專利名稱：眼鏡型瞌睡防止系統及瞌睡防止方法
技術領域：
本發明涉及一種防瞌睡裝置和一種防止瞌睡的方法，特別涉及一種眼鏡 型瞌睡防止系統和利用該系統防止瞌睡的方法。
背景技術：
長時間駕駛或者從事危險工作的人員如果打瞌睡，極易造成意外。而生 活中，這種意外并不少見。如何防止這些人員打瞌睡，已成為研究者長期以 來的重要課題。2004年2月25日公開的中國實用新型專利第03214581. 0號揭露了一種 防瞌睡眼鏡。該防瞌睡眼鏡中設有紅外線接收裝置，通過探測駕駛員的眼睛 睜開或閉合的狀態來判斷駕駛員是否打瞌睡。該技術還需要將報警器置于駕 駛臺上來實現警示作用。該技術可以較好地解決打瞌睡的問題，但其裝置復 雜(例如，所用眼鏡需要特別設計、報警器與眼鏡分離使用等)，且判斷駕駛 員是否打瞌睡的方法不夠迅速、及時，故不能有效地實現發明創造的目的。為此，本發明的發明人基于長期努力，開發出一種有效防止瞌睡的眼鏡 型瞌睡防止系統。發明內容本發明的目的在于提供一種使用方便而且無痛苦的瞌睡防止系統。本發明的另一 目的在于提供一種利用該瞌睡防止系統防止瞌睡的方法。 為實現上述目的，本發明提供的瞌睡防止系統與眼鏡整合在一起，其通 過同時測量腦電波及眼動波兩種生理信號，并以無線方式傳送到遠程的分析 系統，這些信號經放大與濾波后，可以成為后續數字信號處理的信息來源， 分析系統進行適當的分析后并作出合適的響應。整套系統與眼鏡適當地整合， 讓使用者能夠如戴眼鏡的便利使用這套瞌睡防止系統。具體地，本發明設計的一種與眼鏡鏡架結合的瞌睡防止系統包括四個電極，分別為參考電極、腦電波輸入電極、眼動波輸入電極及刺激電極；眼鏡； 和分析及反饋系統。其藉由使用者的腦電波及眼動波等來分辨使用者是否即 將或己經進入睡眠狀態，并以無線方式傳送到分析及反饋系統進行適當的分 析與響應。在使用者即將或己經進入睡眠狀態時透過眼鏡鏡架上的刺激裝置發出微弱電流或藉由蜂鳴器發出警示聲音讓使用者蘇醒，以進行停車或其它 反應，或是由分析及反饋系統傳送信息給警方或相關單位。使用者只需佩戴所述眼鏡型瞌睡防止器即可，其生理信號可無線傳輸到 分析系統，故不但使用相當方便，還可以實時監測駕駛員或危險工作人員是 否即將進入睡眠狀態，并予以實時的警告。駕駛員或危險工作人員不需要配 戴笨重或者使用不便的儀器，也不用接上任何導線，只要戴上一組外型與普 通眼鏡類似的瞌睡防止器即可。未來若應用于需要在工作中隨時保持警覺的 使用者時，也無需特殊的限制。同時這個眼鏡型瞌睡防止器無創傷性，使用 者不需承受痛苦即可得知部分身體狀態。本品可進一步推廣至一般個人，配 合個人化的生理監測儀，即可在家中自行使用，不需特別的訓練。眼鏡的設 計已非常多樣化，搭配現有各種款式眼鏡設計，將可提高應用性(如太陽眼 鏡等)。當偵測到使用者即將進入睡眠狀態時，傳感器可傳出信號至接收器，所有輸入電極的信號都可無線傳輸至接收器，而該接收器可以連接至任何一 臺計算機或可攜式計算機系統(手機、PDA等或專屬的計算機系統)，進行實 時分析及必要的刺激，將刺激信號傳送回瞌睡防止器上的刺激裝置，刺激裝 置會發出刺激催醒或警告使用者以進行停車或其它反應，或是將信息傳輸給 警方或相關單位。由于利用使用者的生理信號作為判斷使用者是否瞌睡的依 據，且通過計算機系統計算判斷，故判斷準確、及時，能夠有效地防止瞌睡， 避免意外情況發生。
圖1是本發明的眼鏡型瞌睡防止系統的結構示意圖； 圖2為本發明的眼鏡型瞌睡防止系統的一個實施例中內部無線生理信號 收集示意圖；圖3是本發明系統的工作流程示意圖；圖4為利用本發明系統收集到的腦電波和眼動波經頻譜分析得到的圖譜。
具體實施方式
如圖1所示，本發明的眼鏡型瞌睡防止系統10包括帶有放大器及接收 器40的眼鏡20;與眼鏡20整合在一起的四個電極；和分析及反饋系統90。 所述四個電極分別為共享的參考電極50、腦電波輸入電極60、眼動波輸入電 極70和刺激電極80。在眼鏡20的兩端分別設置有電池30和放大器及接收器 40本體，所有的電極、放大器與電池跟眼鏡鏡架巧妙地整合在一起。位于鏡架末端的電極60可以收集腦電波信號，并將信號傳遞至放大器， 藉由無線傳輸的方法將腦電波的信號傳送至遠程的接收端連接分析及反饋系統90 (例如，計算機)進行信號判讀。若發現使用者即將進入睡眠狀態，信號再傳回傳感器，并產生刺激信號經由鼻梁上的刺激電極80予以刺激促使使 用者清醒。靠近鼻梁的輸入電極70可有效收集眼動波的變化狀況，然后將信 號傳遞至放大器，藉由無線傳輸的方法將眼動波的信號傳送至遠程的分析及 反饋系統90 (例如，計算機)進行信號判讀。若發現使用者即將進入睡眠狀 態，則可經由鼻梁上的刺激電極予以刺激使其清醒。如圖4所示，0-40秒時 為清醒狀態；在約42秒時進入安靜休息狀態；在約53秒時眼睛閉上，此時 腦電波功率密度有明顯變動，且明顯出現a波，并于圖中所示處給予剌激， 使用者轉醒后所有參數恢復到清醒時一樣的狀態(圖中EOGP代表眼動波功率； EOGPSD代表眼動波功率密度;EOG代表眼動波;EEGP代表腦電波總功率;EEGPSD 代表腦電波功率密度；EEG代表腦電波)。如圖3所示，其描述了本發明眼鏡型瞌睡防止系統的工作流程。其包括 以下步驟首先，通過眼鏡上的電極探測到腦電波和眼動波(步驟302);其 次，以頻譜分析方法分析腦電波及眼動波的總功率(分別標記為EEGP、 EOGP)(步驟304);其中對于腦電波信號，特別分析a波功率(8 13赫茲)。判斷 腦電波總功率和眼動波功率的大小(步驟306);當腦電波總功率(EEGP)或 眼動波功率(EOGP)信號很強時，表示有很強的移動造成的噪聲或是很強的 眼球運動，這代表使用者是清醒的。當腦電波總功率(EEGP)且眼動波功率(EOGp)信號降低時，表示使用者已開始嗜睡，這時判斷a波信號是否上升(步 驟308);若ci波信號上升，表示使用者的眼睛閉上，此時瞌睡防止器即可發 出適當的警示，催醒使用者(步驟310)(例如，發出刺激電流)；如a波信號 未上升，則發出警告(步驟312)(例如，使設置在鏡架上的蜂鳴器發出報警 聲音)。本發明的瞌睡防止系統就如同使用一般眼鏡一樣，同時跨于鼻梁上與耳 后。在眼鏡的兩端分別為電池與放大器及發報器本體。所有輸入電極的信號 都可無線傳輸至接收器，而該接收器可以連接至任何一臺計算機，或是任何 的可攜式計算機系統(手機、PDA或專屬的計算機系統)。而這些計算機系統 可進一步將收集到的生理信號通過網路(有線或無線)傳送至其它的計算機， 進行實時分析。若實時分析結果顯示使用者即將進入失神或瞌睡狀態，則系 統會回傳信息經由刺激電極產生電流刺激使用者，以起到警醒作用。
權利要求
1. 一種眼鏡型瞌睡防止系統，其包括眼鏡；設置于所述眼鏡鏡架末端的參考電極；設置于所述眼鏡鏡架另一末端的腦電波輸入電極；設置于所述眼鏡相對鼻梁處的眼動波輸入電極；設置于所述眼鏡鏡架上任意不同位置的刺激裝置、電池和放大器及接收器；以及，與該眼鏡實現無線傳輸的分析及反饋系統。
2. 如權利要求1所述的眼鏡型瞌睡防止系統，其特征在于所述刺激裝置 為刺激電極或蜂鳴器。
3. 如權利要求1所述的眼鏡型瞌睡防止系統，其特征在于所述眼鏡為太 陽鏡。
4. 如權利要求1所述的眼鏡型瞌睡防止系統，其特征在于所述分析及反 饋系統為可攜式計算機系統。
5. 如權利要求4所述的眼鏡型瞌睡防止系統，其特征在于所述可攜式計 算機系統為手機、PDA或專屬的計算機系統。
6. —種防止瞌睡的方法，其包含提供一個如權利要求l所述的同時能感 測與計算腦電波及眼動波的眼鏡型瞌睡防止系統，當腦電波與眼動波都降低且a波增加時，所述分析及反饋系統會使刺激裝置催醒使用者；或當腦電波 與眼動波都降低但a波并未增加時，所述分析及反饋系統會使刺激裝置所述分析及反饋系統會使刺激裝置催醒使用者。
7. 如權利要求6所述的方法，其特征在于所述腦電波輸入電極和眼動波 輸入電極收集到的信號是通過無線傳輸的方式將信號傳送到所述分析及反饋 系統的。
8. 如權利要求6所述的方法，其特征在于所述分析及反饋系統為帶有接 收器的計算機或可攜式計算機系統。
9. 如權利要求8所述的方法，其特征在于所述可攜式計算機系統為手機、 PDA或專屬的計算機系統。
全文摘要
本發明提供一種眼鏡型瞌睡防止系統以及利用該系統防瞌睡的方法。所述系統與眼鏡巧妙整合，并藉由使用者的腦電波及眼動波來分辨使用者是否即將或已經進入睡眠狀態，并以無線方式傳送到遠程進行適當的分析與響應。在使用者即將或已經進入睡眠狀態時通過眼鏡鏡架上的刺激裝置讓使用者警醒。該系統反應及時、準確，攜帶和使用都很方便，能夠有效地防止瞌睡，避免意外情況發生。
文檔編號G08B3/00GK101281300SQ20081010059
公開日2008年10月8日 申請日期2008年5月19日 優先權日2008年5月19日
發明者楊靜修, 郭博昭 申請人:國立陽明大學