[發(fā)明專利]一種基于腦電α波的次聲波緩解駕駛疲勞方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510233460.3
• 申請(qǐng)日: 2015-05-08
• 公開（公告）號(hào): CN104841057A
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張建華;李剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): A61M21/00
• 分類號(hào): A61M21/00
• 代理公司: 濟(jì)南金迪知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 王緒銀

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，是次聲波在駕駛疲勞領(lǐng)域的應(yīng)用，具體涉及一種基于腦電α波的次聲波緩解駕駛疲勞方法及裝置。

背景技術(shù)

駕駛疲勞是指駕駛員長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)行車后，產(chǎn)生生理機(jī)能和心理機(jī)能的失調(diào)，而在客觀上出現(xiàn)駕駛技能下降的現(xiàn)象。駕駛疲勞會(huì)影響到駕駛員的注意、感覺、知覺、思維、判斷、意志、決定和運(yùn)動(dòng)等諸方面。近年來，道路交通事故發(fā)生數(shù)量和事故死亡人數(shù)不斷增加，據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，每年全世界道路交通事故多達(dá)10億次，其中由于疲勞駕駛造成的交通事故占25-30％。因此，研究緩解駕駛疲勞技術(shù)對(duì)保護(hù)人民生命、財(cái)產(chǎn)安全，提高汽車產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。

次聲波(0.5-20Hz)由于其頻率與機(jī)體的固有頻率十分接近，例如頭部為8-12Hz，心臟為5Hz，血液流動(dòng)頻率為1.2Hz，因而很容易引發(fā)機(jī)體產(chǎn)生共振。適當(dāng)強(qiáng)度的次聲波作用于機(jī)體能夠改善循環(huán)、調(diào)理氣血、增強(qiáng)免疫力、加快炎癥消退，使松弛緊張的肌肉減輕疲勞、疼痛、不適等。基于腦電α波的次聲波作用于人腦部可以明顯影響和調(diào)節(jié)人的腦電活動(dòng)水平及興奮水平，最大限度地誘發(fā)α的產(chǎn)生，創(chuàng)造和維持生理反饋回路，從而緩解患者的精神壓力，消除緊張情緒，減輕焦慮和抑郁情緒，消除疲勞等。

目前，對(duì)于緩解駕駛疲勞技術(shù)研究較少。有研究表明通過經(jīng)皮電刺激內(nèi)關(guān)穴、合谷穴、勞宮穴、風(fēng)池穴、涌泉穴等可以在一定程度上緩解駕駛疲勞。專利號(hào)為CN?104192033A的中國(guó)專利，公開了一種緩解駕駛疲勞的汽車座椅腰托裝置，其對(duì)體力疲勞有一定幫助，但對(duì)于腦力疲勞則效果不明顯。專利號(hào)為CN?102988171A的中國(guó)專利，公開了一種制冷式駕駛疲勞消除器，通過在太陽穴施加冷刺激來緩解疲勞，此方法雖能短時(shí)間緩解疲勞，但治標(biāo)不治本，需在頭部佩戴該裝置，一些駕駛員可能無法接受，且無疲勞監(jiān)測(cè)裝置。專利號(hào)為CN?103111020A的中國(guó)專利，公開了一種基于穴位電刺激的駕駛疲勞的檢測(cè)緩解系統(tǒng)及方法，通過在駕駛員疲勞時(shí)給駕駛員穴位進(jìn)行電刺激來緩解疲勞，該方法具有一定可行性，但需要在駕駛員身體上安裝電刺激電極，給駕駛員操作帶來不便，限制了其應(yīng)用范圍。專利號(hào)為CN?1424206A的中國(guó)專利，公開了音波消除駕駛疲勞裝置，通過發(fā)出警示音波刺激駕駛員聽覺神經(jīng)中樞來緩解駕駛疲勞，該方法對(duì)淺度駕駛疲勞有一定的效果，但對(duì)于深度駕駛疲勞效果不明顯，治標(biāo)不治本，且無監(jiān)測(cè)駕駛疲勞裝置。專利號(hào)為CN?104436407A的中國(guó)專利，公開了一種次聲波緩解疲勞方法及裝置，通過次聲波作用于大腦誘導(dǎo)人快速進(jìn)入睡眠狀態(tài)以緩解疲勞，該方法能從根本上緩解疲勞，但無法應(yīng)用于正在駕駛車輛的駕駛?cè)藛T。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠從根本上快速、有效緩解駕駛疲勞、全自動(dòng)化的基于腦電α波的次聲波緩解駕駛疲勞方法及裝置。

本發(fā)明是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的：

一種基于腦電α波的次聲波緩解駕駛疲勞方法，其特征是：采集駕駛員在安靜、睜眼狀態(tài)下腦電信號(hào)，提取駕駛員腦電α波并保存作為次聲波信號(hào)的數(shù)據(jù)源；將基于腦電α波信號(hào)的次聲波信號(hào)輸入到揚(yáng)聲器系統(tǒng)然后作用于駕駛員頭部，以緩解駕駛員駕駛疲勞。

上述一種基于腦電α波的次聲波緩解駕駛疲勞方法的裝置，其特征是：由控制器、功率放大器、揚(yáng)聲器系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、疲勞監(jiān)測(cè)裝置五部分組成；控制器接收疲勞監(jiān)測(cè)裝置傳入的駕駛員疲勞預(yù)警信號(hào)并控制液壓系統(tǒng)工作和次聲波信號(hào)的輸出，功率放大器放大次聲波信號(hào)并將功率放大后的信號(hào)輸入到揚(yáng)聲器系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)控制揚(yáng)聲器系統(tǒng)位置，疲勞監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)駕駛員疲勞狀態(tài)并通過輸入到控制器的反饋信號(hào)控制揚(yáng)聲器系統(tǒng)的工作時(shí)間。揚(yáng)聲器系統(tǒng)由環(huán)形揚(yáng)聲器陣列、底盤組成，環(huán)形揚(yáng)聲器陣列安裝在底盤上并向內(nèi)與底盤軸中心線成一夾角θ，夾角θ為15°-165°可調(diào)，環(huán)形揚(yáng)聲器陣列通過自聚焦性質(zhì)將聲能量聚焦于點(diǎn)A，通過揚(yáng)聲器系統(tǒng)與駕駛員頭部距離h調(diào)整夾角θ。

該次聲波緩解駕駛疲勞方法能夠從根本上快速、有效緩解駕駛疲勞方法。當(dāng)人的腦電波處于α波時(shí)，人的意識(shí)清醒、身體放松，在這種狀態(tài)下，機(jī)體能量耗費(fèi)最少，相對(duì)的腦部獲得的能量較高，運(yùn)作就會(huì)更加快速、順暢、敏銳。次聲波信號(hào)的數(shù)據(jù)源來自于駕駛員腦電α波信號(hào)，利用大腦腦電波的“節(jié)律同步化”性質(zhì)使疲勞的駕駛員快速恢復(fù)到較好的精神狀態(tài)；并且，由于不同駕駛員在相同狀態(tài)下腦電α波不同，使得基于腦電α波的次聲波作用具有很強(qiáng)的個(gè)體差異性，一般對(duì)駕駛員本身效果較好，而對(duì)其他人效果較差，不用擔(dān)心次聲波影響到其他人。該次聲波緩解駕駛疲勞方法的裝置能夠全自動(dòng)化操作，可以與車內(nèi)音頻系統(tǒng)結(jié)合起來，使用簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠，可適用于各種類型的機(jī)動(dòng)車輛。