2023 Fiscal Year Final Research Report

Development of a driver's physical condition prediction model that can consider dynamic changes in the thermal environment inside the vehicle

Research Project

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Project/Area Number	21K03954
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 20010:Mechanics and mechatronics-related
Research Institution	Waseda University
Principal Investigator	KANEKO SHIGEHIKO 早稲田大学, 理工学術院, 教授(任期付) (70143378)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	上道茜早稲田大学, 理工学術院, 准教授(テニュアトラック) (10734155)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	交通事故 / 居眠り運転 / 体調モニタリング / 生体信号 / モデル化 / 温熱環境 / 自律神経系 / センサー
Outline of Final Research Achievements	In this study, a human body thermal model was incorporated into a mathematical model of the interaction between the cardiac and vascular systems. Using this model, the relationship between vehicle interior temperature and changes in driver arousal level was calculated by the model and compared with experimental results from subjects. In addition, a study was conducted on the principle of a prototype pulse wave sensor designed to measure the driver's physical condition. Focusing on the fiber structure of the three-dimensional knitted fabric (3D-net) that makes up this sensor, we clarified the effect of friction on vibration characteristics through numerical analysis and experiments. Furthermore, we focused on the frictional vibration when a pair of fiber materials contact each other, and clarified the effects of friction and pressing force on the sensor characteristics through macro-model experiments and mathematical modeling.
Free Research Field	機械力学およびメカトロニクス関連
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	国内における交通事故の発生件数や死者数は近年減少傾向にあるが、ドライバーに健康起因事故は増加傾向にある。このような事故を防止するためには、ドライバーの覚醒度を非侵襲計測可能な脈波センサーで「検知」し、居眠り運転の危険性がある際には覚醒状態を維持するための「対策」を行う必要がある。本研究では車室内空調制御によるドライバーへの温熱刺激の有効性について数理モデルと実験から研究を行った。学術的には、これまで明らかにされてこなかった温熱環境-自律神経系-心臓血管系間の関係性に踏み込んだことに意義があると考えている。また、脈波センサーの原理解明に向けての手がかりを与えたことも貢献と考えている。