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図面 (20)

課題

被測定者の体の状態をベルトにより簡易に把握する運転手監視装置、監視装置、監視方法プログラムシートベルトを提供する。

解決手段

監視装置は複数の電極と複数の曲率センサとが設けられたシートベルトの電極及び曲率センサと電気的に接続されている。監視装置は、曲率センサを介して取得される曲率データによってシートベルトの形状を推定する。または、監視装置は電極から得られた電極間インピーダンスに基づく画像を生成する。監視装置は、シートベルトの形状または生成した画像の少なくとも一方を用いてシートベルトの形状に基づいて運転手の状態を判定する。

概要

背景

電気インピーダンストモグラフィ(以下、単にEITと記載する)測定装置は、体表面上に貼付した電極対から微弱電流を流すとともに、体表面上に生じた電位差から、生体内導電率分布または導電率変化分布を画像化する技術である。EIT(Electrical Impedance Tomography)は、微弱電流を流すだけで断層画像を取得できるので、X線CT(Computed tomography)と比較して、被曝の問題がなく、小型化や長時間測定リアルタイムの測定が容易であるという利点がある。

EIT測定では、例えば複数の電極を用いる。これらの電極を測定対象部位の周囲に接触させ、かつ、それらの電極に対して個々に接続された信号ケーブルを引き回して、測定用回路に接続する。

関連する技術として、EITの技術と体輪郭や形状を推定する技術とを組み合わせたEIT測定装置が特許文献1に開示されている。

概要

被測定者の体の状態をベルトにより簡易に把握する運転手監視装置、監視装置、監視方法プログラムシートベルトを提供する。監視装置は複数の電極と複数の曲率センサとが設けられたシートベルトの電極及び曲率センサと電気的に接続されている。監視装置は、曲率センサを介して取得される曲率データによってシートベルトの形状を推定する。または、監視装置は電極から得られた電極間インピーダンスに基づく画像を生成する。監視装置は、シートベルトの形状または生成した画像の少なくとも一方を用いてシートベルトの形状に基づいて運転手の状態を判定する。

目的

国際公開第2015/002210号






ところで上述のEITの技術は医療等に利用されることが考えられるが、そのほか、人体等の体の状況把握の用途でさらなる技術的な発展が望まれている

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

複数の曲率センサが設けられたシートベルトの前記曲率センサと電気的に接続され、前記曲率センサを介して取得される曲率データに基づいて、前記シートベルトの形状を推定する形状推定部と、前記シートベルトの形状に基づいて運転手の状態を判定する状態判定部と、を備えることを特徴とする運転手監視装置

請求項2

前記状態判定部は、前記シートベルトが前記運転手に接触する範囲を推定し、当該接触する範囲に位置する前記曲率センサを駆動することを特徴とする請求項1に記載の運転手監視装置。

請求項3

前記状態判定部は、前記シートベルトの形状、心拍数換気状態の何れか一つまたは複数を用いて前記運転手の状態の正常または異常を判定することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の運転手監視装置。

請求項4

前記シートベルトは複数の電極が設けられた当該シートベルトの前記電極と電気的に接続され、前記状態判定部は、前記複数の電極への通電、及び、当該電極の間に生じる電圧信号に基づいて、前記シートベルトが前記運転手に接触する範囲の当該運転手の断層画像を生成し、その断層画像に基づいて運転手の状態を判定することを特徴とする請求項3に記載の運転手監視装置。

請求項5

前記状態判定部は、前記複数の電極への通電、及び、当該電極の間に生じる電圧信号に基づいて、前記運転手の前記心拍数を検出することを特徴とする請求項4に記載の運転手監視装置。

請求項6

前記状態判定部は、前記複数の電極への通電、及び、当該電極の間に生じる電圧信号に基づいて、前記運転手の前記換気状態を検出することを特徴とする請求項4から請求項5の何れか一項に記載の運転手監視装置。

請求項7

前記断層画像、前記心拍数、前記換気状態、前記運転手の状態の何れか一つまた複数を記録する記録部と、を備えることを特徴とする請求項4から請求項6の何れか一項に記載の運転手監視装置。

請求項8

前記断層画像、前記心拍数、前記換気状態、前記運転手の状態の何れか一つまた複数の情報をモニタに表示する表示処理部と、を備えることを特徴とする請求項4から請求項7の何れか一項に記載の運転手監視装置。

請求項9

前記状態判定部は前記運転手の状態が異常であると判定した場合に警告センサを動作させることを特徴とする請求項1から請求項8の何れか一項に記載の運転手監視装置。

請求項10

前記シートベルトが利用されていない所定状態にある場合に、当該シートベルトの形状に基づいて前記曲率センサの出力情報補正する補正部と、を備えることを特徴とする請求項1から請求項9の何れか一項に記載の運転手監視装置。

請求項11

複数の電極が設けられたシートベルトの前記電極と電気的に接続され、前記複数の電極への通電、及び、当該電極の間に生じる電圧信号に基づいて、前記シートベルトが運転手に接触する範囲の当該運転手の断層画像を生成し、その断層画像に基づいて運転手の状態を判定する状態判定部と、を備えることを特徴とする運転手監視装置。

請求項12

複数の電極が設けられた身体当接部材と接続され、前記電極から得られた電気信号に基づいて被測定者の断層画像、心拍数、換気状態の何れか一つまたは複数の状態情報を算出し、当該状態情報を用いて前記被測定者の状態の正常または異常を判定する状態判定部と、を備えることを特徴とする監視装置。

請求項13

複数の曲率センサが設けられた身体当接部材と接続され、前記曲率センサから得られた信号に基づいて被測定者の体動、心拍数、換気状態の何れか一つまたは複数の状態情報を算出し、当該状態情報を用いて前記被測定者の状態を判定する状態判定部と、を備えることを特徴とする監視装置。

請求項14

複数の電極が設けられた身体当接部材と接続された監視装置が、前記電極から得られた電気信号に基づいて被測定者の断層画像、心拍数、換気状態の何れか一つまたは複数の状態情報を算出し、当該状態情報を用いて前記被測定者の状態の正常または異常を判定する監視方法

請求項15

複数の曲率センサが設けられた身体当接部材と接続された監視装置が、前記曲率センサから得られた信号に基づいて被測定者の体動、心拍数、換気状態の何れか一つまたは複数の状態情報を算出し、当該状態情報を用いて前記被測定者の状態を判定する監視方法。

請求項16

複数の電極が設けられた身体当接部材と接続された監視装置のコンピュータを、前記電極から得られた電気信号に基づいて被測定者の断層画像、心拍数、換気状態の何れか一つまたは複数の状態情報を算出し、当該状態情報を用いて前記被測定者の状態の正常または異常を判定する状態判定手段として機能させることを特徴とするプログラム

請求項17

複数の曲率センサが設けられた身体当接部材と接続された監視装置のコンピュータを、前記曲率センサから得られた信号に基づいて被測定者の体動、心拍数、換気状態の何れか一つまたは複数の状態情報を算出し、当該状態情報を用いて前記被測定者の状態を判定する状態判定手段として機能させることを特徴とするプログラム。

請求項18

周期配列される複数の電極と、当該複数の電極と並列して周期配列される複数の曲率センサと、を備えることを特徴とするシートベルト。

請求項19

シートベルトの利用を検出して運転手監視装置へ利用検出信号を出力する出力部と、を備えることを特徴とする請求項18に記載のシートベルト。

技術分野

0001

本発明は、運転手監視装置、監視装置、監視方法プログラムシートベルトに関する。

背景技術

0002

電気インピーダンストモグラフィ(以下、単にEITと記載する)測定装置は、体表面上に貼付した電極対から微弱電流を流すとともに、体表面上に生じた電位差から、生体内導電率分布または導電率変化分布を画像化する技術である。EIT(Electrical Impedance Tomography)は、微弱電流を流すだけで断層画像を取得できるので、X線CT(Computed tomography)と比較して、被曝の問題がなく、小型化や長時間測定リアルタイムの測定が容易であるという利点がある。

0003

EIT測定では、例えば複数の電極を用いる。これらの電極を測定対象部位の周囲に接触させ、かつ、それらの電極に対して個々に接続された信号ケーブルを引き回して、測定用回路に接続する。

0004

関連する技術として、EITの技術と体輪郭や形状を推定する技術とを組み合わせたEIT測定装置が特許文献1に開示されている。

先行技術

0005

国際公開第2015/002210号

発明が解決しようとする課題

0006

ところで上述のEITの技術は医療等に利用されることが考えられるが、そのほか、人体等の体の状況把握の用途でさらなる技術的な発展が望まれている。

0007

そこでこの発明は、上述の課題を解決することのできる運転手監視装置、監視装置、監視方法、プログラム、シートベルトを提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0008

本発明の第1の態様によれば、運転手監視装置は、複数の曲率センサが設けられたシートベルトの前記曲率センサと電気的に接続され、前記曲率センサを介して取得される曲率データに基づいて、前記シートベルトの形状を推定する形状推定部と、前記シートベルトの形状に基づいて運転手の状態を判定する状態判定部と、を備える。

0009

上述の運転手監視装置において、前記状態判定部は、前記シートベルトが前記運転手に接触する範囲を推定し、当該接触する範囲に位置する前記曲率センサを駆動する。

0010

上述の運転手監視装置において、前記状態判定部は、前記シートベルトの形状、心拍数換気状態の何れか一つまたは複数を用いて前記運転手の状態の正常または異常を判定する。

0011

上述の運転手監視装置において、前記シートベルトは複数の電極が設けられた当該シートベルトの前記電極と電気的に接続され、前記状態判定部は、前記複数の電極への通電、及び、当該電極の間に生じる電圧信号に基づいて、前記シートベルトが前記運転手に接触する範囲の当該運転手の断層画像を生成し、その断層画像に基づいて運転手の状態を判定する。

0012

上述の運転手監視装置において、前記状態判定部は、前記複数の電極への通電、及び、当該電極の間に生じる電圧信号に基づいて、前記運転手の前記心拍数を検出する。

0013

上述の運転手監視装置において、前記状態判定部は、前記複数の電極への通電、及び、当該電極の間に生じる電圧信号に基づいて、前記運転手の前記換気状態を検出する。

0014

上述の運転手監視装置において、前記断層画像、前記心拍数、前記換気状態、前記運転手の状態の何れか一つまた複数を記録する記録部と、を備える。

0015

上述の運転手監視装置において、前記断層画像、前記心拍数、前記換気状態、前記運転手の状態の何れか一つまた複数の情報をモニタに表示する表示処理部と、を備える。

0016

上述の運転手監視装置において、前記状態判定部は前記運転手の状態が異常であると判定した場合に警告センサを動作させる。

0017

上述の運転手監視装置において、前記シートベルトが利用されていない所定状態にある場合に、当該シートベルトの形状に基づいて前記曲率センサの出力情報補正する補正部と、を備える。

0018

また本発明の第2の態様によれば、運転手監視装置は、複数の電極が設けられたシートベルトの前記電極と電気的に接続され、前記複数の電極への通電、及び、当該電極の間に生じる電圧信号に基づいて、前記シートベルトが運転手に接触する範囲の当該運転手の断層画像を生成し、その断層画像に基づいて運転手の状態を判定する状態判定部と、を備える。

0019

また本発明の第3の態様によれば、監視装置は、複数の電極が設けられた身体当接部材と接続され、前記電極から得られた電気信号に基づいて被測定者の断層画像、心拍数、換気状態の何れか一つまたは複数の状態情報を算出し、当該状態情報を用いて前記被測定者の状態の正常または異常を判定する状態判定部と、を備える。

0020

また本発明の第4の態様によれば、監視装置は、複数の曲率センサが設けられた身体当接部材と接続され、前記曲率センサから得られた信号に基づいて被測定者の体動、心拍数、換気状態の何れか一つまたは複数の状態情報を算出し、当該状態情報を用いて前記被測定者の状態を判定する状態判定部と、を備える。

0021

また本発明の第5の態様によれば、監視方法は、複数の電極が設けられた身体当接部材と接続された監視装置が、前記電極から得られた電気信号に基づいて被測定者の断層画像、心拍数、換気状態の何れか一つまたは複数の状態情報を算出し、当該状態情報を用いて前記被測定者の状態の正常または異常を判定する。

0022

また本発明の第6の態様によれば、監視方法は、複数の曲率センサが設けられた身体当接部材と接続された監視装置が、前記曲率センサから得られた信号に基づいて被測定者の体動、心拍数、換気状態の何れか一つまたは複数の状態情報を算出し、当該状態情報を用いて前記被測定者の状態を判定する。

0023

また本発明の第7の態様によれば、プログラムは、複数の電極が設けられた身体当接部材と接続された監視装置のコンピュータを、前記電極から得られた電気信号に基づいて被測定者の断層画像、心拍数、換気状態の何れか一つまたは複数の状態情報を算出し、当該状態情報を用いて前記被測定者の状態の正常または異常を判定する状態判定手段として機能させる。

0024

また本発明の第8の態様によれば、プログラムは、複数の曲率センサが設けられた身体当接部材と接続された監視装置のコンピュータを、前記曲率センサから得られた信号に基づいて被測定者の体動、心拍数、換気状態の何れか一つまたは複数の状態情報を算出し、当該状態情報を用いて前記被測定者の状態を判定する状態判定手段として機能させる。

0025

また本発明の第9の態様によれば、シートベルトは、周期配列される複数の電極と、当該複数の電極と並列して周期配列される複数の曲率センサと、を備える。

0026

また本発明は上述のシートベルトが、当該シートベルトの利用を検出して運転手監視装置へ利用検出信号を出力する出力部とを備える。

発明の効果

0027

本発明によれば、被測定者の体の状態をベルトにより簡易に把握することができる。

図面の簡単な説明

0028

第1の実施形態による運転手監視装置とシートベルトを示す図である。
第1の実施形態に係るシートベルトの内部構成を示す第1の図である。
第1の実施形態に係る運転手監視装置の機能構成を示す図である。
第1の実施形態に係るシートベルトと運転手監視装置の構成を説明する図である。
第1の実施形態による状態判定部が生成した断層画像の例を示す図である。
第1の実施形態による曲率センサの構成を示す図である。
第1の実施形態による歪ゲージの配置例を示す図である。
第1の実施形態による歪ゲージに接続する信号線と歪ゲージ内の信号線との太さの比較を示す図である。
第1の実施形態によるブリッジ信号変換モジュールとを多対一に接続した接続例を示す図である。
第1の実施形態によるシートベルトの一部分の形状の例を示す図である。
第1の実施形態による形状推定部の部分形状推定処理を示す第一の図である。
第1の実施形態による形状推定部の部分形状推定処理を示す第二の図である。
第1の実施形態によるシートベルトの内部構成を示す第2の図である。
第1の実施形態による接触範囲Xを特定する処理の概要を示す図である。
第1の実施形態による運転手監視装置の処理フローを示す第一の図である。
第1の実施形態による運転手監視装置の処理フローを示す第二の図である。
第1の実施形態による運転手監視装置の処理フローを示す第三の図である。
第1の実施形態による運転手監視装置の処理フローを示す第四の図である。
第1の実施形態による運転手監視装置の機能構成を示す第2の図である。
第2の実施形態による監視装置と抑制ベルトを示す図である。

実施例

0029

<第1の実施形態>
以下、本発明の第1の実施形態による運転手監視装置、運転手監視方法、プログラムを、図面を参照して説明する。
図1は、第1の実施形態による運転手監視装置とシートベルトを示す図である。
図1で示すように運転手監視装置2はシートベルト1に内蔵されているフレキシブル基板に構成された電気回路通信ケーブル3を介して接続されている。
シートベルト1は一例として周期配列される複数の電極と、当該複数の電極と並列して周期配列される複数の曲率センサとを少なくとも含んだ電気回路を有している。
また運転手監視装置2は、シートベルト1に内蔵された曲率センサを介して取得される曲率データに基づいて、シートベルト1の形状を推定する。運転手監視装置2はそのシートベルト1の形状に基づいて運転手の状態を判定する。
運転手の状態とは、運転手の意識、断層画像、心拍数、換気状態、体動などであってよい。運転手監視装置2はこれらの運転手の状態の何れか一つまたは複数を用いて運転手の状態の正常または異常を判定する。

0030

シートベルト1の内部にはフレキシブル基板14が設けられている。具体的には、シートベルト1を構成する表裏の2枚の重ね合された帯に、フレキシブル基板14が挟み込まれている。
図2は、第1の実施形態に係るシートベルトの内部構成を示す第1の図である。
図2に示すように、シートベルト1は、帯状のフレキシブル基板14上において複数の電極パッド12A〜12Hが等間隔の距離Pで並べて配置(周期配列)される構成となっている。また、同じくフレキシブル基板14上において、当該電極パッド12A〜12Hと並列して複数の曲率センサ150A〜150Hが等間隔の距離Pで周期配列されている。複数の電極パッド12A〜12Hを総称して電極パッド12と呼ぶ。また複数の曲率センサ150A〜150Hを総称して曲率センサ150と呼ぶ。これら電極パッド12と曲率センサ150は図2においてはそれぞれ8個が示されているが、さらに多くの数の電極パッド12や曲率センサ150が備えられてよい。

0031

各電極パッド12A〜12Hや曲率センサ150は、シートベルト1が運転手の体に巻きつけられた際に、胸部腹部などの測定対象範囲に位置するようにシートベルト1の内部に設けられている。
シートベルト1は、曲率センサ150A〜150Hそれぞれの歪ゲージを有していてよい。曲率センサ150は2つの歪ゲージを有し、測定箇所毎の一対の歪ゲージを一つのブリッジ回路に接続する2アクティブゲージ法を用いることで、曲率センサ150A〜150Hの温度補正自動化と高感度化高精度化を実現することができる。
或いは、シートベルト1は、曲率センサ150A〜150Hそれぞれの裏面の同じ位置に、温度センサを有していてもよい。そして運転手監視装置2は、曲率センサ150A〜150Hによって取得される曲率データを、当該温度センサによって取得される温度データに基づいて、曲率データの温度補正を行ってもよい。このようにすることで、曲率センサ150A〜150Hの高感度化、高精度化を実現することができる。

0032

また、測定回路11は、運転手監視装置2と、電極パッド12A〜12H及び曲率センサ150A〜150Hと、の電気信号のやり取りを仲介する電気回路である。例えば、測定回路11には、曲率センサ150A〜150Hにおいて出力される電気信号を増幅したり、A/D(Analog/Digital)変換したりする回路が備えられている。

0033

図3は、第1の実施形態に係る運転手監視装置の機能構成を示す第1の図である。
第1の実施形態に係る運転手監視装置2はコンピュータで構成される。運転手監視装置2カーナビゲーションシステム内に組み込まれてもよい。

0034

図3に示すように、運転手監視装置2は、全体の動作を司るCPU(Central Processing Unit:中央演算装置)200と、EIT測定に使用される測定用プログラム等の実行時においてCPU200のワークエリアとなるRAM(Random Access Memory)210と、各種プログラム及び状態判定部201が取得した断層画像等を記憶する記憶手段としてのHDD(Hard Disk Drive)211と、を備えている。
また、操作入力部212は、例えば操作ボタンタッチパネル等から構成され、運転手等のオペレータによる各種操作の入力を受け付ける。画像表示部213は、液晶ディスプレイ等であって、EIT測定時において必要な情報や、取得された断層画像等を表示する。
外部インターフェイス214は、外部装置との通信を行うための通信インターフェイスであり、特に本実施形態においては、専用の通信ケーブル3を介してシートベルト1と接続され、シートベルト1から種々の信号を取得する機能部である。
CPU200、RAM210、HDD211、操作入力部212、画像表示部213、外部インターフェイス214は、システムバス215を介して相互に電気的に接続されている。

0035

図3に示すように、CPU200は、シートベルト1が使用されている状態において所定の測定用プログラム実行し、その実行時において、状態判定部201、形状推定部202としての機能を発揮する。
状態判定部201は、複数の電極パッド12A〜12Hへの通電、及び、当該電極パッド12A〜12H間に生じる電圧信号の取得をしながら、測定対象部Xの断層画像を取得する。
また、形状推定部202は、曲率センサ150A〜150Hを介して取得される曲率データに基づいて、シートベルト1の形状を推定する。

0036

図4は、本実施形態に係るシートベルトと運転手監視装置の構成を説明する図である。
以下、図4図5を参照しながら、状態判定部201の機能について説明する。図4に示すように、電極パッド12A〜12Hの間には電流源Iと電圧計Vがそれぞれ接続される。状態判定部201は、この電流源Iと電圧計Vを制御する機能を有している。

0037

状態判定部201は、電流源Iを介して、電極パッド12A〜12Hのうちの一対の電極パッドの間(例えば、電極パッド12Aと電極パッド12Bの間)に所定の微弱電流を流す制御を行う。状態判定部201は、一対の電極パッドに微弱電流を流す間に、電圧計Vを介して、他の電極パッド(電極パッド12C〜12H)の各々の間に生じる電位差を測定する。電流を流す電極パッドを12Bと12C、12Cと12D、・・・と順次変更して繰り返し電位差を測定することで、測定対象部Xの断層における抵抗率分布を取得することができる。

0038

状態判定部201は、上記のようにして取得した測定対象とした断層面における抵抗率分布を基に、例えば、一般的な逆投影法を用いて断層画像を生成する。状態判定部201は、生成した断層画像を画像表示部213に表示させることで、運転手や救急隊などに断層画像を視認させる。なお状態判定部201においてEITを用いた断層画像を生成する手法は公知の技術が用いられてよい。
図4には電流源Iと電圧計Vをそれぞれ異なる電極パッド12の間に設けられた状況を示しているが、各電極パッド12間に電流源Iと電圧計Vは設けられてよい。各電極パッド12間の電流値電圧値の測定には4電極法を用いてもよいし、2電極法を用いてもよい。また電極パッド12にはどのような構造の電極パッド12を適用してもよい。

0039

図5は状態判定部が生成した断層画像の例を示す図である。
図5は、状態判定部201によって取得された測定対象者の胸部における断層画像であり、電気インピーダンスが高い領域ほど濃い色合いで示している。図5によれば、空気の存在によって電気インピーダンスが高く測定される肺野が、左右に存在している様子を知ることができる。
状態判定部201が断層画像を生成する手法としては、上述した逆投影法の他に有限要素法(Finite Element Method:FEM)を用いる手法、または、有限要素法と逆投影法を組み合わせる手法が考えられる。逆投影法を用いた場合、状態判定部201は、ある状態を基準とした相対的な変化のみしか画像化することができないが、有限要素法を用いることで、断層面における絶対的な電気抵抗率[Ωm]に基づいた断層画像を形成することができる。

0040

図6は曲率センサの構成を示す図である。
曲率センサ150は、曲率センサ150が配置された位置におけるシートベルト1の曲率を測定する。図6に示すように、曲率センサ150は、抵抗152−1,152−2と、歪ゲージ153−1,153−2とを組み合わせたブリッジ(ホイートストンブリッジ)151と、アンプ156とを含んで構成される。ブリッジ151は、曲率の測定時に電源部111から直流電圧印加を受ける。電源部111からの電流は、ブリッジ151を通ってグラウンドゼロ電位点)へ流れる。

0041

曲率センサ150の出力は、A/D変換器アナログ−デジタル変換器)157と、シリアル通信回路114とを介して運転手監視装置2に送信される。
以下、抵抗152−1と152−2とを総称して抵抗152と表記する。また、歪ゲージ153−1と153−2とを総称して歪ゲージ153と表記する。
図6で示す各回路の機能はフレキシブル基板14にプリント印刷されていてよい。

0042

図7は歪ゲージの配置例を示す図である。
同図は、シートベルト1を横からみた断面の例を示しており、矢印B11はシートベルト1の長手方向を示している。
歪ゲージ153はいずれも、歪(ひずみ)を検出する方向がシートベルト1の長手方向に一致する向きに配置されている。また、図7に示すように、歪ゲージ153−1と152−2とはフレキシブル基板14を挟んで配置されている。例えば、歪ゲージ153−1がフレキシブル基板14から見てシートベルト1の表面帯41側に配置され、歪ゲージ153−2がフレキシブル基板14から見てシートベルト1の裏面帯42側に配置されている。

0043

この配置により、フレキシブル基板14が曲がった際、歪ゲージ153−1のインピーダンスと歪ゲージ153−2のインピーダンスとに差が生じる。運転手がシートベルト1を装着してフレキシブル基板14がシートベルト1の表面側に凸、裏面側に凹に曲がった場合、シートベルト1の表面側に配置されている歪ゲージ153−1は伸びてインピーダンスが大きくなる。一方、シートベルト1の裏面側に配置されている歪ゲージ153−2は縮んでインピーダンスが小さくなる。

0044

このインピーダンスの差により、図6中の点P11と点P12との間に電圧(電位差)が生じる。点P11と点P12との間の電圧の大きさは、歪ゲージ153のシートベルト1における配置位置(曲率センサ150の配置位置)におけるシートベルト1の曲げの大きさを示している。
アンプ156は、点P11と点P12との間の電圧を、歪ゲージ153の設置位置におけるシートベルト1の曲率に変換する。具体的には、点P11と点P12との間の電圧とシートベルト1の曲率との関係を示す較正曲線が予め得られており、アンプ156は、点P11と点P12との間の電圧をこの較正曲線に従って増幅するよう設定されている。

0045

なお、ブリッジ151が、歪ゲージ153を1つだけ備えるようにしてもよい。具体的には、ブリッジ151が、歪ゲージ153−1及び153−2のうちいずれか一方に代えて抵抗を備えるようにしてもよい。この場合の抵抗として、歪ゲージ153が曲げられていないときの抵抗値と同じ抵抗値を示すものを用いる。
一方、図6のようにブリッジ151が1つの歪ゲージ153を備えることで、ブリッジ151が歪ゲージ153を1つだけ備える場合よりも点P11と点P12との間の電圧差が大きくなり、曲率センサ150の精度が向上する。また、ブリッジ151が1つの歪ゲージ153を備えることで、ブリッジ151が歪ゲージ153を1つだけ備える場合よりも温度変化の影響を受けにくい。

0046

なお、歪ゲージ153内の配線を細くし、歪ゲージ153に接続する配線を太くしておく。これにより、曲率センサ150の精度を向上させることができる。この点について図8を参照して説明する。
図8は歪ゲージに接続する信号線と歪ゲージ内の信号線との太さの比較を示す図である。
同図では、歪ゲージ153内の配線W11と、歪ゲージ153に接続されている配線W12とが示されている。

0047

歪ゲージ153が曲げられると配線W11の長さ又は幅、或いはそれら両方が変化することで、歪ゲージ153のインピーダンスが変化する。歪ゲージ153は、このインピーダンスの変化で曲げの大きさを示す。
歪ゲージ153のインピーダンスが変化し易くするために、配線W11の幅を狭くする(配線W11を細くする)。これにより、歪ゲージ153が曲げられて配線W11の幅が変化したときに、元の幅からの変化の割合が大きくなる。

0048

一方、歪ゲージ153のインピーダンスを精度よく測定するためには、歪ゲージ153とインピーダンスを検出する回路(図6の例ではアンプ156)との間の抵抗が小さいことが好ましい。そこで、配線W12の幅を広くする(配線W12を太くする)。
このように、歪ゲージ153内の配線を細くし、歪ゲージ153に接続する配線を太くすることで、曲率センサ150の精度を向上させることができる。

0049

A/D変換器157は、アンプ156が出力するアナログ信号(例えば、曲率に比例した電圧値)をデジタル信号に変換する。
シリアル通信回路114は、A/D変換器157が出力するデジタル信号をシリアル通信にて運転手監視装置2に送信する。これにより、シリアル通信回路114は、A/D変換器157が出力するデジタル信号を運転手監視装置2に送信する。シリアル通信回路114は、例えば曲率センサ150毎に設けられており、第一シリアル通信部110は、これらのシリアル通信回路114を含んで構成される。

0050

シリアル通信回路114の通信方式として、例えばSPI(Serial Peripheral Interface)又はI2C(Inter-IntegratedCircuit)(I2Cは登録商標)など、いろいろなシリアル通信方式を用いることができる。
シリアル通信回路114がシリアル通信を行うことで、曲率センサ150によるセンサ値を、3〜5本程度の少ない本数の配線で通信することができる。多数の配線が不要なことで、シートベルトを構成する帯が幅広または厚くなるなどシートベルト1の大型化を避けることができる。

0051

以下、アンプ156と、A/D変換器157と、シリアル通信回路114との組み合わせを信号変換モジュール181と称する。信号変換モジュール181は、ブリッジ151によるアナログ信号(点P11と点P12との間の電圧)を、曲率を示すデジタル信号に変換し、さらに、シリアル通信の規格に応じたデジタル信号に変換する。
ここで、信号変換モジュール181を1つのICチップに構成する、あるいは、信号変換モジュール181を1つの基板にて構成するなど、信号変換モジュール181を1つに纏めた構成にする。これにより、曲率センサ150毎(曲率センサ150のブリッジ151)毎に信号変換モジュール181を設計する必要がない。この点で、シートベルト1を設計する際、信号変換モジュール181を比較的容易に配置することができる。

0052

なお、1つの信号変換モジュール181が、複数のブリッジ151による曲率を送信するようにしてもよい。
図9はブリッジと信号変換モジュールとを多対一に接続した接続例を示す図である。
同図の例では、4つのブリッジ151は、マルチプレクサ182を介して信号変換モジュールに接続されている。

0053

マルチプレクサ182は、信号変換モジュール181と接続するブリッジ151を時分割切り替える。信号変換モジュール181は、マルチプレクサ182を介して接続されているブリッジ151の電圧(図6の点P11と点P12との間の電圧)を、曲率を示すデジタル信号に変換してシリアル通信にて送信する。これにより、比較的少ない数の信号変換モジュールにて曲率を送信することができる。

0054

一方、ブリッジ151と信号変換モジュールとを一対一に配置する場合、信号変換モジュール181をブリッジ151の近くに配置する。これにより、信号変換モジュール181が取得する信号(ブリッジ151における電圧)のS/N比(Signal To Noise Ratio)の低下を防止することができる。この点で、曲率センサ150は高精度に曲率を測定することができる。

0055

また、ブリッジ151と信号変換モジュール181とを一対一に配置する場合、ブリッジ151と信号変換モジュール181とのいずれの組み合わせでも、ブリッジ151と信号変換モジュール181との間の配線の長さを同じに揃える。これにより、ブリッジ151と信号変換モジュール181との組み合わせ毎の曲率の測定精度のばらつきを低減させることができる。信号変換モジュール181は測定回路11に内蔵されてよい。

0056

形状推定部202は、曲率センサ150等の測定結果を用いてシートベルト1における測定対象(胸部や腹部)の接触(近接)範囲Xを検出し、シートベルト形状を推定する。
形状推定部202は、測定回路11とシリアル通信にて通信を行う。特に、形状推定部202は、曲率の測定値など測定回路11が送信する各種データを受信する。
形状推定部202は、接触範囲Xの検出及びシートベルト形状の推定を開始するか否かを決定する。具体的には、形状推定部202は、測定対象に対するシートベルトの接触範囲Xの検出及びシートベルト形状の推定の処理の開始条件成立しているか否かを判定する。運転手監視装置2は、例えばシートベルト1を係合するバックルに設けられたスイッチがONになっている場合には開始条件が成立していると判定し、状態判定部201や形状推定部202に通知する。バックルに設けられたスイッチは、シートベルトが利用される際にシートベルトに設けられた金具プレートとバックルとが係合された際にONとなるような構造となっていてよい。開始条件が成立したと判定することで、状態判定部201や形状推定部202は処理を開始する。

0057

形状推定部202は、開始条件が成立したと判定すると、曲率センサ150のセンサ値(曲率センサ150が検出した曲率)に基づいて測定対象に対するシートベルトの接触範囲Xのシートベルト形状を推定する。
図10図12を参照して形状推定部202が行う形状推定処理について説明する。

0058

図10はシートベルトの一部分の形状の例を示す図である。
同図は、フレキシブル基板14及びフレキシブル基板14に設けられた複数の曲率センサ150が曲がった状態を示す。フレキシブル基板14の部分形状は、シートベルト1の部分形状(帯部の部分形状)と見做すことができる。ここでは、曲率センサ150を曲率センサ150−1、曲率センサ150−2、曲率センサ150−3、・・・と表記して区別する。

0059

図10の例では、曲率センサ150が等間隔(距離dの間隔)で配置されている。曲率センサ150の各々を中心として距離dの範囲を想定し、これらの範囲の端を点P0、P1、P2、P3、・・・で示している。部分形状推定部241は、これらの範囲の各々を、曲率センサ150が示す曲率の円弧近似して部分形状を求める。
また、曲率センサ150−1の曲率がC1、曲率センサ150−2の曲率がC2、曲率センサ150−3の曲率がC3であるとする。

0060

図11は形状推定部の部分形状推定処理を示す第一の図である。
図11原点Oを基準とする座標系において、曲率センサ150−1と、曲率センサ150−1を中心とする距離dの範囲の一方の端(点P0)、他方の端(点P1)を示している。距離dの値は既知の値であり、形状推定部202は、曲率センサ150aが測定する曲率C1を取得する。形状推定部202は式(1)に基づいて曲率C1より曲率半径R1を算出する。

0061

0062

式(1)一般式であり、式(1)においてCは曲率を示し、Rは曲率半径を示す。
曲率半径R1と、曲率C1とに基づいて、形状推定部202は、曲率センサ150−1を中心とする距離dの範囲を近似する円弧の中心角(この円弧を有する扇形状の中心角)θ1を式(2)により算出する。

0063

0064

式(2)は一般式であり、式(2)においてθは中心角を示し、Cは曲率を示す。また、距離dは円弧の長さを示している。当該扇形状の中心点をO1と呼ぶ。形状推定部202は、扇形状の中心点O1の座標と、点P0の座標と、中心角θ1とを用いて式(3)により曲率センサ150−1を中心とする距離dの範囲の点P0と異なる方の端の点P1の座標を算出する。

0065

0066

ここで、P0、P1、O1は、それぞれ点P0、点P1、中心点O1の座標を示す列ベクトルである。
なお扇形状の中心点O1の座標は、座標系の原点Oと点P0と、曲率半径R1の値とから算出することができる。また曲率センサ150−i(iはi≧0の整数)に隣接する曲率センサ150−(i+1)を中心とする距離dの範囲を近似する円弧の中心点(この円弧を有する扇形状の中心点)Oi+1の座標は、式(4)により算出することができる。

0067

0068

式(4)においてOi+1、Pi、Oiは、それぞれ中心点Oi+1、点Pi、中心点Oiの座標を示す列ベクトルである。また、Ri、Ri+1は、それぞれ曲率Ci、Ci+1から式(1)で求まる曲率半径である。
曲率センサ150−iを中心とする距離dの範囲を近似する円弧の一端の点をPi−1とした場合、この円弧の他端の点Piは式(5)により算出することができる。

0069

0070

式(5)においてPi−1は、点Pi−1の座標を示す列ベクトルである。また、θiは、曲率センサ150−iを中心とする距離dの範囲を近似する円弧の中心角(この円弧を有する扇形状の中心角)を示す。

0071

図12は形状推定部の部分形状推定処理を示す第二の図である。
図12図11で示す処理を繰り返した場合の例を示している。上述したように、形状推定部202は、曲率センサ150−iが測定した曲率Ci及び距離d(円弧の長さ)に基づいて、点Pi−1の座標から点Piの座標を算出することができる。なお部分形状推定の最初の処理において点P0は座標系において任意に設定した座標であってよい。
形状推定部202は、点P1、P2、P3、・・・の座標を順に算出する。これにより、形状推定部202はシートベルト1のうち曲率センサ150が配置された部分(曲率センサ150と曲率センサ150との間の部分も含む)の形状を連続する円弧で近似して推定することができる。

0072

形状推定部202はシートベルト1に設けられた複数の曲率センサ150から得た曲率等の情報によって上述のように曲率センサ150が配置された部分の形状を連続する円弧で近似して推定し、これによりシートベルト1の全体または測定対象に対するシートベルトの接触範囲Xの立体形状を算出する。運転手監視装置2は異なる人の体型に応じた胸部や腹部におけるシートベルトの複数の立体形状の3Dモデリングデータを予めHDD211などの記憶部に記憶しておく。この場合、形状推定部202は算出したシートベルト1の全体の立体形状と、複数の複数の立体形状と人の体型に応じたシートベルトの複数の立体形状の3Dモデリングデータを比較する。形状推定部202は現在の運転手の立体形状に類似する3Dモデリングデータを特定する。形状推定部202は特定した3Dモデリングデータにづいて記憶部に記録されているシートベルト1における接触範囲Xを特定する。このシートベルト1の範囲Xの情報は、人の体型に応じて異なっており、人の体型に応じたシートベルト1装着時の測定対象に対するシートベルトの接触範囲Xを示す。体型に応じて体の胸部や腹部に接するシートベルト1の範囲が異なる為、運転手監視装置2は人の体型に応じた装着時のシートベルトの接触範囲Xの情報を記憶している。なお、運転手監視装置2はシート座席)4の設定位置と、人の体型の組み合わせに応じた装着時のシートベルトの接触範囲Xの情報を記憶してもよい。そして形状推定部202は、現在のシート4の設定位置をシート4等に設けられた位置検出装置から検出して、そのシートの設置位置の情報に紐づいて記憶部に記録されているシートベルト1の複数の立体形状の3Dモデリングデータを取得して、そのデータと、算出した現在のシートベルト1の立体形状とを比較してもよい。

0073

形状推定部202は特定したシートベルト1における接触範囲Xの情報を状態判定部201に出力する。状態判定部201は接触範囲Xの情報に基づいて、その範囲に含まれる電極パッド12を特定する。状態判定部201は特定した電極パッド12を、動作させる電極パッド12と決定する。状態判定部201は、特定した複数の電極パッド12への通電、及び、当該電極パッド12のうちの2つの間に生じる電圧信号の取得をしながら、測定対象部Xの断層画像を生成してもよい。運転手監視装置2は人の体型やシート4の設定位置に基づいて電極パッド12を特定するため、シートベルトに設けられた全ての電極パッド12を通電する必要がなくなる。運転手監視装置2は、シート4の設定位置はシート4の背の角度や、シート4の座面の前後位置など多数の設定位置があり、これら設定位置に応じたシートベルト1の複数の立体形状の3Dモデリングデータを記憶してよい。

0074

状態判定部201は形状推定部202から取得した接触範囲Xの情報に基づいて、その範囲に含まれる曲率センサ150を特定して、その曲率センサ150のみを動作させる曲率センサ150と決定してもよい。この処理によれば、状態判定部201は、シートベルト1が運転手に接触する範囲を推定し、当該接触する範囲に位置する電極パッド12または曲率センサ150を駆動している。

0075

なお状態判定部201は電極パッド12間に生じる電圧信号に基づいてシートベルト1が運転手に接触する範囲を推定してもよい。例えば運転手監視装置2は、隣り合う二つの電極パッド12の間それぞれ高周波電流を流す。すると電極パッド12の間に電界Eが発生する。そしてこの電界領域に例えば体が入ると電界が変動し、電圧計Vの計測する電圧値に変化が生じる。運転手監視装置2は、電流源Iと並列に接続された電圧計Vにより、この電圧値の変動から電界領域に体などの測定対象の影響によるインピーダンス変化を常時モニタリングする。なおインピーダンス値は電圧値を電流値で除することにより得られる。そして運転手監視装置2はインピーダンス変化が所定値以上低くなった場合にはその電極パッド12の近傍のシートベルト1の範囲が体に接触していると判定できる。
図2で示す電極パッド12はEITによる断層画像を生成するためにのみ用いられる電極パッド12であってよい。この場合、シートベルト1の基板には、接触範囲Xを検出するための専用の複数の電極パッドがさらに短い間隔を隔てて周期配列されていてもよい。

0076

図13はシートベルトの内部構成を示す第2の図である。
図13において、図面が煩雑となるのを避けるため、電極パッド12A〜12H及び歪みゲージ13A〜13Hの表記を省略しているが、実際には、第1の実施形態と同様に、フレキシブル基板14上にそれらは周期配列された構成となっている。
図13に示すように、本実施形態に係るシートベルト1は、その長手方向に沿って(電極パッド12A〜12H等と並列して)、間隔Pよりも短い間隔の間隔αで周期配列されながら接触範囲の測用電極パッド301、302、・・・、30fが備えられていてよい。

0077

状態判定部201は接触範囲Xのうち心臓範囲と範囲を特定するようにしてもよい。例えば状態判定部201は形状推定部202から取得した接触範囲Xの情報に基づいて、その接触範囲Xのうちの心臓範囲と肺範囲を、予め記憶している接触範囲Xに対する心臓範囲と肺範囲の位置の情報に基づいて特定するようにしてよい。

0078

図14は接触範囲Xを特定する処理の概要を示す図である。
図14(a)は、シートベルト1が、測定対象に接触している様子を示している。
図14(a)に示すように、シートベルト1が、位置A1から位置A2にかけて、測定対象である人に接触している場合について説明する。シートベルト1は、位置A1から位置A2にかけての接触範囲Xにおいて人体Mに近接しており、それ以外の領域においては、人体Mと離間している。
図14(b)は、図14(a)に示す状態におけるシートベルト1の位置A1付近を詳細に示している。例えば、位置A1付近において、電極パッド301、302、303、304、305、306が図14(b)に示すように配されていたとする。この場合、形状推定部202は、例えば、電極パッド301−302間、電極パッド303−302間、電極パッド303−304間、・・・と、電極パッド対を順に変更しながら、各々の電極パッド対間の電気インピーダンスを取得していく。形状推定部202が取得する電気インピーダンスは、各電極パッド対間に生じる電界E0、E1、・・・、E4(図14(b))に依存した値となる。

0079

ここで、各電極パッド対間に生じる電界E0〜E4の経路に着目する。図14(b)に示すように、電極パッド301a、302は、人体Mには近接しておらず、その間に生じる電界E0は大気中に生じるものとなる。一方、電極パッド305、306は、位置A1において人体に近接していることから、その間に生じる電界E4は、人体M内(生体内)を通過する。したがって、電極パッド305、306間の電気インピーダンスは、電極パッド301、302間の電気インピーダンスよりも低く測定される。
すなわち、電極パッド301、302、・・・は、位置A1に向かうにつれて徐々に人体Mに近づくため、電界E0、E1、E2、E3、E4は、その経路において、徐々に人体M内を通過する領域が増えるため、各電界E0〜E4に対応する電気インピーダンスは、徐々に低下していく。

0080

このように、シートベルト1が人体Mと近接する領域においては、その領域内に属する電極パッド対間の電気インピーダンスが低く測定され、シートベルト1が人体Mと近接(接触)しない領域においては、その領域内に属する電極パッド対間の電気インピーダンスが高く測定される。したがって形状推定部202は電気インピーダンスと予め設定された閾値とを比較して、閾値より低い電気インピーダンスを取得できた電極パッド間を構成する電極パッドを接触範囲Xに位置する電極パッドと特定する。

0081

形状推定部202は、処理の開始後、シートベルトの形状の情報を所定の時間間隔で繰り返し検出する。形状推定部202はシートベルトが装着された時のシートベルトにおける接触範囲Xの形状に基づいて体が動く距離や、周期などの体の動きを検出する。形状推定部202は体の動く距離や周期を状態判定部201へ出力する。

0082

状態判定部201は、断層画像の生成や、シートベルト1の形状の推定の他、心拍数や換気量を推定してよい。
状態判定部201は断層画像を短時間間隔で接触範囲Xの位置に対応する人体の断層画像を生成する。状態判定部201は、断層画像における肺やの形状の動きを画像処理によって検出し、その大きさの縮小と拡大の周期を特定し、その周期に基づいて単位時間当たりの心拍数を算出してもよい。また状態判定部201は肺や胸の形状の動きを画像処理によって検出し、その肺や胸の形状の縮小と拡大時の形状の変化を特定し、その変化に基づいて単位時間当たりの換気量を算出してもよい。

0083

運転手監視装置2は電極パッド12に流す高周波電流に基づいて心拍や換気量を算出するようにしてもよい。状態判定部201は電極パッド12に高周波電流を流す。これにより状態判定部201は、電圧計Vからの入力信号に基づいて、呼吸に伴う肺への空気の出入りによって生じるインピーダンス変化を検出することができる。より具体的には空気のインピーダンスは高いため、肺に流入した空気量が減少(吐き出す換気量に相当)するとその分、肺のインピーダンス値は減少する。従って、肺が拡張した場合には空気量が増加するため(吸い込む換気量に相当)状態判定部201はインピーダンス値が増加したことを検出する。他方、肺が収縮して空気が肺外部に流出した場合には状態判定部201はインピーダンスが低い方向に変化したことを検出する。このように肺の換気量の測定を、運転手監視装置2により行うことができる。

0084

また心臓は拍動によって心臓内血液量が変化する。状態判定部201は電極パッド12に高周波電流を流す。これにより状態判定部201は、電圧計Vからの入力信号に基づいて、心臓の拍動に伴う心臓内の血液量の増減によって生じるインピーダンス変化を検出することができる。より具体的には、血液のインピーダンスは低いため、心臓の血液量が減少するとその分、心臓のインピーダンスは増加する。従って、心臓が収縮した場合には状態判定部201はインピーダンスが高い方向に変化したことを検出する。他方、心臓が膨張して血液が心臓内に流入した場合には状態判定部201はインピーダンスが低い方向に変化したことを検出する。このように心臓の心拍情報の測定を、運転手監視装置2により行うことができる。

0085

また運転手監視装置2は心臓内の血液量の増加または減少をインピーダンス変化によって直接検出するため、従来よりも精度高く心拍情報を検出することができる。状態判定部201は、例えば、インピーダンス変化に基づく単位時間当たりのピーク値回数に基づいて単位時間当たりの心拍数を検出する。

0086

上述の換気量の測定において電圧計Vは電圧を計測して状態判定部201へ出力する。状態判定部201は電圧計Vの電圧計測の結果に基づいてインピーダンス値を算出している。そして状態判定部201は安定状態におけるインピーダンス値からの変化を判定する。状態判定部201はインピーダンスの変化量と補正式や補正テーブル等に基づいて、当該インピーダンスの変化量を換気量に変換する。状態判定部201は換気量の算出を短時間間隔(例えば数ミリ秒間隔)で繰り返し行う。そして状態判定部201は時間経過に応じて各時刻の換気量をメモリに記録していく。

0087

上述の心拍の測定において電圧計Vは電圧を計測して状態判定部201へ出力する。そして状態判定部201は電圧計Vの電圧計測の結果に基づいてインピーダンス値を算出する。状態判定部201はインピーダンス値の算出を短時間間隔(例えば数ミリ秒間隔)で繰り返し行う。状態判定部201は各時刻のインピーダンスの変化量を、時間経過に応じてメモリに記録していく。状態判定部201はインピーダンス変化に基づく単位時間当たりのピーク値の回数に基づいて単位時間当たりの心拍数を算出しメモリに記録する。以上の処理によりメモリに時間経過に応じた各時刻の心拍情報が蓄積される。
状態判定部201は換気量の取得と心拍数の取得の処理を切り替えるように制御する。または状態判定部201は、接触範囲Xに対する心臓範囲と肺範囲を特定できている場合には、肺範囲に位置する電極パッド12の信号から換気量を取得し、心臓範囲に位置する電極パッド12の信号から心拍数を取得するようにしてもよい。

0088

状態判定部201はシートベルト1の形状、断層画像、心拍数、換気量の何れか一つまたは複数を用いて運転手の状態の正常または異常を判定する。状態判定部201が運転手の状態に利用するシートベルト1の形状は接触範囲Xの形状であってよい。または状態判定部201は、運転手の状態に利用する際に、シートベルト1に設けられた曲率センサ150からの曲率データのみを利用して運転手の体の動きや、心拍数、換気量の何れか一つまたは複数を用いて運転手の状態の正常または異常を判定してもよい。体の動きは例えばハンドルに向かい合った運転手の体がハンドルに近づいたり、ハンドルから離れたりする動作を繰り返す体の動きである。状態判定部201は曲率センサ150の所定の間隔毎の曲率データの値の変換を用いて、体の動きを判定する。状態判定部201は、シートベルト1の形状の変化によってのみ、体の動きや、心拍数、換気量を推定することで、心拍のペースメーカ体内に保持する運転手についても電気信号を胸部に与えることなくその運転手の状態を判定することができる。

0089

状態判定部201はシートベルトの形状に基づいて判定した体の動く距離や周期や体動パターンに基づいて、運転手が眠気感じているかを判定してよい。
また状態判定部201は断層画像の画像処理によって得られた肺領域の変化に基づいて、呼吸間隔や換気量を検出してもよい。状態判定部201は、呼吸間隔や換気量が運転中の初期期間に検出した呼吸間隔や換気量よりも増加または減少したかどうか、または増加と減少の繰り返しのパターンに基づいて運転手の眠気やその他の体調の状態を判定してもよい。
また状態判定部201は断層画像の画像処理によって得られた単位時間当たりの心拍数を検出する。状態判定部201は、その心拍数が運転中の初期期間に検出した心拍数よりも増加または減少したかどうか、または増加と減少の繰り返しのパターンに基づいて、運転手の眠気やその他の体調の状態を判定してもよい。
また状態判定部201は、呼吸間隔と心拍数の増加や減少のパターンを組み合わせて、運転手の眠気やその他の体調の状態を判定してもよい。
なお、状態判定部201は、心拍数、換気量、体動、呼吸間隔を用いて運転手の状態を判定するにあたり、公知の技術を利用してよい。

0090

図15は運転手監視装置の処理フローを示す第一の図である。
運転手監視装置2の形状推定部202は、曲率センサ150から曲率データを取得する(ステップS101)。形状推定部202は曲率データからシートベルトの形状を判定する(ステップS102)。形状推定部202はシートベルトの形状を示す情報を状態判定部201へ出力する。シートベルト1の形状を示す情報は、形状の3Dモデリングデータでもよいし、各曲率センサ150から得られた曲率値そのものであってもよい。状態判定部201はシートベルト1の形状を示す情報から体動、呼吸間隔、換気量などの状態情報を算出する(ステップS103)。状態判定部201は状態情報のうちの1つまたは複数を用いて運転手の状態が悪いかを判定する(ステップS104)。状態判定部201は運転手の状態が悪いと判定した場合には警告情報を出力する(ステップS105)。警告情報は警告センサであるアラーム鳴動させる信号であって。状態判定部201は座席、ハンドルに備わる警告センサである振動装置振動させて警告を発するようにしてもよい。
運転手監視装置2が図15で示す処理を行う場合には、シートベルト1には電極パッド12が備えられていなくとも、複数の曲率センサ150が備えられていればよい。

0091

図16は運転手監視装置の処理フローを示す第二の図である。
運転手監視装置2の形状推定部202は、電極パッド12から電気信号を取得する(ステップS201)。状態判定部201は上述したEITの技術を用いて断層画像を生成する(ステップS202)。状態判定部201は断層画像を用いて、呼吸間隔、換気量、心拍などの状態情報を時間経過に伴った画像の変化に基づいて算出する(ステップS203)。状態判定部201は状態情報のうちの1つまたは複数を用いて運転手の状態が悪いかを判定する(ステップS204)。状態判定部201は運転手の状態が悪いと判定した場合には警告情報を出力する(ステップS205)。警告情報はアラーム音であってよい。状態判定部201は座席、ハンドルに備わる振動装置を振動させて警告を発するようにしてもよい。また警告情報は自動ブレーキなどの制御装置に対する制御信号などであってもよい。このように警報情報を車両を制御する装置へ出力することで、自動操舵自動運転)技術などと組み合わせてさらにアクティブな危険回避制御を行うようにしてもよい。
運転手監視装置2が図16で示す処理を行う場合には、シートベルト1には曲率センサ150が備えられていなくとも、複数の電極パッド12が備えられていればよい。

0092

図17は運転手監視装置の処理フローを示す第三の図である。
運転手監視装置2の形状推定部202は、曲率センサ150から曲率データを取得する(ステップS301)。形状推定部202は曲率データからシートベルト1の形状を判定する(ステップS302)。形状推定部202はシートベルト1の形状を示す情報を状態判定部201へ出力する。シートベルト1の形状を示す情報は、形状の3Dモデリングデータでもよいし、各曲率センサ150から得られた曲率値そのものであってもよい。状態判定部201はシートベルト1の形状を示す情報から体動、呼吸間隔、換気量などのシートベルト1の形状による状態情報を算出する(ステップS303)。

0093

運転手監視装置2の形状推定部202は、電極パッド12から電気信号を取得する(ステップS304)。状態判定部201は上述したEITの技術を用いて断層画像を生成する(ステップS305)。状態判定部201は断層画像を用いて、呼吸間隔、換気量、心拍などの状態情報を時間経過に伴った画像の変化に基づいて算出する(ステップS306)。状態判定部201はステップS303で算出された状態情報と、ステップS306により算出された状態情報のうちの1つまたは複数を用いて運転手の状態が悪いかを判定する(ステップS307)。以降の処理は図15図16で示した処理と同様である。状態判定部201は運転手の状態が悪いと判定した場合には警告情報を出力する(ステップS308)。

0094

図18は運転手監視装置の処理フローを示す第四の図である。
運転手監視装置2の形状推定部202は、曲率センサ150から曲率データを取得する(ステップS401)。形状推定部202は曲率データからシートベルト1の形状を判定する(ステップS402)。形状推定部202はシートベルトの形状を示す情報を状態判定部201へ出力する。シートベルト1の形状を示す情報は、形状の3Dモデリングデータでもよいし、各曲率センサ150から得られた曲率値そのものであってもよい。形状推定部202はシートベルトの形状に基づいて接触範囲Xを特定し(ステップS403)、その範囲の情報を状態判定部201へ出力する。状態判定部201は接触範囲Xに基づいてその範囲に位置する電極パッド12と曲率センサ150とを動作させると決定し通電すると決定する(ステップS404)。その後、状態判定部201や形状推定部202はそれら通電すると決定した電極パッド12や曲率センサ150から信号を受信する。

0095

形状推定部202は動作している曲率センサ150から取得した曲率データに基づいてシートベルトの形状を判定する(ステップS405)状態判定部201はシートベルト1の形状を示す情報から体動、呼吸間隔、換気量などの状態情報を算出する(ステップS406)。形状推定部202は、電極パッド12から電気信号を取得する(ステップS407)。状態判定部201は上述したEITの技術を用いて断層画像を生成する(ステップS408)。状態判定部201は断層画像を用いて、呼吸間隔、換気量、心拍などの状態情報を時間経過に伴った画像の変化に基づいて算出する(ステップS409)。状態判定部201はステップS406により算出された状態情報と、ステップS409により算出された状態情報のうちの1つまたは複数を用いて運転手の状態が悪いかを判定する(ステップS410)。状態判定部201は運転手の状態が悪いと判定した場合には警告情報を出力する(ステップS411)。
なお、図15図17で示した処理フローでは接触範囲Xを特定する処理を含んでいないが、当該接触範囲Xを特定する処理を含んでいてよい。さらに図15図18で示した処理フローにおいて、上述の段落0083〜段落0087に記載された各処理を含んでいてもよい。
上述の運転手監視装置の処理によれば、運転手の体の状態を検出して運転手に警告を発したり、運転操作補助する制御に利用したりすることができる。運転操作を補助する制御とは例えば自動減速などのブレーキ制御であってもよい。
また上述の運転手監視装置によれば、運転手の運転時の健康状態の異常を特殊な装置なく容易に判定することができる。

0096

図19は第1の実施形態に係る運転手監視装置の機能構成を示す第2の図である。
運転手監視装置2は、プログラムを実行することにより、さらに記録部203、表示処理部204、補正部205の機能を有していてもよい。
記録部203は、断層画像、心拍数、換気状態、その他の運転手の状態の何れか一つまた複数をHDD211へ記録する。記録部の処理により、運転手の過去の運転時における体や意識の状態を把握することができる。
表示処理部204は、断層画像、心拍数、換気状態、その他の運転手の状態の何れか一つまた複数の情報を画像表示部123などのモニタに表示する。
補正部205は、シートベルト1が利用されていない所定状態にある場合に、当該シートベルト1の形状に基づいて曲率センサの出力する値を補正する。例えば、シートベルト1が利用されていない状況を何等かの検出機能によって検出する。シートベルト1が利用されていない場合には、例えばシートベルト1における曲率センサ150の出力は所定の値である。そしてシートベルト1が利用されていない際に曲率センサ150の値が所定の値でない場合には、所定の値と現在取得できている値との差を補正値として利用する。

0097

上述のシートベルト1は車の車体から取り外せる機構を有していてもよい。事故が発生した場合、救急隊員等がシートベルト1を車体から取り外して、搭乗者巻き付けて、シートベルト1と運転手監視装置2を動作させる。そして第一の実施形態の処理によって、事故が発生した車の搭乗者の状態をモニタするようにしてもよい。この場合、シートベルト1と運転手監視装置2とは無線通信を介して通信接続できる機能を有していてよい。またシートベルト1は携帯端末と無線通信できる機能を有しており、携帯端末が運転手監視装置の機能を有していてもよい。この場合、シートベルト1から受信した各信号を処理して、携帯端末が運転手監視装置と同等の上述の処理を行う。これにより、携帯端末により車の搭乗者の状態をモニタすることができる。
シートベルト1の内部構造回路パターン印刷されたフレキシブル基板14で構成されているため、上述のようにシートベルトを人体に巻き付けて被測定者の状態をモニタすることができるようになる。
上述のシートベルト1や運転手監視装置2は車、航空機などの様々な被測定者が搭乗する移動体に搭載されていてよい。

0098

<第2の実施形態>
図20は第2の実施形態による監視装置と抑制ベルトを示す図である。
上述の説明ではシートベルト1用いて、運転手の状態を検出する運転手監視装置2について説明している。しかし第1の実施形態で説明したシートベルト1の機能と同じ機能を有した抑制ベルト7と、第1の実施形態で説明した運転手監視装置2の機能と同じ機能を有した監視装置6とを用いて、監視装置6が被測定者の状態を監視してもよい。例えば、抑制ベルト7はベッド5に取り付けられている。図20はベッド5の上面図と監視装置6との接続関係を示している。ベッド5に横臥した患者を抑制ベルト7で固定し、監視装置6は、横臥している間の患者の体動、呼吸間隔、換気量、心拍、断層画像などを取得してもよい。
監視装置6の動作は図15図18で示した処理フローによる動作と同様である。
上述の監視装置によれば被測定者の状態をベルトにより簡易に測定することができる。

0099

なお図20で示すベッド5のシーツに抑制ベルト7と同等の電極パッド12や曲率センサ150などが周期配列されており、それら電極パッド12や曲率センサ150などの信号から被測定者の状態を上記と同様の手法により監視するようにしてもよい。
この場合、ベッド5のシーツやマットが複数の電極パッド12と複数の曲率センサ150とを備えている。そして監視装置はシーツやマットに設けられた電極パッド12及び曲率センサ150と電気的に接続される。そして監視装置は、曲率センサ150を介して取得される曲率データに基づいて、シーツやマットの変形を推定する。例えばシーツやマットの形状の変化は被測定者が体を動かした際のシーツやマットにかかる力の変化によるシーツやマットの面の形状の変化であってよい。またはシーツやマットの形状の変化は被測定者の呼吸や動に基づく微小なシーツやマットの面の形状の変化であってよい。そして監視装置はシーツやマットの変形した形状に基づいて被測定者の状態を判定する。また監視装置はシーツやマットに設けられた電極パッド12から得られた電気信号に基づいて被測定者の断層画像、心拍数、換気状態の何れか一つまたは複数の状態情報を算出し、当該状態情報を用いて被測定者の状態の正常または異常を判定する。

0100

<第3の実施形態>
第3の実施形態においては、図4で示したシート4に電極パッド12や曲率センサ150などが周期配列されており、それら電極パッド12や曲率センサ150などの信号から被測定者の状態を上記と同様の手法により監視するようにしてもよい。
この場合、シート4が複数の電極パッド12と複数の曲率センサ150とを備えている。そして監視装置はシート4に設けられた電極パッド12及び曲率センサ150と電気的に接続される。そして監視装置は、曲率センサ150を介して取得される曲率データに基づいて、シート4の変形を推定する。例えばシート4の形状の変化は運転手が体を背もたれ寄りかかる力の変化による背もたれの面の形状の変化であってよい。またはシート4の形状の変化は運転手が体を背もたれに密着させたり離したりした行動による当該背もたれの面の形状の変化であってよい。またはシート4の形状の変化は運転手の呼吸や鼓動に基づく微小な背もたれの面の形状の変化であってよい。そして監視装置はシート4の変形した形状に基づいて被測定者の状態を判定する。また監視装置はシート4に設けられた電極パッド12から得られた電気信号に基づいて被測定者の断層画像、心拍数、換気状態の何れか一つまたは複数の状態情報を算出し、当該状態情報を用いて被測定者の状態の正常または異常を判定する。

0101

上述の各実施形態で説明したシートベルト1、シート4、ベッド5、シーツ、マットなどは身体当接部材の一例である。

0102

上述の運転手監視装置2や監視装置6は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理の過程は、プログラムの形式コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク光磁気ディスクCD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラム通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

0103

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル差分プログラム)であっても良い。

0104

1…シートベルト
2…運転手監視装置
3…通信ケーブル
4…シート
5…ベッド
6…監視装置
7…抑制ベルト
11…測定回路
12…電極パッド
114…シリアル通信回路
150…曲率センサ
156…アンプ
157…A/D変換機
181…信号変換モジュール

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