BRPI0708414A2

BRPI0708414A2 - monitor de incapacidade

Info

Publication number: BRPI0708414A2
Application number: BRPI0708414-5A
Authority: BR
Inventors: Murray Johns
Original assignee: Optalert Pty Ltd
Priority date: 2006-03-01
Filing date: 2007-02-28
Publication date: 2011-05-31
Also published as: RU2008138893A; AU2007219703A1; US8311284B2; JP2009528600A; IL193456A0; MX2008010625A; EP1988815A4; EP1988815A1; EP1988815B1; NZ570352A; US20090034796A1; IL193456A; CA2644053A1; KR20080106907A; CN101426418A; AU2007219703B2; KR101259663B1; WO2007098530A1; CN101426418B; CA2644053C

Abstract

MONITOR DE INCAPACIDADE A presente invenção refere-se a um método para monitorar a incapacidade de uma pessoa o qual inclui as etapas de continuamente monitorar os movimentos de olho e de pálpebra de pelo menos um olho da pessoa; analisar os ditos movimentos de olho e de pálpebra para obter as medidas de quietude ocular e a duração de um intervalo de nenhum movimento de olho ou de pálpebra; e se a duração de quietude ocular exceder um valor predeterminado, prover um aviso de incapacidade potencial e solicitar uma resposta dentro de um período predeterminado, e aplicar um procedimentode emergência se nenhuma resposta for dada dentro de um intervalo predeterminado.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MONITOR DE INCAPACIDADE".

A presente invenção refere-se ao monitoramento de desatençãoe especificamente, à incapacidade em motoristas de veículos e operadoresde maquinário.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

A detecção de sonolência é de importância porque a sonolênciaprejudica a capacidade dos operadores em uma ampla gama de equipamen-tos que incluem os veículos a motor, os aviões e os barcos assim como osequipamentos industriais.

A WO 03/039358 descreveu um monitor de vigilância que utili-zada uma luz infravermelha para medir a amplitude e a velocidade de movi-mentos de pálpebra e de olho para derivar uma medida de Sonolência emuma escala. Este monitor procurava prover um monitor de vigilância emtempo real que pode prover uma medida calibrada da vigilância do operador.Existe uma preocupação recente com o problema de distração do motorista,não apenas a sonolência. Por distração querem significar o deslocamento dofoco de atenção visual do motorista da tarefa de dirigir, ou para uma tarefanão visual (por exemplo, falando com outra pessoa no veículo, ou a utiliza-ção de telefones móveis), ou para uma tarefa visual alternativa que reduztemporariamente a segurança do motorista (lendo um mapa ou um sistemanavegacional, ajustar um tocador de Cd ou rádio, etc.). Assim, a distração domotorista refere-se à atenção que é inapropriadamente focalizada, na dire-ção e na duração, para uma direção segura. O conceito de incapacidade deum motorista parece ser aplicado primariamente na indústria ferroviária. Re-fere-se a alguma condição médica ou outra que faz com que o motoristaperca a consciência, não apenas entre nos estados prontamente reversíveisde sono, ou distração. Este tem sido um principal foco de interesse na Aus-trália após um acidente ferroviário no qual o motorista faleceu de ataquecardíaco, mas o trem continuou em frente e descarrilou, matando passagei-ros. As condições médicas que são as mais prováveis de serem envolvidasem tais incidentes são a morte súbita (por exemplo, ataque cardíaco ou aci-dente vascular cerebral), hipoglicemia em diabéticos, e ataques epiléticos.

Existe um sistema corrente de detecção de vigilância em trens oqual envolve o motorista pressionar um botão ou fazer algum ajuste nos con-troles do trem (mudar a velocidade, aplicar os freios, etc.) uma vez a cada 90segundos (aproximadamente) ou uma sirene será soada e os freios aplica-dos para parar o trem. No entanto, os motoristas somente precisam estarmoderadamente alertas por aproximadamente 1 segundo para pressionar obotão a qualquer momento durante o período de 90 segundos. Eles poderi-am facilmente estar dormindo por um minuto de cada vez, repetidamente,sem que isto seja detectado pelo sistema corrente.

A Patente U.S. Número 6102870 utiliza os dados de rastreadorde olho tais como as fixações e os saltos para inferir os estados mentais dooperador tais como escaneando, lendo, procurando, pensando e uma inten-ção de selecionar. É um sistema para melhorar a resposta de software decomputador.

A Patente U.S. Número 6346887 utiliza um sistema de rastrea-mento de olho baseado em vídeo o qual rastreia a atividade do olho e o diâ-metro e a posição de pupila para produzir um sinal que representa a ativida-de do olho que pode ser utilizado para estimar a vigilância.

É um objetivo desta invenção prover um monitor de vigilânciaaperfeiçoado do dito descrito na WO 03/039358 o qual pode lidar com a in-capacidade.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

Para este fim, a presente invenção provê um sistema para moni-torar a incapacidade, o qual inclui

a) um meio para medir os movimentos de olho e de pálpebra

b) um meio de armazenamento para registrar continuamente asmedições

c) um processador de dados para analisar os movimentos deolho e de pálpebra para obter as medidas de quietude ocular e/ou duraçãode fechamento de pálpebra de olho e medir o desvio de um valor predeter-minado para as pessoas alertasd) um meio de alarme disparado pela medição alcançando umvalor predeterminado.

Algumas vezes os motoristas podem aparentemente estar o-Ihando diretamente para frente, com os seus olhos bem-abertos, mas elesna realidade tem a sua atenção focalizada em outro lugar (por exemplo, compensamentos intrusivos estressantes). Alternativamente, no estado sonolen-to, eles podem ter os seus olhos abertos mas não estão vendo e não estãocientes de nada. Nenhuma destas situações seria detectada por uma câme-ra de vídeo. No entanto, o sistema de detecção infravermelho descrito naWO 03/039358 pode medir os níveis de sonolência continuamente. A dura-ção ótima de "distração" que poderia disparar um aviso é da ordem de 2 a 5segundos quando um veículo está movendo-se ou uma máquina está emoperação.

O sistema de detecção infravermelho descrito na WO 03/039358pode também medir os períodos quando não existe nenhum movimento deolho ou de pálpebra. Uma quietude ocular prolongada é um bom marcadorde "incapacidade". A duração média de quietude ocular (DOQ) por minuto éa média dos intervalos entre os movimentos consecutivos de olho e de pál-pebra de qualquer tipo, incluindo os saltos as piscadas, os movimentos ves-tíbulo-oculares, etc. Períodos relativamente longos de quietude ocular sãotípicos do estado sonolento para muitas pessoas. Esta invenção está parci-almente baseada na análise da duração de tais intervalos para os motoristasde caminhão na estrada e os motoristas de trem que realmente dirigem umtrem. Os motoristas usualmente fazem algum tipo de movimento de olho oude pálpebra (saltos, piscadas, movimentos vestíbulo-oculares, etc.) diversasvezes por segundo.

Os períodos de quietude ocular de mais de aproximadamente 6segundos são raros e são utilizados nesta invenção para disparar um avisode "incapacidade potencial". Isto é de preferência seguido por um teste es-pecífico adicional do motorista pedindo para ele pressionar um botão logoque possível após o aviso ser dados. Isto superaria o problema ocasional defalsos avisos positivos e os freios serem inapropriadamente aplicados. Osavisos causados por períodos prolongados ocasionais de quietude ocularque não são causados por incapacidade são facilmente negados pelo ope-rador provendo uma resposta apropriada para o aviso de incapacidade po-tencial.

Cada aviso de incapacidade potencial disparado por quietudeocular requer uma resposta do operador. Tal ação pelo operador indica queo aviso foi um falso positivo e focalizaria a atenção do operador de volta paraa tarefa de dirigir ou de operar uma máquina conforme seja o caso.

Se o operador não responder, um procedimento de emergênciapode ser implementado. O procedimento de emergência variará de acordocom o tipo de veículo ou máquina que está sendo operado e pode incluirfrear o veículo para trazê-lo para uma parada e/ou transmitir um relatóriopara um posto de controle central.

Assim, em outro aspecto esta invenção provê um método paracontrolar um veículo ou uma máquina no qual o operador é monitorado por

a) continuamente monitorar um ou mais movimentos de olho ede pálpebra que incluem os saltos e as piscadas em pelo menos um olho dooperador

b) analisar os ditos movimentos de olho e de pálpebra para obteruma medida de quietude ocular e medir o desvio de um valor predetermina-do para as pessoas alertas

c) prover um aviso quando a medida desvia de uma quantidadepredeterminada a qual requer uma resposta dentro de um período predeter-minado

d) aplicar um procedimento de emergência se nenhuma respostafor dada dentro do período de tempo.

O movimento de pálpebra e os saltos podem ser monitoradosutilizando qualquer tecnologia adequada incluindo uma tecnologia de vídeoou de câmera digital. No entanto o aparelho e os algoritmos descritos na WO03/039358 são preferidos.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Figura 1 é um histograma de freqüência que ilustra a freqüênciade vários períodos de quietude ocular em motoristas de trem;

Figura 2 é um histograma de freqüência que ilustra a freqüênciade vários períodos de quietude ocular em motoristas de carros;

Figura 3 é um fluxograma de uma modalidade de um monitor deincapacidade de acordo com a invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

O aparelho de monitoramento de olho utilizado nesta invenção édo mesmo tipo que descrito no pedido de Patente WO 03/039358 anterior doinventor. A WO 03/039358 descreveu óculos com transdutores (IR-LEDs efototransistores) em ambos os olhos. A razão para isto foi porque a coorde-nação binocular mudava com a sonolência, o que tornou essencial registrarambos os olhos. No entanto, com base em uma pesquisa adicional pelo in-ventor, parece que a medição de coordenação binocular torna-se mais im-precisa conforme a sonolência progride. Assim, onde a medição de coorde-nação binocular não é requerida, os registros de um olho são suficientes pa-ra todos os outros parâmetros.

É agora preferido posicionar dois emissores de infravermelho epelo menos um detector de fototransistor localizados sobre o membro dearmação inferior abaixo do olho. Durante o ajuste do dispositivo para um in-divíduo, o emissor o qual provê o melhor sinal é escolhido para aquele indi-víduo.

Correntemente, os métodos de câmera de vídeo para monitorara sonolência tem problemas tanto práticos quanto teóricos. Alguns dos últi-mos podem ser superados no futuro se a taxa de quadros de câmeras poderser aumentado para aproximadamente 500 Hz, o que pode permitir que ve-locidades e AVRs sejam medidos. Atualmente a emissão e detecção de in-fravermelho é a tecnologia preferida.

A Figura 1 é um histograma de freqüência de 59.310 intervalossem movimentos de olho e de pálpebra em dois motoristas de trem ao longode 4 horas. A Figura 2 é um histograma de freqüência de 141.278 intervalossem movimentos de olho e de pálpebra em sete motoristas de carro ao lon-go de 6 horas. Como pode ser visto dos resultados da pesquisa ilustradosnas Figuras 1 e 2 um período de quietude ocular de 4 ou 5 segundos oumaior é suficientemente raro que um aviso o qual requer uma resposta dooperador não seria tão freqüente para ser irritante ou perturbador. O tempoapropriado pode ser determinado pela condução de uma pesquisa preliminarde uma amostra de motoristas ou de operadores para cada tipo de veículoou máquina.

A Figura 3 é um fluxograma da operação de um monitor de inca-pacidade de acordo com esta invenção projetado para utilização em trens.

A primeira etapa em um procedimento cíclico é verificar se a ar-mação de óculos que carrega os emissores e os detectores está sendo usa-da. Se esta não estiver sendo usada e a velocidade do trem estiver acima deuma velocidade mínima pré-ajustada (tal como no pátio de manobras) umaviso é dado para avisar o motorista de trem para colocar os óculos. Se ne-nhuma resposta for recebida o aviso de freio é dado e então sem nenhumaresposta for dada o sistema de frenagem do trem é automaticamente atuado.

Quando um período de quietude ocular maior do que o períodopredeterminado é detectado, um aviso é provido o qual requer que o moto-rista de trem pressione um botão e esta resposta retorna o detector para ociclo de detecção normal.

Se nenhuma resposta for dada dentro de um período predeter-minado apropriado (aproximadamente 2 segundos) o sistema de frenagemdo trem é atuado.

Se nenhum período de quietude ocular maior do que o máximopredeterminado for detectado nenhum aviso é dado.

Os períodos de quietude ocular e o tempo requerido para umaresposta podem ser determinados selecionando valores que proverão me-nos avisos sem aumentar o risco de um acidente.

Da descrição acima pode ser visto que a presente invenção pro-vê uma medida única de incapacidade e um preditor confiável da capacidadede uma pessoa de operar um maquinário ou veículos.

Aqueles versados na técnica perceberão que os benefícios des-ta invenção podem ser conseguidos por modalidades do aparelho e método-logias outras do que aquelas descritas sem afastar-se dos ensinamentosbásicos desta invenção.

Claims

1. Sistema para monitorar a incapacidade de um operador demáquina ou de veículo, o qual incluia) um meio para medir um ou mais de movimentos de olho e depálpebra que incluem saltos e piscadas em pelo menos um olho do operadorb) um meio de armazenamento para registrar continuamente asmediçõesc) um processador de dados para analisar os ditos movimentosde olho e de pálpebra para obter uma medidas do período de quietude ocu-lar e/ou duração de fechamento de pálpebrad) um meio de aviso de incapacidade potencial disparado peladita medição alcançando um valor predeterminado.

2. Sistema de monitoramento de incapacidade de acordo com areivindicação 1, no qual o meio para medir o movimento de pálpebra é umacâmera digital ou de vídeo.

3. Sistema de monitoramento de incapacidade de acordo com areivindicação 1, no qual o meio para medir o movimento de pálpebra com-preende pelo menos um emissor infravermelho montado sobre uma armaçãode óculos e pelo menos um detector infravermelho montado sobre a arma-ção de óculos.

4. Sistema de monitoramento de incapacidade de acordo com areivindicação 1, 2 ou 3, o qual inclui um meio de atuação para responder aoaviso de incapacidade potencial.

5. Sistema de monitoramento de incapacidade de acordo com areivindicação 4, o qual inclui um meio para ativar um procedimento de emer-gência se o aviso de incapacidade potencial não for respondido.

6. Sistema de monitoramento de incapacidade de acordo com areivindicação 5 para utilização em trens, no qual o procedimento de emer-gência ativa o sistema de frenagem do veículo.

7. Método para monitorar a incapacidade de uma pessoa o qualinclui as etapas dea) continuamente monitorar um ou mais movimentos de olho ede pálpebra que incluem os saltos e as piscadas em pelo menos um olho dooperadorb) analisar os ditos movimentos de olho e de pálpebra para obteruma medida do período de quietude ocularc) prover um aviso de incapacidade potencial quando a dita me-dida atinge um valor predeterminado cujo aviso requer uma resposta dentrode um período predeterminadod) aplicar um procedimento de emergência se nenhuma respostafor dada dentro de um intervalo predeterminado.