CZ303526B6 - Zarízení pro detekci ztráty bdelosti ridice - Google Patents

Abstract

Zarízení pro detekci ztráty bdelosti, zejména ridice dopravních prostredku, sestává z generátoru (1) impulzu s nízkým opakovacím kmitoctem, jehož výstup je spojen jednak pres budicí obvod (2) s LED diodou (7) pracující ve spektrálním pásmu blízkého infracerveného zárení s úzkým vyzarovacím úhlem a jednak pres delic (3) s delicím pomerem 1:10 pro nulování dekadického cítace (5). Na vstup tohoto cítace (5) je pripojen pres predzesilovac (4) s amplitudovým diskriminátorem výstup fotodetektoru (8) pracujícím ve stejném spektrálním pásmu jako LED dioda (7). Príslušný výstup cítace je propojen se spouštecím obvodem (6) na poplašné zarízení. K indikaci ztráty bdelosti ridice ve forme mikrospánku je oko (9) ozarováno krátkými impulzy v oblasti blízkého IR cásti spektra pomocí LED diody (7) a odražené impulzy od oka (9) nebo ocního vícka jsou snímány pomocí fotodiody (8) nebo jiného cidla, pricemž z rozdílné odrazivosti vlhkého oka (9) a ocního vícka v prípade zavreného oka (9) je indikován stav zavreného oka (9) na dobu podstatne delší, nežli je bežné mrknutí oka.

Description

Zařízení pro detekci ztráty bdělosti řidiče

Oblast těch niky

Vynález se týká zařízení pro optoelektronickou detekci mikrospánku. V silničním provozu dochází k mnoha závažným dopravním nehodám v důsledku mikrospánku. Tento stav je nebezpečný i v mnoha dalších odvětvích lidské činnosti, kde je požadována bdělost při výkonu řady činností. Havní příčinou mikrospánku je přetížení organizmu. Podle některých pramenů dochází k mikrospánku, když „objem výkonu práce je větší než je fyziologicky únosné a organizmus se dožaduje odpočinku. Jestliže ho nedostane, tak dojde k mikrospánku, protože organizmus nevidí jiné řešeni a nutně potřebuje odpočinek“. Téměř ve všech takových případech dochází před začátkem mikrospánku k pozvolnému zavření očí.

Dosavadní -tav

Mikrospánek lze zjistit a detekovat složitými a drahými přístroji pro snímání elektroencefalických signálů sledujících mozkovou činnost, což je pro praktické využití nevhodné.

Podstata vynálezu

Uvedený nedostatek odstraňuje zařízení pro detekci ztráty bdělosti řidiče dopravních prostředků podle vynálezu. Podstatou vynálezu je, že sestává z generátoru velmi krátkých impulzů s nízkým opakovacím kmitočtem, jehož výstup je v jedné větvi spojen pres budicí obvod s LED diodou pracující ve spektrálním pásmu blízkého infračerveného záření 800 až 1100 nm a s vyzařovacím úhlem 10 až 20 úhlových stupňů, případně i méně. Impulzy vyzařované LED diodou dopadají ze vzdálenosti 2 až 3 cm na oko, nebo oční víčko v případě zavřeného oka a po odrazu jsou zachycovány fotodiodou nebo fotodetektorem pracujícím ve stejném spektrálním pásmu. Výstup fotodiody je přiveden na vstup předzesilovače s amplitudovým diskriminátorem, odkud jdou impulzy na vstup čítače, který je pravidelně nulován z výstupu děliče s poměrem 1:10, napájeného z druhé větve výstupu generátoru. Pokud počet impulzů během monitorovacího cyklu mezi dvěma nulovacími impulzy dosáhne přednastavený počet, objeví se na příslušném výstupu čítače napětí logické jednotky, které způsobí překlopení klopného obvodu, jenž spustí poplachové zařízení, kterým může být např. akustické zařízení.

Výhodou tohoto uspořádání je, že díky impulznímu provozu je potlačeno jednak záření pozadí vyskytujícího se v tomto vlnovém pásmu a zejména minimalizuje zatížení oka, neboť je monitorování prováděno krátkými světelnými IR impulzy řádů jednotek až desítek mikrosekund s opakovacím kmitočtem 10 až 20 s“¹. Zařízení je lehké a snadno umístitelné například do obroučků brýlí.

Přehled obrázku na výkrese

Zařízení pro detekci ztráty bdělosti, zejména řidiče dopravních prostředků, podle předkládaného řešení je schematicky naznačeno na přiloženém výkrese.

Příklady provedení vynálezu

Na přiloženém výkrese je principiální schéma příkladu zařízení podle předkládaného řešení.

Zařízení je tvořeno generátorem I impulzů s nízkým opakovacím kmitočtem, např. 10 imp/sec. Jeho výstup je v jedné větvi spojen na vstup budicího obvodu 2. Výstup tohoto obvodu 2 budí LED diodu 7 pracující ve spektrálním pásmu blízkého infračerveného záření 800 až 1 lOOnm a její vyzařovací úhel je podle použitého typu v rozsahu 10 až 20 úhlových stupňů. Tato dioda 7 vysílá impulzy v oblasti blízké infračervené části spektra směrem k oku ze vzdálenosti 2 až 3 cm. Impulzy vysílané LED diodou 7 jsou odráženy otevřeným okem 9, nebo očním víčkem při zavření oka v důsledku rozdílné reflektivity s různou intenzitou a zachycovány fotodetektorem 8, například fototranzistorem nebo fotodiodou, pracující ve stejné části spektra jako LED dioda 7 a jsou dále přiváděny na obvod tvořený předzesilovaČem 4 s amplitudovým diskriminátorem, kde io jsou odražené impulzy zesíleny a rozlišeny podle amplitudy a kde slabší odrazy od otevřeného oka jsou potlačeny. Odtud jsou přijaté impulzy přivedeny na vstup čítače 5.

Druhá větev výstupu generátoru je připojena na vstup děliče 3 s dělicím poměrem 10:1. Výstup děliče je přiveden na núlovací vstup čítače 5, který je takto nulován po každém 10, impulzu gene] 5 rátoru, což představuje monitorovací cyklus, např. 10“’ s.

Při normálním mrknutí oka 9 dekadický čítač napočítá 2 až 3 impulzy, ale do jedné sekundy je opět vynulován. Pokud dojde k zavření oka 9 na dobu delší než cca 0,6 s, jde s nejvyšší pravděpodobností o počátek mikrospánku. Objeví-H se na výstupu Čítače 5 logická jednotka, t.j. napětí na výstupu pro 6. impulz, toto spustí klopný obvod 6, který spustí příslušný poplachový signál buďto k akustickému poplachu, nebo k jinému způsobu přerušení tohoto stavu, případně k zastavení dopravního prostředku.

Monitorování pomocí krátkých impulzů s nízkým opakovacím kmitočtem jednak potlačuje vliv pozadí záření, které se zde vyskytuje a zároveň se chová k oku velmi šetrně. Např. střední výkon LED diody HSDL 4230 v tomto režimu je při plném výkonu při napájení 20V pouze 25pW, přičemž dioda bude pracovat s podstatně nižším napětím a oko bude zasahovat pouze část vyzařovaného svazku, takže skutečný IR výkon dopadající na oko je řádu jednotek pW. Uvedené zařízení tedy využívá vlastností záření různých vlnových délek, v tomto případě v oblasti blízkého infra30 červeného záření, kde objekty s vlhkým povrchem mají výrazně nižší odrazivost. Existuje pochopitelně řada alternativ volby monitorovacího kmitočtu nebo délky pulsu pro detekci ztráty bdělosti.

Světelné impulzy v oblasti blízkého infračerveného záření lidské oko nevnímá, takže řidiče neru35 Ší.

Praktická využitelnost

Navrhované zařízení lze implementovat do obroučků brýlí a zabezpečit tak včasné varování před mikrospánkem a zabránit haváriím s často tragickými následky ať už při řízení dopravních prostředků nebo vjiných oblastech Činnosti, kde je mikrospánek nebezpečný.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   5 1. Zařízení pro detekci ztráty bdělosti, zejména řidiče dopravních prostředků, vyznačující se tím, že sestává z generátoru (1) impulzů, jehož výstup je spojen jednak přes budicí obvod (2) s LED diodou (7) pracující s malým vyzařovacím úhlem ve spektrálním pásmu blízkém infračervenému záření, jednak přes dělič (3) s dělicím poměrem 1:10 s nulovacím vstupem čítače (5), na jehož vstup je připojen přes předzesilovač (4) s amplitudovým diskriminátorem to výstup fotodetektoru (8) se stejným spektrálním pásmem jako je LED dioda (7), a kde příslušný výstup čítače (5) je propojen přes spouštěcí obvod (6) na poplašné zařízení.
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že generátor (1) impulzů je zdrojem velmi krátkých impulzů s nízkým opakovacím kmitočtem.
3. 3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že fotodetektor (8) je fototranzistor nebo fotodioda.
4. 4. Zařízení podle nároků laž3, vyznačující se tím, že LED dioda (7) pracuje

   20 v pásmu blízkém infračervené části spektra.
5. 5. Zařízení podle kteréhokoli z nároků laž4, vyznačující se tím, že poplašné zařízení je akustické zařízení nebo jiné elektromechanické zařízení.

   25 6. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že obvody (1) až (6) jsou sloučitelné do jednoho nebo více zákaznických integrovaných obvodů.