[發(fā)明專利]清醒度維持裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310402835.5
• 申請日: 2013-09-08
• 公開（公告）號: CN103432677A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳火
• 申請（專利權(quán)）人: 陳火
• 主分類號: A61M21/00
• 分類號: A61M21/00;A61B5/11
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及清醒度維持應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及清醒度維持裝置。

背景技術(shù)

困倦是人體常見的生理現(xiàn)象，即使人員充分休息，但在單調(diào)枯燥的環(huán)境或特定的時段下也難以避免。倦意產(chǎn)生時，如果不及時進行有效的外來刺激，使人恢復(fù)清醒，人員就容易陷入到磕睡中，在某些場合甚至?xí)o人帶來安全隱患或不良后果，如駕駛交通工具、值勤、學(xué)習(xí)等。

目前，國內(nèi)外眾多機構(gòu)開發(fā)防睡駕駛產(chǎn)品，其原理均為監(jiān)測磕睡時人員的生理特征參量達到設(shè)定閾值，本質(zhì)上是被動地等待人員的清醒度下降到磕睡程度再報警，因而不能有效起到維持清醒的作用；國內(nèi)已公開一篇關(guān)于清醒狀態(tài)維持裝置的專利，專利公開號是CN102473355A，該專利的方法是結(jié)合車輛行駛狀態(tài)，顯示用于刺激駕駛員的視覺圖像，并產(chǎn)生聲音和振動用于刺激，但這種裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要手動操作，安裝使用不便，缺乏便攜性，且成本昂貴，不利于廣泛應(yīng)用推廣；國內(nèi)另一篇公開的關(guān)于頭腦清醒器的專利，專利公開號是CN2335598Y，該專利采用兩個溫度不同的半導(dǎo)體致冷器冷端與頭部接觸，使人保持清醒，其缺點是需要手動操作，缺乏便攜性，起效緩慢，且冷端接觸刺激沒有變化導(dǎo)致易喪失刺激效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種清醒度維持裝置，裝置佩戴在人員頭部，能識別人員的有效頭部動作并將其轉(zhuǎn)換為操作指令，在人員任何有清醒刺激需求的時刻，不須動手操作，通過便捷的頭部動作，即可立即對頭部實施振動清醒刺激，且可調(diào)節(jié)刺激振動模式、振動強度和交替振動頻率，刺激效果顯著持久，便攜性強，能有效迅速提升人員的清醒度。

為實現(xiàn)上述方案，本發(fā)明的一個形態(tài)的清醒度維持裝置是，所述清醒度維持裝置為頭戴式裝置，由傳感控制器和頭戴式載體組成，傳感控制器和頭戴式載體通過機械固定和電氣連結(jié)成為一體；所述傳感控制器包括MEMS陀螺儀、控制模塊、電源模塊，MEMS陀螺儀的安裝應(yīng)保證其X、Y、Z三軸方向分別與人員頭部的左右、前后和上下方向保持一致；所述頭戴式載體可套在頭部，包括振動模塊及承載振動模塊的可戴載體，振動模塊包括不少于兩只的振動元件，可戴載體的結(jié)構(gòu)形狀滿足覆蓋頭腦輪廓并能穩(wěn)定佩戴，各振動元件沿可戴載體的形狀在其內(nèi)部合理均勻布置，與頭腦皮層通過柔性介質(zhì)保持接觸。

所述清醒度維持裝置內(nèi)部模塊的作用是：

MEMS陀螺儀，對裝置三軸角速度信號進行實時數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，供控制模塊讀取。

控制模塊，讀取MEMS陀螺儀所采集三軸旋轉(zhuǎn)角速度數(shù)據(jù)，識別頭部動作的運動軸和方向，并根據(jù)積分計算所得三軸的運動角度與角度閾值的比較結(jié)果，綜合判定發(fā)生單向頭部動作的類別；執(zhí)行與頭部動作對應(yīng)的指令操作。

振動模塊，包括多只振動元件及各自的驅(qū)動電路，接收控制模塊輸出的振動信號，向人員頭部提供清醒振動刺激。

電源模塊，包括充電接口、鋰電池、電源指示燈和電源開關(guān)鍵。

所述清醒度維持裝置的內(nèi)部模塊的工作原理是：

控制模塊在運行中讀取MEMS陀螺儀所采集在X、Y、Z三軸上的旋轉(zhuǎn)角速度數(shù)據(jù)，識別頭部動作的運動軸和方向，并根據(jù)積分計算所得X、Y、Z三軸的運動角度與角度閾值的比較結(jié)果，綜合判定單向頭部動作的類別。

控制模塊通過監(jiān)測動作組合中的單向頭部動作的順序，及完成動作組合的總時間，分別與設(shè)定的動作組合和時間比較，判定組合頭部動作的類別。

控制模塊識別常用的單向頭部動作的類別，包括右轉(zhuǎn)頭、左轉(zhuǎn)頭、抬頭、點頭、右側(cè)頭、左側(cè)頭；常用的組合頭部動作類別，包括搖頭。

裝置預(yù)先賦予各類別頭部動作操作指令屬性，包括單向頭部動作和組合頭部動作，其中單向頭部動作的操作指令屬性只在清醒振動刺激持續(xù)期間方可有效。

裝置以具有一定復(fù)雜度的組合頭部動作作為啟動或停止清醒振動刺激的指令，避免經(jīng)常性的單向頭部動作誤觸發(fā)清醒振動刺激，違背人員的真實意愿。

定義一個組合頭部動作具有啟動清醒振動刺激的指令屬性，另一個組合頭部動作具有停止清醒振動刺激的指令屬性。兩個用于啟停的組合頭部動作可以互不相同，也可以完全相同。

常用的組合頭部動作類別包括搖頭。

已定義為啟動振動刺激指令屬性的組合頭部動作發(fā)生一次時，控制模塊啟動清醒振動刺激并維持；已定義為停止振動指令屬性的組合頭部動作一次時，控制模塊停止清醒振動刺激。