DE2556914B1

DE2556914B1 - Verfahren und Vorrichtung zur UEberwachung des Ermuedungsgrades

Info

Publication number: DE2556914B1
Application number: DE19752556914
Authority: DE
Inventors: Friedrich Scheuerecker
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-12-17
Filing date: 1975-12-17
Publication date: 1977-03-31

Description

Zu berücksichtigen ist, daß die Hornhaut aufgrund ihrer Krümmung parallel einfallende Strahlen divergierend reflektiert. Man muß also dafür sorgen, daß der Empfänger entsprechend empfindlich ist Verbesserte Voraussetzungen ergeben sich, wenn das Auge mit einem Kegel aus konvergierenden elektromagnetischen Wellen angestrahlt wird. Damit läßt sich die Divergenz der Reflektion vermindern oder aufheben. Zu beachten ist, daß möglichst nicht mit einem zu stark gebündelten Strahl gearbeitet werden sollte, da sonst geringfügige Fehlanpassungen dazu führen, daß der reflektierte Strahl am Empfänger vorbeigeht. Zu beachten ist ferner, daß die elektromagnetischen Wellen nicht direkt vom Sender zum Empfänger gelangen können.
Der Empfänger kann erheblichen Störeinwirkungen durch Fremdeinstrahlung unterworfen sein. Um dennoch die erforderliche Funktionssicherheit zu garantieren, besteht eine weitere vorteilhafte Möglichkeit darin, daß amplitudenmodulierte und/oder frequenzmodulierte elektromagnetische Wellen verwendet werden, wobei nach der Reflektion eine entsprechende Filterung stattfindet. Damit können Störeinflüsse vollständig oder mindestens in ausreichendem Umfange eliminiert werden.
Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung eignet sich insbesondere eine solche Vorrichtung, bei der dem Empfänger ein Integrationsglied mit geeigneter Zeitkonstante nachgeschaltet ist. Damit läßt sich ganz besonders genau jede Veränderung des Ermüdungsgrades messen und anzeigen. Vorzugsweise ist das Integrationsglied einstellbar. Man kann dann, ausgehend von einem beliebig gewählten Grundzustand unterschiedliche Zunahmen des Ermüdungsgrades anzeigen. Auch kann man gewisse Anpassungen an individuelle Gegebenheiten (Häufigkeit des Lidreflexes, unterschiedliche Schließzeiten) vornehmen.
Vorzugsweise sind mindestens der Sender und der Empfänger am Gestell einer Brille angeordnet. Damit wird die Vorrichtung unabhängig von den natürlichen Bewegungen der Versuchsperson bzw. des Fahrers. Die Abstände zwischen Sender, Auge und Empfänger bleiben konstant, d. h., die Vorrichtung arbeitet unter konstanten Bedingungen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung, F i g. 2 ein entsprechendes Blockdiagramm.
Bei der Darstellung nach Fig. 1 handelt es sich um den Grundriß eines Brillengestells 1, welches einen Sender 2 und einen Empfänger 3 trägt. Der Sender 2 sendet ein konvergierendes Bündel elektromagnetischer Wellen auf die gestrichelt dargestellte Hornhaut 4 des Auges. Solange das Auge geöffnet ist, werden diese Wellen divergierend in Richtung auf den Empfänger 3 reflektiert. Bei geschlossenem Auge unterbleibt diese Reflektion.
Das Blockdiagramm nach F i g. 2 zeigt wiederum den Sender 2, die gestrichelt dargestellte Hornhaut 4, den Empfänger 3 und den Verlauf der elektromagnetischen Wellen. Es handelt sich um frequenzmodulierte Wellen, und der Empfänger 3 ist dementsprechend mit einer geeigneten Selektionseinrichtung in Form eines Filters od. dgl. versehen. An den Sender 3 schließt sich ein Integrationsglied 5 mit geeigneter Zeitkonstante an.
Letzteres steuert einen Lautsprecher 6. Dieser kann sich, wie in F i g. 1 angedeutet, an einem der Brillenbügel befinden.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Überwachung des Ermüdungsgrades, insbesondere für Autofahrer u.dgl., dadurch gekennzeichnet, daß elektromagnetische Wellen, insbesondere im Frequenzbereich des sichtbaren Lichtes und in anschließenden Grenzbereichen, auf das Auge gerichtet, dort bei geöffnetem Auge von der feuchten Hornhaut reflektiert und anschließend von einem Empfänger aufgenommen werden, wobei die durch das Schließen des Auges hervorgerufenen Reflektionsunterbrechungen zur Anzeige des Ermüdungsgrades ausgewertet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektionsunterbrechungen über der Zeit summiert und zum Auslösen eines Anzeige-, insbesondere eines akustischen Warnsignals verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Intensität des Signals mit zunehmender Aufsummierung steigert.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Auge mit einem Kegel aus konvergierenden elektromagnetischen Wellen angestrahlt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß amplitudenmodulierte und/oder frequenzmodulierte elektromagnetische Wellen verwendet werden, wobei nach der Reflektion eine entsprechende Filterung stattfindet.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Empfänger ein Integrationsglied mit geeigneter Zeitkonstante nachgeschaltet ist
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Integrationsglied einstellbar ist
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der Sender und der Empfänger am Gestell einer Brille angeordnet sind.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Überwachung des Ermüdungsgrades, insbesondere für Autofahrer u. dgl.

Da mit zunehmender Ermüdung die Konzentrationsfähigkeit und dementsprechend die Aufmerksamkeit des Menschen nachläßt, spielt der Ermüdungsgrad in vielen Fällen eine wesentliche Rolle. Das Risiko von Fehlreaktionen oder überhaupt von mangelnden Reaktionen steigt bei erhöhtem Ermüdungsgrad erheblich an.

Die Auswirkungen sind natürlich insbesondere im Straßenverkehr, im Schienenverkehr u. dgl. gravierend.

Im Zusammenhang mit Schienenfahrzeugen kennt man Einrichtungen, die vom Fahrer ständig betätigt werden müssen, um sicherzustellen, daß der Fahrer bei Bewußtsein ist. Ferner hat man Autobahnen mit Ratterstreifen begrenzt, welche die Fahrgeräusche stark erhöhen, sobald sie von einem Reifen überrollt werden.

Alle diese Einrichtungen werden erst dann wirksam, wenn der Fahrer bereits das Bewußtsein verloren oder aber einen Ermüdungsgrad erreicht hat, der diesem Zustand praktisch gleichkommt In vielen Fällen wird dann jede Warnung oder jeder vom Fahrer unabhängige Eingriff zu spät sein. Insbesondere bleibt derjenige weite Zwischenbereich unerfaßt, der zwischen erhöhter Ermüdung und praktisch absoluter Fahrunfähigkeit liegt Die Erfindung richtet sich auf die Schaffung einer Möglichkeit, den Ermüdungsgrad tatsächlich zu überwachen, d. h., ausgehend von einem vorgegebenen Zustand oder einem Normalzustand die Zunahme der Ermüdung festzustellen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß elektromagnetische Wellen, insbesondere im Frequenzbereich des sichtbaren Lichtes und in anschließenden Grenzbereichen, auf das Auge gerichtet, dort bei geöffnetem Auge von der feuchten Hornhaut reflektiert und anschließend von einem Empfänger aufgenommen werden, wobei die durch das Schließen des Auges hervorgerufenen Reflektionsunterbrechungen zur Anzeige des Ermüdungsgrades ausgewertet werden.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß mit zunehmender Ermüdung die Häufigkeit des Lidreflexes ansteigt und die jeweilige Schließzeit des Lides immer länger wird. Dementsprechend schlägt die Erfindung vor, die Schließzeiten zu überwachen. Hierzu bedient sich die Erfindung des Effektes, daß die feuchte Hornhaut, insbesondere im Bereiche der dunklen Pupille, wesentlich bessere Reflektionseigenschaften besitzt als das Lidgewebe. Dementsprechend werden elektromagnetische Wellen von der Hornhaut so reflektiert, daß man sie anschließend in einem Empfänger aufnehmen kann. Treffen diese elektromagnetischen Wellen auf das geschlossene Auge, d. h., auf das Lidgewebe, so ist die auftretende Reflektion so schwach, daß der Empfänger praktisch keine Leistung aufnimmt. Das Ausbleiben reflektierter elektromagnetischer Wellen wird dementsprechend ausgewertet.

Besonders vorteilhaft ist es, die Reflektionsunterbrechungen über der Zeit zu summieren und zum Auslösen eines Anzeige-, insbesondere eines akustischen Warnsignals zu verwenden. Das Aufsummieren kann in unterschiedlicher Weise vor sich gehen.

Beispielsweise kann ein Anzeigesignal dann ausgelöst werden, wenn das Auge länger als eine vorbestimmte Zeit geschlossen bleibt. Man kann jedoch auch die einzelnen Schließzeiten über eine vorbestimmte Zeitspanne integrieren und das Anzeigesignal bei Überschreiten eines Schwellwertes auslösen. Schließlich lassen sich beide Möglichkeiten miteinander kombinieren. Die Art der Anzeige ist beliebig, insbesondere wenn Testreihen oder andere Versuche aufgenommen werden. Dient das Verfahren hingegen zur Überwachung des Fahrers oder Piloten im Einsatz, so wird man selbstverständlich ein akustisches Warnsignal vorziehen. Insbesondere dabei ist es von Vorteil, daß sich die Intensität des Signals mit zunehmender Aufsummierung steigert. Man wird die Maximalintensität dann einsetzen lassen, wenn das Auge ununterbrochen länger als vorgegeben geschlossen bleibt.