專利名稱：警覺力監(jiān)視器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過監(jiān)視眼睛和眼瞼運(yùn)動(dòng)來檢測警覺力和瞌睡發(fā)作的方法和裝置。
背景技術(shù)：
瞌睡探測很重要，因?yàn)轭魅趿舜蠓秶难b備包括汽車、飛機(jī)和輪船及工業(yè)設(shè)備的操作者的能力。當(dāng)駕駛者感覺瞌睡時(shí)，不能通過教導(dǎo)他們采取補(bǔ)救行動(dòng)來解決這個(gè)瞌睡駕駛的問題。困難在于，盡管許多人在警覺和清醒后會(huì)意識到瞌睡；但是在瞌睡來臨之前和在瞌睡當(dāng)中，他們沒有意識到他們的瞌睡。這意味著一個(gè)人不能夠預(yù)測何時(shí)他們的瞌睡程度會(huì)降到危險(xiǎn)點(diǎn)，因?yàn)轭癄顟B(tài)伴隨著對當(dāng)前的意識缺失及不自覺地缺乏注意力。
美國專利US 5745038公開了一種眼睛監(jiān)視器，用于檢查來自眼睛里的反射光，以探測作為瞌睡標(biāo)志的眨眼動(dòng)作。
美國專利US 5867587公開了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用了操作者的面龐和眼睛的數(shù)字圖像，推導(dǎo)出可歸因于眨眼的參數(shù)，并將該參數(shù)與其臨界值相比。如果該參數(shù)低于其臨界值，就給出一個(gè)警告信號。
專利文獻(xiàn)WO 98/49028也使用視頻圖像作為眼睛凝視監(jiān)視器，用于檢查眼睛運(yùn)動(dòng)的范圍，并分析和計(jì)算警覺程度。
美國專利US 6091334公開了用于分析瞌睡的系統(tǒng)，該系統(tǒng)監(jiān)視頭部運(yùn)動(dòng)和凝視穩(wěn)定性。
美國專利US 6102870使用眼睛跟蹤器數(shù)據(jù)例如注視和掃視，來推斷出操作者的精神活動(dòng)，例如審視、閱讀、搜尋、思考及活動(dòng)的選擇意圖。這是一個(gè)增強(qiáng)計(jì)算機(jī)軟件響應(yīng)性能的系統(tǒng)。
美國專利US 6097295公開了基于眼睛瞳孔強(qiáng)度的影像分析系統(tǒng)。
美國專利US 6147612公開了防止瞌睡的系統(tǒng)，該系統(tǒng)探測眼瞼的運(yùn)動(dòng)，并且當(dāng)眼瞼運(yùn)動(dòng)顯示出帶有瞌睡時(shí)開動(dòng)一個(gè)警報(bào)。
美國專利US 6346887利用了基于眼睛跟蹤系統(tǒng)的視頻，其中該眼睛跟蹤系統(tǒng)跟蹤眼睛的活動(dòng)性能及瞳孔的直徑和位置，從而產(chǎn)生代表眼睛活動(dòng)性能的信號，該信號可用來估計(jì)瞌睡程度。
上述所有的方法，都不能夠提供一種實(shí)時(shí)的警覺力監(jiān)視器，用來對操作者健康狀態(tài)進(jìn)行校準(zhǔn)測量。本發(fā)明的目的是提供一種警覺力監(jiān)視器，它能夠提供一種操作者可操作汽車或機(jī)器的健康狀態(tài)的客觀且校準(zhǔn)的測量。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明提供一種警覺力監(jiān)視系統(tǒng)，它包括a)用于測量眼瞼和眼睛運(yùn)動(dòng)的裝置，以提供出有關(guān)以下一個(gè)或多個(gè)方面的測量值與其幅度相關(guān)的相對緩慢的眼睛和眼瞼運(yùn)動(dòng)，眼瞼顫抖，眼睛局部閉合，眼瞼低垂，眼睛的緩慢漂移運(yùn)動(dòng)，緩慢和拖長的眼瞼閉合，沒有掃視運(yùn)動(dòng)和眼睛不協(xié)調(diào)；b)用于連續(xù)記錄測量值的存儲(chǔ)裝置；
c)用于將測量值與預(yù)定標(biāo)度相比較的數(shù)據(jù)處理器；所述預(yù)定標(biāo)度是與預(yù)定增量的血液酒精級別相對應(yīng)的、所測量的采樣人群的眼睛和眼瞼運(yùn)動(dòng)參數(shù)的平均測量值；d)用于顯示基于標(biāo)度的警覺力測量值的顯示屏；或e)警報(bào)裝置，其由達(dá)到基于血液酒精級別標(biāo)度預(yù)定極值的標(biāo)度讀數(shù)來觸發(fā)。
本發(fā)明基于以下一個(gè)事實(shí)，即眼睛和眼瞼的運(yùn)動(dòng)方面的變化是瞌睡和警覺力喪失的一個(gè)早期可靠跡象。更具體地說，本發(fā)明基于以下一個(gè)事實(shí)，在眨眼過程中，正常的掃視眼睛運(yùn)動(dòng)和眼瞼閉合的峰值速度隨這些運(yùn)動(dòng)的幅度而變化。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，帶有瞌睡之后，對于相同的幅度，這些速度減小。眨眼和掃視的幅度與峰值速度的比值隨著瞌睡的程度的增加而增加。因?yàn)樵摫戎档牧烤V是時(shí)間，不需要測量幅度或速度的絕對值，只需要這些測量值包括相同的任意標(biāo)度即可。在本發(fā)明的裝置中，該標(biāo)度是伏特。
本發(fā)明還基于以下事實(shí)，血液酒精級別對眼睛運(yùn)動(dòng)具有一定的作用，而其作用類似于瞌睡起到的作用。即瞌睡、警覺力缺乏和血液酒精會(huì)導(dǎo)致顯示相同模式的眼睛和眼瞼運(yùn)動(dòng)的行為狀態(tài)。在許多實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的精神心理學(xué)性能實(shí)驗(yàn)中，由于逐漸增加的睡眠缺乏而增加的瞌睡程度所導(dǎo)致的損害，與作用于上述實(shí)驗(yàn)的性能之上的增加的血液酒精度的等同作用之間的關(guān)系，已經(jīng)建立了起來。
本發(fā)明的一個(gè)有益之處在于監(jiān)視器連續(xù)地記錄操作者的警覺力，該警覺力等同于與血液酒精含量相關(guān)的警覺力。許多國家已經(jīng)立法，當(dāng)血液酒精級別高于指定值時(shí)，駕駛汽車或操控機(jī)器是非法的。因此，本發(fā)明使得可以判斷瞌睡的駕駛者，就好像是他們受到酒精的損害一樣，且提供操作汽車或機(jī)器的法定的健康標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是提供了一種受測對象警覺力測量系統(tǒng)，其包括a)紅外脈沖發(fā)射器，其適合于與受測對象的至少一個(gè)眼睛相鄰布置；b)與所述發(fā)射器相鄰布置的至少一個(gè)反射光線探測器；c)用于傳送探測器信號的裝置；d)數(shù)據(jù)處理裝置，其用于接收探測器信號，并從脈沖發(fā)出后所測量的反射光合成強(qiáng)度中減去每個(gè)脈沖被傳送之前的光線總強(qiáng)度，以獲得反射光測量值；e)所述數(shù)據(jù)處理裝置分析所述反射光測量值，以評估眼瞼和眼睛運(yùn)動(dòng)的以下一個(gè)或多個(gè)方面的情況與其幅度相關(guān)的相對緩慢的眼睛和眼瞼運(yùn)動(dòng)，眼瞼顫抖，眼睛局部閉合，眼瞼低垂，眼睛的緩慢漂移運(yùn)動(dòng)，緩慢和拖長的眼瞼閉合，沒有掃視運(yùn)動(dòng)和眼睛不協(xié)調(diào)。
優(yōu)選地使用來自兩眼的反射光，作為測量眼睛和眼瞼運(yùn)動(dòng)的方法。在面部靠近眼睛處安裝紅外光源和探測器，用來測量從每個(gè)眼睛反射回來的光線的變化。一個(gè)探測器靠近發(fā)射器，而另一個(gè)探測器可跨過眼睛，以更好地探測眼瞼的閉合。這些發(fā)射器和探測器，可通過有線或無線(射頻)連接，與進(jìn)行分析的計(jì)算機(jī)和記錄系統(tǒng)相通訊。
反射數(shù)據(jù)可以分解成幾個(gè)頻域范圍或時(shí)域范圍，以得到每個(gè)眼睛的相對位置和速度數(shù)據(jù)，可以分析這些數(shù)據(jù)以顯示以下幾個(gè)方面的存在相對緩慢的眼睛和眼瞼運(yùn)動(dòng)，眼瞼閉合，兩眼不協(xié)調(diào)及長時(shí)間的眼睛靜止不動(dòng)。
所記錄的數(shù)據(jù)可以連續(xù)地與預(yù)先記錄的數(shù)據(jù)相比，該預(yù)先記錄的數(shù)據(jù)是對應(yīng)于血液酒精含量的增量級別、所測量的采樣人群的掃視運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的平均值。建立起眼睛運(yùn)動(dòng)、血液酒精含量和警覺力減少之間聯(lián)系的該數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)為一種可存取的形式，用于和被記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。該存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可以是查詢表或影像顯示的形式。該用于比較的被記錄數(shù)據(jù)，是在一個(gè)預(yù)定持續(xù)時(shí)間(一般地在5至60秒，且該持續(xù)時(shí)間連續(xù)地進(jìn)行)內(nèi)的一組眼睛運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)參數(shù)的讀數(shù)。當(dāng)該組讀數(shù)與用于特定血液酒精含量的一組數(shù)據(jù)相匹配時(shí)，該血液酒精值被記錄下來，用作操作者的警覺力級別。
視線會(huì)被眼瞼閉合所阻隔，但探測該眼瞼閉合還不足以探測所有的瞌睡發(fā)作。即使眼瞼睜開，非常瞌睡的受測對象也可能由于視覺中樞或神經(jīng)受到阻隔及眼球控制受到妨礙而不能看到景象。雖然受測對象沒有意識到在眨眼和掃視運(yùn)動(dòng)的時(shí)間內(nèi)臨時(shí)切斷了景象，但在眨眼和掃視運(yùn)動(dòng)中發(fā)生了神經(jīng)阻隔。一些瞌睡的受測對象努力想保持清醒，在他們開始失去對眼睛控制特別是失去眼睛運(yùn)動(dòng)的兩眼協(xié)調(diào)之后，確實(shí)使他們的眼瞼保持幾秒鐘的睜開。這種開始的主觀清醒可能導(dǎo)致雙重景象或復(fù)視。受測對象通常沒有意識到隨后的緩慢和較差的眼睛協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，可能由于視覺神經(jīng)阻隔。
通過比較，在瞌睡逐漸發(fā)展為睡眠之前，受測對象的頭部不容易向前點(diǎn)頭。因此，點(diǎn)頭可能是以逼近危險(xiǎn)的瞌睡的晚期預(yù)兆。
本發(fā)明的裝置監(jiān)視眼睛和眼瞼的相對位置和運(yùn)動(dòng)。隨著瞌睡的發(fā)作，自發(fā)的眨眼的平均延續(xù)時(shí)間從大約300毫秒增加到超過450毫秒。最終，眼瞼運(yùn)動(dòng)變得如此緩慢，使得它們不再眨眼，而是眼瞼緩慢閉合，該眼瞼緩慢閉合間歇地發(fā)生，持續(xù)半秒鐘到幾秒鐘。在警覺力增加和瞌睡減少的過程中，在該狀態(tài)下發(fā)生例如局部眨眼和眼瞼顫抖運(yùn)動(dòng)等其他眼瞼運(yùn)動(dòng)是典型的，而這需要和緩慢眼睛運(yùn)動(dòng)區(qū)分開。使用在該發(fā)明中的紅外反射光可以進(jìn)行上述區(qū)分。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種警覺力測量方法，其通過下述方式對受測對象的眼睛運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析利用反射的紅外線脈沖以得到眨眼幅度與速度的比值和/或掃視幅度與速度的比值的測量值，得到這些值在預(yù)定時(shí)段內(nèi)的平均值，且測量出上述平均值與多個(gè)警覺的受測對象的預(yù)定平均值之間的偏差。


圖1是一個(gè)示意圖，顯示出發(fā)射器和探測器的位置。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)功能的方案圖。
圖3是與眼瞼運(yùn)動(dòng)有關(guān)的、本發(fā)明的曲線輸出的一個(gè)示例。
圖4是與左右眼運(yùn)動(dòng)有關(guān)的、本發(fā)明的曲線輸出的一個(gè)示例。
圖5顯示用于確定眨眼幅度速度比(BAVR)的曲線。
圖6顯示用于確定掃視幅度速度比(SAVR)的曲線。
圖7顯示眨眼的睜開速度和閉合速度的差值。
圖8顯示來自失眠的受測對象緩慢局部眨眼的信號。
圖9顯示在夜晚失眠期間、在10分鐘內(nèi)重復(fù)進(jìn)行的性能實(shí)驗(yàn)中所繪制每分鐘的BAVR值。
圖10顯示平均BAVR值和血液酒精度之間的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式
參看圖1，分別為每個(gè)眼睛設(shè)置一個(gè)紅外脈沖發(fā)射器10和兩個(gè)紅外反射率探測器13和14。探測器13探測對應(yīng)于眼球運(yùn)動(dòng)的、水平跨過眼睛的反射光，并探測掃視運(yùn)動(dòng)，通過探測該掃視運(yùn)動(dòng)可以推導(dǎo)出每次掃視的幅度和速度，以提供掃視幅度速度比。探測器14探測對應(yīng)于眼瞼運(yùn)動(dòng)的、豎直跨過眼睛的反射光，并探測眼瞼運(yùn)動(dòng)，通過探測該眼瞼運(yùn)動(dòng)可以推導(dǎo)出每次眨眼的幅度和速度，以提供眨眼幅度速度比。受測對象佩戴有光線承載架，用于保持光線發(fā)射器和探測器。該裝置緊貼著眼鏡框的下半部分，且不限制佩戴者的視野。可以放在口袋中或連接到皮帶上的第二部分，包含了脈沖發(fā)生器、計(jì)時(shí)電路和傳送器。
如圖2所示，本發(fā)明的系統(tǒng)使用紅外脈沖發(fā)射器、紅外探測器和無線傳送器來將探測到的信號發(fā)送到接收器上。反射的紅外脈沖幅度隨著眼睛和眼瞼的運(yùn)動(dòng)而改變。LED優(yōu)選每隔500微秒發(fā)送一個(gè)50微秒脈沖寬度的脈沖(即一秒鐘2000次)。
接收器發(fā)送信號到脈沖分析器，在除去環(huán)境光線的影響后，該脈沖分析器測量每個(gè)反射的紅外脈沖的寬度(單位為伏特)。然后通過使用包括對兩眼進(jìn)行比較的幾個(gè)方法來分析數(shù)據(jù)。
瞌睡量化器的輸出值可以被存儲(chǔ)、顯示或用于在達(dá)到臨界條件時(shí)啟動(dòng)警報(bào)。具有顯示和警報(bào)功能的裝置控制部分采用了一個(gè)進(jìn)行編程以分析接收到信號的微處理器。記憶存儲(chǔ)器包含了先前一段時(shí)間內(nèi)有關(guān)受測對象瞌睡方面的數(shù)據(jù)，并且可以在發(fā)生事故時(shí)以非常類似于飛機(jī)空難時(shí)的黑匣子的方式被使用。裝置不需要在每次使用前進(jìn)行校準(zhǔn)。
在夜晚駕駛時(shí)，環(huán)境光線中的可見光和紅外光的強(qiáng)度快速地改變，如同前大燈的光線迎面而來和迅速而去時(shí)那樣，或者如同白天駕駛時(shí)日光被樹木遮蔽時(shí)那樣。所有的這些紅外光的來源都可以在受測對象的面部上探測出來。出于這個(gè)原因，在發(fā)送每個(gè)脈沖之前，本發(fā)明的裝置測量每個(gè)脈沖發(fā)出之前的光線總強(qiáng)度，并從脈沖和環(huán)境光線的合成強(qiáng)度中減去上述光線的總強(qiáng)度。這意味著該裝置可使用在從明亮的晴日到夜晚的所有光線條件下。由于角膜的圓錐形狀、眼瞼的位置以及當(dāng)眼瞼睜開和閉合時(shí)所暴露出來的組織的反射率的不同，因此所反射的紅外線的強(qiáng)度與眼睛的位置有關(guān)。指向每個(gè)眼睛的紅外脈沖間隔約100微秒而及時(shí)分開，以避免干擾。
來自每個(gè)眼睛的反射光的強(qiáng)度和模式變化，使得可以連續(xù)地監(jiān)控每個(gè)眼睛和眼瞼的相對位置。該裝置可以探測和區(qū)分豎直運(yùn)動(dòng)和水平運(yùn)動(dòng)，包括眼睛掃視運(yùn)動(dòng)和眼睛緩慢運(yùn)動(dòng)，例如在平穩(wěn)地搜尋目標(biāo)時(shí)的眼睛運(yùn)動(dòng)或即使是在頭部運(yùn)動(dòng)時(shí)也可使眼睛凝視的前庭眼動(dòng)。
圖3示例說明來自一系列的正常掃視和眨眼的反射信號。分析該數(shù)據(jù)，以識別與兩眼不協(xié)調(diào)、緩慢掃視和局部緩慢閉合眼睛相關(guān)的信號模式。
圖4示例說明失眠的受測對象在眼睛睜開時(shí)的緩慢眼睛運(yùn)動(dòng)。在左眼和右眼之間存在相當(dāng)于150毫秒的相位差，而正常狀態(tài)下兩眼運(yùn)動(dòng)可以協(xié)調(diào)到約10毫秒內(nèi)。
此外，還檢測了眼睛的緩慢漂移運(yùn)動(dòng)和不協(xié)調(diào)的眼睛運(yùn)動(dòng)，這些如圖8所示是瞌睡的顯著標(biāo)記。通常在腦電圖測量(EEG)顯示睡眠將要開始之前幾分鐘的瞌睡狀態(tài)中，開始最早出現(xiàn)上述運(yùn)動(dòng)。
可以在頻域范圍或時(shí)域范圍內(nèi)，分析所反射的光線用于確定掃視持續(xù)時(shí)間。正常警覺眼睛運(yùn)動(dòng)的掃視持續(xù)時(shí)間是5-70毫秒，而瞌睡時(shí)緩慢眼睛運(yùn)動(dòng)的掃視持續(xù)時(shí)間是1-5秒的數(shù)量級。在警覺的受測對象中，掃視在10毫秒內(nèi)以及眨眼在20毫秒內(nèi)同步發(fā)生；但是當(dāng)瞌睡時(shí)，會(huì)導(dǎo)致不協(xié)調(diào)，瞌睡時(shí)緩慢眼睛運(yùn)動(dòng)通常會(huì)達(dá)到50至200毫秒的不同步，甚至更多。
優(yōu)選方法是分析反射信號，以從探測器14的信號中得出眨眼幅度和速度值。
圖5顯示正常眨眼的峰值閉合速度(PCV)和峰值睜開速度(POV)。峰值閉合速度大于峰值睜開速度。因?yàn)殡y以確定眨眼何時(shí)結(jié)束，因此優(yōu)選在眨眼的一半幅度(1/2D)處測量眨眼的持續(xù)時(shí)間。正常的1/2D值是110±35毫秒。
本發(fā)明的裝置和分析系統(tǒng)能夠區(qū)分出包含強(qiáng)力閉合或睜開眼睛的作怪相動(dòng)作。瞌睡的受測對象通過上述動(dòng)作來減輕其眼睛的不適?？梢酝ㄟ^計(jì)算BAVR值來將作怪相和眨眼區(qū)分開，也可以將作怪相和不時(shí)的自發(fā)眨眼區(qū)分開。這意味著可以檢測出貌似瞌睡時(shí)的情況。
在一個(gè)通過有線或無線的方式與LED和探測器通訊的電腦上進(jìn)行分析。利用軟件對信號進(jìn)行過濾，以提供不同頻率的眼睛運(yùn)動(dòng)的模式。
分析數(shù)據(jù)的方法中使用了每個(gè)眼睛/眼瞼運(yùn)動(dòng)的幅度與其峰值速度之間的比值。對于掃視，只有一個(gè)這樣的速度，而對于眨眼而言則有兩個(gè)所謂的閉合速度和睜開速度。優(yōu)選只使用眼瞼閉合時(shí)的峰值速度，因?yàn)樗钥深A(yù)料的方式進(jìn)行變化，而盡量少用睜開速度。該比值，即掃視幅度和速度的比(SAVR)以及眨眼幅度和速度的比(BAVR)，分別示于圖7和6中。
圖6顯示了12個(gè)警覺的人在30秒時(shí)間內(nèi)的200個(gè)眨眼動(dòng)作的眨眼幅度和峰值閉合速度之間的關(guān)系。圖7顯示警覺的受測對象的掃視峰值速度與幅度成線性關(guān)系，但在眨眼方面則不同于上述關(guān)系。
在測量中(約100毫秒)，這些比值與傳感器的安裝條件和準(zhǔn)確位置無關(guān)。SAVR值反應(yīng)了眼外肌的收縮性能，而BAVR值反應(yīng)了眼輪匝肌的收縮性能。這些性能直接受中樞神經(jīng)系統(tǒng)的激活/失活的影響。隨著瞌睡程度的增加，該比值逐漸增加(可增加到40，或?qū)τ贐AVR而言可增加到更多)。實(shí)驗(yàn)表明，正常的BAVR值在大約4.0±0.的范圍內(nèi)。在性能實(shí)驗(yàn)過程中，在受測對象由于瞌睡而開始停止響應(yīng)前，BAVR值增加(見圖9)。圖9顯示該受測對象在BAVR值方面沒有顯著變化，直到其連續(xù)保持20個(gè)小時(shí)的清醒狀態(tài)后才開始逐漸增加。
在瞌睡的受測對象中，BAVR可以在幾秒內(nèi)較大變化。在從幾秒到幾小時(shí)的任何時(shí)間范圍內(nèi)，計(jì)算平均BAVR值或類似的測量值。平均的BAVR值和單個(gè)超過了正常范圍BAVR值的數(shù)目，以及測量每單元時(shí)間內(nèi)這些事件的總持續(xù)時(shí)間，被用來測量并評估警醒力。之后，這些測量值涉及那些受測對象的先前記錄值，優(yōu)選使用間隔為0.01％的血液酒精級別，以基于血液酒精等同級別給出警醒力測量值。
圖10示出測量的BAVR值和血液酒精度之間的示意性關(guān)系。0.05％的血液酒精度大約相當(dāng)于BAVR值為6。
通過以下變量的組合，對幾秒或幾分鐘之內(nèi)的瞌睡進(jìn)行量化
●對BAVR值的測量和進(jìn)行比較；●基于每單位時(shí)間內(nèi)SAVR值和其頻率，判斷掃視是否正常；●兩眼協(xié)調(diào)性較差的緩慢眼睛運(yùn)動(dòng)的存在和持續(xù)時(shí)間；●眼瞼是否睜開或閉合，以及所占時(shí)間的比值；●眼瞼低垂或顫抖現(xiàn)象的存在，如高的BAVR值所示；●兩眼協(xié)調(diào)的程度，包括前庭眼動(dòng)和平穩(wěn)搜尋目標(biāo)的眼睛運(yùn)動(dòng)，這些在駕駛汽車時(shí)要看清楚景象是必需的；●單位時(shí)間內(nèi)的長持續(xù)時(shí)間的眨眼頻率和其他眼瞼閉合次數(shù)，及高的BAVR值和其累積持續(xù)時(shí)間；●故意作怪相的頻率，包括強(qiáng)制睜開或閉合眼睛；●特別長時(shí)間(很多秒)內(nèi)的眼睛靜止不動(dòng)(眼睛或眼瞼不進(jìn)行運(yùn)動(dòng))的持續(xù)時(shí)間；●特定的瞌睡級別可等價(jià)于特定的血液酒精度。
如上所述，可以看出本發(fā)明提供了一種獨(dú)特的裝置，其基于驅(qū)動(dòng)機(jī)器或汽車的法定意義上的健康標(biāo)準(zhǔn)來提供警覺力的測量。
在不偏離本發(fā)明所限定的方法和裝置的基本要素的前提下，所描述的方法和裝置可以改變或修改，以適合于特定的應(yīng)用或所使用的裝置。
權(quán)利要求
1.一種警覺力監(jiān)視系統(tǒng)，其包括a)用于測量眼瞼和眼睛運(yùn)動(dòng)的裝置，以提供出有關(guān)以下一個(gè)或多個(gè)方面的測量值與其幅度相關(guān)的相對緩慢的眼睛和眼瞼運(yùn)動(dòng)，眼瞼顫抖，眼睛局部閉合，眼瞼低垂，眼睛的緩慢漂移運(yùn)動(dòng)，緩慢和拖長的眼瞼閉合，沒有掃視運(yùn)動(dòng)和眼睛不協(xié)調(diào)；b)用于連續(xù)記錄測量值的存儲(chǔ)裝置；c)用于將測量值與預(yù)定標(biāo)度相比較的數(shù)據(jù)處理器；所述預(yù)定標(biāo)度是與預(yù)定增量的血液酒精級別相對應(yīng)的、所測量的采樣人群的眼睛和眼瞼運(yùn)動(dòng)參數(shù)的平均測量值；d)用于顯示基于標(biāo)度的警覺力測量值的顯示屏；或e)警報(bào)裝置，其由達(dá)到基于血液酒精級別標(biāo)度預(yù)定極值的標(biāo)度讀數(shù)來觸發(fā)。
2.如權(quán)利要求1所述的警覺力監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，在至少一個(gè)眼睛上安裝有至少一個(gè)紅外脈沖發(fā)射器和至少一個(gè)紅外探測器。
3.如權(quán)利要求2所述的警覺力監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述探測器在每個(gè)脈沖被傳送之前測量光線總強(qiáng)度，并從脈沖過程中測量的反射光合成強(qiáng)度中減去上述的光線總強(qiáng)度。
4.一種警覺力測量方法，其通過下述方式對受測對象的眼睛運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析利用反射的紅外線脈沖以得到眨眼幅度與速度的比值和/或掃視幅度與速度的比值的測量值，得到這些值在預(yù)定時(shí)段內(nèi)的平均值，且測量出上述平均值與多個(gè)警覺的受測對象的預(yù)定平均值之間的偏差。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所測量的眨眼幅度和速度的比值以及掃視幅度和速度的比值與一定標(biāo)度的血液酒精含量的當(dāng)量值相關(guān)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在每個(gè)眼睛的兩個(gè)位置上探測反射的光線脈沖。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在一個(gè)位置探測與眼瞼運(yùn)動(dòng)相關(guān)的反射，在第二個(gè)位置探測與掃視運(yùn)動(dòng)有關(guān)的反射。
8.一種受測對象警覺力測量系統(tǒng)，其包括a)紅外脈沖發(fā)射器，其適合于與受測對象的至少一個(gè)眼睛相鄰布置；b)與所述發(fā)射器相鄰布置的至少一個(gè)反射光線探測器；c)用于傳送探測器信號的裝置；d)數(shù)據(jù)處理裝置，其用于接收探測器信號，并從脈沖發(fā)出后所測量的反射光合成強(qiáng)度中減去每個(gè)脈沖被傳送之前的光線總強(qiáng)度，以獲得反射光測量值；e)所述數(shù)據(jù)處理裝置分析所述反射光測量值，以評估眼瞼和眼睛運(yùn)動(dòng)的以下一個(gè)或多個(gè)方面的情況與其幅度相關(guān)的相對緩慢的眼睛和眼瞼運(yùn)動(dòng)，眼瞼顫抖，眼睛局部閉合，眼瞼低垂，眼睛的緩慢漂移運(yùn)動(dòng)，緩慢和拖長的眼瞼閉合，沒有掃視運(yùn)動(dòng)和眼睛不協(xié)調(diào)。
9.如權(quán)利要求8所述的警覺力測量系統(tǒng)，其特征在于，在每個(gè)眼睛的兩個(gè)位置上探測反射的光線脈沖。
10.如權(quán)利要求9所述的警覺力測量系統(tǒng)，其特征在于，在一個(gè)位置探測與眼瞼運(yùn)動(dòng)相關(guān)的反射，在第二個(gè)位置探測與掃視運(yùn)動(dòng)有關(guān)的反射。
11.如權(quán)利要求10所述的警覺力測量系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理裝置分析反射信號，以得到眨眼幅度與速度的比值和/或掃視幅度與速度的比值的測量值，得到這些值在預(yù)定時(shí)段內(nèi)的平均值，且測量出上述平均值與多個(gè)警覺的受測對象的預(yù)定平均值之間的偏差。
12.如權(quán)利要求11所述的警覺力測量系統(tǒng)，其特征在于，所測量的眨眼幅度與速度的比值以及掃視幅度與速度的比值被轉(zhuǎn)換成一定標(biāo)度的血液酒精含量的當(dāng)量值。
13.如權(quán)利要求12所述的警覺力測量系統(tǒng)，還包括一個(gè)顯示屏，其用于顯示警覺力測量值，或一個(gè)警報(bào)裝置，其由達(dá)到基于血液酒精級別標(biāo)度預(yù)定極值的標(biāo)度讀數(shù)來觸發(fā)。
全文摘要
一種警覺力監(jiān)視系統(tǒng)，使用紅外線脈沖的反射測量值來監(jiān)視汽車或機(jī)器操作者的眼睛運(yùn)動(dòng)。該數(shù)據(jù)用來測量眼睛和眼瞼的運(yùn)動(dòng)，以獲取有關(guān)眼睛的緩慢漂移運(yùn)動(dòng)和/或眼瞼閉合的信息，或者可選地獲取作為注意力不集中和瞌睡標(biāo)準(zhǔn)的以下一個(gè)或多個(gè)方面的信息沒有掃視運(yùn)動(dòng)、眼睛不協(xié)調(diào)、眼瞼顫抖、眼睛局部閉合和眼瞼低垂。受測對象的眼睛運(yùn)動(dòng)可以使用反射紅外線來分析，以得到眨眼幅度與速度的比值以及掃視幅度與速度的比值的測量值。這些讀數(shù)連續(xù)地與代表警覺力程度的眼睛運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)相比，以使得監(jiān)視器從瞌睡的角度而不論如何引起瞌睡，來提供操作者操作汽車或機(jī)器的法定健康的顯示；其中警覺力程度對應(yīng)于血液酒精含量值。
文檔編號G08B21/06GK1561179SQ02819202
公開日2005年1月5日 申請日期2002年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月8日
發(fā)明者默里·約翰斯 申請人:睡眠診斷學(xué)公司