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Dokumentenidentifikation DE60304012T2 21.09.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001393679
Titel Vorrichtung und Verfahren zur Schätzung des Ermüdungsniveaus
Anmelder Pioneer Corporation, Tokyo, JP
Erfinder Yasushi, Mitsuo, Tsurugashima-shi Saitama-ken, JP
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, 80538 München
DE-Aktenzeichen 60304012
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 08.08.2003
EP-Aktenzeichen 032549537
EP-Offenlegungsdatum 03.03.2004
EP date of grant 15.03.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.09.2006
IPC-Hauptklasse A61B 5/18(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse A61B 5/0245(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   A61B 5/0452(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schätzen des Ermüdungsniveaus eines einzuschätzenden Objektes und ein Programm, das für ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung anwendbar ist.

Diese Art von Vorrichtung zum Schätzen des Ermüdungsniveaus wurde beispielsweise durch die veröffentlichte ungeprüfte japanische Patentanmeldung (KOKAI) Nr. 2002-65650 offenbart. Diese Vorrichtung zum Schätzen des Ermüdungsniveaus berechnet eine Herzrate und Änderungen der Herzschlagintervalle eines Fahrers beim Fahren und im Ruhezustand auf Basis seines Herzraten-Signals. Sowohl die Herzrate als auch die Änderungen der Herzschlagintervalle werden so in einem zweidimensionalen Koordinatensystem dargestellt, dass darauf ein Kurvenbild entsteht und ein zeitlicher Verlauf des Kurvenbildes zu beobachten ist. Unter Einbeziehung dieses zeitlichen Verlaufes zusätzlich zu der Feststellung, ob ein momentaner Anstieg der Herzrate vorliegt oder nicht, wird das Ermüdungsniveau eines Fahrer geschätzt.

Bei dem Schätzverfahren entsprechend dieser konventionellen Vorrichtung zum Schätzen des Ermüdungsniveaus wird geschätzt, dass, je näher die beiden Kurvenbilder zwischen dem Ruhezustand und dem Fahrzustand in einem zweidimensionalen Koordinatensystem (wobei die zwei Größen die Herzrate und die Änderungen der Herzschlagintervalle sind) beieinander liegen, desto größer das Ermüdungsniveau des Fahrers ist.

Die konventionelle Vorrichtung zum Schätzen des Ermüdungsniveaus ist jedoch so konfiguriert, dass das Ermüdungsniveau durch den Vergleich mit früheren Daten ermittelt wird. Dementsprechend sinkt die Zuverlässigkeit des daraus resultierenden Ermüdungsniveaus, wenn die früheren Daten nicht zuverlässig sind. Da es beim Schätzen des Ermüdungsniveaus enorme Unterschiede zwischen einzelnen Personen gibt, sollte das Schätzen bei einem jeden Fahrer durchgeführt werden.

Des Weiteren ist die konventionelle Vorrichtung zum Schätzen des Ermüdungsniveaus nicht dahingehend konfiguriert, die Faktoren wie beispielsweise individuelle Unterschiede zwischen den Fahrern, den Gesundheitszustand der Fahrer sowie das Fahrverhalten des Fahrzeugs auf der Straße zu berücksichtigen. Demzufolge kann die konventionelle Vorrichtung nur schwer bestimmen, ob ein Fahrer wirklich müde ist oder nicht. Darüber hinaus kann die Erfassungsempfindlichkeit reduziert werden, um eine fehlerhafte Erfassung des Ermüdungsniveaus zu vermeiden. Wird jedoch eine solche Maßnahme ergriffen, besteht die Möglichkeit, dass bei der Erfassung Fehler auftreten.

JP 2002065650 offenbart eine Vorrichtung zum Schätzen des Ermüdungsniveaus mit einer Herzraten-Berechnungseinrichtung und einer Einrichtung zum Schätzen des Ermüdungsniveaus, die das Berechnungsergebnis der Herzraten-Berechnungseinrichtung verwendet.

Die vorliegende Erfindung wird in Anbetracht der oben angeführten Überlegungen gemacht, und dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung, ein Verfahren und ein computerlesbares Programm bereitzustellen, die auf das Schätzen des Ermüdungsniveaus eines Objektes ausgerichtet sind und die so ausgeführt werden können, dass es weniger individuelle Unterschiede beim Schätzen und eine Resistenz gegenüber einer fehlerhaften Durchführung des Schätzvorgangs gibt, wodurch das Ermüdungsniveau mit höherer Zuverlässigkeit unter Verwendung von Herzschlaginformationen eingeschätzt werden kann.

Um die oben genannte Aufgabe zu erfüllen, stellt die vorliegende Erfindung als einen Aspekt der Erfindung eine Vorrichtung zum Schätzen des Ermüdungsniveaus bereit, die umfasst:

eine Herzraten-Berechnungseinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie ein Signal empfängt, das einen Herzschlag eines einzuschätzenden Objektes anzeigt, um ein Herzraten-Signal zu berechnen, das sich zeitlich sequenziell ändert; und

eine Einrichtung zum Schätzen eines Ermüdungsniveaus, die so konfiguriert ist, dass sie ein Ermüdungsniveau des Objektes anhand des durch die Herzraten-Berechnungseinrichtung berechneten Herzraten-Signals schätzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Schätzen des Ermüdungsniveaus umfasst:

eine Einheit zum Berechnen einer durchschnittlichen Herzrate, die so konfiguriert ist, dass sie eine durchschnittliche Herzrate über einen vorgegebenen Zeitraum auf Basis des Herzraten-Signals berechnet;

eine erste Einheit zum Messen verstrichener Zeit, die so konfiguriert ist, dass sie eine verstrichene Zeit misst, während der das Herzraten-Signal über der durchschnittlichen Herzrate liegt;

eine zweite Einheit zum Messen verstrichener Zeit, die so konfiguriert ist, dass sie eine verstrichene Zeit misst, während der das Herzraten-Signal unter der durchschnittlichen Herzrate liegt; und

eine Vergleichs-Ausgabeeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie einen Vergleich zwischen den durch die erste und die zweite Einheit zum Messen verstrichener Zeit gemessenen Zeiten anstellt, um Informationen auszugeben, die das Ermüdungsniveau anzeigen.

In der oben genannten Konfiguration wird bevorzugt eine Vorrichtung verwendet, die des Weiteren eine Warneinheit umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie eine Warnung ausgibt, wenn das durch die Einrichtung zum Schätzen des Ermüdungsniveaus geschätzte Ermüdungsniveau des Objektes einen vorgegebenen Wert übersteigt.

Des Weiteren umfasst die Vorrichtung vorzugsweise eine Anzeigeeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie Informationselemente im Zusammenhang mit dem durch die Einrichtung zum Schätzen des Ermüdungsniveaus geschätzten Ermüdungsniveau des Objektes anzeigt.

Als ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Schätzen des Ermüdungsniveaus bereitgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

Empfangen eines Signals, das einen Herzschlag eines einzuschätzenden Objektes anzeigt, um ein Herzraten-Signal zu berechnen, das sich zeitlich sequenziell ändert; und

Schätzen eines Ermüdungsniveaus des Objektes durch Erfassen einer Spitze und des berechneten Herzraten-Signals, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Schätzens des Ermüdungsniveaus die folgenden Teilschritte umfasst:

Berechnen einer durchschnittlichen Herzrate über einen vorgegebenen Zeitraum auf Basis des Herzraten-Signals;

erstes Messen einer verstrichenen Zeit, während der das Herzraten-Signal über der durchschnittlichen Herzrate liegt;

zweites Messen einer verstrichenen Zeit, während der das Herzraten-Signal unter der durchschnittlichen Herzrate liegt;

Anstellen eines Vergleichs zwischen den gemessenen verstrichenen Zeiten, um Informationen auszugeben, die das Ermüdungsniveau anzeigen.

Die Aufgaben und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den Ausführungsbeispielen in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich, wobei:

1 ein Blockschema ist, das die Konfiguration einer Vorrichtung zum Schätzen eines Ermüdungsniveaus in Übereinstimmung mit einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;

2 ein Ablaufplan ist, der die Schritte des Verfahrens zum Schätzen des Ermüdungsniveaus darstellt, die in dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt werden;

3 ein Ablaufplan ist, der ausführlich beschreibt, wie ein Ermüdungsniveau zu schätzen ist, das in den in 2 dargestellten Schritten enthalten ist;

4 eine Kurve ist, die die zeitlichen Änderungen der Herzrate eines Fahrers anzeigt, wobei der Fahrer auf einer Fernverkehrsstraße unterwegs ist und sich müde fühlt;

5 eine Kurve ist, die die zeitlichen Änderungen der Herzrate eines Fahrers anzeigt, wobei der Fahrer auf einer Stadtstraße unterwegs ist und sich nicht müde fühlt;

6 eine vergrößerte Ansicht der Anzeige einer Ermüdungsniveau-Anzeigeeinrichtung ist;

7 ein Blockschema ist, das die Konfiguration einer Vorrichtung zum Schätzen des Ermüdungsniveaus darstellt;

8 ein Ablaufplan ist, der die Schritte für das in 7 durchgeführte Verfahren zum Schätzen des Ermüdungsniveaus darstellt;

9 eine Kurve ist, die die zeitlichen Änderungen der Herzrate einer Person (Objekt) darstellt, die müde ist;

10 eine Kurve ist, die die zeitlichen Änderungen der Herzrate einer Person (Objekt) darstellt, die nicht müde ist;

11 ein Ablaufplan ist, der die durch eine weitere Vorrichtung zum Schätzen des Ermüdungsniveaus durchgeführten Verfahrensschritte darstellt;

12 ein Blockschema ist, das die Konfiguration einer weiteren Vorrichtung zum Schätzen des Ermüdungsniveaus darstellt;

13A und 13B Kurven sind, die jeweils die zeitlichen Änderungen in einem R-R-Intervall darstellen, womit ein Prinzip zum Schätzen eines Ermüdungsniveaus entsprechend 12 erklärt wird; und

14 ein Ablaufplan ist, der die durch eine Vorrichtung zum Schätzen des Ermüdungsniveaus entsprechend 12 durchgeführten Schritte darstellt.

Die Konfigurationen, die in Bezug auf die 7 bis 14 beschrieben werden, fallen nicht in den Geltungsbereich der Ansprüche.

Im Folgenden werden in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen bevorzugte Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung, eines Verfahrens und eines computerlesbaren Programms zum Schätzen des Ermüdungsniveaus eines einzuschätzenden Objektes beschrieben.

(Erstes Einführungsbeispiel)

In Folgenden wird in Bezug auf die 1 bis 6 ein erstes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum Schätzen des Ermüdungsniveaus beschrieben, wobei das Verfahren zum Schätzen und das computerlesbare Programm hinsichtlich deren Funktionen erklärt werden.

1 ist ein Blockschema, das die Konfiguration der Vorrichtung zum Schätzen des Ermüdungsniveaus entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt. Diese Vorrichtung, die an beweglichen Objekten wie beispielsweise Fahrzeugen angebracht ist, ist so konfiguriert, das sie ein Signal empfängt, das die Herzraten eines Fahrers, der ein einzuschätzendes Objekt darstellt, anzeigt, eine Herzrate auf Basis des Herzraten-Signals erfasst und das Ermüdungsniveau eines Fahrers unter Verwendung des Herzraten-Signals schätzt. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Signal, das den Herzschlag des Fahrers anzeigt, von einer Einrichtung zum Aufzeichnen eines Elektrokardiogramms erzeugt, deren Sensor in einem Lenkrad integriert ist. Dieses Messsystem wird auch in den anderen Ausführungsbeispielen eingesetzt, die später beschrieben werden.

Wie in 1 dargestellt wird, umfasst die Vorrichtung zum Schätzen des Ermüdungsniveaus entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Einrichtung 11 zum Aufzeichnen eines Elektrokardiogramms, die die Elektrokardiogramm-Informationen eines einzuschätzenden Objektes erfasst; eine Herzraten-Messeinrichtung 12, die ein Herzschlag-Signal empfängt, das die Herzschläge des Objektes anhand der Elektrokardiogramm-Informationen anzeigt, um ein Herzraten-Signal zu berechnen, das sich zeitlich sequenziell ändert; und eine Analyseeinheit 13, die ein Ermüdungsniveau des Objektes durch Erfassen einer Spitze und eines vorübergehenden Anstiegs des Herzschlags des Herzraten-Signals schätzt, das durch die Herzraten-Messeinrichtung 12 berechnet wurde. Die Vorrichtung zum Schätzen des Ermüdungsniveaus umfasst des Weiteren einen Speicher 18, der für das Übertragen und Empfangen von Daten zu und von der Analyseeinheit 13 zuständig ist und der gewährleistet, dass die Analyseeinheit 13 gemäß einem vorgegebenen Programm zum Schätzen des Ermüdungsniveaus arbeitet; eine Warneinrichtung 19, die beispielsweise einen Summer besitzt, der eine Warnung in Fällen ausgibt, in denen das durch die Analyseeinheit 13 geschätzte Ermüdungsniveau des Objektes einen vorgegebenen Wert übersteigt; sowie eine Ermüdungsniveau-Anzeigeeinrichtung 20, die Informationen über das durch die Analyseeinheit 13 geschätzte Ermüdungsniveau in Echtzeit anzeigt.

Bei diesen Komponenten entspricht die Herzraten-Messeinrichtung 12 der Einheit zum Berechnen einer Herzrate, die Analyseeinheit 13 entspricht der Einheit zum Schätzen des Ermüdungsniveaus, die Warneinrichtung 19 entspricht der Warneinheit und die Ermüdungsniveau-Anzeigeeinrichtung 20 entspricht der Anzeigeeinheit.

Die Einrichtung 11 zum Aufzeichnen eines Elektrokardiogramms besitzt wie oben beschrieben einen Sensorteil (nicht dargestellt), um das Herzschlag-Signal eines Fahrers am Lenkrad zu erfassen. Da der Fahrer mit beiden Händen das Sensorteil umfasst, kann ein Herzschlag-Signal erfasst werden, das heißt, die zeitlichen Änderungen des Aktionspotenzials des Herzens des Fahrers. Die Einrichtung 11 zum Aufzeichnen eines Elektrokardiogramms erzeugt Elektrokardiogramm-Wellenformdaten auf Basis von zeitlichen Änderungen des Aktionspotenzials und gibt ein Herzraten-Signal auf Basis solcher Wellenformdaten aus.

Beim Messen einer Herzrate berechnet die Herzraten-Messeinrichtung 12 einen Wert, der die Intervalle zwischen R-Wellen anzeigt, wobei jede ein Maximum während jedem Herzzyklus der Elektrokardiogramm-Wellenformdaten darstellt, die von der Einrichtung 11 zum Aufzeichnen eines Elektrokardiogramms erzeugt werden (das heißt, Spitze-zu-Spitze-Intervalldaten). Die Einrichtung 12 ermittelt dann eine Herzrate pro Minute, indem sie einen Reziprokwert der Spitze-zu-Spitze-Intervalldaten berechnet und anschließend den Reziprokwert mit 60 multipliziert. Ein Signal, das die berechnete Herzrate anzeigt, wird an die Analyseeinheit 13 übertragen.

Die Analyseeinheit 13 ist für das Schätzen einer Ermüdungsrate verantwortlich, in dem sie eine Änderung des Herzschlags, die eine Spitze und einen vorübergehenden Anstieg der Herzschlags darstellt, des Herzraten-Signals erfasst, das durch die Herzraten-Messeinrichtung 12 berechnet wurde.

Die Analyseeinheit 13 umfasst vorteilhafterweise entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Abschnitt 14 zum Messen eines Durchschnitts, der so konfiguriert ist, dass er eine durchschnittliche Herzrate über einen vorgegebenen Zeitraum auf Basis des Herzraten-Signals berechnet; einen Abschnitt 15a zum Festlegen eines Schwellenwertes, der so konfiguriert ist, dass er durch einen vorgegebenen Offsetwert einen Schwellenwert festlegt, der höher als die durchschnittliche Herzrate ist; einen zweiten Abschnitt 15b zum Festlegen eines Schwellenwertes, der so konfiguriert ist, dass er durch einen vorgegebenen Offsetwert einen Schwellenwert festlegt, der niedriger als die durchschnittliche Herzrate ist; einen ersten Abschnitt 16a zum Messen verstrichener Zeit, der so konfiguriert ist, dass er eine verstrichene Zeit misst, während der das Herzraten-Signal über der durchschnittlichen Herzrate liegt; einen zweiten Abschnitt 16b zum Messen verstrichener Zeit, der so konfiguriert ist, dass er eine verstrichene Zeit misst, während der das Herzraten-Signal unter der durchschnittlichen Herzrate liegt; und einen Vergleichs-Ausgabeabschnitt 17, der so konfiguriert ist, dass er einen Vergleich zwischen den durch den ersten und zweiten Abschnitt 16a und 16b zum Messen verstrichener Zeit gemessenen verstrichenen Zeiten anstellt, um Informationen auszugeben, die ein Ermüdungsniveau anzeigen.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht der Abschnitt 14 zum Messen eines Durchschnitts der Einheit zum Berechnen einer durchschnittlichen Herzrate, der Abschnitt 15a zum Festlegen eines Schwellenwertes und der Abschnitt 16a zum Messen verstrichener Zeit entsprechen beide der ersten Einheit zum Messen verstrichener Zeit, der Abschnitt 15b zum Festlegen eines Schwellenwertes und der Abschnitt 16b zum Messen verstrichener Zeit entsprechen beide der zweiten Einheit zum Messen verstrichener Zeit, und der Vergleichs-Ausgabeabschnitt 17 entspricht der Vergleichs-Ausgabeeinheit.

Im Folgenden werden in Bezug auf 2 die Schritte zum Schätzen des Ermüdungsniveaus beschrieben, die in diesem Ausführungsbeispiel durchgeführt werden.

Ein Herzschlag-Signal, das die Herzschläge eines einzuschätzenden Objektes anzeigt und anhand der Elektrokardiogramm-Informationen des Objektes erzeugt wird, die durch die Einrichtung 11 zum Aufzeichnen eines Elektrokardiogramms gemessen wurden, wird in die Herzraten-Messeinrichtung 12 eingegeben, in der ein Herzraten-Signal berechnet wird, das sich zeitlich sequenziell ändert (Schritt S1). Die Herzraten-Messeinrichtung 12 berechnet vorteilhafterweise alle 10 Sekunden die Herzraten und gibt das Signal aus, das die Herzrate anzeigt.

Anschließend führt die Analyseeinheit 13 die Schritte zum Schätzen des Ermüdungsniveaus unter Verwendung des Herzraten-Signals durch (Schritt S2). Diese Schritte werden in Bezug auf 3 genau beschrieben.

Die Analyseeinheit 13 bestimmt des Weiteren, ob das Ermüdungsniveau eines Fahrers hoch ist (Schritt S3). Wenn das Ermüdungsniveau ein vorgegebenes Niveau übersteigt, sendet die Analyseeinheit 13 ein Warnbefehl-Signal an die Warneinrichtung 19 und ein Anzeigebefehl-Signal an die Ermüdungsniveau-Anzeigeeinrichtung 20 aus (Schritt S4). Daraufhin gibt die Warneinrichtung 19 eine Warnung aus, währenddessen die Ermüdungsniveau-Anzeigeeinrichtung 20 eine Anzeige bereitstellt, die das Ermüdungsniveau anzeigt.

Wenn das Ermüdungsniveau im Gegensatz dazu unter dem vorgegebenen Niveau im Schritt S3 liegt, erteilt die Analyseeinheit 13 ein Anzeigebefehl-Signal an die Ermüdungsniveau-Anzeigeeinrichtung 20, so dass die Einrichtung 20 einen Ermüdungszustand in Echtzeit anzeigt (Schritt S5).

Im Folgenden werden in Bezug auf einen in 3 dargestellten Ablaufplan die Schritte zum Schätzen des Ermüdungsniveaus des Schrittes S2 beschrieben.

Die Herzraten-Messeinrichtung 12 misst zuerst alle 10 Sekunden eine Herzrate, die dann in den Abschnitt 14 zum Messen eines Durchschnitts der Analyseeinheit 13 eingegeben wird. Infolgedessen berechnet der Abschnitt 14 zum Messen eines Durchschnitts eine durchschnittliche Herzrate über einen vorgegebenen Messzeitraum von 1000 Sekunden (das heißt, ungefähr 17 Minuten). Diese durchschnittliche Herzrate wird als HR bezeichnet (Schritt S11).

Die Analyseeinheit 13 legt anschließend die Schwellenwerte zu der durchschnittlichen Herzrate HR fest. Dies bedeutet im Einzelnen, dass der Abschnitt 15a zum Festlegen eines Schwellenwertes einen spezifischen Wert (in diesem Fall einen Wert einer Herzrate) der durchschnittlichen Herzrate gegen rechnet, um einen oberen Schwellenwert sh1 festzulegen, der größer ist als die durchschnittliche Herzrate HR. Parallel dazu wird durch den zweiten Abschnitt 15b zum Festlegen eines Schwellenwertes ein unterer Schwellenwert sh2 festgelegt, der unter der durchschnittlichen Herzrate HR liegt. Dementsprechend wird der obere Schwellenwert sh1 auf einen Wert der „durchschnittlichen Herzrate +1" festgelegt, während der untere Schwellenwert sh2 auf einen Wert der „durchschnittlichen Herzrate -1" festgelegt wird (Schritt S12).

Beispielsweise beträgt die durchschnittliche Herzrate, wie in den 4 und 5 dargestellt wird, 75, während der obere Schwellenwert sh1 76 und der untere Schwellenwert sh2 74 beträgt.

Des Weiteren wird durch den Abschnitt 16a zum Messen verstrichener Zeit eine Zeitspanne verstrichener Zeit berechnet, die als TH bezeichnet wird, während der die Herzrate über dem oberen Schwellenwert sh1 liegt. Zur gleichen Zeit wird durch den zweiten Abschnitt 16b zum Messen verstrichener Zeit eine Zeitspanne verstrichener Zeit berechnet, die als TL bezeichnet wird, während der die Herzrate unter dem unteren Schwellenwert sh2 liegt (Schritt S13).

Der Vergleichs-Ausgabeabschnitt 17 stellt einen Vergleich zwischen einer verstrichenen Zeit TH, während der die Herzrate über dem Durchschnitt liegt und einer verstrichenen Zeit TL, während der die Herzrate unter dem Durchschnitt liegt, an, um Informationen auszugeben, die ein Ermüdungsniveau auf Basis der verglichenen Ergebnisse anzeigen (Schritt S14).

Das heißt, der oben beschriebene Vergleich wird unter der Verwendung der folgenden Gleichung durchgeführt, um das Ermüdungsniveau F eines Fahrers zu bestimmen: F = (TL/TH – 1) × 100

4 ist eine Kurve, die sich aus einem gegenwärtigen Test ergibt und die zeitliche Änderungen der Herzrate eines Fahrers anzeigt, wobei der Fahrer auf einer Fernverkehrstraße unterwegs ist und sich müde fühlt. Wie in 4 dargestellt wird, entsprach die Anzahl der zu messenden Herzratendaten 100 Punkten, wobei festgestellt wurde, dass die Herzraten über dem oberen Schwellenwert sh1 über 30 Punkte betrugen und die Herzraten unter dem unteren Schwellenwert sh2 über 41 Punkte betrugen. Daraus ergibt sich folgendes Ermüdungsniveau F: F = (41/30 – 1) × 100 = 36,66.

In diesem Fall wird, wenn die Herzrate über einem vorgegebenen Schwellenwert 30 liegt, geschätzt, dass der Fahrer müde ist. In Fällen jedoch, in denen die Herzrate unter dem Schwellenwert 30 liegt, wird geschätzt, dass der Fahrer noch nicht müde ist.

In der oben angeführten Bedingung liegt das Ermüdungsniveau F = 36,66 über dem Schwellenwert 30, so dass die Schätzung erfolgt, dass der Fahrer müde ist. Dieser Ermüdungszustand wird auf der Ermüdungsniveau-Anzeigeeinrichtung 20 in einem wie in 6 dargestellten Modus angezeigt, während beispielsweise eine Warnung von der Warneinrichtung 19 ausgegeben wird.

Demgegenüber wird ist 5 eine Kurve, die sich aus einem gegenwärtigen Test ergibt und die zeitliche Änderungen der Herzrate eines Fahrers anzeigt, wobei der Fahrer auf einer Stadtstraße unterwegs ist und sich nicht müde fühlt. Wie in 5 dargestellt wird, entsprach die Anzahl der zu messenden Herzratendaten 100 Punkten, wobei festgestellt wurde, dass die Herzraten über dem oberen Schwellenwert sh1 über 39 Punkte betrugen und die Herzraten unter dem unteren Schwellenwert sh2 weniger als 39 Punkte betrugen. Daraus ergibt sich folgendes Ermüdungsniveau F: F = (39/39 – 1) × 100 = 0

Da das Ermüdungsniveau F gleich Null und somit kleiner als der vorgegebene Schwellenwert 30 ist, kann geschätzt werden, dass der Fahrer noch nicht müde ist. In diesem Fall wird der Wert des Ermüdungsniveaus F wie in 6 dargestellt in Echtzeit auf der Ermüdungsniveau-Anzeigeeinrichtung 20 angezeigt.

Die Ermüdungsniveau-Anzeigeeinrichtung 20 verfügt über eine wie in 6 dargestellte Anzeige, auf der sich ein Ermüdungsniveau-Anzeigefeld 20a befindet. In diesem Feld 20a werden ein Zahlenwert, der das gemessene Ermüdungsniveau F angibt sowie eine Meldung angezeigt, die bei einem hohen Ermüdungsniveau F lautet „Sie benötigen eine Pause", womit der Fahrer eindringlich aufgefordert wird, eine Pause einzulegen. Auf der Anzeige des Gerätes 20 befinden sich des Weiteren ein Herzraten-Anzeigefeld 20b und ein Wellenform-Anzeigefeld 20c, wobei das Erstgenannte die durchschnittliche Herzrate und das Letztgenannte eine jeweilige repräsentative Wellenform anzeigt.

Wie oben beschrieben wurde, umfasst die Vorrichtung zum Schätzen des Ermüdungsniveaus entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Herzraten-Messeinrichtung 12, die ein Herzschlag-Signal empfängt, das die Herzschläge des Objektes anhand der Elektrokardiogramm-Informationen anzeigt, um ein sich zeitlich sequenziell änderndes Herzraten-Signal zu berechnen sowie eine Analyseeinheit 13, die das Ermüdungsniveau des Objektes durch Erfassen einer Spitze und eines vorübergehenden Anstiegs des Herzschlags des Herzraten-Signals schätzt. Dementsprechend kann bei geringeren persönlichen Unterschieden beim Schätzen der Herzrate und bei einer Resistenz gegenüber einer fehlerhaften Durchführung des Schätzens der Herzrate das Ermüdungsniveau mit größerer Zuverlässigkeit geschätzt werden, da lediglich Herzschlaginformationen verwendet werden und die Vielzahl von Informationen über das Fahrverhalten eines Fahrzeugs nicht berücksichtigt wird.

Des Weiteren umfasst die Analyseeinheit 13 entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel den Abschnitt 14 zum Messen eines Durchschnitts, der so konfiguriert ist, dass er eine durchschnittliche Herzrate über einen vorgegebenen Zeitraum auf Basis des Herzraten-Signals berechnet; den Abschnitt 16a zum Messen verstrichener Zeit, der so konfiguriert ist, dass er eine verstrichene Zeit misst, während der das Herzraten-Signal über einer durchschnittlichen Herzrate liegt; den Abschnitt 16b zum Messen verstrichener Zeit, der so konfiguriert ist, dass er eine verstrichene Zeit misst, während der das Herzraten-Signal unter einer durchschnittlichen Herzrate liegt; sowie einen Analyse-Ausgabeabschnitt 17, der so konfiguriert ist, dass er einen Vergleich zwischen den durch die Abschnitte 16a und 16b zum Messen verstrichener Zeit gemessenen verstrichenen Zeiten anstellt, um Informationen auszugeben, die ein Ermüdungsniveau anzeigen. Dementsprechend können zum Berechnen zuverlässigerer Ermüdungsniveaus allein die Herzschlaginformationen verwendet werden, ohne dabei die verschiedenen Arten von Informationen im Zusammenhang mit dem Fahrverhalten eines Fahrzeuges zu berücksichtigen. So können bei dem Schätzverfahren der Einfluss von persönlichen Unterschieden verringert und die Anzahl der fehlerhaften Vorgänge reduziert werden.

Des Weiteren umfasst das vorliegende Ausführungsbeispiel auch eine Warneinrichtung 19, die so konfiguriert ist, dass sie eine Warnung ausgibt, wenn das durch die Analyseeinheit 13 geschätzte Ermüdungsniveau eines Fahrers einen vorgegebenen Wert übersteigt. So weiß der Fahrer genau, wenn er oder sie müde ist und eine Pause einlegen muss.

Des Weiteren umfasst das vorliegende Ausführungsbeispiel die Ermüdungsniveau-Anzeigeeinrichtung 20, die so konfiguriert ist, dass sie Informationselemente im Zusammenhang mit dem durch die Analyseeinheit 13 geschätzten Ermüdungsniveau anzeigt. Dadurch erhält der Fahrer ständig Informationen bezüglich seines Ermüdungsniveaus, mit dem er ein Fahrzeug steuert.

7 ist ein Blockschema, das die Konfiguration einer Beispielvorrichtung zum Schätzen des Ermüdungsniveaus darstellt.

In 7 werden im Sinne einer vereinfachten Erklärung die identischen beziehungsweise die gleichen Komponenten wie die in dem ersten Ausführungsbeispiel mit den gleichen Referenznummern wie in dem ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet.

Wie in 7 dargestellt wird, umfasst die Vorrichtung zum Schätzen des Ermüdungsniveaus eine Einrichtung 11 zum Aufzeichnen eines Elektrokardiogramms, die die Elektrokardiogramm-Informationen eines einzuschätzenden Objektes erfasst; eine Herzraten-Messeinrichtung 12, die ein Herzraten-Signal empfängt, das die Herzschläge des Objektes anhand der Elektrokardiogramm-Informationen anzeigt, um ein Herzraten-Signal zu berechnen, das sich zeitlich sequenziell ändert; und eine Analyseeinheit 23, die so konfiguriert ist, dass sie ein Ermüdungsniveau des Objektes durch Erfassen einer Spitze und eines vorübergehenden Anstiegs des Herzschlags des Herzraten-Signals schätzt, das durch die Herzraten-Messeinrichtung 12 berechnet wurde. Die Vorrichtung zum Schätzen des Ermüdungsniveaus umfasst des Weiteren einen Speicher 18, der für das Übertragen und das Empfangen von Daten zu und von der Analyseeinheit 23 zuständig ist und der gewährleistet, dass die Analyseeinheit 23 gemäß einem vorgegebenen Programm zum Schätzen des Ermüdungsniveaus arbeitet; eine Warneinrichtung 19, die beispielsweise einen Summer besitzt, der eine Warnung in Fällen ausgibt, in denen das durch die Analyseeinheit 23 geschätzte Ermüdungsniveau des Objektes einen vorgegebenen Wert übersteigt; sowie eine Ermüdungsniveau-Anzeigeeinrichtung 20, die Informationen über das durch die Analyseeinheit 23 geschätzte Ermüdungsniveau in Echtzeit anzeigt.

Die Analyseeinheit 23 umfasst einen Abschnitt 14 zum Messen eines Durchschnitts, der so konfiguriert ist, dass er eine durchschnittliche Herzrate über einen vorgegebenen Zeitraum auf Basis des Herzraten-Signals berechnet; einen ersten Abschnitt 24a zum Berechnen eines Varianzwertes, der so konfiguriert ist, dass er einen Varianzwert in einem Zeitraum berechnet, während dem das Herzraten-Signal über der durchschnittlichen Herzrate liegt; einen zweiten Abschnitt 24b zum Berechnen eines Varianzwertes, der so konfiguriert ist, dass er einen Varianzwert in einem Zeitraum berechnet, während dem das Herzraten-Signal unter der durchschnittlichen Herzrate liegt; sowie einen Vergleichs-Ausgabeabschnitt 17, der so konfiguriert ist, dass er einen Vergleich zwischen den durch den ersten und zweiten Abschnitt 24a und 24b zum Berechnen des Varianzwertes berechneten Varianzwerten anstellt, um Informationen auszugeben, die ein Ermüdungsniveau anzeigen.

Von den beiden Abschnitten 24a und 24b zum Berechnen eines Varianzwertes entspricht der Abschnitt 24a der ersten Einheit zum Berechnen eines Varianzwertes der vorliegenden Erfindung, währenddessen der andere Abschnitt 24b der zweiten Einheit zum Berechnen eines Varianzwertes der vorliegenden Erfindung entspricht.

Obwohl der gesamte in diesem Beispiel durchgeführte Vorgang zum Schätzen des Ermüdungsniveaus mit dem bereits in 2 dargestellten Ablaufplan übereinstimmt, unterscheidet sich der Schätzvorgang selbst, der in dem Schritt S2 in 2 durchgeführt wird, von dem, der in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wird. Das heißt, der Schätzvorgang selbst wird entsprechend einem in 8 dargestellten Ablaufplan durchgeführt.

Zuerst berechnet die Herzraten-Messeinrichtung 12 alle 10 Sekunden eine Herzrate, die an den Abschnitt 14 zum Messen eines Durchschnitts der Analyseeinheit 13 übertragen wird. Daraus berechnet der Abschnitt 14 zum Messen eines Durchschnitts eine durchschnittliche Herzrate über einen vorgegebenen Messzeitraum von 1000 Sekunden (das heißt, ungefähr 17 Minuten). Diese durchschnittliche Herzrate wird als HR bezeichnet (Schritt S21).

Anschließend berechnet der Abschnitt 24a zum Berechnen eines Varianzwertes einen Varianzwert der Herzschläge über einen Zeitraum, während dem die Herzraten über der durchschnittlichen Herzrate HR liegen, wobei der daraus resultierende Varianzwert als „HRH" bezeichnet wird (Schritt S22).

Der zweite Abschnitt 24b zum Berechnen eines Varianzwertes berechnet einen weiteren Varianzwert der Herzschläge über einen Zeitraum, während dem die Herzraten unter der durchschnittlichen Herzrate HR liegen, wobei der daraus resultierende Varianzwert als „HRL" bezeichnet wird (Schritt S23).

Der Vergleichs-Ausgabeabschnitt 17 stellt einen Vergleich zwischen den durch die beiden Abschnitte 24a und 24b zum Berechnen eines Varianzwertes berechneten Varianzwerten HRH und HRL an, um Informationen auszugeben, die ein Ermüdungsniveau auf Basis der verglichenen Ergebnisse anzeigen (Schritt S24).

Die beiden Varianzwerte HRH und HRL werden vorteilhafterweise für das Berechnen des Ermüdungsniveaus F eines Fahrers herangezogen, woraus sich folgende Gleichung ergibt: F = HRH – HRL.

Entsprechend dieser Gleichung erfolgt in den in 9 dargestellten Fällen, in denen eine Beziehung HRH>HRL besteht, die Schätzung, dass das Ermüdungsniveau hoch ist. im Gegensatz dazu erfolgt bei einer wie in 10 dargestellten Beziehung HRH<HRL die Schätzung, dass das Ermüdungsniveau niedrig ist. Der Wert des Ermüdungsniveaus F wird in Echtzeit auf der in 6 dargestellten Ermüdungsniveau-Anzeigeeinrichtung 20 angezeigt. Im Übrigen wird eine Warnung durch die Warneinrichtung 19 ausgegeben, wenn die Beziehung HRH>HRL vorliegt.

Mit anderen Worten bedeutet dies, dass innerhalb eines vorgegebenen Zeitraumes, während dem die Änderungen der Herzschläge fortbestehen, jeweils ein Datenbereich W1, dessen Herzrate über der durchschnittlichen Herzrate HR liegt und jeweils ein weiterer Datenbereich W2, dessen Herzrate unter der durchschnittlichen Herzrate HR liegt, erfasst werden. Diese Datenbereiche W1 und W2 werden anschließend durch den Vergleichs-Ausgabeabschnitt 17 verglichen. Als Ergebnis des Vergleiches ist der Datenbereich W1, wie in 9 dargestellt wird, hinsichtlich der Datendichte grober als der Datenbereich W2, woraus geschätzt wird, dass das Ermüdungsniveau hoch ist. Andererseits ist der wie in 10 dargestellte Datenbereich W1 hinsichtlich der Datendichte feiner als der Datenbereich W2, somit wird geschätzt, dass das Ermüdungsniveau niedrig ist.

Wie oben beschrieben wurde, umfasst die Analyseeinheit 23 den Abschnitt 14 zum Messen eines Durchschnitts, der so konfiguriert ist, dass er eine durchschnittliche Herzrate HR über einen vorgegebenen Zeitraum auf Basis des Herzraten-Signals berechnet; den ersten Abschnitt 24a zum Berechnen eines Varianzwertes, der so konfiguriert ist, dass er einen Varianzwert HRH über einen Zeitraum berechnet, während dem das Herzraten-Signal über der durchschnittlichen Herzrate HR liegt; den zweiten Abschnitt 24b zum Berechnen eines Varianzwertes, der so konfiguriert ist, dass er einen Varianzwert HRH über einen Zeitraum berechnet, während dem das Herzraten-Signal unter der durchschnittlichen Herzrate HR liegt; und einen Vergleichs-Ausgabeabschnitt17, der so konfiguriert ist, dass er einen Vergleich zwischen den durch den ersten und zweiten Abschnitt 24a und 24b zum Berechnen des Varianzwertes berechneten Varianzwerten HRH und HRL anstellt, um Informationen auszugeben, die ein Ermüdungsniveau anzeigen. Dementsprechend können zum Berechnen zuverlässigerer Ermüdungsniveaus allein die Herzschlaginformationen verwendet werden, ohne dabei die verschiedenen Arten von Informationen im Zusammenhang mit dem Fahrverhalten eines Fahrzeuges zu berücksichtigen. So können bei dem Schätzverfahren die persönlichen Unterschiede verringert und die Anzahl der fehlerhaften Vorgänge reduziert werden.

Im Einzelnen bedeutet dies, dass innerhalb eines vorgegebenen Zeitraumes, während dem die Änderungen der Herzschläge fortbestehen, jeweils ein Datenbereich W1, dessen die Herzrate über der durchschnittlichen Herzrate HR liegt und jeweils ein weiterer Datenbereich W2, dessen Herzrate unter der durchschnittlichen Herzrate HR liegt, erfasst werden. Diese Datenbereiche W1 und W2 werden anschließend durch den Vergleichs-Ausgabeabschnitt 17 hinsichtlich ihrer Datendichte verglichen. Dementsprechend kann die hoch-zuverlässige Schätzung des Ermüdungsniveaus bei einem geringeren Einfluss von individuellen Unterschieden, indem lediglich Herzschlaginformationen und keine Informationen über das Fahrzeug verwendet werden und bei weniger Fehlern bei der Durchführung der Schätzung erreicht werden.

Die anderen Vorgänge und Vorteile sind denen in dem ersten Ausführungsbeispiel ähnlich oder identisch.

In einem weiteren Beispiel in 11 werden zuvor Templatedaten zum Schätzen eines Ermüdungsniveaus in dem Speicher 18 gespeichert. Sowohl die Templatedaten als auch die Daten, die das Herzraten-Signal von der Herzraten-Messeinrichtung 12 darstellen, werden einer Anpassung über ein angepassten Filter unterzogen. Ein Ermüdungsniveau wird durch Veranlassen eines nicht dargestellten Detektors zum Erfassen einer Häufigkeit des Auftretens und einer Amplitude einer aufsteigenden Wellenform als Ergebnis der Anpassung berechnet.

Wie in dem Ablaufplan in 11 dargestellt wird, ist es praktischer, vorgegebene Templatedaten aus dem Speicher 18 auszulesen und diese ausgelesenen Templatedaten anschließend der oben genannten Anpassung mit den Daten des Herzraten-Signals zu unterziehen (Schritte S31 und S32).

Die so erhaltenen Anpassungsdaten werden dann der Erfassung einer Häufigkeit des Auftretens und einer Amplitude einer aufsteigenden Wellenform unterzogen, um ein Ermüdungsniveau zu berechnen (Schritte S33 und S34).

Wie oben beschrieben wurde, wird zum Schätzen des Ermüdungsniveaus die Anpassung auf Basis der Templatedaten durchgeführt. Demzufolge haben individuelle Unterschiede entsprechend dem oben genannten Ausführungsbeispiel einen geringeren Einfluss auf das Schätzen des Ermüdungsniveaus, das nahezu fehlerfrei erfolgt, wobei gleichzeitig die hohe Zuverlässigkeit beim Schätzen aufrechterhalten wird.

12 ist ein Blockschema, das die Konfiguration einer weiteren Vorrichtung zum Schätzen des Ermüdungsniveaus darstellt.

Wie in 12 dargestellt wird, umfasst die Vorrichtung zum Schätzen des Ermüdungsniveaus eine Einrichtung 11 zum Aufzeichnen eines Elektrokardiogramms, die die Elektrokardiogramm-Informationen eines einzuschätzenden Objektes erfasst; einen Abschnitt 32 zum Erfassen/Berechnen einer Spitze, der so konfiguriert, dass er Spitzenwerte während einem vorgegebenen Messzeitraum eines Signals erfasst, das die Herzschläge eines einzuschätzenden Objektes anzeigt und Spitze-zu-Spitze-Intervalle (R-R-Intervalle) anhand der Spitzenwerte berechnet; und eine Analyseeinheit 33, die so konfiguriert ist, dass sie einen durch den Abschnitt 32 zum Erfassen/Berechnen einer Spitze berechneten Durchschnittswert des Spitze-zu-Spitze-Intervalls misst und einen Vergleich zwischen den Amplituden über dem durchschnittlichen Wert und weiterer Amplituden über dem durchschnittlichen Wert zum Schätzen eines Ermüdungsniveaus eines Objektes anstellt.

Der Abschnitt 32 zum Erfassen/Berechnen einer Spitze entspricht der Einrichtung zum Berechnen eines Spitze-zu-Spitze-Intervalls der vorliegenden Erfindung, und die Analyseeinheit 33 entspricht der Einrichtung zum Schätzen des Ermüdungsniveaus der vorliegenden Erfindung.

Die Analyseeinheit 33 besitzt einen Abschnitt 14 zum Messen eines Durchschnitts, der einen Durchschnitt der die durch den Abschnitt 32 zum Erfassen/Berechnen einer Spitze berechneten Spitze-zu-Spitze-Intervalle misst, einen Abschnitt 34a zum Messen eines lokalen Maximalwertes, um einen lokalen Maximalwert der Spitze-zu-Spitze-Intervalle zu messen, einen Abschnitt 34b zum Messen eines lokalen Minimalwertes, um einen lokalen Minimalwert der Spitze-zu-Spitze-Intervalle zu messen, und einen Vergleichs-Ausgabeabschnitt 17, der einen Vergleich zwischen den Amplituden über dem Durchschnitt der Spitze-zu-Spitze-Intervalle und weiterer Amplituden unter dem Durchschnitt der Spitze-zu-Spitze-Intervalle anstellt und Informationen über das Ermüdungsniveau ausgibt.

Im Folgenden wird in Bezug auf die 13A und 13B das Verfahrensprinzip zum Schätzen des Ermüdungsniveaus in diesem Ausführungsbeispiel beschrieben, in welchem die Wellenformen der R-R-Intervalle erläutert werden.

Von den durch die Einrichtung 11 zum Aufzeichnen eines Elektrokardiogramms erzeugten Elektrokardiogramm-Wellenformdaten wird eine R-Welle erfasst, die ein Maximum in jedem Herzzyklus ist, ein Reziprokwert eines eingegebenen Spitze-zu-Spitze-Intervalls berechnet und anschließend der Reziprokwert mit 60 multipliziert, um eine Herzrate pro Minute zu erhalten.

Wenn beispielsweise ein Fahrer während des Steuerns eines Fahrzeuges ermüdet, sinkt die Herzrate des Fahrers und die R-R-Intervalle werden dementsprechend größer. Deshalb wird die Messung der in 13a gezeigten abfallenden Zacken der Wellenformen A, B, C als geeignete Methode zur Messung des Ermüdungsniveaus angesehen.

Basierend auf diesem Konzept werden jeweils für ein vorgegebenes Intervall, wie in 13B dargestellt wird, ein durchschnittlicher RR-ds der R-R-Intervalle, ein lokaler Maximalwert RR-max der R-R-Intervalle sowie ein lokaler Minimalwert RR-min der R-R-Intervalle gemessen. Wenn RR-über, die eine relative Amplitude des RR-max zu dem RR-ds-Niveau ist und RR-unter, die eine relative Amplitude des RR-min zu dem RR-ds-Niveau ist, miteinander innerhalb des zu messenden Intervalls verglichen werden, sind die unteren Amplituden RR-unter größer als die Oberen. Eine Formel K für die Ermüdungsniveaus lautet dementsprechend wie folgt: K = RR-unter/RR-über

Durch das Berechnen dieser Formel K ist es möglich, eine Schätzung dahingehend durchzuführen, dass, wenn K>1 ist, die Müdigkeit groß ist, währenddessen die Müdigkeit bei K<1 dementsprechend kleiner ist.

In diesem Fall gilt, RR-über = (RR-max) – (RR-ds) und RR-über = (RR-ds) – (RR-unter).

Im Folgenden werden in Bezug auf die 14 die Schritte zum Schätzen des Ermüdungsniveaus entsprechend diesem Beispiel beschrieben.

Zunächst empfängt der Abschnitt 32 zum Erfassen/Berechnen einer Spitze anhand der Elektrokardiogramm-Wellenformdaten ein Signal, das die Herzschläge eines einzuschätzenden Objektes anzeigt, danach erfasst er Spitzenwerte, die während eines vorgegebenen Messzeitraumes vorliegen und berechnet anschließend die Spitze-zu-Spitze-Intervalle (R-R-Intervalle). Der Abschnitt 14 zum Messen des Durchschnitts misst dann einen durchschnittlichen RR-ds der R-R-Intervalle (Schritt S41).

Der Abschnitt 34a zum Messen eines lokalen Maximalwertes misst anschließend einen lokalen Maximalwert RR-max innerhalb des Messzeitraumes, währenddessen der Abschnitt 34b zum Messen eines lokalen Minimalwertes einen lokalen Minimalwert RR-min innerhalb des Messzeitraumes misst (Schritte S42 und S43).

Bezüglich der R-R-Intervalle werden sowohl die Amplituden RR-über, die über dem durchschnittlichen RR-ds liegen, als auch die Amplituden RR-unter, die unter dem durchschnittlichen RR-ds liegen, berechnet (Schritte S44 und S45).

Der Vergleichs-Ausgabeabschnitt 17 stellt anschließend einen Vergleich zwischen den Amplituden RR-über und RR-unter an, um Informationselemente über das Ermüdungsniveau bereitzustellen. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass, wie oben beschrieben wurde, die Formel K = RR-unter/RR-über berechnet und dann ermittelt wird, ob K>1 oder K<1 ist. Wird ermittelt, dass K>1 ist, gibt die Warneinrichtung 19 eine Warnung aus, da das Ermüdungsniveau hoch ist. Wird im Gegensatz dazu ermittelt, dass K<1 ist, wird das Ermüdungsniveau als gering erachtet. In diesem Fall wird das Ermüdungsniveau in Echtzeit auf der in 6 dargestellten Ermüdungsniveau-Anzeigeeinrichtung 20 angezeigt.

Wie oben beschrieben wurde, verwendet diese Vorrichtung zum Schätzen des Ermüdungsniveaus beide Typen von Amplituden der R-R-Intervalldaten, die höher beziehungsweise niedriger als ein Durchschnitt der R-R-Intervalle sind. Dementsprechend haben, wie im oben genannten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, persönliche Unterschiede einen geringeren Einfluss auf das Schätzen des Ermüdungsniveaus, das beinahe fehlerfrei erfolgt, wodurch gleichzeitig die hohe Zuverlässigkeit beim Schätzen aufrechterhalten wird.

Obwohl im vorhergehenden Ausführungsbeispiel die dafür zweckbestimmten Vorrichtungen wie beschrieben verwendet wurden, kann diese Aufzählung ergänzt werden. Als eine solche Vorrichtung zum Schätzen des Ermüdungsniveaus kann ein Universalcomputer verwendet werden, in dem ein Informationsaufzeichnungsmedium wie beispielsweise eine Diskette oder eine Festplatte integriert ist. Auf dem Aufzeichnungsmedium ist ein Programm zur Durchführung der oben genannten Schritte zum Schätzen des Ermüdungsniveaus so gespeichert, dass der Computer auf das Programm zugreifen und die Schritte zum Schätzen des Ermüdungsniveaus auf ähnliche oder identische Art und Weise wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel durchführen kann.

Zusätzlich dazu wurde das vorhergehende Ausführungsbeispiel bezüglich der Anwendung beschrieben, bei der das Verfahren zum Schätzen des Ermüdungsniveaus bei einem Fahrer angewendet wurde. Alternativ dazu kann dieses Verfahren zum Schätzen des Ermüdungsniveaus beispielsweise bei einem Fahrschüler angewendet werden. Wenn also die Person über eine bestimmte Grenze hinaus ermüdet, wird eine Warnung ausgegeben, eine Pause einzulegen.

Aus Gründen der Vollständigkeit wird an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass zusätzlich zum dem bisher beschriebenen Ausführungsbeispiel weitere Ausführungsbeispiele möglich sind, die über das in der vorliegenden Erfindung beschriebene Ausführungsbeispiel hinausgehen. Für eine Person mit gewöhnlicher Erfahrung auf diesem Gebiet ist es offensichtlich, dass verschiedene Aufbauelemente miteinander kombiniert beziehungsweise durch Maßnahmen, die entsprechend dem Stand der Technik bekannt sind, ergänzt oder modifiziert werden können, ohne dabei von dem Grundprinzip der vorliegenden Erfindung abzuweichen.


Anspruch[de]
  1. Vorrichtung zum Schätzen des Ermüdungsniveaus, die umfasst:

    eine Herzraten-Berechnungseinrichtung (12), die so konfiguriert ist, dass sie ein Signal empfängt, das einen Herzschlag eines einzuschätzenden Objektes anzeigt, um ein Herzraten-Signal zu berechnen, dass sich zeitlich sequenziell ändert; und

    eine Einrichtung (13) zum Schätzen eines Ermüdungsniveaus, die so konfiguriert ist, dass sie ein Ermüdungsniveau des Objektes anhand des durch die Herzraten-Berechnungseinrichtung berechneten Herzraten-Signals schätzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Schätzen des Ermüdungsniveaus umfasst:

    eine Einheit (14) zum Berechnen einer durchschnittlichen Herzrate, die so konfiguriert ist, dass sie eine durchschnittliche Herzrate über einen vorgegebenen Zeitraum auf Basis des Herzraten-Signals berechnet;

    eine erste Einheit (15a, 16a) zum Messen verstrichener Zeit, die so konfiguriert ist, dass sie eine verstrichene Zeit misst, während der das Herzraten-Signal über der durchschnittlichen Herzrate liegt;

    eine zweite Einheit (15b, 16b) zum Messen verstrichener Zeit, die so konfiguriert ist, dass sie eine verstrichene Zeit misst, während der das Herzraten-Signal unter der durchschnittlichen Herzrate liegt; und

    eine Vergleichs-Ausgabeeinheit (17), die so konfiguriert ist, dass sie einen Vergleich zwischen den durch die erste und die zweite Einheit zum Messen verstrichener Zeit gemessenen Zeiten anstellt, um Informationen auszugeben, die das Ermüdungsniveau anzeigen.
  2. Vorrichtung zum Schätzen des Ermüdungsniveaus nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung des Weiteren eine Warneinheit (19) umfasst, die eine Warnung ausgibt, wenn das durch die Einrichtung zum Schätzen des Ermüdungsniveaus geschätzte Ermüdungsniveau des Objektes einen vorgegebenen Wert übersteigt.
  3. Vorrichtung zum Schätzen des Ermüdungsniveaus nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vorrichtung des Weiteren eine Anzeigeeinheit (20) umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie Informationselemente im Zusammenhang mit dem durch die Einrichtung zum Schätzen des Ermüdungsniveaus geschätzten Ermüdungsniveaus des Objektes anzeigt.
  4. Verfahren zum Schätzen des Ermüdungsniveaus, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

    Empfangen eines Signals, das einen Herzschlag eines einzuschätzenden Objektes anzeigt, um ein Herzraten-Signal zu berechnen, das sich zeitlich sequenziell ändert; und

    Schätzen eines Ermüdungsniveaus des Objektes durch Erfassen einer Spitze und des berechneten Herzraten-Signals, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Schätzens des Ermüdungsniveaus die folgenden Teilschritte umfasst:

    Berechnen einer durchschnittlichen Herzrate über einen vorgegebenen Zeitraum auf Basis des Herzraten-Signals;

    erstes Messen einer verstrichenen Zeit, während der das Herzraten-Signal über der durchschnittlichen Herzrate liegt;

    zweites Messen einer verstrichenen Zeit, während der das Herzraten-Signal unter der durchschnittlichen Herzrate liegt;

    Anstellen eines Vergleichs zwischen den gemessenen verstrichenen Zeiten, um Informationen auszugeben, die das Ermüdungsniveau anzeigen.
  5. Verfahren zum Schätzen des Ermüdungsniveaus nach Anspruch 4, wobei das Verfahren des Weiteren den Schritt des Ausgebens einer Warnung umfasst, wenn das geschätzte Ermüdungsniveau des Objektes einen vorgegebenen Wert übersteigt.
  6. Verfahren zum Schätzen des Ermüdungsniveaus nach den Ansprüchen 4 oder 5, wobei das Verfahren des Weiteren den Schritt des Anzeigens von Informationselementen im Zusammenhang mit dem geschätzten Ermüdungsniveau des Objektes umfasst.
  7. Computerlesbares Programm zum Schätzen eines Ermüdungsniveaus, wobei das Programm von einem Computer ausgeführt wird, der in einer Vorrichtung zum Schätzen des Ermüdungsniveaus vorhanden ist und der Computer die folgenden Funktionen ausführt:

    die einer Herzraten-Berechnungseinrichtung, die ein Signal empfängt, dass einen Herzschlag eines einzuschätzenden Objektes anzeigt, um ein Herzraten-Signal zu berechnen, das sich zeitlich sequenziell ändert; und

    die einer Einrichtung zum Schätzen des Ermüdungsniveaus, die ein Ermüdungsniveau des Objektes anhand des durch die Herzraten-Berechnungseinrichtung berechneten Herzraten-Signals schätzt, und gekennzeichnet durch:

    Berechnen einer durchschnittlichen Herzrate über einen vorgegebenen Zeitraum auf Basis des Herzraten-Signals;

    eine erste Messeinrichtung, die eine verstrichene Zeit misst, während der das Herzraten-Signal über der durchschnittlichen Herzrate liegt;

    eine zweite Messeinrichtung, die eine verstrichene Zeit misst, während der das Herzraten-Signal unter der durchschnittlichen Herzrate liegt; und

    eine Vergleichseinrichtung, die einen Vergleich zwischen den gemessenen verstrichenen Zeiten anstellt, um Informationen auszugeben, die das Ermüdungsniveau anzeigen.
Es folgen 14 Blatt Zeichnungen






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