駕駛者心臟狀態(tài)的判斷系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種駕駛者心臟狀態(tài)的判斷系統(tǒng)及方法，其可以判斷車輛的駕駛?cè)耸欠裼型话l(fā)性心臟病及其危急程度，先持續(xù)采集駕駛者的呼吸頻率、心律及血壓等生理信號(hào)，并傳送到一監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)中的一處理器利用類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將生理信號(hào)分別訓(xùn)練建立出專屬于駕駛者的多個(gè)個(gè)人化模型，每一個(gè)人化模型具有一閥值；再判斷最近采集的生理信號(hào)中是否有任一種生理信號(hào)超出閥值，若生理信號(hào)中有至少一種超出閥值，則監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)依據(jù)超出閥值的生理信號(hào)的種類數(shù)，判斷駕駛者的狀態(tài)危險(xiǎn)程度，并發(fā)出警示。
【專利說(shuō)明】駕駛者心臟狀態(tài)的判斷系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是有關(guān)一種車用判斷駕駛者狀態(tài)的技術(shù)，特別是指一種駕駛者心臟狀態(tài)的 判斷系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 按，車禍發(fā)生的原因除了不遵守交通規(guī)則，如超速、逆向之外，主要可分為注意力 不集中及突發(fā)性疾病，注意力不集中可能原因?yàn)槠隈{駛、分心打電話或聊天等，這些因素 皆可靠人為方式避免，但突發(fā)性疾病為不可預(yù)知的，例如心臟病發(fā)、昏迷、猝死等，若駕駛失 能，不論是突然急停在路中間或是沒有放開油門使車輛繼續(xù)前進(jìn)，皆是相當(dāng)危險(xiǎn)的駕駛行 為，甚至若駕駛昏迷后無(wú)意識(shí)地將油門踩到底，更可能發(fā)生嚴(yán)重的追撞。
[0003] 由此可知，突發(fā)性疾病無(wú)法避免，那如何在發(fā)生突發(fā)性疾病當(dāng)下適時(shí)采取措施、避 免更大的意外發(fā)生是相當(dāng)重要的，而首先便需先偵測(cè)駕駛者是否突然發(fā)病，其中，又以突發(fā) 性心臟病最為危急，且很多患者在心臟病發(fā)時(shí)其實(shí)仍有些微行為能力，若偵測(cè)出駕駛心臟 病發(fā)后，車輛可自動(dòng)剎車、熄火、閃燈、甚至靠邊停車，進(jìn)一步甚至可同時(shí)發(fā)出信息給警察 局、醫(yī)療單位等，則不但可避免意外發(fā)生，更可極大程度保住駕駛者的生命，因此，判斷駕駛 者是否突發(fā)性心臟病為首要之急。
[0004] 因此，本發(fā)明即提出一種駕駛者心臟狀態(tài)的判斷系統(tǒng)及方法，具體架構(gòu)及其實(shí)施 方式將詳述于下：
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明的主要目的在提供一種駕駛者心臟狀態(tài)的判斷系統(tǒng)，其利用多個(gè)傳感器同 時(shí)采集心律信號(hào)、血壓信號(hào)及呼吸頻率信號(hào)等生理信號(hào)，以感知駕駛者的生理狀態(tài)，判斷駕 駛者是否突發(fā)性心臟病及其危急程度。
[0006] 本發(fā)明的另一目的在提供一種駕駛者心臟狀態(tài)的判斷方法，利用類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練 建立專屬于駕駛者個(gè)人的呼吸頻率模型、血壓模型及心律模型等個(gè)人化模型，達(dá)到客制化 生理狀態(tài)判讀，以增加預(yù)測(cè)突發(fā)性心臟病的準(zhǔn)確率，且當(dāng)駕駛者就醫(yī)時(shí)這些依據(jù)持續(xù)采集 的生理信號(hào)所建立出的個(gè)人化模型更可供醫(yī)生參考。
[0007] 本發(fā)明的再一目的在提供一種駕駛者心臟狀態(tài)的判斷方法，當(dāng)采集到的生理信號(hào) 中至少一個(gè)超出閥值時(shí)，并判斷另外兩種生理信號(hào)是否也異常，以判斷駕駛者身體狀況是 否危急，及是否需提供警示或立即將駕駛者送醫(yī)等。
[0008] 為達(dá)上述的目的，本發(fā)明提供一種駕駛者心臟狀態(tài)的判斷方法，判斷一車輛的一 駕駛?cè)耸欠裼型话l(fā)性心臟病，先持續(xù)采集駕駛者的多個(gè)生理信號(hào)，并傳送到一監(jiān)控系統(tǒng)，生 理信號(hào)包括一呼吸頻率信號(hào)、一心律信號(hào)及一血壓信號(hào)；監(jiān)控系統(tǒng)中的一處理器利用類神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將生理信號(hào)分別訓(xùn)練建立出專屬于駕駛者的多個(gè)個(gè)人化模型，包括呼吸頻率模 型、心律模型及血壓模型，每一個(gè)人化模型具有一閥值；以及監(jiān)控系統(tǒng)判斷采集的多個(gè)生理 信號(hào)中是否有任一種生理信號(hào)超出閥值，若生理信號(hào)均未超出閥值，則持續(xù)采集生理信號(hào)， 反之，若生理信號(hào)中有至少一種超出閥值，則監(jiān)控系統(tǒng)依據(jù)超出閥值的生理信號(hào)的種類數(shù)， 判斷駕駛者的狀態(tài)危險(xiǎn)程度，并發(fā)出警示。
[0009] 其中，該呼吸頻率信號(hào)的閥值為每分鐘的呼吸次數(shù)大于平均值的兩倍；
[0010] 其中，該心律信號(hào)的閥值為每分鐘的心跳數(shù)大于150下；
[0011] 其中，該血壓信號(hào)的閥值為收縮壓小于90mmHg ;
[0012] 其中，該個(gè)人化模型尚未訓(xùn)練出之前，閥值為預(yù)設(shè)的初始值。
[0013] 本發(fā)明另提供一種駕駛者心臟狀態(tài)的判斷系統(tǒng)，包括多個(gè)傳感器，持續(xù)采集該駕 駛者的多個(gè)生理信號(hào)，生理信號(hào)包括一呼吸頻率信號(hào)、一心律信號(hào)及一血壓信號(hào)；以及一 監(jiān)控系統(tǒng)，包括一處理器及一內(nèi)存，處理器依據(jù)生理信號(hào)分別訓(xùn)練出包括一呼吸頻率模型、 一心律模型及一血壓模型的多個(gè)個(gè)人化模型并儲(chǔ)存于內(nèi)存中，且依據(jù)呼吸頻率模型、心律 模型及血壓模型設(shè)定出生理信號(hào)分別的一閥值，處理器判斷是否有任一種生理信號(hào)超出閥 值，若有至少一種生理信號(hào)超出閥值，則依據(jù)超出閥值的生理信號(hào)的種類數(shù)，判斷駕駛者的 狀態(tài)危險(xiǎn)程度，并發(fā)出警示。
[0014] 其中，超出閥值的生理信號(hào)的種類數(shù)為1時(shí)，該駕駛者的狀態(tài)危險(xiǎn)程度為低，超出 閥值的生理信號(hào)的種類數(shù)為2時(shí)，該駕駛者的狀態(tài)危險(xiǎn)程度為中，超出閥值的生理信號(hào)的 種類數(shù)為3時(shí)，該駕駛者的狀態(tài)危險(xiǎn)程度為高；
[0015] 其中，該呼吸頻率信號(hào)的閥值為每分鐘的呼吸次數(shù)大于平均值的兩倍；
[0016] 其中，該心律信號(hào)的閥值為每分鐘的心跳數(shù)大于150下；
[0017] 其中，該血壓信號(hào)的閥值為收縮壓小于90mmHg。
[0018] 底下藉由具體實(shí)施例詳加說(shuō)明，當(dāng)更容易了解本發(fā)明的目的、技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及其 所達(dá)成的功效。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1為本發(fā)明駕駛者心臟狀態(tài)的判斷系統(tǒng)的方塊圖；
[0020] 圖2為本發(fā)明駕駛者心臟狀態(tài)的判斷方法的流程圖。
[0021] 附圖標(biāo)記說(shuō)明：10_駕駛者心臟狀態(tài)的判斷系統(tǒng)；12-傳感器；122-呼吸頻率傳感 器；124-心律傳感器；126-血壓傳感器；14-監(jiān)控系統(tǒng)；142-處理器；144-內(nèi)存；150-個(gè)人 化模型；152-呼吸頻率模型；154-心律模型；156-血壓模型。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 本發(fā)明提供一種駕駛者心臟狀態(tài)的判斷系統(tǒng)及方法，請(qǐng)參考圖1，其為本發(fā)明中駕 駛者心臟狀態(tài)的判斷系統(tǒng)10的方塊圖，此駕駛者心臟狀態(tài)的判斷系統(tǒng)10可內(nèi)建于車輛本 身的微電腦中，或是獨(dú)立的一臺(tái)主機(jī)，包括多個(gè)傳感器12及一監(jiān)控系統(tǒng)14,傳感器12包括 一呼吸頻率傳感器122、一心律傳感器124及一血壓傳感器126,其中心律傳感器124可為 貼片式黏貼在駕駛者胸口處，或是裝設(shè)在安全帶上，當(dāng)駕駛者系上安全帶時(shí)心律傳感器124 緊貼駕駛者胸部便可采集心跳的信號(hào)，呼吸頻率傳感器122與心律傳感器124可為同一個(gè) 貼片或不同貼片，采集駕駛者的呼吸信號(hào)，而血壓傳感器126則可設(shè)在方向盤上駕駛者手 握持的位置，以光學(xué)方式采集駕駛者的血壓信號(hào)，例如將光照射在手指上，分析反射光的光 譜來(lái)判斷血壓信號(hào)，三個(gè)傳感器122、124及126分別采集駕駛者的呼吸頻率信號(hào)、心律信號(hào) 及血壓信號(hào)等生理信號(hào)；監(jiān)控系統(tǒng)14中包括一處理器142及一內(nèi)存144,處理器142依據(jù) 生理信號(hào)分別訓(xùn)練出包括一呼吸頻率模型152、一心律模型154及一血壓模型156的多個(gè) 個(gè)人化模型150并儲(chǔ)存于內(nèi)存144中，且依據(jù)呼吸頻率模型152、心律模型154及血壓模型 156設(shè)定出三種生理信號(hào)分別的閥值；處理器142除了訓(xùn)練個(gè)人化模型150之外，還可用以 判斷是否有任一種生理信號(hào)超出閥值，若生理信號(hào)中有至少一種超出閥值，則依據(jù)超出閥 值的生理信號(hào)的種類數(shù)，判斷駕駛者的狀態(tài)危險(xiǎn)程度，并發(fā)出警示。
[0023] 本發(fā)明中駕駛者心臟狀態(tài)的判斷方法的流程圖如圖2所示，首先在步驟SlO中利 用至少一個(gè)傳感器分別采集駕駛者的多個(gè)生理信號(hào)，并傳送到一監(jiān)控系統(tǒng)，采集的生理信 號(hào)包括一呼吸頻率信號(hào)、一心律信號(hào)及一血壓信號(hào)，傳感器持續(xù)采集這些生理信號(hào)，，并每 隔一段時(shí)間顯示采集結(jié)果一次，如每5分鐘；步驟S12中監(jiān)控系統(tǒng)中的處理器利用類神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將生理信號(hào)分別訓(xùn)練建立出專屬于駕駛者的多個(gè)個(gè)人化模型，包括至少一呼吸頻 率模型、一心律模型及一血壓模型，每一個(gè)人化模型具有一閥值；當(dāng)建立了專屬于駕駛者 的個(gè)人化模型后，再如步驟S14所述，監(jiān)控系統(tǒng)判斷所采集的多個(gè)生理信號(hào)中是否有任一 種生理信號(hào)超出閥值，若生理信號(hào)均未超出閥值，則回到步驟SlO繼續(xù)采集呼吸頻率信號(hào)、 心律信號(hào)及血壓信號(hào)等生理信號(hào)，反的，若生理信號(hào)中有至少一種超出閥值，則如步驟S16 所述，監(jiān)控系統(tǒng)依據(jù)超出閥值的生理信號(hào)的種類數(shù)，判斷駕駛者的狀態(tài)危險(xiǎn)程度，并發(fā)出警 不O
[0024] 心律模型是采集駕駛者的心電圖，從時(shí)域信號(hào)傅立葉變換成頻域信號(hào)，此信號(hào)的 頻率在0?60赫茲之間，心律訓(xùn)練模型包含每分鐘心跳數(shù)、0-60赫茲頻域信號(hào)等，再利用類 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將這些信號(hào)訓(xùn)練出個(gè)人化的駕駛者的心律模型；呼吸頻率模型則是依據(jù)呼吸 信號(hào)的頻率、強(qiáng)度及斜率等信息以類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)訓(xùn)練出；血壓模型是依據(jù)舒張壓、收縮壓 以及平均動(dòng)脈壓等信息，同樣以類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)訓(xùn)練出，且上述三個(gè)模型皆可接收新進(jìn)的 生理信號(hào)增加樣本數(shù)，不斷訓(xùn)練，使模型更接近駕駛者本身。
[0025] 上述生理信號(hào)閥值的初始值可設(shè)定一符合大眾化的生理警示閥值，例如呼吸頻率 模型的閥值為每分鐘呼吸次數(shù)為平均值的兩倍，若呼吸頻率小于平均值的兩倍時(shí)，為正常 值，輸出〇,若呼吸頻率大于平均值的兩倍則為不正常，輸出1 ;血壓模型的閥值為收縮壓是 90mmHg，若收縮壓大于90mmHg為正常，輸出0,若收縮壓小于90mmHg為不正常，輸出1 ;心律 模型的閥值為每分鐘心跳數(shù)150下，若每分鐘心跳小于150下為正常，輸出0,若每分鐘心跳 大于150下則為不正常，輸出1。因此全部正常時(shí)，輸出為（0,0,0)，有一項(xiàng)不正常時(shí)，輸出 為（1，0,0)、（0，1，0)或（0,0，1)，危險(xiǎn)程度低，有兩項(xiàng)不正常時(shí)，輸出為（1，0，1)、（0，1，1) 或（1，1，〇)，危險(xiǎn)程度中，若三項(xiàng)皆不正常時(shí)，輸出為（1，1，1)，危險(xiǎn)程度高，如下表一所示。
[0026] 表一
【權(quán)利要求】
1. 一種駕駛者心臟狀態(tài)的判斷方法，其特征在于，包括下列步驟： 持續(xù)采集該駕駛者的多個(gè)生理信號(hào)，并傳送到一監(jiān)控系統(tǒng)，該多個(gè)生理信號(hào)包括一呼 吸頻率信號(hào)、一心律信號(hào)及一血壓信號(hào)； 該監(jiān)控系統(tǒng)中的一處理器利用類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將該多個(gè)生理信號(hào)分別訓(xùn)練建立出專 屬于該駕駛者的多個(gè)個(gè)人化模型，包括一呼吸頻率模型、一心律模型及一血壓模型，每一該 個(gè)人化模型具有一閥值；以及 該監(jiān)控系統(tǒng)判斷采集的多個(gè)生理信號(hào)中是否有任一種生理信號(hào)超出相對(duì)應(yīng)的閥值，若 該多個(gè)生理信號(hào)中有至少一種超出相對(duì)應(yīng)的閥值，則該監(jiān)控系統(tǒng)依據(jù)超出閥值的生理信號(hào) 的種類數(shù)，判斷該駕駛者的心臟狀態(tài)危險(xiǎn)程度，并發(fā)出警示。
2. 如權(quán)利要求1所述的駕駛者心臟狀態(tài)的判斷方法，其特征在于，該監(jiān)控系統(tǒng)安裝于 該車輛上，該監(jiān)控系統(tǒng)更包括一內(nèi)存，記錄該多個(gè)生理信號(hào)及該多個(gè)個(gè)人化模型。
3. 如權(quán)利要求1所述的駕駛者心臟狀態(tài)的判斷方法，其特征在于，超出閥值的生理信 號(hào)的種類數(shù)為1時(shí)，該駕駛者的狀態(tài)危險(xiǎn)程度為低，超出閥值的生理信號(hào)的種類數(shù)為2時(shí)， 該駕駛者的狀態(tài)危險(xiǎn)程度為中，超出閥值的生理信號(hào)的種類數(shù)為3時(shí)，該駕駛者的狀態(tài)危 險(xiǎn)程度為高。
4. 如權(quán)利要求3所述的駕駛者心臟狀態(tài)的判斷方法，其特征在于，該呼吸頻率信號(hào)的 閥值為每分鐘的呼吸次數(shù)大于平均值的兩倍。
5. 如權(quán)利要求3所述的駕駛者心臟狀態(tài)的判斷方法，其特征在于，該心律信號(hào)的閥值 為每分鐘的心跳數(shù)大于150下。
6. 如權(quán)利要求3所述的駕駛者心臟狀態(tài)的判斷方法，其特征在于，該血壓信號(hào)的閥值 為收縮壓小于90mmHg。
7. 如權(quán)利要求1所述的駕駛者心臟狀態(tài)的判斷方法，其特征在于，該個(gè)人化模型尚未 訓(xùn)練出之前，閥值為預(yù)設(shè)的初始值。
8. -種駕駛者心臟狀態(tài)的判斷系統(tǒng)，其判斷一車輛的一駕駛?cè)耸欠裼型话l(fā)性心臟病及 其危急程度，其特征在于，該判斷系統(tǒng)包括： 多個(gè)傳感器，持續(xù)采集該駕駛者的多個(gè)生理信號(hào)，該多個(gè)生理信號(hào)包括一呼吸頻率信 號(hào)、一心律信號(hào)及一血壓信號(hào)；以及 一監(jiān)控系統(tǒng)，包括一處理器及一內(nèi)存，該處理器依據(jù)該多個(gè)生理信號(hào)分別訓(xùn)練出包括 一呼吸頻率模型、一心律模型及一血壓模型的多個(gè)個(gè)人化模型并儲(chǔ)存于該內(nèi)存中，且依據(jù) 該呼吸頻率模型、該心律模型及該血壓模型設(shè)定出該多個(gè)生理信號(hào)分別的一閥值，該處理 器判斷是否有任一種生理信號(hào)超出相對(duì)應(yīng)的閥值，若該多個(gè)生理信號(hào)中有至少一種超出相 對(duì)應(yīng)的閥值，則依據(jù)超出閥值的生理信號(hào)的種類數(shù)，判斷該駕駛者的狀態(tài)危險(xiǎn)程度，并發(fā)出 警示。
9. 如權(quán)利要求8所述的駕駛者心臟狀態(tài)的判斷系統(tǒng)，其特征在于，超出閥值的生理信 號(hào)的種類數(shù)為1時(shí)，該駕駛者的狀態(tài)危險(xiǎn)程度為低，超出閥值的生理信號(hào)的種類數(shù)為2時(shí)， 該駕駛者的狀態(tài)危險(xiǎn)程度為中，超出閥值的生理信號(hào)的種類數(shù)為3時(shí)，該駕駛者的狀態(tài)危 險(xiǎn)程度為高。
10. 如權(quán)利要求9所述的駕駛者心臟狀態(tài)的判斷系統(tǒng)，其特征在于，該呼吸頻率信號(hào)的 閥值為每分鐘的呼吸次數(shù)大于平均值的兩倍。
11. 如權(quán)利要求9所述的駕駛者心臟狀態(tài)的判斷系統(tǒng)，其特征在于，該心律信號(hào)的閥值 為每分鐘的心跳數(shù)大于150下。
12. 如權(quán)利要求9所述的駕駛者心臟狀態(tài)的判斷系統(tǒng)，其特征在于，該血壓信號(hào)的閥值 為收縮壓小于90mmHg。
【文檔編號(hào)】A61B5/0205GK104490374SQ201410750577
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月9日
【發(fā)明者】馮彥誠(chéng), 柯明寬 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人車輛研究測(cè)試中心