JPH08173394A

JPH08173394A - 居眠り警告装置

Info

Publication number: JPH08173394A
Application number: JP6322875A
Authority: JP
Inventors: Yumi Nakajima; 由美中島
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1994-12-26
Filing date: 1994-12-26
Publication date: 1996-07-09
Anticipated expiration: 2017-04-02
Also published as: JP3271451B2

Abstract

(57)【要約】【目的】車両における居眠り運転の防止等のために使用
することの出来る居眠り警告装置に関し、ドライバー等
の被験者の居眠り特性にかかわらずに居眠り状態を正確
に検出して警告を発生する。【構成】覚醒時に所定心拍数分又は所定時間のＲＲＩ値
の平均値を越えるＲＲＩ値の積分値の所定倍の閾値を求
め、その後の所定心拍数分又は所定時間のＲＲＩ値の
内、該平均値を越えるＲＲＩ値を積分し該積分値が該閾
値を越えているときに警告発生手段を付勢するが、該積
分値が該閾値を越えないときには一定心拍数分又は一定
時間のＲＲＩ値の新平均値を求め、該新平均値が旧平均
値より一定値以上大きいときには該新平均値を越えたＲ
ＲＩ値の積分値を求めてその所定倍を新閾値として更新
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は居眠り警告装置に関し、
特に車両における居眠り運転の防止等のために使用する
ことの出来る居眠り警告装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、交通事故の増大に伴って各ドライ
バーには安全運転の必要性が益々高まっているが、居眠
り運転も交通事故の大きな原因の一つに挙げられている
ことからその防止手段が種々講じられている。

【０００３】例えば、実開平5-39506号公報において
は、腕バンドに設けられた心拍数センサーによりドライ
バーの心拍数を検出し、この心拍数が規定値以下になっ
た場合、ドライバーの覚醒度が低下していると判断して
ドライバーに警告を与え注意を喚起するという技術が示
されている。

【０００４】一般に、運転中に眠気を催した場合、ドラ
イバーは眠気を拭い去ろうとして意識的にまたは無意識
に欠伸や背伸びしたり座り直したりするなどの行動（こ
の様な眠気に伴って起こる行動を副次行動と呼んでい
る）を起こすことが多い。

【０００５】通常、眠くなると心拍数は減少するが、副
次行動の多いドライバーの場合は心拍数の一時的な増加
が混入することが多くなるため、結果的に図５に示すよ
うに覚醒時の心拍数の平均値（同図（ａ））と居眠り運
転時の心拍数の平均値（同図（ｂ））は殆ど変わらなく
なってしまう。

【０００６】従って、このようなドライバーの居眠り
は、上記のような従来技術の如く単に心拍数の低下のみ
で居眠りを検出することは出来ない。

【０００７】そこで、本出願人は特願平6-22736号にお
いて、心拍数の平均値を用いずに居眠りを正確に検出し
て警告を発生することを目的とした装置を開示した。そ
の内容は次のとおりである。

【０００８】＜特願平6-22736号の内容＞心拍生信号は
図６の心電図に示すような波形をしており、この心電図
の一番高い山をＲ波と呼んでおり、Ｒ波とＲ波との間隔
をＲＲＩ（Ｒ−Ｒ Interval)と呼んでいる。このＲＲＩ
値は図５における心拍間隔（又は心拍数）に対応するも
のである。

【０００９】このＲＲＩの長さを心拍センサーの出力信
号として与えられるＲ波とＲ波との心拍間隔から読み取
り、一拍毎にプロットすると図７に示すような心拍変動
波形となる。

【００１０】この心拍変動波形においては、心臓は常に
一定の間隔で拍動している訳ではなく絶えず変動し揺ら
いでいる。

【００１１】図７のグラフは、ＲＲＩの長さを縦軸にと
っているので心拍が早くなればＲＲＩの値は低くなり、
心拍が遅くなればＲＲＩが高くなることを示している。
また、ドライバーが眠気を催して心拍が遅くなってくる
とＲＲＩは上昇し予め求めておいた覚醒時の平均値Ｘ₀
よりも値が高くなることが多くなる。

【００１２】今、この様な心拍変動波形において、図示
の区間に於ける平均値は覚醒時の平均値Ｘ₀と殆ど同
じになってしまうが、居眠りが徐々に進行して行く状態
を示す積分値は黒く塗り潰した部分の方が覚醒時の値よ
り大きくなって現れるので居眠りとして判定することが
出来る。

【００１３】また、区間においては、この平均値は明
らかに上記の平均値Ｘ₀以下となってしまい居眠り検出
は出来ないが、黒く塗り潰した部分の面積（積分値）を
求め、この値が基準値以上か否かを調べれば居眠り検出
を行うことが出来ることとなる。

【００１４】そこで、この居眠り警告装置を装着した時
（即ち覚醒時）に心拍センサーによって検出された所定
拍数分又は所定時間の全ＲＲＩ値を求め且つその平均値
を求めると共にこの平均値を越えるＲＲＩ値の積分値を
所定倍して閾値として決めておく。なお、「拍数」とは
隣接した心拍で構成される１ビートの数を言い、ＲＲＩ
と等価な心拍数とは異なる。

【００１５】このように覚醒時にＲＲＩ値の平均値と閾
値とを求めておき、その後、例えば自動車を走行させた
時等において、上記と同様の所定拍数分又は所定時間の
ＲＲＩ値を求め、これらのＲＲＩ値の内上記のように求
めておいた平均値を越えるＲＲＩ値を積分する。即ち、
図７の黒く塗りつぶした部分の面積を求めることにな
る。

【００１６】そして、この積分値が上記の閾値を越えて
いる時には警告発生手段をコントロールユニットから付
勢することによりドライバー等に居眠り運転の警告を与
えることが出来る。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】心拍は一般的に眠気が
さしてくると、変動が大きくなるが、この変動には個人
差が有り、時間の経過と共に変動の仕方や分散が変化す
るため、以下のような問題点がある。

【００１８】例えば、図８に示すドライバーの場合に
は、同図の横軸に示す拍数の経過（時間の経過）につれ
て居眠り状態に陥るとき、同図（ａ）の補助線（波形中
心線）に示すようにＲＲＩ値（縦軸）が大きくなって
いることが分かる。

【００１９】なお、補助線とはＲＲＩ波形の外郭を
示し、補助線は最初に求めたＲＲＩ値を示しており、
これは以下の図９及び図１０についても同様である。

【００２０】このようなＲＲＩの変動は、同図（ｂ）に
示すようにＲＲＩ値の分散（縦軸）をとってみるとより
明瞭に理解することが出来る。

【００２１】即ち、この分散は等価的に上記の積分値と
考えることができるので、拍数がＵ点付近から警報が鳴
り続けてしまい、場合によっては眠くないのに警報が鳴
ってしまう。

【００２２】また、図９に示すドライバーの場合には、
同図（ａ）の補助線に示すように居眠り状態に移るに
つれてＲＲＩ値が小さくなっていることが分かる。

【００２３】そして、同図（ｂ）に示すＲＲＩ値の分散
では拍数がＶ点付近から急激に小さくなっており、眠気
を催しているにもかかわらずこの辺から警報が鳴ならな
くなってしまう。

【００２４】一方、図１０に示すドライバーの場合に
は、同図（ａ）の補助線に示すように居眠り状態に移
ってもＲＲＩ値はほとんど変化せず、同図（ｂ）に示す
ＲＲＩ値の分散はランダムに変化しており、眠気にほぼ
対応して警報が鳴るようになる。

【００２５】従って本発明は、ドライバー等の被験者の
居眠り特性にかかわらずに居眠り状態を正確に検出して
警告を発生する装置を提供することを目的とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る居眠り警告装置は、心拍センサーと、
警告発生手段と、装着した覚醒時に該センサーによって
検出された所定拍数分又は所定時間の全ＲＲＩ値の平均
値並びに該平均値を越えるＲＲＩ値の積分値の所定倍を
閾値として計算しておき、その後の所定拍数分又は所定
時間のＲＲＩ値の内、該平均値を越えるＲＲＩ値を積分
し該積分値が該閾値を越えているときに該警告発生手段
を付勢するコントロールユニットとを備えており、コン
トロールユニットは、該積分値が該閾値を越えないとき
一定拍数分又は一定時間のＲＲＩ値の新平均値を求め、
該新平均値が旧平均値より一定値以上大きいときには該
新平均値を越えたＲＲＩ値の積分値を求めてその所定倍
を新閾値として更新することを特徴としたものである。

【００２７】また上記のコントロールユニットは、該新
閾値に更新した後、所定拍数分又は所定時間のＲＲＩ値
を取り込み、該新平均値を越えるＲＲＩ値の積分値を求
めて該積分値が該新閾値を越えているときに該警告発生
手段を付勢することができる。

【００２８】

【作用】本発明では、上記の特願平6-22736号と同様に
まず、コントロールユニットは、この居眠り警告装置を
装着した時（即ち覚醒時）に心拍センサーによって検出
された所定拍数分又は所定時間の全ＲＲＩ値を求め且つ
その平均値を求める。

【００２９】そして、この平均値を越えるＲＲＩ値の積
分値を所定倍して閾値として決めて記憶しておく。

【００３０】その後、例えば自動車を走行させた時等に
おいても上記と同様に所定拍数分又は所定時間のＲＲＩ
値を求め、これらのＲＲＩ値の内、上記の平均値を越え
るＲＲＩ値を積分する。

【００３１】そして、上記に求めておいた平均値を越え
るＲＲＩ値を積分することにより、図７の黒く塗りつぶ
した部分の面積を求める。

【００３２】さらに上記の積分値が上記の閾値を越えて
いるか否かを判定し、積分値＞閾値の時だけ警告発生手
段を付勢することによりドライバー等に居眠り運転の警
告を与えることが出来る。

【００３３】一方、積分値≦閾値であるときには、さら
に一定拍数分（これは上記の所定拍数分又は所定時間と
同じでなくてもよい）又は一定時間のＲＲＩ値を求める
とともに、このＲＲＩ値の平均値、すなわち新平均値を
求める。

【００３４】そして、この新平均値が旧平均値よりも一
定値以上大きいときには、この新平均値を越えたＲＲＩ
値の積分値を求めるとともに、この積分値を上記のよう
に所定倍して閾値、すなわち新閾値に更新する。

【００３５】この後、新たに求めた所定拍数分又は所定
時間のＲＲＩ値の内、新平均値を越えるＲＲＩ値の積分
値を求め、この積分値が新閾値より大きい場合のみ警告
発生手段を付勢する。

【００３６】従って、上記の閾値を越えない場合でも、
新平均値が旧平均値より一定値以上大きくなっているこ
とが分かったときには、閾値の取り直しをランダムに行
い、この更新された閾値に基づいて随時上記の如く警告
が与えられる。

【００３７】このようにして本発明では、上記の積分値
が大き過ぎたり小さ過ぎたりすることによる誤検出を随
時に検出して改善することができる。

【００３８】

【実施例】図１は本発明に係る居眠り警告装置の電気回
路構成を示しており、基本的には上記の特願平6-22736
号と同様のものを使用することができ、図中、１はコン
トロールユニット、２は心拍センサー、３は警告発生手
段としての軽微な電撃を与える警告片、４はコントロー
ルユニット１並びに心拍センサー２に電源を与えるため
の電源部、５はこの電源部４を起動するためのスイッ
チ、６は心拍センサー２の出力信号を受けて演算を行う
演算回路、７は演算回路６の出力信号により駆動されて
警告片３を駆動するための発信回路である。

【００３９】図２及び図３には図１に示した本発明に係
る居眠り警告装置を腕バンド１０に装着したときの状態
を示しており、これも基本的には上記の特願平6-22736
号と同様のものを使用することができ、コントロールユ
ニット１は腕バンド１０の表面に設けられているが、心
拍センサー２及び警告片３は腕バンド１０の裏側に貼着
されており、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように腕バン
ド１０の両側に設けた面ファスナー１０ａによって手首
にしっかり巻き付けた時に、心拍センサー２及び警告片
３が手首に直接接触すると共に、コントロールユニット
１はこの腕バンド１０の外側からスイッチ５を操作出来
る様にしている。

【００４０】図４は上記の図１乃至図３に示したコント
ロールユニット１における演算回路６に格納され且つ実
行されるプログラムのフローチャートを示したもので、
以下この図４のフローチャートを参照して図１乃至図３
に示した実施例の動作を説明する。

【００４１】まずこの腕バンド１０を居眠り運転防止に
使用すると、ドライバーはコントロールユニット１にお
けるスイッチ５を操作することにより電源部４をＯＮと
し、図４に示すフローチャートを開始させる。尚、この
スイッチ５は例えば、押すと電源部４が動作を継続する
こととなり、もう一度押せば元に復旧して電源部４の動
作を解除することが出来るものである。

【００４２】この様に電源をＯＮにしたとき、即ち初期
状態としての覚醒時において、心拍センサー２は図６に
示した様な心拍生信号をコントロールユニット１の演算
回路６に出力する。

【００４３】演算回路６は所定数、例えば、６０拍（６
０ビート）分のＲＲＩを取り込んで内蔵するメモリ（図
示せず）に記憶しておく（ステップＳ１）。

【００４４】そして、この６０拍分のＲＲＩの平均値Ｘ
₀を求める（ステップＳ２）。

【００４５】そして、更にこの様にして求めた平均値Ｘ
₀を越えたＲＲＩの積分値Ｙ₀を求め、且つこの積分値
Ｙ₀に所定の係数を乗じた閾値Ｋ・Ｙ₀を求める（ステ
ップＳ３）。

【００４６】なお、上記の定数Ｋは例えば「３」であ
り、これは覚醒時から判断してどれ位のものであれば居
眠りと判定出来るかを示す値であればどのような値であ
っても構わない。

【００４７】この様にして初期の覚醒時においてＲＲＩ
の平均値Ｘ₀と閾値Ｋ・Ｙ₀を求めておき、その後の走
行時等における実際の居眠り運転の判定を行う。

【００４８】即ち、まず上記と同様にして６０拍分のＲ
ＲＩ値を取り込みメモリに記憶しておく（ステップＳ
４）。

【００４９】そして、この取り込んだＲＲＩ値の内、上
記のステップＳ２で求めた平均値Ｘ ₀を越えるものを抽
出しその積分値Ｙを求める（ステップＳ５）。

【００５０】この後、走行時等の積分値Ｙと初期の覚醒
時に於ける閾値Ｋ・Ｙ₀との大小関係を判定する（ステ
ップＳ６）。

【００５１】即ち、走行時等の積分値Ｙが覚醒時の閾値
Ｋ・Ｙ₀以下であることが分かったときにはステップＳ
８に進むが、積分値Ｙが閾値Ｋ・Ｙ₀より大きいことが
分かった時には居眠り運転状態であるとして演算回路６
は発信回路７を一定時間駆動する（ステップＳ７）。

【００５２】従って発信回路７は警告片３に警告信号を
与えることが出来、警告片３はドライバーに対して軽微
な電撃を一定時間与えることができる。

【００５３】そして、ステップＳ４に戻り上記の動作を
繰り返す。

【００５４】一方、ステップＳ６において、Ｙ≦Ｋ・Ｙ
₀であることが分かったときには、さらに一定拍数分と
して例えば３００拍数分又は一定時間のＲＲＩ値を求め
るとともに、このＲＲＩ値の平均値、すなわち新平均値
Ｘ₁を求める（ステップＳ８）。

【００５５】そして、この新平均値Ｘ₁が旧平均値Ｘ₀
よりも一定値、例えば５０msec以上大きいか否かを判定
し（ステップＳ９）、Ｘ₁≦Ｘ₀＋５０msecであれば、
ステップＳ４に戻るが、Ｘ₁＞Ｘ₀＋５０msecであるこ
とが分かったときには、この新平均値Ｘ₁を越えたＲＲ
Ｉ値の積分値Ｙ₁を求めるとともに、この積分値Ｙ₁を
上記のように所定倍して閾値、すなわち新閾値Ｋ・Ｙ₁
に更新する（ステップＳ１０）。

【００５６】この後は、ステップＳ４に戻り、再び６０
拍分のＲＲＩ値を取り込み、さらにステップＳ５におい
てこの取り込んだＲＲＩ値の内、上記のステップＳ８で
求めた新平均値Ｘ₁を越えるものを抽出しその積分値Ｙ
を求める。

【００５７】そして、積分値ＹとステップＳ１０で更新
した新閾値Ｋ・Ｙ₁との大小関係を判定し（ステップＳ
６）、Ｙ＞Ｋ・Ｙ₀の場合のみ警告発生手段を付勢す
る。

【００５８】なお、上記の実施例において警報片３は腕
バンド１０に貼着されているが、これを外部の例えばダ
ッシュボード等に設けて無線電波により信号を総受信す
るように構成してもよい。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る居眠
り警告装置によれば、覚醒時に所定拍数分又は所定時間
のＲＲＩ値の平均値を越えるＲＲＩ値の積分値の所定倍
の閾値を求め、その後の所定拍数分又は所定時間のＲＲ
Ｉ値の内、該平均値を越えるＲＲＩ値を積分し該積分値
が該閾値を越えているときに警告発生手段を付勢する
が、該積分値が該閾値を越えないときには一定拍数分又
は一定時間のＲＲＩ値の新平均値を求め、該新平均値が
旧平均値より一定値以上大きいときには該新平均値を越
えたＲＲＩ値の積分値を求めてその所定倍を新閾値とし
て更新するように構成したので、図１１乃至図１４に示
すような効果が得られる。

【００６０】即ち、図１１（ａ）は図８に示したドライ
バーのＲＲＩ波形に対応したもので、拍数の経過と共に
ＲＲＩ値が大きくなっているが、本発明に適用したとき
の補正したＲＲＩ変動波形は同図（ｂ）に示すように拍
数がＡ点及びＢ点のときに閾値が更新（それぞれ約２０
分後及び３５分後に更新）された結果、同図（ｂ）にお
いて計測開始後から更新時点Ａまでは平均値「809.0mse
c」が同図（ａ）と同じであるが、Ａ点及びＢ点で更新
した後は平均値がそれぞれ「875.9msec」及び「926.4ms
ec」に上がるため、この平均値を越えるＲＲＩ値が同図
（ａ）より減っていることが分かる。なお、「平均値」
とは計測開始後の３００拍数分（ステップＳ８）の平均
値を示している。

【００６１】また、図１２（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ
図１１（ａ）及び（ｂ）におけるＲＲＩ値を、図８
（ｂ）と同様に等価的に積分値Ｙ（図４のステップＳ
５）に対応している分散で表したもので、補正前（ａ）
は図１１（ａ）に対応して徐々に大きくなっているが、
補正後（ｂ）はＡ点及びＢ点で平均値をランダムに更新
したため、これを境にして分散が小さくなっていること
が分かる。従って閾値を上回り過ぎることが無く警告が
発生されるケースが減少することとなる。

【００６２】更に、図１３（ａ）は図９に示したドライ
バーのＲＲＩ波形に対応したもので、心拍の経過と共に
ＲＲＩ値が小さくなっているが、本発明に適用したとき
の補正したＲＲＩ変動波形は同図（ｂ）に示すように拍
数がＣ点及びＤ点のときに閾値が更新（それぞれ約１５
分及び４５分後に更新）された結果、同図（ｂ）におい
ては計測開始から更新時点Ｂまでの平均値「897.6mse
c」は同図（ａ）と同じであるが、Ｃ点での更新後は平
均値が「822.3msec」に下がり、さらにＤ点での更新後
は平均値が「807.8msec」に下がるため、この平均値を
越えるＲＲＩ値が同図（ａ）より減っており、従って警
告が発生されるケースが減少することとなる。

【００６３】また、図１４（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ
図１３（ａ）及び（ｂ）におけるＲＲＩ値を分散で表し
たもので、補正前（ａ）に比べて補正後（ｂ）はＣ点及
びＤ点を境にしてそれぞれ分散が大きくなっており、従
って閾値を下回り過ぎることがなく警告が発生されるケ
ースが増加することとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明及び特願平6-22736号に係る居眠り警告
装置の電気回路構成を示したブロック図である。

【図２】本発明及び特願平6-22736号に係る居眠り警告
装置を腕バンドに設けた時の外観図である。

【図３】本発明及び特願平6-22736号に係る居眠り警告
装置を腕バンドを設けた時に手首に装着した時の図であ
る。

【図４】本発明に係る居眠り警告装置に用いられるコン
トロールユニットに格納され且つ実行されるプログラム
のフローチャート図である。

【図５】覚醒時と居眠り運転時の心拍数の時間変化をそ
れぞれ示した波形図である。

【図６】心拍センサーによって得られる心拍生信号を示
した心電波形図である。

【図７】心拍センサーによって得られるＲＲＩの心拍変
動波形を示した図である。

【図８】特願平6-22736号に係る居眠り警告装置により
計測した或るドライバーのＲＲＩ心拍変動波形及び移動
積分値を示したグラフ図である。

【図９】特願平6-22736号に係る居眠り警告装置により
計測した別のドライバーのＲＲＩ心拍変動波形及び移動
積分値を示したグラフ図である。

【図１０】特願平6-22736号に係る居眠り警告装置によ
り計測したさらに別のドライバーのＲＲＩ心拍変動波形
及び移動積分値を示したグラフ図である。

【図１１】本発明に係る居眠り警告装置により計測した
図８におけるドライバーのＲＲＩ心拍変動波形を示した
グラフ図である。

【図１２】本発明に係る居眠り警告装置により計測した
図８におけるドライバーの移動積分値を示したグラフ図
である。

【図１３】本発明に係る居眠り警告装置により計測した
図９におけるドライバーのＲＲＩ心拍変動波形を示した
グラフ図である。

【図１４】本発明に係る居眠り警告装置により計測した
図９におけるドライバーの移動積分値を示したグラフ図
である。

【符号の説明】

１コントロールユニット２心拍センサー３警告片４電源部５電源スイッチ６演算回路７発信回路１０腕バンド図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】心拍センサーと、警告発生手段と、装着し
た覚醒時に該センサーによって検出された所定拍数分又
は所定時間の全ＲＲＩ値の平均値並びに該平均値を越え
るＲＲＩ値の積分値の所定倍を閾値として計算してお
き、その後の所定拍数分又は所定時間のＲＲＩ値の内、
該平均値を越えるＲＲＩ値を積分し該積分値が該閾値を
越えているときに該警告発生手段を付勢するコントロー
ルユニットとを備えた居眠り警告装置において、該コントロールユニットが、該積分値が該閾値を越えな
いとき一定拍数分又は一定時間のＲＲＩ値の新平均値を
求め、該新平均値が旧平均値より一定値以上大きいとき
には該新平均値を越えたＲＲＩ値の積分値を求めてその
所定倍を新閾値として更新することを特徴とした居眠り
警告装置。
【請求項２】該コントロールユニットが、該新閾値に更
新した後、所定拍数分又は所定時間のＲＲＩ値を取り込
み、該新平均値を越えるＲＲＩ値の積分値を求めて該積
分値が該新閾値を越えているときに該警告発生手段を付
勢することを特徴とした請求項１に記載の居眠り警告装
置。