(57)【要約】【課題】  検出対象者固有のデータを用いることなく速やかに眠気判定を開始することができ、しかも、眠気を高精度に検出することのできる眠気検出方法及び装置を提供する。【解決手段】  自動車のハンドルに組み込まれた脈波センサ１０を用いて運転者の脈波を検出し、信号処理回路２４にて、脈波センサ１０からの脈波信号を処理（包絡線検波等）することにより胸腔内圧信号を生成する。もしくは、シートの座面、背面又は側面に設けられた体表面動センサにより運転者の体表面動を検出して、呼吸の深さ信号を生成する。そして、マイコン２８において、胸腔内圧信号もしくは呼吸の深さ信号を所定時間（判定必要時間）サンプリングして、そのサンプリング波形と眠気判定用の基準パターンとの一致度を求め、その一致度が閾値を越えているか否かによって、運転者の眠気判定を行う。この結果、運転者固有のデータを用いることなく、眠気判定を高精度に実行できる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象者の呼吸の深さを検出する呼吸深さ検出手段と、
該呼吸深さ検出手段にて検出された呼吸の深さが急に浅くなるとき、若しくは、該呼吸の深さが深くなったり浅くなったりすることを周期的に繰り返すときに、前記検出対象者が眠気を生じていると判定する眠気判定手段と、
を備えたことを特徴とする眠気検出装置。
【請求項２】
検出対象者の呼吸の深さを検出する呼吸深さ検出手段と、
該呼吸深さ検出手段にて検出された呼吸の深さが急に浅くなるとき、若しくは、該呼吸の深さが深くなったり浅くなったりすることを３〜７呼吸で周期的に繰り返すときに、前記検出対象者が眠気を生じていると判定する眠気判定手段と、
を備えたことを特徴とする眠気検出装置。
【請求項３】
前記呼吸深さ検出手段は、
検出対象者の脈波を検出する脈波センサと、
該脈波センサから出力される脈波信号を信号処理して胸腔内圧を検出することにより、前記呼吸の深さを検出する信号処理手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の眠気検出装置。
【請求項４】
前記呼吸深さ検出手段は、
検出対象者の体表面動を検出する体表面動センサと、
該体表面動センサからの検出信号を信号処理することにより前記呼吸の深さを検出する信号処理手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の眠気検出装置。
【請求項５】
前記眠気判定手段は、前記呼吸深さ検出手段にて検出された呼吸の深さを所定時間サンプリングし、該サンプリングした呼吸波形と予め設定された眠気判定用の基準パターンとを比較することにより、検出対象者が眠気を生じているか否かを判定することを特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載の眠気検出装置。
【請求項６】
前記眠気判定手段は、前記呼吸深さ検出手段にて検出された呼吸の深さを所定時間サンプリングすると共に、該サンプリングした呼吸波形の振幅の変化量を順次算出し、該算出した振幅変化量が予め設定された判定値を越えた場合に、検出対象者が眠気を生じていることを検出することを特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載の眠気検出装置。
【請求項７】
検出対象者の胸腔内圧を検出する胸腔内圧検出手段と、
該胸腔内圧検出手段にて検出された胸腔内圧が急に浅くなるとき、若しくは、該胸腔内圧が深くなったり浅くなったりすることを周期的に繰り返すときに、前記検出対象者が眠気を生じていると判定する眠気判定手段と、
を備えたことを特徴とする眠気検出装置。
【請求項８】
検出対象者の胸腔内圧を検出する胸腔内圧検出手段と、
該胸腔内圧検出手段にて検出された胸腔内圧が急に浅くなるとき、若しくは、該胸腔内圧が深くなったり浅くなったりすることを３〜７呼吸で周期的に繰り返すときに、前記検出対象者が眠気を生じていると判定する眠気判定手段と、
を備えたことを特徴とする眠気検出装置。
【請求項９】
前記胸腔内圧検出手段は、
検出対象者の脈波を検出する脈波センサと、
該脈波センサから出力される脈波信号を信号処理して前記胸腔内圧を検出する信号処理手段と、
を備えたことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の眠気検出装置。
【請求項１０】
前記眠気判定手段は、前記胸腔内圧検出手段にて検出された胸腔内圧を所定時間サンプリングし、該サンプリングした胸腔内圧波形と予め設定された眠気判定用の基準パターンとを比較することにより、検出対象者が眠気を生じているか否かを判定することを特徴とする請求項７〜請求項９の何れかに記載の眠気検出装置。
【請求項１１】
前記眠気判定手段は、前記胸腔内圧検出手段にて検出された胸腔内圧を所定時間サンプリングすると共に、該サンプリングした胸腔内圧波形の振幅の変化量を順次算出し、該算出した振幅変化量が予め設定された判定値を越えた場合に、検出対象者が眠気を生じていることを検出することを特徴とする請求項７〜請求項９の何れかに記載の眠気検出装置。
【請求項１２】
前記眠気判定手段にて検出対象者が眠気を生じていると判定されると、その旨を周囲に報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項１１の何れかに記載の眠気検出装置。
【請求項１３】
検出対象者の呼吸の深さを検出すると共に、該検出した呼吸の深さが急に浅くなるとき、若しくは、該呼吸の深さが深くなったり浅くなったりすることを周期的に繰り返すときに、検出対象者が眠気を生じていることを検出する、ことを特徴とする眠気検出方法。
【請求項１４】
検出対象者の呼吸の深さを検出すると共に、該検出した呼吸の深さが急に浅くなるとき、若しくは、該呼吸の深さが深くなったり浅くなったりすることを３〜７呼吸で周期的に繰り返すときに、検出対象者が眠気を生じていることを検出する、ことを特徴とする眠気検出方法。
【請求項１５】
検出対象者の脈波を検出し、該検出した脈波信号を信号処理して胸腔内圧を検出することにより、前記呼吸の深さを検出することを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の眠気検出方法。
【請求項１６】
検出対象者の体表面動を検出し、該検出信号を信号処理することにより、前記呼吸の深さを検出することを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の眠気検出方法。
【請求項１７】
検出対象者の呼吸の深さを所定時間サンプリングし、該サンプリングした呼吸波形と予め設定された眠気判定用の基準パターンとを比較することにより、検出対象者が眠気を生じているか否かを判定することを特徴とする請求項１３〜請求項１６の何れかに記載の眠気検出方法。
【請求項１８】
検出対象者の呼吸の深さを所定時間サンプリングすると共に、該サンプリングした呼吸波形の振幅の変化量を順次算出し、該算出した振幅変化量が予め設定された判定値を越えた場合に、検出対象者が眠気を生じていることを検出することを特徴とする請求項１３〜請求項１６の何れかに記載の眠気検出方法。
【請求項１９】
検出対象者の胸腔内圧を検出し、該検出した胸腔内圧が急に浅くなるとき、若しくは、該胸腔内圧が深くなったり浅くなったりすることを周期的に繰り返すときに、検出対象者が眠気を生じていることを検出する、ことを特徴とする眠気検出方法。
【請求項２０】
検出対象者の胸腔内圧を検出し、該検出した胸腔内圧が急に浅くなるとき、若しくは、該胸腔内圧が深くなったり浅くなったりすることを３〜７呼吸で周期的に繰り返すときに、検出対象者が眠気を生じていることを検出する、ことを特徴とする眠気検出方法。
【請求項２１】
検出対象者の脈波を検出し、該検出した脈波信号を信号処理することにより、前記胸腔内圧を検出することを特徴とする請求項１９又は請求項２０に記載の眠気検出方法。
【請求項２２】
検出対象者の胸腔内圧を所定時間サンプリングし、該サンプリングした胸腔内圧波形と予め設定された眠気判定用の基準パターンとを比較することにより、検出対象者が眠気を生じているか否かを判定することを特徴とする請求項１９〜請求項２１の何れかに記載の眠気検出方法。
【請求項２３】
検出対象者の胸腔内圧を所定時間サンプリングすると共に、該サンプリングした胸腔内圧波形の振幅の変化量を順次算出し、該算出した振幅変化量が予め設定された判定値を越えた場合に、検出対象者が眠気を生じていることを検出することを特徴とする請求項１９〜請求項２１の何れかに記載の眠気検出方法。
【請求項２４】
検出対象者の眠気を検出した際には、その旨を周囲に報知することを特徴とする請求項１３〜請求項２３の何れかに記載の眠気検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出対象者に生じた眠気を自動で検出する眠気検出装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車において、車両運転時の運転者の挙動に基づき、運転者の眠気や居眠りを検出し、運転者に対して注意を促す居眠り運転防止装置が知られている。
例えば、自動車のハンドルにかかる圧力やその圧力のかかる位置、及び、運転席のシートにかかる圧力やその圧力のかかる位置を、それぞれ検出し、ハンドルの圧力がかかる位置が１時間に２回以上変化した場合には、運転者に対して香りにより刺激を与え、シートの圧力が５０％以上変化し、シートの圧力がかかる位置が１時間に２回以上変化した場合には、シートの空気圧を変化させることにより運転者に対して刺激を与え、ハンドルにかかる圧力が通常時から５０％以上変化した場合には、運転者に対してブザー音により刺激を与えるように構成された居眠り運転防止装置がそれである（例えば、特許文献１等参照）。
【特許文献１】特開平７−２３２５７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のようにハンドルやシートにかかる圧力に基づき運転者の挙動を検出して運転者の眠気や居眠りを判定する方法では、運転者はハンドルを常に把持している必要があり、判定を常時行うことはできないという問題がある。また、シートにかかる圧力やその圧力がかかる位置は個人差が大きいことから、判定精度を確保するのが難しいという問題もある。
【０００４】
一方、運転者の眠気を検出する方法としては、運転者の心拍、脈拍といった生体情報を利用する方法も知られているが、この方法で運転者の眠気を検出するには、眠気判定用の基準データが必要であり、基準データとして、運転者の覚醒時の心拍や脈拍を予め登録しておくか、或いは、運転者が乗車した直後に、運転者は眠気を生じていないものとして基準となる心拍や脈拍をサンプリングして、基準データを初期設定する必要がある。
【０００５】
従って、生体情報を利用する従来の眠気検出方法では、予め登録した基準データを検出対象者個人のものに設定するために、個人認証が必要になるとか、或いは、基準データの初期設定のために、眠気検出ができるようになるまでに時間がかかる、といった問題がある。また、特に、運転者の心拍や脈拍は、運転者が自動車に乗り込む直前の動作により変動することから、基準データを初期設定する際には、運転者の心拍や脈拍が安定してからそのサンプリングを開始する必要があり、眠気検出ができるようになるまでに更に時間がかかるという問題もある。
【０００６】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、自動車の運転者等の検出対象者固有のデータを用いることなく、速やかに眠気判定を開始することができ、しかも、検出対象者の眠気を高精度に検出することのできる、眠気検出方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的を達成するためになされた請求項１又は請求項２に記載の眠気検出装置においては、呼吸深さ検出手段が、検出対象者の呼吸の深さを検出し、眠気判定手段が、その呼吸深さ検出手段にて検出された呼吸の深さが急に浅くなるとき、若しくは、呼吸の深さが深くなったり浅くなったりすることを周期的又は３〜７呼吸で周期的に繰り返すときに、検出対象者が眠気を生じていることを判定する。
【０００８】
つまり、図１に示すように、人間が覚醒状態から居眠り状態に移行する際には、呼吸の深さ（図１では呼吸の深さを表すパラメータの一つである胸腔内圧）が変化し、しかも、その呼吸の深さの変化には個人差がない。
【０００９】
そして、人間が覚醒して何かに集中しているとき（覚醒・集中時）や、眠気の自覚がない安静時には、呼吸の深さ及び周期は略一定に安定しているものの、眠気が発生すると（眠気発生時）、呼吸の深さや周期が一定に安定しなくなり、しかも、呼吸が時々抜けるようになる。つまり、眠気発生時には、呼吸の深さが急に浅くなったり、３〜７呼吸で周期的に深くなったり、浅くなったりする。また、人間が居眠り状態に入ると、呼吸の深さは多少変動するものの、呼吸は周期的に繰り返される。
【００１０】
そこで、本発明（請求項１又は請求項２）では、検出対象者の呼吸の深さを検出し、その検出した呼吸の深さが急に浅くなるときや、呼吸の深さが深くなったり浅くなったりすることを周期的又は３〜７呼吸で周期的に繰り返すときに、検出対象者の眠気を検出するようにしているのである。
【００１１】
この結果、本発明によれば、検出対象者固有のデータを用いることなく、速やかに眠気判定を開始することができ、しかも、検出対象者の眠気を高精度に検出することができるようになる。
【００１２】
ここで、検出対象者の呼吸の深さを検出するには、検出対象者の胸腔内圧を検出するようにすればよく、その胸腔内圧を検出するには、医療現場で一般に利用されている食道内圧測定用のセンサを利用することができる。つまり、胸腔内圧は実測が極めて困難であることから、胸腔内圧の検出には、通常、食道内圧測定用のセンサが用いられていることから、本発明においても、呼吸深さ検出手段として、このセンサを利用することができる。
【００１３】
しかし、このセンサは、検出対象者の鼻孔から食道内に挿入する必要があることから、誰もが利用することは困難であり、特に、本発明の眠気検出装置を自動車に搭載して、運転者の眠気検出を行うようにする際には、運転者の食道内にセンサを挿入しなければならず、実現は難しい。
【００１４】
そこで、本発明の眠気検出装置を、自動車等で、誰もが簡単に利用できるようにするには、請求項３に記載のように、呼吸深さ検出手段を、検出対象者の脈波を検出する脈波センサと、この脈波センサから出力される脈波信号を信号処理して胸腔内圧を検出する信号処理手段とから構成するとよい。
【００１５】
つまり、胸腔内圧は、図１の上段に示すように、検出対象者の脈波を脈波センサにて検出し、その検出信号（つまり脈波信号）の包絡線を求めることで呼吸信号（呼吸曲線）Ａを生成し、更に、この呼吸信号Ａと呼吸信号の包絡線Ｂとの差分を求める、といった手順で検出できることから、呼吸深さ検出手段を請求項３に記載のように構成すれば、食道内圧検出用のセンサを用いることなく、胸腔内圧、延いては検出対象者の呼吸の深さを検出することができるようになり、本発明の眠気検出装置の使用可能範囲を広げることができる。
【００１６】
また、本発明の眠気検出装置を自動車に搭載して運転者の眠気検出を行う際には、脈波センサを自動車のハンドルに組み込むようにすれば、運転者に対して脈波センサを装着させることなく（換言すれば運転者に脈波センサを意識させることなく）、運転者の眠気検出を行うことができるようになり、眠気検出装置の使い勝手を向上できる。
【００１７】
なお、脈波センサを用いた胸腔内圧検出については、本願出願人が先に出願した特開２００２−３５５２２７号公報等に詳述されているので、ここでは詳細な説明は省略する。
一方、呼吸深さ検出手段において、検出対象者の呼吸の深さを検出するには、必ずしも胸腔内圧を検出する必要はなく、検出対象者の体表面の動きを検出するようにしてもよい。つまり、検出対象者が呼吸をすれば、その呼吸に応じて体表面が変動することから、請求項４に記載のように、呼吸深さ検出手段としては、体表面動センサにて、検出対象者の体表面動を検出し、信号処理手段にて、その体表面動センサからの検出信号を信号処理することにより呼吸の深さを検出するようにしても、検出対象者の呼吸の深さを検出することができる。
【００１８】
なお、この場合、検出対象者の体表面は、呼吸だけでなく、検出対象者自体の動作によっても変動することから、体表面動センサを用いて体表面動を検出するようにした場合には、その検出信号をフィルタ処理することにより、検出信号の中から呼吸による変動信号成分を抽出する必要はある。
【００１９】
そして、この場合、眠気検出装置を自動車に搭載して運転者の眠気検出を行う際には、運転者が着座するシート（運転席）の座面、背面、側面等、運転者が体を接触させる部分に体表面動センサを設けるようにすれば、運転者に対して体表面動センサを装着させることなく（換言すれば運転者に体表面動センサを意識させることなく）、運転者の眠気検出を行うことができるようになり、眠気検出装置の使い勝手を向上できる。
【００２０】
一方、眠気判定手段は、呼吸深さ検出手段にて検出された検出対象者の呼吸の深さから検出対象者の眠気を判定できれば、どのように構成してもよく、例えば、請求項５に記載のように、呼吸深さ検出手段にて検出された呼吸の深さ所定時間サンプリングし、そのサンプリングした呼吸波形と予め設定された眠気判定用の基準パターンとを比較することにより、検出対象者が眠気を生じているか否かを判定するようにしてもよい。
【００２１】
そして、眠気判定手段を、このように構成すれば、一般的なパターンマッチングの技術を利用して、呼吸波形から検出対象者の眠気を検出できるようになる。
また、例えば、眠気判定手段を、請求項６に記載のように、呼吸深さ検出手段にて検出された呼吸の深さを所定時間サンプリングすると共に、そのサンプリングした呼吸波形の振幅の変化量を順次算出し、その算出した振幅変化量が予め設定された判定値を越えた場合に、検出対象者が眠気を生じていることを検出するように構成すれば、眠気判定用の基準パターンを設定することなく、呼吸波形の振幅演算だけで、検出対象者の眠気を判定することができるようになる。
【００２２】
なお、本発明のように、検出対象者の呼吸波形（胸腔内圧波形等）を利用して眠気判定を行う際には、検出対象者に眠気が生じているときの呼吸の深さの変化と、それ以外のとき（つまり、覚醒時、安静時、居眠り時）の呼吸の深さの変化とを識別できればよいことから、例えば、図１に示す胸腔内圧波形の負のピーク位置（換言すれば極小点）を順次求め、連続するピーク位置の間隔（ピーク間隔）の変動量が大きいか否かを判定して、ピーク間隔の変動量が大きいときに、検出対象者が眠気を生じていることを検出するとか、或いは、図１に示す胸腔内圧波形のゼロクロス点（若しくは極大点）から次のゼロクロス点（若しくは極大点）までの間、胸腔内圧を積分することにより、その間の面積を順次求め、その面積の変化量が大きいときに、検出対象者が眠気を生じていることを検出するようにしてもよい。
【００２３】
つまり、眠気判定手段は、検出対象者に眠気が生じているときの胸腔内圧等の呼吸波形の不連続な変化と、それ以外のとき（つまり、覚醒時、安静時、居眠り時）の呼吸波形の周期的な変化とを識別できればよいことから、四則演算、平均計算、積分計算、微分計算、分散計算等を行う各種演算手段を利用して胸腔内圧波形の変化を表すパラメータを計算により求め、その計算結果に従い検出対象者の眠気を判定するようにしてもよく、上述したパターンマッチングにより検出対象者の眠気を判定するようにしてもよい。また、カオス解析、ウェーブレット解析等により胸腔内圧波形を解析することによって、検出対象者の眠気を判定するようにしてもよい。
【００２４】
次に、請求項７又は請求項８に記載の眠気検出装置は、検出対象者の胸腔内圧を検出する胸腔内圧検出手段を備え、眠気判定手段において、この胸腔内圧検出手段にて検出された胸腔内圧が急に浅くなるとき、若しくは、該胸腔内圧が深くなったり浅くなったりすることを周期的又は３〜７呼吸で周期的に繰り返すときに、前記検出対象者が眠気を生じていると判定するように構成されている。このため、この請求項７又は請求項８に記載の眠気検出装置によれば、上述した請求項１又は請求項２に記載の眠気検出装置と同様の効果を得ることができる。
【００２５】
また、請求項９に記載の発明は、請求項７又は請求項８に記載の眠気検出装置において、胸腔内圧検出手段を、請求項３に記載の呼吸検出手段と同様の脈波センサと信号処理手段とにより構成したことを特徴とする。従って、この請求項９に記載の眠気検出装置によれば、上述した請求項３に記載の眠気検出装置と同様の効果を得ることができる。
【００２６】
また次に、請求項１０に記載の発明は、請求項７〜請求項９の何れかに記載の眠気検出装置において、眠気判定手段を、請求項５に記載の眠気判定手段と同様に、胸腔内圧検出手段にて検出された胸腔内圧を所定時間サンプリングし、そのサンプリングした胸腔内圧波形と予め設定された眠気判定用の基準パターンとを比較することにより、検出対象者が眠気を生じているか否かを判定するよう構成したことを特徴とする。従って、この請求項１０に記載の眠気検出装置によれば、上述した請求項５に記載の眠気検出装置と同様の効果を得ることができる。
【００２７】
また更に、請求項１１に記載の発明は、請求項７〜請求項９の何れかに記載の眠気検出装置において、眠気判定手段を、請求項６に記載の眠気判定手段と同様に、胸腔内圧検出手段にて検出された胸腔内圧を所定時間サンプリングすると共に、そのサンプリングした胸腔内圧波形の振幅の変化量を順次算出し、その振幅変化量が予め設定された判定値を越えた場合に、検出対象者が眠気を生じていることを検出するよう構成したことを特徴とする。従って、この請求項１１に記載の眠気検出装置によれば、上述した請求項６に記載の眠気検出装置と同様の効果を得ることができる。
【００２８】
一方、上述した本発明（請求項１〜請求項１１に記載）の眠気検出装置は、検出対象者が眠気を生じているか否かを検出するためのものであり、その検出結果については、検出対象者の過去の履歴として記憶するようにしてもよいが、例えば、本発明の眠気検出装置を、自動車の運転者の眠気検出に利用する際には、請求項１２に記載のように、運転者の眠気を検出した際にその旨を周囲に報知する報知手段を設け、運転者若しくは他の乗員に、運転者が眠気を生じていることを伝えるようにするとよい。
【００２９】
なお、本発明の眠気検出装置は、自動車の運転者の眠気を検出する場合に限らず、例えば、受験勉強を行っている者や、工場で流れ作業を行っている者の眠気検出にも利用することができる。
【００３０】
次に、請求項１３〜請求項２４に記載の発明は、上述した請求項１〜請求項１２に記載の眠気検出装置にて実現される眠気検出方法に関するものである。
すなわち、まず、請求項１３又は請求項１４に記載の眠気検出方法においては、検出対象者の呼吸の深さを検出すると共に、その検出した呼吸の深さが急に浅くなるとき、若しくは、呼吸の深さが深くなったり浅くなったりすることを周期的又は３〜７呼吸で周期的に繰り返すときに、検出対象者が眠気を生じていることを検出する。従って、請求項１３又は請求項１４に記載の眠気検出方法によれば、上述した請求項１又は請求項２に記載の眠気検出装置と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
また、請求項１５に記載の眠気検出方法は、請求項１３又は請求項１４に記載の方法において、検出対象者の脈波を検出し、その検出した脈波信号を信号処理して胸腔内圧を検出することにより、検出対象者の呼吸の深さを検出することを特徴とする。従って、請求項１５に記載の眠気検出方法によれば、上述した請求項３に記載の眠気検出装置と同様の効果を得ることができる。
【００３２】
次に、請求項１６に記載の眠気検出方法は、請求項１３又は請求項１４に記載の方法において、検出対象者の体表面動を検出し、その検出信号を信号処理することにより、検出対象者の呼吸の深さを検出することを特徴とする。従って、請求項１６に記載の眠気検出方法によれば、上述した請求項４に記載の眠気検出装置と同様の効果を得ることができる。
【００３３】
また、請求項１７に記載の眠気検出方法は、請求項１３〜請求項１６の何れかに記載の方法において、検出対象者の呼吸の深さを所定時間サンプリングし、そのサンプリングした呼吸波形と予め設定された眠気判定用の基準パターンとを比較することにより、検出対象者が眠気を生じているか否かを判定することを特徴とする。従って、請求項１７に記載の眠気検出方法によれば、上述した請求項５に記載の眠気検出装置と同様の効果を得ることができる。
【００３４】
また次に、請求項１８に記載の眠気検出方法は、請求項１３〜請求項１６の何れかに記載の方法において、検出対象者の呼吸の深さを所定時間サンプリングすると共に、そのサンプリングした呼吸波形の振幅の変化量を順次算出し、その振幅変化量が予め設定された判定値を越えた場合に、検出対象者が眠気を生じていることを検出することを特徴とする。従って、請求項１８に記載の眠気検出方法によれば、上述した請求項６に記載の眠気検出装置と同様の効果を得ることができる。
【００３５】
一方、請求項１９又は請求項２０に記載の眠気検出方法においては、検出対象者の胸腔内圧を検出し、その検出した胸腔内圧が急に浅くなるとき、若しくは、検出した胸腔内圧が深くなったり浅くなったりすることを周期的又は３〜７呼吸で周期的に繰り返すときに、検出対象者が眠気を生じていることを検出する。従って、請求項１９又は請求項２０に記載の眠気検出方法によれば、上述した請求項７又は請求項８に記載の眠気検出装置と同様の効果を得ることができる。
【００３６】
また、請求項２１に記載の眠気検出方法は、請求項１９又は請求項２０に記載の方法において、検出対象者の脈波を検出し、その検出した脈波信号を信号処理することにより、胸腔内圧を検出することを特徴とする。従って、請求項２１に記載の眠気検出方法によれば、上述した請求項９に記載の眠気検出装置と同様の効果を得ることができる。
【００３７】
次に、請求項２２に記載の眠気検出方法は、請求項１９〜請求項２１の何れかに記載の方法において、検出対象者の胸腔内圧を所定時間サンプリングし、そのサンプリングした胸腔内圧波形と予め設定された眠気判定用の基準パターンとを比較することにより、検出対象者が眠気を生じているか否かを判定することを特徴とする。従って、請求項２２に記載の眠気検出方法によれば、上述した請求項１０に記載の眠気検出装置と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
また次に、請求項２３に記載の眠気検出方法は、請求項１９〜請求項２１の何れかに記載の方法において、検出対象者の胸腔内圧を所定時間サンプリングすると共に、そのサンプリングした胸腔内圧波形の振幅の変化量を順次算出し、その算出した振幅変化量が予め設定された判定値を越えた場合に、検出対象者が眠気を生じていることを検出することを特徴とする。従って、請求項２３に記載の眠気検出方法によれば、上述した請求項１１に記載の眠気検出装置と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
また、請求項２４に記載の眠気検出方法は、請求項１３〜請求項２３の何れかに記載の方法において、検出対象者の眠気を検出した際には、その旨を周囲に報知することを特徴とする。従って、請求項２４に記載の眠気検出方法によれば、上述した請求項１２に記載の眠気検出装置と同様の効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下に、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
まず図２は、本発明が適用された実施形態の眠気検出装置全体の構成を表すブロック図である。
【００４１】
本実施形態の眠気検出装置は、自動車に搭載されて運転者の眠気を検出するのに用いられるものであり、運転者の脈波を検出するために自動車のハンドルに組み込まれた脈波センサ１０と、この脈波センサ１０にて検出された運転者の脈波信号を処理して運転者が眠気を生じているか否かを判定する判定装置２０と、判定装置２０により運転者が眠気を生じていると判定された際に運転者を含む車両乗員にその旨を報知するための表示装置３０及び警報音発生装置４０と、から構成されている。
【００４２】
ここで、脈波センサ１０には、例えば、発光素子と受光素子とからなり、発光素子を介して検出対象者である運転者の手に光を照射し、その反射光を受光素子にて受光することにより、運転者の脈波を検出するよう構成された、周知の光学式反射型センサが用いられる。
【００４３】
また、判定装置２０は、脈波センサ１０を駆動するための駆動回路２２と、脈波センサ１０から出力された脈波信号を処理して胸腔内圧信号を生成する信号処理回路２４と、この信号処理回路２４から出力される胸腔内圧信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器２６と、このＡ／Ｄ変換器２６を介して胸腔内圧信号をデジタル値として取り込み、その変化状態から運転者の眠気を判定するマイクロコンピュータ（以下、単にマイコンという）２８とから構成されており、表示装置３０及び警報音発生装置４０は、このマイコン２８からの指令を受けて、運転者が眠気を生じている旨を報知する。
【００４４】
なお、表示装置３０及び警報音発生装置４０は、本発明の報知手段に相当し、信号処理回路２４は、本発明の信号処理手段に相当し、マイコン２８は、本発明の眠気判定手段に相当する。そして、本実施形態では、脈波センサ１０と信号処理手段としての信号処理回路２４とにより、本発明の呼吸深さ検出手段若しくは胸腔内圧検出手段としての機能が実現される。
【００４５】
また、脈波信号から胸腔内圧信号を生成する信号処理回路２４は、図３に示すように、脈波センサ１０から入力された脈波信号の中から不要な信号成分（具体的には、外乱光ノイズなどによる３Ｈｚ以上のノイズと、体動に起因する０．１Ｈｚ以下の信号）を除去するためのフィルタ（バンドパスフィルタ）２４ａと、このフィルタ２４ａを通過した脈波信号を包絡線検波することにより呼吸信号Ａ（図１に示す信号Ａ参照）を生成する第１包絡線検波部２４ｂと、この第１包絡線検波部２４ｂにて生成された呼吸信号Ａを包絡線検波する第２包絡線検波部２４ｃと、第１包絡線検波部２４ｂにて生成された呼吸信号Ａを遅延させることにより、呼吸信号Ａと第２包絡線検波部２４ｃからの出力信号Ｂ（図１に示す信号Ｂ参照）との位相を一致させる遅延部２４ｄと、この遅延部２４ｄを通過した呼吸信号Ａと第２包絡線検波部２４ｃからの出力信号Ｂとの差分（Ｂ−Ａ）を求めることにより胸腔内圧信号を生成する減算部２４ｅと、から構成されている。
【００４６】
次に、マイコン２８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のものであり、ＲＯＭ内に予め記憶されたプログラムに従い図４に示す眠気判定処理を実行することにより、運転者の眠気判定を行う。以下、この眠気判定処理について説明する。
【００４７】
図４に示す眠気判定処理は、イグニッションスイッチ等を介して判定装置２０に電源供給がなされて、マイコン２８が起動した後、繰り返し実行される処理であり、この処理が開始されると、まずＳ１００（Ｓはステップを表す）にて、駆動回路２２を介して脈波センサ１０を駆動することにより、脈波センサ１０を起動し、続くＳ１１０にて、内蔵タイマをリセットして、内蔵タイマによる計時を開始する。
【００４８】
そして、続くＳ１２０では、Ａ／Ｄ変換器２６を介して胸腔内圧信号をサンプリングし、続くＳ１３０にて、内蔵タイマによる計時時間に基づき、胸腔内圧信号のサンプリングを開始した後、眠気判定に必要な判定必要時間が経過したか否かを判定し、判定必要時間が経過していなければ、再度Ｓ１２０の処理に移行する。
【００４９】
つまり、Ｓ１１０〜Ｓ１３０では、眠気判定に必要であるとして予め設定された判定必要時間の間、信号処理回路２４にて生成された胸腔内圧信号を繰り返しサンプリングすることにより、胸腔内圧の信号波形を表す時系列データを生成するのである。
【００５０】
次に、Ｓ１３０にて、判定必要時間が経過したと判断されると、続くＳ１４０に移行して、予めＲＯＭ内に記憶されている眠気判定用の基準パターンを読み込み、続くＳ１５０にて、その読み込んだ基準パターンと、Ｓ１１０〜Ｓ１３０の一連の処理で今回サンプリングした胸腔内圧の信号波形（サンプリング波形）との一致度（換言すれば相関値）を演算する。なお、基準パターンは、眠気発生時の胸腔内圧の変化パターンを標準化したものであり、例えば、図１に示す領域Ｃ１，Ｃ２…での変化パターンを標準化することにより設定できる。
【００５１】
そして、続くＳ１６０では、Ｓ１５０にて求めたサンプリング波形と基準パターンとの一致度（相関値）が予め設定された閾値よりも大きいか否かを判定し、一致度（相関値）が予め設定された閾値よりも大きい場合には、運転者が眠気を生じているものとして、Ｓ１７０に移行し、表示装置３０にその旨を表示すると共に、警報音発生装置４０から警報音を発生させる、眠気判定報知処理を実行する。
【００５２】
なお、Ｓ１６０にて、サンプリング波形と基準パターンとの一致度（相関値）が閾値に達していないと判定された際には、再度Ｓ１１０に移行する。
また次に、Ｓ１７０にて眠気判定報知処理を実行した後は、Ｓ１８０に移行して、表示装置３０に設けられた図示しない操作スイッチを介して運転者若しくは乗員から計測停止指令が入力されたか否かを判定し、計測停止指令が入力されていなければ、再度Ｓ１１０に移行し、逆に、計測停止指令が入力されていれば、Ｓ１９０にて、駆動回路２２による脈波センサ１０の駆動を停止させた後、当該処理を終了する。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態の眠気検出装置においては、自動車のハンドルに組み込まれた脈波センサ１０を用いて運転者の脈波を検出し、その検出した脈波信号を信号処理することにより胸腔内圧信号を生成し、この胸腔内圧信号を所定時間（判定必要時間）サンプリングして、そのサンプリング波形と眠気判定用の基準パターンとの一致度を求め、その一致度が閾値を越えているか否かによって、運転者の眠気判定を行うようにされている。
【００５４】
このため、本実施形態の眠気検出装置によれば、検出対象者となる運転者固有のデータを用いることなく、眠気判定を精度よく実行することができる。また、検出対象者が覚醒状態から居眠り状態に移行する際の胸腔内圧の変化は、図１に示したように略一定で、心拍や脈拍のように、検出対象者の運動状態によって大きく変化することはないので、本実施形態の眠気検出装置によれば、運転者が自動車に乗り込んだ直後から眠気判定を開始することができる。
【００５５】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術範囲内において、種々の態様を採ることができる。
例えば、上記実施形態では、図５に示すように、検出対象者である運転者の眠気発生時と、覚醒・安静時（或いは居眠り時）とで、胸腔内圧の変化パターンが大きく異なることに着目し、眠気発生時の胸腔内圧の変化パターンを標準化した基準パターンと、実際に胸腔内圧をサンプリングすることにより得られたサンプリング波形との一致度を求め、その一致度が閾値よりも大きいときに、運転者の眠気を検出するものとして説明したが、例えば、覚醒時、安静時、居眠り時等に生じる胸腔内圧の周期的な変化パターンを基準パターンとして記憶しておき、眠気判定時には、胸腔内圧のサンプリング波形とこの基準パターンとの一致度（相関値）を求めて、その一致度が閾値よりも小さいときに、運転者の眠気を検出するようにしてもよい。
【００５６】
また、胸腔内圧を用いて眠気判定を行う際には、眠気発生時の胸腔内圧の変化と、覚醒・安静・居眠り時の胸腔内圧の変化とを識別できればよいため、眠気判定処理では、例えば、図６に示すように、Ｓ１１０〜Ｓ１３０の一連の処理で胸腔内圧をサンプリングした後は、そのサンプリング波形の極大・極小点を時系列順に求めると共に（Ｓ２１０）、その極大・極小点での胸腔内圧の差から順次振幅を求め（Ｓ２２０）、更に、その振幅の前後の変化量を算出して（Ｓ２３０）、その算出した振幅変化量が閾値よりも大きか否かを判定し（Ｓ２４０）、振幅変化量が閾値よりも大きいときに、運転者の眠気を検出して、Ｓ１７０に移行し、振幅変化量が閾値よりも小さいときには、Ｓ１１０に移行するようにしてもよい。
【００５７】
つまり、このように胸腔内圧の振幅の変化量を求め、その変化量から運転者の眠気を判定するようにしても、上記実施形態と同様に、運転者の眠気を検出することができる。
なお、図６に示した眠気判定処理は、図４に示した眠気判定処理におけるＳ１４０〜Ｓ１６０の処理を、上述したＳ２１０〜Ｓ２４０の処理に変更したものであり、この点以外は、図４に示した眠気判定処理と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００５８】
また次に、上記実施形態では、脈波信号から胸腔内圧信号を生成する信号処理回路２４は、アナログ回路にて構成されているように説明したが、この信号処理回路２４は、デジタルフィルタ等を利用したデジタル回路にて構成することもできるし、マイコン２８の処理によっても実現できる。
【００５９】
なお、マイコン２８の処理によって、脈波信号から胸腔内圧を求める際には、脈波信号の極大点（若しくは極小点）となるピークを検出して、各ピークを順に接続することによって呼吸信号としての包絡線を求め、更に、この呼吸信号の極大点（若しくは極小点）となるピークを検出して、各ピークを順に接続することによって第２の包絡線を求めるようにすればよい。
【００６０】
一方、上記実施形態では、検出対象者である運転者の呼吸の深さを表す信号として、脈波センサ１０を用いて検出した運転者の脈波から胸腔内圧信号を生成し、その胸腔内圧信号の変化に基づき運転者の眠気を判定するものについて説明したが、呼吸の深さを表す信号としては、必ずしも胸腔内圧信号を用いる必要はなく、例えば、運転者が着座するシートの座面、背面、側面の少なくとも一カ所に、運転者の体表面動を検出するための体表面動センサ（圧力センサ等）を配置し、この体表面動センサからの検出信号を処理して呼吸の深さ信号を生成するようにしてもよい。そして、このように生成した呼吸の深さ信号は、胸腔内圧信号と同様に変化することから、この信号を用いて眠気判定を行うようにしても運転者の眠気判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】検出対象者が覚醒状態から居眠り状態に移行する際の胸腔内圧の変化、並びに、胸腔内圧と脈波との関係を表す説明図である。
【図２】実施形態の眠気検出装置全体の構成を表すブロック図である。
【図３】図２に示す信号処理回路の構成を表すブロック図である。
【図４】図２に示すマイコンにて実行される眠気判定処理を表すフローチャートである。
【図５】眠気発生時の胸腔内圧の変化と覚醒・安静時の胸腔内圧の変化とを比較して表す説明図である。
【図６】眠気判定処理の変形例を表すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６２】
１０…脈波センサ、２０…判定装置、２２…駆動回路、２４…信号処理回路、２４ａ…フィルタ、２４ｂ…第１包絡線検波部、２４ｃ…第２包絡線検波部、２４ｄ…遅延部、２４ｅ…減算部、２６…Ａ／Ｄ変換器、２８…マイコン、３０…表示装置、４０…警報音発生装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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