CN101223561A - 睡眠警戒设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种安装在车辆的方向盘上的睡眠警戒设备(11)，该睡眠警戒设备(11)通过驾驶员的手指或手的压力起作用。本发明包括多个传感器(12)以及即时警报***，该即时警报***防止了先前延迟警报***的意外问题并且在无需暂停或关断所述设备的情况下重定位手。围绕方向盘沿圆周安装传感器(12)，所述传感器(12)在没有任何类型的延迟的情况下触发并且报警，而且所述传感器(12)直接或无线地被连接到控制面板，用于控制压力传感器(12)。

Description

睡眠警戒设备

发明背景

相关申请的交叉引用

本申请要求于2005年5月6日提交的美国临时申请No.60/678,881的权益和优先权，并且该申请因此全文通过引用结合于此。

1.技术领域

本发明涉及睡眠检测报警设备，并且更特别地，本发明与一种用于唤醒打瞌睡的驾驶员的新颖的方向盘睡眠警戒报警***有关。

2.背景技术

机动车辆的驾驶员(特别是卡车驾驶员)常常由于长时间驾驶其车辆而产生疲劳。由于需要或者希望在给定时间到达给定目的地，所以并不罕见的是，驾驶员驾驶车辆的时间超出合理地谨慎及安全的时间，或者在远远晚于其本应睡觉的时间疲劳驾驶。于是，发生其中驾驶员在驾驶车辆时打瞌睡或者车辆驶离道路的机动车辆意外事故就不令人吃惊了。意外事故不仅导致车辆损坏、财产损失以及驾驶员重伤或死亡，而且其还可能导致在所述意外事故的范围内的其他驾驶员或行人的死亡或受伤。根据美国公路交通安全管理局的统计，每年大约有100000起报警的撞车是驾驶员疲劳的直接结果。当驾驶员在驾驶车辆时睡着的时候发生的意外事故常常具有高死亡率。据NHTSA保守估计，疲劳相关的撞车每年导致估计有1550人死亡、71000人受伤以及125亿美元的金钱损失。在欧洲，情况也非常类似。德国保险行业协会GDV估计，德国高速汽车道上的所有致命意外事故的大约25％是由疲劳导致的。

已经开发了多种***来尝试警告睡着的驾驶员。沃尔沃汽车(Volvo)是基于为其消费者引入一种由摄影机、传感器、处理器和计算机控制装置所构成的复杂***的汽车，以便通过测量汽车的移动而在驾驶员变得疲劳时进行警告。很明显，只有当车辆以60KPH或更高的速度行驶时，该***才会起作用。该设备独立于驾驶员工作并且取决于复杂的计算，而无需实际知道驾驶员的状况。

已经把眼睛和头部移动与疲劳相关联，并且关于利用该信息的设备已经提出了一些解决方案。在2000年8月22日授予的、Bryuzgin的美国专利6,107,922中描述了一种整套的头戴耳机(self containedheadset)。该设备监控驾驶员的下颌的位置以作为该驾驶员的状况的指标。当驾驶员的颌向下移动从而触发警报条件时，该设备被触发。该设备依赖于还可能在谈话或头部移动期间发生的运动，而所述运动不一定是疲劳驾驶员的第一运动指标。在Zoerb的美国专利6,559,779中描述了一种安全设备，该安全设备利用安装在眼镜上的光束发射器和检测器，当昏昏欲睡的驾驶员的眼睛闭上并且其睫毛中断被聚焦的光束时，该安全设备将发出警报声。该设备要求准确的对准和校准，并且会受到外部光源以及头部移动和眨眼模式的影响。

已经知道，随着驾驶员疲劳，其对方向盘的握持松弛。已经通过安装在方向盘上的发明以及安装在手上的发明测量了对所述握持的测量。在2001年4月17日授予的、Sutherland的美国专利6,218,947中描述了一种安装在方向盘上的睡眠警报器，其包括测量方向盘上的两手之间的导电电容的一对导电元件。所述差被用来建立基线，当该基线被改变时将启动警报。

在2000年1月18日授予的、Leavitt的美国专利6,016,103中，在两只手套中的每一只上有至少一个压力传感器。所述传感器可以被定位在手的任何一个手指(在指尖上示出)或者手掌上。在两只手套之间有远程通信装置，并且当两只手的握持压力低于阈值水平时，激活警报。该设备要求在驾驶员的两只手的握持都松弛的情况下才被触发，并且在该设备的优选实施例中，握持压力必须在给定时间段内低于阈值。在2001年1月9日授予的、Prus的美国专利6,172,610中描述了一种接触装置，其中在手套上安装了传感器，并且在方向盘上安装了接触件。只要所述手套和方向盘传感器相接触，警报器就不会响。通过驾驶员的皮肤电阻而不是压力来测量接触，并且该接触被认为是不可靠的，因为环境温度差影响排汗，并且因此改变皮肤电阻读数。在D’Agosto的美国专利6,590,499中描述了一种安装在方向盘上的警戒***。该警戒***要求定制制造的方向盘或者定制安装。

虽然可以明显看出上述设备中的每一个都满足了特定目的或要求，但是也可以明显看出，每个设备都具有特定局限，并且一般来说或者过于复杂，或者直到驾驶员已经开始打瞌睡时才激活警报。如果有一种传感器装置能够在驾驶员开始打瞌睡时立即发出警报声而不是在驾驶员已经睡着时才发出警报声，则会是有用的。如果该***简单并且能够在复杂交互作用最小化的情况下工作，则也会是有用的。

发明内容

本发明的目的是提供一种解决了上述问题并且对用户还有其他益处的新颖的设备，所述益处将通过在此描述的公开内容和实例而变得显而易见。本发明使用起来相对简单，如果驾驶员开始打瞌睡，则立即激活本发明，本发明能容易地被关断以进行重定位或其他活动，并且与其他***相比较为经济。因此，本发明在广泛实施例中提供一种在驾驶车辆时使用的方向盘睡眠警戒设备，该方向盘睡眠警戒设备包括：

一种用于在驾驶车辆时使用的睡眠警戒设备，其包括：

a)安装在管上的多个压力传感器，所述管适于安装在机动车辆方向盘上，所述压力传感器被安装来给出其中可以测量方向盘上的手握持压力的多种位置；

b)警报器，当所有所述传感器上的所述握持压力都低于预定值时，该警报器被立即激活；

c)用于接通或关断所述传感器的装置；以及

d)暂停装置，用于在所述设备处于使用中时暂时停用所述传感器。

本发明的另一目的是提供一种睡眠警报器，其通过放置在处于方向盘上的期望位置处的手上而是有效的，该期望位置更可能是压力的真实量度。本发明的又一目的是从把睡眠检测器置于等待的过程中或者在其他活动期间去除自动化，这消除错误或者与要求所述***的自动化部分是精确的相关性。

附图说明

图1示出了具有安装在管上的多个传感器的本发明的透视图。

图2是示出本发明的电路的操作的流程图。

图3示出了具有安装在管上的多个传感器的本发明的透视图，其中所述管覆盖有织物。

具体实施方式

本发明包括装备有多个压力传感器的管，所述压力传感器套在机动车辆的方向盘上。这些传感器被连接到微处理器，用于在驾驶时确定手指或手在方向盘上的压力。其由电池或其他电源供电，并且由通断开关和暂停装置控制。所述通断和暂停装置可以是相同的装置或开关。在达到最小压力值时激活的警报器被连接到该处理器，并且在一个实施例中，所述阈值水平是可调节的。在一个实施例中，出于舒适或者保护所述传感器免受破坏的目的，所述管覆盖有织物或其他材料。

这里使用的“睡眠警戒设备”指的是这样一种设备，其被设计成在用户将要睡着时警告所述用户，以便防止用户在驾驶车辆时睡着。这在驾驶汽车或卡车时是最有用的，其中即使驾驶员刚开始打瞌睡，所述睡眠警戒设备也能够激活警报器并且防止驾驶员睡着。

这里的“管”指的是管状结构，其被定形来配合方向盘。该管的内直径的尺寸被确定为使得其将方便地套在方向盘的外直径上。虽然通常这意味着如在附图中所示的实施例中所显示的圆形，但是对应于方向盘的其他形状也可以制造其他形状。该管将具有被描述为开口的切口，从而允许把该管安装到方向盘上。制成该管的材料使得其将适当地保留在方向盘上。诸如塑料、弹性体、聚合物、天然和人工纤维那样的材料都可以被适配成用在本发明中。基于这里所公开的发明，其他材料也将变得显而易见。

这里使用的“压力传感器”指的是本领域中已知的电子压力感应垫，所述电子压力感应垫可以被用来测量压力。在本发明中，当装备有所述压力传感器的管被安装在方向盘上时，所述传感器将测量方向盘与用户的手指之间的压力。围绕所述管安装所述压力传感器，以致当该管被安装在方向盘上时，用户可以抓住方向盘的任何部分并且主要确保抓住至少一个压力传感器。这样，驾驶员可以在任何时间重定位其手，并且只要有至少一只手抓住方向盘就可以确保总是与压力传感器相接触。虽然这可以通过策略性地放置仅仅数个传感器来实现，但是在一个实施例中有至少4个传感器。在另一实施例中，有至少8个传感器。在另一实施例中，有至少12个传感器。在另一实施例中，有至少15个传感器。在一系列其他实施例中，传感器的最小数目是至少18、20、25、30、35、40、45和50。从本公开内容可以清楚看出，在确定传感器的最优数目时，传感器的数目将部分地由方向盘的尺寸和用户的手的尺寸来决定。然而，如上所述，一个实施例的传感器数目和位置使得不管驾驶员抓住方向盘上的什么地方都有传感器被抓住。在这里，这也被称作“多种位置”。

压力传感器通常被连接到微处理器或类似装置，并且如附图中所示，这可以通过直接的线连接来实现，但是随着当今部件的小型化，这也可以通过RF、蓝牙或其他无线装置来实现。所述压力传感器可以是简单的通断开关机构，或者在一个实施例中可以是定时器，该定时器在给定驾驶时段之后或者在起动车辆之后接通或关断所述单元。所述压力传感器可以通过有线或无线装置直接连接到所述警报器。所述管被设计成可以通过该管背面的开口或切口很容易地套在方向盘上，以致该管可以很容易地被放置在方向盘上并且同样很容易被去除。所述管的理想安装位置是如此，以致将所述压力传感器定位成使得它们处在驾驶员握住方向盘的正常手位置之下。在一个实施例中，所述传感器被放置在所述管上的位置，以致当被安装在方向盘上时，在所述安装位置处所述传感器最可能与手相接触，这会是在手指的远端指间关节与掌指关节之间的手指的手掌侧上。

存在可以安装在手上、方向盘上、仪表盘上或者车辆内的任何方便位置处的数种控制装置。可以通过有线或无线装置附着到所述压力传感器。所述控制装置可以被安装在一起，或者任何控制装置可以与剩余的控制装置分开并且按照所期望的那样被安装。

这里使用的“警报器”指的是用于由于驾驶员将要睡着的状态而振动打瞌睡的驾驶员的装置。这可以是音频警报器、振动装置或类似装置，这些装置对驾驶员的惊吓恰好足以将其从睡眠的边缘带回。在一个实施例中，这可以是蜂鸣器或其他音频设备。该警报器会直接连接到所述微处理器或压力传感器，并且在握持方向盘并且接合传感器之后没有传感器保持在预定水平之上时而被触发。因此，只要驾驶员用一只手在方向盘上保持给定的握持，该警报器就不会发声。这允许如前所述地重定位手。在一个实施例中，可以有调节装置，用于调节触发该警报器的水平。本发明的实施例是在激活内置于所述机构中的警报器时没有如例如在美国专利6,016,103中所教导的那样的延迟。延迟会意味着，在所述警报器被触发之前，驾驶员可能已经驶离道路、撞车并死亡。

利用围绕方向盘的多个传感器，只要有一只手在方向盘上，就总是有至少一个传感器上的压力将保持在预定握持压力之上。因此，驾驶员可以一次重定位一只手，并且只要驾驶员没有松开两只手，所述警报器就不会被触发。这样做的优点是能够围绕方向盘移动手，以防止疲劳，而不必暂停或者关断所述警报***。在没有传感器高于预定压力的时刻，所述警报器会被触发，如开始打瞌睡时两只手都松开，或者两只手的握持都减轻的时候发生的那样。

这里使用的“暂停装置”指的是用于停用处在使用中的所述设备以便重定位两只手等等的开关或其他装置。该暂停装置可以包括通断开关，该通断开关实际上是电源开关，但是在一个实施例中其可以是单独的开关，该单独的开关允许所述设备保持被供电，而同时瞬时停用所述警报器的发声能力。所述开关可以是瞬时开关或弹簧加载的开关，可以是重力激活的开关等等。

如上所述，在本发明的几个实施例的范围内设想了无线连接。如上所述，这种无线装置现在在本领域中是公知的，并且本领域技术人员能够使本发明适配于这种用途。

本发明范围内的定时器是公知的，并包括电子时钟定时器，该电子时钟定时器可以被编程来在预定时间接通或关断所述设备，或者可能被用作报警时钟，以便提醒驾驶员进行特定活动或者自动向驾驶员给出重定位传感器手而无需按压暂停按钮的机会。最后的实施例将是自动暂停定时器。

在本领域中已知每个驾驶员具有他或她自己的驾驶员握持压力。在一个实施例中，通过添加可变地调节电阻的装置或者用于在感应设备上设置压力的其他标准装置，可以在所述设备上调节所述握持压力。

在附图中所示的实施例中，图1是具有围绕管13定位的传感器12的本发明11的透视图。通过打开背面切口50，围绕方向盘(未示出)定位管13。在图1中，切口50被定位在该管的背侧，并且围绕整个管沿圆周延伸，以致可以利用方向盘的背面的切口50把该管定位在方向盘上。可以明显看出，可以通过除了闭合管的压力之外的其他手段来附着该管。例如，可以利用揿钮接头(snap)或维克罗(Velcro)搭扣或者任何其他方便的附着方法把所述管原地缝合。附图仅仅以穿透的方式描绘了所述切口。示出了背面切口50的小部分，但是该切口围绕整个管11延续。驾驶员通过打开该切口并且围绕方向盘放置管13而把该管放置在其方向盘上。在该管由弹性类材料制成的情况下，其将会自我闭合。上面描述了其他闭合方法。所示出的通/断按钮16激活所述设备。在管13上所描述的附加开关15可以是暂停装置、通断开关或者二者皆是。在该实施例中示出了用于安装控制装置的控制面板20。该控制面板20可以被安装在任何方便的位置处。在控制面板20上还有压力控制开关25，用于控制激活本发明的压力量。最后示出的是可调节的音量开关26，用于调节所述警报器30的音量。该实施例中的警报器30被示为拼凑区域(hashed area)，从而表明该警报器具有用于某种类型的声音的扬声器装置。如果必要的话，可以把电池***到控制面板20中或者根据本领域的任何位置。最后，连接线40和41分别表示传感器12与暂停按钮15之间的电连接。

图2表示本发明的工作流程图。该流程图表明了本发明的传感器的即时特性以及最大程度的简洁性。

图3表示本发明的另一实施例，其中所述管具有织物遮盖物60。该遮盖物60被设计成用于舒适的目的，并且可以进一步被加上衬垫或以其他方式处理为用于手的握持的缓冲装置。如图1中所示，连接线40和41被示为连接到控制面板20。还示出了通/断按钮16以及压力控制开关25和警报音量控制装置26。该实施例中的暂停按钮15被定位在管13上。

应当理解，有线连接40在本领域内还可以表示无线连接。相应地，所述暂停机制连接41也可以是无线的。

因此，现在公开了一种生产驾驶员睡眠警戒设备的新颖方法，该驾驶员睡眠警戒设备克服了先前设备的许多问题和缺陷。本领域技术人员将能够根据上面的公开内容在本发明的范围内想到各种变型和其他实施例。因此，本公开内容并不意图进行限制或包括一切，并且应对所附的权利要求做出最广泛的可能解释。

Claims (10)

1.一种用于在驾驶车辆时使用的睡眠警戒设备，其包括：

a)被安装在管上的多个压力传感器，所述管适于安装在机动车辆方向盘上，所述压力传感器被安装来给出其中能测量方向盘上的手握持压力的多种位置；

b)警报器，当所有传感器上的握持压力都在预定值之下时，该警报器被立即激活；

c)用于接通或关断所述传感器的装置；以及

d)暂停装置，用于在所述设备处于使用中时暂时停用所述传感器。

2.根据权利要求1所述的睡眠警戒设备，其中，用于控制该设备的装置不被安装在方向盘上。

3.根据权利要求1所述的睡眠警戒设备，其中，通断开关由定时器控制。

4.根据权利要求1所述的睡眠警戒设备，其中，用于控制该设备的所有装置都被安装在方向盘上。

5.根据权利要求1所述的睡眠警戒设备，其中，警报器无线地连接到压力传感器。

6.根据权利要求1所述的睡眠警戒设备，其还包括用于以预先选择的时间间隔接通该设备的自动化装置。

7.根据权利要求1所述的睡眠警戒设备，其还包括用于调节激活警报器的压力的装置。

8.根据权利要求1所述的睡眠警戒设备，其中，所述管还被织物遮盖物所覆盖。

9.根据权利要求1所述的睡眠警戒设备，其中，传感器的数目被选择成使得使用该设备的人可以在所述管上的任何地方重定位其手并且能够确保握持传感器。

10.根据权利要求1所述的睡眠警戒设备，其中，暂停装置和通断装置是相同的装置。

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