居眠り検知装置
【課題】被検者が入眠状態、或いは半覚醒状態となったことをより高精度に検出することが可能な居眠り検知装置を提供する。
【解決手段】被検者の側頭部に第１電極１１〜第３電極１３の３個の電極を装着して、該被検者のＥＭＧ、アルファ波、及びシータ波を検出する。そして、ＥＭＧが減少傾向にあり、アルファ波、及びシータ波が増加傾向にある場合には、被検者は覚醒状態から半覚醒状態に推移しているものと判断して、警報発生部２２より警報信号を出力する。これにより、被検者が半覚醒状態に陥っていることを被検者自身、或いは管理者に報知することができ、被検者が半覚醒状態で作業を続ける等の問題を回避し、被検者の安全に寄与することができる。
【解決手段】被検者の側頭部に第１電極１１〜第３電極１３の３個の電極を装着して、該被検者のＥＭＧ、アルファ波、及びシータ波を検出する。そして、ＥＭＧが減少傾向にあり、アルファ波、及びシータ波が増加傾向にある場合には、被検者は覚醒状態から半覚醒状態に推移しているものと判断して、警報発生部２２より警報信号を出力する。これにより、被検者が半覚醒状態に陥っていることを被検者自身、或いは管理者に報知することができ、被検者が半覚醒状態で作業を続ける等の問題を回避し、被検者の安全に寄与することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、作業者が作業中に入眠状態に陥る場合にこれをいち早く検出する居眠り検知装置に関する技術。
【背景技術】
【０００２】
例えば、流れ作業の作業現場等では、作業者は同一の作業を長時間繰り返して実行することが多々あり、作業中に眠気を催し半覚醒状態（覚醒から入眠に移行する状態）で作業を行う場合がある。このような場合には、その後入眠することが多く、作業の能率が低下するばかりでなく、思わぬ事故に繋がる可能性もある。従って、作業者が入眠しそうな場合には、いち早くこれを検知して作業者自身、或いは作業現場の管理者に通知することが望まれる。
【０００３】
従来における居眠り検知装置として、例えば、特開平７−７９９３６号公報に記載されたものが知られている。該引用例１では、クリップを用いて被検者の耳朶に筋電図信号、及び生体信号を検出するための電極を取り付け、生体信号に含まれる脳波のアルファ波と筋電図信号（ＥＭＧ）に基づいて被検者が居眠り状態であるか否かを判断することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−７９９３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１に開示された従来例では、被検者の筋電図信号とアルファ波に基づいて居眠り状態を検出する方式であり、筋電図とアルファ波のみでは居眠り状態を高精度に検出することができず、より検出精度の向上させたいという要望が高まっていた。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、被検者が半覚醒状態、或いは入眠状態となったことをより高精度に検出することが可能な居眠り検知装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、被検者の居眠り状態を検知する居眠り検知装置において、前記被検者の頭部近傍の所望部位に設置する複数の電極と、前記複数の電極に接続され、前記被検者の筋電図信号、及び脳波のシータ波を検出する生体信号検出手段と、前記生体信号検出手段で検出された筋電図信号及びシータ波に基づいて、前記被検者が入眠状態であるか否かを判定する居眠り判定手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記生体信号検出手段は、前記筋電図信号及びシータ波に加えて前記被検者のアルファ波を検出し、前記居眠り判定手段は、前記筋電図信号、シータ波、及びアルファ波に基づき、筋電図信号の減少、及びシータ波、アルファ波の増加が検出された場合に、前記被検者が半覚醒状態であると判定することを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２において、前記居眠り判定手段は、前記被検者が覚醒しているときの前記生体信号検出手段にて検出される筋電図信号（ＥＭＧ０）、アルファ波（α０）、及びシータ波（θ０）に基づき、アルファ波と筋電図信号の比率である第１基準比率（α０／ＥＭＧ０）を求め、且つ、シータ波と筋電図信号との比率である第２基準比率（θ０／ＥＭＧ０）を求め、更に、前記被検者の居眠り検出時にて、前記生体信号検出手段にて検出される筋電図信号（ＥＭＧｘ）、アルファ波（αｘ）、及びシータ波（θｘ）に基づき、アルファ波と筋電図信号の比率である第１測定比率（αｘ／ＥＭＧｘ）を求め、且つ、シータ波と筋電図信号との比率である第２測定比率（θｘ／ＥＭＧｘ）を求め、前記第１測定比率（αｘ／ＥＭＧｘ）と第１基準比率（α０／ＥＭＧ０）との比率を第１識別値Ｙｘとし、前記第２測定比率（θｘ／ＥＭＧｘ）と第２基準比率（θ０／ＥＭＧ０）との比率を第２識別値Ｚｘとし、前記第１識別値Ｙｘと第２識別値Ｚｘに基づいて、この被検者が半覚醒状態であるか否かを判定することを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項３において、前記居眠り判定手段は、前記第１識別値Ｙｘが第１閾値（例えば、１．５）を上回るか、或いは第２識別値Ｚｘが第２閾値（例えば、１．５）を上回った場合に、この被検者が半覚醒状態であると判定することを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項３において、前記居眠り判定手段は、被検者が覚醒しているときの筋電図信号（ＥＭＧ０）と、測定値に検出される筋電図信号（ＥＭＧｘ）に基づいて、これらの比率（ＥＭＧｘ／ＥＭＧ０）を求め、更に、前記第１識別値Ｙｘから上記の比率（ＥＭＧｘ／ＥＭＧ０）を減算した結果を第３識別値Ｋｘとし、前記第１識別値Ｙｘ、第２識別値Ｚｘに加えて、前記第３識別値Ｋｘに基づいて、この被検者が半覚醒状態であるか否かを判定することを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項５において、前記居眠り判定手段は、前記第１識別値Ｙｘが第１閾値（例えば、１．５）を上回るか、第２識別値Ｚｘが第２閾値（例えば、１．５）を上回るか、或いは、第３識別値Ｋｘが第３閾値（例えば、０．５）を上回った場合に、この被検者が半覚醒状態であると判定することを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６において、前記電極を、前記被検者の左右後耳介側頭部付近に設置することを特徴とする。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜６において、前記電極を、前記被検者の前額部に設置することを特徴とする。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８において、前記居眠り判定手段にて、前記被検者が半覚醒状態、または居眠り状態であると判定された場合に、これを報知する報知手段を更に備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９において、前記居眠り判定手段は、前記筋電図信号に基づき、被検者が覚醒していると判断できる周波数の筋電図信号が検出されている場合には、居眠り判定を実行しないことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る居眠り検知装置では、被検者の筋電図信号、シータ波、及びアルファ波を検出し、これらの各信号に基づき、筋電図信号が減少傾向にあり、且つ、シータ波及びアルファ波の双方が増加傾向にある場合に、被検者が半覚醒状態であるものと判断する。従って、被検者が半覚醒状態となったことを被検者自身或いはその管理者に報知することができるので、被検者がまどろみ状態で作業を続ける等の状態を回避し、被検者の安全の確保に寄与することができる。
【００１８】
また、本発明では、筋電図信号、及びシータ波を検出し、筋電図信号が減少し、シータ波が増加した場合に、被検者が入眠状態であると判断する。被検者が入眠状態となった場合には、アルファ波よりもシータ波の方が多く検出されるので、従来のようにアルファ波を用いる場合と比較して、より高精度に被検者が入眠状態となったことを検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る居眠り検知装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図２】被検者が覚醒状態であるか、或いは半覚醒状態であるかを判定するための試験データを示す波形図である。
【図３】被検者が覚醒状態から半覚醒状態に推移するときの、ＥＭＧ、アルファ波、シータ波の１０秒ごとの積算値の変化である。
【図４】被検者が覚醒状態から半覚醒状態に推移するときの、第１識別値Ｙｘ、第２識別値Ｚｘの１０秒ごとの積算値の変化である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る居眠り検知装置による試験結果を示す説明図である。
【図６】被検者が覚醒状態から半覚醒状態に推移するときの、第１識別値Ｙｘ、第２識別値Ｚｘ、及び第３識別値Ｋｘの変化である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る居眠り検知装置による試験結果を示す説明図である。
【図８】本発明の変形例に係る居眠り検知装置で、静的覚醒、動的覚醒の周波数帯域を示す説明図である。
【図９】本発明の変形例に係る居眠り検知装置による処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】被検者が入眠しているときの、アルファ波、及びシータ波の１０秒ごとの積算値の変化である。
【図１１】被検者が入眠しているときの、第１識別値Ｙｘ、及び第２識別値Ｚｘの変化である。
【図１２】筋電図信号、及び生体信号を検出するための電極の取り付け位置を示す説明図である。
【図１３】筋電図信号、及び生体信号を検出するための電極を被検者の左後耳介側頭部近傍に取り付けた様子を示す説明図である。
【図１４】筋電図信号、及び生体信号を検出するための電極を被検者の右後耳介側頭部近傍に取り付けた様子を示す説明図である。
【図１５】筋電図信号、及び生体信号を検出するための電極を被検者の側頭部に取り付けた場合のＥＭＧ、アルファ波、及びシータ波の波形の１０秒ごとの積算値である。
【図１６】筋電図信号、及び生体信号を検出するための電極を被検者の耳朶に取り付けた場合のＥＭＧ、アルファ波、及びシータ波の１０秒ごとの積算値である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る居眠り検知装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、この居眠り検知装置１００は、不関電極とされる第１電極１１、関電極とされる第２電極１２、及びボディーアースとされる第３電極１３の３つの電極を備えており、例えば、第１電極１１と第３電極１３は、測定の対象となる被検者の左側の側頭部（例えば、左側の耳朶の付け根部分）に装着され、第２電極１２は被検者の右側の側頭部（例えば、右側の耳朶の付け根部分）に装着される。
【００２１】
また、第１電極１１はバッファアンプ１４に接続され、第２電極１２はバッファアンプ１５に接続され、各バッファアンプ１４，１５の出力端子は差動増幅器１６の非反転入力端子、及び反転入力端子にそれぞれ接続されている。また、ボディアースとされる第３電極１３は回路グランドに接続され、且つ、差動増幅器１６の接地端子に接続されている。
【００２２】
そして、被検者の脳波は、第１電極１１を不関電極（電位変化の少ない部位に装着される電極）、第２電極１２を関電極（生体信号を導出する部位に装着される電極）とする双極導出（電極間の電位変化の差を求める導出法）により取り出されることになる。
【００２３】
また、差動増幅器１６の出力側には、第１フィルタ１７、第１増幅部１８、第２フィルタ１９、第２増幅部２０、判定部２１、及び警報発生部２２が設けられている。
【００２４】
第１フィルタ１７は、差動増幅器１６より出力される信号から、商用周波数帯域を取り除くエリミネータフィルタである。第１増幅部１８は第１フィルタ１７より出力される波形を増幅する。
【００２５】
第２フィルタ１９は、ＥＭＧと脳波（ＥＥＧ）のアルファ波とシータ波を分離して出力するためのバンドパスフィルタである。即ち、アルファ波の周波数帯域は８〜１４Ｈｚ程度であり、シータ波の周波数帯域は４〜８Ｈｚ程度であることが知られているので、この周波数帯域の脳波（ＥＥＧ）から、アルファ波及びシータ波を取り出す。更に、第２増幅部２０により増幅される。即ち、第２フィルタ１９、及び第２増幅部２０は、被検者の筋電図信号、シータ波、及びアルファ波を検出する生体信号検出手段としての機能を備える。
【００２６】
判定部２１は、アルファ波、シータ波、及び筋電図信号（ＥＭＧ）を検出し、これらの各信号に基づき、後述する手法により被検者が半覚醒状態であるか否か、或いは入眠状態であるか否かを判定する。即ち、判定部２１は、生体信号検出手段で検出された筋電図信号、シータ波、及びアルファ波に基づいて、被検者が居眠り状態であるか否かを判定する居眠り判定手段としての機能を備える。
【００２７】
警報発生部２２は、判定部２１により被検者が半覚醒状態、或いは入眠状態であると判定された際に、音声やランプ、画面表示、バイブレータによる振動等の手法により、被検者或いはこの被検者を管理する管理者に報知する機能を備えている。
【００２８】
［第１実施形態の説明］
以下、本発明の第１実施形態に係る居眠り状態の判定方法について説明する。図２は、被検者にスイッチ押し試験を実施させたときの、スイッチ押しのタイミングとアルファ波の変化を示す特性図である。
【００２９】
まず、スイッチ押し試験について具体的に説明する。発明者らは、被検者が覚醒状態であるか或いは半覚醒状態であるかを検出するために、被検者が着席している状態で、被検者の前にＬＥＤを置き、該ＬＥＤを任意の時間間隔（図２の符号ｑ１に示すタイミング）で点灯させ、ＬＥＤの点灯した直後に被検者にスイッチを押させる課題を与えた。その結果、被検者が覚醒している場合には、符号ｐ１に示すように符号ｑ１のタイミングに対するスイッチ押し反応時間は時間Ｔ１だけ遅れてスイッチが押されることが検出された。この際、被検者のアルファ波を検出すると、ほとんどアルファ波が出ていないという結果が確認された。
【００３０】
また、被検者の意識レベルが低下して半覚醒状態となった場合には、符号ｐ２に示すように、符号ｑ１のタイミングに対してスイッチが押されるスイッチ押し反応時間のタイミングが遅れたり（時間Ｔ２＞Ｔ１）、符号ｐ３に示すようにスイッチが押されている時間が長くなったり、符号ｐ４に示すようにスイッチが２度押しされたり、或いは符号ｐ５に示すようにｑ１のタイミングよりも早く押されるという動作が確認された。この際、被検者のアルファ波は覚醒時と比較して増加していることが確認された。即ち、被検者が覚醒状態から半覚醒状態に推移するとアルファ波が増加していることが判る。
【００３１】
図３は、被検者が覚醒状態から徐々に半覚醒状態に推移する場合の、筋電図信号（ＥＭＧ）、アルファ波、及びシータ波の測定結果を示す特性図である。図３において横軸は時間であり、曲線ｐ１１はＥＭＧの変化を示し、曲線ｐ１２はアルファ波の変化を示し、曲線ｐ１３はシータ波の変化を示しており、曲線Ｓ４は被検者に上述したスイッチ押し課題を与えたときの、反応時間の測定結果を示している。なお、ｐ１１，ｐ１２，ｐ１３の縦軸は左側の目盛りに対応し、Ｓ４の縦軸は右側の目盛りに対応している。
【００３２】
また、曲線Ｓ４において下方に突起する符号ｑ２はスイッチの無駄押し、或いは早押しの操作ミスを示し、上方に突起する符号ｑ３はスイッチ押しの遅れ、或いは押し忘れの操作ミスを示している。そして、曲線Ｓ４から理解されるように、符号Ｒ１に示す領域では、符号ｑ２，ｑ３に示す操作ミスが頻発しており、被検者は半覚醒状態、或いは入眠状態に推移しているものと判断される。
【００３３】
そして、符号ｐ１１に示すＥＭＧは、傾向を示す直線Ｓ１に示すように時間の経過と共に徐々に減少する傾向が見られ、符号ｐ１２に示すアルファ波、及び符号ｐ１３に示すシータ波は、傾向を示す直線Ｓ２，Ｓ３に示すように時間の経過と共に徐々に増加する傾向が見られる。従って、ＥＭＧが減少傾向にあり、アルファ波、シータ波が増加傾向にある場合には、被検者は覚醒状態から半覚醒状態に推移しているものと判断することができる。
【００３４】
即ち、本実施形態では、図１に示す判定部２１によりＥＭＧ、アルファ波、及びシータ波を検出し、これらの変化に基づいて、被検者が半覚醒状態となったことを検出することができ、更に、警報発生部２２により警報を発することにより、被検者自身、或いは被検者を管理する管理者等に報知することができる。
【００３５】
従って、被検者が覚醒状態から徐々に半覚醒状態に推移する場合には、いち早くこれを検出して報知することができるので、被検者が入眠状態となる前の時点で被検者に対して警報の発生を伝達することができる。
【００３６】
［第２実施形態の説明］
次に、本発明の第２実施形態に係る居眠り状態の判定方法について説明する。第２実施形態では、被検者が覚醒しているときのＥＭＧ、アルファ波、シータ波を予め測定しておき、実際の測定時に測定したＥＭＧ、アルファ波、シータ波との比較により、この被検者が覚醒状態であるか、或いは半覚醒状態であるかを判断する。以下、詳細に説明する。
【００３７】
被検者が覚醒しているときのＥＭＧをＥＭＧ０、アルファ波をα０、シータ波をθ０とし、実際の測定時に測定されるＥＭＧをＥＭＧｘ、アルファ波をαｘ、シータ波をθｘとする。そして、下記の（１）式、（２）式により、第１識別値Ｙｘ、及び第２識別値Ｚｘを求める。
【００３８】
Ｙｘ＝（αｘ／ＥＭＧｘ）／（α０／ＥＭＧ０） …（１）
Ｚｘ＝（θｘ／ＥＭＧｘ）／（θ０／ＥＭＧ０） …（２）
ここで、「αｘ／ＥＭＧｘ」は第１測定比率であり、「α０／ＥＭＧ０」は第１基準比率であり、「θｘ／ＥＭＧｘ」は第２測定比率であり、「θ０／ＥＭＧ０」は第２基準比率である。
【００３９】
図４は、被検者が覚醒状態から徐々に半覚醒状態に推移する場合の、上記（１）、（２）式で算出した第１識別値Ｙｘ、及び第２識別値Ｚｘの変化を示す特性図である。図４において横軸は時間であり、曲線ｑ２１はＺｘの変化を示し、曲線ｑ２２はＹｘの変化を示し、縦軸は左側の目盛りに対応する。なお、曲線Ｓ４は、図３に示した曲線Ｓ４と同様であるので説明を省略する。
【００４０】
そして、図４に示す特性図により、被検者が覚醒状態から半覚醒状態に推移する場合には、第１識別値Ｙｘ、及び第２識別値Ｚｘは共に増加傾向となるように変化することが理解される。本実施形態では、第１識別値Ｙｘ、及び第２識別値Ｚｘの閾値を共に１．５に設定し、Ｙｘ、Ｚｘのうちの少なくとも一方が閾値である１．５以上となった場合、即ち、Ｙｘ≧１．５、またはＺｘ≧１．５となった場合に、被検者は半覚醒状態であると判定することとした。
【００４１】
図５は、上記の判定結果と、被検者が覚醒状態であるか或いは半覚醒状態であるかの対応の実験結果を示す説明図である。この実験では、２０人の被検者に上述した試験（ＬＥＤを点灯させてスイッチを押すという試験）を実施させた場合の結果を示している。例えば、ＮＯ．１の被検者は、Ｙｘ、Ｚｘが共に閾値である１．５を超えないことを示し（図中「×」で示している）、ＮＯ．２の被検者は、開始から２３０sec後にＺｘが１．５を超え、２１０sec後にＹｘが１．５を超えたことを示し、ＮＯ．６の被検者は、開始から１１４０sec後にＺｘが１．５を超え、Ｙｘは１．５を超えないことを示している。
【００４２】
そして、本実施形態に係る判定手法を用いると、図５の（ａ）に示すように、ＮＯ．２，３，４，６，８，１０，１２，１５，１６，１９の１０人の被検者が半覚醒状態であるという判定結果となる。なお、図５（ａ）では「Ｗ」を覚醒状態、「Ｄ」を半覚醒状態として示している。
【００４３】
これに対して、実際に被検者が覚醒状態であるか半覚醒状態であるかの判断を（ｃ）〜（ｅ）に示す。（ｃ）は被検者による主観的な判断結果、即ち被検者自身による覚醒か否かの判断を示し、（ｄ）は他者による客観的な判断結果を示し、（ｅ）は上述したスイッチ押し試験の結果に基づく判断結果を示している。例えば、ＮＯ．２の被検者は、主観的には半覚醒「Ｄ」であり、客観的には覚醒「Ｗ」であり、スイッチ押し試験の結果では半覚醒「Ｄ」であるという結果となったことを示している。そして、図５（ｂ）は、これらの結果から総合的に評価した結果を示している。
【００４４】
そして、（ａ）に示した結果と（ｂ）に示した結果を比較すると、２０人の被検者のうち、１２人は、（ａ）に示す識別値Ｙｘ、Ｚｘを用いた判定結果と（ｂ）に示す総合評価とが一致しており、７人が（ａ）で覚醒「Ｗ」、（ｂ）で半覚醒「Ｄ」と判定され、１人が（ａ）で半覚醒「Ｄ」、（ｂ）で覚醒「Ｗ」と判定されている。
【００４５】
上記の結果から、本実施形態に係る手法を採用することにより、６０％（１２／２０）の確率で被検者が覚醒状態であるか、或いは半覚醒状態であるかを認識することができ、また、（ａ）で半覚醒「Ｄ」、（ｂ）で覚醒「Ｗ」と判定される場合を含めると、６５％（１３／２０）の確率で半覚醒状態の被検者を認識することができることが判る。
【００４６】
このようにして、第２実施形態に係る居眠り検知装置では、（１）式、及び（２）式を用いて第１識別値Ｙｘ、及び第２識別値Ｚｘを求め、各識別値Ｙｘ、Ｚｘと閾値（例えば、１．５）との比較に基づいて、被検者が覚醒状態であるか、或いは半覚醒状態であるかを判定している。そして、発明者らによる鋭意検討により、この識別値Ｙｘ、Ｚｘを用いることにより、６５％以上の確率で被検者が半覚醒状態であることを検出できることが判明した。
【００４７】
上記のことから、第２実施形態に係る居眠り検知装置を採用することにより、高い確率で半覚醒状態の被検者を認識することができるので、例えば作業中に覚醒状態から入眠状態に移行する前兆である半覚醒状態を精度良く認識することができ、作業者等が入眠する前の時点で事前に報知することができ、作業の安全を確保することができる。
【００４８】
なお、上述した例では各識別値Ｙｘ、Ｚｘの閾値を１．５に設定したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の数値とすることも可能である。また、個人差が存在するので、被検者に応じて閾値を変更することも可能である。
【００４９】
［第３実施形態の説明］
次に、本発明の第３実施形態に係る居眠り状態の判定方法について説明する。第３実施形態では、前述した第２実施形態と同様に、被検者が覚醒しているときのＥＭＧ、アルファ波、シータ波を測定しておき、実際の測定時に測定したＥＭＧ、アルファ波、シータ波との比較により、この被検者が覚醒状態であるか、或いは半覚醒状態であるかを判断する。以下、詳細に説明する。
【００５０】
第２実施形態と同様に、被検者が覚醒しているときのＥＭＧをＥＭＧ０、アルファ波をα０、シータ波をθ０とし、実際の測定時に測定されるＥＭＧをＥＭＧｘ、アルファ波をαｘ、シータ波をθｘとする。そして、下記の（１）式、（２）式により、第１識別値Ｙｘ、及び第２識別値Ｚｘを求める。
【００５１】
Ｙｘ＝（αｘ／ＥＭＧｘ）／（α０／ＥＭＧ０） …（１）
Ｚｘ＝（θｘ／ＥＭＧｘ）／（θ０／ＥＭＧ０） …（２）
そして、第３実施形態では、更に、下記の（３）式により、第３識別値Ｋｘを求める。
【００５２】
Ｋｘ＝Ｙｘ−（ＥＭＧｘ／ＥＭＧ０） …（３）
図６は、被検者が半覚醒状態である場合の、上記（１）〜（３）式で算出した第１識別値Ｙｘ、第２識別値Ｚｘ、及び第３識別値Ｋｘの測定結果を示す特性図である。図６において横軸は時間であり、曲線ｑ３２はＺｘの変化を示し、曲線ｑ３１はＹｘの変化を示し、曲線ｑ３３はＫｘの変化を示しており、縦軸は左側の目盛りに対応する。また、曲線Ｓ５は、スイッチ押し課題を与えたときの反応時間の測定結果を示しており、縦軸は右側の目盛りに対応する。
【００５３】
第３実施形態では、第１識別値Ｙｘ、及び第２識別値Ｚｘの閾値を共に１．５に設定し、第３識別値Ｋｘの閾値を０．５に設定し、Ｙｘ、Ｚｘ、Ｋｘのうちの少なくとも一つが閾値以上となった場合、即ち、Ｙｘ≧１．５、またはＺｘ≧１．５、またはＫｘ≧０．５となった場合に、被検者は半覚醒状態であると判定することとした。
【００５４】
そして、図６に示す特性図では、曲線Ｓ５から判るように、ｑ２，ｑ３に示す波形が頻発しており、この被検者は半覚醒状態であると考えられる。この際、Ｙｘを示す曲線ｑ３１、及びＺｘを示す曲線ｑ３２は顕著に増加しておらず、Ｙｘ、Ｚｘのみを用いた判定では半覚醒状態と判定されない。即ち、ｑ３１，ｑ３２は共に閾値である１．５を超えていない。しかし、第３識別値Ｋｘは、開始からの経過時間が２１０sec、及び２４０secの付近で閾値である０．５を超えており、半覚醒状態であると判定されることとなる。
【００５５】
図７は、各識別値Ｙｘ、Ｚｘ、Ｋｘと閾値（１．５または０．５）との比較による判定結果と、被検者が覚醒状態であるか、或いは半覚醒状態であるかの対応の実験結果を示す説明図である。この実験では、２０人の被検者に上述した試験（ＬＥＤを点灯させてスイッチを押すという試験）を実施させた場合の結果を示している。例えば、ＮＯ．１の被検者は、Ｙｘ、Ｚｘが共に閾値である１．５を超えず（図中「×」で示している）、且つ開始から６００sec後にＫｘが閾値である０．５を超えたことを示し、ＮＯ．２の被検者は、開始から２３０sec後にＺｘが１．５を超え、２１０sec後にＹｘが１．５を超え、１８０sec後にＫｘが０．５を超えたことを示している。
【００５６】
そして、第３実施形態に係る判定手法を用いると、図７の（ａ）に示すように、被検者の番号で、ＮＯ．１，２，３，４，６，８，１０，１２，１４，１５，１６，１７，１８１９，２０の１５人が半覚醒状態であるという判定結果となる。なお、図７では「Ｗ」を覚醒状態、「Ｄ」を半覚醒状態として示している。
【００５７】
これに対して、実際に被検者が覚醒状態であるか半覚醒状態であるかの判断を（ｃ）〜（ｅ）に示す。（ｃ）は被検者による主観的な判断結果を示し、（ｄ）は他者による客観的な判断結果を示し、（ｅ）は上述したスイッチ押し試験の結果に基づく判断結果を示している。例えば、ＮＯ．２の被検者は、主観的な判断では半覚醒状態「Ｄ」であり、客観的な判断では覚醒状態「Ｗ」であり、スイッチ押し試験の結果では半覚醒状態「Ｄ」であるという結果となったことを示している。そして、図７（ｂ）は、これらの結果から総合的に評価した結果を示している。
【００５８】
そして、（ａ）に示した結果と（ｂ）に示した結果を比較して、両者が一致するか否かの判定結果を（ｆ）に示している。この結果から、２０人の被検者のうち、１５人は、（ａ）に示す各識別値Ｙｘ、Ｚｘ、Ｋｘを用いた判定結果と、（ｂ）に示す総合評価とが一致しており、３人が（ａ）で覚醒「Ｗ」、（ｂ）で半覚醒「Ｄ」と判定され、２人が（ａ）で半覚醒「Ｄ」、（ｂ）で覚醒「Ｗ」と判定されている。
【００５９】
上記の結果から、本実施形態に係る手法を採用することにより、７５％（１５／２０）の確率で半覚醒状態の被検者を認識することができ、また、（ａ）で半覚醒「Ｄ」、（ｂ）で覚醒「Ｗ」と判定される場合を含めると、８５％（１７／２０）の確率で半覚醒状態の被検者を認識することができることが判る。
【００６０】
このようにして、第２実施形態に係る居眠り検知装置では、上述した（１）〜（３）式を用いて第１識別値Ｙｘ、第２識別値Ｚｘ、及び第３識別値Ｋｘを求め、各識別値Ｙｘ、Ｚｘ、Ｋｘと閾値（例えば、１．５、０．５）との比較に基づいて、被検者が覚醒状態であるか、或いは半覚醒状態であるかを判定している。そして、発明者らによる鋭意検討により、この識別値Ｙｘ、Ｚｘ、Ｋｘを用いることにより、８５％以上の確率で被検者が半覚醒状態であることを検出できることが判明した。
【００６１】
上記のことから、第３実施形態に係る居眠り検知装置を採用することにより、より一層高い確率で半覚醒状態の被検者を認識することができるので、例えば作業中に覚醒状態から入眠状態に移行する前兆である半覚醒状態を精度良く認識することができ、作業者等が入眠する前の時点で事前に報知することができ、作業の安全を確保することができる。
【００６２】
なお、上述した例では第１識別値Ｙｘ、及び第２識別値Ｚｘの閾値を１．５に設定し、第３識別値Ｋｘの閾値を０．５に設定したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の数値とすることも可能である。また、個人差が存在するので、被検者に応じて閾値を変更することも可能である。
【００６３】
［変形例の説明］
次に、上述した各実施形態の変形例について説明する。覚醒状態は、動的覚醒と静的覚醒に区分することができる。動的覚醒とは、被検者が意図的に筋肉を動作させる動きが検出される場合であり、例えばガムを噛む動作、飲み物を飲む動作、或いは体を動かす動作等が挙げられる。そして、このような動的覚醒が検出された場合には、そもそもこの被検者に対しては居眠り状態を検出する必要がない。
【００６４】
本変形例では、筋電図信号（ＥＭＧ）に基づいて動的覚醒を示す周波数成分が検出された場合には、被検者は明らかに覚醒状態であるものと判断して、上述の第１〜第３実施形態に示した居眠り検知処理を行わない。図８は、アルファ波、シータ波、及びＥＭＧの周波数帯域を示しており、ｑ４１はシータ波の帯域フィルタを示し、ｑ４２はアルファ波の帯域フィルタを示し、ｑ４３は静的覚醒時のＥＭＧの帯域フィルタを示している。そして、静的覚醒時には、５Ｈｚ〜９０Ｈｚ程度の周波数の筋電図信号（ＥＭＧ）が検出され、動的覚醒時には、３０Ｈｚ〜５ＫＨｚ程度の周波数の筋電図信号（ＥＭＧ）が検出されるので、この周波数及び振幅に基づいて、動的覚醒であるか否かを検知し、動的覚醒である場合には居眠り検知処理を行わない。
【００６５】
以下、図９に示すフローチャートを参照して、変形例に係る居眠り検知装置の概略的な動作を説明する。初めに、ステップＳ１１において、筋電図信号（ＥＭＧ）に基づいて、動的覚醒であるか、或いは静的覚醒であるかを判断する。そして、動的覚醒であると判断された場合には、その後の処理を行わない。
【００６６】
また、静的覚醒であると判断された場合には、ステップＳ１２において、覚醒状態であるか、或いは半覚醒状態であるかを判断する。この処理では、上述した第１〜第３実施形態に示したいずれかの手法を用いることができる。
【００６７】
そして、半覚醒であると判断された場合には、ステップＳ１３において、警報信号を出力し、被検者或いは管理者に半覚醒であることを報知する。
【００６８】
このように、変形例に係る居眠り検知装置では、被検者が明らかに覚醒状態であると判断される場合には、居眠り検出処理を実行しないので、装置の演算負荷を軽減でき、消費電力を低減することが可能となる。
【００６９】
［第４実施形態の説明］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。前述した第１〜第３実施形態では、ＥＭＧ、アルファ波、及びシータ波を用いて被検者が覚醒状態から半覚醒状態に推移したか否かを判定する例について説明したが、第４実施形態では、ＥＭＧとシータ波のみを用いて、被検者が入眠しているか否かを判定する。なお、入眠とは半覚醒状態を通り超して眠っている状態を示す。
【００７０】
図１０は、被検者が入眠しているときの、シータ波及びアルファ波の測定結果を示す特性図であり、曲線Ｓ５１はシータ波の変化を示し、曲線Ｓ５２はアルファ波の変化を示す。そして、図１０から理解されるように、被検者が半覚醒状態を通り過ぎて入眠状態となった場合には、アルファ波と比較してシータ波の検出量が多くなる。
【００７１】
図１１は、入眠状態のときの前述した（１）、（２）式により求められる第１識別値Ｙｘ、及び第２識別値Ｚｘを示す特性図であり、曲線Ｓ６１はＺｘの変化を示し、曲線Ｓ６２はＹｘの変化を示している。以下、Ｙｘ、Ｚｘの算出式である（１）、（２）式を示す。
【００７２】
Ｙｘ＝（αｘ／ＥＭＧｘ）／（α０／ＥＭＧ０） …（１）
Ｚｘ＝（θｘ／ＥＭＧｘ）／（θ０／ＥＭＧ０） …（２）
そして、図１１において、測定開始から約１３００secが経過した時点ｔ１で被検者は入眠状態となり、その後曲線Ｓ６１に示すＺｘが曲線Ｓ６２に示すＹｘよりも数値が大きくなっている。従って、シータ波、及び筋電図（ＥＭＧ）を用いて第２識別値Ｚｘを算出し、この第２識別値Ｚｘの大きさを測定することにより、被検者が入眠したか否かを高精度に検出することができることが判る。つまり、ＥＭＧとシータ波のみを測定することで被検者の入眠状態を高精度に検出することが可能となる。
【００７３】
このようにして、第４実施形態に係る居眠り検知装置では、被検者のＥＭＧとシータ波を検出し、第２識別値Ｚｘを用いることにより、被検者の入眠を検出するので、従来のようにアルファ波を用いる場合よりも高精度な入眠状態の検出が可能となる。
【００７４】
［各電極の取り付け位置の説明］
次に、本発明に係る居眠り検知装置における、各電極の取り付け位置について説明する。図１２は、第１電極１１、第２電極１２、及び第３電極１３の取り付け位置の例を示す説明図であり、図１２（ａ）、（ｃ）は本発明で採用する被検者ａの後耳介側頭部に搭載した場合の例を示し、図１２（ｂ）は従来例で採用されている耳朶に搭載した場合の例を示し、図１２（ｄ）は本発明で採用する、被検者ａの前額部に電極を装着した場合の例を示している。
【００７５】
図１２（ａ）に示す例では、第１電極１１を被検者ａの左耳の裏側となる後耳介側頭部に装着し、第２電極１２を右耳の裏側となる後耳介側頭部に装着し、ボディアースとなる第３電極１３を被検者ａの前額部に装着している。
【００７６】
また、図１２（ｂ）では、第１電極１１を被検者ａの左耳の耳朶に装着し、第２電極１２を右耳の耳朶に装着し、ボディアースとなる第３電極１３を被検者ａの前額部に装着している。
【００７７】
図１２（ｃ）に示す例では、第１電極１１を被検者ａの左耳の裏側となる後耳介側頭部に装着し、第２電極１２を右耳の裏側となる後耳介側頭部に装着し、ボディアースとなる第３電極１３を第１電極１１の側部近傍に装着している。なお、図１３、図１４に実際の装着状態を示している。
【００７８】
図１２（ｄ）に示す例では、第１電極１１〜第３電極１３を被検者ａの前額部にほぼ直線状となる位置に装着している。
【００７９】
そして、図１２（ａ）に示す位置に各電極１１〜１３を装着したときの、ＥＭＧ、アルファ波、及びシータ波の検出値を図１５に示し、図１２（ｂ）に示す従来例で採用されている位置に各電極１１〜１３を装着したときの、ＥＭＧ、アルファ波、及びシータ波の検出値を図１６に示す。
【００８０】
図１５において、曲線Ｓ７１はＥＭＧの変化を示し、曲線Ｓ７２はアルファ波の変化を示し、曲線Ｓ７３はシータ波の変化をそれぞれ示している。一方、図１６において、曲線Ｓ８１はＥＭＧの変化を示し、曲線Ｓ８２はアルファ波の変化を示し、曲線Ｓ８３はシータ波の変化をそれぞれ示している。
【００８１】
そして、図１５と図１６の各特性曲線を比較すると、各電極１１〜１３を被検者の後耳介側頭部に装着する方が耳朶に装着する場合よりもＥＭＧ、アルファ波、及びシータ波の全ての検出値が大きいことが判る。即ち、本発明のように各電極１１〜１３を被検者の左右の後耳介側頭部に装着することにより、耳朶に装着する場合と比較してＥＭＧ、アルファ波、及びシータ波の検出精度を向上させることができ、ひいては居眠り検出の精度を向上させることができるという効果が得られる。
【００８２】
なお、上述した第１電極１１〜第３電極１３は、被検者が着用するヘルメットやメガネ、帽子等に取り付けることにより、簡単な操作で被検者に装着することができる。
【００８３】
また、本発明に係る居眠り検知装置は、工場で働く作業者以外に、鉄道車両、船舶、飛行機、車両等の運転士や、原子力発電所のオペレータに装着することにより、その効果を有効に発揮することができる。
【００８４】
以上、本発明の居眠り検知装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明は、被検者が半覚醒状態、或いは入眠状態となったことを高精度に検出することに利用することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１１ 第１電極
１２ 第２電極
１３ 第３電極
１４ バッファアンプ
１５ バッファアンプ
１６ 差動増幅器
１７ 第１フィルタ
１８ 第１増幅部
１９ 第２フィルタ
２０ 第２増幅部
２１ 判定部
２２ 警報発生部
１００ 居眠り検知装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、作業者が作業中に入眠状態に陥る場合にこれをいち早く検出する居眠り検知装置に関する技術。
【背景技術】
【０００２】
例えば、流れ作業の作業現場等では、作業者は同一の作業を長時間繰り返して実行することが多々あり、作業中に眠気を催し半覚醒状態（覚醒から入眠に移行する状態）で作業を行う場合がある。このような場合には、その後入眠することが多く、作業の能率が低下するばかりでなく、思わぬ事故に繋がる可能性もある。従って、作業者が入眠しそうな場合には、いち早くこれを検知して作業者自身、或いは作業現場の管理者に通知することが望まれる。
【０００３】
従来における居眠り検知装置として、例えば、特開平７−７９９３６号公報に記載されたものが知られている。該引用例１では、クリップを用いて被検者の耳朶に筋電図信号、及び生体信号を検出するための電極を取り付け、生体信号に含まれる脳波のアルファ波と筋電図信号（ＥＭＧ）に基づいて被検者が居眠り状態であるか否かを判断することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−７９９３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１に開示された従来例では、被検者の筋電図信号とアルファ波に基づいて居眠り状態を検出する方式であり、筋電図とアルファ波のみでは居眠り状態を高精度に検出することができず、より検出精度の向上させたいという要望が高まっていた。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、被検者が半覚醒状態、或いは入眠状態となったことをより高精度に検出することが可能な居眠り検知装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、被検者の居眠り状態を検知する居眠り検知装置において、前記被検者の頭部近傍の所望部位に設置する複数の電極と、前記複数の電極に接続され、前記被検者の筋電図信号、及び脳波のシータ波を検出する生体信号検出手段と、前記生体信号検出手段で検出された筋電図信号及びシータ波に基づいて、前記被検者が入眠状態であるか否かを判定する居眠り判定手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記生体信号検出手段は、前記筋電図信号及びシータ波に加えて前記被検者のアルファ波を検出し、前記居眠り判定手段は、前記筋電図信号、シータ波、及びアルファ波に基づき、筋電図信号の減少、及びシータ波、アルファ波の増加が検出された場合に、前記被検者が半覚醒状態であると判定することを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２において、前記居眠り判定手段は、前記被検者が覚醒しているときの前記生体信号検出手段にて検出される筋電図信号（ＥＭＧ０）、アルファ波（α０）、及びシータ波（θ０）に基づき、アルファ波と筋電図信号の比率である第１基準比率（α０／ＥＭＧ０）を求め、且つ、シータ波と筋電図信号との比率である第２基準比率（θ０／ＥＭＧ０）を求め、更に、前記被検者の居眠り検出時にて、前記生体信号検出手段にて検出される筋電図信号（ＥＭＧｘ）、アルファ波（αｘ）、及びシータ波（θｘ）に基づき、アルファ波と筋電図信号の比率である第１測定比率（αｘ／ＥＭＧｘ）を求め、且つ、シータ波と筋電図信号との比率である第２測定比率（θｘ／ＥＭＧｘ）を求め、前記第１測定比率（αｘ／ＥＭＧｘ）と第１基準比率（α０／ＥＭＧ０）との比率を第１識別値Ｙｘとし、前記第２測定比率（θｘ／ＥＭＧｘ）と第２基準比率（θ０／ＥＭＧ０）との比率を第２識別値Ｚｘとし、前記第１識別値Ｙｘと第２識別値Ｚｘに基づいて、この被検者が半覚醒状態であるか否かを判定することを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項３において、前記居眠り判定手段は、前記第１識別値Ｙｘが第１閾値（例えば、１．５）を上回るか、或いは第２識別値Ｚｘが第２閾値（例えば、１．５）を上回った場合に、この被検者が半覚醒状態であると判定することを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項３において、前記居眠り判定手段は、被検者が覚醒しているときの筋電図信号（ＥＭＧ０）と、測定値に検出される筋電図信号（ＥＭＧｘ）に基づいて、これらの比率（ＥＭＧｘ／ＥＭＧ０）を求め、更に、前記第１識別値Ｙｘから上記の比率（ＥＭＧｘ／ＥＭＧ０）を減算した結果を第３識別値Ｋｘとし、前記第１識別値Ｙｘ、第２識別値Ｚｘに加えて、前記第３識別値Ｋｘに基づいて、この被検者が半覚醒状態であるか否かを判定することを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項５において、前記居眠り判定手段は、前記第１識別値Ｙｘが第１閾値（例えば、１．５）を上回るか、第２識別値Ｚｘが第２閾値（例えば、１．５）を上回るか、或いは、第３識別値Ｋｘが第３閾値（例えば、０．５）を上回った場合に、この被検者が半覚醒状態であると判定することを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６において、前記電極を、前記被検者の左右後耳介側頭部付近に設置することを特徴とする。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜６において、前記電極を、前記被検者の前額部に設置することを特徴とする。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８において、前記居眠り判定手段にて、前記被検者が半覚醒状態、または居眠り状態であると判定された場合に、これを報知する報知手段を更に備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９において、前記居眠り判定手段は、前記筋電図信号に基づき、被検者が覚醒していると判断できる周波数の筋電図信号が検出されている場合には、居眠り判定を実行しないことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る居眠り検知装置では、被検者の筋電図信号、シータ波、及びアルファ波を検出し、これらの各信号に基づき、筋電図信号が減少傾向にあり、且つ、シータ波及びアルファ波の双方が増加傾向にある場合に、被検者が半覚醒状態であるものと判断する。従って、被検者が半覚醒状態となったことを被検者自身或いはその管理者に報知することができるので、被検者がまどろみ状態で作業を続ける等の状態を回避し、被検者の安全の確保に寄与することができる。
【００１８】
また、本発明では、筋電図信号、及びシータ波を検出し、筋電図信号が減少し、シータ波が増加した場合に、被検者が入眠状態であると判断する。被検者が入眠状態となった場合には、アルファ波よりもシータ波の方が多く検出されるので、従来のようにアルファ波を用いる場合と比較して、より高精度に被検者が入眠状態となったことを検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る居眠り検知装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図２】被検者が覚醒状態であるか、或いは半覚醒状態であるかを判定するための試験データを示す波形図である。
【図３】被検者が覚醒状態から半覚醒状態に推移するときの、ＥＭＧ、アルファ波、シータ波の１０秒ごとの積算値の変化である。
【図４】被検者が覚醒状態から半覚醒状態に推移するときの、第１識別値Ｙｘ、第２識別値Ｚｘの１０秒ごとの積算値の変化である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る居眠り検知装置による試験結果を示す説明図である。
【図６】被検者が覚醒状態から半覚醒状態に推移するときの、第１識別値Ｙｘ、第２識別値Ｚｘ、及び第３識別値Ｋｘの変化である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る居眠り検知装置による試験結果を示す説明図である。
【図８】本発明の変形例に係る居眠り検知装置で、静的覚醒、動的覚醒の周波数帯域を示す説明図である。
【図９】本発明の変形例に係る居眠り検知装置による処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】被検者が入眠しているときの、アルファ波、及びシータ波の１０秒ごとの積算値の変化である。
【図１１】被検者が入眠しているときの、第１識別値Ｙｘ、及び第２識別値Ｚｘの変化である。
【図１２】筋電図信号、及び生体信号を検出するための電極の取り付け位置を示す説明図である。
【図１３】筋電図信号、及び生体信号を検出するための電極を被検者の左後耳介側頭部近傍に取り付けた様子を示す説明図である。
【図１４】筋電図信号、及び生体信号を検出するための電極を被検者の右後耳介側頭部近傍に取り付けた様子を示す説明図である。
【図１５】筋電図信号、及び生体信号を検出するための電極を被検者の側頭部に取り付けた場合のＥＭＧ、アルファ波、及びシータ波の波形の１０秒ごとの積算値である。
【図１６】筋電図信号、及び生体信号を検出するための電極を被検者の耳朶に取り付けた場合のＥＭＧ、アルファ波、及びシータ波の１０秒ごとの積算値である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る居眠り検知装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、この居眠り検知装置１００は、不関電極とされる第１電極１１、関電極とされる第２電極１２、及びボディーアースとされる第３電極１３の３つの電極を備えており、例えば、第１電極１１と第３電極１３は、測定の対象となる被検者の左側の側頭部（例えば、左側の耳朶の付け根部分）に装着され、第２電極１２は被検者の右側の側頭部（例えば、右側の耳朶の付け根部分）に装着される。
【００２１】
また、第１電極１１はバッファアンプ１４に接続され、第２電極１２はバッファアンプ１５に接続され、各バッファアンプ１４，１５の出力端子は差動増幅器１６の非反転入力端子、及び反転入力端子にそれぞれ接続されている。また、ボディアースとされる第３電極１３は回路グランドに接続され、且つ、差動増幅器１６の接地端子に接続されている。
【００２２】
そして、被検者の脳波は、第１電極１１を不関電極（電位変化の少ない部位に装着される電極）、第２電極１２を関電極（生体信号を導出する部位に装着される電極）とする双極導出（電極間の電位変化の差を求める導出法）により取り出されることになる。
【００２３】
また、差動増幅器１６の出力側には、第１フィルタ１７、第１増幅部１８、第２フィルタ１９、第２増幅部２０、判定部２１、及び警報発生部２２が設けられている。
【００２４】
第１フィルタ１７は、差動増幅器１６より出力される信号から、商用周波数帯域を取り除くエリミネータフィルタである。第１増幅部１８は第１フィルタ１７より出力される波形を増幅する。
【００２５】
第２フィルタ１９は、ＥＭＧと脳波（ＥＥＧ）のアルファ波とシータ波を分離して出力するためのバンドパスフィルタである。即ち、アルファ波の周波数帯域は８〜１４Ｈｚ程度であり、シータ波の周波数帯域は４〜８Ｈｚ程度であることが知られているので、この周波数帯域の脳波（ＥＥＧ）から、アルファ波及びシータ波を取り出す。更に、第２増幅部２０により増幅される。即ち、第２フィルタ１９、及び第２増幅部２０は、被検者の筋電図信号、シータ波、及びアルファ波を検出する生体信号検出手段としての機能を備える。
【００２６】
判定部２１は、アルファ波、シータ波、及び筋電図信号（ＥＭＧ）を検出し、これらの各信号に基づき、後述する手法により被検者が半覚醒状態であるか否か、或いは入眠状態であるか否かを判定する。即ち、判定部２１は、生体信号検出手段で検出された筋電図信号、シータ波、及びアルファ波に基づいて、被検者が居眠り状態であるか否かを判定する居眠り判定手段としての機能を備える。
【００２７】
警報発生部２２は、判定部２１により被検者が半覚醒状態、或いは入眠状態であると判定された際に、音声やランプ、画面表示、バイブレータによる振動等の手法により、被検者或いはこの被検者を管理する管理者に報知する機能を備えている。
【００２８】
［第１実施形態の説明］
以下、本発明の第１実施形態に係る居眠り状態の判定方法について説明する。図２は、被検者にスイッチ押し試験を実施させたときの、スイッチ押しのタイミングとアルファ波の変化を示す特性図である。
【００２９】
まず、スイッチ押し試験について具体的に説明する。発明者らは、被検者が覚醒状態であるか或いは半覚醒状態であるかを検出するために、被検者が着席している状態で、被検者の前にＬＥＤを置き、該ＬＥＤを任意の時間間隔（図２の符号ｑ１に示すタイミング）で点灯させ、ＬＥＤの点灯した直後に被検者にスイッチを押させる課題を与えた。その結果、被検者が覚醒している場合には、符号ｐ１に示すように符号ｑ１のタイミングに対するスイッチ押し反応時間は時間Ｔ１だけ遅れてスイッチが押されることが検出された。この際、被検者のアルファ波を検出すると、ほとんどアルファ波が出ていないという結果が確認された。
【００３０】
また、被検者の意識レベルが低下して半覚醒状態となった場合には、符号ｐ２に示すように、符号ｑ１のタイミングに対してスイッチが押されるスイッチ押し反応時間のタイミングが遅れたり（時間Ｔ２＞Ｔ１）、符号ｐ３に示すようにスイッチが押されている時間が長くなったり、符号ｐ４に示すようにスイッチが２度押しされたり、或いは符号ｐ５に示すようにｑ１のタイミングよりも早く押されるという動作が確認された。この際、被検者のアルファ波は覚醒時と比較して増加していることが確認された。即ち、被検者が覚醒状態から半覚醒状態に推移するとアルファ波が増加していることが判る。
【００３１】
図３は、被検者が覚醒状態から徐々に半覚醒状態に推移する場合の、筋電図信号（ＥＭＧ）、アルファ波、及びシータ波の測定結果を示す特性図である。図３において横軸は時間であり、曲線ｐ１１はＥＭＧの変化を示し、曲線ｐ１２はアルファ波の変化を示し、曲線ｐ１３はシータ波の変化を示しており、曲線Ｓ４は被検者に上述したスイッチ押し課題を与えたときの、反応時間の測定結果を示している。なお、ｐ１１，ｐ１２，ｐ１３の縦軸は左側の目盛りに対応し、Ｓ４の縦軸は右側の目盛りに対応している。
【００３２】
また、曲線Ｓ４において下方に突起する符号ｑ２はスイッチの無駄押し、或いは早押しの操作ミスを示し、上方に突起する符号ｑ３はスイッチ押しの遅れ、或いは押し忘れの操作ミスを示している。そして、曲線Ｓ４から理解されるように、符号Ｒ１に示す領域では、符号ｑ２，ｑ３に示す操作ミスが頻発しており、被検者は半覚醒状態、或いは入眠状態に推移しているものと判断される。
【００３３】
そして、符号ｐ１１に示すＥＭＧは、傾向を示す直線Ｓ１に示すように時間の経過と共に徐々に減少する傾向が見られ、符号ｐ１２に示すアルファ波、及び符号ｐ１３に示すシータ波は、傾向を示す直線Ｓ２，Ｓ３に示すように時間の経過と共に徐々に増加する傾向が見られる。従って、ＥＭＧが減少傾向にあり、アルファ波、シータ波が増加傾向にある場合には、被検者は覚醒状態から半覚醒状態に推移しているものと判断することができる。
【００３４】
即ち、本実施形態では、図１に示す判定部２１によりＥＭＧ、アルファ波、及びシータ波を検出し、これらの変化に基づいて、被検者が半覚醒状態となったことを検出することができ、更に、警報発生部２２により警報を発することにより、被検者自身、或いは被検者を管理する管理者等に報知することができる。
【００３５】
従って、被検者が覚醒状態から徐々に半覚醒状態に推移する場合には、いち早くこれを検出して報知することができるので、被検者が入眠状態となる前の時点で被検者に対して警報の発生を伝達することができる。
【００３６】
［第２実施形態の説明］
次に、本発明の第２実施形態に係る居眠り状態の判定方法について説明する。第２実施形態では、被検者が覚醒しているときのＥＭＧ、アルファ波、シータ波を予め測定しておき、実際の測定時に測定したＥＭＧ、アルファ波、シータ波との比較により、この被検者が覚醒状態であるか、或いは半覚醒状態であるかを判断する。以下、詳細に説明する。
【００３７】
被検者が覚醒しているときのＥＭＧをＥＭＧ０、アルファ波をα０、シータ波をθ０とし、実際の測定時に測定されるＥＭＧをＥＭＧｘ、アルファ波をαｘ、シータ波をθｘとする。そして、下記の（１）式、（２）式により、第１識別値Ｙｘ、及び第２識別値Ｚｘを求める。
【００３８】
Ｙｘ＝（αｘ／ＥＭＧｘ）／（α０／ＥＭＧ０） …（１）
Ｚｘ＝（θｘ／ＥＭＧｘ）／（θ０／ＥＭＧ０） …（２）
ここで、「αｘ／ＥＭＧｘ」は第１測定比率であり、「α０／ＥＭＧ０」は第１基準比率であり、「θｘ／ＥＭＧｘ」は第２測定比率であり、「θ０／ＥＭＧ０」は第２基準比率である。
【００３９】
図４は、被検者が覚醒状態から徐々に半覚醒状態に推移する場合の、上記（１）、（２）式で算出した第１識別値Ｙｘ、及び第２識別値Ｚｘの変化を示す特性図である。図４において横軸は時間であり、曲線ｑ２１はＺｘの変化を示し、曲線ｑ２２はＹｘの変化を示し、縦軸は左側の目盛りに対応する。なお、曲線Ｓ４は、図３に示した曲線Ｓ４と同様であるので説明を省略する。
【００４０】
そして、図４に示す特性図により、被検者が覚醒状態から半覚醒状態に推移する場合には、第１識別値Ｙｘ、及び第２識別値Ｚｘは共に増加傾向となるように変化することが理解される。本実施形態では、第１識別値Ｙｘ、及び第２識別値Ｚｘの閾値を共に１．５に設定し、Ｙｘ、Ｚｘのうちの少なくとも一方が閾値である１．５以上となった場合、即ち、Ｙｘ≧１．５、またはＺｘ≧１．５となった場合に、被検者は半覚醒状態であると判定することとした。
【００４１】
図５は、上記の判定結果と、被検者が覚醒状態であるか或いは半覚醒状態であるかの対応の実験結果を示す説明図である。この実験では、２０人の被検者に上述した試験（ＬＥＤを点灯させてスイッチを押すという試験）を実施させた場合の結果を示している。例えば、ＮＯ．１の被検者は、Ｙｘ、Ｚｘが共に閾値である１．５を超えないことを示し（図中「×」で示している）、ＮＯ．２の被検者は、開始から２３０sec後にＺｘが１．５を超え、２１０sec後にＹｘが１．５を超えたことを示し、ＮＯ．６の被検者は、開始から１１４０sec後にＺｘが１．５を超え、Ｙｘは１．５を超えないことを示している。
【００４２】
そして、本実施形態に係る判定手法を用いると、図５の（ａ）に示すように、ＮＯ．２，３，４，６，８，１０，１２，１５，１６，１９の１０人の被検者が半覚醒状態であるという判定結果となる。なお、図５（ａ）では「Ｗ」を覚醒状態、「Ｄ」を半覚醒状態として示している。
【００４３】
これに対して、実際に被検者が覚醒状態であるか半覚醒状態であるかの判断を（ｃ）〜（ｅ）に示す。（ｃ）は被検者による主観的な判断結果、即ち被検者自身による覚醒か否かの判断を示し、（ｄ）は他者による客観的な判断結果を示し、（ｅ）は上述したスイッチ押し試験の結果に基づく判断結果を示している。例えば、ＮＯ．２の被検者は、主観的には半覚醒「Ｄ」であり、客観的には覚醒「Ｗ」であり、スイッチ押し試験の結果では半覚醒「Ｄ」であるという結果となったことを示している。そして、図５（ｂ）は、これらの結果から総合的に評価した結果を示している。
【００４４】
そして、（ａ）に示した結果と（ｂ）に示した結果を比較すると、２０人の被検者のうち、１２人は、（ａ）に示す識別値Ｙｘ、Ｚｘを用いた判定結果と（ｂ）に示す総合評価とが一致しており、７人が（ａ）で覚醒「Ｗ」、（ｂ）で半覚醒「Ｄ」と判定され、１人が（ａ）で半覚醒「Ｄ」、（ｂ）で覚醒「Ｗ」と判定されている。
【００４５】
上記の結果から、本実施形態に係る手法を採用することにより、６０％（１２／２０）の確率で被検者が覚醒状態であるか、或いは半覚醒状態であるかを認識することができ、また、（ａ）で半覚醒「Ｄ」、（ｂ）で覚醒「Ｗ」と判定される場合を含めると、６５％（１３／２０）の確率で半覚醒状態の被検者を認識することができることが判る。
【００４６】
このようにして、第２実施形態に係る居眠り検知装置では、（１）式、及び（２）式を用いて第１識別値Ｙｘ、及び第２識別値Ｚｘを求め、各識別値Ｙｘ、Ｚｘと閾値（例えば、１．５）との比較に基づいて、被検者が覚醒状態であるか、或いは半覚醒状態であるかを判定している。そして、発明者らによる鋭意検討により、この識別値Ｙｘ、Ｚｘを用いることにより、６５％以上の確率で被検者が半覚醒状態であることを検出できることが判明した。
【００４７】
上記のことから、第２実施形態に係る居眠り検知装置を採用することにより、高い確率で半覚醒状態の被検者を認識することができるので、例えば作業中に覚醒状態から入眠状態に移行する前兆である半覚醒状態を精度良く認識することができ、作業者等が入眠する前の時点で事前に報知することができ、作業の安全を確保することができる。
【００４８】
なお、上述した例では各識別値Ｙｘ、Ｚｘの閾値を１．５に設定したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の数値とすることも可能である。また、個人差が存在するので、被検者に応じて閾値を変更することも可能である。
【００４９】
［第３実施形態の説明］
次に、本発明の第３実施形態に係る居眠り状態の判定方法について説明する。第３実施形態では、前述した第２実施形態と同様に、被検者が覚醒しているときのＥＭＧ、アルファ波、シータ波を測定しておき、実際の測定時に測定したＥＭＧ、アルファ波、シータ波との比較により、この被検者が覚醒状態であるか、或いは半覚醒状態であるかを判断する。以下、詳細に説明する。
【００５０】
第２実施形態と同様に、被検者が覚醒しているときのＥＭＧをＥＭＧ０、アルファ波をα０、シータ波をθ０とし、実際の測定時に測定されるＥＭＧをＥＭＧｘ、アルファ波をαｘ、シータ波をθｘとする。そして、下記の（１）式、（２）式により、第１識別値Ｙｘ、及び第２識別値Ｚｘを求める。
【００５１】
Ｙｘ＝（αｘ／ＥＭＧｘ）／（α０／ＥＭＧ０） …（１）
Ｚｘ＝（θｘ／ＥＭＧｘ）／（θ０／ＥＭＧ０） …（２）
そして、第３実施形態では、更に、下記の（３）式により、第３識別値Ｋｘを求める。
【００５２】
Ｋｘ＝Ｙｘ−（ＥＭＧｘ／ＥＭＧ０） …（３）
図６は、被検者が半覚醒状態である場合の、上記（１）〜（３）式で算出した第１識別値Ｙｘ、第２識別値Ｚｘ、及び第３識別値Ｋｘの測定結果を示す特性図である。図６において横軸は時間であり、曲線ｑ３２はＺｘの変化を示し、曲線ｑ３１はＹｘの変化を示し、曲線ｑ３３はＫｘの変化を示しており、縦軸は左側の目盛りに対応する。また、曲線Ｓ５は、スイッチ押し課題を与えたときの反応時間の測定結果を示しており、縦軸は右側の目盛りに対応する。
【００５３】
第３実施形態では、第１識別値Ｙｘ、及び第２識別値Ｚｘの閾値を共に１．５に設定し、第３識別値Ｋｘの閾値を０．５に設定し、Ｙｘ、Ｚｘ、Ｋｘのうちの少なくとも一つが閾値以上となった場合、即ち、Ｙｘ≧１．５、またはＺｘ≧１．５、またはＫｘ≧０．５となった場合に、被検者は半覚醒状態であると判定することとした。
【００５４】
そして、図６に示す特性図では、曲線Ｓ５から判るように、ｑ２，ｑ３に示す波形が頻発しており、この被検者は半覚醒状態であると考えられる。この際、Ｙｘを示す曲線ｑ３１、及びＺｘを示す曲線ｑ３２は顕著に増加しておらず、Ｙｘ、Ｚｘのみを用いた判定では半覚醒状態と判定されない。即ち、ｑ３１，ｑ３２は共に閾値である１．５を超えていない。しかし、第３識別値Ｋｘは、開始からの経過時間が２１０sec、及び２４０secの付近で閾値である０．５を超えており、半覚醒状態であると判定されることとなる。
【００５５】
図７は、各識別値Ｙｘ、Ｚｘ、Ｋｘと閾値（１．５または０．５）との比較による判定結果と、被検者が覚醒状態であるか、或いは半覚醒状態であるかの対応の実験結果を示す説明図である。この実験では、２０人の被検者に上述した試験（ＬＥＤを点灯させてスイッチを押すという試験）を実施させた場合の結果を示している。例えば、ＮＯ．１の被検者は、Ｙｘ、Ｚｘが共に閾値である１．５を超えず（図中「×」で示している）、且つ開始から６００sec後にＫｘが閾値である０．５を超えたことを示し、ＮＯ．２の被検者は、開始から２３０sec後にＺｘが１．５を超え、２１０sec後にＹｘが１．５を超え、１８０sec後にＫｘが０．５を超えたことを示している。
【００５６】
そして、第３実施形態に係る判定手法を用いると、図７の（ａ）に示すように、被検者の番号で、ＮＯ．１，２，３，４，６，８，１０，１２，１４，１５，１６，１７，１８１９，２０の１５人が半覚醒状態であるという判定結果となる。なお、図７では「Ｗ」を覚醒状態、「Ｄ」を半覚醒状態として示している。
【００５７】
これに対して、実際に被検者が覚醒状態であるか半覚醒状態であるかの判断を（ｃ）〜（ｅ）に示す。（ｃ）は被検者による主観的な判断結果を示し、（ｄ）は他者による客観的な判断結果を示し、（ｅ）は上述したスイッチ押し試験の結果に基づく判断結果を示している。例えば、ＮＯ．２の被検者は、主観的な判断では半覚醒状態「Ｄ」であり、客観的な判断では覚醒状態「Ｗ」であり、スイッチ押し試験の結果では半覚醒状態「Ｄ」であるという結果となったことを示している。そして、図７（ｂ）は、これらの結果から総合的に評価した結果を示している。
【００５８】
そして、（ａ）に示した結果と（ｂ）に示した結果を比較して、両者が一致するか否かの判定結果を（ｆ）に示している。この結果から、２０人の被検者のうち、１５人は、（ａ）に示す各識別値Ｙｘ、Ｚｘ、Ｋｘを用いた判定結果と、（ｂ）に示す総合評価とが一致しており、３人が（ａ）で覚醒「Ｗ」、（ｂ）で半覚醒「Ｄ」と判定され、２人が（ａ）で半覚醒「Ｄ」、（ｂ）で覚醒「Ｗ」と判定されている。
【００５９】
上記の結果から、本実施形態に係る手法を採用することにより、７５％（１５／２０）の確率で半覚醒状態の被検者を認識することができ、また、（ａ）で半覚醒「Ｄ」、（ｂ）で覚醒「Ｗ」と判定される場合を含めると、８５％（１７／２０）の確率で半覚醒状態の被検者を認識することができることが判る。
【００６０】
このようにして、第２実施形態に係る居眠り検知装置では、上述した（１）〜（３）式を用いて第１識別値Ｙｘ、第２識別値Ｚｘ、及び第３識別値Ｋｘを求め、各識別値Ｙｘ、Ｚｘ、Ｋｘと閾値（例えば、１．５、０．５）との比較に基づいて、被検者が覚醒状態であるか、或いは半覚醒状態であるかを判定している。そして、発明者らによる鋭意検討により、この識別値Ｙｘ、Ｚｘ、Ｋｘを用いることにより、８５％以上の確率で被検者が半覚醒状態であることを検出できることが判明した。
【００６１】
上記のことから、第３実施形態に係る居眠り検知装置を採用することにより、より一層高い確率で半覚醒状態の被検者を認識することができるので、例えば作業中に覚醒状態から入眠状態に移行する前兆である半覚醒状態を精度良く認識することができ、作業者等が入眠する前の時点で事前に報知することができ、作業の安全を確保することができる。
【００６２】
なお、上述した例では第１識別値Ｙｘ、及び第２識別値Ｚｘの閾値を１．５に設定し、第３識別値Ｋｘの閾値を０．５に設定したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の数値とすることも可能である。また、個人差が存在するので、被検者に応じて閾値を変更することも可能である。
【００６３】
［変形例の説明］
次に、上述した各実施形態の変形例について説明する。覚醒状態は、動的覚醒と静的覚醒に区分することができる。動的覚醒とは、被検者が意図的に筋肉を動作させる動きが検出される場合であり、例えばガムを噛む動作、飲み物を飲む動作、或いは体を動かす動作等が挙げられる。そして、このような動的覚醒が検出された場合には、そもそもこの被検者に対しては居眠り状態を検出する必要がない。
【００６４】
本変形例では、筋電図信号（ＥＭＧ）に基づいて動的覚醒を示す周波数成分が検出された場合には、被検者は明らかに覚醒状態であるものと判断して、上述の第１〜第３実施形態に示した居眠り検知処理を行わない。図８は、アルファ波、シータ波、及びＥＭＧの周波数帯域を示しており、ｑ４１はシータ波の帯域フィルタを示し、ｑ４２はアルファ波の帯域フィルタを示し、ｑ４３は静的覚醒時のＥＭＧの帯域フィルタを示している。そして、静的覚醒時には、５Ｈｚ〜９０Ｈｚ程度の周波数の筋電図信号（ＥＭＧ）が検出され、動的覚醒時には、３０Ｈｚ〜５ＫＨｚ程度の周波数の筋電図信号（ＥＭＧ）が検出されるので、この周波数及び振幅に基づいて、動的覚醒であるか否かを検知し、動的覚醒である場合には居眠り検知処理を行わない。
【００６５】
以下、図９に示すフローチャートを参照して、変形例に係る居眠り検知装置の概略的な動作を説明する。初めに、ステップＳ１１において、筋電図信号（ＥＭＧ）に基づいて、動的覚醒であるか、或いは静的覚醒であるかを判断する。そして、動的覚醒であると判断された場合には、その後の処理を行わない。
【００６６】
また、静的覚醒であると判断された場合には、ステップＳ１２において、覚醒状態であるか、或いは半覚醒状態であるかを判断する。この処理では、上述した第１〜第３実施形態に示したいずれかの手法を用いることができる。
【００６７】
そして、半覚醒であると判断された場合には、ステップＳ１３において、警報信号を出力し、被検者或いは管理者に半覚醒であることを報知する。
【００６８】
このように、変形例に係る居眠り検知装置では、被検者が明らかに覚醒状態であると判断される場合には、居眠り検出処理を実行しないので、装置の演算負荷を軽減でき、消費電力を低減することが可能となる。
【００６９】
［第４実施形態の説明］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。前述した第１〜第３実施形態では、ＥＭＧ、アルファ波、及びシータ波を用いて被検者が覚醒状態から半覚醒状態に推移したか否かを判定する例について説明したが、第４実施形態では、ＥＭＧとシータ波のみを用いて、被検者が入眠しているか否かを判定する。なお、入眠とは半覚醒状態を通り超して眠っている状態を示す。
【００７０】
図１０は、被検者が入眠しているときの、シータ波及びアルファ波の測定結果を示す特性図であり、曲線Ｓ５１はシータ波の変化を示し、曲線Ｓ５２はアルファ波の変化を示す。そして、図１０から理解されるように、被検者が半覚醒状態を通り過ぎて入眠状態となった場合には、アルファ波と比較してシータ波の検出量が多くなる。
【００７１】
図１１は、入眠状態のときの前述した（１）、（２）式により求められる第１識別値Ｙｘ、及び第２識別値Ｚｘを示す特性図であり、曲線Ｓ６１はＺｘの変化を示し、曲線Ｓ６２はＹｘの変化を示している。以下、Ｙｘ、Ｚｘの算出式である（１）、（２）式を示す。
【００７２】
Ｙｘ＝（αｘ／ＥＭＧｘ）／（α０／ＥＭＧ０） …（１）
Ｚｘ＝（θｘ／ＥＭＧｘ）／（θ０／ＥＭＧ０） …（２）
そして、図１１において、測定開始から約１３００secが経過した時点ｔ１で被検者は入眠状態となり、その後曲線Ｓ６１に示すＺｘが曲線Ｓ６２に示すＹｘよりも数値が大きくなっている。従って、シータ波、及び筋電図（ＥＭＧ）を用いて第２識別値Ｚｘを算出し、この第２識別値Ｚｘの大きさを測定することにより、被検者が入眠したか否かを高精度に検出することができることが判る。つまり、ＥＭＧとシータ波のみを測定することで被検者の入眠状態を高精度に検出することが可能となる。
【００７３】
このようにして、第４実施形態に係る居眠り検知装置では、被検者のＥＭＧとシータ波を検出し、第２識別値Ｚｘを用いることにより、被検者の入眠を検出するので、従来のようにアルファ波を用いる場合よりも高精度な入眠状態の検出が可能となる。
【００７４】
［各電極の取り付け位置の説明］
次に、本発明に係る居眠り検知装置における、各電極の取り付け位置について説明する。図１２は、第１電極１１、第２電極１２、及び第３電極１３の取り付け位置の例を示す説明図であり、図１２（ａ）、（ｃ）は本発明で採用する被検者ａの後耳介側頭部に搭載した場合の例を示し、図１２（ｂ）は従来例で採用されている耳朶に搭載した場合の例を示し、図１２（ｄ）は本発明で採用する、被検者ａの前額部に電極を装着した場合の例を示している。
【００７５】
図１２（ａ）に示す例では、第１電極１１を被検者ａの左耳の裏側となる後耳介側頭部に装着し、第２電極１２を右耳の裏側となる後耳介側頭部に装着し、ボディアースとなる第３電極１３を被検者ａの前額部に装着している。
【００７６】
また、図１２（ｂ）では、第１電極１１を被検者ａの左耳の耳朶に装着し、第２電極１２を右耳の耳朶に装着し、ボディアースとなる第３電極１３を被検者ａの前額部に装着している。
【００７７】
図１２（ｃ）に示す例では、第１電極１１を被検者ａの左耳の裏側となる後耳介側頭部に装着し、第２電極１２を右耳の裏側となる後耳介側頭部に装着し、ボディアースとなる第３電極１３を第１電極１１の側部近傍に装着している。なお、図１３、図１４に実際の装着状態を示している。
【００７８】
図１２（ｄ）に示す例では、第１電極１１〜第３電極１３を被検者ａの前額部にほぼ直線状となる位置に装着している。
【００７９】
そして、図１２（ａ）に示す位置に各電極１１〜１３を装着したときの、ＥＭＧ、アルファ波、及びシータ波の検出値を図１５に示し、図１２（ｂ）に示す従来例で採用されている位置に各電極１１〜１３を装着したときの、ＥＭＧ、アルファ波、及びシータ波の検出値を図１６に示す。
【００８０】
図１５において、曲線Ｓ７１はＥＭＧの変化を示し、曲線Ｓ７２はアルファ波の変化を示し、曲線Ｓ７３はシータ波の変化をそれぞれ示している。一方、図１６において、曲線Ｓ８１はＥＭＧの変化を示し、曲線Ｓ８２はアルファ波の変化を示し、曲線Ｓ８３はシータ波の変化をそれぞれ示している。
【００８１】
そして、図１５と図１６の各特性曲線を比較すると、各電極１１〜１３を被検者の後耳介側頭部に装着する方が耳朶に装着する場合よりもＥＭＧ、アルファ波、及びシータ波の全ての検出値が大きいことが判る。即ち、本発明のように各電極１１〜１３を被検者の左右の後耳介側頭部に装着することにより、耳朶に装着する場合と比較してＥＭＧ、アルファ波、及びシータ波の検出精度を向上させることができ、ひいては居眠り検出の精度を向上させることができるという効果が得られる。
【００８２】
なお、上述した第１電極１１〜第３電極１３は、被検者が着用するヘルメットやメガネ、帽子等に取り付けることにより、簡単な操作で被検者に装着することができる。
【００８３】
また、本発明に係る居眠り検知装置は、工場で働く作業者以外に、鉄道車両、船舶、飛行機、車両等の運転士や、原子力発電所のオペレータに装着することにより、その効果を有効に発揮することができる。
【００８４】
以上、本発明の居眠り検知装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明は、被検者が半覚醒状態、或いは入眠状態となったことを高精度に検出することに利用することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１１ 第１電極
１２ 第２電極
１３ 第３電極
１４ バッファアンプ
１５ バッファアンプ
１６ 差動増幅器
１７ 第１フィルタ
１８ 第１増幅部
１９ 第２フィルタ
２０ 第２増幅部
２１ 判定部
２２ 警報発生部
１００ 居眠り検知装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者の居眠り状態を検知する居眠り検知装置において、
前記被検者の頭部近傍の所望部位に設置する複数の電極と、
前記複数の電極に接続され、前記被検者の筋電図信号、及びシータ波を検出する生体信号検出手段と、
前記生体信号検出手段で検出された筋電図信号及び脳波のシータ波に基づいて、前記被検者が入眠状態であるか否かを判定する居眠り判定手段と、
を備えたことを特徴とする居眠り検知装置。
【請求項２】
前記生体信号検出手段は、前記筋電図信号及びシータ波に加えて前記被検者のアルファ波を検出し、
前記居眠り判定手段は、前記筋電図信号、シータ波、及びアルファ波に基づき、筋電図信号の減少、及びシータ波、アルファ波の増加が検出された場合に、前記被検者が半覚醒状態であると判定することを特徴とする請求項１に記載の居眠り検知装置。
【請求項３】
前記居眠り判定手段は、前記被検者が覚醒しているときの前記生体信号検出手段にて検出される筋電図信号（ＥＭＧ０）、アルファ波（α０）、及びシータ波（θ０）に基づき、アルファ波と筋電図信号の比率である第１基準比率（α０／ＥＭＧ０）を求め、且つ、シータ波と筋電図信号との比率である第２基準比率（θ０／ＥＭＧ０）を求め、
更に、前記被検者の居眠り検出時にて、前記生体信号検出手段にて検出される筋電図信号（ＥＭＧｘ）、アルファ波（αｘ）、及びシータ波（θｘ）に基づき、アルファ波と筋電図信号の比率である第１測定比率（αｘ／ＥＭＧｘ）を求め、且つ、シータ波と筋電図信号との比率である第２測定比率（θｘ／ＥＭＧｘ）を求め、
前記第１測定比率（αｘ／ＥＭＧｘ）と第１基準比率（α０／ＥＭＧ０）との比率を第１識別値Ｙｘとし、前記第２測定比率（θｘ／ＥＭＧｘ）と第２基準比率（θ０／ＥＭＧ０）との比率を第２識別値Ｚｘとし、
前記第１識別値Ｙｘと第２識別値Ｚｘに基づいて、この被検者が半覚醒状態であるか否かを判定することを特徴とする請求項２に記載の居眠り検知装置。
【請求項４】
前記居眠り判定手段は、前記第１識別値Ｙｘが第１閾値を上回るか、或いは第２識別値Ｚｘが第２閾値を上回った場合に、この被検者が半覚醒状態であると判定することを特徴とする請求項３に記載の居眠り検知装置。
【請求項５】
前記居眠り判定手段は、被検者が覚醒しているときの筋電図信号（ＥＭＧ０）と、測定値に検出される筋電図信号（ＥＭＧｘ）に基づいて、これらの比率（ＥＭＧｘ／ＥＭＧ０）を求め、更に、前記第１識別値Ｙｘから上記の比率（ＥＭＧｘ／ＥＭＧ０）を減算した結果を第３識別値Ｋｘとし、
前記第１識別値Ｙｘ、第２識別値Ｚｘに加えて、前記第３識別値Ｋｘに基づいて、この被検者が半覚醒状態であるか否かを判定することを特徴とする請求項３に記載の居眠り検知装置。
【請求項６】
前記居眠り判定手段は、前記第１識別値Ｙｘが第１閾値を上回るか、第２識別値Ｚｘが第２閾値を上回るか、或いは、第３識別値Ｋｘが第３閾値を上回った場合に、この被検者が半覚醒状態であると判定することを特徴とする請求項５に記載の居眠り検知装置。
【請求項７】
前記電極を、前記被検者の左右後耳介側頭部付近に設置することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の居眠り検知装置。
【請求項８】
前記電極を、前記被検者の前額部に設置することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の居眠り検知装置。
【請求項９】
前記居眠り判定手段にて、前記被検者が半覚醒状態、または居眠り状態であると判定された場合に、これを報知する報知手段を更に備えたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の居眠り検知装置。
【請求項１０】
前記居眠り判定手段は、前記筋電図信号に基づき、被検者が覚醒していると判断できる周波数の筋電図信号が検出されている場合には、居眠り判定を実行しないことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の居眠り検知装置。
【請求項１】
被検者の居眠り状態を検知する居眠り検知装置において、
前記被検者の頭部近傍の所望部位に設置する複数の電極と、
前記複数の電極に接続され、前記被検者の筋電図信号、及びシータ波を検出する生体信号検出手段と、
前記生体信号検出手段で検出された筋電図信号及び脳波のシータ波に基づいて、前記被検者が入眠状態であるか否かを判定する居眠り判定手段と、
を備えたことを特徴とする居眠り検知装置。
【請求項２】
前記生体信号検出手段は、前記筋電図信号及びシータ波に加えて前記被検者のアルファ波を検出し、
前記居眠り判定手段は、前記筋電図信号、シータ波、及びアルファ波に基づき、筋電図信号の減少、及びシータ波、アルファ波の増加が検出された場合に、前記被検者が半覚醒状態であると判定することを特徴とする請求項１に記載の居眠り検知装置。
【請求項３】
前記居眠り判定手段は、前記被検者が覚醒しているときの前記生体信号検出手段にて検出される筋電図信号（ＥＭＧ０）、アルファ波（α０）、及びシータ波（θ０）に基づき、アルファ波と筋電図信号の比率である第１基準比率（α０／ＥＭＧ０）を求め、且つ、シータ波と筋電図信号との比率である第２基準比率（θ０／ＥＭＧ０）を求め、
更に、前記被検者の居眠り検出時にて、前記生体信号検出手段にて検出される筋電図信号（ＥＭＧｘ）、アルファ波（αｘ）、及びシータ波（θｘ）に基づき、アルファ波と筋電図信号の比率である第１測定比率（αｘ／ＥＭＧｘ）を求め、且つ、シータ波と筋電図信号との比率である第２測定比率（θｘ／ＥＭＧｘ）を求め、
前記第１測定比率（αｘ／ＥＭＧｘ）と第１基準比率（α０／ＥＭＧ０）との比率を第１識別値Ｙｘとし、前記第２測定比率（θｘ／ＥＭＧｘ）と第２基準比率（θ０／ＥＭＧ０）との比率を第２識別値Ｚｘとし、
前記第１識別値Ｙｘと第２識別値Ｚｘに基づいて、この被検者が半覚醒状態であるか否かを判定することを特徴とする請求項２に記載の居眠り検知装置。
【請求項４】
前記居眠り判定手段は、前記第１識別値Ｙｘが第１閾値を上回るか、或いは第２識別値Ｚｘが第２閾値を上回った場合に、この被検者が半覚醒状態であると判定することを特徴とする請求項３に記載の居眠り検知装置。
【請求項５】
前記居眠り判定手段は、被検者が覚醒しているときの筋電図信号（ＥＭＧ０）と、測定値に検出される筋電図信号（ＥＭＧｘ）に基づいて、これらの比率（ＥＭＧｘ／ＥＭＧ０）を求め、更に、前記第１識別値Ｙｘから上記の比率（ＥＭＧｘ／ＥＭＧ０）を減算した結果を第３識別値Ｋｘとし、
前記第１識別値Ｙｘ、第２識別値Ｚｘに加えて、前記第３識別値Ｋｘに基づいて、この被検者が半覚醒状態であるか否かを判定することを特徴とする請求項３に記載の居眠り検知装置。
【請求項６】
前記居眠り判定手段は、前記第１識別値Ｙｘが第１閾値を上回るか、第２識別値Ｚｘが第２閾値を上回るか、或いは、第３識別値Ｋｘが第３閾値を上回った場合に、この被検者が半覚醒状態であると判定することを特徴とする請求項５に記載の居眠り検知装置。
【請求項７】
前記電極を、前記被検者の左右後耳介側頭部付近に設置することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の居眠り検知装置。
【請求項８】
前記電極を、前記被検者の前額部に設置することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の居眠り検知装置。
【請求項９】
前記居眠り判定手段にて、前記被検者が半覚醒状態、または居眠り状態であると判定された場合に、これを報知する報知手段を更に備えたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の居眠り検知装置。
【請求項１０】
前記居眠り判定手段は、前記筋電図信号に基づき、被検者が覚醒していると判断できる周波数の筋電図信号が検出されている場合には、居眠り判定を実行しないことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の居眠り検知装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１６】
【公開番号】特開２０１２−２００３９７（Ｐ２０１２−２００３９７Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６７３６６（Ｐ２０１１−６７３６６）
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（３９１００９３７２）ミドリ安全株式会社 (201)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（３９１００９３７２）ミドリ安全株式会社 (201)
【Ｆターム（参考）】
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