DE202011001698U1

DE202011001698U1 - Einrichtung zum frühzeitigen Erkennen und Melden von nachlassender Aufmerksamkeit beim Autofahren und anderen sicherheitsrelevanten Tätigkeiten

Info

Publication number: DE202011001698U1
Application number: DE202011001698U
Authority: DE
Original assignee: Arbenz Dietrich Dr
Current assignee: Arbenz Dietrich Dr
Priority date: 2011-01-19
Filing date: 2011-01-19
Publication date: 2011-04-14
Anticipated expiration: 2021-01-20

Abstract

Einrichtung zum frühzeitigen Erkennen und Melden von nachlassender Aufmerksamkeit beim Autofahren und anderen sicherheitsrelevanten Tätigkeiten, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung und Auswertung von Augenlidschlagfrequenz und Dauer der Augenlidschließung ein Sende-Element (4) einen nicht sichtbaren (infraroten oder ultravioletten) Lichtstrahl (10) auf das Gesicht der zu überwachenden Person aussendet und dass dieser Lichtstrahl, soweit von einem auf dem Augenlid dieser Person angebrachten Spiegelplättchen (7) reflektiert, als reflektierter Lichtstrahl (11) von einem Empfangselement (5) aufgenommen und in der Einrichtung ausgewertet wird.

Description

Die Erfindung gehört zum Gebiet der Kraftfahrzeugführer-Assistenzsysteme.
Es ist bekannt, dass der Sekundenschlaf heute eine wesentliche Ursache für schwere (Auto-)Unfälle darstellt. Die Erfindung beinhaltet eine Einrichtung, die es erlaubt, die sich im Sekundenschlaf manifestierende, müdigkeitsbedingt nachlassende Aufmerksamkeit beim Autofahren und anderen sicherheitsrelevanten Tätigkeiten frühzeitig zu erkennen und ihr als Ursache schwerer Unfälle entgegenzuwirken.
Es sind beim Menschen eine Reihe biologischer Parameter bekannt, die mehr oder weniger präzis Rückschlüsse auf eine müdigkeitsbedingt nachlassende Aufmerksamkeit erlauben. Genannt seien hier der Pulsschlag, die elektrische Leitfähigkeit der Hautoberfläche, die Gehirnströme (EEG) und Herzströme (EKG), die Frequenz der Lenkradbewegungen, Veränderungen der Iris sowie Dauer und Häufigkeit des Augenlidschlags. Hierzu sei beispielhaft hingewiesen auf die Patente DE 10 2006 045 742 A1 , DE 10 2005 017 242 A1 , DE19621435A1 , DE10223210A1 und DE 10 2005 001 230 A1 sowie US4875030 , US3953831 und US5311877 .
Alle Verfahren, die auf der Registrierung und Auswertung von Veränderungen solcher Parameter, als Abweichung vom Normalwert im Wachzustand, beruhen, sind aus mehreren Gründen problematisch

– die Messung der Parameter ist mit „vernünftigem” Aufwand wenig exakt, was Fehlalarme und/oder, trotz beginnendem Sekundenschlaf, Nicht-Alarme zur Folge haben kann
– die Verfahren sind wenig zuverlässig, weil die Normalwerte dieser Parameter im Wachzustand personenindividuell – und darüber hinaus tageszeit- und belastungsabhängig – unterschiedlich sein können
– die Apparaturen zur Messung des benutzten Parameters (z. B. EEG-Messelektroden am Kopf, Elektroden zur Leitfähigkeitsmessung an den Händen, Spezialbrillen mit integrierter Elektronik und Stromversorgung) sind aus Benutzersicht umständlich bzw. in ihrer Handhabung praxixfremd, so dass solche Verfahren von Fahrzeuglenkern nicht angenommen werden
– die Verfahren sind technisch komplex, so dass sie als Fahrer-Assistenzsystem in das Fahrzeug systemintegriert werden müssen und damit nur für Neufahrzeuge verfügbar gemacht werden können.

Deshalb gibt es in der Praxis heute trotz einer größeren Anzahl erteilter Patente erst ganz wenige in der Einführung befindliche Verfahren zur Lösung des Problems, und diese werden wegen ihrer notwendigen Integration mit anderen Fahrzeugsystemen und -komponenten nur bei Neufahrzeugen angeboten. Damit ist die aus volkswirtschaftlichen und ethischen Gründen wünschenswerte schnelle Einführung dieser Verfahren von der Erneuerung des bestehenden Fahrzeug- bzw. Maschinenbestands abhängig, die selbst im Idealfall weit über ein Jahrzehnt dauern wird.
Die Problematik wird mit den in den Schutzansprüchen aufgeführten Merkmalen gelöst.
Für das frühzeitige Erkennen und Melden einer nachlassenden Wachsamkeit nutzt die Erfindung den Augenlidschlag. Dabei wird ein von einem Sende-Element kontinuierlich ausgesandter unsichtbarer (infraroter oder ultravioletter) Lichtstrahl durch ein auf dem Augenlid der zu überwachenden Person angebrachtes reflektierendes Spiegelplättchen bei geschlossenem Augenlid zurückreflektiert und von einem Empfangs-Element in zeitproportionale elektrische Impulse umgewandelt. In einer elektronischen (z. B. speicherprogrammierten) Logikbaugruppe werden die empfangenen Impulse sodann ausgewertet. Diese Auswertung erfolgt zweistufig: In einer „Initialisierungsphase” werden die für den momentanen Wachzustand einer Person aktuellen Werte für Augenlidschlagfrequenz und Dauer der Lidschließung über einen gewissen Zeitraum gemessen und deren Mittelwerte als Referenzwerte gespeichert; damit wird die Einrichtung auf die individuellen Momentanwerte des Benutzers kalibriert. In der nachfolgenden aktiven Überwachungsphase werden die laufend ermittelten Messwerte dann mit diesen benutzerindividuellen Referenzwerten verglichen und bei Abweichungen, die ein gewisses Maß überschreiten, Alarm ausgelöst.
Der ausgesendete Lichtstrahl kann moduliert werden. Die Einrichtung lässt dann bei der Auswertung alle diejenigen empfangenen Lichtstrahlen unberücksichtigt, die nicht ebenfalls diese Modulation enthalten; damit werden durch fremde Lichtquellen induzierte Fehlfunktionen minimiert.
Lichtstrahl-Sende- und -Empfangs-Elememt – sowie bei Nachrüstung die Mess-, Auswerte- und Alarmeinrichtungen – werden vorzugsweise am Fahrzeug-Innenspiegel angebracht, da damit die optische Ausrichtung des reflektierten Lichtstrahls zum Empfänger auf einfache Weise sichergestellt wird. Das reflektierende Spiegelplättchen, das auf demjenigen Augenlid anzubringen ist, welches dem Fahrzeug-Innenspiegel am nächsten liegt, wird vorzugsweise selbstklebend ausgeführt.
Mit der Erfindung wird mittels einer einfach zu benutzenden Einrichtung – die auch jederzeit ohne teuren Installationsaufwand in vorhandenen Fahrzeugen eingesetzt werden kann – eine nachlassende Aufmerksamkeit beim Autofahren und anderen sicherheitsrelevanten Tätigkeiten zuverlässig erkannt und gemeldet.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in den Schutzansprüchen dargestellt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der Zeichnung erläutert:

– ein selbstklebendes „reflektierendes Spiegelplättchen” (7) wird auf dem Augenlid angebracht, das dem Fahrzeug-Innenspiegel (9) am nächsten liegt
– der Stecker (1) der Überwachungseinrichtung wird in die Zigarettenanzünder-Steckdose eingesteckt; damit leuchtet die rote LED (2) kontinuierlich
– mit Tastendruck (6) wird die Initialisierungsphase zum Kalibrierung der Einrichtung eingeleitet; die rote LED (2) blinkt jetzt. Beim Kalibrieren sendet das Sende-Element (4) einen unsichtbaren Lichtstrahl (10), der, solange das Augenlid geschlossen ist, vom Spiegelplättchen (7) reflektiert und vom Empfangs-Element (5) aufgenommen wird. Die Einrichtung misst und ermittelt daraus Augenlidschlagfrequenz und Dauer der Lidschließung
– nach einem festgelegten Zeitraum von z. B. einer Minute wird, soweit die einzelnen Messwerte alle innerhalb eines vordefinierten Bereichs liegen, die Initialisierungsphase abgeschlossen; aus den einzelnen Messwerten werden nun zwei Mittelwerte errechnet und als Referenzwerte gespeichert. Jetzt erlischt die blinkende rote LED (2) und die grüne LED (3) leuchtet kontinuierlich
– bei Unregelmäßigkeiten in der Initialisierungsphase leuchtet dagegen die rote LED (2) wieder kontinuierlich; mit Tastendruck (6) kann dann eine neue Initialisierungsphase gestartet werden
– Bei positiv abgeschlossener Initialisierung beginnt selbsttätig die Phase der aktiven Überwachung der Wachsamkeit; die Einrichtung vergleicht dazu kontinuierlich Augenlidschlagfrequenz und Dauer der Lidschließung mit den gespeicherten Referenzwerten
– weicht in der aktiven Überwachungsphase ein Messwert um mehr als einen voreingestellten Prozentsatz vom Referenzwert ab, gibt der Alarmgeber (12) akustischen Alarm; gleichzeitig erlischt die grüne LED (3) und die rote LED (2) leuchtet wieder kontinuierlich
– mit Druck auf die Taste (6) wird der Alarm abgeschaltet, eine neue Initialisierungsphase beginnt und die rote LED (2) blinkt wieder.

Bezugszeichenliste

1: Stecker
2: LED rot
3: LED grün
4: Sende-Element
5: Empfangs-Element
6: Taste
7: Spiegelplättchen auf Augenlid
8
9: Innenspiegel
10: Lichtstrahl
11: Reflektierter Lichtstrahl
12: Alarmgeber

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102006045742 A1 [0003]
DE 102005017242 A1 [0003]
DE 19621435 A1 [0003]
DE 10223210 A1 [0003]
DE 102005001230 A1 [0003]
US 4875030 [0003]
US 3953831 [0003]
US 5311877 [0003]

Claims

Einrichtung zum frühzeitigen Erkennen und Melden von nachlassender Aufmerksamkeit beim Autofahren und anderen sicherheitsrelevanten Tätigkeiten, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung und Auswertung von Augenlidschlagfrequenz und Dauer der Augenlidschließung ein Sende-Element (4) einen nicht sichtbaren (infraroten oder ultravioletten) Lichtstrahl (10) auf das Gesicht der zu überwachenden Person aussendet und dass dieser Lichtstrahl, soweit von einem auf dem Augenlid dieser Person angebrachten Spiegelplättchen (7) reflektiert, als reflektierter Lichtstrahl (11) von einem Empfangselement (5) aufgenommen und in der Einrichtung ausgewertet wird.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie sich – manuell eingeleitet oder periodisch automatisch – während eines definierten Zeitraums selbst kalibriert, und zwar individuell für die zu überwachende Person hinsichtlich a. der momentanen Frequenz ihres Augenliedschlags und b. der momentanen Dauer ihrer Augenlidschließung.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtstrahl (10) – z. B. mit einer überlagerten Frequenz – moduliert wird und die Einrichtung bei der Auswertung alle empfangenen Lichtstrahlen (11) unberücksichtigt lässt, die nicht ebenfalls diese Modulation enthalten.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie im Minimum eine Taste (6) (= „Aktivierungstaste”) und mehrere Leuchtanzeigen (2) und (3) besitzt, die dem Benutzer den Zustand der Einrichtung signalisieren.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Initialisierungsphase zur Selbstkalibrierung durch kurzen Druck auf eine Taste (6) eingeleitet wird.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Initialisierungsphase nur dann positiv abgeschlossen wird, wenn die Messwerte für den empfangenen reflektierten Lichtstrahl während dieser Zeit immer innerhalb voreingestellter Grenzen bzgl. Augenliedschlagfrequenz und Dauer der Lidschließung liegen.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach positivem Abschluss der Initialisierungsphase als Mittelwert der gemessenen Einzelwerte je ein Referenzwert für Augenlidschlagfrequenz und Dauer der Lidschließung gebildet und gespeichert wird und dass dies dem Benutzer signalisiert wird, womit gleichzeitig die aktive Überwachungsphase beginnt.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Initialisierungsphase nicht positiv abgeschlossen wird, dies dem Benutzer gleichfalls signalisiert wird und dass daraufhin durch Tastendruck (6) – oder automatisch – eine erneute Initialisierung eingeleitet werden kann.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der aktiven Überwachungsphase die aktuellen Messwerte für Augenlidschlagfrequenz und Dauer der Lidschließung kontinuierlich mit den in der Initialisierungsphase gebildeten Referenzwerten verglichen werden.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie über Alarmgeber (12) Alarm gibt, wenn ein aktuell gemessener Wert um mehr als einen voreingestellten Prozentsatz von dem in der Initialisierungsphase ermittelten Referenzwert abweicht.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozentsatz der alarmauslösenden Abweichung für jeden der beiden Referenzwerte getrennt innerhalb bestimmter Grenzen manuell eingestellt werden kann.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Alarmgeber nach Alarmauslösung mit einem niedrigen Signal (z. B. leisen Ton oder Tonfolge) beginnt, das in seiner Intensität (z. B. Lautstärke) sehr schnell ansteigt und so sofortige Aufmerksamkeit erzwingt.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Alarmauslösung mittels Druck auf die Taste (6) der Alarm abgeschaltet wird und damit selbsttätig eine neue Initialisierung beginnt.