(57)【要約】【課題】作業員の疲労の状態をより詳細に測定して、適格は疲労状況の評価を行う作業員の疲労状況評価方法及び装置を提供する。【解決手段】  作業員（被検者）の身体的状態を構成する自律神経系の状態と精神的な状態の両方の状態を測定する一方で、熱疲労についても測定し、これらの測定結果に基づいてその人間の疲労状況を評価する。本発明は、被検者の疲労状況評価方法として、被検者を疲労状態に導く要素である「熱疲労」、「精神的疲労」、「身体的疲労」の３項目をもって評価することが特徴である。その中で、熱疲労は被検者から測定した脈波のリアプノフ指数とＷＢＧＴ（体感暑さ指数）を使って評価し、精神的疲労は被検者から測定した脈波のリアプノフ指数と心拍ゆらぎを使って評価し、身体的疲労は、体動面積、体動量および心拍ゆらぎから評価する。【選択図】図１
2019136114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者から、当該被検者を疲労状態に導く要素である「熱疲労」と、「精神的疲労」と、「身体的疲労」との３要素を抽出し、これらの３つの要素に基づいて前記被検者の疲労状況を評価することを特徴とする疲労状況評価方法。
【請求項２】
前記熱疲労は被検者から測定した脈波のリアプノフ指数とＷＢＧＴ（体感暑さ指数）とを使って評価し、
前記精神的疲労は被検者から測定した脈波のリアプノフ指数と心拍ゆらぎから評価し、
前記身体的疲労は、体動面積、体動量および心拍ゆらぎから評価し、
前記脈波のリアプノフ指数は脈波の測定値からカオス解析で求められ、
前記心拍ゆらぎは脈波の測定値から脈拍数の変動を計算して求められ、
前記ＷＢＧＴは被検者の周囲環境の気温、湿度、全天日射量、平均風速から求められ、
前記体動面積と体動量は被検者に装着された加速度計の測定値を演算して求められ、
前記熱疲労、精神的疲労、身体的疲労の危険度はそれぞれ以下の各式で求められる、
熱疲労：
（ＷＢＧＴ  ＞  ２８℃且つリアプノフ指数  ＞  Ｓ１）または（ＷＢＧＴ  ＞  ２８℃且つリアプノフ指数  ＜  Ｓ２）
精神的疲労：
リアプノフ指数  ＞  Ｓ１、  且つ  心拍ゆらぎ＞  Ｓ３
身体的疲労：
体動面積  ＞  Ｓ４、  且つ  活動量＞  Ｓ５、  且つ  心拍ゆらぎ＞  Ｓ３
ここで、Ｓ１〜Ｓ５は閾値である。
ことを特徴とする請求項１記載の疲労状況評価方法。
【請求項３】
被検者から脈波を測定する脈波測定手段と、
被検者の周囲の環境事項である温度や湿度等を測定する環境測定手段と、
被検者の身体の動作事項を測定する体動測定手段と、
前記脈波測定手段により測定した脈波を基にリアプノフ指数を求めるリアプノフ指数算出手段と、
前記脈波測定手段に接続され当該脈波測定手段により測定された脈波を基に心拍ゆらぎを求める心拍ゆらぎ算出手段と、
前記環境測定手段に接続され当該脈波測定手段により測定された温度や湿度等を基にＷＢＧＴ（体感暑さ指数）を求めるＷＢＧＴ算出手段と、
前記体動測定手段に接続され当該体動測定手段により測定された被検者の動作測定値を基に身体的疲労に関する指標である体動データを求める体動データ算出手段と、
リアプノフ指数、心拍ゆらぎ、体動データ、およびＷＢＧＴのデータを格納し、またこれらのデータの対応関係を記憶する記憶部と、
前記リアプノフ指数算出手段と前記ＷＢＧＴ算出手段とに接続され、リアプノフ指数とＷＢＧＴから熱疲労に対応する熱中症の危険度を評価する熱中症危険評価手段と、
前記リアプノフ指数算出手段と前記心拍ゆらぎ算出手段とに接続され、リアプノフ指数と心拍ゆらぎから精神的疲労を評価する精神的疲労評価手段と、
前記体動データ算出手段と前記心拍ゆらぎ算出手段とに接続され、体動データと心拍ゆらぎから身体的疲労に対応する行動面による危険度を評価する行動危険評価手段と、
前記熱中症危険評価手段、前記精神的疲労評価手段、および前記行動危険評価手段に接続され、これら熱中症危険評価手段、精神的疲労評価手段、および行動危険評価手段による評価結果を出力する出力部と、
を備えた疲労状況評価装置。
【請求項４】
前記体動測定手段に接続され、当該体動測定手段により測定された被検者の動作測定値から被検者のＸ，Ｙ，Ｚ座標を求めるＸ，Ｙ，Ｚ座標算出手段をさらに備え、前記体動データ算出手段は、
前記Ｘ，Ｙ，Ｚ座標算出手段に接続され、Ｘ，Ｙ，Ｚ座標値を基に被検者の体動面積を求める体動面積算出手段と、
前記Ｘ，Ｙ，Ｚ座標算出手段に接続され、Ｘ，Ｙ，Ｚ座標値を基に被検者の体動量を求める体動量算出手段と、
から成る
ことを特徴とする請求項３記載の疲労状況評価装置。
【請求項５】
前記リアプノフ指数算出手段は、脈波の測定値からカオス解析でリアプノフ指数を求め、
前記心拍ゆらぎ算出手段は、脈波の測定値から脈拍数の変動を計算して心拍ゆらぎ求め、
前記ＷＢＧＴ算出手段は、被検者の周囲環境における気温、湿度、全天日射量、平均風速からＷＢＧＴを求め、
前記体動データ算出手段は、前記Ｘ，Ｙ，Ｚ座標算出手段で算出されたＸ，Ｙ，Ｚ座標を基に体動面積と体動量を求め、
熱中症危険評価手段は、次の式、
（ＷＢＧＴ  ＞  ２８℃且つリアプノフ指数  ＞  Ｓ１）または（ＷＢＧＴ  ＞  ２８℃且つリアプノフ指数  ＜  Ｓ２）
ここで、Ｓ１〜Ｓ２は閾値、
により熱中症の危険度を評価し、
精神的疲労評価手段は、次の式、
リアプノフ指数  ＞  Ｓ１、  且つ  心拍ゆらぎ＞  Ｓ３
ここで、Ｓ１、Ｓ３は閾値、
により精神的疲労を評価し、また、
行動危険評価手段は、次の式、
体動面積  ＞  Ｓ４、  且つ  活動量＞  Ｓ５、  且つ  心拍ゆらぎ＞  Ｓ３
ここで、Ｓ３〜Ｓ５は閾値、
により行動面による危険度を評価する、
ことを特徴とする請求項４記載の疲労状況評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業員の疲労状況評価方法及び装置に関し、特に、現場作業に携わる作業員のバイタルサインを使って作業員の疲労状況をより的確に評価し作業上の安全管理を行う技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
労働環境においては、作業員の、作業中における疲労レベルの把握、朝や休憩時における疲労回復状態の把握、労働効率の改善や安全管理での使用、疲労が重大な事故を招く虞がある職種での予防措置のために、上記作業員の疲労状況を知得したり評価したりする必要性がある。
【０００３】
疲労は、脳疲労と肉体疲労に大別される。脳疲労は、精神的疲労であり、心電波または脈波の間隔（心拍間隔）の揺らぎと相関があり、脳疲労がないときには心拍間隔に揺らぎがあるが、脳疲労があるときには心拍間隔の揺らぎがなくなる。また、肉体疲労は、筋肉疲労であり、心拍数または脈拍数の変化と相関があり、肉体疲労がないときには心拍数は比較的低く、肉体疲労があるときには、筋肉に多くの血液が送り込まれるため、心拍数が上昇する。
【０００４】
従来における作業員の疲労状況を評価する技術としては、例えば特許文献１（特許第４５２７４２５号）に記載されたものがある。これは、心拍の１拍ごとの変動を測定することにより、自律神経緊張を検出するものである。
従来の別の技術としては、ＷＢＧＴ（体感暑さ指数）を用いて疲労状況を評価するものがある。これは、屋外においては乾球温度、湿球温度、黒球温度の測定値から計算するものである。これらの測定値が無い場合は気温、相対湿度、全天日射量、平均風速から推定できる。このＷＢＧＴを用いた評価値は、例えば環境省の熱中症予防情報サイトにも情報がアップされており、一例としては気温が２８℃を超えたような場合は熱中症に対して要注意という情報が挙げられていたりする。
【０００５】
さらに別の従来技術としては、例えば特許文献２（特許第４６４１８１１号）に記載されているように、カオス解析の手法を用いて精神健康度を判定する技術がある。この技術では作業員の疲労状況に加えて、躁鬱状態にあるかどうかを評価することもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４５２７４２５号公報
【特許文献２】特許第４６４１８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したような従来技術において、ＷＢＧＴには例えば以下のような閾値が設定されている。
２５〜２８℃：警戒（積極的に休息）
２８℃以上：厳重警戒（激しい運動は中止）
【０００８】
このＷＢＧＴは、作業員の外部環境に対する指標であり、作業員の内部状況は考慮していない。同じ外部環境でも精神状態によって身体に及ぼす影響は変わる。例えばＷＢＧＴの値が同じでも、前向きな精神状態のときには何ら影響を受けなくても、内向きの精神状態のときには影響を受ける可能性がある。これにより、ＷＢＧＴだけで熱中症予測をすることは疲労状況の評価結果が危険側に働く虞がある。
【０００９】
他方において、心拍ゆらぎは生理的なストレス状態を反映するといわれており、交感神経活性が上昇し、緊張、ストレスが高く、疲労していると心拍ゆらぎが高くなり、心拍ゆらぎの値が概ね７以上で警戒領域といわれている。人間の身体的状態は自律神経系の状態と精神的な状態の２つの状態で構成される。心拍ゆらぎは自律神経系の状態を反映する指標で、精神的な状態は反映していない。したがって、心拍ゆらぎだけによる疲労の評価は不十分である。
【００１０】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、作業員の疲労の状態をより詳細に測定して、適格な疲労状況の評価を行う作業員の疲労状況評価方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記目的を達成するため、作業員、すなわち、被検者の身体的状態を構成する自律神経系の状態と精神的な状態の両方の状態を測定する一方で、熱疲労についても測定し、これらの測定結果に基づいてその人間の疲労状況を評価するようにしたことを要旨とする。すなわち、本発明では、リアプノフ指数と従来から取り入れられていた指標（例えば身体的疲労指標やＷＢＧＴ）を組み合わせることで、被検者の精神的状態を考慮した疲労の評価を行うことが特徴である。
【００１２】
本発明は、被検者の疲労状況評価方法として、被検者を疲労状態に導く要素である「熱疲労」、「精神的疲労」、「身体的疲労」の３項目をもって評価することが特徴である。その中で、熱疲労は被検者から測定した脈波のリアプノフ指数とＷＢＧＴ（体感暑さ指数）を使って評価し、精神的疲労は被検者から測定した脈波のリアプノフ指数と心拍ゆらぎを使って評価し、身体的疲労は、体動面積、体動量および心拍ゆらぎから評価する。脈波のリアプノフ指数は脈波の測定値からカオス解析で求める。心拍ゆらぎは脈波の測定値から脈拍数の変動や脈拍の間隔の変動を計算して求められる。ＷＢＧＴは被検者の周囲環境の気温、湿度、全天日射量、平均風速から求める。体動面積と体動量は被検者に装着された加速度計の測定値を演算して求める。
【００１３】
上記熱疲労等の、より具体的な疲労の求め方を挙げると、
熱疲労の危険度は以下の式で求める。
（ＷＢＧＴ  ＞  ２８℃且つリアプノフ指数  ＞  Ｓ１）または（ＷＢＧＴ  ＞  ２８℃且つリアプノフ指数  ＜  Ｓ２）
精神的疲労の危険度は以下の式で求める。
リアプノフ指数  ＞  Ｓ１、  且つ  心拍ゆらぎ＞  Ｓ３
身体的疲労の危険度は以下の式で求める。
体動面積  ＞  Ｓ４、  且つ  活動量＞  Ｓ５、  且つ  心拍ゆらぎ＞  Ｓ３
ここで、Ｓ１〜Ｓ５は閾値である。
【００１４】
本発明は、疲労状況評価装置として、被検者から脈波を測定する脈波測定手段と、被検者の周囲の環境事項である温度や湿度等を測定する環境測定手段と、
被検者の身体の動作事項を測定する体動測定手段と、前記脈波測定手段により測定した脈波を基にリアプノフ指数を求めるリアプノフ指数算出手段と、前記脈波測定手段に接続され当該脈波測定手段により測定された脈波を基に心拍ゆらぎを求める心拍ゆらぎ算出手段と、前記環境測定手段に接続され当該脈波測定手段により測定された温度や湿度等を基にＷＢＧＴ（体感暑さ指数）を求めるＷＢＧＴ算出手段と、前記体動測定手段に接続され当該体動測定手段により測定された被検者の動作測定値を基に身体的疲労に関する指標である体動データを求める体動データ算出手段と、リアプノフ指数、心拍ゆらぎ、体動データ、およびＷＢＧＴのデータを格納し、またこれらのデータの対応関係を記憶する記憶部と、前記リアプノフ指数算出手段と前記ＷＢＧＴ算出手段とに接続され、リアプノフ指数とＷＢＧＴから熱疲労に対応する熱中症の危険度を評価する熱中症危険評価手段と、前記リアプノフ指数算出手段と前記心拍ゆらぎ算出手段とに接続され、リアプノフ指数と心拍ゆらぎから精神的疲労を評価する精神的疲労評価手段と、前記体動データ算出手段と前記心拍ゆらぎ算出手段とに接続され、体動データと心拍ゆらぎから身体的疲労に対応する行動面による危険度を評価する行動危険評価手段と、前記熱中症危険評価手段、前記精神的疲労評価手段、および前記行動危険評価手段に接続され、これら熱中症危険評価手段、精神的疲労評価手段、および行動危険評価手段による評価結果を出力する出力部と、を備えることを要旨とする。
【００１５】
上記構成を有する疲労状況評価装置は、前記体動測定手段に接続され、当該体動測定手段により測定された被検者の動作測定値から被検者のＸ，Ｙ，Ｚ座標を求めるＸ，Ｙ，Ｚ座標算出手段をさらに備え、また、前記体動データ算出手段は、前記Ｘ，Ｙ，Ｚ座標算出手段に接続され、Ｘ，Ｙ，Ｚ座標値を基に被検者の体動面積を求める体動面積算出手段と、前記Ｘ，Ｙ，Ｚ座標算出手段に接続され、Ｘ，Ｙ，Ｚ座標値を基に被検者の体動量を求める体動量算出手段とから成っている。
【００１６】
そしてまた、前記リアプノフ指数算出手段は、脈波の測定値からカオス解析でリアプノフ指数を求め、前記心拍ゆらぎ算出手段は、脈波の測定値から脈拍数の変動を計算して心拍ゆらぎ求め、前記ＷＢＧＴ算出手段は、被検者の周囲環境における気温、湿度、全天日射量、平均風速からＷＢＧＴを求め、前記体動データ算出手段は、前記Ｘ，Ｙ，Ｚ座標算出手段で算出されたＸ，Ｙ，Ｚ座標を基に体動面積と体動量を求め、熱中症危険評価手段は、次の式、
（ＷＢＧＴ  ＞  ２８℃且つリアプノフ指数  ＞  Ｓ１）または（ＷＢＧＴ  ＞  ２８℃且つリアプノフ指数  ＜  Ｓ２）
ここで、Ｓ１〜Ｓ２は閾値、
により熱中症の危険度を評価し、
精神的疲労評価手段は、次の式、
リアプノフ指数  ＞  Ｓ１、  且つ  心拍ゆらぎ＞  Ｓ３
ここで、Ｓ１、Ｓ３は閾値、
により精神的疲労を評価し、また、
行動危険評価手段は、次の式、
体動面積  ＞  Ｓ４、  且つ  活動量＞  Ｓ５、  且つ  心拍ゆらぎ＞  Ｓ３
ここで、Ｓ３〜Ｓ５は閾値、
により行動面による危険度を評価する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、リアプノフ指数と、従来から取り入れられていた指標（例えば身体的疲労指標やＷＢＧＴ）とを組み合わせて被検者の疲労状況評価を行うから、環境条件による疲労評価に被検者の精神的状態を考慮した疲労を加味した評価を行うことができ、より一層現実に即した対策を採ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る被検者の疲労状況評価装置のブロック図である。
【図２】上記実施の形態に係る疲労状況評価装置においてデータ処理を行う制御部の機能ブロック図である。
【図３】上記実施の形態に係る疲労状況評価装置の制御部による精神的疲労評価動作の処理手順を説明するフローチャートである。
【図４】上記実施の形態の制御部による精神的疲労評価結果を表示する図である。
【図５】上記実施の形態に係る疲労状況評価装置の制御部による熱中症危険評価動作の処理手順を説明するフローチャートである。
【図６】上記実施の形態の制御部による熱中症危険評価結果を表示する図である。
【図７】上記実施の形態の制御部による身体的疲労評価動作の処理手順を説明するフローチャートである。
【図８】上記実施の形態の制御部による行動の危険度評価結果を表示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、図１から図８を用いて本発明の実施の形態および動作を順次詳細に説明する。図１は、本発明の作業員に相当する被検者の疲労状況評価方法を実施するための疲労状況評価装置Ａ（以下、「本装置Ａ」という）のブロック図である。図１において、符号１は被検者から脈波を測定する脈波測定部、２は被検者の周囲の環境事項、或いは環境情報である温度や湿度、或いは風速等を測定する環境測定部、３は被検者の運動状況（動作の機敏さ、不規則動作等）の身体的事項を測定する体動測定部であり、例えば脈波測定部１には脈波計測器、環境測定部２には温度計や湿度計、体動測定部３には上記動作の機敏さ、不規則動作などを測定するために三次元加速度計といったセンサーが使われる。符号４は上記各測定部１，２，３において検出されたそれぞれの測定値をデータ処理するとともに本装置Ａ全体の動作をコントロールする制御部、５は制御部４における処理に必要なデータ、及び制御部４の処理結果データを格納する記憶部、６は本装置Ａにおける疲労状況評価結果を出力する出力部である。
【００２０】
脈波測定部１は被検者の脈波を測定する。脈波は、心臓が血液を送り出すことに伴って発生する、血管の容積変化のことを言う。脈波の測定方法はいくつかあるが、血管の容積変化に伴って変化するヘモグロビン量を検知することで容易に測定できる。血中ヘモグロビンは特定の波長の光を強く吸収するので、この波長の光を照射したときの反射光や透過光はヘモグロビン量によって変化する。反射光または透過光の強度を電気信号に変えれば脈波が測定できる。環境測定部２は被検者の体温、被検者の周囲の気温と相対湿度を測定する。また、環境測定部２は被検者が活動している作業場所の日射量（全天）、平均風速を測定する。体動測定部３に用いられる三次元加速度計は被検者の身体に取り付けられ、被検者の動きを、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の加速度を測定することにより検知する。
【００２１】
制御部４にはＣＰＵが用いられ、精神的疲労や身体的疲労、或いは熱中症の危険度を評価するために各種処理プログラムおよび各種測定データや演算データを用いてデータ処理を行う。出力部６には疲労状況評価結果を画像で表示するディスプレイなどの表示装置、或いは疲労状況評価結果を音声で知らせるスピーカ、さらには疲労状況評価結果を紙面に表示するプリンターなどが用いられる。また、疲労状況評価結果を通信回線を通して送信する通信装置を用いてもよい。
【００２２】
図２は、本装置Ａにおけるデータ処理を行う制御部の機能ブロック図である。図２において、符号１１は脈波測定部１により測定された脈波を基にリアプノフ指数を算出するリアプノフ指数算出部、１２は脈波測定部１により測定された脈波から心拍を算出する心拍算出部、１３は心拍算出部１２において算出された心拍を基に心拍ゆらぎを算出する心拍ゆらぎ算出部、１４は上記リアプノフ指数算出部１１で算出されたリアプノフ指数と上記心拍ゆらぎ算出部１３で算出された心拍ゆらぎとに基づいて精神的疲労の危険度合いを評価する精神的疲労評価部であり、この精神的疲労評価部１４における精神的疲労評価結果は出力部６へ出力される。符号１５は上記環境測定部２により測定された温度等を基にＷＢＧＴ（体感暑さ指数）を算出するＷＢＧＴ算出部、１６はＷＢＧＴ算出部で算出されたＷＢＧＴとリアプノフ指数算出部１１で算出されたリアプノフ指数とに基づいて熱中症の危険度合いを評価する熱中症危険評価部であり、この熱中症危険評価部１６における熱中症危険評価結果は出力部６へ出力される。符号１７は上記体動測定部３に用いられた三次元加速度計の測定結果から被検者の身体の立体空間における座標（すなわち、身体座標）を算出するＸ、Ｙ、Ｚ座標算出部、１８はＸ、Ｙ、Ｚ座標算出部１７で算出された身体座標に基づいて被検者の体動面積を算出する体動面積算出部、１９はＸ、Ｙ、Ｚ座標算出部１７で算出された身体座標に基づいて被検者の体動量を算出する体動量算出部である。２０は上記体動面積算出部１８で算出された被検者の体動面積と、上記体動量算出部１９で算出された被検者の体動量、及び心拍ゆらぎ算出部で算出された心拍ゆらぎに基づいて被検者の行動面による危険度合い、すなわち、身体的疲労度を算出し評価する行動危険評価部であり、この行動危険評価部２０における行動危険評価結果は出力部６へ出力される。
【００２３】
上述の構成を有する本装置Ａの動作について説明する。
（動作１：精神的疲労評価動作）
図３は本装置Ａの制御部４による精神的疲労評価動作の処理手順を説明するフローチャートである。この精神的疲労評価動作において、制御部４は、脈波測定部１において測定された被検者の脈波データを取得する（ステップＳ１）。入力された脈波データはリアプノフ指数算出部１１および心拍算出部１２へ送付され、リアプノフ指数算出部１１においてはリアプノフ指数が算出される（ステップＳ２）一方、心拍算出部１２においては心拍ゆらぎが算出される（ステップＳ３）。
【００２４】
リアプノフ指数の算出手順はカオス解析の分野で確立した方法がある。リアプノフ指数とは、
Ｘn+1  ＝ｆ（Ｘn）
という力学系について、近接した２点から出発した２つの軌道｛Ｘn｝がｎ→∞（すなわち、無限大）のときにどれ位離れて行くかを計る尺度をいい、次式で算出する。
【００２５】
【数１】
2019136114.tif 000003
【００２６】
心拍ゆらぎ算出部１３においては、脈波の測定値から脈拍数の変動を算出する。具体的には、一定時間間隔内の脈拍数の平均値と標準偏差を計算し、標準偏差／平均値又はこれに係数を乗じたものを心拍ゆらぎとする。
【００２７】
これらの算出されたリアプノフ指数及び心拍等のデータは一旦記憶部５へ送付され、当該記憶部５の所定の格納領域に記憶されてもよい。精神的疲労評価動作の遂行に当たっては、上記算出されたリアプノフ指数及び心拍等のデータは精神的疲労評価部１４へ送付される。精神的疲労評価部１４においては、精神的な状態を表す指標として、脈波のリアプノフ指数と心拍等のデータを取得し、これら脈波のリアプノフ指数と心拍等との両データを使って以下のような処理を実行して精神的疲労を評価（判定）する（ステップＳ４）。精神的疲労評価部１４において得られた精神的疲労の評価結果は出力部６へ送付され、画像、その他の形で出力表示される（ステップＳ５）。精神的疲労評価部１４における処理は下記の通りである。
ａ）５≦リアプノフ指数  且つ  心拍ゆらぎ＜１０  →  警戒、
ｂ）０．５≦リアプノフ指数＜５  且つ  １０≦心拍ゆらぎ  →  警戒、
ｃ）５≦リアプノフ指数  且つ  １０≦心拍ゆらぎ  →  厳重警戒、また、
ｄ）０．５≦リアプノフ指数＜５  且つ  心拍ゆらぎ＜１０  →  正常状態。
【００２８】
なお、リアプノフ指数及び心拍等のデータが記憶部５に記憶されている場合は、脈波の測定時点とは時間的に異なった状況（例えば後日とか）での精神的疲労評価処理を実行できる。よって、特定の被検者にとっての、精神的疲労評価の日中の時間変動や長期間でみた季節変動などの傾向も探究することが可能となる。
【００２９】
以上の精神的疲労評価結果を図に表すと、図４のようになる。図４は本記実施の形態の制御部４による精神的疲労評価結果を表示する図であるが、特に出力部６が評価結果を画像で出力する表示装置である場合のディスプレイなどの画面を表す。図４において、折れ線グラフ状に描かれた線Ｌ１は精神的疲労評価結果を時系列で採取した点の軌跡であり、その先端点Ｐ１は現時点における精神的疲労評価結果を表す。図４の例においては、リアプノフ指数に関して「０．５」、「５」を閾値として、
０．５≦リアプノフ指数＜５
の範囲を正常状態と評価し、また、心拍ゆらぎに関して「１０」を閾値として、
心拍ゆらぎ＜１０
の範囲を正常状態と評価する。
【００３０】
これに対して、従来では、心拍ゆらぎが閾値を超えたら疲労状態であると判断していた。或いは心拍ゆらぎをフーリエ変換して低周波成分（ＬＦ成分）と高周波成分（ＨＦ成分）のパワーを求め、両者の比（ＬＦ／ＨＦ）から、緊張状態か、リラックスしているか判定していた。すなわち、従来では、精神的疲労評価動作を行うに当たっては単に心拍ゆらぎという要素にのみ注目してその心拍ゆらぎのデータを処理するのみの動作が行われていた。
【００３１】
本実施の形態によれば、心拍ゆらぎのデータとリアプノフ指数のデータをデータ処理することにより、精神的疲労評価に関して上述のａ）〜ｄ）の評価を行うことができ図４中の警戒領域１が新たに追加設定され、また、従来では単に警戒領域２に含まれるに過ぎなかった一部の領域が厳重警戒領域３に格上げされた状態で現実化されることになる。そして、折れ線Ｌ１の先端点Ｐ１が領域１、領域２に入ったときは警戒状況であり、被検者に対して積極的に休息を採る措置が施される。また、先端点Ｐ１が領域３に入ったときは厳重警戒状況であり、被検者に対して直ちに作業を止め、激しい運動は中止の措置が施される。これにより、より一層正確できめ細かい精神的疲労評価を行うことができる。なお、図４において、領域４は精神的疲労評価処理において「正常」と評価される領域を表す。
【００３２】
（動作２：熱中症危険評価動作）
図５は本装置Ａの制御部４による熱中症危険評価動作の処理手順を説明するフローチャートである。この熱中症危険評価動作において、制御部４は、環境測定部２において測定された環境情報、すなわち、気温や湿度、その他の環境データを入力する（ステップＳ１１）。入力された環境データはＷＢＧＴ算出部１５へ送付され、ＷＢＧＴ算出部１５においてはＷＢＧＴ、すなわち、体感暑さ指数が算出される（ステップＳ１２）。
【００３３】
ＷＢＧＴは、環境測定部２が設置された場所の気温（℃）、相対湿度（％）、全天日射量（ＫＷ／ｍ2）、平均風速（ｍ／ｓｅｃ）から次式により計算する。
ＷＢＧＴ（℃）＝０．７３５×気温＋０．０３７４×相対湿度＋０．００２９２×気温×相対湿度＋７．６１９×全天日射量−４．５５７×（全天日射量）2−０．０５７２×平均風速−４．０６４
【００３４】
ＷＢＧＴ算出部１５で算出されたＷＢＧＴのデータは一旦記憶部５へ送付され、当該記憶部５の所定の格納領域に記憶されてもよい。熱中症危険評価動作の遂行に当たっては、上記算出されたＷＢＧＴのデータは熱中症危険評価部１６へ送付される。熱中症危険評価部１６においては、熱中症危険評価を表す指標として、ＷＢＧＴとリアプノフ指数算出部１１において算出されたリアプノフ指数のデータを取得し、これらＷＢＧＴとリアプノフ指数との両データを使って以下のような処理を実行して熱中症の危険度を評価（判定）する（ステップＳ１３）。熱中症危険評価部１６において得られた熱中症危険度の評価結果は出力部６へ送付され、画像、その他の形で出力表示される（ステップＳ１４）。熱中症危険評価部１６における処理は下記の通りである。
ｅ）５≦リアプノフ指数  且つ  ＷＢＧＴ＜２５℃  →  警戒、
ｆ）リアプノフ指数＜０．５  且つ  ＷＢＧＴ＜２５℃  →  警戒、
ｇ）５≦リアプノフ指数  且つ  ２５℃≦ＷＢＧＴ  →  厳重警戒、
ｈ）リアプノフ指数＜０．５  且つ  ２５℃≦ＷＢＧＴ  →  厳重警戒、
ｉ）０．５≦リアプノフ指数＜５  且つ  ２５℃≦ＷＢＧＴ≦２８℃  →  警戒、
ｊ）０．５≦リアプノフ指数＜５  且つ  ２８℃≦ＷＢＧＴ  →  厳重警戒、
【００３５】
なお、リアプノフ指数及びＷＢＧＴのデータが記憶部５に記憶されている場合は、環境測定時点とは時間的に異なった状況（例えば後日とか）での熱中症危険評価処理を実行できる。よって、被検者全体、或いは特定の被検者にとっての、熱中症危険評価の日中の時間変動や長期間でみた季節変動などの傾向も探究することが可能となる。
【００３６】
以上の熱中症危険評価結果を図に表すと、図６のようになる。図６は本記実施の形態の制御部４による熱中症危険評価結果を表示する図であるが、この図もまた図４と同様に、特に出力部６が評価結果を画像で出力する表示装置である場合のディスプレイなどの画面を表す。図６において、折れ線グラフ状に描かれた線Ｌ２は熱中症危険評価結果を時系列で採取した点の軌跡であり、その先端点Ｐ２は現時点における熱中症危険評価結果を表す。図６の例においては、リアプノフ指数に関して「０．５」、「５」を閾値として、
０．５≦リアプノフ指数＜５
の範囲を正常状態と評価し、また、ＷＢＧＴに関して「２５℃」と「２８℃」
を閾値として、ＷＢＧＴ＜２５℃の範囲を正常状態と評価する。
【００３７】
これに対して、従来では、ＷＢＧＴが閾値を超えたら熱中症危険状態であると判断していた。すなわち、従来では、ＷＢＧＴ評価動作を行うに当たっては単にＷＢＧＴという要素にのみ注目してそのＷＢＧＴが、
ｋ）２５℃≦ＷＢＧＴ≦２８℃のとき  →  警戒、
ｌ）２８℃≦ＷＢＧＴのとき  →  厳重警戒、
のようにデータ処理するのみの動作が行われていた。
【００３８】
本実施の形態では、ＷＢＧＴのデータとリアプノフ指数のデータを熱中症危険評価部１６へ送付してデータ処理することにより、熱中症危険評価に関して上述のｅ）〜ｊ）の評価を行うことができ図６中の警戒領域５と警戒領域６が新たに追加設定され、また、従来では単に警戒領域７に含まれるに過ぎなかった一部の領域が厳重警戒領域８と厳重警戒領域９に格上げされた状態で現実化されることになる。そして、折れ線Ｌ２の先端点Ｐ２が領域５、領域６、領域７に入ったときは警戒状況であり、被検者に対して積極的に休息を採る措置が施される。また、先端点Ｐ２が領域８、領域９、領域１０に入ったときは厳重警戒状況であり、被検者に対して直ちに作業を止め、激しい運動は中止の措置が施される。これにより、より一層正確できめ細かい精神的疲労評価を行うことができる。なお、図６において、領域１０は熱中症危険評価処理において従来から「厳重警戒」と評価されていた領域である。また、領域１１は本実施の形態の熱中症危険評価処理において「正常」と評価される領域を表す。
【００３９】
（動作３：身体的疲労評価動作）
図７は本装置Ａの制御部４による身体的疲労評価動作の処理手順を説明するフローチャートである。この身体的疲労評価動作において、制御部４は、三次元加速度計等から成る体動測定部３において測定された身体的情報、すなわち、被検者の運動データを取得する（ステップＳ２１）。入力された運動データはＸ、Ｙ、Ｚ座標算出部１７へ送付され、Ｘ、Ｙ、Ｚ座標算出部１７においては被検者の身体の立体空間における座標であるＸ、Ｙ、Ｚ座標が算出される（ステップＳ２２）。
【００４０】
次に、体動面積算出部１８は上記Ｘ、Ｙ、Ｚ座標を基に被検者の体動面積を算出する（ステップＳ２３）。体動面積の算出は、体動測定部３に用いられている三次元加速度計の測定値から、ｘ−ｙ平面上に描いたｘ軸、ｙ軸に平行な四角形の面積を次式のように計算し求めることにより行われる。
体動面積＝（ｍａｘ（ｘ）−ｍｉｎ（ｘ））×（ｍａｘ（ｙ）−ｍｉｎ（ｙ））
【００４１】
また、体動量算出部１９は上記Ｘ、Ｙ、Ｚ座標を基に被検者の体動量を算出する（ステップＳ２４）。体動量の算出は、体動測定部３に用いられている三次元加速度計の測定値から、次式のように計算し求めることにより行われる。
体動量＝（ｘ2＋ｙ2＋ｚ2）1/2
【００４２】
これらの算出された体動面積及び心体動量のデータ（「体動データ」と略記する）は一旦記憶部５へ送付され、当該記憶部５の所定の格納領域に記憶されてもよい。身体的疲労評価動作の遂行に当たっては、上記算出された体動データは行動危険評価部２０へ送付される。行動危険評価部２０においては、行動による危険度を評価する指標として、体動データと心拍算出部１２において算出された心拍等のデータを取得し、これら体動データと心拍等のデータとの両データを使って以下のような処理を実行して身体的疲労を表す行動の危険度を評価（判定）する（ステップＳ２５）。行動危険評価部２０において得られた行動の危険度の評価結果は出力部６へ送付され、画像、その他の形で出力表示される（ステップＳ２６）。
【００４３】
行動危険評価部２０における処理は下記の通りである。
ｋ）１．８≦体動面積  且つ  ８．５≦体動量  且つ  １０≦心拍ゆらぎ  →  厳重警戒、
ｌ）１．８＜体動面積  且つ  ８．５＜体動量  且つ  心拍ゆらぎ＜１０  →  正常状態、
ｍ）上記以外（上記３要素のうち１つまたは２つの指標が閾値を超えた状態）  →  警戒、
【００４４】
なお、体動データ及び心拍等のデータが記憶部５に記憶されている場合は、体動測定時点とは時間的に異なった状況（例えば後日とか）での行動の危険度評価処理を実行できる。よって、特定の被検者にとっての、行動の危険度評価の日中の時間変動や長期間でみた季節変動などの傾向も探究することが可能となる。
【００４５】
以上の行動による危険評価結果を図に表すと、図８のようになる。図８は本記実施の形態の制御部４による行動の危険度評価結果を表示する図であるが、この図もまた図４、図６と同様に、特に出力部６が評価結果を画像で出力する表示装置である場合のディスプレイなどの画面を表す。図８において、折れ線グラフ状に描かれた線Ｌ３は行動の危険度評価結果を時系列で採取した点の軌跡であり、図自体は横軸を心拍ゆらぎ、縦軸を体動面積とするグラフである。図８には、さらに第３軸として、体動量が存在するが、体動量については、その閾値を超えると折れ線Ｌ３の途中に画面上の他の色とは異なった色（例えば「緑色」）に色付けされた点が表れ、且つ画面上にその緑色点が残る設定となっている。折れ線Ｌ３の先端点Ｐ３は現時点における行動の危険度評価結果を表す。図８の例においては、体動面積に関して「１．８」を閾値として、
１．８＜体動面積
の範囲を正常状態と評価し、また、心拍ゆらぎに関して「１０」を閾値として、
心拍ゆらぎ＜１０
の範囲を正常状態と評価する。さらに体動量に関して「８．５」を閾値として、
８．５＜体動量
の範囲を正常状態と評価する。
【００４６】
本実施の形態では、体動面積のデータと体動量のデータ、及び心拍ゆらぎのデータを行動危険評価部２０へ送付してデータ処理することにより、行動の危険度評価に関して上述のｌ）、ｍ）の評価を行うことができ図８では領域１２、領域１３、領域１４が警戒領域であるが、領域１４は他の警戒領域１２，１３とは異なり要注意警戒領域である。そして、上述した第３軸としての体動量が閾値を超えた状況が領域１４において発生する、すなわち、領域１４の中で緑色の点がつくと、厳重警戒となる。よって、折れ線Ｌ３の先端点Ｐ３が領域１２、領域１３、領域１４に入ったときは警戒状況であり、被検者に対して積極的に休息を採る措置が施される。また、先端点Ｐ３が領域１４に入っている間に緑色の点がつく（例えば、図８においてＰ４が緑色であるとする）と、厳重警戒状況であり、被検者に対して直ちに作業を止め、激しい運動は中止の措置が施される。これにより、より一層正確できめ細かい精神的疲労評価を行うことができる。なお、図８において、領域１５は本実施の形態の行動の危険度評価処理において「正常」と評価される領域を表す。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明による作業員の疲労状況評価方法及び装置によれば、リアプノフ指数と、身体的疲労指標或いはＷＢＧＴと、を組み合わせて被検者の種々の疲労状況評価を行うようにしており、環境条件による疲労評価に被検者の精神的状態を考慮した疲労を加味した評価を行うことができ、より一層現実に即した対策を採ることができるという有用性がある。
【符号の説明】
【００４８】
Ａ  疲労状況評価装置
１  脈波測定部
２  環境測定部
３  体動測定部
４  制御部
５  記憶部
６  出力部
１１  リアプノフ指数算出部
１２  心拍算出部
１３  心拍ゆらぎ算出部
１４  精神的疲労評価部
１５  体感暑さ指数（ＷＢＧＴ）算出部
１６  熱中症危険評価部
１７  Ｘ、Ｙ、Ｚ座標算出部
１８  体動面積算出部
１９  体動量算出部
２０  行動危険評価部
【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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【図７】
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【図８】
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