梢部への前記温度刺激の付与を中止する第２の期間と、を有するサイクルを周期的に繰り返すように、前記冷却加温手段を制御し、
２回目以降の前記第１の期間において、前記末梢血管が拡張又は収縮する前に前記末梢部への前記温度刺激の付与を再開することを特徴とする覚醒誘導装置。
【請求項３】
請求項２に記載の覚醒誘導装置であって、
前記温度制御手段は、前記第１の期間の長さと、前記第２の期間の長さと、が実質的に同一となるように、前記冷却加温手段を制御することを特徴とする覚醒誘導装置。
【請求項４】
請求項２に記載の覚醒誘導装置であって、
前記温度制御手段は、前記温度刺激の付与回数に応じて、一回の前記サイクルにおける前記第１の期間と前記第２の期間との配分を変化させるように、前記冷却加温手段を制御することを特徴とする覚醒誘導装置。
【請求項５】
請求項４に記載の覚醒誘導装置であって、
前記温度制御手段は、
前記温度刺激の付与開始時に、前記第１の期間の長さと、前記第２の期間の長さと、が実質的に同一となるように、前記冷却加温手段を制御し、
前記温度刺激の付与回数が増加するにつれて、前記サイクルにおける前記第１の期間を短くするように、前記冷却加温手段を制御することを特徴とする覚醒誘導装置。
【請求項６】
請求項２に記載の覚醒誘導装置であって、
前記末梢血管の収縮及び拡張の度合いを検出する収縮拡張検出手段をさらに備えており、
前記温度制御手段は、前記末梢血管の収縮及び拡張の度合いに応じて、前記第１の期間の長さと、前記第２の期間の長さと、を調整するように、前記冷却加温手段を制御することを特徴とする覚醒誘導装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載の覚醒誘導装置であって、
前記冷却加温手段は、前記温度刺激を前記対象者の両手に対して、実質的に同時に、又は交互に付与し、
前記対象者の両手において前記温度刺激が付与される部位は、掌、甲、又は指の少なくとも一つを含むことを特徴とする覚醒誘導装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかに記載の覚醒誘導装置であって、
前記冷却加温手段は、車輛に搭載された空調システムであることを特徴とする覚醒誘導装置。
【請求項９】
請求項８に記載の覚醒誘導装置であって、
前記温度制御手段は、前記末梢部に付与する前記温度刺激の温度が、前記末梢血管の収縮又は拡張を引き起こす温度となるように、前記冷却加温手段を制御することを特徴とする覚醒誘導装置。
【請求項１】
対象者の覚醒度を判定する覚醒度判定手段と、
前記対象者のストレス度を判定するストレス度判定手段と、
前記対象者の末梢部を冷却又は加温する冷却加温手段と、
前記覚醒度判定手段の判定結果と前記ストレス度判定手段の判定結果とに基づいて、前記冷却加温手段を制御する温度制御手段と、を備えた覚醒誘導装置であって、
前記温度制御手段は、温度刺激による末梢血管の収縮に伴って放熱を抑制する生体メカニズム、又は、温度刺激による前記末梢血管の拡張に伴って放熱を促す生体メカニズムに基づいて、前記対象者の末梢部の温度を周期的に変化させるように、前記冷却加温手段を制御することを特徴とする覚醒誘導装置。
【請求項２】
請求項１に記載の覚醒誘導装置であって、
前記温度制御手段は、
前記末梢血管が収縮又は拡張するまで、前記末梢部に温度刺激を付与する第１の期間と、
前記末梢血管が収縮又は拡張したら前記末梢部への前記温度刺激の付与を中止する第２の期間と、を有するサイクルを周期的に繰り返すように、前記冷却加温手段を制御し、
２回目以降の前記第１の期間において、前記末梢血管が拡張又は収縮する前に前記末梢部への前記温度刺激の付与を再開することを特徴とする覚醒誘導装置。
【請求項３】
請求項２に記載の覚醒誘導装置であって、
前記温度制御手段は、前記第１の期間の長さと、前記第２の期間の長さと、が実質的に同一となるように、前記冷却加温手段を制御することを特徴とする覚醒誘導装置。
【請求項４】
請求項２に記載の覚醒誘導装置であって、
前記温度制御手段は、前記温度刺激の付与回数に応じて、一回の前記サイクルにおける前記第１の期間と前記第２の期間との配分を変化させるように、前記冷却加温手段を制御することを特徴とする覚醒誘導装置。
【請求項５】
請求項４に記載の覚醒誘導装置であって、
前記温度制御手段は、
前記温度刺激の付与開始時に、前記第１の期間の長さと、前記第２の期間の長さと、が実質的に同一となるように、前記冷却加温手段を制御し、
前記温度刺激の付与回数が増加するにつれて、前記サイクルにおける前記第１の期間を短くするように、前記冷却加温手段を制御することを特徴とする覚醒誘導装置。
【請求項６】
請求項２に記載の覚醒誘導装置であって、
前記末梢血管の収縮及び拡張の度合いを検出する収縮拡張検出手段をさらに備えており、
前記温度制御手段は、前記末梢血管の収縮及び拡張の度合いに応じて、前記第１の期間の長さと、前記第２の期間の長さと、を調整するように、前記冷却加温手段を制御することを特徴とする覚醒誘導装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載の覚醒誘導装置であって、
前記冷却加温手段は、前記温度刺激を前記対象者の両手に対して、実質的に同時に、又は交互に付与し、
前記対象者の両手において前記温度刺激が付与される部位は、掌、甲、又は指の少なくとも一つを含むことを特徴とする覚醒誘導装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかに記載の覚醒誘導装置であって、
前記冷却加温手段は、車輛に搭載された空調システムであることを特徴とする覚醒誘導装置。
【請求項９】
請求項８に記載の覚醒誘導装置であって、
前記温度制御手段は、前記末梢部に付与する前記温度刺激の温度が、前記末梢血管の収縮又は拡張を引き起こす温度となるように、前記冷却加温手段を制御することを特徴とする覚醒誘導装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−１２０２９（Ｐ２０１３−１２０２９Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４４２０３（Ｐ２０１１−１４４２０３）
【出願日】平成２３年６月２９日（２０１１．６．２９）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【出願人】（３０００７１５７９）学校法人立教学院 (42)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２９日（２０１１．６．２９）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【出願人】（３０００７１５７９）学校法人立教学院 (42)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]