способ предупреждения засыпания оператора и устройство для предупреждения засыпания оператора

Формула изобретения

1. Способ предупреждения засыпания оператора, включающий контроль уровня бодрствования и определение момента, предшествующего наступлению сна, путем измерения физиологических параметров состояния оператора, их регистрации, сравнения с эталонными параметрами, характеризующими оптимальное состояние оператора, и воздействие на оператора при наличии информации о возникновении нештатной ситуации, обусловленной засыпанием, отличающийся тем, что измерение физиологических параметров осуществляют путем непрерывного определения распределения давления тела оператора на опорную поверхность с помощь датчиков давления - нагрузки, а в качестве информации о возникновении нештатной ситуации используют зафиксированное датчиками скачкообразное перераспределение давления - нагрузки на опорную поверхность, обусловленное резким изменением положения тела оператора.

2. Устройство для предупреждения засыпания оператора, содержащее датчики параметров состояния оператора, подключенные к блоку обработки измерений, выход которого подключен ко входу блока регистрации и анализа, выход которого связан с блоком информации и выработки команды, отличающееся тем, что датчики параметров состояния оператора выполнены в виде датчиков давления-нагрузки, которые размещены в сиденье-кресле оператора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области медицины, а именно к диагностике психофизиологического состояния, и может быть использовано для контроля уровня бодрствования и предупреждения засыпания водителей транспортного средства, летчиков и т.п. операторов, связанных с повышенным риском.

Из уровня техники известен способ контроля бодрствования по регистрации времени реакции оператора на световые и звуковые раздражители (SU 215255 А, А 61 В 5/18, 1973; SU 1438712 А, А 61 В 5/18, 1988; RU 2153847 С2, А 61 В 5/16, 2000).

Однако такой способ недостаточно надежен и мало пригоден для предупреждения засыпания водителей или летчиков.

Известен также способ контроля уровня бодрствования, в котором определяют момент, предшествующий наступлению сна (нижнюю ступень бодрствования), путем измерения биоэлектрических параметров оператора, в том числе электросопротивления кожи (SU 869756 А, А 61 В 5/18, 1981; SU 459216 А, А 61 В 5/18, 1975; SU 1681844 А, А 61 В 5/18, 1991).

Указанный способ предусматривает размещение различных датчиков на голове и/или руках оператора, что затрудняет его реализацию, например, на транспортном средстве.

Наиболее близким к изобретению является способ контроля и управления функциональным состоянием оператора - летчика, включающий регистрацию физиологических параметров состояния оператора, их сравнение с эталонными и воздействие на оператора при наличии информации о возникновении нештатной ситуации (SU 1598969 C1, A 61 B 5/16, 1992; RU 2150886 C1, A 61 B 5/16, 2000).

К недостатку данного способа можно отнести большое количество измеряемых параметров (усилие обжатия ручки управления, усилие упора ног, положение головы, частота дыхания и т.д.), что усложняет практическое применение.

Кроме того, известно устройство для контроля и управления функциональным состоянием оператора-летчика, содержащее датчики физиологических параметров состояния оператора, подключенные к блоку измерения, выход которого подключен ко входу блока анализа, который связан с блоком информации и команды (SU 2150886 C1, A 61 B 5/16, 2000). Однако наличие большого количества различных датчиков ограничивает области его использования.

Изобретение направлено на создание простого и достаточно надежного способа предупреждения возникновения нештатной ситуации - засыпания оператора и устройства для его реализации, пригодного, в том числе, и для использования на транспортном средстве и не содержащего датчиков, ограничивающих движение и функциональные возможности оператора.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе предупреждения засыпания оператора, включающем контроль уровня бодрствования путем регистрации физиологических параметров состояния оператора, сравнения их с эталонными и воздействие на оператора, согласно изобретению, измеряют распределение давления тела оператора на опорную поверхность, а момент наступления фазы засыпания фиксируют по изменению положения тела оператора, которое определяют по скачкообразному перераспределению давления - нагрузки на опорную поверхность.

Кроме того, в устройстве для предупреждения засыпания оператора, содержащем датчики параметров состояния оператора, подключенные к блоку обработки измерений, выход которого подключен ко входу блока регистрации и анализа, выход которого связан с блоком информации и команды, согласно изобретению, датчики параметров состояния оператора выполнены в виде датчиков давления - нагрузки, которые размещены в сиденье оператора.

Предложенное бесконтактное определение момента перехода от нижней ступени бодрствования, предшествующей наступлению сна, в фазу засыпания, по изменению положения или позы тела, которое обусловлено снижением тонуса мышц, в том числе и поддерживающих позу тела в положении "сидя", путем непрерывного измерения распределения давления тела оператора на сиденье с помощью датчиков давления - нагрузки, позволяет достаточно надежно и конструктивно просто контролировать уровень бодрствования.

На фиг.1 представлен общий вид устройства для предупреждения засыпания, на фиг. 2 - блок-схема контроля уровня бодрствования и воздействия на оператора.

Устройство для предупреждения засыпания содержит набор датчиков 1 давления-нагрузки, например, тензометрических, которые могут быть размещены как в горизонтальной части сиденья-кресла 2 оператора, так и в задней спинке 3. Датчики 1 подключены ко входу блока 4 обработки измерений (БОИ), выход которого соединен со входом блока регистрации и анализа (БРА), выход которого соединен с блоком 6 информации и команды (БИК), к которому могут быть подключены средства 7 звуковой и/или световой информации (И), средства воздействия на оператора, включающие, например, вибратор 8 (В), размещенный в сиденье-кресле 2, и узел 9 блокировки (Б) или воздействия на работу управляемого оператором объекта. Блоки 4, 5, 6 могут быть выполнены на основе бортового компьютера.

Способ предупреждения засыпания оператора осуществляется следующим образом.

При размещении оператора, например, водителя, управляющего транспортным средством, в положении "сидя" на сиденье-кресле 2 датчики 1 воспринимают распределение давления-нагрузки тела на опорную поверхность и вырабатывают соответствующие сигналы, которые поступают в блок 4 обработки измерений и, после преобразований, регистрируются в блоке 5 регистрации и анализа. В процессе непрерывного определения распределения давления-нагрузки тела на опорную поверхность зарегистрированные параметры в блоке 5 анализируются, например, путем сравнения с эталонными параметрами, характеризующими оптимальное функциональное состояние оператора, и обработанная информация поступает в блок 6 информации и команды.

При нормальном функциональном состоянии оператора регистрируемое распределение давления-нагрузки совпадает или мало отличается от параметров, отражающих специфические признаки работы оператора. Когда оператор устает и снижается уровень бодрствования, происходит снижение тонуса мышц, в том числе и поддерживающих позу тела в положении "сидя", и в момент перехода от нижней ступени бодрствования к фазе засыпания, который предшествует наступлению сна, происходит резкое изменение позы тела, проявляющееся в скачкообразном перераспределении давления-нагрузки на опорную поверхность сиденья-кресла 2, которое фиксируется датчиками 1, и после обработки зарегистрированной информации в блоках 4, 5, 6, блок 6 информации и команды вырабатывает командный сигнал, поступающий на вход средства 7 звуковой и/или световой информации, вибратор 8 и узел 9 блокировки, которые воздействуют на оператора или управляемый оператором объект, исключая возникновение нештатной ситуации, обусловленной засыпанием.