KR20160106736A - 파일럿에 대한 인지기능 저하 탐지 및 완화 시스템 - Google Patents

파일럿에 대한 인지기능 저하 탐지 및 완화 시스템 Download PDF

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Abstract

파일럿의 저산소증을 탐지하고 완화시키는 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 파워 서플라이에 의해 전원을 공급받는 산소 발생기를 포함한다. 상기 산소 발생기는 산소 전달 장치와 통신하는데, 상기 산소 전달 장치는 파일럿에게 보충 산소를 전달하게 된다. 제어 유닛은 상기 산소 발생기 및 파워 서플라이와 통신한다. 저산소증 탐지 장치는 상기 제어 모듈과 통신하되, 상기 제어 모듈로 인하여 상기 발생기 및 산소 전달 장치 중 하나 또는 두가지 모두는 파일럿의 저산소증이 탐지시에 파일럿에게 공급되는 산소의 양이 증가시키게 된다. 저산소증 탐지 장치는 광도계 및/또는 플래시 발생기 및 동공 측정기를 구비한다.

Description

파일럿에 대한 인지기능 저하 탐지 및 완화 시스템 {REDUCED COGNITIVE FUNCTION DETECTION AND ALLEVIATION SYSTEM FOR A PILOT}
본 출원은 2014. 1. 10. 자 출원된 미국 가출원 제61/925,807호에 대하여 우선권을 주장한다.
본 발명은 저산소증 탐지 및 이에 대한 완화 시스템에 대한 것으로서, 보다 자세하게는 항공기의 파일럿에 의해 사용되는 저산소증 탐지 및 이에 대한 완화 시스템에 대한 것이며, 보다 더 자세하게는 파일럿의 하나의 눈동자 또는 양 눈동자를 모니터링하는 동공측정법을 이용하는 저산소증 참지 및 그 완화 시스템에 대한 것이며, 보다 더 자세하게는, 온보드 산소 시스템에 연결된 저산소증 탐지 및 완화 시스템(여기서 산소 시스템은 저산소증 스트레스를 탐지시에 파일럿에게 고농도의 산소를 공급하도록 됨)에 대한 것이다.
항공기의 파일럿에 대한 저산소증 보고서는 F-22 및 F-35와 같은 군용 전투기에 관한 것을 포함하고 개인용 그리고 상용 민수기를 포함하여 주목받고 있다. 파일럿은 해발보다 현저하게 높은 고도에 반복적으로 노출된다. 이러한 높은 고도는 파일럿의 폐에서 부분적인 산소압을 감소시키게 된다. 극단적인 경우에 산소의 분압이 감소되면 승무원이나 탑승객에게 저산소증을 일으키는 수준으로 적절한 산소 공급을 빼앗게 된다. 저산소증에 대한 초기 증상은 가벼운 두통, 피로 및 졸림을 포함한다. 산소의 감소 또는 급속한 수준의 저산소증(운항시에 종종 만나게 됨)에 지속적으로 노출되면 혼란, 방향감각 상실, 심각한 두통을 수반하게 되며 심할 경우 사망에 이르게 된다. 미군의 연구에 따르면 일반적인 건강한 개인의 경우에도 해발(ASL) 약 1000 피트이상의 고도에서 심각한 정신적 반응이 발생하게 된다고 알려지고 있으며, 다른 논문에 의하면 야간 시력의 감소 및 완만한 수준의 저산소증이 해발 5000피트의 고도에서 발생한다고 알려져 있다. 추가적으로, 사람은 나이가 들어감에 따라 저산소증에 대한 적응성은 광범위하게 변화하게 된다.
높은 고도의 경우에 저산소증의 가능성 및 산소 감소를 설명하기 위하여, 비행기는 일반적으로 가압되며(상용 여객기) 또는 산소 공급 탱크와 같은 보조 산소 또는 온보드 산소 기체 발생 시스템(OBOGS)를 구비하는데, 이러한 것은 높은 고도에서 파일럿에 착용되는 가스 마스크를 통하여 고농도의 산소 기체를 파일럿에게 공급하게 된다. 그럼에도 불구하고, 저산소층의 위험은 남게 된다. 연구에 의하면, 동공 크기와 저산소증의 초기 영향의 명확한 관계가 존재하는 것으로 알려져 있다. 실제로, 눈은 저산소증의 시작시에 제1의 표식이 되며, 주변 시야의 상실, 생상 인지의 변화 또는 다른 시각적 이상도 표식이 된다. 눈의 기본적인 기능은 그 크기를 통하여 측정될 수 있으며 동공에 반응하여 측정될 수 있는데, 이러한 반응은 동공 측정법과 같은 공지의 기술을 이용하여 비-침습적으로 측정될 수 있다. 동공의 크기 및/또는 반응을 측정을 하는 것은 저산소증의 초기 영향을 탐지하는 유효한 수단을 제공한다.
따라서, 저산소증의 조기 표시를 탐지하고 파일럿을 모니터링하는 저산소증 탐지 및 완화 시스템이 필요한데, 이를 통하여 파일럿(또는 비행기 제어 시스템에 의한 자동 제어를 통한 산소 시스템/OBOGS)은 고도를 낮추거나 파일럿에게 공급되는 산소의 분압을 증가시킴으로써 저산소증에 이르는 조건을 완화시키는 올바른 행동을 하게 된다.
본 발명은 인지 기능 감소를 탐지하고 인지 기능 감소를 완화할 수 있는 시스템을 제공하고 보다 자세하게는 인지 기능이 감소하게 된 조건을 표시하도록 파일럿의 눈을 모니터링하여 동공 측정방법을 이용하여 인지 기능의 감소를 탐지하고 이를 완화하는 시스템을 제공하고자 한다. 동공탐지기는 비행기의 온보드 산소 발생 시스템에 연계되어 보조 산소 시스템이 파일럿에게 추가적인 산소를 공급하여 저하된 인지 기능 증상을 완화시키게 된다.
본 발명의 실시예에서, 저하된 인지 기능을 탐지하고 완화하는 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 파워 서플라이에 의해 작동되는 산소 공급 시스템을 포함한다. 상기 산소 공급 시스템은 산소 전달 장치에 통신하게 되는데, 산소 전달 장치는 파일럿에게 산소를 보충적으로 공급하도록 된다. 제어 모듈은 산소 공급 시스템 및 파워 서플라이와 통신하게 된다. 인지기능 감소 탐지장치는 상기 제어 모듈과 통신하게 되는데, 상기 제어 모듈은 산소 공급 시스템과 산소 전달 시스템 중 하나 또는 두가지 모두가 파일럿의 인지 기능이 감소된 것을 탐지시에 파일럿에게 공급되는 산소의 량을 증가시키게 한다.
추가적인 실시예에서, 인지 기능이 감소된 것은 저산소증 스트레스 또는 저산소증을 나타내게 된다.
본 발명의 추가적인 실시예에서, 산소 공급 시스템은 고순도의 기체 또는 액체 산소를 공급하는 온보드 수납식 산소 공급부이다.
본 발명의 추가적인 실시예에서, 상기 산소 발생기는 온보드 산소 발생 시스템(OBOGS) 이다. 또한, OBOGS 는 압력 스윙 흡착 장치 또는 진공 압력 스윙 흡착 장치이다. 압축기는 파워 서플라이에 의해 전원을 공급받게 되는데, 여기서 상기 압축기는 가압된 공기를 압력 스윙 흡착 장치 또는 진공 압력 스윙 흡착 장치에 공급하게 된다. 플레넘은 산소 발생기 및 산소 전달 장치 사이에 배치된다. 상기 플레넘은 제어 모듈과 통신하는 압력 센서를 포함하는데, 여기서, 제어 모듈은 상기 플레넘 내부에서 실질적으로 일정한 기체 압력을 유지하도록 산소 발생기에 대한 전원을 조절하게 된다.
본 발명의 다른 특징에서, 인지 기능 저하 탐지 장치는 파일럿의 동공 크기를 모니터링하도록 된 동공 측정기를 포함한다. 상기 인지기능 저하 탐지 장치의 제어 모듈은 대기 빛의 함수로서 파일럿 동공 크기 데이터를 담고 있는 데이터 파일을 포함한다. 인지 기능 저하 탐지 장치는 대기 빛의 수준을 모니터링하도록 된 광도계를 포함하는데, 여기서 파일럿의 동공 크기는 대기 빛의 수준에서의 데이터 파일과 비교되어, 파일럿의 동공 크기 데이터를 넘어서는 동공 크기는 인지 기능의 저하를 나타내게 된다.
본 발명의 다른 특징에서, 인지 기능 저하 탐지 장치는 광 플래시를 발산하도록 된 플래시 발생기를 포함하는데, 파일럿 동공 크기에 대한 변화는 동공측정기에 의해 모니터링된다. 다른 특징에서, 플래시 발생기는 파일럿의 인지 기능 저하를 모니터링하도록 동공 반응을 동공 측정기가 모니터링하기 이전에 사용자에 의해 선택된 시간 인터벌로 광의 플래시를 발산하게 된다. 광 플래시는 2초 미만 동안 발산되며, 광발산들간의 사용자-선택 시간 인터벌은 약 15 내지 30초이다. 다른 특징에서, 플래시 발생기는 파일럿의 인기 기능 저하를 동공측정기가 탐지한 후에 광 플래시를 발산하게 되며, 상기 동공 측정기는 파일럿의 인지 기능 저하를 확인하도록 동공 반응을 다시 모니터링하게 된다.
다른 실시예에서, 파일럿의 인지 기능 저하 탐지 및 완화 방법이 제공된다. 상기 방법은 파워 서플라이에 의해 전원이 공급되도록 된 산소 공급 시스템을 포함하는 파일럿 인지 기능 저하 탐지 및 완화 시스템을 제공하는 것을 포함한다. 상기 산소 공급 시스템은 산소 전달 장치와 통신하게 되며 산소 전달 장치는 파일럿에게 보충 산소를 전달하게 된다. 제어 모듈은 산소 공급 시스템 및 파워 서플라이와 통신하게 된다. 인지 기능 저하 탐지 장치는 상기 제어 모듈과 통신하게 되는데, 상기 제어 모듈은 파일럿의 인지 기능 저하를 탐지시에 파일럿에게 전달되는 산소를 증가시키게 된다. 상기 단계는 파일럿의 인지 기능 저하를 탐지하도록 하는 인지 기능 저하 탐지 장치를 사용하여 파일럿의 동공을 모니터링하고; 파일럿의 인지 기능 저하 발생시에 인지 기능 저하 탐지 장치가 상기 제어 모듈에 제어 신호를 통신하게 하며; 파일럿에게 전달되는 산소를 증가시키기 위하여 제어 모듈이 제어 신호를 산소 전달 장치 및 산소 공급 시스템 중 하나 또는 두가지 모두에 통신하게 하는 단계를 포함한다.
상기 방법의 추가적인 특징에서, 인지 기능 저하 탐지 장치는 파일럿의 동공을 모니터링하는 동공측정기를 포함한다. 인지 기능 저하 탐지 장치는 주변 광의 수준을 측정하도록 된 광도계를 포함한다. 상기 동공 측정기에 의한 동공 모니터링은 파일럿의 인지 기능 저하를 탐지하기 위하여 측정된 주변 광 수준에서 베이스라인 동공 측정치를 가지는 데이터 파일에 비교된다.
상기 방법의 다른 특징에서, 인지 기능 저하 탐지 장치는 광 플래시를 발산하도록 된 플래시 발생기를 추가로 포함하는데, 여기서 동공측정기는 파일럿의 인지 기능 저하를 탐지하도록 동공 반응을 모니터링하게 된다. 일특징에서, 상기 플래시 발생기는 파일럿의 인지 기능 저하를 탐지하도록 동공 측정기가 동공 반응을 모니터링하기 이전에 사용자-선택 시간 인터벌로 광 플래시를 발산하게 된다. 상기 광플래시는 2초 미만으로 발산되며, 광발산간의 사용자 -선택 시간 인터벌은 약 15 내지 30초가 된다. 다른 특징에서, 플래시 발생기는 동공 측정기가 파일럿 인지 기능 저하를 탐지한 후에 광 플래시를 발산하게 되는데, 여기서, 동공 측정기는 파일럿의 인지 기능 저하를 확인하도록 동공 반응을 다시 모니터링하게 된다.
본 발명에 의하면 해결하고자 하는 과제를 달성하게 된다.
본 발명은 첨부한 도면을 참조하여 예시적으로 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 저산소증 탐지 및 완화 시스템의 제1 실시예에 대한 개략도이다.
도 1a는 본 발명에 따른 저산소증 탐지 및 완화 시스템의 제 2 실시예에 대한 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 저산소증 탐지 및 완화 시스템을 이용하여 파일럿의 저산소증을 탐지하고 완화시키는 방법에 대한 플로우차트이다.
도 1 및 도 1a에는 본 발명에 따른 운항시에 사용되는 인지 기능 저하 탐지 및 그 완화 시스템의 실시예가 도시되며, 도면에서 전체적으로 100 이라는 도면부호로 도시된다. 단순화를 위하여, 인지 기능 저하 탐지 및 완화 시스템(100)은 본원에서는 저산소증 탐지 및 이에 대한 완화 시스템(100)으로 설명된다. 그러나, 저산소증 탐지 및 완화 시스템이 본원에서 설명되기는 하지만, 통상의 기술자라면 파일럿이 경험하게 되는 인지 기능 저하를 일으키는 추가적인 원인을 탐지하고 완화시키는데 본원의 시스템이 사용될 수 있음을 이해한다. 인지 기능 저하를 일으키는 이러한 추가적인 원인을 탐지하고 완화시키는 것은 본원의 교시사항에 편입되는 것으로 통상의 기술자는 이해한다. 따라서, 아래의 설명은 저산소증 및 저산소증 스트레스를 탐지하고 완화시키는 방향에 대하여 설명하지만, 이러한 설명은 인지 기능 저하를 일으키는 처리가능한 원인을 탐지하고 완화시키는데도 동일하게 적용될 수 있음을 이해한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 저산소증 탐지 및 완화 시스템(100)은 제어 모듈(140)의 작동 제어하에 파워 서플라이(150)에 의해 전원을 공급받는 산소 공급 시스템(110)을 포함한다. 상기 파워 서플라이(150)는 비행기의 온보드 전원인데, 여기서 산소 공급 시스템은 비행기의 파워 서플라이에 플러그인된다. 선택적으로, 상기 파워 서플라이(150)는 백업 배터리 유닛을 구비하며, 본 발명의 다른 추가적인 특징에 따르면, 충전가능한 배터리 유닛도 구비한다. 산소 공급 시스템(110)은 고순도(약 95% 초과 산소) 기화 또는 액화 산소의 캐니스터로서 저장된 산소 공급부인데, 여기서, 공급 산소는 상기 제어 모듈(140)로부터의 제어 신호가 수신되면 파워 서플라이(150)를 통하여 캐니스터 밸브의 작동에 의해 파일럿에게 선택적으로 공급된다. 추가적으로 또는 선택적으로, 산소 공급부(110)는 압력 스윙 흡착부, 진공 압력 스윙 흡착부, 또는 전기 화학 장치와 같은 적절한 산소 발생기일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 도 1a에 도시된 바와 같이, 산소 공급 시스템(110)은 유입 밸브(111)가 유입되는 에어를 상기 발생기로 쓰로틀링하게 하는 압력 스윙 흡착 (PSA) 산소 발생기이다. 상기 PSA 산소 발생기는 한 쌍의 시이브 베드(sieve bed: 114/114a)를 구비한다. 베드 밸브(112/112a)는 가압된 유입 에어를 유입 밸브(111)로부터 하나 또는 다른 시이브 베드(114/114a) 로 선택적으로 배향하게 하여, 고압의 유입 에어는 한번에 오로지 하나의 시이브 베드로 향하게 된다. 상기 밸브 각각을 제어하는 것은 모리터링되며, 제어 모듈(140: 단순화를 위하여 제어 경로는 미도시)에 의해 상태 변화가 이루어진다.
작동시에, 각각의 시이브 벨드(114/114a)는 고압에서 질소를 선택적으로 흡수하는 제올라이트를 포함하여서, 농축된 산소 기체는 선택적인 유출 필터(118)를 통과한 후에 산소 전달 장치(130)에 대하여 항구적인 공급을 위하여 제조된다. 선택된 시이브 베드는 유입 에어로써 가압되므로, 제올라이트 상의 활성화 지점(active site)은 상기 제올라이트 베드가 질소로 포화되고 산소 농축 효율이 최소화될 때까지 질소를 흡수하게 된다. 이러한 관점에서, 베드 시이브(112/112a)의 상태는 역전되어서, 가압된 유입 에어는 2개의 시이브 베드(114/114a)의 두번째 것으로 전달된다. 질소 농축된 사전 가압된 베드는 제올라이트로부터 질소를 제거함으로써 압력이 완화되며, 질소 농축 가스는 산소 공급 시스템(110)으로부터 배출된다. 본 발명의 특징에 따르면, 상기 PSA 산소 발생기는 공지 기술로 알려진 바와 같이 시스템 효율을 증가시키기 위하여 포스트 베드 압력 균일화 밸브(116/116a)를 포함한다. 이러한 방식으로, 농축 산소 에어는 농축 산소 에어를 생성하기 위하여 하나의 시이브 베드가 질소를 흡수할 때 농축 산소 에어는 연속적으로 생성되며, 다른 시이브 베드는 다른 가압 싸이클을 위하여 제올라이트 활성화 지점을 재생하고 질소를 제거하기 위하여 압력 완화된다.
PSA 시스템의 적절한 작동을 위하여, 가압된 에어의 유입 공급이 필요하다. 본 발명의 일실시예에서, 이러한 가압된 에어는 조절된 엔진이 가스 터빈 엔진(군용 비행기에 사용됨)으로부터 공기를 공급할 때 전달되는 것으로 된다. 선택적으로, 산소 공급 시스템에 대하여 내재된 가압된 가스를 공급하지 않는 왕복 엔진에 의해 전원을 공급받는 일반적인 항공기에 있어서, 저산소증 탐지 및 완화 시스템(100)은 산소 공급 시스템(110)으로의 통과를 위하여 캐빈 에어와 같은 대기 에어를 가압하도록 된 압축기(160)를 추가로 포함한다. 선택적인 인라인 필터(미도시)는 산소 발생기로 가압된 에어를 배향하기 전에 에어 공급부로부터 임의의 입자상 물질, 수증기 또는 다른 유해한 물질을 제거하기 위하여 압축기 에어 유입구에 배치될 수 있다.
산소 공급 시스템(110)에 의해 생성된 산소는 산소 전달 장치(130)에 대한 급작스러운 전달을 위하여 플레넘(120)으로 배향된다. 플레넘 압력 센서(1250는 플레넘(120)에 연결되며 제어 모듈(140)과 통신하게 된다. 플레넘 압력 센서9125)는 플레넘(120) 내에서 기체 압력을 모니터링하며 제어 모듈(140)에 제어 신호를 송신하게 되는데, 여기서 상기 제어 모듈(140)은 실질적으로 플레넘 압력을 일정하게 유지하기 위하여 압축기(160)의 속력을 조절하게 된다. 산소 센서(128)는 상기 플레넘 내에 저장되는 공급 가스를 산소 농도를 모니터링하며 플레넘에 추가로 연결된다. 상기 OBOGS(110)가 산소 공급량(인지 기능 저하시에)을 증가시키기 위하여 제어 신호를 수신하면, 상기 OBOGS의 증가된 산소 발생량은 산소 센서(128)에 의해 모니터링될 때 플레넘에서 산소 농도를 증가시키는 것으로 반영된다. (유사하게, 도 1에 도시된 바와 같이, 저장된 캐니스터 산소를 사용하는 시스템에 있어서, 산소 센서(134)는 캐니스터 밸브의 개방을 보장하며 파일럿에게 고순도 산소를 실질적으로 전달하도록 산소 전달 장치(130)에 공급된다.) 하나의 산소 전달 장치(130)로 도시되어 있지만, 임의의 개수의 산소 전달 장치가 채용될 수 있는데, 이 때 충분한 산소는 생성되어 일반적인 작동 조건하에서 각각의 장치에 공급된다. 본 발명의 다른 특징에 따르면, 산소 전달 장치(130)는 마스크, 비강에 대한 캐뉼러 또는 이들 양자 모두일 수 있다.
산소 발생기 효율을 증가하기 위하여, 산소 전달 장치(130)는 펄스 방식으로 공급하기 위하여 압력 센서(132) 및 유출 밸브(134)를 포함한다. 즉, 압력 센서(132)는 착용자의 호흡을 모니터링하도록 된다. 착용자가 막 흡입하려고 할 때, 착용자의 다이아프램은 하강되어 폐에서의 압력 하강을 일으키게 된다. 이러한 압력 하강은 압력 센서(132)에 의해 탐지된다. 압력 하강을 탐지시에, 압력 센서(132)는 측정된 산소량을 산소 전달 장치(130)로 전달하기 위하여 개방되는 유출 밸브(134)에 신호를 보내게 된다. 이리하여, 산소 전달이 펄싱되어, 상기 산소는 흡입이 임박했을 때에만 공급된다. 이러한 방식으로, 산소 공급 시스템(110)에 의해 발생될 필요가 있는 산소량은 감소하게 되어, 상기 발생기를 구동하는데에는 전력이 덜 필요하게 되며, 따라서 사용가능한 배터리 충전을 연장시킬 수 있게 되며, 제올라이트 베드의 수명을 연장시키게 되어 결국 전체적 시스템 효율을 상승시키게 된다. 본 발명의 특징에 따르면, 산소 전달 장치(130)는 독립적인 산소 유동 표시기를 포함한다. 적절한 유동 표시기의 예는 이에 한정되는 것은 아니지만, 볼, 휠 또는 패들 스타일의 시각적 표시기를 포함한다. 독립적인 유동 표시는 최종 사용자에게 산소가 산소 공급 시스템9110)으로부터 산소 전달 장치(130)를 통하여 성공적으로 전달되었다는 시각적 확인을 제공하게 된다.
제어 모듈(140)은 저산소증 탐지 및 완화 시스템(100)에 관한 추가적인 작동 양상에 추가로 연결된다. 예를 들어, 저산소증 탐지 장치(142)는 제어 모듈(1400에 연결된다. 군용기의 경우, 저산소증 탐지 장치(142)는 파일럿의 헬멧에 장착되며, 개인용 상업용 항공기는 콕핏 내부에 장착되는 저산소증 탐지 장치(142)를 구비하게 된다. 저산소증 탐지 장치(142)는 파일럿의 동공 크기를 모니터링하도록 된 동공측정기(144)를 구비한다. 본 발명의 일특징에 따르면, 동공 측정기(144)는 눈동자가 움직이고 있는 동안에 동공을 추적할 수 있도록 선택된다. 저산소증 탐지 장치(142)는 주변 광을 측정하는데 사용되는 광도계(146)를 추가로 구비한다. 본 발명의 일특징에 따르면, 각각의 파일럿에 대한 동공 크기와 배경 밝기와의 관계는 컴파일링되어 비행시에 파일럿이 쉽게 만나게 되는 조명 조건에서 동공 크기의 베이스 라인을 형성하게 된다. 이러한 베이스 라인 데이터는 파일럿 헬멧이나 비행기의 온보드 컴퓨터 내에 배치된 메모리에 디지털 방식으로 저장된다. 이러한 베이스 라인을 이용하여, 저산소증 탐지 장치(142)는 이러한 베이스 라인(또는 소정의 범위) 외부의 변화에 대한 동공 크기를 모니터링하여, 그 오차는 저산소증 스트레스를 나타내는 지표가 된다. 저산소증 스트레스가 표시되면, 저산소증 탐지 장치(142)는 제어 신호를 제어 모듈(140)에 송신하게 되어, 상기 제어 모듈(134)은 적절한 신호를 압축기(160) 및/또는 유출 밸브(134)에 송신하게 되어 파일럿에 대하여 산소 공급을 증가시키게 된다. 이러한 산소 증가는 파일럿에게 공급되는 OBOGS 가스에서의 산소 농도를 증가시키거나 OBOGS 가스의 유동의 증가를 중 어느 하나 또는 양자를 통하여 이루어진다.
본 발명에 따른 추가적인 특징에 따르면, 저산소증 탐지 장치(142)는 초단위 미만의 광 플래시를 발산하도록 된 플래시 발생기(148)를 구비한다. 동공 측정기(144)는 공동 크기 반응이 저산소증 스트레스의 수준에 관련되는 광도의 변화를 나타내는 것으로 알려진 바와 같이 플래시에 대하여 동공 반응을 측정하게 된다. 파일럿에 대한 원하지 않은 혼란을 제거하기 위하여, 플래시 발생기(148)는 가시 주파수 범위의 모서리에 인접한 주파수 또는 자외선 또는 적외선 광 주파수를 포함하는 가시 범위를 넘어서는 주파수를 가지는 플래시를 발산한다. 선택적으로, 또는 추가적으로, 광 플래시는 주변 광에 비하여 비교적 작은 강도 차이로 되어, 이러한 플래시는 파일럿에 대하여 의식적으로 감지할 수 없게 되지만 저산소증 스트레스의 가능성을 문의하는 데 필요한 동공 반응을 발생시키기에는 충분하다. 플래시 발생기(148)는 선택된 시간 인터벌(즉 매 15-30초마다)로 광 플래시를 발산함으로써 일정한 모니터링을 하거나 가능한 저산소증을 동공 측정기(144)가 탐지한 후에 작동될 수 있는데, 여기서 플래시 발생기는 저산소증 스트레스의 추가적인 표시를 제공하거나 확인하도록 작동된다. 이러한 방식으로, 스테디 스테이트 동공 크기 관련성이 스트레스를 암시하지 않는다면, 어떠한 플래싱도 필요하지 않다. 그러나, 스트레스가 추측된다면, 광도를 변화하여 저산소증 스트레스의 확인을 의미하는 동공 반응을 찾는 것이 도입된다.
파일럿의 저산소증을 모니터링하는 것을 넘어서, 저산소증 탐지 장치(142)는 파일럿의 다른 컨디션도 나타낸다. 예를 들어, 파일럿의 동공을 모니터링함으로써, 저산소증 탐지 장치(142)는 파일럿의 눈깜빡임 속력을 저장한다. 깜빡임 속력에서의 현저한 변화는 졸림 또는 이와 유사한 다른 조건에 기인한 파일럿의 정신적 예민함의 변화를 나타내는 인자가 된다. 추가적인 예로서, 저산소증 탐지 장치(142)는 파일럿이 호흡하는 에어 유동에서 일산화탄소 오염도와 같은 다른 의식에 영향을 주는 조건을 나타내게 된다. 전술한 바와 같이, 이러한 악조건들이 탐지되면, 저산소증 탐지 장치(142)는 제어 모듈(140)에 제어 신호를 제공하게 되며, 여기서 추가적인 산소는 이러한 조건들을 완화하기 위한 시도로서 파일럿에게 제공된다.
본 발명의 추가적은 특징에 따르면, 파일럿의 저산소증을 탐지하고 완화하는 방법이 제공된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 단계(210)는 도 1에 관련하여 전술한 장치(100)와 같은 저산소증 탐지 및 완화 장치를 파일럿이 구비하게 하는 것을 포함한다. 저산소증 탐지 및 완화 장치(100)는 저산소증 스트레스를 나타내는 것으로 파일럿의 반응과 동공 크기를 단계(220)에서 모니터링하는 동공측정기(144)와 같은 동공 측정기를 포함한다. 단계(230)에서, 저산소증 스트레스가 탐지되지 않는다면, 저산소증 탐지 및 완화 장치(100)는 파일럿의 동공을 계속 모니터링하게 된다. 만약 저산소증이 탐지되면, 제어 신호는 단계(240)에서 제어 모듈(제어 모듈(140))과 교신된다. 제어 모듈(140)은 단계(250)에서 파일럿에 대한 산소 공급을 증가시키기 위하여 압축기(160) 및/또는 유출 밸브(134)에 제어 신호를 송신하게 된다. 다시, 이러한 산소 증가는 파일럿에게 공급되는 OBOGS 가스의 유동을 통하여 행해지거나 OBOGS 가스 에서의 산소 농도의 증가를 통하여 이루어진다.
저산소증 탐지 및 완화 장치(100)는 광도계(146)와 같은 광도계를 제공하는 단계(210a)를 포함한다. 광도계(146)는 단계(260)에서 주변 광을 측정한다. 단계(270)에서 주변 광 수준이 측정되면, 단계(220)에서 동공측정기에 의해 모니터링된 바와 같은 파일럿 동공 크기는 주변광에 대한 함수로서 파일럿의 동공 크기 데이터를 담고 있는 데이터 파일에 비교되어 진다. 여기서 데이터 파일은 파일럿의 헬멧 또는 비행기의 온보드 컴퓨터 내에 배치된 메모리 내에 디지털 방식으로 저장된다. 이러한 비교는 단계(230)에서 저산소증 스트레스의 지표로서 사용된다.
전술한 바와 같이, 저산소증 탐지 및 완화 장치(100)는 플래시 발생기(148)와 같은 플래시 발생기를 제공하는 것(210b)을 포함한다. 플래시 발생기(148)는 상시 모니터링 모드와 선택 모니터링 모드를 포함하는 다양한 모드에서 작동된다. 단계(280)에서 상시 모니터링을 위한 프로그램이 동공 크기 및 반응을 모니터링하는 동공측정기 이전에 사용자-선택된 시간 인터벌로 광 플래시를 발산하는 플래시 발생기(148)를 포함한다. 전술한 바와 같이, 이러한 플래시 광은 초단위 미만으로 지속되며, 약 매 15-30초마다 반복된다. 추가적으로 및/또는 선택적으로, 동공측정기에 의해 저산소증 스트레스가 나타내어지면(단계 230), 단계(290)에서, 플래시 발생기(148)는 광 플래시를 발산하도록 제어 모듈(140)에 의해 명령을 수신하게 되는데, 여기서 파일럿의 동공 반응은 모니터링되어(단계 220), 플래시 발생기(148)는 저산소증 스트레스 조건에 대한 추가적인 확인을 제공하게 된다.
비록 본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 첨부한 청구범위에서 정의되는 바와 같은 본 발명의 전체 사상과 범위를 벗어나지 않는 한 이에는 다양한 변화가 가능하다.
100: 저산소증 탐지 및 완화 시스템
110: 산소 공급 시스템
140: 제어 모듈
150: 파워 서플라이
160: 압축기

Claims (20)

  1. 파일럿의 인지 기능 저하를 탐지하고 완화시키는 인지 기능 저하 탐지 및 완화 시스템으로서,
    상기 탐지 및 완화 시스템은,
    a) 파워 서플라이에 의해 작동되도록 되며, 파일럿에게 보충 산소를 전달하도록 된 산소 전달 장치와 통신하는 산소 공급 시스템;
    b) 상기 산소 공급 시스템 및 상기 파워 서플라이와 통신하는 제어 모듈;
    c) 상기 제어 모듈과 통신하는 인지 기능 저하 탐지 장치를 포함하며,
    파일럿의 인지 기능 저하를 탐지시에 상기 제어 모듈은 상기 산소 공급 시스템 및 상기 산소 전달 장치 중 하나 또는 두가지 모두가 파일럿에게 전달되는 산소의 양을 증가시키도록 하는 것을 특징으로 하는 파일럿의 인지 기능 저하를 탐지하고 완화시키는 인지 기능 저하 탐지 및 완화 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    인지 기능의 저하는 저산소증 또는 저산소증 스트레스를 나타내는 것을 특징으로 하는 파일럿의 인지 기능 저하를 탐지하고 완화시키는 인지 기능 저하 탐지 및 완화 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 산소 공급 시스템은 고순도의 기체상태 또는 액체 상태 산소에 대한 온보드 저장된 산소 공급부인 것을 특징으로 하는 파일럿의 인지 기능 저하를 탐지하고 완화시키는 인지 기능 저하 탐지 및 완화 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 산소 공급 시스템은 온보드 산소 발생 시스템(OBOGS)인 것을 특징으로 하는 파일럿의 인지 기능 저하를 탐지하고 완화시키는 인지 기능 저하 탐지 및 완화 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 OBOGS 는 압력 스윙 흡착 장치 또는 진공 압력 스윙 흡착 장치인 것으로 특징으로 하는 파일럿의 인지 기능 저하를 탐지하고 완화시키는 인지 기능 저하 탐지 및 완화 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 파워 서플라이에 의해 전원을 공급받는 압축기를 추가로 포함하되, 상기 압축기는 가압된 에어를 상기 압력 스윙 흡착 장치 또는 진공 압력 스윙 흡착 장치에 제공하는 것을 특징으로 하는 파일럿의 인지 기능 저하를 탐지하고 완화시키는 인지 기능 저하 탐지 및 완화 시스템.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 산소 공급 시스템 및 상기 산소 전달 장치 사이에 플레넘을 추가로 구비하며, 상기 플레넘은 상기 제어 모듈과 통신하는 압력 센서를 구비하며, 상기 제어 모듈은 상기 플레넘 내부에서 일정한 가스 압력을 유지하도록 상기 OBOGS 에 대한 전원을 제어하는 것을 특징으로 하는 파일럿의 인지 기능 저하를 탐지하고 완화시키는 인지 기능 저하 탐지 및 완화 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 인지 기능 저하 탐지 장치는 파일럿의 동공 크기를 모니터링 하도록 된 동공측정기를 구비하는 것을 특징으로 하는 파일럿의 인지 기능 저하를 탐지하고 완화시키는 인지 기능 저하 탐지 및 완화 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 인지 기능 저하 탐지 장치의 상기 제어 모듈은 주변 광의 함수로서 파일럿의 동공 크기를 담고 있는 데이터 파일을 포함하되, 상기 인지 기능 저하 탐지 장치는 주변 광 수준을 모니터링 하도록 된 광도계를 구비하며, 상기 파일럿의 동공 크기는 주변 광 수준에서의 데이터 파일에 비교되어, 상기 파일럿의 동공 크기를 벗어난 동공 크기는 인지기능이 저하된 것을 나타내게 되는 것을 특징으로 하는 파일럿의 인지 기능 저하를 탐지하고 완화시키는 인지 기능 저하 탐지 및 완화 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 인지 기능 저하 탐지 장치는 광 플래시를 발산하도록 된 플래시 발생기를 추가로 구비하되, 파일럿의 동공 크기에 대한 변화는 상기 동공 측정기에 의해 모니터링 되는 것을 특징으로 하는 파일럿의 인지 기능 저하를 탐지하고 완화시키는 인지 기능 저하 탐지 및 완화 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 플래시 발생기는 파일럿의 인지 기능 저하를 탐지하도록 동공 반응을 모니터링하는 동공 측정기 이전에 사용자-선택된 시간 인터벌로 광 플래시를 발산하는 것을 특징으로 하는 파일럿의 인지 기능 저하를 탐지하고 완화시키는 인지 기능 저하 탐지 및 완화 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 광 플래시는 1초 미만 동안 발산되며, 광 발산들 간의 사용자-선택 인터벌은 약 15 내지 약 30초인 것을 특징으로 하는 파일럿의 인지 기능 저하를 탐지하고 완화시키는 인지 기능 저하 탐지 및 완화 시스템.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 플래시 발생기는 상기 동공 측정기가 파일럿의 인지 기능 저하를 탐지한 이후에 광 플래시를 발산하되, 상기 동공 측정기는 파일럿의 인지 기능 저하를 확인하기 위하여 동공 반응을 다시 모니터링하는 것을 특징으로 하는 파일럿의 인지 기능 저하를 탐지하고 완화시키는 인지 기능 저하 탐지 및 완화 시스템.
  14. 파일럿의 인지 기능 저하를 탐지하고 완화시키는 인지 기능 저하 탐지 및 완화 방법으로서,
    상기 탐지 및 완화 방법은
    a) 파일럿의 인지 기능 저하를 탐지하고 완화시키는 시스템을 제공하는 단계로서, 상기 시스템은,
    i) 파워 서플라이에 의해 작동되도록 되며, 파일럿에게 보충 산소를 전달하도록 된 산소 전달 장치와 통신하는 산소 공급 시스템;
    ii) 상기 산소 공급 시스템 및 상기 파워 서플라이와 통신하는 제어 모듈;
    iii) 상기 제어 모듈과 통신하는 인지 기능 저하 탐지 장치를 포함하며,
    파일럿의 인지 기능 저하를 탐지시에 상기 제어 모듈은 파일럿에게 전달되는 산소의 양을 증가시키기 시작하는, 파일럿의 인지 기능 저하를 탐지하고 완화시키는 시스템을 제공하는 단계와;
    b) 파일럿의 인지 기능 저하를 탐지하는 인지 기능 저하 탐지 장치를 이용하여 파일럿의 동공을 모니터링하는 단계와;
    c) 파일럿의 인지 기능 저하의 발생시에 상기 인지 기능 저하 탐지 장치는 제어 신호를 상기 제어 모듈에 교신하게 하는 단계; 및
    d) 파일럿에게 전달되는 산소를 증가시키도록 상기 제어 모듈에 의해 산소 전달 장치 및 산소 공급 시스템 중 하나 또는 두가지 모두에 제어 신호가 교신되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 파일럿의 인지 기능 저하를 탐지하고 완화시키는 인지 기능 저하 탐지 및 완화 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 인지 기능 저하 탐지 장치는 파일럿의 동공을 모니터링하는 동공 측정기를 구비하는 것을 특징으로 하는 파일럿의 인지 기능 저하를 탐지하고 완화시키는 인지 기능 저하 탐지 및 완화 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 인기 기능 저하 탐지 장치는 주변 광 수준을 측정하도록 된 광도계를 추가로 구비하되, 상기 동공 측정기에 의한 동공 모니터링은 파일럿의 인지 기능 저하를 탐지하기 위하여 측정된 주변 광 수준에서 베이스 라인 동공 측정치를 가지는 데이터 파일에 비교되는 것을 특징으로 하는 파일럿의 인지 기능 저하를 탐지하고 완화시키는 인지 기능 저하 탐지 및 완화 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 인지 기능 저하 탐지 장치는 광 플래시를 발산하도록 된 플래시 발생기를 추가로 구비하되 상기 동공 측정기는 파일럿의 인기 기능 저하를 탐지하도록 동공 반응을 모니터링하는 것을 특징으로 하는 파일럿의 인지 기능 저하를 탐지하고 완화시키는 인지 기능 저하 탐지 및 완화 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 플래시 발생기는 동공 측정기가 파일럿의 인지 기능 저하를 탐지하기 위하여 동공 반응을 모니터링하기 이전에 사용자-선택 시간 인터벌로 광 플래시를 발산하는 것을 특징으로 하는 파일럿의 인지 기능 저하를 탐지하고 완화시키는 인지 기능 저하 탐지 및 완화 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 광 플래시는 1초 미만으로 발산되며, 광 발산간의 사용자-선택 시간 인터벌은 약 15초 내지 약 30초인 것을 특징으로 하는 파일럿의 인지 기능 저하를 탐지하고 완화시키는 인지 기능 저하 탐지 및 완화 방법.
  20. 상기 플래시 발생기는 상기 동공 측정기가 파일럿의 인지 기능 저하를 탐지한 후에 광 플래시를 발산하며, 상기 동공 측정기는 파일럿의 인지 기능 저하를 확인하기 위하여 동공 반응을 다시 모니터링하는 것을 특징으로 하는 파일럿의 인지 기능 저하를 탐지하고 완화시키는 인지 기능 저하 탐지 및 완화 방법.
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