(57)【要約】【課題】疲労度判定の個人差が少なく、誤動作しにくく、心拍情報だけで信頼性の高い疲労度の判定を可能にする。【解決手段】被検体の心拍を表す信号を入力して経時的に変化する心拍数信号を心拍数演算手段である心拍数計測装置１２により演算し、この心拍数計測装置１２により演算された心拍数信号において急峻かつ一過性に心拍上昇する心拍変動を捉えて疲労度判定手段である解析装置１３によって疲労度を判定する。【選択図】　　　図１
2004081723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の心拍を表す信号を入力して経時的に変化する心拍数信号を演算する心拍数演算手段と、
前記心拍数演算手段により演算された心拍数信号において急峻かつ一過性に心拍上昇する心拍変動を捉えて疲労度を判定する疲労度判定手段と、
を備えたことを特徴とする疲労度判別システム。
【請求項２】
請求項１に記載の疲労度判別システムにおいて、
前記疲労度判定手段は、一定期間の心拍変動で前記心拍数信号に基づいて平均心拍数を算出する平均心拍数算出手段と、
前記平均心拍数を上回る領域の経過時間を測定する第１の経過時間測定手段と、
前記平均心拍数を下回る領域の経過時間を測定する第２の経過時間測定手段と、
前記第１の経過時間測定手段により測定された経過時間と前記第２の経過時間測定手段により測定された経過時間とを比較して疲労度情報を出力する比較出力手段と、
を備えたことを特徴とする疲労度判別システム。
【請求項３】
請求項１に記載の疲労度判別システムにおいて、
前記疲労度判定手段は、一定期間の心拍変動で前記心拍数信号に基づいて平均心拍数を算出する平均心拍数算出手段と、
前記平均心拍数を上回る領域の範囲の分散値を算出する第１の分散値算出手段と、
前記平均心拍数を下回る領域の範囲の分散値を算出する第２の分散値算出手段と、
前記第１の分散値算出手段により算出された分散値と前記第２の分散値算出手段により算出された分散値とを比較して疲労度情報を出力する比較出力手段と、を備えたことを特徴とする疲労度判別システム。
【請求項４】
被検体の心拍を表す信号を入力して予め設定された測定区間内におけるピーク値を検出し、そのピーク値間隔の時間を算出するピーク値間隔時間算出手段と、
前記ピーク値間隔時間算出手段により算出されたピーク値間隔時間の平均値を計測し、このピーク値間隔時間の平均値を上回る振幅と下回る振幅とを比較して疲労度を判定する疲労度判定手段と、
を備えたことを特徴とする疲労度判別システム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の疲労度判別システムにおいて、
前記疲労度判定手段により判定された被検体の疲労度が所定値を超えた場合に警報を発する警報手段を備えたことを特徴とする疲労度判別システム。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の疲労度判別システムにおいて、
前記疲労度判定手段にて処理される疲労度情報をリアルタイムに表示する表示手段を備えたことを特徴とする疲労度判別システム。
【請求項７】
被検体の心拍を表す信号を入力して経時的に変化する心拍数信号を演算する心拍数演算工程と、
前記心拍数演算工程により演算された心拍数信号において急峻かつ一過性に心拍上昇する心拍変動を捉えて疲労度を判定する疲労度判定工程と、
を含むことを特徴とする疲労度判別方法。
【請求項８】
請求項７に記載の疲労度判別方法において、
前記疲労度判定工程は、一定期間の心拍変動で前記心拍数信号に基づいて平均心拍数を算出する平均心拍数算出工程と、
前記平均心拍数を上回る領域の経過時間を測定する第１の経過時間測定工程と、
前記平均心拍数を下回る領域の経過時間を測定する第２の経過時間測定工程と、
前記第１の経過時間測定工程により測定された経過時間と前記第２の経過時間測定工程により測定された経過時間とを比較して疲労度情報を出力する比較出力工程と、
を含むことを特徴とする疲労度判別方法。
【請求項９】
請求項７に記載の疲労度判別方法において、
前記疲労度判定工程は、一定期間の心拍変動で前記心拍数信号に基づいて平均心拍数を算出する平均心拍数算出工程と、
前記平均心拍数を上回る領域の範囲の分散値を算出する第１の分散値算出工程と、
前記平均心拍数を下回る領域の範囲の分散値を算出する第２の分散値算出工程と、
前記第１の分散値算出工程により算出された分散値と前記第２の分散値算出工程により算出された分散値とを比較して疲労度情報を出力する比較出力工程と、
を含むことを特徴とする疲労度判別方法。
【請求項１０】
被検体の心拍を表す信号を入力して予め設定された測定区間内におけるピーク値を検出し、そのピーク値間隔の時間を算出するピーク値間隔時間算出工程と、
前記ピーク値間隔時間算出工程により算出されたピーク値間隔時間の平均値を計測し、このピーク値間隔時間の平均値を上回る振幅と下回る振幅とを比較して疲労度を判定する疲労度判定工程と、
を含むことを特徴とする疲労度判別方法。
【請求項１１】
請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の疲労度判別方法において、
前記疲労度判定工程により判定された被検体の疲労度が所定値を超えた場合に警報を発する警報工程を含むことを特徴とする疲労度判別方法。
【請求項１２】
請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の疲労度判別方法において、
前記疲労度判定工程にて処理される疲労度情報をリアルタイムに表示する表示工程を含むことを特徴とする疲労度判別方法。
【請求項１３】
コンピュータによって、被検体の心拍を表す心拍数信号に基づいて当該被検体の疲労度を判定する疲労度判別用プログラムであって、
前記コンピュータを、
被検体の心拍を表す信号を入力して経時的に変化する心拍数信号を演算する心拍数演算手段、
前記心拍数演算手段により演算された心拍数信号において急峻かつ一過性に心拍上昇する心拍変動を捉えて疲労度を判定する疲労度判定手段、
として機能させることを特徴とする疲労度判別用プログラム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の疲労度判別用プログラムにおいて、
前記コンピュータを疲労度判定手段として機能させる際に、
当該コンピュータを、
一定期間の心拍変動で前記心拍数信号に基づいて平均心拍数を算出する平均心拍数算出手段、
前記平均心拍数を上回る領域の経過時間を測定する第１の経過時間測定手段、前記平均心拍数を下回る領域の経過時間を測定する第２の経過時間測定手段、前記第１の経過時間測定手段により測定された経過時間と前記第２の経過時間測定手段により測定された経過時間とを比較して疲労度情報を出力する比較出力手段、
として機能させることを特徴とする疲労度判別用プログラム。
【請求項１５】
請求項１３に記載の疲労度判別用プログラムにおいて、
前記コンピュータを疲労度判定手段として機能させる際に、
当該コンピュータを、
一定期間の心拍変動で前記心拍数信号に基づいて平均心拍数を算出する平均心拍数算出手段、
前記平均心拍数を上回る領域の範囲の分散値を算出する第１の分散値算出手段、
前記平均心拍数を下回る領域の範囲の分散値を算出する第２の分散値算出手段、
前記第１の分散値算出手段により算出された分散値と前記第２の分散値算出手段により算出された分散値とを比較して疲労度情報を出力する比較出力手段、
として機能させることを特徴とする疲労度判別用プログラム。
【請求項１６】
コンピュータによって、被検体の心拍を表す心拍信号のピーク値間隔に基づいて当該被検体の疲労度を判定する疲労度判別用プログラムであって、
前記コンピュータを、
前記被検体の心拍を表す信号を入力して予め設定された測定区間内におけるピーク値を検出し、そのピーク値間隔の時間を算出するピーク値間隔時間算出手段、
前記ピーク値間隔時間算出手段により算出されたピーク値間隔時間の平均値を計測し、このピーク値間隔時間の平均値を上回る振幅と下回る振幅とを比較して疲労度を判定する疲労度判定手段、
として機能させることを特徴とする疲労度判別用プログラム。
【請求項１７】
請求項１３乃至１６のいずれか一項に記載の疲労度判別用プログラムにおいて、
前記コンピュータを、
前記疲労度判定手段により判定された被検体の疲労度が所定値を超えた場合に警報を発する警報手段として機能させることを特徴とする疲労度判別用プログラム。
【請求項１８】
請求項１３乃至１６のいずれか一項に記載の疲労度判別用プログラムにおいて、
前記コンピュータを、
前記疲労度判定手段にて処理される疲労度情報をリアルタイムに表示する表示手段として機能させることを特徴とする疲労度判別用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、疲労度判別システム、疲労度判別方法、および疲労度判別用プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の疲労度判定装置には、特開２００２−６５６５０公報に開示されたものがある。この疲労度判定装置は、運転者の心拍信号に基づいて停車時および走行時の心拍数と拍動間隔の変動を演算し、この演算結果の心拍数と拍動間隔変動を二次元座標に展開した場合の分布領域の時間的な推移傾向と、心拍数の瞬時増加の有無とに基づいて、運転者の疲労度を判定するようにしている。そして、従来の疲労度判定装置では、心拍数と拍動間隔変動を二次元座標上で、停車時の分布領域と走行時の分布領域とが接近するほど運転者の疲労度が高いと判定する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の疲労度判定装置では、疲労度を過去のデータと比較しているので、過去のデータが信頼することができない場合、判定の信頼性が低くなるという問題があった。そして、疲労度判定の個人差が大きいので、運転者の特定を行う必要がある。
【０００４】
さらに、従来の疲労度判定装置では、運転者の個人差、道路の走行状態、体調の変化により本当に疲労している状態であるか否かの判断が困難である。また、疲労度の誤検出を防止する目的で検出感度を低くすると、検出漏れが生じる反面、検出感度を高めると、誤検出が増えるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その課題の一例としては、疲労度判定の個人差が少なく、誤動作しにくく、心拍情報だけで信頼性の高い疲労度の判定が可能な疲労度判別システム、疲労度判別方法、および疲労度判別用プログラムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の疲労度判別システムの発明は、被検体の心拍を表す信号を入力して経時的に変化する心拍数信号を演算する心拍数演算手段と、前記心拍数演算手段により演算された心拍数信号において急峻かつ一過性に心拍上昇する心拍変動を捉えて疲労度を判定する疲労度判定手段と、を備えた構成を有している。
【０００７】
また、請求項４に記載の疲労度判別システムの発明は、被検体の心拍を表す信号を入力して予め設定された測定区間内におけるピーク値を検出し、そのピーク値間隔の時間を算出するピーク値間隔時間算出手段と、前記ピーク値間隔時間算出手段により算出されたピーク値間隔時間の平均値を計測し、この平均値を上回る振幅と下回る振幅とを比較して疲労度を判定する疲労度判定手段と、を備えた構成を有している。
【０００８】
さらに、請求項７に記載の疲労度判別方法の発明は、被検体の心拍を表す信号を入力して経時的に変化する心拍数信号を演算する心拍数演算工程と、前記心拍数演算工程により演算された心拍数信号において急峻かつ一過性に心拍上昇する心拍変動を捉えて疲労度を判定する疲労度判定工程と、を含む構成を有している。
【０００９】
そして、請求項１３に記載の疲労度判別用プログラムの発明は、コンピュータによって、被検体の心拍を表す心拍数信号に基づいて当該被検体の疲労度を判定する疲労度判別用プログラムであって、前記コンピュータを、被検体の心拍を表す信号を入力して経時的に変化する心拍数信号を演算する心拍数演算手段、前記心拍数演算手段により演算された心拍数信号において急峻かつ一過性に心拍上昇する心拍変動を捉えて疲労度を判定する疲労度判定手段、として機能させる構成を有している。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本願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は本願に係る疲労度判別システムの第１実施形態の構成を示すブロック図である。なお、本実施形態の疲労度判別システムは、例えば車両などの移動体に搭載され、被検体である運転者の心拍を表す信号を入力し、その心拍信号に基づいて心拍数を検出し、この心拍数信号に基づいて当該運転者の疲労度を判定するために用いられる。この場合、運転者の心拍を表す信号は、車両のハンドルセンサを通して心電図計測装置から生成される。他の実施形態も同様である。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態の疲労度判別システムは、被検体の心電図情報を検出する心電図計測装置１１と、この心電図計測装置１１の心電図情報から被検体の心拍を表す心拍信号を入力して経時的に変化する心拍数信号を演算する心拍数計測装置１２と、この心拍数計測装置１２により演算された心拍数信号において急峻かつ一過性に心拍上昇する心拍変動を捉えて疲労度を判定する解析装置１３と、この解析装置１３との間でデータの授受が行われ、当該解析装置１３を予め記憶されているプログラムに従って動作を実行させるためのメモリ１８と、解析装置１３により判定された被検体の疲労度が所定値を超えた場合に警報を発するブザーなどの警報装置１９と、解析装置１３にて処理される疲労度情報をリアルタイムに表示する疲労度表示装置２０とを備えて構成されている。
【００１３】
なお、例えば本実施形態の心拍数計測装置１２は、本発明の心拍数演算手段を、本実施形態の解析装置１３は、本発明の疲労度判定手段を、本実施形態の警報装置１９は、本発明の警報手段を、本実施形態の疲労度表示装置２０は、本発明の表示手段をそれぞれ構成している。
【００１４】
また、例えば心電図計測装置１１は、上述したようにハンドルの一部に運転者の心拍信号を検出する検出部（図示せず）を設け、当該検出部を両手で握ることによって心拍信号、すなわち、人体の心臓の活動電位の時間軸上の変化を検出するとともに、当該心臓の活動電位の時間軸上の変化に基づいて心電図波形データを生成し、当該心電図波形データに基づいて心拍信号を心拍数計測装置１２に出力する。
【００１５】
この心拍数計測装置１２は、心拍数を算出する場合、心電図計測装置１１にて生成した心電図波形データの各周期毎の最大値であるＲ波とＲ波の間隔を示す値を算出する（以下、ピーク値間隔データともいう。）とともに、当該Ｒ波とＲ波の間隔に、入力されたピーク間隔の値の逆数をとり、それを６０倍して１分間の心拍数を算出し、当該算出した心拍数信号を解析装置１３に出力する。
【００１６】
この解析装置１３は、上記のように心拍数計測装置１２により演算された心拍数信号において急峻かつ一過性に心拍上昇する心拍変動を捉えて疲労度を判定する。
【００１７】
すなわち、本実施形態の解析装置１３は、一定期間の心拍変動で心拍数信号に基づいて平均心拍数を算出する平均値計測部１４と、平均心拍数から一定の値を上回るようにオフセットした値を閾値として設定する閾値設定部１５ａと、平均心拍数から一定の値を下回るようにオフセットした値を閾値として設定する閾値設定部１５ｂと、平均心拍数を上回る領域の経過時間を測定する経過時間測定部１６ａと、平均心拍数を下回る領域の経過時間を測定する経過時間測定部１６ｂと、経過時間測定部１６ａにより測定された平均心拍数を上回る領域の経過時間と経過時間測定部１６ｂにより測定された平均心拍数を下回る領域の経過時間とを比較して疲労度情報を出力する比較出力部１７とを備えて構成されている。
【００１８】
なお、例えば本実施形態の平均値計測部１４は、本発明の平均心拍数算出手段を、本実施形態の経過時間測定部１６ａは、本発明の第１の経過時間測定手段を、本実施形態の経過時間測定部１６ｂは、本発明の第２の経過時間測定手段を、本実施形態の比較出力部１３ｃは、本発明の比較出力手段をそれぞれ構成している。
【００１９】
次に、本実施形態の疲労度判別処理手順を図２のフローチャートに基づいて説明する。
【００２０】
まず、心電図計測装置１１により計測した被検体の心電図情報から被検体の心拍を表す心拍信号を入力し、心拍数計測装置１２により経時的に変化する心拍数信号を演算する（ステップＳ１）。具体的には、心拍数計測装置１２で１０秒間ごとの心拍数を算出する。
【００２１】
ステップＳ２の疲労度判定処理は、解析装置１３によって実行され、後述する図３に示すフローチャートに従って処理される。
【００２２】
そして、ステップＳ３で運転者の疲労度が大きいか否かを判断し、疲労度が所定値を超えた場合には、警報装置１９に警報指令信号を出力するとともに、疲労度表示装置２０に表示指令信号を出力する（ステップＳ４）。
【００２３】
一方、ステップＳ３で疲労度が所定値以下の場合には、疲労度表示装置２０に疲労状態を表示指令信号としてリアルタイムに出力する（ステップＳ５）。
【００２４】
次に、図２のステップＳ２の疲労度判定処理を図３に示すフローチャートに従って説明する。
【００２５】
まず、心拍数計測装置１２で１０秒間ごとに心拍数を算出し、この心拍数に基づいて解析装置１３の平均値計測部１４では、計測期間を１００秒間（約１７分間）とし平均心拍数を算出する。この平均心拍数をＨＲとする（ステップＳ１１）。
【００２６】
次いで、解析装置１３は、平均心拍数ＨＲの閾値を設定する。すなわち、平均心拍数ＨＲから一定の値をオフセットし（この場合には１拍数）、平均心拍数ＨＲを上回る上側閾値ｓｈ１を閾値設定部１５ａにより設定するとともに、平均心拍数ＨＲを下回る下側閾値ｓｈ２を閾値設定部１５ｂにより設定する。したがって、上側閾値ｓｈ１は平均心拍数ＨＲ＋１で、下側閾値ｓｈ２は平均心拍数ＨＲ−１である（ステップＳ１２）。
【００２７】
なお、本実施形態では、図４および図５に示すように平均心拍数ＨＲを７５とし、上側閾値ｓｈ１を７６、下側閾値ｓｈ２を７４としている。
【００２８】
さらに、心拍数が上側閾値ｓｈ１を上回る領域の経過時間をＴＨとし、この経過時間ＴＨを経過時間測定部１６ａにより測定するとともに、下側閾値ｓｈ２を下回る領域の経過時間をＴＬとし、この経過時間ＴＬを経過時間測定部１６ｂにより測定する（ステップＳ１３）。
【００２９】
そして、解析装置１３の比較出力部１７は、経過時間測定部１６ａにより測定された平均心拍数を上回る領域の経過時間ＴＨと、経過時間測定部１６ｂにより平均心拍数を下回る領域の経過時間ＴＬとを比較して疲労度情報を出力する（ステップＳ１４）。
【００３０】
したがって、運転者の疲労度Ｆは、
【００３１】
【数１】
Ｆ＝（ＴＬ／ＴＨ−１）×１００
となる。
【００３２】
図４は高速道路走行中に運転者に疲労感が現れている状態を示す波形図である。図４に示すように、１００ポイントの心拍数データで、上側閾値ｓｈ１を上回るものが３０ポイント、下側閾値ｓｈ２を下回るものが４１ポイントであった。したがって、疲労度Ｆは、
【００３３】
【数２】
Ｆ＝（４１／３０−１）×１００＝４１
である。この疲労度Ｆは、閾値を３０とし、その値を超えると疲れていると判断される一方、その値未満であれば疲れていないと判断される。
【００３４】
よって、この場合には、疲労度Ｆの値が４１と閾値３０より大きいので、疲れていると判断される。この状態は、図６に示すように疲労度表示装置２０に表示されると同時に、警報装置１９から警報が発せられる。
【００３５】
また、図５は市街地走行中に運転者に疲労感が現れていない状態を示す波形図である。図５に示すように、１００ポイントの心拍数データで、上側閾値ｓｈ１を上回るものが３９ポイント、下側閾値ｓｈ２を下回るものが３９ポイントであった。したがって、疲労度Ｆは、
【００３６】
【数３】
Ｆ＝（３９／３９−１）×１００＝０
である。よって、この場合には疲労度Ｆの値が０と閾値３０より小さいので、疲れていないと判断することができる。この疲労度Ｆの値は、図６に示す疲労度表示装置２０にリアルタイムに表示される。
【００３７】
この疲労度表示装置２０は、図６に示すように疲労度表示部２０ａに疲労度Ｆの値が表示されるとともに、疲労度Ｆの値が大きい場合に「休憩が必要です。」という休憩を促す旨が表示され、心拍数表示部２０ｂに平均心拍数が表示され、波形表示部２０ｃに代表波形データがそれぞれ表示される。
【００３８】
このように本実施形態によれば、心電図計測装置１１の心電図情報から被検体の心拍を表す心拍信号を入力して経時的に変化する心拍数信号を演算する心拍数計測装置１２と、この心拍数計測装置１２により演算された心拍数信号において急峻かつ一過性に心拍上昇する心拍変動を捉えて疲労度を判定する解析装置１３とを備えたことにより、疲労度判定の個人差が少なく、誤動作しにくく、車両の各種情報がなくても心拍情報だけで信頼性の高い疲労度の判定が可能となる。
【００３９】
また、本実施形態によれば、解析装置１３は、一定期間の心拍変動で心拍数信号に基づいて平均心拍数を算出する平均値計測部１４と、平均心拍数を上回る領域の経過時間を測定する経過時間測定部１６ａと、平均心拍数を下回る領域の経過時間を測定する経過時間測定部１６ｂと、経過時間測定部１６ａにより測定された平均心拍数を上回る領域の経過時間と経過時間測定部１６ｂにより測定された平均心拍数を下回る領域の経過時間とを比較して疲労度情報を出力する比較出力部１３ｃとを備えたことにより、疲労度判定の個人差が少なく、誤動作しにくく、車両の各種情報がなくても心拍情報だけで信頼性の高い疲労度の判定が可能となる。
【００４０】
さらに、本実施形態によれば、解析装置１３により判定された運転者の疲労度が所定値を超えた場合に警報を発する警報装置１９を備えたことにより、運転者にとって疲労度が大きく無理して運転している状態が判る。
【００４１】
そして、本実施形態によれば、解析装置１３にて処理される疲労度情報を疲労度表示装置２０にリアルタイムに表示することにより、運転者にとって疲労度がどの程度の状態で運転しているかを常時判断することができる。
【００４２】
（第２実施形態）
図７は本願に係る疲労度判別システムの第２実施形態の構成を示すブロック図である。なお、前記第１実施形態と同一の構成部分には、同一の符号を付して説明を省略する。他の実施形態も同様である。
【００４３】
図７に示すように、本実施形態の疲労度判別システムは、被検体の心電図情報を検出する心電図計測装置１１と、この心電図計測装置１１の心電図情報から被検体の心拍を表す心拍信号を入力して経時的に変化する心拍数信号を演算する心拍数計測装置１２と、この心拍数計測装置１２により演算された心拍数信号において急峻かつ一過性に心拍上昇する心拍変動を捉えて疲労度を判定する解析装置２３と、この解析装置２３との間でデータの授受が行われ、当該解析装置２３を予め記憶されているプログラムに従って動作を実行させるためのメモリ１８と、解析装置２３により判定された被検体の疲労度が所定値を超えた場合に警報を発するブザーなどの警報装置１９と、解析装置２３にて処理される疲労度情報をリアルタイムに表示する疲労度表示装置２０とを備えて構成されている。
【００４４】
本実施形態の解析装置２３は、一定期間の心拍変動で心拍数信号に基づいて平均心拍数を算出する平均値計測部１４と、平均心拍数を上回る領域の範囲の分散値を算出する分散値算出部２４ａと、平均心拍数を下回る領域の範囲の分散値を算出する分散値算出部２４ｂと、分散値算出部２４ａにより算出された平均心拍数を上回る領域の範囲の分散値と分散値算出部２４ｂにより算出された平均心拍数を下回る領域の範囲の分散値とを比較して疲労度情報を出力する比較出力部１７とを備えて構成されている。
【００４５】
なお、例えば本実施形態の分散値算出部２４ａは、本発明の第１の分散値算出手段を、本実施形態の分散値算出部２４ｂは、本発明の第２の分散値算出手段をそれぞれ構成している。
【００４６】
なお、本実施形態の疲労度判別処理手順の全体フローは、図２に示すフローチャートと同様であるものの、図２のステップＳ２の疲労度判定処理が前記第１実施形態と異なるので、その処理を図８に示すフローチャートに従って説明する。以下の各実施形態のフローチャートも同様である。
【００４７】
まず、心拍数計測装置１２で１０秒間ごとに心拍数を算出し、この心拍数に基づいて解析装置１３の平均値算出部１４では、計測期間を１００秒間（約１７分間）とし平均心拍数を算出する。ここで、平均心拍数をＨＲとする（ステップＳ２１）。
【００４８】
次いで、分散値算出部２４ａは、平均値以上の領域の心拍の分散値を計算し、その分散値をＨＲＨとする。すなわち、分散値算出部２４ａは、平均心拍数ＨＲを上回る領域の範囲の分散値を算出する（ステップＳ２２）。
【００４９】
また、分散値算出部２４ｂは、平均値以下の領域の心拍の分散値を計算し、その分散値をＨＲＬとする。すなわち、分散値算出部２４ｂは、平均心拍数ＨＲを下回る領域の範囲の分散値を算出する（ステップＳ２３）。
【００５０】
そして、解析装置２３の比較出力部１７は、分散値算出部２４ａにより算出された分散値ＨＲＨと、分散値算出部２４ｂにより算出された分散値ＨＲＬとを比較して疲労度情報を出力する（ステップＳ２４）。
【００５１】
したがって、運転者の疲労度Ｆは、
【００５２】
【数４】
Ｆ＝ＨＲＨ−ＨＲＬ
となり、図９に示すようにＨＲＨ＞ＨＲＬであるならば、疲労度が大きいと判断される一方、図１０に示すようにＨＲＨ＜ＨＲＬであるならば、疲労度が少ないと判断される。これら疲労度Ｆの値は、図６に示す疲労度表示装置２０にリアルタイムに表示される。なお、図９に示すＨＲＨ＞ＨＲＬの場合には、警報装置１９から警報が発せられる。
【００５３】
すなわち、本実施形態では、一定期間の心拍変動で、平均心拍数ＨＲを上回るデータ領域Ｗ１と、平均心拍数ＨＲを下回るデータ領域Ｗ２とをそれぞれ算出し、これらのデータ領域Ｗ１とデータ領域Ｗ２とを比較出力部１７により比較し、図９に示すようにデータ領域Ｗ１の密度がデータ領域Ｗ２より疎であれば、疲労度が大きいと判断される一方、図１０に示すようにデータ領域Ｗ１の密度がデータ領域Ｗ２より密であれば、疲労度が少ないと判断される。
【００５４】
このように本実施形態によれば、解析装置２３は、一定期間の心拍変動で心拍数信号に基づいて平均心拍数ＨＲを算出する平均値計測部１４と、平均心拍数ＨＲを上回る領域の範囲の分散値ＨＲＨを算出する分散値算出部２４ａと、平均心拍数ＨＲを下回る領域の範囲の分散値ＨＲＬを算出する分散値算出部２４ｂと、分散値算出部２４ａにより算出された分散値ＨＲＨと分散値算出部２４ｂにより算出された分散値ＨＲＬとを比較して疲労度情報を出力する比較出力部１７とを備えたことにより、疲労度判定の個人差が少なく、誤動作しにくく、車両の各種情報がなくても心拍情報だけで信頼性の高い疲労度の判定が可能となる。
【００５５】
換言すれば、本実施形態は、一定期間の心拍変動で、平均心拍数ＨＲを上回るデータ領域Ｗ１と、平均心拍数ＨＲを下回るデータ領域Ｗ２とをそれぞれ算出し、これらのデータ領域Ｗ１とデータ領域Ｗ２とを比較出力部１７により双方の疎密を比較することで、疲労度判定の個人差が少なく、誤動作しにくく、車両の各種情報がなくても心拍情報だけで信頼性の高い疲労度の判定が可能となる。
【００５６】
その他の構成および作用は、前記第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００５７】
（第３実施形態）
図１１は本願に係る疲労度判別システムの第３実施形態を示すフローチャートである。
【００５８】
本実施形態では、テンプレートデータをメモリ１８に格納しておき、このテンプレートデータと心拍数計測装置１２により得られた心拍数信号をマッチドフィルタによりマッチング処理を行い、上に凸の波形の出現頻度および大きさを図示しない検出部により検出することにより、疲労度を計算するようにしている。
【００５９】
すなわち、図１１に示すように、まずメモリ１８からテンプレートデータ読出し、このこのテンプレートデータと心拍数計測装置１２により得られた心拍数信号をマッチドフィルタによりマッチング処理を行う（ステップＳ３１，Ｓ３２）。
【００６０】
次いで、マッチング処理した波形に基づいて上に凸の波形の出現頻度および大きさを検出部により検出することにより、疲労度を計算する（ステップＳ３３，Ｓ３４）。
【００６１】
このように本実施形態によれば、テンプレートデータをメモリ１８に格納しておき、このテンプレートデータと心拍数計測装置１２により得られた心拍数信号をマッチドフィルタによりマッチング処理を行い、上に凸の波形の出現頻度および大きさを図示しない検出部により検出することにより、疲労度を計算するようにしたので、疲労度判定の個人差が少なく、誤動作しにくく、車両の各種情報がなくても心拍情報だけで信頼性の高い疲労度の判定が可能となる。
【００６２】
（第４実施形態）
図１２は本願に係る疲労度判別システムの第４実施形態の構成を示すブロック図である。
【００６３】
図１２に示すように、本実施形態の疲労度判別システムは、被検体の心電図情報を検出する心電図計測装置１１と、この心電図情報の波形から被検体の心拍を表す信号を入力して予め設定された測定区間内におけるピーク値を検出し、そのピーク値間隔（Ｒ−Ｒ間隔）の時間を算出するピーク検出・算出部３２と、このピーク検出・算出部３２により算出されたピーク値間隔時間の平均値を計測し、この平均値を上回る振幅と下回る振幅とを比較して疲労度を判定する解析装置３３とを備えて構成されている。
【００６４】
なお、例えば本実施形態のピーク検出・算出部３２は、本発明のピーク値間隔時間算出手段を、本実施形態の解析装置３３は、本発明の疲労度判定手段をそれぞれ構成している。
【００６５】
解析装置３３は、ピーク検出・算出部３２により算出されたピーク値間隔時間の平均値を計測する平均値計測部１４と、ピーク値間隔時間の極大値を計測する極大値計測部３４ａと、ピーク値間隔時間の極小値を計測する極小値計測部３４ｂと、ピーク値間隔時間の平均値を上回る振幅と下回る振幅とを比較して疲労度情報を出力する比較出力部１７とを備えて構成されている。
【００６６】
次に、本実施形態の疲労度判定処理の原理を図１３（Ａ），（Ｂ）に示すＲ−Ｒ間隔時間の波形図に従って説明する。
【００６７】
心電図計測装置１１にて生成した心電図波形データから周期毎の最大値であるＲ波を検出し、Ｒ波とＲ波の間隔（Ｒ−Ｒ間隔）に、入力されたピーク間隔の値の逆数をとり、それを６０倍すると１分間の心拍数が算出される。
【００６８】
そして、例えば車両運転時において、疲労時には心拍数が低下し、つまりＲ−Ｒ間隔が大きくなり、図１３（Ａ）に示すように下側に凸のスパイク状の波形Ａ，Ｂ，Ｃを計測すれば、疲労の尺度になると考えられる。
【００６９】
したがって、図１３（Ｂ）に示すように、ある測定区間内での平均値ＲＲ−ａｖ、極大値ＲＲ−ｍａｘ、極小値ＲＲ−ｍｉｎをそれぞれ計測し、その測定区間内で平均値ＲＲ−ａｖより上側の振幅ＲＲ−ｕｐと下側の振幅ＲＲ−ｄｏｗｎとを比較すると、下側の振幅ＲＲ−ｄｏｗｎの方が大きくなる。そこで、疲労の尺度Ｋとして
【００７０】
【数５】
Ｋ＝ＲＲ−ｄｏｗｎ／ＲＲ−ｕｐ
を計算し、Ｋ＞１の場合には疲労が大きく、Ｋ＜１の場合には疲労が少ないと判断することができる。ここで、
【００７１】
【数６】
ＲＲ−ｕｐ＝（ＲＲ−ｍａｘ）−（ＲＲ−ａｖ）
【００７２】
【数７】
ＲＲ−ｄｏｗｎ＝（ＲＲ−ａｖ）−（ＲＲ−ｍｉｎ）
である。
【００７３】
次に、本実施形態の疲労度判定処理を図１４に示すフローチャートに従って説明する。
【００７４】
まず、ピーク検出・算出部３２で心電図波形データから被検体の心拍を表す信号を入力して予め設定された測定区間内におけるピーク値を検出し、そのピーク値間隔（Ｒ−Ｒ間隔）の時間を算出し、その平均値ＲＲ−ａｖを平均値計測部１４により計測する（ステップＳ４１）。
【００７５】
次いで、極大値計測部３４ａにより予め設定された測定区間内における極大値ＲＲ−ｍａｘを計測するとともに、極小値計測部３４ｂにより極小値ＲＲ−ｍｉｎを計測する（ステップＳ４２，Ｓ４３）。
【００７６】
そして、平均値ＲＲ−ａｖを上回る振幅ＲＲ−ｕｐと、平均値ＲＲ−ａｖを下回る振幅ＲＲ−ｄｏｗｎをそれぞれ計算する（ステップＳ４４，Ｓ４５）。
【００７７】
さらに、比較出力部１７により平均値ＲＲ−ａｖを上回る振幅ＲＲ−ｕｐと、平均値ＲＲ−ａｖを下回る振幅ＲＲ−ｄｏｗｎとを比較して疲労度情報を出力する。すなわち、上述したようにＫ＝ＲＲ−ｄｏｗｎ／ＲＲ−ｕｐを計算し、Ｋ＞１の場合には疲労が大きく警報装置１９から警報が発せられ、Ｋ＜１の場合には疲労が少ないと判断され、図６に示す疲労度表示装置２０にリアルタイムに表示される。
【００７８】
このように本実施形態によれば、心電図情報の波形から被検体の心拍を表す信号を入力して予め設定された測定区間内におけるピーク値を検出し、そのピーク値間隔（Ｒ−Ｒ間隔）の時間を算出するピーク検出・算出部３２と、このピーク検出・算出部３２により算出されたピーク値間隔時間の平均値を計測し、この平均値を上回る振幅と下回る振幅とを比較して疲労度を判定する解析装置３３とを備えたことにより、疲労度判定の個人差が少なく、誤動作しにくく、車両の各種情報がなくても心拍情報だけで信頼性の高い疲労度の判定が可能となる。
【００７９】
以上のように各実施形態では、上述した疲労度判別システムにより疲労度を判別するようにしたが、疲労度判別システムにコンピュータ、フレキシブルディスクまたはハードディスクなどの記録媒体を備え、この記録媒体に上述した疲労度判別処理を実行するプログラムを格納し、コンピュータによって疲労度判別プログラムを読み込むことにより、上記各実施形態と同様の疲労度判別処理を実行するようにしてもよい。
【００８０】
なお、上記各実施形態は、車両運転中の運転者の疲労度を判別する場合に適用したが、これに限らず別な作業を行っている者にも適用可能である。例えば、学習中の疲労度を判別し、その疲労度が大きければ学習者に対して警報を発して休憩を促すようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願に係る疲労度判別システムの第１実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態の疲労度判別処理手順を示すフローチャートである。
【図３】図２のステップＳ２の疲労度判定処理を示すフローチャートである。
【図４】第１実施形態において高速道路走行中に運転者に疲労感が現れている状態を示す波形図である。
【図５】第１実施形態において市街地走行中に運転者に疲労感が現れていない状態を示す波形図である。
【図６】第１実施形態の疲労度表示装置を示す拡大図である。
【図７】本願に係る疲労度判別システムの第２実施形態の構成を示すブロック図である。
【図８】第２実施形態の疲労度判定処理を示すフローチャートである。
【図９】第２実施形態において疲労時の心拍変動を示す波形図である。
【図１０】第２実施形態において通常時の心拍変動を示す波形図である。
【図１１】本願に係る疲労度判別システムの第３実施形態を示すフローチャートである。
【図１２】本願に係る疲労度判別システムの第４実施形態の構成を示すブロック図である。
【図１３】（Ａ），（Ｂ）は第４実施形態の疲労度判定処理の原理を示す波形図である。
【図１４】第４実施形態の疲労度判定処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１１　心電図計測装置
１２　心拍数計測装置
１３　解析装置
１４　平均値計測部
１５ａ，１５ｂ　閾値設定部
１６ａ，１６ｂ　経過時間測定部
１７　比較出力部
１８　メモリ
１９　警報装置
２０　疲労度表示装置
２３　解析装置
２４ａ，２４ｂ　分散値算出部
３２　ピーク検出・算出部
３３　解析装置
３４ａ　極大値計測部
３４ｂ　極小値計測部
【図１】
2004081723.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004081723.tif 000007
【図６】
2004081723.tif 000008
【図７】
2004081723.tif 000009
【図８】
2004081723.tif 000010
【図９】
2004081723.tif 000011
【図１０】
2004081723.tif 000012
【図１１】
2004081723.tif 000013
【図１２】
2004081723.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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