困倦程度检测设备制造技术

一种困倦程度检测设备，当从开始驾驶起所过去的时间等于或长于Ｔ１并等于或短于Ｔ２时，检测心跳信号。对心跳信号进行ＦＦＴ处理，以获得谱信号。通过使用谱信号的峰频率，估计驾驶员清醒状态峰频率。相对于清醒状态峰频率，设置清醒程度指标频带α。相对于通过将清醒状态峰频率与预定比例（６５到９０％）相乘计算而得的频率，设置困倦程度指标频带β。利用谱信号的强度αｐ和βｐ，计算用于表示驾驶员的困倦程度的困倦程度评估参数Ｓｐ（＝βｐ／（αｐ＋βｐ））。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
困倦程度检测设备
本专利技术涉及一种困倦程度检测设备，用于检测操作如车辆等设备的测试对象的困倦程度。
技术介绍
通常，如日本专利未审公开No.Sho 60-15240(1985)中所公开的那样，一种设备根据如设置在车辆的方向盘中的电极之间的电位差，计算车辆驾驶员的心率，以便根据心率，判断驾驶员的紧张或嗜睡状态。更具体地，该设备检测心脏电位中具有高脉冲高度值的R波等，并在心率转换电路中，将R波出现的时间间隔转换为驾驶员的心率。相对于清醒状态，心率在睡眠期间下降，而在紧张时上升。因此，将心率转换电路转换后的心率与预定的心率范围进行比较，以判断心率是否比预定的心率异常地高或低。当心率不处于预定心率范围内时，该设备以告警灯、蜂鸣器等发出警告，并拉紧座椅安全带，以给出对驾驶员身体上的警告。如上所述，传统的设备简单地根据心率是否处于预定的心率范围内来确定驾驶员是处于正常的身体状态或是处于紧张或嗜睡的状态。但是，对于车辆驾驶员的嗜睡状态，驾驶员不会从清醒状态突然入睡，而是在困倦程度逐渐增加之后，驾驶员最终达到嗜睡状态。在驾驶车辆或其他设备的情况下，与其清醒状态相比，驾驶员在增加困倦程度的状态下，精神不太集中等。因此，需要精确地检测增加的困倦状态。这是因为，如果精确地检测车辆驾驶员或设备操作员的困倦程度，就能够采取与困倦程度相一致的适当措施,如发出警告等，或者限制对设备的操作等。-->
技术实现思路
考虑到上述问题，本专利技术的目的是提供一种困倦程度检测设备，能够精确地检测测试对象的困倦程度。为了实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，一种困倦程度检测设备，具有心跳信号检测装置、计算装置和评估装置。心跳信号检测装置检测测试对象的心跳信号。计算装置对心跳信号进行频率分析，以计算表示包括在心跳信号中的频率分量的分布的谱信号。评估装置在谱信号中，相对于测试对象清醒状态的清醒状态峰频率，将具有比清醒状态峰频率低的频率的频带设置为用于表示困倦程度的困倦程度指标频带。评估装置根据困倦程度指标频带中的谱信号的强度，来评估测试对象的困倦程度。由于随着测试对象的困倦的增加，心率下降，随着测试对象困倦程度的增加，包括在测试对象的心跳信号中的频率分量下降。因此，可以通过包含在心跳信号中的频率分量定量地检测困倦程度。即，在表示包括在心跳信号中的频率分量的分布的谱信号中，相对于测试对象清醒状态的清醒状态峰频率，将具有比清醒状态峰频率低的频率的频带设置为困倦程度指标频带。当测试对象的清醒程度较高时，心率几乎不会下降。在这种情况下，包括在心跳信号中的低频分量是微不足道的，因此，困倦程度指标频带中的谱信号的强度较低。另一方面，随着测试对象困倦程度的增加，心率下降变得显著，而包括在心跳信号中的低频分量增加。因此，困倦程度指标频带中的谱信号的强度增加。由于困倦程度指标频带中的谱信号的强度与困倦程度相关联，可以通过谱信号的强度，精确地评估测试对象的困倦程度。根据本专利技术的另一方面，优选的是，所述计算装置将心跳信号转换为只具有位于心跳信号的最大峰位置处的峰的信号，并对转换后的信号进行频率分析。心跳信号的单一波形包括P波、Q波、R波、S波和T波，每个波均表现出波峰。因此，如果对心跳信号进行直接频率分析，则对包括上述每个波的频率分量的谱信号进行计算。但是，在本专利技术中，对每单位时间心跳信号中的心率，即可归因于心率的频率分量进行分析，从而上述每个波的频率分量变为误差的起因。为此，将心跳-->信号转换为只具有心跳信号的最大峰(通常为R波)的信号，然后，对转换后的信号进行频率分析。因此，能够获得精确表示了归因于心率的频率分量的谱信号。按照本专利技术的另一方面，当测试对象操作预定设备时，所述评估装置评估测试对象的困倦程度。优选的是，将从测试对象开始操作预定设备开始过去预定时间时的谱信号的峰频率设置为清醒状态峰频率。由于清醒状态下的心率(即心跳频率)因人而异，最好不要将固定的频率设置为清醒状态峰频率。因此，需要针对每个测试对象，设置清醒状态峰频率。根据本申请的专利技术人的实验，显而易见的是，作为紧接在测试对象开始操作车辆等之后的心跳信号的频率分析的结果的谱信号具有于清醒状态峰频率不同的峰频率。这是因为测试对象暂时处于与平时不同的状态下，如紧张状态等。因此，当经过了预定时间，并且测试对象习惯了设备的操作时，将此时的谱信号的峰频率设置为清醒状态峰频率。从而，可以增加所设置的清醒状态峰频率的精确度。为了进一步提高清醒状态峰频率的精确度，根据本专利技术的另一方面，优选的是，通过平均多个谱信号的峰频率，来计算清醒状态峰频率。从测试对象开始操作预定设备开始已经过去预定时间的时间点开始，针对预定的检测时间，计算多个谱信号。从而，能够减少噪声等对清醒状态峰频率的影响。根据本专利技术的另一方面，优选的是，从100秒到500秒的范围内选择预定的时间。这是因为，如上所述，只是在开始之后，保持有由于开始操作而引起的紧张的影响。另一方面，在经过相当长的时间段时，测试对象习惯了操作，而困倦程度可能增加。按照本专利技术的另一方面，优选的是，评估装置将包括清醒状态峰频率在内的频带设置为清醒程度指标频带，并利用清醒程度指标频带和困倦程度指标频带中的谱信号的强度来评估测试对象的困倦程度。换句话说，随着测试对象清醒程度的增加，清醒程度指标频带中的谱信号的强度增加。随着测试对象困倦程度的增加，困倦程度指标频带中的谱信号的强度增加。因此，对两个谱信号进行比较能够判断测试-->对象的清醒程度和困倦程度中的哪一个更高。从而，能够进一步精确地评估困倦程度。在这种情况下，根据本专利技术的另一方面，优选的是，评估装置计算困倦程度评估参数。困倦程度评估参数的分母是清醒和困倦程度指标频带中的谱信号的强度的总和。困倦程度评估参数的分子是困倦程度指标频带中的谱信号的强度。考虑到测试对象的清醒程度和困倦程度，困倦程度评估参数连续地表示0(最大清醒程度)和1(最大困倦程度)之间的困倦程度。从而，能够通过困倦程度评估参数的数值直接评估测试对象的困倦程度。根据本专利技术的另一方面，优选的是，将清醒程度指标频带设置为以清醒状态峰频率为中心，具有±0.05Hz的带宽。通过按照具有0.1Hz的带宽等方式设置清醒程度指标带宽，清醒程度带宽可以精确地包括用于表示清醒状态的频率分量。根据本专利技术的另一方面，优选的是，设置困倦程度指标带宽，从而包括清醒状态峰频率的65到90％的任意频率。根据多个测试对象的实验结果，已经确定当困倦发生时，与清醒状态峰频率的比值为65到90％的频率分量增加。因此，如果设置困倦程度指标带宽从而包括清醒状态峰频率的65到90％的任意频率，困倦程度指标带宽可以精确地包括与困倦相对应的频率分量。按照本专利技术的另一方面，当测试对象操作预定的设备时，所述评估装置评估测试对象的困倦程度。在测试对象开始操作预定的设备之后，评估装置可以重复计算谱信号的峰频率。当在预定时间段内的最大峰频率和最小峰频率之间的差等于或小于预定值时，可以将此时间段内的峰频率的平均值设置为清醒状态峰频率。当测试对象处于紧张状态或处于高困倦程度的状态时，心跳信号的峰值之间的间隔来回徘徊或变化。相反，当谱信号的峰频率的变化较小时，可以认为测试对象既不感到紧张也不感到困倦。因此，可以通过最大和最小峰频率之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种困倦程度检测设备，包括：检测装置，用于检测测试对象的心跳信号；计算装置，用于对心跳信号进行频率分析，并计算表示包括在心跳信号中的频率分量的分布的谱信号；以及　评估装置，在谱信号中，相对于测试对象清醒状态的清醒状态 峰频率，将具有比清醒状态峰频率低的频率的频带设置为用于表示困倦程度的困倦程度指标频带，并根据困倦程度指标频带中的谱信号的强度，来评估测试对象的困倦程度。

【技术特征摘要】
JP 2003-5-27 2003-1496301、一种困倦程度检测设备，包括：检测装置，用于检测测试对象的心跳信号；计算装置，用于对心跳信号进行频率分析，并计算表示包括在心跳信号中的频率分量的分布的谱信号；以及评估装置，在谱信号中，相对于测试对象清醒状态的清醒状态峰频率，将具有比清醒状态峰频率低的频率的频带设置为用于表示困倦程度的困倦程度指标频带，并根据困倦程度指标频带中的谱信号的强度，来评估测试对象的困倦程度。2、按照权利要求1所述的困倦程度检测设备，其特征在于所述计算装置将心跳信号转换为只具有位于心跳信号的最大峰位置处的峰的信号，并对转换后的信号进行频率分析。3、按照权利要求1或2所述的困倦程度检测设备，其特征在于当测试对象操作预定设备时，所述评估装置评估测试对象的困倦程度，并将从测试对象开始操作预定设备开始过去预定时间时的谱信号的峰频率设置为清醒状态峰频率。4、按照权利要求3所述的困倦程度检测设备，其特征在于通过平均多个谱信号的峰频率，来计算清醒状态峰频率，其中从测试对象开始操作预定设备开始已经过去预定时间的时间点开始，针对预定的检测时间，计算所述多个谱信号。5、按照权利要求3所述的困倦程度检测设备，其特征在于从100秒到500秒的范围内选择所述预定时间。6、按照权利要求1所述的困倦程度检测设...

【专利技术属性】
技术研发人员：河内泰司，中川刚，伊藤晶子，义则毅，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：JP[日本]