ITBS20100189A1 - METHOD AND DEVICE FOR THE DETECTION OF A PHYSIOLOGICAL STATE OF PRE-INSERTION - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
La presente invenzione riguarda un metodo ed un dispositivo per la rilevazione di uno stato fisiologico di pre-assopimento, in particolare per la prevenzione del cosiddetto “colpo di sonno†di un conducente alla guida di un veicolo. The present invention relates to a method and a device for detecting a physiological state of pre-drowsiness, in particular for the prevention of the so-called â € œsleep strokeâ € of a driver driving a vehicle.
Come noto, una larga parte degli incidenti stradali o sul lavoro avvengono per disattenzione del conducente di una macchina dovuta a stanchezza e quindi ad uno stato di assopimento. As is known, a large part of road or work accidents occur due to the car driver's inattention due to fatigue and therefore to a state of drowsiness.
Sono già stati proposti dispositivi in grado di rilevare lo stato di assopimento del conducente e di generare quindi un segnale di allarme. Ad esempio, dispositivi noti rilevano l’inclinazione del capo e/o l’attività motoria degli occhi del conducente, confrontando i dati ottenuto con valori di soglia prestabiliti. Devices have already been proposed that can detect the driver's drowsiness and therefore generate an alarm signal. For example, known devices detect the inclination of the head and / or the motor activity of the driver's eyes, comparing the data obtained with predetermined threshold values.
Tuttavia, si à ̈ osservato che in molti casi questi dispositivi intervengono quando ormai lo stato di assopimento à ̈ sopravvenuto ed il conducente del mezzo ha un livello di attenzione quasi nullo o comunque ben al di sotto di quello richiesto per una guida sicura. In questi casi, quindi, i dispositivi noti potrebbero non essere utili a prevenire un incidente. However, it has been observed that in many cases these devices intervene when the state of drowsiness has already occurred and the driver of the vehicle has an almost zero level of attention or in any case well below that required for safe driving. In these cases, therefore, known devices may not be useful in preventing an accident.
Scopo della presente invenzione à ̈ quello di proporre un metodo ed un dispositivo di rilevazione di uno stato fisiologico pericoloso per la guida, prima che questo si trasformi in uno stato di assopimento. The purpose of the present invention is to propose a method and a device for detecting a physiological state that is dangerous for driving, before this changes into a state of drowsiness.
Tale scopo à ̈ conseguito con un metodo di rilevazione in accordo con la rivendicazione 1 e con un dispositivo secondo la rivendicazione 7. Le rivendicazioni dipendenti descrivono forme di realizzazione preferite o vantaggiose del metodo e del dispositivo di rilevazione proposti. This object is achieved with a detection method according to claim 1 and with a device according to claim 7. The dependent claims describe preferred or advantageous embodiments of the proposed detection method and device.
Le caratteristiche e i vantaggi del metodo e del dispositivo di rilevazione secondo l’invenzione risulteranno comunque evidenti dalla descrizione di seguito riportata di suoi esempi preferiti di realizzazione, dati a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento alle allegate figure, in cui: The characteristics and advantages of the method and of the detection device according to the invention will in any case be evident from the following description of its preferred embodiment examples, given by way of non-limiting indication, with reference to the attached figures, in which:
- La figura 1 illustra uno schema a blocchi di un esempio di dispositivo di rilevazione secondo l’invenzione; - Figure 1 illustrates a block diagram of an example of a detection device according to the invention;
- La figura 2 illustra un diagramma in cui sono riportati un elettrocardiogramma ed un segnale R-R rappresentativo della frequenza degli impulsi ventricolari; - Figure 2 illustrates a diagram showing an electrocardiogram and an R-R signal representative of the frequency of the ventricular impulses;
- La figura 3 mostra un esempio delle componenti spettrali del segnale elettrocardiogramma; - Figure 3 shows an example of the spectral components of the electrocardiogram signal;
- La figura 4 à ̈ un diagramma di flusso del metodo di rilevazione secondo l’invenzione; e - Figure 4 is a flow chart of the detection method according to the invention; And
- Le figure 5a-5d mostrano diagrammi relativi alla frequenza cardiaca rilevata, alla deviazione standard dei campioni di frequenza cardiaca acquisiti e all’intervento del dispositivo di segnalazione di una situazione di allarme, in altrettanti esempi di stato fisiologico di un soggetto. - Figures 5a-5d show diagrams relating to the heart rate detected, the standard deviation of the heart rate samples acquired and the intervention of the device for signaling an alarm situation, in as many examples of the physiological state of a subject.
Il metodo di rilevazione secondo l’invenzione si basa sull’analisi della frequenza cardiaca. In particolare, si à ̈ osservato che mentre durante la normale veglia il ritmo cardiaco ha delle variazioni continue, qualche minuto prima dell’assopimento si verifica un costante rilassamento del battito cardiaco, che smette di avere fluttuazioni molto alte e progressivamente diventa più costante. Poiché, proprio per il carattere variabile della frequenza cardiaca in condizioni normali, il dato relativo al numero di battiti al minuto à ̈ difficilmente interpretabile e quindi scarsamente significativo, il metodo di rilevazione proposto prevede di effettuare delle analisi statistiche sulla frequenza cardiaca, in particolare finalizzate ad ottenere un indice di dispersione di un certo numero di campioni della frequenza cardiaca rispetto ad un valore medio. The detection method according to the invention is based on heart rate analysis. In particular, it has been observed that while during normal wakefulness the heart rhythm has continuous variations, a few minutes before drowsiness there is a constant relaxation of the heartbeat, which stops having very high fluctuations and progressively becomes more constant. Since, due to the variable nature of heart rate in normal conditions, the data relating to the number of beats per minute is difficult to interpret and therefore scarcely significant, the proposed detection method involves carrying out statistical analyzes on heart rate, in particular aimed at obtaining a dispersion index of a certain number of heart rate samples with respect to an average value.
Pertanto, si può osservare che nel passaggio da una condizione di normale veglia ad una condizione di rilassamento, che precede uno stato di assopimento, si manifesta una evidente riduzione di tale indice di dispersione. Preferibilmente, l’indice di dispersione utilizzato à ̈ la deviazione standard. Therefore, it can be observed that in the passage from a condition of normal wakefulness to a condition of relaxation, which precedes a state of drowsiness, there is an evident reduction of this dispersion index. Preferably, the dispersion index used is the standard deviation.
L’idea alla base dell’invenzione prevede quindi di monitorare il battito cardiaco di un soggetto, ad esempio il conducente di un veicolo o l’operatore di una macchina, attraverso appositi sensori o elettrodi per la rilevazione dei dati da inviare ad un’unità di controllo. Analizzando ed elaborando correttamente il segnale elettrocardiogramma rilevato, si riesce ad intervenire prima che sopraggiunga il cosiddetto “colpo di sonno†, avvertendo il soggetto che le pulsazioni del cuore analizzate in una finestra temporale precedente indicano che c’à ̈ uno stato di stanchezza che potrebbe portare all’avvento di un assopimento improvviso, e che quindi à ̈ consigliabile una sosta forzata. The idea behind the invention therefore provides for monitoring the heartbeat of a subject, for example the driver of a vehicle or the operator of a car, through special sensors or electrodes for the detection of data to be sent to a control unit. By correctly analyzing and processing the detected electrocardiogram signal, it is possible to intervene before the so-called `` sleep stroke '' occurs, warning the subject that the heartbeats analyzed in a previous time window indicate that there is a state of fatigue which could lead to the advent of a sudden drowsiness, and therefore a forced stop is advisable.
In accordo con una forma generale di realizzazione, il metodo secondo l’invenzione prevede, in una prima fase, di rilevare la frequenza cardiaca a intervalli di tempo prestabiliti. Valori successivi della frequenza cardiaca rilevata vengono quindi memorizzati per essere elaborati. In accordance with a general embodiment, the method according to the invention provides, in a first step, to detect the heart rate at predetermined time intervals. Subsequent measured heart rate values are then stored for processing.
Dopo aver acquisito e memorizzato un certo numero di campioni della frequenza cardiaca, ad intervalli di tempo prestabiliti si calcola un indice di dispersione rispetto ad un valore medio di detti valori successivi della frequenza cardiaca memorizzati. After acquiring and storing a certain number of heart rate samples, a dispersion index is calculated at predetermined time intervals with respect to an average value of said successive stored heart rate values.
Ogni indice di dispersione calcolato viene quindi confrontato con un valore di soglia prestabilito. Ad esempio, detto valore di soglia prestabilito à ̈ ottenuto come valore medio dell’indice di dispersione di un numero di campioni di frequenza cardiaca acquisiti all’inizio del procedimento di rilevazione, quando il soggetto à ̈ sicuramente in uno stato di normale veglia. Poiché si à ̈ osservato che eventi isolati di indice di dispersione inferiore al valore di soglia non sono rappresentativi di uno stato di pre-assopimento, in una successiva fase si verifica se successivi indici di dispersione corrispondono ad una sequenza di allarme prestabilita, identificativa di uno stato fisiologico di pre-assopimento, quindi di una situazione di pericolo. Each calculated dispersion index is then compared with a predetermined threshold value. For example, said predetermined threshold value is obtained as the average value of the dispersion index of a number of heart rate samples acquired at the beginning of the detection procedure, when the subject is certainly in a state of normal wakefulness. . Since it has been observed that isolated events with a dispersion index lower than the threshold value are not representative of a pre-drowsiness state, in a subsequent phase it is verified whether subsequent dispersion indices correspond to a predetermined alarm sequence, identifying a a physiological state of pre-drowsiness, therefore of a dangerous situation.
Preferibilmente, detta sequenza di allarme prestabilita corrisponde ad un numero prestabilito di indici di dispersione successivi di valore inferiore al valore di soglia. In altre parole, si valuta la recidività dell’evento critico di indice di dispersione inferiore al valore di soglia. Preferably, said predetermined alarm sequence corresponds to a predetermined number of successive dispersion indices having a value lower than the threshold value. In other words, the recurrence of the critical event with a dispersion index below the threshold value is assessed.
Dati sperimentali hanno suggerito di scegliere tale numero di ripetizione successive dell’evento critico compreso tra quattro e dieci, preferibilmente sei. Experimental data have suggested choosing such a number of successive repetitions of the critical event between four and ten, preferably six.
In accordo con una forma preferita di realizzazione, il segnale rappresentativo della frequenza cardiaca del soggetto viene analizzata anche dal punto di vista del suo spettro in modo da avere un ulteriore parametro, da combinare con quello legato all’indice di dispersione, identificativo di uno stato di pericolo che precede la condizione di assopimento. In accordance with a preferred embodiment, the signal representing the heart rate of the subject is also analyzed from the point of view of its spectrum in order to have a further parameter, to be combined with that linked to the dispersion index, identifying a state of danger that precedes the condition of drowsiness.
Calcolando la trasformata di Fourier sui campioni di frequenza cardiaca rilevati si ottiene un’informazione sullo spettro della frequenza rilevata (ovvero la densità spettrale di potenza). Come noto, e come appare dalla figura 3, questo spettro à ̈ suddivisibile in tre aree di frequenza distinte: VLF (frequenze molto basse, da 0,01 Hz a 0,04 Hz), LF (frequenza basse, da 0,04 Hz a 0,15 Hz), e HF (frequenze alte, da 0,15 Hz a 0,4 Hz). Quest’ultima banda (HF) à ̈ espressione dell’attività del sistema nervoso parasimpatico e del vagale, che, quando viene attivato, produce un rallentamento del ritmo cardiaco, un aumento del tono muscolare bronchiale, dilatazione dei vasi sanguigni, diminuzione della pressione, rallentamento della respirazione, che diventa più calma e profonda, aumento del rilassamento muscolare, riscaldamento di mani e piedi. Il Sistema Parasimpatico rappresenta la normale risposta dell'organismo ad una situazione di calma, riposo, tranquillità ed assenza di pericoli e stress. Il monitoraggio dell’attività di questa sottobanda della trasformata di Fourier, ed in particolare il controllo costante del rapporto LF/HF, à ̈ quindi molto utile ai fini della prevenzione del colpo di sonno. Infatti, monitorando il valore del rapporto LF/HF si può discernere tra una situazione di normale veglia (LF/HF invariato o crescente) e una situazione di potenziale pericolo, quindi critica, (LF/HF decrescente). By calculating the Fourier transform on the detected heart rate samples, information is obtained on the spectrum of the detected frequency (ie the power spectral density). As is known, and as shown in Figure 3, this spectrum can be divided into three distinct frequency areas: VLF (very low frequencies, from 0.01 Hz to 0.04 Hz), LF (low frequency, from 0.04 Hz) at 0.15Hz), and HF (high frequencies, 0.15Hz to 0.4Hz). This last band (HF) is an expression of the activity of the parasympathetic nervous system and of the vagal, which, when activated, produces a slowing of the heart rhythm, an increase in bronchial muscle tone, dilation of blood vessels, decrease in pressure, slowing of breathing, which becomes calmer and deeper, increased muscle relaxation, warming of hands and feet. The Parasympathetic System represents the normal response of the organism to a situation of calm, rest, tranquility and the absence of dangers and stress. The monitoring of the activity of this sub-band of the Fourier transform, and in particular the constant control of the LF / HF ratio, is therefore very useful for the prevention of sleep stroke. In fact, by monitoring the value of the LF / HF ratio, it is possible to distinguish between a situation of normal wakefulness (LF / HF unchanged or increasing) and a situation of potential danger, therefore critical, (LF / HF decreasing).
La concomitanza dei due fattori, indice di dispersione sottosoglia per un certo numero di campioni e rapporto LF/HF decrescente, permette di rilevare correttamente e senza dubbio l’approssimarsi del colpo di sonno. The concomitance of the two factors, subthreshold dispersion index for a certain number of samples and decreasing LF / HF ratio, allows to correctly and undoubtedly detect the approximation of the sleep stroke.
Verrà ora descritto, con riferimento ai disegni allegati, un esempio di implementazione pratica del metodo di rilevazione secondo l’invenzione. With reference to the attached drawings, an example of practical implementation of the detection method according to the invention will now be described.
Per poter prelevare correttamente e in modo non invasivo il segnale cardiaco, senza limitare la mobilità o la libertà dei movimenti del conducente del mezzo, si possono utilizzare diversi metodi e diversi dispositivi. Tra questi, ad esempio: In order to collect the cardiac signal correctly and in a non-invasive way, without limiting the mobility or freedom of movement of the driver of the vehicle, different methods and different devices can be used. Among these, for example:
- un sensore Fotopletismografico applicato ad un dito, ovvero un ditale che misura la trasparenza del polpastrello, la quale varia in base al flusso sanguigno, tono arterioso dei capillari. Si può ottenere in questo modo il segnale ECG o il tacogramma. - Sensori palmari posti sul volante che fungono da elettrodi e misurano la differenza di potenziale tra la mano destra e la mano sinistra; la differenza di potenziale legata all’attività cardiaca permette così di ottenere il segnale ECG (o semplicemente la frequenza in battiti/minuto). - a Photoplethysmographic sensor applied to a finger, that is a thimble that measures the transparency of the fingertip, which varies according to the blood flow, arterial tone of the capillaries. In this way the ECG signal or the tacogram can be obtained. - Handheld sensors placed on the steering wheel that act as electrodes and measure the potential difference between the right hand and the left hand; the potential difference linked to cardiac activity thus allows to obtain the ECG signal (or simply the frequency in beats / minute).
- Braccialetti contenenti vibrometri MEMS, tecnologia allo stato dell’arte che permette di risalire al segnale ECG (o semplicemente alla frequenza in battiti/minuto) rilevando le vibrazioni impercettibili irradiate in tutto il corpo dal cuore pulsante. - Bracelets containing MEMS vibrometers, a state of the art technology that allows you to trace the ECG signal (or simply the frequency in beats / minute) by detecting the imperceptible vibrations radiated throughout the body by the beating heart.
- Collana contenente accelerometri/vibrometri MEMS, tecnologia allo stato dell’arte che permette di risalire al segnale ECG (o semplicemente alla frequenza in battiti/minuto) attraverso le vibrazioni rilevate dal sensore stesso. E’ molto semplice in questo caso associare anche il segnale legato al respiro, direttamente rilevabile dalla collana collegata al petto. - Necklace containing MEMS accelerometers / vibrometers, a state-of-the-art technology that allows to trace the ECG signal (or simply the frequency in beats / minute) through the vibrations detected by the sensor itself. In this case it is very simple to also associate the signal linked to the breath, directly detectable by the necklace connected to the chest.
- Fascia toracica che attraverso degli elettrodi e un’elettronica di controllo rileva il segnale cardiaco ECG (o semplicemente la frequenza in battiti/minuto). Poiché ai fini del metodo di rilevazione secondo l’invenzione, del segnale cardiaco interessa solamente la frequenza, ovvero l’intervallo R-R tra impulsi ventricolari successivi, il segnale rilevato da un sensore o da elettrodi 10 (figura 1) viene amplificato e filtrato da uno stadio di amplificazione 12 in modo da ottenere un segnale 13 (ad esempio un elettrocardiogramma) adatto ad essere fornito ad un circuito di condizionamento 14 comprendente in particolare un comparatore di livello. Quest’ultimo genera quindi in uscita un segnale ad impulsi 15 che rappresenta gli intervalli di tempo T1, T2, T3, … tra gli impulsi ventricolari R e che, appositamente regolato, permette una compatibilità con la logica TTL necessaria per trasferire gli impulsi ottenuti ad un’unità di elaborazione a microcontrollore 16. I dati rilevati ed elaborati dall’unità a microcontrollore 16 vengono inviati ad un dispositivo di visualizzazione e segnalazione 18 che, in caso di situazione critica, provvede ad emettere un segnale di allarme. - Chest strap which, through electrodes and a control electronics, detects the ECG cardiac signal (or simply the frequency in beats / minute). Since for the purposes of the detection method according to the invention, the heart signal only affects the frequency, i.e. the R-R interval between successive ventricular impulses, the signal detected by a sensor or by electrodes 10 (figure 1) is amplified and filtered by an amplification stage 12 so as to obtain a signal 13 (for example an electrocardiogram) suitable for being supplied to a conditioning circuit 14 comprising in particular a level comparator. The latter therefore generates at the output a pulse signal 15 which represents the time intervals T1, T2, T3, â € ¦ between the ventricular pulses R and which, specially adjusted, allows compatibility with the TTL logic necessary to transfer the pulses obtained from a microcontroller processing unit 16. The data detected and processed by the microcontroller unit 16 are sent to a display and signaling device 18 which, in the event of a critical situation, emits an alarm signal .
La figura 2 mostra un esempio di segnale ECG 13 (in alto) ottenuto dallo stadio di amplificazione e filtraggio e del relativo segnale ad impulsi R-R 15 (in basso), in uscita dal circuito comparatore di livello, legato al solo impulso ventricolare, necessario per calcolare la frequenza cardiaca in battiti/minuto. Figure 2 shows an example of an ECG signal 13 (top) obtained from the amplification and filtering stage and of the related R-R 15 pulse signal (bottom), output from the level comparator circuit, linked only to the ventricular pulse, necessary for calculate heart rate in beats / minute.
Come anticipato sopra, da analisi effettuate sui dati registrati legati alla frequenza cardiaca (calcolata tramite la distanza dei picchi R-R), si nota, già qualche minuto prima dell’assopimento, un costante rilassamento del battito cardiaco, che porta le fluttuazioni cardiache ad attenuarsi e quindi a valori di deviazione standard sempre minori. As anticipated above, from analyzes carried out on the recorded data related to heart rate (calculated through the distance of the R-R peaks), a constant relaxation of the heartbeat can be noted, already a few minutes before drowsiness, which leads to cardiac fluctuations to attenuate and therefore to ever smaller standard deviation values.
Monitorando la deviazione standard utilizzando una finestra mobile, ad esempio di 5 minuti, durante i quali si calcola la deviazione standard ogni 10 secondi, ottenendo quindi 30 campioni, si à ̈ notato che qualora il valore della deviazione standard negli istanti successivi sia inferiore ad un determinato valore di soglia, ad esempio scelta in base ai dati sperimentali rilevati (nelle analisi effettuate tale valore di soglia si assestava tipicamente al valore 2) potrebbe verificarsi a breve un “colpo di sonno†. By monitoring the standard deviation using a floating window, for example of 5 minutes, during which the standard deviation is calculated every 10 seconds, thus obtaining 30 samples, it was noticed that if the value of the standard deviation in the following instants is less than a determined threshold value, for example chosen on the basis of the experimental data collected (in the analyzes carried out this threshold value typically settled at value 2) a â € œsleep strokeâ € could occur in the short term.
Nel caso in cui il rilassamento, rilevato da valori di deviazione standard inferiori al valore di soglia, continui per un numero predefinito di campioni (ad esempio per 6 campioni consecutivi nel caso di un campione ogni 10sec), si può concludere che si sta verificando una situazione di pericolo, ovvero di “colpo di sonno†imminente. Il conducente verrà quindi informato di questa situazione di pericolo, ad esempio tramite display o vibrazione o suono/allarme, suggerendo ad esempio di effettuare una sosta. In the event that the relaxation, detected by standard deviation values below the threshold value, continues for a predefined number of samples (for example for 6 consecutive samples in the case of a sample every 10sec), it can be concluded that a a dangerous situation, or an imminent “sleep hit”. The driver will then be informed of this dangerous situation, for example via display or vibration or sound / alarm, suggesting for example to make a stop.
Un duplice controllo di coerenza sui dati rilevati si ottiene controllando in modo parallelo la deviazione standard ed il rapporto LF/HF dato dalla trasformata di Fourier del tacogramma o dell’elettrocardiogramma legato ai campioni rilevati: qualora si verifiche oltre ad un valore critico di deviazione standard anche un valore decrescente del rapporto LF/HF, allora si à ̈ sicuramente in presenza di una situazione critica che potrebbe portare al “colpo di sonno†. A double consistency check on the detected data is obtained by checking in parallel the standard deviation and the LF / HF ratio given by the Fourier transform of the tacogram or electrocardiogram linked to the detected samples: if it occurs in addition to a critical deviation value even a decreasing value of the LF / HF ratio is standard, then there is certainly a critical situation that could lead to â € œsleep strokeâ €.
La figura 4 illustra il diagramma di flusso di un esempio di implementazione del metodo di rilevazione. In una prima fase 20, viene acquisito e memorizzato in una memoria interna del dispositivo di rilevazione un certo numero di campioni di frequenza cardiaca, ad esempio 30 campioni con un’acquisizione della frequenza cardiaca ogni 10 secondi. Viene quindi effettuata un’elaborazione statistica dei campioni acquisiti in modo da ottenere un valore di deviazione standard (fase 30). Se si ipotizza che all’inizio del procedimento di rilevazione il conducente sia in una situazione di normale veglia, tale valore di deviazione standard calcolato può rappresentare il valore di soglia da confrontare con i successivi valori di deviazione standard calcolati. In alternativa, si impiega un valore di soglia precedentemente stabilito. Figure 4 illustrates the flow chart of an implementation example of the detection method. In a first step 20, a certain number of heart rate samples are acquired and stored in an internal memory of the detection device, for example 30 samples with a heart rate acquisition every 10 seconds. A statistical processing of the acquired samples is then carried out in order to obtain a standard deviation value (step 30). If it is assumed that at the beginning of the detection procedure the driver is in a situation of normal wakefulness, this calculated standard deviation value can represent the threshold value to be compared with the subsequent calculated standard deviation values. Alternatively, a previously established threshold value is used.
In ogni caso, dopo i primi 300 secondi, ogni 10 secondi viene acquisito un valore di frequenza cardiaca e viene aggiornato il valore della deviazione standard. Ogni valore di deviazione standard calcolato viene confrontato con il valore di soglia (fase 40) e, se risulta inferiore, viene incrementato un contatore W (fase 50). Nel caso in cui il contatore raggiunga un valore prestabilito, ad esempio 6 (fase 60), viene comunicato al conducente che si sta verificando una situazione di pericolo (fase 70). Se invece il valore di deviazione standard à ̈ o ritorna ad essere superiore al valore di soglia prima che il contatore abbia raggiunto il valore massimo prestabilito, il contatore W viene azzerato (fase 80) e si continua con l’acquisizione e la memorizzazione dei campioni di frequenza cardiaca (fase 90). In any case, after the first 300 seconds, a heart rate value is acquired every 10 seconds and the standard deviation value is updated. Each calculated standard deviation value is compared with the threshold value (step 40) and, if it is lower, a counter W is incremented (step 50). If the counter reaches a predetermined value, for example 6 (phase 60), the driver is notified that a dangerous situation is occurring (phase 70). If, on the other hand, the standard deviation value is or returns to be higher than the threshold value before the counter has reached the predetermined maximum value, the counter W is reset (phase 80) and the acquisition and storage of the heart rate samples (step 90).
Le figure 5a, 5b, 5c e 5d mostrano grafici corrispondenti ad altrettanti possibili stati del conducente e l’eventuale intervento del dispositivo di segnalazione 18. In ogni figura, il grafico superiore mostra i campioni di frequenza cardiaca acquisiti, come numero di battiti ogni 10 secondi, e la relativa media mobile; il grafico centrale mostra i campioni di deviazione standard calcolati ogni 10 secondi e confrontati con un valore di soglia; il grafico inferiore mostra l’eventuale intervento del dispositivo di segnalazione. Figures 5a, 5b, 5c and 5d show graphs corresponding to as many possible states of the driver and the possible intervention of the signaling device 18. In each figure, the upper graph shows the heart rate samples acquired, as the number of beats each 10 seconds, and the relative moving average; the central graph shows the standard deviation samples calculated every 10 seconds and compared with a threshold value; the lower graph shows the possible intervention of the signaling device.
Nella figura 5a à ̈ rappresentata una situazione di soggetto vigile e completamente riposato. Le fluttuazioni della frequenza cardiaca sono molto evidenti ed i valori di deviazione standard sono quindi abbondantemente sopra al valore di soglia. Il dispositivo di segnalazione non interviene. Figure 5a shows a situation of alert and completely rested subject. The heart rate fluctuations are very evident and the standard deviation values are therefore well above the threshold value. The signaling device does not intervene.
Nella figura 5b à ̈ rappresentata ancora una situazione di soggetto vigile, quindi di sicurezza, sebbene vi siano due eventi isolati E1, E2 di deviazione standard inferiore al valore di soglia. Come descritto in precedenza, tali eventi isolati non sono indici di una situazione di pericolo ed il dispositivo di segnalazione, pur rilevando i due eventi, non interviene. Figure 5b still shows a situation of alert subject, therefore of safety, although there are two isolated events E1, E2 of standard deviation below the threshold value. As previously described, these isolated events are not indicative of a dangerous situation and the signaling device, while detecting the two events, does not intervene.
Nella figura 5c à ̈ rappresentata una situazione sperimentale che mostra la variazione dei battiti dopo uno stato di sonno e dopo che il soggetto à ̈ stato repentinamente svegliato. Vi à ̈ un primo evento critico isolato E3, a seguito del quale non succede nulla perché i successivi valori di deviazione standard non sono critici. Successivamente accade una ripetizione di eventi critici che comporta l’intervento del dispositivo di segnalazione. Come si nota, i campioni rilevati nei periodi successivi all’avvertimento tornano ad avere valori non critici. Figure 5c shows an experimental situation that shows the variation of the beats after a state of sleep and after the subject has been suddenly awakened. There is a first isolated critical event E3, following which nothing happens because the subsequent standard deviation values are not critical. Subsequently, a repetition of critical events occurs which involves the intervention of the signaling device. As can be seen, the samples detected in the periods following the warning return to having non-critical values.
Nella figura 5d à ̈ rappresentata una situazione di assopimento completo. Come si può notare, dopo un primo periodo di attività vigile, le fluttuazioni della frequenza cardiaca si attenuano sensibilmente e la deviazione standard passa e rimane a di sotto del valore di soglia. Il dispositivo di segnalazione si accorge del possibile stato di pericolo a causa dei ripetuti valori di deviazione standard critici. In questo caso sarà quindi necessario avvertire il soggetto di questo stato pericoloso, ad esempio attraverso un display a bordo della vettura, oppure attraverso un’apposita spia del cruscotto. Il dispositivo di rilevazione può quindi essere un optional della vettura stessa. Figure 5d shows a situation of complete drowsiness. As you can see, after an initial period of alert activity, the fluctuations in heart rate decrease significantly and the standard deviation passes and remains below the threshold value. The warning device detects the possible dangerous state due to repeated critical standard deviation values. In this case it will therefore be necessary to warn the subject of this dangerous state, for example through a display in the car, or through a special warning light on the dashboard. The detection device can therefore be an option of the car itself.
E’ anche possibile prevedere la comunicazione del dispositivo di rilevazione ad esempio via bluetooth, con dispositivi portatili, quali iPhone o Smartphone, che tramite apposito programma acquisiscono i dati dal dispositivo di rilevazione e reagiscono ad eventuali situazioni di pericolo con un segnale a schermo o altro, realizzando così, ad esempio, un dispositivo after-market o accessorio. It is also possible to foresee the communication of the detection device, for example via Bluetooth, with portable devices, such as iPhone or Smartphone, which through a special program acquire data from the detection device and react to any dangerous situations with a signal on the screen or other, thus creating, for example, an after-market device or accessory.
Un uso in concomitanza con i navigatori satellitari potrebbe permettere, in caso di pericolo, di mostrare direttamente sul display del navigatore un segnale di allarme. A concomitant use with satellite navigators could allow, in case of danger, to show an alarm signal directly on the navigator display.
In questo caso l’algoritmo sarebbe direttamente all’interno del navigatore satellitare, sotto forma di software, e il dispositivo di rilevazione scelto diventerebbe un accessorio dello stesso. In this case the algorithm would be directly inside the satellite navigator, in the form of software, and the chosen detection device would become an accessory of the same.
Alle forme di realizzazione del metodo e del dispositivo di rilevazione secondo l’invenzione un tecnico del ramo, per soddisfare esigenze contingenti, potrà apportare modifiche, adattamenti e sostituzioni di elementi con altri funzionalmente equivalenti, senza uscire dall'ambito delle seguenti rivendicazioni. Ognuna delle caratteristiche descritte come appartenente ad una possibile forma di realizzazione può essere realizzata indipendentemente dalle altre forme di realizzazione descritte. To the embodiments of the method and of the detection device according to the invention, a person skilled in the art, in order to meet contingent needs, can make modifications, adaptations and replacements of elements with other functionally equivalent ones, without departing from the scope of the following claims. Each of the features described as belonging to a possible embodiment can be realized independently of the other described embodiments.
Claims (9)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| ITBS2010A000189A IT1402729B1 (en) | 2010-11-23 | 2010-11-23 | METHOD AND DEVICE FOR THE DETECTION OF A PHYSIOLOGICAL STATE OF PRE-INSERTION |
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|---|---|---|---|---|
| WO2007121769A1 (en) * | 2006-04-26 | 2007-11-01 | Analisi Tecnologica Innovadora Per A Processos Industrials Competitius, S.L. | System and method for detecting the heart beat rate of a person in a vehicle, and system and method for detecting fatigue |
-
2010
- 2010-11-23 IT ITBS2010A000189A patent/IT1402729B1/en active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007121769A1 (en) * | 2006-04-26 | 2007-11-01 | Analisi Tecnologica Innovadora Per A Processos Industrials Competitius, S.L. | System and method for detecting the heart beat rate of a person in a vehicle, and system and method for detecting fatigue |
Also Published As
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