DE19643593A1 - Sleep prevention device for motorway driving - Google Patents
Sleep prevention device for motorway drivingInfo
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- G08B21/06—Alarms for ensuring the safety of persons indicating a condition of sleep, e.g. anti-dozing alarms
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erkennen und Verhindern unzulässiger Konzentrationsschwächen und des Einschlafens (Sekundenschlaf) beim Autofahren und bei anderen Tätigkeiten, die eine hohe Konzentration und Aufmerksam keit erfordern.The invention relates to an apparatus and a method for Detect and prevent inadmissible weaknesses in concentration and of falling asleep (falling asleep) while driving and at other activities that require a high level of concentration and attention require speed.
Durch Sensoren und andere Vorrichtungen werden individuelle physikalische, chemische, biologische und andere Größen während einer Zeitspanne A an einem bestimmten Menschen (im weiteren als Person Z bezeichnet) gemessen, ausgewertet und gespeichert. Die Zeitspanne A liefert die Sollwerte dieser Größen in einem Zustand der vollen Konzentration und Aufmerksamkeit der Person Z.Sensors and other devices make individual physical, chemical, biological and other sizes during a time period A on a certain person (hereinafter referred to as Person Z denotes) measured, evaluated and stored. The Time period A supplies the setpoints of these variables in one state the full concentration and attention of the person Z.
Mit den gleichen Sensoren und Vorrichtungen werden in einer späteren Zeitspanne B, in der die volle Konzentration und Aufmerksamkeit notwendig ist, die o.g. physikalischen, chemischen, biologischen und anderen Größen nahezu kontinuierlich gemessen, ausgewertet und mit den gespeicherten Werten aus der Zeitspanne A verglichen.With the same sensors and devices in one later period B in which the full concentration and Attention is necessary, the above physical, chemical, biological and other quantities measured almost continuously, evaluated and with the stored values from the time period A compared.
Bei einer unzulässigen Abweichung dieser aktuellen Istwerte von den Sollwerten wird sofort eine Alarmierung ausgelöst, die innerhalb kürzester Zeit bei der Person Z den Zustand voller Konzentration und Aufmerksamkeit, sowie den Wachzustand herbeiführt und dadurch mögliche Gefahren abwendet.In the event of an impermissible deviation of these current actual values from the setpoints an alarm is triggered immediately within a very short time the person Z full Concentration and attention, as well as the waking state brings about and thereby avoids possible dangers.
Die Vorrichtung und das Verfahren besteht aus mindestens fünf
Komponenten (Fig. 1):
The device and the method consist of at least five components ( FIG. 1):
-
1. Sensoren und anderen Vorrichtungen zum nahezu kontinuierlichen
Messen der physikalischen, chemischen, biologischen und
anderen Größen die es ermöglichen sowohl den Zustand der
vollen Konzentration und des Wachseins, als auch den Zustand des
Nachlassen der Konzentration und Aufmerksamkeit bis hin zum
Einschlafen durch die Veränderungen ihrer zahlenmäßigen Werte
und ihre Relationen untereinander anzuzeigen.
Beispiele dazu sind die Augenlidschlagfrequenz, die Pulsrate, der Blutdruck, die elektrische Leitfähigkeit der Hautoberfläche, das Elektroenzephalogramm (EEG), das Elektrokardiogramm (EKG) u. a.
Für die Einhaltung des Zustandes der vollen Konzentration und Aufmerksamkeit der Person Z ist notwendig und günstig, mehrere der als Beispiele genannten, und weitere Größen zur Einschätzung der Konzentration zu verwenden.
Im Schema, Fig. 1, entspricht das den Sensoren für die Größen 1.1 bis 1.n.1. Sensors and other devices for the almost continuous measurement of the physical, chemical, biological and other quantities which enable both the state of full concentration and wakefulness, as well as the state of relaxation and concentration to the point of falling asleep due to the changes in them to display numerical values and their relations to one another.
Examples include the eyelid beat frequency, the pulse rate, blood pressure, the electrical conductivity of the skin surface, the electroencephalogram (EEG), the electrocardiogram (EKG) and others
In order to maintain the state of full concentration and attention of the person Z, it is necessary and inexpensive to use several of the examples mentioned and other variables to assess the concentration.
In the diagram, Fig. 1, this corresponds to the sensors for sizes 1.1 to 1 .n. -
2. Mikroprozessor und Programm, einschließlich Speicher, für die
Auswertung und Speicherung der von der Komponente 1 gelieferten
Meßwerte der verschiedenen o.g. Größen.
Die Auswertung betrifft insbesondere die Veränderung der gemessenen Zahlenwerte der Größen pro Zeiteinheit, sowie die wechselseitige Abhängigkeit der verschiedenen Größen und deren zulässigen Abweichungen beim Istwert-Sollwertvergleich.
Es wird kein punktueller Zahlenvergleich durchgeführt, sondern immer ein Vergleich von Bereichen oder Kurvenabschnitten.
Im Programm entsprechen diese Kurven den Zahlenwerten der Koordinaten.2. Microprocessor and program, including memory, for the evaluation and storage of the measured values of component 1 of the various sizes mentioned above.
The evaluation relates in particular to the change in the measured numerical values of the variables per unit of time, as well as the interdependence of the various variables and their permissible deviations in the comparison of the actual value and the target value.
There is no punctual comparison of numbers, but always a comparison of areas or curve sections.
In the program, these curves correspond to the numerical values of the coordinates. - 3. Alarmvorrichtung für das sofortige Erreichen des Zustandes der vollen Konzentration und Aufmerksamkeit und des Wachzustandes bei der Person Z.3. Alarm device for immediately reaching the state of the full concentration and attention and wakefulness in person Z.
- 4. Stromversorgung einschließlich der Anzeige der noch möglichen Betriebszeit.4. Power supply including the display of the still possible Operating time.
- 5. Modul, der den Wirkungsbereich der Komponenten 1 bis 4 auf einen bestimmten Bereich einschränkt, z. B. Fahrgastraum eines PKW oder Pilotenkanzel eines Fliegers.5. Module that limits the range of action of components 1 to 4 to a certain range, e.g. B. passenger compartment of a car or pilot's cabin of an aircraft.
Die Fig. 1 zeigt diese Komponenten und deren Zusammenwirken als Schema. Fig. 1 shows these components and their interaction as a schema.
In das erfindungsgemäße Verfahren werden solche Größen einbezogen, deren zahlenmäßig meßbare Änderungen Rückschlüsse auf die Höhe der Konzentration und Aufmerksamkeit der Person Z und deren Wach zustand ermöglichen (z. B. Änderung der Frequenz des Augenlid schlages bei Ermüdung).Such variables are included in the method according to the invention, whose numerically measurable changes allow conclusions to be drawn about the amount of Concentration and attention of the person Z and their awake enable condition (e.g. changing the frequency of the eyelid impact on fatigue).
Innerhalb einer Zeitspanne A, in der sich Person Z im Zustand voller Konzentration und Aufmerksamkeit befindet, werden die o.g. Größen als Einzelwerte gemessen, statistisch ausgewertet, einschließlich einer zulässigen Streuung, und gespeichert. Die Länge der Zeitspanne A und damit die Anzahl der Messungen bei gleichbleibenden Zeitabstand zwischen den Messungen hängt von der zu erreichenden Signifikanz der Meßwerte ab.Within a period of time A in which person Z is in the state full of concentration and attention, the above Values measured as individual values, statistically evaluated, including an allowable spread, and saved. The Length of time period A and thus the number of measurements with constant time interval between measurements depends on the significance of the measured values to be achieved.
Durch die Anwendung mathematischer und/oder statistischer Verfahren, wie z. B. der Fuzzy-Technologie, werden auch nicht direkt quantifizierbare Abhängigkeiten der verschiedenen o.g. Größen erfaßbar und für die Alarmauslösung zum Erreichen des Zustandes der vollen Aufmerksamkeit und Konzentration verwendbar.By using mathematical and / or statistical Methods such as B. the fuzzy technology, will not directly quantifiable dependencies of the various above Sizes can be recorded and for triggering the alarm to reach the Condition of full attention and concentration.
Die Anwendung dieser mathematischen bzw. statistischen Verfahren setzt das Risiko sowohl von Nichtalarmierung, als auch von Fehlalarmen durch eine falsche Interpretation herab.The application of these mathematical or statistical methods sets the risk of both non-alarming and False alarms due to incorrect interpretation.
Nachdem im Mikroprozessor mit dem Programm die zulässigen Zahlenwerte aus der Zeitspanne A ermittelt und gespeichert worden sind, folgt die Zeitspanne B, in der durch die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Gefahr, die durch das Nachlassen der Konzentra tion und Aufmerksamkeit entstehen würde, von der Person Z abgewendet wird. After the permissible in the microprocessor with the program Numerical values from the time period A have been determined and saved are followed by the time period B, in which by the inventive Device a danger caused by the decrease in the concentration tion and attention would arise from the person Z is averted.
In dieser Zeitspanne B, in der die volle Konzentration und Aufmerksamkeit notwendig ist, werden von der Person Z nahezu kontinuierlich die o.g. physikalischen, chemischen, biologischen und anderen Größen einzeln als Istwerte gemessen und ausgewertet. Sofort nach dieser Auswertung erfolgt nahezu kontinuierlich der Vergleich mit den Sollwerten aus der Zeitspanne A. Bei einem unzulässigen Abweichen der Istwerte von den Sollwerten wird sofort eine Alarmvorrichtung in Gang gesetzt, die die Person Z innerhalb kürzester Zeit wieder in den Zustand der vollen Konzentration, Aufmerksamkeit und in den Wachzustand versetzt.In this period B, in which the full concentration and Attention is necessary from the person Z almost continuously the above physical, chemical, biological and other quantities individually measured and evaluated as actual values. Immediately after this evaluation, the Comparison with the setpoints from the time period A. With one Inadmissible deviations of the actual values from the target values will take place immediately an alarm device started, which the person Z inside back to full concentration in no time, Attention and awake.
Zur weiteren Erhöhung der Zuverlässigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des Verfahrens werden die o.g. Größen der Einschlafphase der Person Z als quasi verbotener Bereich für das Vergleichen vorbereitet.To further increase the reliability of the invention Device and method are the above. Sizes of Falling asleep of person Z as a quasi prohibited area for prepared to compare.
In einer normalen Einschlafphase der Person Z (Zeitspanne C) werden die physikalischen, chemischen, biologischen und anderen o.g. Größen von der Komponente 1 (den Sensoren u. a. Vorrichtungen) gemessen, in der Komponente 2 (Mikroprozessor) ausgewertet und gespeichert.In a normal sleep phase of the person Z (time period C), the physical, chemical, biological and other variables mentioned above are measured by component 1 (the sensors and other devices), evaluated in component 2 (microprocessor) and stored.
Die Länge der Zeitspanne C entspricht der Dauer der Einschlaf phase.The length of the time period C corresponds to the duration of falling asleep phase.
Ergibt sich beim Vergleich der aktuellen, ausgewerteten Meßwerte der Größen der Person Z während der Zeitspanne B mit den gespeicherten Ergebnissen aus der Zeitspanne C eine Übereinstimmung, dann ist sofort die Alarmierung auszulösen, um die Person Z innerhalb kürzester Zeit in den Zustand voller Aufmerksamkeit und Konzentration zu versetzen.This results when comparing the current, evaluated measured values the sizes of the person Z during the period B with the stored results from the time period C a Match, then the alarm is to be triggered immediately the person Z becomes full in the shortest possible time To transfer attention and concentration.
Der Istwert-Sollwertvergleich wird nicht an Hand von Einzelwerten durchgeführt, sondern auf der Grundlage von Kurvenabschnitten, die in Zahlenform im Speicher vorliegen.The actual value setpoint comparison is not based on individual values performed, but based on curve sections, which are stored in numbers in memory.
Eine zufällige, punktuelle Übereinstimmung oder eine sehr geringfügige Abweichung der beiden Zahlenwerte voneinander, ist nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht ausreichend für das Auslösen eines Alarms.An accidental, punctual match or a very there is a slight difference between the two numerical values not sufficient for the Trigger an alarm.
Nahezu alle o.g. Größen sind komplex untereinander verknüpft und diese Komplexität wird vom Verfahren berücksichtigt.Almost all of the above Sizes are interlinked and complex this complexity is taken into account by the procedure.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum frühzeitigen Erkennen und Verhindern unzulässiger Konzentrations schwächen und des Einschlafens wird jede dieser Vorrichtungen mit einem Grundprogramm ausgestattet, welches die bei verschiedenen Personen statistisch ermittelten Durchschnittswerte der physikalischen, chemischen, biologischen und anderen Größen als Standardbelegung enthält. Es ist jedoch notwendig, eine individuelle Anpassung an jeden Nutzer der Vorrichtung und des Verfahrens vorzunehmen, um sowohl Fehlalarmierungen als auch ausbleibende Alarmierungen beim Nachlassen der Konzentration und Aufmerksamkeit zu verhindern. Diese individuelle Anpassung ist sowohl in bestimmten Zeitabständen, als auch nach Ereignissen, bei denen eine Veränderungen der o.g. Größen zu erwarten ist, zu wiederholen (z. B. Krankheiten, Operationen, wichtige persönliche Ereignisse u. a.). In the manufacture of the device according to the invention early detection and prevention of impermissible concentration weaken and fall asleep with each of these devices equipped with a basic program, which the at various People statistically determined average values of the physical, chemical, biological and other sizes than Standard occupancy contains. However, it is necessary to have one individual adaptation to each user of the device and the Procedure to make both false alarms as well lack of alarms when the concentration decreases and To prevent attention. This customization is both at certain time intervals and after events, where a change in the above Expected sizes is to be repeated (e.g. diseases, operations, important personal events and a.).
Das Nachlassen der Konzentration und der Aufmerksamkeit wird durch Messungen der Frequenz der Augenlidschläge erkannt, und beim Erreichen eines Grenzbereiches wird ein Alarm ausgelöst, der dieses Nachlassen der Konzentration und Aufmerksamkeit kurzfristig beendet.The decrease in concentration and attention is through Measurements of the frequency of the eyelid strokes detected, and at An alarm is triggered when a limit is reached this loss of focus and attention in the short term completed.
Jeder Mensch hat eine von der Tages- und Jahreszeit, dem eigenem Befinden und in Abhängigkeit anderer physischer, psychischer, klimatischer Faktoren und Größen eine zeitlich schwankende Augen lidschlagfrequenz.Everyone has one of the day and the season, their own And depending on other physical, psychological, climatic factors and sizes a temporally fluctuating eyes blink frequency.
Durch die Messung dieser Frequenzen während einer Zeitspanne A, in Abhängigkeit von der Zeit und von anderer Parametern und deren Auswertung mit Hilfe mathematischer oder statistischer Verfahren (z. B. Fuzzy-Technologien) werden Zahlenwerte ermittelt, die einen zulässigen Bereich repräsentieren, in dem sich die Person Z im Zustand der vollen Aufmerksamkeit und Konzentration befindet.By measuring these frequencies over a period of time A, depending on the time and other parameters and their Evaluation using mathematical or statistical methods (e.g. fuzzy technologies), numerical values are determined that represent a permissible range in which the person Z is in a state of full attention and concentration.
Wird bei späteren Messungen der Augenlidschlagfrequenz, in einer Zeitspanne B, durch den Mikroprozessor beim Istwert-Sollwert- Vergleich festgestellt, daß die aktuellen, ausgewerteten Werte außerhalb des zulässigen Bereichs der Werte aus der Zeitspanne A liegen, wird die Person Z sofort durch ein Alarmsignal in den Zustand der vollen Aufmerksamkeit und Konzentration versetzt.Is used in later measurements of the eyelid beat frequency, in a Period B, by the microprocessor for the actual value setpoint Comparison found that the current, evaluated values outside the permissible range of values from time period A lie, the person Z is immediately by an alarm signal in the A state of full attention and concentration.
Der Frequenzmesser für den Augenlidschlag (Sensor) ist in ein Brillengestell zu integrieren. Der Mikroprozessor (incl. Speicher) der Alarmgeber und die Stromversorgung sind ebenfalls im Brillengestell zu installieren, oder aus Gewichtsgründen in einem separaten Teil.The frequency meter for the eyelid stroke (sensor) is in one Integrate glasses frame. The microprocessor (including memory) the alarm and the power supply are also in the To install glasses frame, or for weight reasons in one separate part.
Die Vorrichtung nach Beispiel 1 ist auch mit den anderen Beispiel- Vorrichtungen zu kombinieren, um die Möglichkeiten der Nichtalarmierung und Fehlalarmierung zu reduzieren.The device according to example 1 is also compatible with the other example Combine devices to the possibilities of Reduce non-alarming and false alarms.
Zum Erkennen und Verhindern der unzulässigen Konzentrations schwäche werden die meßbaren Größen des Herz-Kreislauf-Systems verwendet, die z. B. nach WOLK.C et al. (in: Aktuelle psycho physiologische Schlafforschung von Christian Becher-Carus (Hrsg.) im Lit Verlag Münster; 1995) für den Übergang vom Wachzustand in die Einschlafphase von großer Bedeutung sind. Meßbare Größen, die für die Einschlafphase eine besondere Bedeutung haben, sind die Herzrate und der Blutdruck. Beide Größen sind unter einander abhängig.To recognize and prevent the impermissible concentration the measurable sizes of the cardiovascular system become weak used the z. B. according to WOLK.C et al. (in: Current psycho Physiological sleep research by Christian Becher-Carus (ed.) at Lit Verlag Münster; 1995) for the transition from wakefulness are of great importance in the sleep phase. Measurable quantities, which are of particular importance for the sleep phase are the heart rate and blood pressure. Both sizes are below interdependent.
Transportable Geräte zur Puls- und Blutdruckmessung aus der Industrie zeigen die Größenordnungen, die gegenwärtig hergestellt werden können.Portable devices for pulse and blood pressure measurement from the Industry shows the magnitudes that are currently being manufactured can be.
Weiteres Zahlenmaterial zur Einschätzung des Wach- bzw. Schlaf zustandes als Grundlage für eine Alarmauslösung sind aus dem EEG und/oder dem EKG zu entnehmen. Nach VETTER, K. et al. (in: Fortschritte der Medizin 90; S.1275-1278; 1972) läßt sich die Veränderung des normalen EKG-EEG während des Wachens und im ersten Schlafzyklus eindeutig nachweisen. Die Sensoren zur Aufnahme der Meßwerte sind an entsprechenden Stellen des Körpers der Person Z anzubringen und diese Meßwerte werden an dem Mikroprozessor zur Auswertung, und zum Vergleich der Zeitspannen A und B weiter geleitet. Eine Alarmierung ist, wie schon weiter oben beschrieben, auszulösen, wenn die Istwerte im Vergleich zu den Sollwerten anzeigen, daß bei der Person Z die Konzentration und Aufmerksamkeit nachläßt und mit großer Wahrscheinlichkeit die Einschlafphase folgt.Additional numerical material for the assessment of waking or sleeping status as the basis for triggering an alarm are from the EEG and / or the ECG. According to VETTER, K. et al. (in: Advances in medicine 90; S.1275-1278; 1972) the Change in the normal ECG EEG during waking and in the first Clearly demonstrate the sleep cycle. The sensors for recording the Measured values are at corresponding points on the body of the person Z attach and these measurements are to the microprocessor Evaluation, and continue to compare the time periods A and B. headed. As already described above, an alarm is trigger when the actual values compared to the target values indicate that the person Z the concentration and Attention waning and most likely the Fall asleep follows.
Um die Belastung der Person Z mit den Komponenten der erfindungs
gemäßen Vorrichtung in erträglichen Grenzen zu halten, ist es
möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung und Verfahren nicht
komplett am Körper der Person Z zu tragen, sondern Komponenten
davon in dem Bereich zu installieren, in dem das Nachlassen
der Konzentration und der Aufmerksamkeit, sowie das Einschlafen
verhindert werden soll, z. B. Fahrgastraum PKW, Pilotenkanzel
eines Fliegers u. a.
Für eine Alarmauslösung werden nur Signale der o.g. Größen der
Person Z verwendet. Die Signale anderer anwesenden Personen sind
nicht zu berücksichtigen.In order to keep the load on the person Z with the components of the device according to the invention within tolerable limits, it is possible not to carry the device and method according to the invention completely on the body of the person Z, but to install components thereof in the area in which the Decrease in concentration and attention, as well as to prevent falling asleep, e.g. B. passenger compartment passenger car, pilot's cabin of an aircraft, etc.
Only signals of the above-mentioned sizes of person Z are used for triggering an alarm. The signals of other people present are not to be taken into account.
Claims (8)
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| DE1996143593 DE19643593A1 (en) | 1996-10-22 | 1996-10-22 | Sleep prevention device for motorway driving |
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| DE19643593A1 true DE19643593A1 (en) | 1998-04-23 |
Family
ID=7809463
Family Applications (1)
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