(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転手の脳波を入力する脳波入力手段１と、入力した脳波から、人が眠りに入ろうとする状態を示すシータ波や、人の睡眠中に現れるデルタ波、覚醒時の脳波であるアルファ波とベータ波を分析する脳波分析手段２と、車両の自動制動手段３から成り、
アルファ波、もしくは、ベータ波の脳波全体に対する比率が  所定の値よりも高まった時に、脳波分析手段２より  自動制動手段３へ、ブレーキ解除指示を出すことにより、自動制動の解除を行うようにした、脳波による制動装置で、
脳波の全体に対して  シータ波の占める比率が  所定の値よりも高まった時に、脳波分析手段２より、自動制動手段３へ  エンジンブレーキ指示を出すことにより、その車両のエンジンブレーキを自動的にかけるようにした、もしくは、
脳波の全体に対して、シータ波とデルタ波の積算値の占める比率が、所定の値よりも高まった時に、脳波分析手段２より自動制動手段３へ、ハーフブレーキ指示を出すことにより、その車両のハーフブレーキを自動的にかけるようにした、もしくは、
脳波の全体に対して、デルタ波の占める比率が、所定の値よりも高まった時に、脳波分析手段２より  自動制動手段３へ、フルブレーキ指示を出すことにより、その車両のフルブレーキを自動的に  かけるようにした、脳波による制動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、車両のブレーキやエンジンブレーキを自動的に、脳波により働かせるためのものである。
【０００２】
【従来の技術】
実開平５−３０７９６は、脳波を利用して、ドライバーの眠りを検出して、照明により、その眠りを防止せんとするものである。同様に、警告音を発するものも提案されている。
特開昭６２−７１７２７では、車間距離により自動的に、制動を行う仕組みが開示されている。
脳波によりブレーキを  掛けることは、米国特許５４９２３９４でも、若干、ふれられておる。
米国特許４９４９７２６では、脳波パターンにより、おもちゃを動かす仕組みが提案さている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ドライバーが、目が覚めておるならば、車間距離で自動ブレーキを架ける必要は、ほとんど無いといえる。交差点付近では、車間距離ゼロのことが、ひんぱんにある。したがって、特開昭６２−７１７２７は、運転手が、ぼんやり運転や、わきみ運転をしていた時に有効と思われる。ドライバーの居ねむり運転時には、車が、あらぬ方向に進み車間距離の計測が的確に行われず、その自動制動が適宜行われなくなる可能性も有る。
眠気の強い時には、明るいところでも、又、ラジオの音量を  かなり大きくしても、眠りこんでしまうことが有り、この意味において  実開平５−３０７９６は、不十分である。
米国特許５４９２３９４では、居ねむりと脳波の関係が開示されておらず、脳波が  どんな条件の時に、居ねむりと判断し、自動ブレーキを  かけるのかが開示されておらぬ。
米国特許４９４９７２６は、おそらく  最近隣先行技術と思われるが、
本発明のように、「居ねむり」時の、つまり、意識が消失しつつある時、
もしくは、消失した後の脳波を検出して、自動的にブレーキを掛けるのとは違い、「覚醒時」の脳波を用いて、手足は使わず、「意識的に」脳波で、おもちゃを動かしたり、ブレーキを掛けようとするものであり、本発明とは、趣旨が異なる。
米国特許４９４９７２６では、睡眠時のδ波について、触れていない。
又、登録済みの脳波パターンを用いて、おもちゃを動かしたり、止めたりする方法を論じておるが、  しかし、居ねむり運転中の脳波パターンを事前に、安全に得ることは、困難であろうし、また、その方法を開示していない。
完全な睡眠に陥った状態を取り扱うのであれば、ベッドで就寝した時の脳波パターン＜これは、得やすい＞と、車上で熟睡中の脳波パターンは  一致するかもしれないが、それは  δ波の領域のことで、米国特許４９４９７２６の取り扱い範囲外である。  しかも、この先行技術を使えたとしても、熟睡状態に陥る迄には、少なくとも、１０秒、もしくは、数秒間は  居ねむり状態ゆえ、その間に
車は事故を起こすだろう。ゆえに、それは  意味が無い。
また、ベッドの上で居ねむりする時と、運転中に居ねむりをする時の、脳波スペクトル、脳波パターンの同一性を論じることは、できないだろう。
両者の微妙な違い、又、個人、個人でも脳波が異なることを考えると、単に、おもちゃを動かしたり、止めたりするケースと違い、運転中の居ねむり事故防止とゆう、重大なケースでは、運転中の居ねむりの判定に、ベッド上での居ねむりの脳波パターンを登録して用いることが  できようか。
又、居ねむり運転時の脳波パターンを、取得できようか。取得できた時とは、すなわち、事故が  まさに  起こらんとする時である。
本発明では、ユーザの居ねむりパラメータを、ユーザ自身により、本システムへフィードバックすることにより、上記の課題を克服している。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
脳波入力手段１と、
その脳波から、人が眠りに入ろうとする状態を示すシータ波や、既に睡眠中のときに現れるデルタ波を分析するための脳波分析手段２と、
車両の自動制動を行う、自動制動手段３から構成されるものである。
【０００５】
【作用】
車両の運転手の脳波が、脳波入力手段１により、本システムに取りこまれ、その脳波は、脳波分析手段２により解析され、
シータ波、もしくは、デルタ波、あるいは、その中間の脳波が検出され、
それが事前に定められた条件を満たす時、自動制動手段３が働き、車両は自動的にエンジンブレーキもしくはブレーキが働く。
【０００６】
脳波の全体に対して、θ波の占める比率が高まった時に、エンジンブレーキを自動的にかけ、
脳波全体における、θ波とδ波の積算値の比率が高まった時にハーフブレーキを自動的にかけ、
脳波全体でのδ波の比率が高まった時に、フルブレーキを自動的に  かけるようにしてもよい。
【０００７】
【実施例】
脳波入力手段１としては、脳波計を用いることができる。
脳波分析手段２は、増幅器６、帯域通過フィルタ７、Ａ／Ｄコンバータ８、及び、コンピュータ９、もしくは、マイクロプロセサ９から成るものであり、
図９、コンピュータ９は、車載の既存の＜他の目的のための制御用の＞コンピュータ、マイクロプロセサを流用することもできる。＜処理容量に十分な余裕が有れば。＞
処理速度向上の観点からは、脳波分析手段２専用のコンピュータを搭載し、それにより得た解析結果を、＜制御用の＞既存のマイクロプロセサへ渡し、そこから自動制動手段３などへ再度、指示を転送しても良い。
脳波のうち、δ波は睡眠時に現れるもので  ０．５〜３．５Ｈｚ。
θ波は居ねむりし始める時に現れるものであり  ３．５〜７．５Ｈｚ。
上記のδ波、θ波の周波数帯域の  とりかたは、脳医学の進歩に伴い、今後、少し変わる可能性が有る。
ほかに覚醒時に現れるα波、β波も  あることが知られている。
車両の自動制動手段３としては、特開昭６２−７１７２７＜公報  ｐ１５６、右下コラム、第７行〜ｐ１５７，右上コラム第５行＞に、優れた一例が開示されておる。又、米国特許５４９２３９４は、単なる自動制動手段としては、立派な一例である。
【０００８】
脳波入力手段１と  先駆的な脳波分析手段を統合した、優れた先行技術が
ＨＡＬ＜Ｈｅｍｉｓｐｈｅｒｉｃ  Ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ  Ｌｅｖｅｌ
Ｄｅｔｅｃｔｏｒ＞として知られておる。Ｓｔｅｖｅ  Ｃｉａｒｃｉａ
＜Ｊｕｌｙ  １９８８、”ＢＹＴＥ”、Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ  Ｏｎ  ｔｈｅ  Ｂｒａｉｎ＞  ここでは、本システムにとって意味が有り、脳波分析手段２の特徴となる部分、つまり、ユーザの居ねむりパラメータを、本システムへユーザ自身によりフィードバックし、本システムによる  居ねむり判断の精度を高めて行く手順を中心に述べる。
入力された脳波は、高速フーリエ変換＜専用のプログラムが広く普及している＞することで、その周波数成分が得られる。その周波数分布をＢ（ｆ）とする。
ここにｆは、脳波の周波数であり、Ｂ（ｆ）は脳波の強度、脳波信号の振幅である。これをθ波やδ波の周波数帯域で積分したものが、いわゆるθ波、δ波の信号強度である。
それらを元にして、図２のδｐ、図３のθｐが得られる。
ここで図２、図３の分母は、脳波の全周波数成分＜０．５〜３０．５Ｈｚ＞についての、脳波信号の積分値であり。図２の分子は、δ波の脳波信号の積分値である。図３の分子は、θ波の脳波信号積分値である。
δｐは、脳波の全成分中で、δ波が占める比率であり、
θｐは、脳波の全成分中で、θ波が占める比率である。
【０００９】
δｐ，θｐと共に、図４、図５のδｐ’、θｐ’をもちいることができる。
図４、図５で  ｍａｘ（δ）は  δ波の信号成分の最大値である。
ｍａｘ（θ）は、θ波の信号成分の最大値である。
ｍａｘ（α）は、α波＜７．５〜１３．５Ｈｚ＞の信号成分の最大値。
ｍａｘ（β）は、β波＜１３．５〜３０．５Ｈｚ＞の信号成分の最大値。
δｐ’は、δ波、θ波、α波、β波の各信号成分の最大値のみに着目して、そのうちのδ波の比率を表す者であり、同様に、θｐ’は  θ波の比率を表しておる。以上、δ波やθ波が、全脳波成分のうちで占める比率を表す、二つの方法を述べたのであるが、これら  以外でも、δ波やθ波が全脳波に占める比率を表す、より適切な計算式が  脳医学の進歩により発見されたならば、それをソフトウエアとして組みこむことは、困難では  あるまい。
【００１０】
上記の解析手順が、脳波分析手段２のコンピュータ９の中に  ソフトウエア化されており、たとえば、１０ｍｓ単位で計算される。＜時速６０ｋｍ／ｈの速度だと、秒速  約１７ｍ／ｓ、１０ｍｓの間に１７ｃｍ進む。１０ｍｓは、脳波の時間的変化の点で、小さな値だといえるし、道路が直線である限り、車体の速度制御の点からも十分であろう．もちろん、高速道路での走行を考えれば、前記  各比率の算出時間は短いほど良いのであり、５ｍｓ単位であっても良い。幸い、実用化の観点からは、マイクロプロセサは、ますます高速化しつつ、安価になりつつある。＿＞
かくして、θｐ，δｐ，αｐ，βｐ及びθｐ’，δｐ’αｐ’，βｐ’が算出される。
θ波が、他の脳波の成分に比して強くなったならば、一例として、θｐ＞０．７  居ねむりを始めた可能性が、大である。そこで、その旨をアナウンスしつつエンジンブレーキを  かける。このアナウンスはテープレコーダ、もしくは、半導体ＩＣに登録したものを、脳波分析手段２のコンピュータ９の指示により、再生するのである。これは、容易にソフトウエア化できる。
エンジンブレーキは、脳波分析手段２のコンピュータ９の指示が、自動制動手段３に伝達され、行われる。
ここで、０．７とゆう数値を用いたが、ドライバーが  アナウンスの出かた、つまり、エンジンブレーキを自動的に行うタイミングが早すぎると感じたならば、  ドライバーは、計器パネルのキーボードからこれを  たとえば、０．８へ変えることができる。
逆に、アナウンス、自動制動の掛かりかたが遅いと感じたならば、一例として、０．６を変更入力すればよい。
こうして、ユーザは  各人の体質に応じた最適値を、コンピュータ９、つまり、脳波分析手段２へ使わせることができる。
【００１１】
同様に、θｐ’＞０．７になった時も、居ねむりを始めた可能性が有るので、その旨アナウンスしつつ、エンジンブレーキをかける。
ユーザが、居ねむりの検出手続として、θｐ’を用いたほうが、θｐを用いることより、効果的だと判断したら、θｐ＞０．７の０．７の代わりに１を入力する。すると、θｐ＞１は起こりえないので、この条件はシステムにより無視される。
【００１２】
他のα波、β波に対して、θ波とδ波の成分が強くなったならば、一例としてθｐ  ＋  δｐ  ＞  ０．７  なら、居ねむりが進んだ可能性が高いので、その旨、やや大きな音でアナウンスしつつ、ブレーキ油圧を少し高めた程度の、ハーフブレーキをかける。同時にブレーキランプを点灯せしめる。いずれも、脳波分析手段２のコンピュータ９により、それぞれへ  ＜ブレーキについては自動制動手段３へ＞指示を出すことにより  なされる。
ユーザが使っていて、この自動ブレーキの出かたが早すぎると感じたなら、上記０．７を、一例として、０．８へ修正入力すればよい。
また、この自動ブレーキの出かたが、遅すぎると感じたなら、この０．７を一例として、０．６へ修正すればよい。
【００１３】
θｐ’  ＋  δｐ’  ＞  ０．７  になった時も、居ねむり状態が進んだ可能性が高いので、その旨、やや大きな音量でアナウンスしつつ、ハーフブレーキを
かける。同時にブレーキランプを点灯せしめる。
但し、ユーザが本システムを使用していて、居ねむりが進んだ状態の検出として、θｐ＋δｐ＞０．７のほうが、θｐ’＋δｐ’＞０．７より優れておると判断したなら、θｐ’＋δｐ’＞１．０とゆう条件を、キーボードより指定すれば、＜本来これは、起こり得ないので＞  以後、θｐ＋δｐ＞０．７のみが、本システムにとって有効なものとなる。
【００１４】
他のα波、β波、θ波に対して、δ波の比率が大きくなったら、一例として、δｐ  ＞  ０．７  となったら、完全な居ねむり状態になった可能性が高いので、大きな、もしくは、特大の音量で、その旨、アナウンスしつつ、急ブレーキ程度の、フルブレーキを  かける。同時にブレーキランプを点灯せしめる。いずれも、脳波分析手段２のコンピュータ９により、それぞれへ  ＜ブレーキについては自動制動手段３へ＞指示をだすことにより、これは
なされる。
風船状の緩衝体を装着していたら、予備的にそれを、部分的に半分程度、ふくらませてもよい。また、夜間においては、後続車両の便のために、室内灯を
すべて点灯せしめてもよい。
ユーザが使用していて、この急ブレーキのタイミングが早すぎると感じたら前記の０．７に代えて、一例として  ０．８  を変更入力すればよい。
この急ブレーキのタイミングが遅すぎると感じたら、一例として、０．６を入力すればよい。
【００１５】
同様に、δｐ’  ＞  ０．７  になった時も、完全な居ねむり状態に陥った可能性が高いので、その旨、大声でアナウンスしつつ、フルブレーキを  かける。
ユーザが、居ねむりに  完全に陥ったことの検出手段として、δｐを用いた方が、δｐ’を用いることよりも、効果が有ると判断したら、δｐ’  ＞  ０．７の  ０．７  の代わりに  １．０  を入力すればよい。
なお、脳波の測定中に、被測定者が  体を動かすと、それが  測定に影響するのであるが、本システムでは  居ねむりし始め〜完全な居ねむりの間を対象にしておるので、上記の問題が  生じる余地は小さく、脳波の極低周波成分の的確な増幅が  可能となろう。
【００１６】
図６は、上記の制御パラメータの入力画面の一例である。
下線部は、入力可能項目であることを示す。「ｖｏｌｕｍｅ」は、各ケースのアナウンスの音量の程度を示し、これらも変更入力できる。
このような画面は、ＢＡＳＩＣ  もしくは  Ｖｉｓｕａｌ  Ｂａｓｉｃで容易に実現できる。入力された値が、前記のように脳波分析手段２で使われるのである。
【００１７】
自動制動手段３の一例は、図７、図８に示されておるが、
前記のエンジンブレーキによる制動力を生み出すには、スロットルアクチュエータ１２へ、駆動信号を出し、第２スロットルバルブ１４の閉制御をする。
また、ハーフブレーキ、フルブレーキによる制動力を得るには、ブレーキアクチュエータ４２へ、それぞれに対応するハーフブレーキ用、フルブレーキ用の駆動信号を出す。
なお、θ波、δ波の周波数帯域では、単純にゆうと、脳波の周波数が低いほど、睡眠の深さが大きいともいえるので、積分値の比率δｐ、θｐではなく、ピーク値の比率、θｐ’，δｐ’を本システムで採用するときには、
ハーフブレーキをかけるにあたり、θ波、δ波のピーク値を与える、それぞれの周波数の平均値とブレーキ油圧とを逆比例せしめて、その平均値周波数が、より
δ波に偏した周波数では、ブレーキ油圧をフルブレーキの時に  ちかずけ、それが  よりθ波に偏した周波数では、ブレーキ油圧を  小さめにして、制動をかけるのもよい。
【００１８】
積分値の比率δｐ，θｐを採用する時でも、上記のピーク値を与える、両周波数の平均値に相当する、実効的な平均値を求めることにより、同様のことができよう。
【００１９】
図６で、ユーザが規程した条件が、どれも  成立しなくなった時、つまり、システムにより、ユーザーが  目を覚ました  と判断される時には、スロットルアクチュエータ１２及びブレーキアクチュエータ４２への駆動信号の出力が無くなると同時に、本システムにより、それまでの自動制動は解除されるのである。特開昭６２−７１７２７では、ブレーキペダルの踏みこみをもって、自動制動を解除しておるが、本システムでは、α波、β波が脳波全体に占める比率が高くなったことをもって、自動制動の解除がされるのである。
【００２０】
【発明の効果】
ドライバーが居ねむり運転時に、その車両へ自動的にブレーキをかけるので、その車を安全に停止させる可能性が  出てくる。
また、たとえ、居ねむりのために、なんらかの衝突事故に至ったとしても、本システムによる減速効果で、衝突時の衝撃を低減せしめることができ、事故の程度が軽減される可能性が高くなる。
ドライバーが、運転中に心臓疾患に陥って、意識不明になった時にも、同様の効果が期待できる。
なお、本発明を用いて、ベッド上ではなく、運転中に居ねむりする時の脳波スペクトルを  安全に取得できる。  それには、コンピュータ９のディスク＜図示せず＞へ、本システムの自動制動が働いた時点の脳波パターンを、＜時刻と共に＞書き込めばよい。これは、コンピュータ９により、容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本システムの概略構成図
【図２】積分値により、δ波の比率を求めるための計算式
【図３】積分値により、θ波の比率を求めるための計算式
【図４】最大値により、δ波の比率を求めるための計算式。
図５の中の説明文をも参照。
【図５】最大値により、θ波の比率を求めるための計算式
【図６】エンジンブレーキ、ハーフブレーキ、フルブレーキを自動的に行う基準値を与えるための、入力画面の一例
【図７】自動制動手段３の概略構成図。
ブレーキペダルにより生じる制動に関わる部分は、除かれている。
【図８】自動制動手段３を、やや詳しく表現した、本システムのブロック図
【図９】脳波分析手段２のブロック図
【符号の説明】
１は  脳波入力手段
２は  脳波分析手段
３は  自動制動手段
６は  増幅機
７は  帯域フィルタ
８は  Ａ／Ｄコンバータ
９は  コンピュータ
１２は  スロットルアクチュエータ
１３は  スロットルリンク。１２により駆動される。
１４は  第２スロットルバルブ。１３で開閉動作して吸気量を調整する。
２３は  サブマスタシリンダ。運転者のブレーキペダルの操作によらず、ブレーキ油圧を発生するためのもの。
２４は  車輪
２６は  車輪に設けられたホイールシリンダ。
３２は  チェンジバルブ。２３にて発生されるブレーキ油圧が、２６に伝達されるためのもので、シャトル弁からなる。
４０は  油圧ポンプやリザーバからなる圧力発生源
４２はブレーキアクチュエータ。２３を駆動してブレーキ油圧を発生するためのもの。
【図１】
0004054905.tif 000002
【図２】
0004054905.tif 000003
【図３】
0004054905.tif 000004
【図４】
0004054905.tif 000005
【図５】
0004054905.tif 000006
【図６】
0004054905.tif 000007
【図７】
0004054905.tif 000008
【図８】
0004054905.tif 000009
【図９】
0004054905.tif 000010