JPH1080405A - 生体情報測定装置、生体情報測定方法及び生体情報測定プログラム記憶媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】生体情報の測定開始直後から覚醒度を判定で
き、測定開始時の被測定者の覚醒度が低い場合にも覚醒
度を正確に判定でき、複数の被測定者のそれぞれについ
て正確な覚醒度を判定できるようにする。 【解決手段】生体情報測定装置１のＣＰＵ２は、安静閉
眼状態の運転者からセンサ８が測定した皮膚インピーダ
ンスの安静閉眼時の測定値と、ステアリングセンサ９か
ら操舵信号が入力されている状態の通常活動時の測定値
の平均と、を用いて補正データを作成する。作成した補
正データにより皮膚インピーダンスの測定値を補正し、
この補正値を予め設定された閾値と比較する。ＣＰＵ２
は、この比較において、補正値が閾値より高い場合には
スピーカ１２を駆動して運転者に対する覚醒を促す警報
を発生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、被測定者から測
定した皮膚インピーダンス等の生体情報を、外部装置に
対する制御データとして出力する生体情報測定装置、生
体情報測定方法及び生体情報測定プログラム記憶媒体に
関する。

【０００２】

【従来の技術】人間が制御操作を行う装置では、人間の
精神的、肉体的状態が制御の適否に影響を与える。例え
ば、車両の走行状態は、車両を制御する運転者の精神
的、肉体的状態に大きく影響され、運転者の覚醒度が低
い状態では、車両の走行状況の変化に素早く対処でき
ず、車両事故を生じる可能性が高くなる。したがって、
このような装置を適正に制御するためには、操作者の精
神及び肉体を正常な状態に維持しなければならない。

【０００３】そこで、従来より、操作者から生体情報を
測定し、この測定値を操作中の装置または付属の装置に
対する制御データとして出力する生体情報測定装置が提
案されている。例えば、人間の掌の皮膚は、体温を維持
する恒常機能に基づく温熱発汗作用のみならず、外部刺
激に対する反応としての精神発汗作用によっても発汗す
る。即ち、人間の掌における発汗は、交感神経の機能状
態、即ち、覚醒度を表す指標となる。発汗量の多少に応
じて皮膚インピーダンスは低下または上昇するから、掌
の皮膚インピーダンスの変化を測定することにより覚醒
度を検出できる。この皮膚インピーダンスを生体情報と
して測定し、運転者に警告を報知する覚醒装置に対して
皮膚インピーダンスの測定結果又はこの測定結果に基づ
く覚醒度の判定結果を出力することにより、覚醒度の低
い運転者に警告を与え、事故の発生を未然に防止するこ
とが考えられる。

【０００４】ところが、皮膚インピーダンス等の生体情
報は、被測定者の個人差が大きく、例えば、皮膚インピ
ーダンスの測定値から覚醒度が高いか低いかを判別する
ための閾値を全ての被測定者に対して一義的に設定する
ことはできない。このため、従来の生体情報測定装置で
は、生体情報の測定開始時の一定期間における測定値の
平均値を求め、この平均値を用いて測定値の正規化を行
っていた。即ち、生体情報の測定開始から一定時間内に
測定した複数の測定値を平均し、以後の測定値を平均値
と比較することにより覚醒度を判定するか、または、平
均値と標準的な規準値との比を測定値に乗じた値を標準
規準値と比較することにより覚醒度を判定するようにし
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
生体情報測定装置では、生体情報の測定開始後の一定時
間内における複数の測定値の平均値に基づいて、以後の
測定値を補正することにより、測定値の個体差を解消す
るようにしていたため、生体情報の測定開始直後の一定
時間内において覚醒度を判定することができない。ま
た、測定開始時における被測定者の状態が正規化後の出
力値に大きな影響を与え、例えば、測定開始時の被測定
者の覚醒度が低い場合には、覚醒度を正確に判定するこ
とができない。さらに、生体情報の測定値が取り得る範
囲は個人差が大きく、複数の被測定者についての同一の
測定値が必ずしも同一の覚醒度を表すものではなく、測
定開始後の一定時間内における測定値の平均値に基づく
正規化では複数の被測定者のそれぞれについて正確な覚
醒度を判定することができない問題があった。

【０００６】この発明の目的は、安静閉眼時の生体情報
の測定値が、睡眠時の生体情報の測定値に略等しいこと
に着目してなされたものであり、予め安静閉眼時の生体
情報を測定しておくことにより、測定開始後の一定時間
内における複数の測定値を求める必要をなくし、測定開
始直後から覚醒度を判定することができるとともに、測
定開始時における被測定者の状態が正規化後の出力値に
影響を与えることがなく、測定開始時の被測定者の覚醒
度が低い場合にも覚醒度を正確に判定することができ、
複数の被測定者のそれぞれについて正確な覚醒度を判定
することができる生体情報測定装置、生体情報測定方法
及び生体情報測定プログラム記憶媒体を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１、４及び７に記
載した発明は、被測定者から測定した生体情報を外部装
置の制御信号として出力する際に、被測定者の安静閉眼
時における生体情報を測定し、安静閉眼時の測定値に基
づいて測定値と出力値との関係を表す補正データを作成
し、この補正データにより測定値を出力値に補正して外
部装置に出力することを特徴とする。

【０００８】したがって、請求項１、４及び７に記載し
た発明においては、睡眠状態の生体情報の測定値に略等
しい安静閉眼時の測定値に基づいて作成した補正データ
により測定値を出力値に補正するため、測定開始後の一
定時間内における複数の測定値に基づいて正規化のため
の変換データを求める必要がなく、生体情報の測定開始
直後から覚醒度を判定できるとともに、測定開始時にお
ける被測定者の覚醒状態が覚醒度の判定に影響を与える
こともない。また、被測定者毎の測定値と出力値との関
係を表す補正データに基づいて測定値が補正されるた
め、複数の被測定者のそれぞれについて覚醒度が正確に
判定される。

【０００９】請求項２及び５に記載した発明は、前記補
正データの作成にあたって、被測定者の通常活動時にお
ける複数の生体情報の測定結果の平均値と、被測定者の
安静閉眼時における生体情報の測定値と、から、測定値
と出力値との関係を表す補正曲線を作成することを特徴
とする。

【００１０】したがって、請求項２及び５に記載した発
明においては、被測定者の通常活動時の測定値と安静閉
眼時の測定値とを結んで測定値と出力値との関係を表す
補正曲線に基づいて測定値が出力値に補正される。

【００１１】請求項３及び６に記載した発明は、前記補
正データの作成にあたって、被測定者から測定した皮膚
インピーダンスについての補正データを、測定値を対数
目盛にとり出力値を普通目盛にとった補正曲線として作
成することを特徴とする。

【００１２】したがって、請求項３及び６に記載した発
明においては、一般に覚醒度の低下にともなって指数関
数的に変化する皮膚インピーダンスの測定値を出力値に
対して一次関数的関係で表すことができ、覚醒度の認識
が容易になるとともに、出力データのビット数が削減さ
れる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の実施形態に係
る生体情報測定装置の構成を示すブロック図である。こ
の生体情報測定装置１は、自動者の運転者の覚醒度を測
定し、運転者の覚醒度が低い場合にスピーカ１２に対し
て駆動データを出力する。このため、生体情報測定装置
１は、ＲＯＭ３、ＲＡＭ４及びＰＲＯＭ５を備えたＣＰ
Ｕ２に、Ｉ／Ｏインタフェース６を介してキーボード
７、センサ８及びステアリングセンサ９を接続したもの
である。また、ＣＰＵ２はこの発明の補正データ作成手
段を含む。このＣＰＵ２にはＩ／Ｏインタフェース６を
介して外部装置であるスピーカ１２、及び、後述する記
憶媒体２１が接続されている。

【００１４】キーボード７は、運転者の認証データの入
力及び安静閉眼状態の入力を受け付ける。センサ８は、
ハンドル１１を把持する運転者の掌の皮膚インピーダン
スを測定する。ステアリングセンサ９は、ハンドル１１
の操舵状態を検出する。ＣＰＵ２は、ＲＯＭ３に予め書
き込まれたプログラムにしたがってキーボード７、セン
サ８、ステアリングセンサ９及びスピーカ１２の各入出
力機器を統括して制御する。このとき入出力されるデー
タはＲＡＭ４に一時格納される。ＰＲＯＭ５は、センサ
８の測定データを運転者毎に識別データを付して記憶す
る。

【００１５】なお、センサ８は、ハンドル１１の全周に
わたるループ状を呈する複数の電極を周面に露出して構
成し、定電流による３電極法により掌の皮膚インピーダ
ンスを測定するものとすることができる。また、内周面
に電極を露出した指輪状に構成したもの等、これ以外の
構成にすることもできる。さらに、皮膚インピーダンス
に代えて、または、皮膚インピーダンスとともに脈波や
脳波等の他の生体情報を測定することもできる。また、
ステアリングセンサ９は、運転者が通常活動時であるこ
とを判断するためのハンドル１１の操舵状態を検出する
ものである。このステアリングセンサ９に代えて、また
は、ステアリングセンサ９とともに、走行速度を検出す
る速度センサやペダルの操作状態を検出するペダルセン
サを備えることもできる。

【００１６】ＣＰＵ２は、運転者の皮膚インピーダンス
を通常活動時と安静閉眼時とにおいて測定し、両測定値
に基づいて補正データを作成する。前述のように、人間
の掌における発汗は、交感神経の機能状態、即ち、覚醒
度を表す指標となり、発汗量の多少に応じて皮膚インピ
ーダンスは低下または上昇する。つまり、図２に示すよ
うに、交感神経が支配的である覚醒度が高い状態では掌
の発汗量が多く、皮膚インピーダンスの等価直列抵抗成
分に相当する信号ＳＩＬのレベルは低くなる。反対に、
副交感神経が支配的である覚醒度が低い状態では掌の発
汗量が少なくＳＩＬのレベルは高くなる。ところが、Ｓ
ＩＬのレベル、特に、覚醒度の低い状態におけるＳＩＬ
のレベルは個人差が大きく、覚醒度が低いと判断するた
めの一般的な閾値を定めることは難しい。

【００１７】そこで、ＣＰＵ２は、図３に示すように、
測定値と補正値とを軸とする座標中において、通常活動
時における測定値ｄａと補正値Ｄａとの関係を示す点
と、安静閉眼時における測定値ｄｓと補正値Ｄｓとの関
係を示す点と、を結ぶ直線ＲＬの傾きを運転者毎の補正
データとして算出し、この補正データによって測定値を
補正する。この補正データを用いた補正により、センサ
８の測定値は一義的に定まった値に正規化され、予め定
められた一定値を閾値として全ての運転者について覚醒
度が低いか否かを判断できる。

【００１８】なお、後述するように、通常活動時の測定
値ｄａは、算出した補正データの信頼性を高めるため、
複数の測定値の平均を用いる。また、未だ安静閉眼時の
生体情報を測定しておらず、補正データを算出していな
い新たな運転者については、安静閉眼時の測定値ｄｓと
通常活動時の測定値として予め準備された仮の値ｄｔと
から仮の補正直線ＲＬｔを求め、この直線ＲＬｔの傾き
を仮の補正データとする。

【００１９】図４は、上記生体情報測定装置の処理手順
を示すフローチャートである。生体情報測定装置１のＣ
ＰＵ２は、起動後において運転者のキーボード７の操作
による認証データの入力を待機している（ｓ１）。な
お、起動後に運転者に対して認証データの入力を指示す
るメッセージを発生するようにしてもよい。この認証デ
ータは、例えば４桁の数字である。ＣＰＵ２は、運転者
が入力した認証データをＰＲＯＭ５において検索し（ｓ
２）、入力された認証データがＰＲＯＭ５に存在しない
場合には、安静閉眼時の生体情報の測定モードの処理を
実行する（ｓ３→ｓ４）。

【００２０】即ち、運転者がキーボード７に配置された
安静閉眼ボタンの操作により安静閉眼状態であることを
入力すると（ｓ４）、ＣＰＵ２はセンサ８が測定した皮
膚インピーダンスを読み取り（ｓ５）、この安静閉眼時
の測定値を用いて補正データを作成する（ｓ６）。この
とき、前述のように仮の値ｄｔを用いて仮の補正データ
を作成する。なお、安静閉眼時の生体情報の測定モード
の処理を開始するにあたって、運転者に安静閉眼時の生
体情報を測定する旨、安静閉眼状態を維持すべき旨、及
び、安静閉眼状態になった時に安静閉眼ボタンを操作す
べき旨のメッセージを所定のタイミングで発生するよう
にしてもよい。一方、ＣＰＵ２は、運転者が入力した認
証データがＰＲＯＭ５に存在する場合には、該当する補
正データを読み出す（ｓ７）。

【００２１】ＣＰＵ２は、このようにして測定値の補正
データが準備できた状態でエンジンの始動を許可し（ｓ
８）、皮膚インピーダンスの定期的な測定を開始する
（ｓ９）。ＣＰＵ２は、皮膚インピーダンスを測定した
際にステアリングセンサ９から操舵信号が入力されてい
るか否かの判断を行う（ｓ１０）。ＣＰＵ２は、操舵信
号が入力されている場合には通常活動時の測定値である
と判断し、通常活動時の測定値の平均を算出するととも
に（ｓ１１）、この平均値を用いて補正データを更新す
る（ｓ１２）。センサ８による皮膚インピーダンスの測
定時に操舵信号が入力されていない場合には、通常活動
時の測定値であるか否かが明確でないため、ＣＰＵ２は
平均値の算出処理及び補正データの更新処理を行わな
い。

【００２２】次いで、ＣＰＵ２は、補正データにより皮
膚インピーダンスの測定値を補正し（ｓ１３）、補正値
を予め設定された閾値と比較する（ｓ１４）。ＣＰＵ２
は、この比較において、補正値が閾値より高い場合には
スピーカ１２に駆動信号を出力して運転者に対して覚醒
を促す警報を発生し（ｓ１５）、補正値が閾値より低い
場合には警報を停止する（ｓ１６）。

【００２３】以上の処理により、この実施形態に係る生
体情報測定装置によれば、運転者の安静閉眼時の測定値
と通常活動時の測定値とから測定値の補正データを求
め、この補正データにより補正した値を一義的に設定さ
れた閾値と比較するようにしているため、複数の運転者
について覚醒度が低下したことを正確に検出できる。ま
た、一度補正データを算出した後は、生体情報の測定開
始直後から運転者の覚醒度を判断することができるた
め、測定開始時に覚醒度が低い場合にもその状態を正確
に検出することができる。さらに、未だ通常活動時の生
体情報を測定していない運転者についても安静閉眼時の
測定値と予め準備した通常活動時の値を用いて仮の補正
データを算出するため、生体情報の開始直後から運転者
の覚醒度を疑似的に判断することができる。

【００２４】なお、操作者の認証データの入力はカード
等の記憶媒体を用いることができる。特に、自動車につ
いては各運転者のそれぞれが個別に所持するイグニッシ
ョンキーに認証データを記憶する記憶手段を設けるとと
もに、イグニッションキーが挿入されるイグニッション
スイッチに記憶手段から認証データを読み取る手段を設
けることができる。但し、特定の単一人のみが運転する
ことが確定している自動車においては、認証データの入
力及び検索に係る構成及び処理は不要である。また、複
数の運転者が操作する自動車においては、各運転者が個
別に所持する記憶媒体にその運転者の補正データを記憶
しておき、走行開始時に認証データに代えて補正データ
を入力することもできる。さらに、自動車以外の装置に
ついてもこの発明を同様に実施することができる。

【００２５】図５は、この発明の別の実施形態に係る生
体情報測定装置における生体情報の測定値と補正値との
関係を示す図である。同図は、生体情報の測定値を対数
目盛にとり補正値を普通目盛にとったものである。図２
に示したように、掌の皮膚インピーダンスの測定値は、
覚醒度の低下にともなって指数関数的に変化する。した
がって、測定値及び補正値をともに普通目盛にとった場
合には測定値と補正値との関係が非線形になり、アナロ
グ信号である生体情報の測定値をディジタルデータであ
る補正値として出力する場合に出力回路のビット数が増
加してコストが上昇するとともに、覚醒度を表示する装
置では表示された覚醒度が感覚的に把握し難い。

【００２６】そこで、図５に示すように、生体情報の測
定値を対数目盛にとることにより、測定値と補正値との
関係を線形化することができ、出力回路のビット数を削
減してコストの上昇を防止できるとともに、表示された
覚醒度を感覚的に把握し易くなる。具体的には、生体情
報の測定値をアナログ回路により構成した対数変換回路
で対数に変換する。

【００２７】なお、ＣＰＵが実行する処理手順をＣＤＲ
ＯＭやＨＤＤ等の記憶媒体２１に記憶しておき、このＣ
ＤＲＯＭやＨＤＤ等の記憶媒体２１からＣＰＵに供給す
ることにより、汎用のＣＰＵを用いてこの発明を実施す
ることもできる。

【００２８】

【発明の効果】請求項１、４及び７に記載した発明によ
れば、睡眠状態の生体情報の測定値に略等しい安静閉眼
時の測定値に基づいて作成した補正データにより測定値
を出力値に補正するため、測定開始後の一定時間内にお
ける複数の測定値に基づいて正規化のための変換データ
を求める必要がなく、生体情報の測定開始直後から覚醒
度を判定できるとともに、測定開始時における被測定者
の覚醒状態が覚醒度の判定に影響を与えることもない。
また、被測定者毎の測定値と出力値との関係を表す補正
データに基づいて測定値を補正するため、複数の被測定
者のそれぞれについて覚醒度を正確に判定することがで
きる。

【００２９】請求項２及び５に記載した発明によれば、
被測定者の通常活動時の測定値と安静閉眼時の測定値と
の間で測定値と出力値との関係を表す補正直線に基づい
て測定値を出力値に補正するため、複数の被測定者のそ
れぞれについて同一のスケールで覚醒度を出力すること
ができる。

【００３０】請求項３及び６に記載した発明によれば、
一般に覚醒度の低下にともなって指数関数的に変化する
皮膚インピーダンスの測定値を出力値に対して一次関数
的関係で表すことができ、覚醒度を容易に把握できると
ともに、出力データのビット数を削減して回路構成を簡
略化しコストアップを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態に係る生体情報測定装置の
構成を示すブロック図である。

【図２】掌の皮膚インピーダンスの測定値と覚醒度との
一般的な関係を示す図である。

【図３】上記生体情報測定装置における生体情報の測定
値と補正値との関係を示す図である。

【図４】上記生体情報測定装置の処理手順を示すフロー
チャートである。

【図５】この発明の別の実施形態に係る生体情報測定装
置における生体情報の測定値と補正値との関係を示す図
である。

【符号の説明】

１−生体情報測定装置 ２−ＣＰＵ ３−ＲＯＭ ４−ＲＡＭ ５−ＰＲＯＭ ８−センサ １１−ハンドル １２−スピーカ ２１−記憶媒体

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定者から測定した生体情報を外部装置
   の制御信号として出力する生体情報測定装置において、 被測定者の安静閉眼時における生体情報の測定値に基づ
   いて測定値と出力値との関係を表す補正データを作成す
   る補正データ作成手段を設けたことを特徴とする生体情
   報測定装置。
2. 【請求項２】前記補正データ作成手段が、被測定者の通
   常活動時における複数の生体情報の測定結果の平均値
   と、被測定者の安静閉眼時における生体情報の測定値
   と、から、測定値と出力値との関係を表す補正曲線を作
   成する請求項１に記載の生体情報測定装置。
3. 【請求項３】前記補正データ作成手段が、被測定者から
   測定した皮膚インピーダンスについての補正データを、
   測定値を対数目盛にとり出力値を普通目盛にとった補正
   曲線として作成する請求項２に記載の生体情報測定装
   置。
4. 【請求項４】被測定者から測定した生体情報を外部装置
   の制御信号として出力する際に、被測定者の安静閉眼時
   における生体情報を測定し、安静閉眼時の測定値に基づ
   いて測定値と出力値との関係を表す補正データを作成
   し、この補正データにより測定値を出力値に補正して外
   部装置に出力することを特徴とする生体情報測定方法。
5. 【請求項５】前記補正データの作成にあたって、被測定
   者の通常活動時における複数の生体情報の測定結果の平
   均値と、被測定者の安静閉眼時における生体情報の測定
   値と、から、測定値と出力値との関係を表す補正曲線を
   作成する請求項４に記載の生体情報測定方法。
6. 【請求項６】前記補正データの作成にあたって、被測定
   者から測定した皮膚インピーダンスについての補正デー
   タを、測定値を対数目盛にとり出力値を普通目盛にとっ
   た補正曲線として作成する請求項５に記載の生体情報測
   定方法。
7. 【請求項７】被測定者から測定した生体情報を外部装置
   の制御信号として出力する際に、被測定者の安静閉眼時
   における生体情報を測定し、安静閉眼時の測定値に基づ
   いて測定値と出力値との関係を表す補正データを作成
   し、この補正データにより測定値を出力値に補正して外
   部装置に出力するプログラムを記憶したことを特徴とす
   る生体情報測定プログラム記憶媒体。