(57)【要約】【課題】作業者が危険を感じた状態を精度良く検知することにより作業環境の安全性向上を図ることができる危険状態検知方法および危険状態記録装置を提供する。【解決手段】作業環境における危険状態を検知する方法であって、作業者のＧＳＲと、作業者の心拍数又は脈拍数とを生理情報として計測するステップ、および、前記生理情報の時系列変化に基づいて、判定対象時刻における危険状態発生の有無を判定するステップを備える。【選択図】    図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業環境における危険状態を検知する方法であって、
作業者のＧＳＲと、作業者の心拍数又は脈拍数とを生理情報として計測するステップ、および、
前記生理情報の時系列変化に基づいて、判定対象時刻における危険状態発生の有無を判定するステップを備える危険状態検知方法。
【請求項２】
前記危険状態発生の有無を判定するステップは、
前記判定対象時刻から所定時間ｔ１（ｓｅｃ）を経過後のＧＳＲ値が、前記判定対象時刻のＧＳＲ値よりも所定電気コンダクタンスｃ１（μｍｈｏ）  以上高く、且つ、前記判定対象時刻前の所定時間ｔ２（ｓｅｃ）の間における瞬時心拍数又は瞬時脈拍数の最小値が、前記判定対象時刻後の所定時間ｔ３（ｓｅｃ）の間における瞬時心拍数又は瞬時脈拍数の最小値よりも大きい場合に、前記判定対象時刻において危険状態が発生したと判定するステップを備える請求項１に記載の危険状態検知方法。
【請求項３】
前記所定時間ｔ１は、２．５〜２０（ｓｅｃ）であり、
前記所定電気コンダクタンスｃ１は、０．０２〜１．３（μｍｈｏ）であり、前記所定時間ｔ２は、３〜６６（ｓｅｃ）であり、
前記所定時間ｔ３は、６〜６６（ｓｅｃ）である請求項２に記載の危険状態検知方法。
【請求項４】
前記作業者の視野の少なくとも一部を連続的に撮像し、画像情報を生成するステップ、および、
危険状態が発生したと判定された前記判定対象時刻に対応する前記画像情報を特定するステップを更に備える請求項１から３のいずれかに記載の危険状態検知方法。
【請求項５】
作業環境における危険状態を記録する装置であって、
作業者のＧＳＲと、作業者の心拍数又は脈拍数とを生理情報として計測する計測手段、
前記生理情報を記憶する記憶手段、
前記生理情報の時系列変化に基づいて、判定対象時刻における危険状態発生の有無を判定する危険状態判定手段、
前記作業者の視野の少なくとも一部を連続的に撮像し、画像情報を生成する撮像手段、および、
前記危険状態判定手段により危険状態が発生したと判定された前記判定対象時刻に対応する前記画像情報を特定する危険状態特定手段を備える危険状態記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業環境における危険状態を検知する危険状態検知方法、および、作業環境における危険状態を記録する危険状態記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建設現場、道路、福祉施設等のように危険性を内包する作業環境においては、実際に事故が起きた事例だけでなく、事故には至らなくても作業者が危険を感じた事例（いわゆる「ひやり・はっと」事例）を蓄積して分析することが行われている。従来、このような事例の蓄積は、危険な状況を実際に体験した作業者からの報告に基づいて行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、「ひやり・はっと」の場面は実際の事故件数の数十倍はあると言われているにも拘わらず、単に危険を感じたというだけでは作業者に届出義務が課されない場合が多いため、分析に必要な報告件数が集まりにくいのが現状である。
【０００４】
また、特に実害がなければ作業者からの届出が遅れがちになるため、時間の経過と共に作業者の記憶が薄れて正確な状況を再現しにくいという問題もあった。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決すべくなされたものであって、作業者が危険を感じた状態を精度良く検知することにより作業環境の安全性向上を図ることができる危険状態検知方法および危険状態記録装置の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の前記目的は、作業環境における危険状態を検知する方法であって、作業者のＧＳＲと、作業者の心拍数又は脈拍数とを生理情報として計測するステップ、および、前記生理情報の時系列変化に基づいて、判定対象時刻における危険状態発生の有無を判定するステップを備える危険状態検知方法により達成される。
【０００７】
前記危険状態発生の有無を判定するステップは、前記判定対象時刻から所定時間ｔ１（ｓｅｃ）を経過後のＧＳＲ値が、前記判定対象時刻のＧＳＲ値よりも所定電気コンダクタンスｃ１（μｍｈｏ）  以上高く、且つ、前記判定対象時刻前の所定時間ｔ２（ｓｅｃ）の間における瞬時心拍数又は瞬時脈拍数の最小値が、前記判定対象時刻後の所定時間ｔ３（ｓｅｃ）の間における瞬時心拍数又は瞬時脈拍数の最小値よりも大きい場合に、前記判定対象時刻において危険状態が発生したと判定するステップを備えることができる。
【０００８】
この場合、前記所定時間ｔ１は、２．５〜２０（ｓｅｃ）であることが好ましく、前記所定電気コンダクタンスｃ１は、０．０２〜１．３（μｍｈｏ）であることが好ましく、前記所定時間ｔ２は、３〜６６（ｓｅｃ）であることが好ましく、前記所定時間ｔ３は、６〜６６（ｓｅｃ）であることが好ましい。
【０００９】
特に、９９％以上の検知感度を得るには，前記所定時間ｔ１は、３．５〜１７．５（ｓｅｃ）であることがより好ましく、前記所定電気コンダクタンスｃ１は、  ０．０２〜０．１４（μｍｈｏ）であることがより好ましく、前記所定時間ｔ２は、３〜２４（ｓｅｃ）であることがより好ましく、前記所定時間ｔ３は、２１〜６６（ｓｅｃ）であることがより好ましい。ここでパラメータ値の範囲を決めるにあたり，検知感度をその評価指標として考慮した理由は，本アルゴリズムが、危険でない場面を危険と誤検知することよりも、危険場面を検知できないことを避けることが第一優先と考えられるからである。
【００１０】
上述した危険状態検知方法は、前記作業者の視野の少なくとも一部を連続的に撮像し、画像情報を生成するステップ、および、危険状態が発生したと判定された前記判定対象時刻に対応する前記画像情報を特定するステップを更に備えることができる。
【００１１】
また、本発明の前記目的は、作業環境における危険状態を記録する装置であって、作業者のＧＳＲと、作業者の心拍数又は脈拍数とを生理情報として計測する計測手段、前記生理情報を記憶する記憶手段、前記生理情報の時系列変化に基づいて、判定対象時刻における危険状態発生の有無を判定する危険状態判定手段、前記作業者の視野の少なくとも一部を連続的に撮像し、画像情報を生成する撮像手段、および、前記危険状態判定手段により危険状態が発生したと判定された前記判定対象時刻に対応する前記画像情報を特定する危険状態特定手段を備える危険状態記録装置により達成される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の一実態形態に係る危険状態検知方法について説明する。本発明者らは、作業者から得られる各種生理情報の中で、危険状態を検知するのに有効な情報を検討したところ、作業者のＧＳＲ（ｇａｌｖａｎｉｃ  ｓｋｉｎ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ：皮膚電気反射）と、作業者の心拍数（又は脈拍数）とに着目することにより、危険状態を高精度に検知できることを実験により見出した。
【００１３】
ＧＳＲは、作業者が強い刺激を受けた場合の発汗に伴う皮膚電気コンダクタンスの変化である。被験者に対して銃声などの刺激を与える前後のＧＳＲ値を測定したところ、例えば図１に示すように、刺激発生後に急激に増加することがわかった。ここで、ＧＳＲ値は、皮膚電気コンダクタンスであり、μｍｈｏの単位で表される。
【００１４】
このように、ＧＳＲ値は、「ひやり・はっと」のような危険状態を検知するのに有効な生理情報と考えられるため、本発明者らは、前面、左右面及び床面の計４面にステレオ画像を投影可能な大型のＶＲ（ヴァーチャルリアリティ）装置を用いて仮想的な建設作業現場を再現し、この仮想作業空間内において鉄骨落下などの被験者が「ひやり・はっと」するようなイベントを発生させて、被験者の主観により「ひやり・はっと」した場面を申告してもらい、被験者のＧＳＲ値の変化に基づく危険状態の検知精度を調べた。この結果を図２に示す。
【００１５】
図２は、イベント発生時におけるＧＳＲ値よりも、イベント発生からｔ１（ｓｅｃ）経過後のＧＳＲ値がｃ１（μｍｈｏ）以上高くなった場合に、イベント発生時において危険状態が発生したと判定する場合の、（ａ）感度（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）および（ｂ）特異度（ｓｐｅｃｉｆｉｃｉｔｙ）を鳥瞰図で示しており、横軸をｔ１（３ｓｅｃ刻み）、縦軸をｃ１（０．０２μｍｈｏ刻み）としている。ここで、感度とは、イベント発生回数に対する検知回数の割合であり、感度が高いほど、イベント発生時における検知率が高いことを示している。また、特異度とは、検定回数に対する非発生非検知数（イベント非発生時に検知しなかった回数）の割合であり、特異度が高いほど、イベント非発生時における誤検知率が低いことを示している。
【００１６】
感度は、図２（ａ）に示すように、ｔ１が０の時にはほぼ０であるが、ｔ１を大きくするにつれて増加しており、実際に刺激を受けてからＧＳＲ値が変化するまでにタイムラグが生じている様子がわかる。一方、ｃ１を大きくするにつれて、ｔ１が同じであっても感度は低下している。このように、感度を良好にする観点からは、ｔ１を大きくして、ｃ１を小さくすることが好ましい。
【００１７】
これに対し、特異度は、図２（ｂ）に示すように、ｃ１が０に近づくにつれて急激に低下し、誤検知率が高くなっていることがわかる。また、ｔ１を大きくした場合も、特異度は低下する傾向にある。このように、特異度を良好にする観点からは、ｔ１を小さくして、ｃ１を大きくすることが好ましい。
【００１８】
以上より、感度および特異度の双方を良好に維持するためには、ｔ１およびｃ１をそれぞれ所定の範囲に設定すればよいことがわかる。図２に示す実験結果から、ｔ１については７０％以上の検知感度を達成するためには，２．５〜２０ｓｅｃの範囲に設定することが好ましく、８０％以上の検知感度を達成するためには，３〜２０ｓｅｃの範囲に設定することがより好ましく、９９％以上の検知感度を達成するためには、３．５〜１７．５ｓｅｃの範囲に設定することが更に好ましい。また、ｃ１については、７０％以上の検知感度を達成するためには，０．０２〜１．３μｍｈｏの範囲に設定することが好ましく、８０％以上の検知感度を達成するためには，０．０２〜０．７μｍｈｏの範囲に設定することがより好ましく、９９％以上の検知感度を達成するためには，０．０２〜０．１４μｍｈｏの範囲に設定することが更に好ましい。ここでパラメータ値の範囲を決めるにあたり，検知感度をその評価指標として考慮した理由は，本アルゴリズムが危険場面を検知できないことを避けることが第一優先と考えられるからである。
また、本発明者らが、被験者に対して銃声などの刺激を与える前後の瞬時心拍数を測定したところ、例えば図３に示すように、刺激発生直後に一旦増加した後、時間の経過によって刺激発生前よりも低下することがわかった。瞬時心拍数は、被験者の心拍１拍毎に求めた値である。
【００１９】
このように、瞬時心拍数は、「ひやり・はっと」のような危険状態を検知するのに有効な生理情報と考えられるため、上記と同様にＶＲ装置を用いて、被験者の心拍数の変化に基づく危険状態の検知精度を調べた。この結果を図４に示す。
【００２０】
図４は、イベント発生前のｔ２（ｓｅｃ）間における瞬時心拍数の最小値が、イベント発生後のｔ３（ｓｅｃ）間における瞬時心拍数の最小値よりも大きい場合に、イベント発生時において危険状態が発生したと判定する場合の、（ａ）感度（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）および（ｂ）特異度（ｓｐｅｃｉｆｉｃｉｔｙ）を鳥瞰図で示しており、横軸をｔ２（３ｓｅｃ刻み）、縦軸をｔ３（３ｓｅｃ刻み）としている。尚、瞬時心拍数が３０以下の範囲をアーチファクトとして除外している。
【００２１】
図４（ａ）に示すように、感度を良好にする観点からは、ｔ２を小さくして、ｔ３を大きくすることが好ましい。一方、図４（ｂ）に示すように、特異度を良好にする観点からは、ｔ２を大きくして、ｔ３を小さくすることが好ましい。したがって、感度および特異度の双方を良好に維持するためには、ｔ２およびｔ３をそれぞれ所定の範囲に設定すればよいことがわかる。図４に示す実験結果から、ｔ２については８０％以上の検知感度を達成するためには，３〜６６ｓｅｃの範囲に設定することが好ましく、９０％以上の検知感度を達成するためには，３〜５７ｓｅｃの範囲に設定することがより好ましく、９９％以上の検知感度を達成するためには，３〜２４ｓｅｃの範囲に設定することが更に好ましい。また、ｔ３については、９０％以上の検知感度を達成するためには，６〜６６ｓｅｃの範囲に設定することが好ましく、９９％以上の検知感度を達成するためには，２１〜６６ｓｅｃの範囲に設定することが更に好ましい。ここでパラメータ値の範囲を決めるにあたり，検知感度をその評価指標として考慮した理由は，本アルゴリズムが危険場面を検知できないことを避けることが第一優先と考えられるからである。
上述した瞬時心拍数についての検討は、これを瞬時脈拍数においても同様の結果が得られることを、本発明者らは実験により確認した。瞬時脈拍数についても、１拍毎に求めた値を使用することができる。
【００２２】
このように、ＧＳＲ値と瞬時心拍数（又は瞬時脈拍数）は、いずれも危険状態を検知するのに有効な生理情報であるが、双方間においては質的に独立性の高い情報である。したがって、任意の判定対象時刻に対して、ＧＳＲ値並びに瞬時心拍数（又は瞬時脈拍数）の双方が上述した条件を満たす場合に、前記判定対象時刻において危険状態が発生したと判定することにより、危険状態発生の検知精度を高めることができる。
【００２３】
次に、本発明の一実態形態に係る危険状態記録装置について説明する。図５は、本発明の一実施形態に係る危険状態記録装置の構成を示すブロック図である。同図に示すように、危険状態記録装置１は、生理情報計測装置１０、判定処理装置２０、撮像装置３０および画像記録装置４０から構成されている。
【００２４】
生理情報計測装置１０は、図６に示すように手袋状に構成されており、左手にはめた際に人差し指および中指に相当する位置にそれぞれＧＳＲ導出用電極１２，１４が設けられ、薬指に相当する位置に脈拍導出用電極１６が設けられている。生理情報計測装置１０は、判定処理装置２０に接続されている。
【００２５】
判定処理装置２０は、生理情報記憶部２２および危険状態判定部２４を備えており、図６に示すように左手の手首に装着可能に構成されている。生理情報記憶部２２は、生理情報計測装置１０から入力されたＧＳＲおよび脈拍数についての生理情報を記憶する。危険状態判定部２４は、生理情報記憶部２２に格納された生理情報の時系列変化に基づいて、予め設定された判定条件に従い、判定対象時刻における危険状態発生の有無を判定し、危険状態発生と判定した判定対象時刻を撮像装置３０に出力する。
【００２６】
撮像装置３０は、撮像部３２、画像信号処理部３４、画像情報記憶部３６および危険状態特定部３８を備えており、図７に示すようにヘルメット状に構成されて頭部に装着可能とされている。撮像部３２は、例えばＣＣＤカメラであり、作業者の視野の少なくとも一部を撮影する。画像信号処理部３４は、撮像部３２から入力された画像信号をデジタル情報に変換し、生成された画像情報を画像情報記憶部３６に格納する。危険状態特定手段３８は、危険状態判定部２４から入力された判定対象時刻に対応する画像情報を画像情報記憶部３６から抽出し、画像記録装置４０に出力する。
【００２７】
画像記録装置４０は、右手手首に装着可能に構成されており、撮像手段３０から入力された画像情報を記憶する。
【００２８】
以上の構成を備えた危険状態記録装置１は、作業者のＧＳＲ値および脈拍数が生理情報計測装置１０において常時計測され、生理情報として生理情報記憶部２２に格納される。また、作業者の視野が撮像装置３０により常時撮像され、画像情報として画像情報記憶部３６に格納される。
【００２９】
危険状態判定部２４は、生理情報計測装置１０が計測を開始してから所定時間が経過した後に、格納された生理情報に基づいて危険状態の判定を開始する。具体的には、まず、危険状態が発生したか否かの判定対象となる判定対象時刻を設定し、判定対象時刻からｔ１（ｓｅｃ）を経過した後のＧＳＲ値が、判定対象時刻のＧＳＲ値よりもｃ１（μｍｈｏ）以上高く、且つ、判定対象時刻前のｔ２（ｓｅｃ）間における瞬時脈拍数の最小値が、判定対象時刻後のｔ３（ｓｅｃ）間における瞬時脈拍数の最小値よりも大きい場合に、判定対象時刻において危険状態が発生したと判定する。ｔ１，ｃ１，ｔ２およびｔ３の値については、上述した範囲で適宜定めることができるが、本実施形態においては、ｔ１＝４．５、ｃ１＝０．１２、ｔ２＝９、ｔ３＝６６としている。危険状態判定部２４は、判定対象時刻を所定の時間（例えば３秒）ずつ変化させながら、上述した危険状態の判定を繰り返し行い、危険状態が発生したと判定した各判定対象時刻を撮像手段３０に出力する。
【００３０】
撮像手段３０は、各判定対象時刻に対応する画像情報（例えば、判定対象時刻前後の約３秒間の動画情報）を画像情報記憶部３６から抽出し、画像記録装置４０に出力する。こうして、画像記録装置４０には作業者が危険を感じた状態に対応する画像情報のみが格納されるので、この画像情報を分析することにより作業現場における危険な状況や場所を容易に特定することが可能になり、作業環境の安全性向上を図ることができる。
【００３１】
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明の具体的な態様が上記実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態の危険状態記録装置は、作業者のＧＳＲ値および瞬時脈拍数に基づいて危険状態の判定を行っているが、作業者のＧＳＲ値および瞬時心拍数に基づいて、本実施形態と同様に危険状態の判定を行うことも可能である。
【００３２】
また、本実施形態の危険状態記録装置は、生理情報計測装置１０を手袋状にして、判定処理装置２０を手首に装着可能としているが、作業性を損なわない限り、構成は特に限定されるものではなく、例えば、生理情報計測装置１０を靴下状にして各電極１２，１４，１６を足の指に取り付け、判定処理装置２０を足首に装着可能に構成することも可能である。
【００３３】
また、本実施形態のように、危険状態と判定された判定対象時刻に対応する画像情報を抽出する代わりに、危険状態と判定した直後に音声等で知らせる報知手段を設けることにより、作業者が危険状態をその場で認識できるようにしてもよい。
【００３４】
また、本実施形態において、危険状態判定部２４は、生理情報計測装置１０による計測と並行して危険状態の判定を行うようにしているが、生理情報計測装置１０による計測が完了した後に、危険状態の判定を開始するようにしてもよい。
【００３５】
また、本実施形態において、危険状態特定部３８は、危険状態が発生したと判定した判定対象時刻に対応する画像情報を抽出して、画像記録装置４０に格納するようにしているが、前記判定対象時刻に対応する画像情報を特定することが可能であれば、他の方法とすることもできる。例えば、危険状態特定部３８は、画像情報記憶部３６に格納された画像情報のうち、危険状態が発生したと判定された判定対象時刻の前後所定時間に対応する画像情報に対して、視覚や音声により識別可能な加工を施すように構成することもできる。
【００３６】
また、本実施形態において、撮像装置３０は、撮像して得られた画像情報を全て画像情報記憶部３６に格納するようにしているが、この画像情報記憶部３６は、所定時間を経過した古い画像情報を削除して新たな画像情報を書き込むことが可能なイメージバッファなどとすることも可能である。
【００３７】
【実施例】
上述したＶＲ装置を使用した仮想の建設作業現場において危険な場面を発生させ、被験者２１名（健常男性：１８〜２９歳）に対して「ひやり・はっと」状態の検知精度の確認を行った。検知アルゴリズムとしては、被験者のＧＳＲおよび心拍数を計測することにより、判定対象時刻から４．５秒を経過した後のＧＳＲ値が、判定対象時刻のＧＳＲ値よりも０．１２μｍｈｏ以上高く、且つ、判定対象時刻前の９秒間における瞬時心拍数の最小値が、判定対象時刻後の６６秒間における瞬時脈拍数の最小値よりも大きい場合に、判定対象時刻において危険状態が発生したと判定した。
【００３８】
この結果、安静立位（静的）状態では、感度（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）＝１（１００％）、特異度（ｓｐｅｃｉｆｉｃｉｔｙ）＝０．９０（９０％）であり、自転車こぎ（動的）状態では、感度＝１（１００％）、特異度＝０．８７（８７％）であり、静的状態および動的状態のいずれにおいても、感度および特異度の双方について良好な検知結果を得ることができた。
【００３９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、作業者が危険を感じた状態を精度良く検知することにより作業環境の安全性向上を図ることができる危険状態検知方法および危険状態記録装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＧＳＲ値の時系列変化の一例を示す図である。
【図２】ＧＳＲ値に基づき危険状態の発生を判定する場合の（ａ）感度および（ｂ）特異度を示す図である。
【図３】瞬時心拍数の時系列変化の一例を示す図である。
【図４】瞬時心拍数に基づき危険状態の発生を判定する場合の（ａ）感度および（ｂ）特異度を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る危険状態記録装置の構成を示すブロック図である。
【図６】前記危険状態記録装置の要部概略構成図である。
【図７】前記危険状態記録装置の他の要部概略構成図である。
【符号の説明】
１  危険状態記録装置
１０  生理情報計測装置
１２，１４  ＧＳＲ導出用電極
１６  脈拍導出用電極
２０  判定処理装置
２２  生理情報記憶部
２４  危険状態判定部
３０  撮像装置
３２  撮像部
３４  画像信号処理部
３６  画像情報記憶部
３８  危険状態特定部
４０  画像記録装置
【図１】
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【図２】
2004305239.tif 000004
【図３】
2004305239.tif 000005
【図４】
2004305239.tif 000006
【図５】
2004305239.tif 000007
【図６】
2004305239.tif 000008
【図７】
2004305239.tif 000009