BRPI0609394A2

BRPI0609394A2 - medição de prontidão (alerta)

Info

Publication number: BRPI0609394A2
Application number: BRPI0609394-9A
Authority: BR
Inventors: Murray Johns
Original assignee: Sleep Diagnostics Pty Ltd
Priority date: 2005-03-04
Filing date: 2006-03-06
Publication date: 2010-03-30
Also published as: IL185179A; ATE526866T1; CN101132729A; ZA200707092B; US20080150734A1; IL185179A0; JP2008531142A; RU2007136788A; KR20070114731A; KR101189008B1; RU2423070C2; MX2007010513A; EP1853155A1; EP1853155B1; EP1853155A4; US7791491B2; NZ560528A; CA2599984C; CA2599984A1; WO2006092022A1

Abstract

MEDIçãO DE PRONTIDãO (ALERTA). A presente invenção refere-se a um método e aparelho para medir sonolência, particularmente em operadores de veículo, mede a relação de amplitude para velocidade para o fechamento e abertura de pálpebras durante piscadelas, bem como mede a duração de abertura e fechamento. Os valores médios para as relações de amplitude para velocidade para a abertura e fechamento são ponderadas e adicionadas, para fornecer uma medida de sonolência que é comparada a uma escala de sonolência baseada em dados coletados de pessoas alertas e sonolentas. Outros movimentos oculares podem ser utilizados no algoritmo ponderado. A escala de sonolência prediz o estabelecimento de níveis de sonolência que torna um operador não preparado para continuar.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MEDIÇÃO DEPRONTIDÃO (ALERTA)".

A presente invenção refere-se a monitoramento de prontidão,particularmente em operadores de veículo.

Fundamento da invenção

A detecção de sonolência é de importância, uma vez que sono-lência prejudica a capacidade de operadores de uma ampla faixa de equi-pamentos, que inclui veículos motorizados, trens, aeronaves e barcos, bemcomo equipamento industrial. O problema de condução sonolenta não podeser solucionado educando condutores para tomar ação medicinal quando sesentindo sonolentos. A dificuldade é que diversas pessoas são inconscientesde sua sonolência no momento, mesmo embora possam estar conscientesque estiveram sonolentas depois de seu despertar. Isto significa que não sepode predizer quando seu nível de sonolência irá diminuir em seguida, até oponto de perigo uma vez que o estado sonolento envolve uma perda deconsciência do presente; uma perda de atenção involuntária.

A Patente USA 5745038 divulga um monitor ocular que examinaa luz refletida a partir do olho para detectar comportamento de pestanejarcomo um indicador de sonolência.

A Patente USA 5867587 divulga um sistema que utiliza imagensdigitais da face e olhos de um operador, deriva um parâmetro atribuível a umpiscar de olho, e compara isto ao valor limiar daquele parâmetro. Um sinalde aviso é fornecido se o parâmetro cai abaixo do limiar.

A Especificação de Patente WO 98/49028 também utiliza umaimagem de vídeo como um monitor de observação ocular para ver uma faixade movimentos oculares e analisar e computar um grau de prontidão.

A Patente USA 6091334 divulga um sistema para analisar sono-lência, que monitora movimento de cabeça e estabilidade de observação.

A Patente USA 6102870 utiliza dados de rastreador ocular talcomo fixação e movimentos irregulares do olho para inferir estados mentais dooperador tais como varredura, leitura, pesquisa, pensamento e uma intençãopara selecionar. É um sistema para aprimorar a capacidade de resposta desoftware de computador.

A Patente USA 6097295 divulga um sistema de análise de ima-gem com base na dimensão da pupila do olho.

A Patente USA 6147612 divulga um sistema de impedir sono,que detecta movimento da pálpebra e atua um alarme quando o movimentoda pálpebra é indicativo de sonolência.

A Patente USA 6346887 utiliza um sistema de rastreamento ocu-lar baseado em vídeo que rastreia a atividade ocular e diâmetro de pupila eposição para produzir um sinal que representa atividade ocular que, podeser utilizada para avaliar prontidão.

A WO 03/039358 divulgou um monitor de prontidão que utilizouluz infravermelha para medir a amplitude de velocidade da pálpebra e movi-mentos oculares para derivar uma medida de prontidão em uma escala quepode ser relacionado à escala de níveis de álcool no sangue. Este monitorimaginou proporcionar um monitor de prontidão em tempo real que pode for-necer uma medida calibrada da prontidão do operador.

É um objetivo desta invenção fornecer um monitor de prontidãomelhorado do tipo divulgado na A WO 03/039358.

Breve Descrição da Invenção

Para esta finalidade, a presente invenção fornece um sistema demonitoramento de prontidão que inclui

a) dispositivo para medir movimento da pálpebra

b) dispositivo de armazenagem para gravar as medições de ma-neira contínua

c) um processador de dados para analisar movimentos da pál-pebra para obter medidas da amplitude e velocidade de abertura e fechamentoda pálpebra fazendo a média destas durante períodos de tempo predetermina-dos e medindo o desvio de um valor predeterminado para pessoas alertas

d) um mostrador para apresentar a medição de prontidão ou

e) um dispositivo de alarme, disparado pela medição que alcança um valor predeterminado.

A relação de amplitude para velocidade para abertura e fecha-mento da pálpebra é utilizada como a medida principal do estabelecimentode sonolência. A relação da amplitude para velocidade máxima (AVR) paraambos fechamento e abertura durante piscadelas, aumenta com a sonolência e pode ser utilizada para predizer perdas de vigilância. Esta invenção éparcialmente baseada na descoberta que AVR para fechamento e reaberturada pálpebra são diferentes para a mesma amplitude. Genericamente as pálpebras fecham mais rapidamente do que elas reabrem e as duas velocidadesão correlacionadas de maneira apenas moderada. O inventor descobriuque a privação de sono aumenta AVR para ambos, fechamento e reabertura.

Conseqüentemente, a duração destes movimentos aumenta com sonolência. Foi descoberto que a relação de velocidade de abertura e amplitude éum indicador principal de sonolência. A relação da amplitude de abertura atéa velocidade máxima (AVR) de abertura tem a dimensão de tempo e é relativamente constante com pessoas alertas, porém aumenta progressivamente com sonolência e não requer calibração.

Os valores calculados para as finalidades de comparação precisam ser tornados médios durante um período de tempo predeterminado. Os parâmetros de pálpebra medidos e os valores selecionados para fazer amédia podem ser determinados conduzindo tentativas, e pode ser qualquer combinação adequada de parâmetros e médias. Preferivelmente as relaçõesde velocidade para amplitude são calculadas para cada movimento detectado, e então tornadas médias durante um intervalo predeterminado. Outrosparâmetros tais como duração de abertura e fechamento, também podemser tornados médios e incluídos no valor calculado final. Também é preferido incluir movimentos oculares tais como movimentos irregulares do olho comoparâmetros adicionais. Os diversos parâmetros são preferivelmente ponderados para alcançar o cálculo final. Este cálculo final se torna um índice desonolência com um valor baixo indicando prontidão, e valores mais elevadosindicando níveis crescentes de sonolência. Movimento de pálpebra e oculares podem ser monitorados utilizando qualquer tecnologia adequada, queinclui tecnologia de câmara de vídeo, ou digital, para identificar e medir osmovimentos oculares apropriados.O dispositivo de armazenagem é utilizado para armazenar ossinais sensoriados pelo detector, ou os sinais processados ou os sinais querepresentam eventos utilizados no processador de dados. Como explicadoem mais detalhe abaixo, embora medições absolutas de amplitude e veloci-dade possam ser utilizadas, é preferido utilizar medidas de amplitude e velo-cidade relativas para evitar a necessidade de calibração. Os valores médiospodem ser calculados utilizando qualquer análise estatística adequada deuma pluralidade de leituras, e então utilizar a média ou valor mediano comoexplicado em mais detalhe abaixo.

O mostrador pode ser um mostrador gráfico sobre uma tela, ummostrador numérico, um mostrador de audição ou um relatório impresso. Osistema de alarme pode ser uma luz que pisca ou um ruído, e pode incluirqualquer dos alertas utilizados com telefones móveis, tais como tonalidades,vibrações e etc. Dentro de veículos, o alarme pode ser um assento vibratórioou um cinto de segurança que aperta. O alarme precisa simplesmente sersuficiente para despertar o condutor sonolento, de modo que ele possa pararimediatamente.

Os dados que saíram do analisador, além de serem utilizadospara alarme, podem ser mantidos como um registro, e/ou transmitidos paraum centro de controle. Caminhões são monitorados quanto à posição, e si-nais de prontidão poderiam facilmente ser transmitidos sem fio com a infor-mação de posição, de modo que a estação central de transporte pode anali-sar os dados e monitorar condutores em linha. Os sinais de saída (a saídados sinais) bem como gerar um sinal de alarme também poderia alterar oestado operacional do veículo ou equipamento que está sendo utilizado pelapessoa que está sendo monitorada. Isto poderia incluir frear o veículo, desli-gar a energia, ou comutar para um modo de operação seguro.Descrição Detalhada da Invenção

Os desenhos ilustram resultados tentativos da invenção, nos quais

A figura 1 é um registro que utiliza o método desta invenção comuma pessoa alerta;

A figura 2 é um registro de uma piscadela utilizando o métododesta invenção com uma pessoa sonolenta

A figura 3 ilustra amplitude contra velocidade máxima para fechamento de pálpebra durante piscadelas;

A figura 4 ilustra amplitude contra velocidade máxima para reabertura de pálpebra durante piscadelas;

A figura 5 ilustra piscadelas e fechamento longo de pálpebra emuma pessoa sonolenta, utilizando o método desta invenção;

A figura 6 ilustra o índice de sonolência desta invenção parauma pessoa mantida acordada durante 24 horas;

A figura 7 ilustra a percentagem de perdas utilizando um teste devigilância durante o mesmo período;

A figura 8 ilustra a relação entre a Escala de Sonolência de John(JDS) e concentração de álcool no sangue;

A figura 9 ilustra as relações entre contagens na Escala de Sonolência de John (JDS) e tempos de reação médios;

A figura 10 ilustra as relações entre contagens na Escala de Sonolência de John (JDS) e a percentagem de perdas.

Registro de um ou de Ambos os Olhos

O aparelho de monitoramento ocular utilizado nesta invenção édo mesmo tipo como descrito no Pedido de Patente anterior do inventorWO 03/039358.

O WO 03/039358 descreveu óculos com transdutores (LEDs IRe fototransistores em ambos os olhos). A razão para isto foi que coordenação binocular mudava com sonolência o que tornou essencial registrar de ambos os olhos. Contudo, com base em pesquisa posterior pelo inventor,parece que a medição de coordenação binocular se torna mais imprecisaquando progride a sonolência. Assim, onde a medição de coordenação binocular não é requerida, registros para um olho são suficientes para todos osoutros parâmetros.

Agora é preferido utilizar diodos emissores infravermelhos e nomínimo um detector fototransistor localizado no elemento estrutural inferiorabaixo de um olho.Atualmente métodos de câmara de vídeo para monitorar sono-lência têm ao mesmo tempo problemas práticos e teóricos. Alguns destesúltimos podem ser superados no futuro se a velocidade de quadro de câma-ras puder ser aumentada até cerca de 500 Hz, o que pode permitir que velo-cidades e AVR sejam medidos. Neste momento, emissão e detecção cominfravermelho é a tecnologia preferida.

A figura 1 mostra as leituras utilizando a presente invenção emuma pessoa alerta.

No eixo vertical posição está em unidades arbitrárias (A), e velo-cidade é a mudança em A por 50 milissegundos.

A figura 2 mostra uma piscadela em uma pessoa sonolenta, utili-zando a presente invenção

amp = amplitude de piscadela

mcv = velocidade máxima de fechamento de palpebra

mov = velocidade máxima de reabertura de palpebra

tempo entre eventos = uma medida da duração de piscadela

velocidade = mudança em posição por 50 milissegundos

A figura 5 mostra piscadelas e fechamento longo de palpebra emuma pessoa sonolenta

Relações de Amplitude-Velocidade (AVRs)

No estado alerta, é conhecido da WO 03/039358 que a amplitu-de de cada piscadela ou movimento irregular do olho estão altamente corre-lacionados com sua velocidade máxima. Esta invenção é baseada em partena descoberta que velocidade muda com sonolência. A relação amplitude-velocidade (AVR) é uma medida importante de sonolência. A

WO 03/039358 mediu AVRs para piscadelas bem como paramovimentos irregulares do olho. Agora é preferido se apoiar sobre AVRs parapiscadelas, excluindo movimentos irregulares do olho e outros movimentos. A

WO 03/039358 mediu cada AVR como a relação da amplitudedo movimento de palpebra (mudança total de posição), medida em unidadesarbitrárias (A), dividiu pela velocidade máxima daquele movimento, mediucomo a mudança máxima em A por 10 milissegundos. O inventor descobriuagora que isto definiu de maneira precisa a velocidade relativa da maior par-te de piscadelas e todos os movimentos irregulares do olho porém não depiscadelas mais lentas que ocorrem durante é sonolência. Agora é percebidoque a velocidade deveria ser medida como a mudança máxima em A por 50milissegundos. Distingui-se isto como AVR(50) ao invés de AVR(10).

A WO 03/039358 estava principalmente preocupada com AVR(10) em relação a fechamento de pálpebras durante piscadelas. Esta inven-ção está em parte baseada na descoberta que fechar e abrir deveria serconsiderado separadamente. Esta invenção trata fechamento de pálpebrasPAVR(50) e reabertura de pálpebras NAVR(50) como variáveis separadas.Elas são significativamente diferentes (p < 0,001) porém moderadamentecorrelacionadas.

A figura 3 ilustra amplitude contra velocidade máxima para fe-chamento de pálpebra durante piscadelas.

A figura 4 ilustra amplitude contra velocidade máxima para rea-bertura de pálpebra durante piscadelas.Duração de Movimentos de Pálpebra

A duração de fechamento de pálpebras é medida como o inter-valo entre cruzamentos zero no sinal de velocidade e é chamado o intervalode cruzamento zero positivo (PZCI). A duração de reabertura de pálpebras émedida separadamente como o intervalo de cruzamento zero negativo (NZCI)CIP. Estes PZCI e NZCIs subseqüentes são correlacionados de maneiraapenas moderada mesmo na mesma pessoa (r = aproximadamente 0,5).Estas doações são altamente correlacionadas com, porém não são a mesmaque as respectivas AVRs para fechamento e abertura.

As pálpebras não permanecem usualmente fechadas por maisdo que 1 a 2 milissegundos durante piscadelas em pessoas alertas, porém comsonolência esta duração de fechamento aumenta de maneira notável. Isto émedido como uma variável separada (duração de pálpebras fechadas).

A duração de piscadela total é medida como a soma da duraçãode fechamento, duração de pálpebras fechadas, e duração de reabertura.

Quando as pálpebras são reabertas ao final de piscadelas, elasalcançam sua velocidade máxima quando aproximadamente meio abertas, eentão o movimento restante pode ser bastante lento. Isto sempre tornou difí-cil medir de maneira precisa a duração daquele movimento, e daí a duraçãototal de piscadelas. Outros pesquisadores tentaram superar isto medindo aduração de piscadelas desde o intervalo entre as pálpebras alcançarem me-tade de suas respectivas amplitudes quando fechando e reabrindo.

Esta invenção utiliza uma medida alternativa. É o intervalo entreo ponto de velocidade máxima de fechamento e a velocidade máxima sub-seqüente de reabertura, chamado o tempo entre eventos. Este deve ser dis-tinguido do intervalo entre movimentos irregulares consecutivos do olho, queolha primeiro para um lado e então para o outro, o que ocorre comumente naspessoas alertas. Para piscadelas, a fase ou direção do movimento de fecha-mento de pálpebra é sempre o mesmo, para baixo (o que se chama arbitraria-mente de fase positiva). Esta é seguida pela reabertura, que é sempre paracima (fase negativa). O tempo negativo entre evento (NIET) é medido comoo tempo entre as velocidades máximas de movimentos consecutivos positivoe negativo, qualquer que seja sua natureza (isto inclui alguns movimentosconsecutivos irregulares do olho da fase apropriada). O tempo negativo en-tre evento dá uma medida na duração total de piscadelas que não dependedas incertezas de quando os movimentos de pálpebra começam e terminam.

Amplitude Relativa de Movimentos

Foi provado ser muito mais fácil distinguir piscadelas de outrosmovimentos oculares e de pálpebra em pessoas que quando sentadas para-das, fazendo um teste de desempenho baseado em computador, do quequando dirigindo. Os outros tipos de movimento ocular quando dirigindo nãoobedecem às mesmas leis de amplitude e velocidade utilizadas na mediçãode AVRs. Conseqüentemente, nesta invenção é preferido distinguir piscade-las de outros movimentos. O método desta invenção para fazer isto é auto-calibração. Embora piscadelas normais variem de alguma forma, elas podemser caracterizadas por sua duração e amplitude relativamente grandes emrelação a outros movimentos. Faixas de referência foram estabelecidas paraduração "normal" de fechamento de pálpebras (PZCI) e para tempos entreevento negativos (NIET) durante piscadelas. Quando sonolento, diversaspiscadelas excedem as faixas "normais" porém outras ainda caem dentrodelas. A amplitude destas piscadelas 'normais' são utilizadas como a refe-rência para medir a amplitude relativa de todos os movimentos.

Para calcular a amplitude relativa de qualquer movimento, a am-plitude de "referência" para piscadelas normais para a pessoa particular nomomento deve primeiro ser estabelecida, as quais podem variar sob circuns-tâncias diferentes tal como a intensidade de luz no momento. A amplitude decada movimento de fase positiva que tem uma duração dentro da faixa dereferência para fechamento de pálpebra durante piscadelas normais (porexemplo PZCI = 80-250 milissegundos) e que é seguida por um movimentode fase negativa com um NIET dentro de faixa de referência (por exemplo60-200 milissegundos) é medida. Estas amplitude são acumuladas consecu-tivamente e, quando vinte são acumuladas, seu 85Q percentil é calculado.

Esta se torna a amplitude de "referência" que é de outra forma não calibra-da, e que é continuamente atualizada durante o registro com base nas vintemedidas as mais recentes. A amplitude relativa de todos os outros movimen-tos, seja de fase positiva ou negativa, é calculada como uma percentagemdaquele 85Q percentil.

A amplitude relativa da maior parte de movimentos oculares e depálpebra, diferente de piscadelas, é < 70%. Isto é particularmente assim pa-ra a maior parte de movimentos irregulares horizontais e verticais do olho epara movimentos vestíbulo-oculares que compensam os movimentos de ca-beça da pessoa quando dirigindo. Assim, quase todas as piscadelas podemser distribuídas por sua amplitude relativa sendo > 70%. Uma vez distingui-das desta maneira, todas as piscadelas podem ser quantificadas, não impor-ta quão longa sua duração no estado sonolento.

Velocidade relativa é calculada como mudança em unidades deamplitude relativa por segundo.

Uma careta é um fechamento de pálpebra voluntário forçado,usualmente vista somente no estado sonolento quando os olhos se sentemirritáveis. Isto pode ser distinguido de uma piscadela normal por sua amplitu-de relativamente elevada, tipicamente maior que 150%. Nenhum outro método para monitorar movimentos oculares e de pálpebra distinguiu caretasanteriormente, de modo que este é um aspecto exclusivo desta invenção.

Posição Relativa

É importante quando as pálpebras não estão movendo, que elassejam distinguidas como abertas ou fechadas no momento. Para fazer isto aposição relativa das pálpebras deve ser conhecida. Isto é feito nesta invenção registrando posição a cada momento que um período de velocidade zero começa e termina para eventos dentro da faixa normal de piscadelas como definido acima. Todos estes valores de posição são acumulados por minuto. Então seus 109 e 909 percentis são calculados, bem como a diferençaentre aqueles percentis. Isto é tomado como á faixa de referência de diferenças entre posições relativamente elevadas (pálpebras fechadas) e posições baixas (pálpebras abertas). Qualquer posição particular é então registrada como uma percentagem daquela diferença. Para as finalidades práticas a última é admitida ser a posição neutra, embora de fato esteja ligeiramente acima daquela. A posição relativa em qualquer momento particular é,portanto, uma percentagem da diferença entre o 109 e 90- percentis de movimentos precedentes.

A diferença entre amplitude relativa e posição relativa, e a necessidade por ambos na análise, pode não ser imediatamente óbvia. A primeira é equivalente ao ganho do sistema, medido em momentos de velocidade máxima, a última para seu deslocamento DC, medida em momentos de velocidade zero.

Onde existe luz solar direta sobre os foto-transistores sua saídade amplificador vai quase a zero. Registros durante este momento são inúteis para determinação de sonolência e devem ser removidos da análise.

Isto é feito removendo simplesmente todos os pontos de dados para posições (absolutas) abaixo de (diga-se) 200 enquanto a maior parte de outros valores está na faixa de 1000 - 2000.

A Escala de Sonolência de John

Atualmente não há escala calibrada aplicável de maneira genéri-ca para medir um nível de sonolência de uma pessoa objetivamente em ummomento particular. Existem métodos para relatar de maneira subjetiva sen-sações associadas com sonolência tal como a Escala de Sono de Stanford(SSS) ou a Escala de Sono de Kalolinska (KSS), que podem medir mudan-ças relativas dentro de pessoas, porém não refletem de maneira precisa di-ferenças entre pessoas.

Esta invenção fornece a Escala de Sonolência de John (JDS). AJDS é baseada em uma combinação ponderada de variáveis que descrevemas características de movimentos de pálpebra e opcionalmente oculares quemudam com sonolência, que são medidos de maneira objetiva pelo disposi-tivo desta invenção.

A Tabela 1 mostra variáveis e ponderações em uma modalidadedesta invenção

Tabela 1

<table>table see original document page 12</column></row><table>

A regressão leva em conta 62% de toda a variância entre 60 pe-ríodos de 60 segundos para dados de prontidão e de perda (R=0,785:p<0,00000). Estas variáveis foram selecionadas de maneira estatística apartir de aproximadamente 20, envolvendo ambos, a média e o desvio pa-drão para a maior parte das variáveis. As ponderações B são derivadas decomparações entre registros feitos quando pessoas estavam alertas (n = 28)e capazes de responder dentro de 2 segundos a no mínimo 98% de estímulos visuais apresentados a elas no Teste de Vigilância de John (JTV), e osmesmos registros feitos depois de 24 a 38 horas de privação de sono, quando as pessoas estavam tão sonolentas (n = 9) que elas perderam (falharamem responder a estímulos visuais dentro de 2 segundos) no mínimo 5% dotempo em JTVs. É admitido que um condutor não deveria estar preparadopara dirigir sob estas últimas circunstâncias.

As Figuras 6 e 7 ilustram a correlação entre o índice de sonolência e a perda em vigilância em pessoas privadas de sono.

As médias e desvios padrão para estas variáveis foram calculadas para cada minuto de registro JTV. Algumas variáveis que não têm umadistribuição normal foram normalizadas por transformação logarítmica )ln).Havia mais dados para a condições de "prontidão" do que para condições de"perda", uma vez que dados foram excluídos para diversas pessoas as quaisforam privadas de sono, porém não tiveram perda em JTVs, e as quais poresta definição não estavam muito sonolentas no momento.

Análise estatística foi feita primeiro por regressão múltipla emdegraus (para a frente e para trás), utilizando as variáveis selecionadas parapredizer condições de prontidão e sonolência, codificadas como 1 e 8. A análise foi repetida com análise discriminante em etapas, e então com análisede regressão logística, cada uma fornecendo essencialmente os mesmosresultados. O banco de dados foi dividido em duas metades e análises separadas de regressão múltipla foram realizadas em cada metade, as quaistambém forneceram resultados muito similares. Isto apoia a reivindicaçãoque o JDS é amplamente aplicável a através de pessoas. As variáveis sendoselecionadas e suas ponderações podendo mudar ligeiramente com umbanco de dados expandido.

Em outros experimentos, pessoas foram mantidas acordadas por27 horas continuadamente e realizaram um JTV de 15 minutos a cada 3 horas. A média JDS aumentou progressivamente depois de meia-noite comoaconteceu com a percentagem de perdas em seu desempenho do JTV((p<0,001).Calibração da JDS pode ser feita em termos da diminuição emdesempenho em JTVs com concentrações de álcool no sangue crescentes.Isto segue um estudo piloto anterior seguindo as mesmas linhas, que foi ca-paz de demonstrar tal relação. De maneira similar a JDS desse também po-de ser calibrada contra o grau de falha de talentos de direção em um simu-lador de direção, comparando desempenho nos estados de alerta e de pri-vação de sono.

Em uma segunda modalidade da invenção, o algoritmo é modifi-cado para levar em consideração ponderações modificadas e novas variá-veis tais como duração média de qüiescência ocular (DOQ) por minuto. Estaé a média dos intervalos entre movimentos oculares consecutivos e de pálpe-bra de qualquer tipo, incluindo movimentos irregulares de olho, piscadelas, mo-vimentos véstíbulo-oculares, etc. Períodos relativamente longos de qüiescênciaocular são típicos do estado sonolento para diversas pessoas. Uma outra novavariável é a percentagem de movimentos irregulares do olho que tem umaAVR acima de um limiar fornecido (porcentagem elevada de AVR de movi-mentos irregulares do olho). Esta percentagem aumenta com sonolência

A Tabela 2 mostra variáveis e ponderações nesta segunda mo-dalidade desta invenção

Tabela 2

<table>table see original document page 14</column></row><table>Ln duração média de

Qüiescência ocular -1,49 0,00001

Constante 13,83 0,00001

Os resultados de diversas experiências pelo requerente mostraram que JDS pode ser calibrado em termos de um nível crítico de sonolênciaque pode ser aplicado genericamente, com precisão e sensitividade maiorescomparando valores JDS com os resultados de testes de desempenho epsicofisiológicos.

Valores JDS foram medidos a cada minuto durante testes detempo de reação (O Teste de Vigilância de John ou JTV) em diversas pessoas que estiveram sonolentas porque foram privadas de sono em algumaextensão, ou beberam diferentes quantidades de álcool, ou tinham algumaoutra causa de sua sonolência. Níveis diferentes de sonolência como refletidos em contagem JDS foram então descritos em termos de nível de falhasno desempenho daqueles testes padronizados, tais como redução de tempos de reação visual e quantas vezes a pessoa falhou em responder a todos os estímulos visuais significativos.

Estes resultados indicam que quando uma sonolência do condutor alcança um nível "crítico" igual a ou maior do que 5,0 na JDS, ele ou elanão está mais preparado(a) para dirigir. Esta contagem JDS está associadacom uma possibilidade razoavelmente elevada de não responder a um estímulo visual significativo apresentado dentro do campo visual. Para conduçãosegura a capacidade de responder a estímulos visuais claros e relevantes,tais como luz de parada no veículo adiante, ou uma curva na estrada é demáxima Importância,

A figura 8 mostra a relação entre a Escala de Sonolência de John(JDS) e a concentração de álcool no sangue (gramas %) em 19 pessoas.{Barras de erro são intervalos de 95% de confiança (ANOVA p<0,0001].

Havia uma relação estatisticamente significativa entre contagensJDS medidas durante um teste padronizado (10 minutos - JTV) em 19 pessoas voluntárias e seu BAC medido pelo analisador de respiração (bafômetro) durante uma tarde quando elas beberam progressivamente mais álcoolentre 6 da tarde e meia-noite.

No JTV a pessoa é solicitada a empurrar um botão (mantido emsua mão dominante) tão rapidamente quanto possível depois de ver umamudança de formas em uma tela de computador. A mudança ocorre em in-tervalos randômicos entre 5 e 15 segundos. Três círculos sobre a tela mu-dam, seja para quadrado ou losangos por 400 milissegundos. Isto dá a pes-soas alertas tempo suficiente para ver aquela mudança e elas raramentefalham em responder quando alertas. Seus tempos de reação (RT), cada ummedido com uma precisão de 2 milissegundos, são usualmente menores doque 500 milissegundos.

Quando sonolentos, suas respostas mudam de diversas maneiras.

1. Elas levam mais tempo para responder a cada estímulo (temposde reação mais longos)

2. Elas falham mais muitas vezes mais para responder, isto é,elas cometem mais erros de omissão.

Estas mudanças com sonolência são acessadas calculando umamédia RT para cada teste JTV e a percentagem de vezes que a pessoa fa-lha em responder dentro de limites de tempo particulares (0,5, 1,0 ou 2,0segundos) é também calculada.

As contagens JDS e RTs durante JTVs em diversas pessoas emníveis diferentes de sonolência devido à privação de sono, foram medidascom até 40 horas contínuas acordadas. As contagens JDS e RTs nas 19pessoas com níveis diferentes de álcool no sangue também foram medidascomo mostrado nA figura 8. Os resultados combinados para 70 pessoas querealizaram um total de 221 JTVs feitos por 51 pessoas privadas de sono (tri-ângulos vermelhos em linha tracejada) e 19 pessoas afetadas por álcool(círculos azuis e linha contínua) estão mostrados nA figura 9.

Existe uma relação linear altamente significativa entre JDS e RTem cada grupo de pessoas e suas regressões são similares. Contagens JDSmais elevada são associadas com respostas mais lentas aos estímulos visu-ais no JTV (RTs mais elevados). Isto é verdadeiro a despeito da causa desonolência. Uma JDS de 5 está associada com RTs médias acima de 500milissegundos. Embora não exista valor crítico genericamente aceito paratais RTs, estas são respostas lentas que presumivelmente contribuem paraum risco de acidente aumentado.

As JDS são uma medida fisiológica objetiva de função ocular eRT é uma medida de comportamento que está claramente relacionada à tarefa de dirigir. Em pesquisa psicofisiológica não é comum ter correlaçõesentre tais variáveis em 0,6 - 0,7 em um banco de dados desta dimensão.

A figura 10 mostra as relações entre contagens da Escala deSonolência De John e a percentagem de perdas em 221 JTVs realizados por51 pessoas privadas de sono (triângulos vermelhos e linha tracejada) e 19pessoas afetadas por álcool (círculos azuis e linha contínua).

A figura 10 mostra relações similares nos mesmos dois gruposde pessoas como nA figura 9, entre a contagem JDS e a percentagem deperdas em JTV quando não houve qualquer resposta ou uma resposta atrasada com RT maior que 500 milissegundos. Isto é particularmente relevantepara a situação de condução, onde falha em responder, ou responder suficientemente rápido a um claro estímulo visual, pode ser de importância crítica.

Estas são também relações altamente significativas que fornecem maior evidência para a validade das JDS. Uma JDS de 5 está associada com umapossibilidade elevada de haver perda no desempenho de teste de desempenho e presumivelmente também enquanto dirigindo.

Da descrição acima pode ser visto que a presente invenção fornece uma medida exclusiva de sonolência e um preditor confiável da capacidade de uma pessoa para operar equipamento ou veículos quando prontidão é requerida.

Aqueles versados na técnica irão compreender que os benefícios desta invenção podem ser conseguidos por modalidades do aparelho e metodologias diferentes daquelas descritas, sem se afastarem dos ensinamentos núcleo desta invenção.

Claims

1. Sistema de monitoramento de prontidão que incluia) dispositivo para medir movimento de pálpebrab) dispositivo de armazenagem para registrar de maneira continuada as mediçõesc) processador de dados para analisar movimentos de pálpebra,para obter medições da amplitude e velocidade de fechamento e abertura depálpebra fazendo a média destas durante períodos de tempo predetermina-dos, e medindo o desvio de um valor predeterminado para pessoas alertasd) mostrador para mostrar a medição de prontidão, oue) um dispositivo de alarme disparado por pela medição que al-cança um valor predeterminado.

2. Sistema de monitoramento de prontidão como reivindicado nareivindicação 1, no qual o dispositivo para medir movimento de pálpebra éuma câmera.

3. Sistema de monitoramento de prontidão como reivindicado nareivindicação 1, no qual o dispositivo para medir movimento de pálpebracompreende no mínimo um emissor de infravermelho montado em uma es-trutura de óculos, e no mínimo um detector de infravermelho também montado na estrutura de óculos.

4. Sistema de monitoramento de prontidão como reivindicado nareivindicação 1, no qual os valores médios das relações de amplitude paravelocidade para a abertura e fechamento são ponderadas e adicionadas pa-ra fornecer uma medida de sonolência que é comparada a uma escala desonolência baseada em dados coletados de pessoas alertas e sonolentas.

5. Sistema de monitoramento de prontidão de acordo com a rei-vindicação 1, ajustado ao operador de um veículo ou máquina, no qual oalarme pode também disparar uma mudança no estado operacional do veí-culo ou máquina.

6. Método de medir a sonolência de uma pessoa, que inclui asetapas dea) monitorar de maneira contínua movimento de pálpebra de nomínimo um olho da pessoab) medir a amplitude de movimento de pálpebrac) medir a velocidade máxima de abertura e fechamento de pálpebrad) obter um valor para a relação de amplitude para velocidade,para abertura e fechamento de pálpebrae) fazer a média dos valores para as relações de amplitude paravelocidade durante intervalos predeterminadosf) registrar os valores feitos médios para cada intervalo, e comparar aqueles valores contra um conjunto predeterminado de valores para pessoas alertas.

7. Método de acordo com a reivindicação 6, no qual os valoresmédios para as relações de amplitude para velocidade para abrir e fecharsão ponderados e adicionados para fornecer uma medida de sonolencia que é comparada a uma escala de sonolencia baseada em dados coletados depessoas alertas e sonolentas.

8. Método de acordo com a reivindicação 7, no qual a mediçãode sonolencia também inclui a média dos intervalos entre movimento oculares e de pálpebra, consecutivos, de qualquer tipo.

9. Método de acordo com a reivindicação 7, no qual a mediçãode sonolencia também inclui a percentagem de movimentos irregulares doolho com uma relação elevada de amplitude para velocidade.

10. Método de acordo com a reivindicação 7, no qual a duraçãomédia de piscadelas de pálpebra e fechamentos de pálpebra durante umintervalo predeterminado são incluídos na medição de sonolencia.

11. Escala de sonolencia como calculada pelo método como definido em qualquer uma das reivindicações 6 até 10.