CN205582210U - 头戴式防疲劳驾驶装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种头戴式防疲劳驾驶装置，所述装置包括头部支架，设置在头部支架上的感应电极、刺激电极和脑电集成反馈系统，所述头部支架具有管状通道，用于放置感应电极、刺激电极、脑电集成反馈系统之间的连接电缆，所述感应电极用于脑电波信号的采集并将脑电波信号通过电缆传导到脑电集成反馈系统，所述脑电集成反馈系统用于通过对脑电波信号的分析，判断驾驶员的疲劳状态，并控制刺激电极的驱动；所述刺激电极通过输出2mA以下的刺激电流，刺激大脑的特定部位，用于神经活动的增强和脑力提升。本实用新型集成脑电检测和直流电刺激于一体的一体化设计，使人体在线的闭环反馈控制更有效，同时使产品的形式更简洁，便于佩戴。

Description

头戴式防疲劳驾驶装置

技术领域

本实用新型涉及机械技术领域，具体涉及驾驶用装置，更具体的涉及一种头戴式防疲劳驾驶装置。

背景技术

驾驶疲劳是指驾驶员在长时间连续行车后，产生生理机能和心理机能的失调，而在客观上出现驾驶能力下降的现象。驾驶人睡眠质量差或不足，长时间驾驶车辆，容易出现疲劳。驾驶疲劳会影响到驾驶人的注意、感觉、知觉、思维、判断、意志、决定和运动等诸多方面，极易引起交通事故。自从2010年以来各部委密集发布的监管通知和法律条例上即可看出我国政府对疲劳驾驶的重视程度，但是每年因疲劳驾驶导致的恶性交通事故仍然不断。

目前，国内外利用多种技术实现了疲劳预警产品，最具实用化的莫过于基于图像分析技术的疲劳预警产品，通过分析面部细微特征，结合驾驶行为分析及道路场景分析，对可能处于疲劳状态的驾驶员实现多种方式的预警提醒，包括震动、语音提示等。

但是，疲劳预警类防疲劳驾驶产品存在天然的不足，因为轻度的提醒无法使得驾驶员的精神疲劳状态得到真正的改善，在对提醒信号产生适应性麻木的情况，驾驶员依然会打瞌睡，形成交通事故隐患。

现有的防疲劳驾驶装置采用震动/声音等提醒方式提示驾驶员疲劳状态，无法起到真正改善驾驶员疲劳状态的作用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种头戴式防疲劳驾驶装置，用以解决传统防疲劳驾驶设备无法真正改善驾驶员疲劳状态的难题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

头戴式防疲劳驾驶装置，所述装置包括头部支架，设置在头部支架上的感应电极、刺激电极、脑电集成反馈系统，所述头部支架具有管状通道，用于放置感应电极、刺激电极、脑电集成反馈系统之间的连接电缆，所述感应电极用于脑电波信号的采集并将脑电波信号通过电缆传导到脑电集成反馈系统，所述脑电集成反馈系统用于通过对脑电波信号的分析，判断驾驶员的疲劳状态，并控制刺激电极的驱动；所述刺激电极通过输出2mA以下的刺激电流，刺激大脑的特定部位，用于神经活动的增强和脑力提升。

具体地，所述脑电集成反馈系统包括脑电信号采集和分析单元、微控制器和刺激驱动单元，所述脑电信号采集和分析单元用于接收感应电极输入的脑电信号，进行放大、滤波，并对其进行处理和分析，进而判断出大脑当前处于何种工作状态；所述微控制器用于接收脑电信号采集和分析单元的输出信号，并驱动刺激驱动单元对大脑活性进行微电流刺激，对脑电活动进行闭环反馈控制；所述刺激驱动单元用于产生小于2mA的微电流，驱动刺激电极对大脑进行微电流刺激。为了使刺激达到理想的效果，微电流的输出可以选用不同的脉冲波形，如方波、三角波、正弦波等形式。

所述脑电集成反馈系统还包括供电单元，用于给整个装置提供电源。优选地，所述供电单元为锂电池。

优选地，所述感应电极采用干电极。

可选地，微控制器可以集成或外接低功耗无线通信单元，如蓝牙4.0/4.1，使驾驶员的大脑活性状态信号可以分享给其它系统，如后台监控系统或车载状态指示系统。

其中，所述头部支架的端部向下弯曲，用于放置在耳后，构成耳挂式结构，便于佩戴。

或者所述头部支架的端部设有伸缩结构，如采用松紧带或锁链进行结构固定，松紧可调，用户佩戴更舒适。并且适合不同头型的人佩戴。

本实用新型方法具有如下优点：

1)本实用新型通过采用脑电波信号实现驾驶员疲劳状态检测，比眼动检测等方法的判据更为准确；

2)采用直流电刺激增强大脑活性，直接改善大脑的疲劳状态，比震动提醒、音效提醒等方法更直接有效；

3)集成脑电检测和直流电刺激于一体的一体化设计，使人体的在线反馈控制更有效，同时使产品的形式更简洁，便于佩戴。

附图说明

图1是挂耳式头戴式防疲劳驾驶装置；

图2是伸缩式头戴式防疲劳驾驶装置；

图3是头戴式防疲劳驾驶装置的工作原理图；

图中，1-头部支架，2-感应电极，3-刺激电极，4-脑电集成反馈系统，11-伸缩结构。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型的具体实施例。虽然附图中显示了本实用新型的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本实用新型的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本实用新型的范围。本实用新型的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

头戴式防疲劳驾驶装置，如图1和2所示，所述装置包括头部支架1，设置在头部支架上的感应电极2、刺激电极3和脑电集成反馈系统4，所述头部支架1具有管状通道，用于放置感应电极2、刺激电极3、脑电集成反馈系统4之间的连接电缆，所述感应电极2用于脑电波信号的采集并将脑电波信号通过电缆传导到脑电集成反馈系统4，所述脑电集成反馈系统4用于通过对脑电波信号的分析，判断驾驶员的疲劳状态，并控制刺激电极3的驱动；所述刺激电极3通过输出2mA以下的刺激电流，刺激大脑的特定部位，用于神经活动的增强和脑力提升。

具体地，所述脑电集成反馈系统4包括脑电信号采集和分析单元、微控制器和刺激驱动单元，所述脑电信号采集和分析单元用于接收感应电极2输入的脑电信号，进行放大、滤波，并对其进行处理和分析，进而判断出大脑当前处于何种工作状态；所述微控制器用于接收脑电信号采集和分析单元的输出信号，并驱动刺激驱动单元对大脑活性进行微电流刺激，对脑电活动进行闭环反馈控制；所述刺激驱动单元用于产生小于2mA的微电流，驱动刺激电极3对大脑进行微电流刺激。

可选地，微控制器可以集成或外接低功耗无线通信单元，如蓝牙4.0/4.1，使驾驶员的大脑活性状态信号可以分享给其它系统，如后台监控系统或车载状态指示系统。

所述脑电集成反馈系统还包括供电单元，用于给整个装置提供电源。优选地，所述供电单元为锂电池。

优选地，所述感应电极2采用干电极。

其中，所述头部支架1的端部向下弯曲(见图1)，用于放置在耳后，构成耳挂式结构，便于佩戴。

或者所述头部支架1的端部具有伸缩结构11(见图2)，采用松紧带或锁链进行结构固定，松紧可调，用户佩戴更舒适。

本实用新型的工作原理为：

在使用时，将驾驶装置佩戴于头上，如图3所示，开启工作电源，供电单元开始给整个装置供电，首先感应电极2采集在体表检测出微弱的脑电(EEG)信号，然后通过电极导联耦合到差动放大器中进行适当放大，最后传导到脑电集成反馈系统中，其中脑电集成反馈系统中的脑电信号采集和分析单元接收感应电极2输入的脑电信号，进行放大、滤波，并对其进行处理和分析，进而判断出大脑当前处于何种工作状态，其中，脑电信号的频率分为4种频率：a)δ波，特征频率为0.5～4Hz，特征幅度为20～200uV；b)θ波，特征频率为4～8Hz，特征幅度为100～150uV；c)α波，特征频率为8～13Hz，特征幅度为20～100uV；d)β波，特征频率为13～30Hz，特征幅度为5～20uV。当脑电信号特征检测结果为δ或θ波时，说明大脑处于深度睡眠或疲劳工作状态，此时脑电采集和分析单元会输出信号给微控制器用于驱动刺激驱动单元刺激大脑活动增强；采用闭环反馈控制原理，通过脑电集成反馈系统检测驾驶员的疲劳状态并控制经颅直流电流刺激(tDCS)设备，进行脑部活动的增强，使大脑工作于清醒状态，从而起到防疲劳驾驶的作用。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (8)

1.头戴式防疲劳驾驶装置，其特征在于，所述装置包括头部支架(1)，设置在头部支架上的感应电极(2)、刺激电极(3)和脑电集成反馈系统(4)，所述头部支架具有管状通道，用于放置感应电极(2)、刺激电极(3)、脑电集成反馈系统(4)之间的连接电缆，所述感应电极(2)用于脑电波信号的采集并将脑电波信号通过电缆传导到脑电集成反馈系统(4)，所述脑电集成反馈系统(4)用于通过对脑电波信号的分析，判断驾驶员的疲劳状态，并控制刺激电极(3)的驱动；所述刺激电极(3)通过输出2mA以下的刺激电流，刺激大脑的特定部位，用于神经活动的增强和脑力提升。

2.根据权利要求1所述的头戴式防疲劳驾驶装置，其特征在于，所述脑电集成反馈系统(4)包括脑电信号采集和分析单元、微控制器和刺激驱动单元，所述脑电信号采集和分析单元用于接收感应电极输入的脑电信号，进行放大、滤波，并对其进行处理和分析，进而判断出大脑当前处于何种工作状态；所述微控制器用于接收脑电信号采集和分析单元的输出信号，并驱动刺激驱动单元对大脑活性进行微电流刺激，对脑电活动进行闭环反馈控制；所述刺激驱动单元用于产生小于2mA的微电流，驱动刺激电极对大脑进行微电流刺激。

3.根据权利要求2所述的头戴式防疲劳驾驶装置，其特征在于，所述脑电集成反馈系统(4)还包括供电单元，用于给整个装置提供电源。

4.根据权利要求3所述的头戴式防疲劳驾驶装置，其特征在于，所述供电单元为锂电池。

5.根据权利要求1所述的头戴式防疲劳驾驶装置，其特征在于，所述感应电极(2)采用干电极。

6.根据权利要求1所述的头戴式防疲劳驾驶装置，其特征在于，所述头部支架(1)的端部向下弯曲。

7.根据权利要求1所述的头戴式防疲劳驾驶装置，其特征在于，所述头部支架(1)的端部设有伸缩结构(11)。

8.根据权利要求7所述的头戴式防疲劳驾驶装置，其特征在于，所述伸缩结构(11)为松紧带或锁链。