JP2008531142A - 覚醒の測定 - Google Patents

Abstract

特に車両運転者の眠気を測定するための方法及び装置は、瞬き中と共に瞼の開閉測定時間中における振幅対速度の比を測定する。瞼の開閉の振幅対速度の比の平均値が重み付けされ且つ合計されて眠気の測定値が付与され、この測定値が覚醒対象者及び眠気のある対象者から集められたデータに基づいた眠気尺度と比較される。重み付けされたアルゴリズムにおいては、他の眼の動きを使用することもできる。眠気尺度は、運転者が運転を続けるのを不適当にする眠気レベルの始まりを予測する。

Description

発明の分野

本発明は、特に車両運転者の覚醒の監視に関する。

眠気は、自動車、列車、航空機及びボートのみならず工業機器を含む広範囲の装置の運転者の能力を阻害するので、眠気の検知は重要である。居眠り運転という問題は、眠気を感じているときに矯正動作を採るように運転者を訓練することによっては解決することができない。多くの人々は、目を覚ました後に自分が眠かったことに気が付くけれども、眠気のあるときには自分の眠気に気が付かないという困難さがある。眠気のある状態は現在の不本意な注意喪失状態に気づかなかったことを含むので、このことは眠気のレベルが次いで危険な時点まで深くなるときを予測することができないことを意味する。

米国特許第５７４５０３８号は、眠気を示すものとしての瞬き作用を検知するために、眼から反射された光を検査する眼監視装置を開示している。
米国特許第５８６７５８７号は、運転者の顔と眼とのデジタル像を利用し、眼の瞬きに起因すると考えられるパラメータを導き出し、これを当該パラメータの閾値と比較する装置を開示している。パラメータが閾値以下に低下すると警告信号が提供される。

特許明細書ＷＯ９８／４９０２８はまた、眼の動く範囲を調べ、分析し、覚醒度合いを計算するために凝視監視装置としてビデオ像をも使用している。
米国特許第６０９１３３４号は、頭の動き及び凝視の安定度を監視する眠気を分析するための装置を開示している。

米国特許第６１０２８７０号は、走査、読み取り、探索、思考及び選択の意思のような運転者の精神状態を推測するために、凝視及びサッカード（眼の断続的運動）のような眼の追跡器のデータを使用している。これは、コンピュータソフトウエアの応答性を高めるための装置である。

米国特許第６０９７２９５号は、眼の瞳孔の大きさに基づいた像分析装置を開示している。
米国特許第６１４７６１２号は、瞼の動きを検知し且つ瞼の動きが眠気を示しているときに警告を発する居眠り防止装置を開示している。

米国特許第６３４６８８７号は、覚醒を評価するために使用することができる眼の活動度を表す信号を発生するために、眼の活動度及び瞳孔の直径及び位置を追跡するビデオに基づく眼追跡装置を使用している。

ＷＯ ０３／０３９３５８号は、血中アルコール度合いの尺度に関係付けることができる尺度での覚醒の測定値を導き出すために、赤外光を使用して瞼及び眼の動きの振幅及び速度を測定する覚醒監視装置を開示している。この監視装置は、運転者の覚醒の校正された測定値を提供することができるリアルタイムの覚醒監視装置を提供することを目的としている。

本発明は、ＷＯ ０３／０３９３５８号に開示されているタイプの覚醒装置の改良した装置を提供することを目的としている。
この目的のために、本発明は、
ａ）瞼の動きを測定する手段と、
ｂ）測定値を連続的に記録する記憶手段と、
ｃ）瞼の動きを分析して、瞼の開閉の振幅及び速度の測定値を得て、これらを所定の時間に亘って平均し、覚醒している対象者に対する所定値からの偏差を測定するデータ処理装置と、
ｄ）覚醒測定値を示すディスプレイと、
ｅ）測定値が所定値に達することによってトリガーされる警告手段と、を含んでいる。

瞼の開閉における振幅対速度の比は、眠気の開始の主たる測定値として使用される。瞬き中の開動作及び閉動作の両方における最大速度対振幅の比（ＡＶＲ）は、眠気と共に増大し、覚醒状態の低下を予測するために使用することができる。本発明は、部分的には、瞼の閉塞及び再開のＡＶＲが同じ振幅に対して異なるという発見に基づいている。一般的には、瞼の閉塞は再開よりもより迅速であり、２つの速度は適度に相関せしめられるだけである。本発明者は、睡眠の欠乏は、閉塞及び再開の両方に対してＡＶＲを増すことを発見した。結局、これらの動き時間は眠気と共に増す。開きの速度と振幅との比は、眠気の主要な指標であることが判明した。開きの振幅対最大速度の比（ＡＶＲ）は、次元が時間であり且つ覚醒対象者に対して比較的一定であるが、眠気と共に次第に増大し、校正を必要としない。

比較の目的で計算される値は、所定の時間に亘って平均をとる必要がある。測定された瞼パラメータ及び平均をとるために選択された値は、試験を行うことによって決定することができ且つパラメータと平均値との如何なる組み合わせであっても良い。好ましくは、速度対振幅の比は、各検知された動きに対して計算され、次いで、所定の間隔で平均がとられる。開き及び閉じの期間のような他のパラメータもまた、平均がとられ且つ最終計算値に含まれても良い。付加的なパラメータとして、サッカードのような眼の動きを含むことも好ましい。最終的な計算に到達する際に、種々のパラメータに重みが付けられるのが好ましい。この最終的な計算は、眠気の指標となり、より低い値は覚醒を示し、より高い値は眠気のレベルが増加しつつあることを示す。瞼及び眼の動きは、ビデオ又はデジタルカメラ技術を含む適切な技術を使用して監視し、適切な眼の動きを特定し且つ測定することができる。

検知器によって検知された信号又は処理された信号又はデータプロセッサ内で使用される事象を示す信号を記憶するために記憶手段が使用される。以下においてより詳細に説明するように、振幅及び速度の絶対測定値が使用されても良いけれども、校正の必要性を避けるために、相対的な振幅及び速度の測定値を使用することが好ましい。以下においてより詳細に説明するように、平均値は、複数の読み取り値の適切な統計的分析を使用し、次いで、平均値又は中央値を使用して計算することができる。

ディスプレイは、スクリーン上の図形表示、数字表示、聴覚表示又は印刷報告とすることができる。警告装置は、閃光又はノイズであっても良く且つ着信音、振動等のような携帯電話と共に使用される警報を含んでいても良い。車両内では、警告中に振動するシート又は締まるシートベルトとすることができる。警告は、単にすぐに停止できるように眠気のある運転者を目覚めさせれば十分である。

分析器からの出力データは、警告として使用されることに加えて、記録として記憶され且つ／又は制御センターへ伝達されても良い。トラックの位置が監視され、覚醒信号は、位置情報と共に無線によって容易に伝送することができ、中央トラックステーションは、オンラインでデータを分析し且つ運転者を監視することができる。出力信号並びに警告信号を発生することはまた、監視されている人によって使用されている車両又は機械の運転状態を変更することもできる。これには、車両にブレーキをかけること、動力結合を切ること又は安全作動モードに切り換えることが含まれる。

好ましい実施形態の説明

片眼又は両眼からの記録
本発明において使用されている眼監視装置は、本願出願人による先行特許出願ＷＯ ０３／０３９３５８号に記載されたものと同じ種類のものである。ＷＯ ０３／０３９３５８号は、両眼上に変換器（赤外発行ダイオード（ＩＲ−ＬＥＤ）及びフォトトランジスタ）を備えた眼鏡を記載している。この理由は、両眼座標は、眠気によって変わり、両眼から記録することを基本としているからである。しかしながら、本発明者による更なる研究に基づくと、両眼座標の測定値は、眠気の進行としてはより不正確となることが判明している。従って、両眼座標の測定値が必要とされない場合には、片方の眼からの記録が全ての他のパラメータのためには十分である。

従って、片方の眼の下方の下方フレーム部材上に配置された２つの赤外線放射源と少なくとも１つのフォトトランジスタとを使用することが好ましい。
現在のところ、眠気を監視するためのビデオカメラ方法は、実際的問題及び理論的問題の両方の問題を有している。後者の問題のうちの幾つかは、将来、カメラのフレームレートが速度及びＡＶＲが測定できるようにする約５００Ｈｚまで増大されると解決されるかも知れない。このときに、赤外線の放射及び検知は好ましい技術である。

図１は、覚醒している対象者に対して本発明を使用することによる読み取り結果を示している。垂直軸線上の位置は任意の単位（Ａ）であり、速度は５０ミリ秒当たりＡの割合で変化している。

図２は、本発明を使用することにより、眠気のある対象者の瞬きを示している。
ａｍｐ＝瞬きの振幅
ｍｃｖ＝最大の瞼閉じ速度
ｍｏｖ＝最大の瞼再開速度
事象間時間＝瞬き時間の測定値
速度＝５０ミリ秒当たりの位置の変化
図５は、眠気のある対象者の瞬き及び長い瞼の閉塞を示している。

振幅−速度比（ＡＶＲ）
覚醒状態においては、各瞬き又はサッカードの振幅は、その最大速度に大いに関連付けられることが、ＷＯ０３／０３９３５８号から知られている。本発明は、部分的には、速度が眠気によって変わるという発見に基づいている。振幅−速度比（ＡＶＲ）は、眠気の重要な測定値である。ＷＯ０３／０３９３５８号は、瞬きのみならずサッカードに対するＡＶＲをも測定した。サッカード及びその他の動きを除いて、瞬きがＡＶＲに依存することは好ましい。ＷＯ０３／０３９３５８号は、任意の単位（Ａ）で測定した瞼の動き（位置の全体的な変化）の振幅を、１０ミリ秒当たりＡの割合の最大変化として測定した動きの最大速度によって割った比として各ＡＶＲを測定した。本願本発明者は、これは、殆どの瞬き及び全てのサッカードの相対的な速度を正確に規定しているけれども、眠気のある間に起こるより遅い瞬きの相対速度は規定していないことを発見した。速度は、５０ミリ秒当たりＡの割合の最大変化として測定すべきであることがわかっている。我々は、これを、ＡＶＲ（１０）の代わりにＡＶＲ（５０）として区別している。

ＷＯ ０３／０３９３５８号は、瞬き中の瞼の閉じに関して、ＡＶＲ（１０）に主として関係している。本発明は、部分的には、閉じ及び開きは別個に考えられるべきであるという発見に基づいている。本発明は、瞼の閉じＰＡＶＲ（５０）と、瞼の再開ＮＡＶＲ（５０）とを別個の変数として処理している。これらは、著しく異なっているが（ｐ＜０．００１）、程良く関連付けられている。

図３は、瞬き中の瞼の閉じ動作の振幅対最大速度を示している。
図４は、瞬き中の瞼の再開動作の振幅対最大速度を示している。
瞼の動く時間
瞼の閉じ時間は、速度信号のゼロ交差間の間隔として測定され、正のゼロ交差間隔（ＰＺＣＩ）と呼ばれる。瞼の再開時間は、負のゼロ交差間隔（ＮＺＣＩ）として別個に測定される。これらのＰＺＣＩ及びそれに続くＮＺＣＩは、同じ対象者において程良く関連付けられるだけである（ｒ＝約０．５）。これらの時間は、高度に関連付けられるが、閉じ及び開きに対して各々のＡＶＲと同じではない。

瞼は、通常は、覚醒している対象者においては、瞬き中に１~２ミリ秒以上は閉じたままではないが、眠気がある状態においては、閉じ時間が著しく長くなる。これは、別個の変数（瞼が閉じている時間）として測定される。合計の瞬き時間は、閉じる時間、瞼の閉じている時間及び再び開く時間の合計として測定される。

瞼が瞬きの終わりで再び開きつつあるときに、瞼はほぼ半分開いたときに最大速度に達し、次いで、残りの動きが全くゆっくりとなり得る。これは、常に、動きの期間従って瞬きの全時間を正しく測定することを難しくさせる。他の研究は、閉じたり再び開いたりするときに、それらの振幅の半分の振幅に達しつつある瞼の間の間隔から瞬きの時間を測定することによって、これを解決することを試みて来た。本発明は、代替的な測定を使用している。これは、最大の閉じ速度の点と、それに続く再開の最大速度との間の間隔であり、事象間時間と呼ばれている。これは、覚醒している人々に共通して起こる最初は一方の側を見、次いで他方の側を見る連続的なサッカードとは区別されなければならない。瞬きに対しては、瞼の閉じる動きの位相又は方向は、常に同じ下方向（我々は、任意に正の位相と呼んできた）である。実に上方向（負の位相）である再開がこれに続く。負の事象間時間（ＮＩＥＴ）は、その特性がどんなものであっても連続的な正及び負の動きの最大速度間の時間として測定される（これは、適当な位相の幾つかの連続的なサッカードを含んでいる）。この負の事象間時間は、瞼の動きが始まったり終了したりするときの不安定性に依存しない瞬きのトータル時間の測定値を付与する。

動きの相対的振幅
じっと座ってコンピュータに基づく性能試験を行っているときは、運転しているときよりも、対象者の瞬きを他の眼及び瞼の動きから区別することが遙かに容易であることが判明した。運転しているときの他の種類の眼の動きは、ＡＶＲを測定するときに使用される振幅及び速度と同じ法則に従わない。結局、本発明においては、瞬きを他の動きから区別することが好ましい。これを行うための本発明の方法は自己校正性である。正常な瞬きは幾分変わるけれども、他の動きに対してその時間及び比較的大きな振幅によって特徴付けることができる。瞼の閉じの“正常な”時間（ＰＺＣＩ）及び瞬き中の他の事象間時間（ＮＩＥＴ）に対して基準範囲が確立されてきた。眠気があるときには、多くの瞬きが、これらの“正常な”範囲を超えるが、他の動きは依然としてその範囲内にある。これらの“正常な”瞬きの振幅は、全ての動きの相対的な振幅を測定するための基準として使用される。

あらゆる動きの相対的な振幅を計算するためには、そのときの特定の対象者に対する“正常な”瞬きにおける“基準”振幅が最初に確立されなければならず、これは、そのときの光の強度のような種々の環境において変わり得る。“正常な”瞬き中の眼の閉じに対する基準範囲内の期間（例えば、ＰＺＣＩ＝８０〜２５０ミリ秒）を有し且つ基準範囲内のＮＩＥＴ（例えば、６０〜２００ミリ秒）を有する負の位相の動きが引き続く各正の位相の動きの振幅が測定される。これらの振幅は、連続的に蓄積され、２０が蓄積されたときに、それらの８５番目のパーセンタイル値が計算される。これは、これがなければ校正できず且つ記録中に２０個の最新の測定値に基づいて連続的に更新される“基準”振幅となる。正の位相であるか負の位相であるかに拘わらず、全ての他の動きの相対的な振幅が前記の８５番目のパーセンタイル値のパーセントとして計算される。

瞬き以外の殆どの眼及び瞼の動きの相対的な振幅は＜７０％である。これは特に、殆どの水平及び垂直サッカードに対して及び運転の際の対象者の頭の動きを補償する前庭動眼に対して当てはまる。従って、殆ど全ての瞬きが、＞７０％であるそれらの相対的振幅によって区別することができる。このようにして、ひとたび区別されると、全ての瞬きが、眠気状態における時間がたとえ長くても、定量化することができる。相対的な速度は、１秒当たりの相対振幅の単位での変化として計算することができる。

顔の歪みは、眼が過敏であると感じるときに、眠気状態においてのみ通常見ることができる強い自発的な瞼の閉じである。これは、その高い相対振幅、典型的には＞１５０％によって正常な瞬きから区別することができる。眼及び瞼の動きを監視する他の如何なる方法も、以前には顔の歪みを区別しておらず、従って、これは本発明のもう一つ別の特徴である。

相対位置
瞼が動いていないときに、瞼が開いているのか閉じているのかを区別することは重要である。このために、瞼の相対位置を知らなければならない。これは、本発明においては、上記した瞬きの“正常な”範囲内での事象に対して、ゼロ速度の期間が始まり且つ終わる度に位置を記録することによってなされる。これらの位置の値の全てが１分毎に蓄積される。次いで、１０番目及び９０番目のパーセンタイル値が計算されると共に、これらのパーセンタイル値間の差が計算される。これは、相対的に高い位置（瞼が閉じられている）と低い位置（瞼が開かれている）との間の基準範囲の差として採用される。次いで、特定の位置が差のパーセンテージとして記録される。実際的な目的のために、この特別な位置は、事実は若干上方であるけれども、“中立”位置と仮定される。従って、如何なる特別なときにおける相対位置も、以前の動きの１０番目のパーセンタイル値と９０番目のパーセンタイル値との間の差のパーセンテージである。

相対的な振幅と相対的な位置との差及びこれら両方に対する分析の必要性は、すぐさま明白でなくても良い。前者は最大速度のときに測定された装置の利得に等しく、後者はゼロ速度のときに測定されたＤＣオフセットに等しい。

太陽からの直接光がフォトトランジスタに当たっているときには、それらの増幅器出力は殆どゼロになる。この間の記録は、眠気の判定に対しては有用ではなく、分析からは排除されなければならない。これは、（例えば）２００以下の（絶対）位置に対する全てのデータポイントを単に除去することによってなされ、一方、他の値の殆どが１０００〜２０００の範囲内である。

ジョーンズ（Johns）眠気尺度
現在のところ、特定のときに対象者の眠気のレベルを客観的に測定するための一般的に適用できる校正された尺度は存在しない。対象者内の相対的な変化を測定することができるスタンフォード眠気尺度（ＳＳＳ）又はカロリンスカ（Karolinska）眠気尺度（ＫＳＳ）のような眠気に伴う感覚を主観的に報告する方法は存在するが、これらは対象者間の差を正確に反映しない。

本発明は、ジョーンズ眠気尺度（ＪＤＳ）を提供する。このＪＤＳは、瞼と、任意的には眼の動きとの特性を記述する変数の重み付けされた組み合わせに基づいており、これは、本発明の装置によって客観的に測定される。

表１は、本発明の一実施形態における変数及び重み付けを示している。
表１
変数 B-重み付け 統計的有意差(p<)
Log_n標準偏差 1.1575 0.00000
事象間時間
平均の正のAVR -4.7422 0.00000
平均の負のAVR 2.6295 0.00000
瞼が閉じられている 0.5116 0.00000
瞬きのLog_n平均トータル時間 -1.9377 0.00002
標準偏差の正のAVR 2.3916 0.0008
修正（常数） 7.9719 0.00000

この回帰直線は、“覚醒”と“覚醒喪失(lapsing)”データ（Ｒ＝０．７８５：ｐ＜０．００００）に対する６０秒間隔の全ての６２％を説明している。これらの変数は、約２０から統計学的に選択されており、これは、殆どの変数に対して平均及び標準偏差の両方を含んでいる。Ｂ−重み付けは、対象者が覚醒しており（ｎ＝２８）且つジョーンズ覚醒試験（ＪＴＶ）において対象者に付与されている視覚刺激の少なくとも９８％に対して２秒以内で応答することができるときになされた記録間の比較によって導かれるものであり、これと同じ記録は、対象者がＪＴＶにある時間の少なくとも５％経過する（２秒以内に視覚刺激に応答することができない）くらいに眠気がある（ｎ＝９）ときに、２４〜３８時間の睡眠欠乏の後になされた。運転者は後者の環境においては運転するのに適していないと仮定される。

図６及び７は、眠気の指標と睡眠が欠乏した対象者内の覚醒喪失との間の相関を図示している。
これらの変数に対する平均及び標準偏差がＪＴＶ記録の毎分毎に計算される。正常な分布を有していない幾つかの変数は、ログ（ｌｎ）変換によって正規化した。データは、眠りが欠乏しているがＪＴＶ内で覚醒喪失せず且つこのときに極めて眠気があるわけではなかった幾人かの対象者は除外されているので、“覚醒喪失”に対してよりもより多くのデータが“警報”に対して存在する。

最初に、１及び８としてコード化されている“覚醒”状態及び“眠気”状態を予測するために選択された変数を使用する段階的な多重回帰（前方及び後方）によって統計学的な分析がなされた。この分析は、段階的な判別解析によって、及び次いでロジスティック回帰分析によって繰り返され、各々が基本的に同じ結果を提供する。データベースは、２つの半体に分けられ、各半体に対して別個の多重回帰分析がなされ、これらはまた極めて似た結果を提供する。これは、ＪＤＳが対象者に対して広く適用可能であるという主張を支持する。選択されている変数及びそれらの重み付けは、拡張されたデータベースによって若干変動するかも知れない。

他の実験においては、対象者は、２４時間連続して覚醒状態に維持され、３時間毎に１５分のＪＴＶを実施した。平均ＪＤＳは、ＪＴＶの機能の喪失のパーセンテージのように真夜中以後に徐々に増大した（ｐ＜０．００１）。

ＪＤＳの校正は、増大する血中アルコール濃度に従って、ＪＴＶに対する性能の減少によって行うことができる。これに対して同じラインに沿ったより早期の試験的研究が続き、これは、このような関係を実証することができた。同様に、ＪＤＳもまた、覚醒状態での性能と睡眠欠乏状態での性能とを比較して、シミュレータにおける運転技能の欠損程度に対して校正することができる。

本発明の第二の実施形態においては、アルゴリズムが、修正された重み付け及び分当たりの動眼休止（ＤＯＱ）の平均時間のような新しい変数を参酌するように修正されている。これは、サッカード（眼の断続的運動）、瞬き、前庭動眼等を含むあらゆる種類の連続的な眼と瞼の動きとの間の間隔の平均である。比較的長い時間にわたる動眼休止は、多くの対象者に対する眠気のある状態の典型である。もう一つ別の新しい変数は、所定の閾値より高いＡＶＲ（％高いＡＶＲサッカード）を有するサッカードのパーセンテージである。このパーセンテージは眠気と共に増大する。

表２は、本発明の第二の実施形態における変数及び重み付けを示している。
表２
変数 B-重み付け 統計学的有意差(p<)
Ln平均の負のゼロ交差間隔 2.66 0.00001
Ln標準偏差 0.99 0.00001
事象間時間
Ln平均瞼閉じ時間 0.07 0.03
Ln標準偏差の負のAVR 0.22 0.00001
高いAVRのサッカードの
パーセンテージ 0.01 0.001
動眼休止の平均時間 -1.49 0.00001
常数 13.83 0.00001

本願出願人による多くの実験の結果は、ＪＤＳがＪＤＳの値を精神生理学的機能試験の結果と比較することによって、一般的により高い精度及び感度で適用することができる眠気の“臨界的なレベル”によって校正することができることを示している。

ＪＤＳの値は、ある程度まで睡眠欠乏しているか又は異なる量のアルコールを飲んでいたか、又は何らかの他の眠気の原因を有していた眠気のある多くの対象者における反応−時間試験（ジョーンズの覚醒試験すなわちＪＴＶ）中に１分毎に測定した。ＪＤＳの得点に反映されている眠気の種々のレベルは、次いで、視覚的な反応−時間の緩慢化のような標準化された試験の機能における実験レベル及び対象者が有意味な視覚刺激に対してどのくらいの頻度で全く応答しなかったかによって記述した。

これらの結果は、運転者の眠気が“臨界的な”レベルに達したとき、又はＪＤＳにおいて５．０に等しいかそれ以上に達したときに運転者はもはや運転するのに適していないことを示している。このＪＤＳ得点は、視野内に存在する有意味な視覚刺激に応答しないかなり高い可能性に関連している。安全運転のためには、前方の車両に停止ランプ又は道路の曲がりのような明確で関連性のある視覚刺激に応答する能力は重要である。

図８は、１９人の対象者におけるジョーンズ眠気尺度（ＪＤＳ）と血中アルコール濃度（ｇ％）との関係を示している［誤差バーは９５％信頼区間である。ＡＮＯＶＡｐ＜０．０００１］
１９人の有志対象者における標準化された試験（１０分間のＪＴＶ）中に測定されたＪＤＳ得点と、午後６時から真夜中までに徐々に更に沢山のアルコールを飲んだ場合に夕方に体内アルコール分測定器によって測定したＢＡＣとの間には、統計学的に重要な関係が存在する。

ＪＴＶにおいては、対象者は、コンピュータスクリーン上の形状の変化を見た後に出来るだけ速く（運転者が自分の利き手に持っている）ボタンを押すことを要求される。変化は、５秒〜１５秒のランダムの間隔で起こる。スクリーン上の３つの円が４００ミリ秒の間に四角形かダイヤモンド形に変化する。これは、覚醒対象者にこの変化を見るための十分な時間を付与し、対象者は、覚醒しているときには滅多に応答しないことはない。これらの対象者に対して各々２ミリ秒の精度で測定した反応−時間（ＲＴ）は、通常は５００ミリ秒未満である。

眠気があるときには、運転者の応答は幾つかの形態で変化する。
１．運転者は各刺激に応答するのにより長い時間がかかる（より長い反応−時間）
２．運転者は、より頻繁に、全く応答しない、すなわち、運転者はより多くの不作為の誤りをする。

眠気によるこれらの変化は、各ＪＴＶ試験に対する平均ＲＴを計算することによって評価され、対象者が特定の時間限度（０．５、１．０又は２．０秒）以内に応答出来ない時間のパーセンテージもまた計算される。

睡眠欠乏による種々のレベルの眠気を有する多くの対象者におけるＪＤＳ得点とＪＴＶ中のＲＴとを、連続的な覚醒状態の４０時間以内で測定した。種々の血中アルコールレベルを有する１９人の対象者におけるＪＤＳ得点及びＲＴもまた、図８に示されているように測定した。５１人の睡眠欠乏対象者（赤い三角及び点線）と１９人のアルコールに酔った対象者（青い円及び実線）とによってなされた合計２２１のＪＴＶを行った７０人の対象者に対する組み合わせ結果が図９に示されている。

各グループの対象者において、ＪＤＳとＲＴとの間には極めて有意な直線関係が存在し、これらの対象者の回帰は似ている。より高いＪＤＳ得点はＪＴＶ内の視覚刺激に対するより遅い応答に関連する（より高いＲＴ）。これは、眠気の原因に拘わらず当てはまる。このようなＲＴに対して一般的に受け入れられている臨界的な値は存在しないけれども、これらは、恐らく大きな衝突事故の危険性に対して寄与する遅い応答である。

ＪＤＳは、眼の機能の客観的な生理学的な測定であり、ＲＴは運転動作に明確に関係している行動の測定である。精神生理学的な研究においては、このサイズのデータベース内の０．６〜０．７において、このような変数間の相関を有することは一般的ではない。

図１０は、ジョーンズ眠気尺度における得点と５１人の睡眠欠如した対象者（赤い三角形及び点線）と１９人のアルコールに酔った対象者（青い円及び実線）によってなされた２２１個のＪＴＶにおける“覚醒喪失”のパーセンテージとの間の関係を示している。

図１０は、図９における同じ２つの対象者のグループにおいて、応答がないか又はＲＴ＞５００ミリ秒の遅い応答が存在する場合の、ＪＤＳ得点とＪＴＶ内の“覚醒喪失”のパーセンテージとの同様の関係を示している。これは、明確な視覚刺激に対して応答しないか又は十分に速く応答しないことが臨界的に重要であるかも知れない運転状況に対して特に関係する。ＪＤＳの妥当性に対する更なる証拠を提供する極めて重要な関係も存在する。５のＪＤＳは、性能試験において及び運転中にもまた恐らく覚醒喪失度の高い可能性に関連する。

上記の説明によって、本発明は、独特の眠気の測定及び覚醒が必要とされる機械又は車両の運転に対する人の能力の信頼性のある予報装置を提供できることがわかる。当業者は、本発明の利益は、本発明の中心的な教示から逸脱することなく、記載されたもの以外の装置及び方法の実施形態によって得ることができることが分かるであろう。

図１は、覚醒対象者による本発明の方法の使用記録である。 図２は、眠気を有する対象者による本発明の方法を使用した瞬きの記録である。 図３は、瞬き中の瞼を閉じる最大の振幅対速度を示している。 図４は、瞬き中の瞼の再開の最大の振幅対速度を示している。 図５は、本発明の方法を使用している眠気のある対象者の瞬きと長い瞼の閉塞とを示している。 図６は、２４時間に亘って覚醒状態にある対象者に対する本発明による眠気指標を示している。 図７は、同じ時間に亘る覚醒試験を使用している覚醒喪失のパーセントを示している。 図８は、ジョーンズ眠気尺度（ＪＤＳ）と血中アルコール濃度との関係を示している。 図９は、ジョーンズ眠気尺度の得点と平均反応時間との関係を示している。 図１０は、ジョーンズ眠気尺度上の得点と“覚醒喪失”のパーセントとの関係を示している。

Claims (11)

1. 覚醒監視装置であり、
   ａ）瞼の動きを測定する手段と、
   ｂ）測定値を連続的に記録する記憶手段と、
   ｃ）瞼の開閉の振幅及び速度の測定値を得るため及び所定の時間に亘ってこれらの測定値の平均をとり、覚醒対象者における所定値からの偏差を測定するために、瞼の動きを分析するデータ処理装置と、
   ｄ）覚醒測定値を示すためのディスプレイと、
   ｅ）測定値が所定値に達することによってトリガーがかけられる警告手段と、を含む覚醒監視装置。
2. 請求項１に記載の覚醒監視装置であり、
   前記瞼の動きを測定する手段がカメラである覚醒監視装置。
3. 請求項１に記載の覚醒監視装置であり、
   前記瞼の動きを測定するための手段が、眼鏡枠上に取り付けられた少なくとも１つの赤外線放射源と、同じく眼鏡枠上に取り付けられた赤外線検知器とを含んでいる、覚醒監視装置。
4. 請求項１に記載の覚醒監視装置であり、
   瞼の開閉の振幅対速度の比の平均値が重み付けされ且つ合計されて眠気測定値が付与され、この値が、覚醒対象者及び眠気のある対象者から集められたデータに基づく眠気尺度と比較されるようになされている、覚醒監視装置。
5. 請求項１に記載の覚醒監視装置であり、
   警告が車両又は機械の作動状態に変化を惹き起こすこともできるように、車両又は機械の運転者に適合せしめられている、覚醒監視装置。
6. 対象者の眠気を測定する方法であり、
   ａ）対象者の少なくとも一方の眼の瞼の動きを連続的に監視するステップと、
   ｂ）瞼の動きの振幅を測定するステップと、
   ｃ）瞼の開閉の最大速度を測定するステップと、
   ｄ）瞼の開閉の振幅対速度の比の値を得るステップと、
   ｅ）前記振幅対速度の比の値を所定の間隔に亘って平均化するステップと、
   ｆ）各間隔に対する前記平均化した値を記録し且つこれらの値を覚醒対象者における所定の値の組と比較するステップと、を含む方法。
7. 請求項６に記載の方法であり、
   瞼の開閉の振幅対速度の比の平均値を重み付けし且つ合計して眠気の測定値を付与し、この値が、覚醒対象者及び眠気のある対象者から集めたデータに基づいた眠気尺度と比較されるようにした方法。
8. 請求項７に記載の方法であり、
   前記眠気の測定がまた、何らかの種類の連続した眼及び瞼の動きの間隔の平均をも含んでいる方法。
9. 請求項７に記載の方法であり、
   前記眠気の測定がまた、振幅対速度の高い比を有するサッカードのパーセンテージを含んでいる方法。
10. 請求項７に記載の方法であり、
    所定間隔内での瞼の瞬きと瞼の閉じとの平均時間が前記眠気の測定に含まれている方法。
11. 請求項６乃至１０のいずれか一項に記載の方法によって計算される眠気尺度。

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