[发明专利]一种基于脑电α波的次声波缓解驾驶疲劳方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于生物医学工程领域，是次声波在驾驶疲劳领域的应用，具体涉及一种基于脑电α波的次声波缓解驾驶疲劳方法及装置。

背景技术

驾驶疲劳是指驾驶员长时间连续行车后，产生生理机能和心理机能的失调，而在客观上出现驾驶技能下降的现象。驾驶疲劳会影响到驾驶员的注意、感觉、知觉、思维、判断、意志、决定和运动等诸方面。近年来，道路交通事故发生数量和事故死亡人数不断增加，据有关部门统计，每年全世界道路交通事故多达10亿次，其中由于疲劳驾驶造成的交通事故占25-30％。因此，研究缓解驾驶疲劳技术对保护人民生命、财产安全，提高汽车产品竞争力具有重要意义。

次声波(0.5-20Hz)由于其频率与机体的固有频率十分接近，例如头部为8-12Hz，心脏为5Hz，血液流动频率为1.2Hz，因而很容易引发机体产生共振。适当强度的次声波作用于机体能够改善循环、调理气血、增强免疫力、加快炎症消退，使松弛紧张的肌肉减轻疲劳、疼痛、不适等。基于脑电α波的次声波作用于人脑部可以明显影响和调节人的脑电活动水平及兴奋水平，最大限度地诱发α的产生，创造和维持生理反馈回路，从而缓解患者的精神压力，消除紧张情绪，减轻焦虑和抑郁情绪，消除疲劳等。

目前，对于缓解驾驶疲劳技术研究较少。有研究表明通过经皮电刺激内关穴、合谷穴、劳宫穴、风池穴、涌泉穴等可以在一定程度上缓解驾驶疲劳。专利号为CN 104192033A的中国专利，公开了一种缓解驾驶疲劳的汽车座椅腰托装置，其对体力疲劳有一定帮助，但对于脑力疲劳则效果不明显。专利号为CN 102988171A的中国专利，公开了一种制冷式驾驶疲劳消除器，通过在太阳穴施加冷刺激来缓解疲劳，此方法虽能短时间缓解疲劳，但治标不治本，需在头部佩戴该装置，一些驾驶员可能无法接受，且无疲劳监测装置。专利号为CN 103111020A的中国专利，公开了一种基于穴位电刺激的驾驶疲劳的检测缓解系统及方法，通过在驾驶员疲劳时给驾驶员穴位进行电刺激来缓解疲劳，该方法具有一定可行性，但需要在驾驶员身体上安装电刺激电极，给驾驶员操作带来不便，限制了其应用范围。专利号为CN 1424206A的中国专利，公开了音波消除驾驶疲劳装置，通过发出警示音波刺激驾驶员听觉神经中枢来缓解驾驶疲劳，该方法对浅度驾驶疲劳有一定的效果，但对于深度驾驶疲劳效果不明显，治标不治本，且无监测驾驶疲劳装置。专利号为CN 104436407A的中国专利，公开了一种次声波缓解疲劳方法及装置，通过次声波作用于大脑诱导人快速进入睡眠状态以缓解疲劳，该方法能从根本上缓解疲劳，但无法应用于正在驾驶车辆的驾驶人员。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种能够从根本上快速、有效缓解驾驶疲劳、全自动化的基于脑电α波的次声波缓解驾驶疲劳方法及装置。

本发明是通过以下方式实现的：

一种基于脑电α波的次声波缓解驾驶疲劳方法，其特征是：采集驾驶员在安静、睁眼状态下脑电信号，提取驾驶员脑电α波并保存作为次声波信号的数据源；将基于脑电α波信号的次声波信号输入到扬声器系统然后作用于驾驶员头部，以缓解驾驶员驾驶疲劳。

上述一种基于脑电α波的次声波缓解驾驶疲劳方法的装置，其特征是：由控制器、功率放大器、扬声器系统、液压系统、疲劳监测装置五部分组成；控制器接收疲劳监测装置传入的驾驶员疲劳预警信号并控制液压系统工作和次声波信号的输出，功率放大器放大次声波信号并将功率放大后的信号输入到扬声器系统，液压系统控制扬声器系统位置，疲劳监测装置检测驾驶员疲劳状态并通过输入到控制器的反馈信号控制扬声器系统的工作时间。扬声器系统由环形扬声器阵列、底盘组成，环形扬声器阵列安装在底盘上并向内与底盘轴中心线成一夹角θ，夹角θ为15°-165°可调，环形扬声器阵列通过自聚焦性质将声能量聚焦于点A，通过扬声器系统与驾驶员头部距离h调整夹角θ。

该次声波缓解驾驶疲劳方法能够从根本上快速、有效缓解驾驶疲劳方法。当人的脑电波处于α波时，人的意识清醒、身体放松，在这种状态下，机体能量耗费最少，相对的脑部获得的能量较高，运作就会更加快速、顺畅、敏锐。次声波信号的数据源来自于驾驶员脑电α波信号，利用大脑脑电波的“节律同步化”性质使疲劳的驾驶员快速恢复到较好的精神状态；并且，由于不同驾驶员在相同状态下脑电α波不同，使得基于脑电α波的次声波作用具有很强的个体差异性，一般对驾驶员本身效果较好，而对其他人效果较差，不用担心次声波影响到其他人。该次声波缓解驾驶疲劳方法的装置能够全自动化操作，可以与车内音频系统结合起来，使用简单、稳定可靠，可适用于各种类型的机动车辆。