一种基于生物传感器的方向盘的制作方法

本实用新型涉及汽车方向盘技术领域，尤其指一种基于生物传感器的方向盘。

背景技术：

根据有关部门的统计，在我国驾驶员个人导致的责任事故占总事故的90％，而其中机动车驾驶员的责任事故占70％。所以及时准确地了解驾驶员的人体状态特征信息，使得驾驶员能够根据这些信息提示做出相应的休息或状态调整，对安全驾驶起着极其重要的作用。

汽车方向盘作为汽车内部极为重要的一个部分，驾驶员在驾驶车辆时需要连续不断地用手操作方向盘。现有技术中越来越多选择使用多功能方向盘，在车辆的使用过程中，驾驶员习惯便捷地通过使用方向盘上的多功能按键，达到各种快速操作的目的。然而，由于不同驾驶员的驾驶习惯不同，并且方向盘的面积较小，因此，大多数方向盘上的按键只能有限地实现几个常用功能的控制，并且常常需要低头去找各个功能按键，难以满足不同人的不同需求和行车安全，以及不能有效地利用方向盘获取驾驶员的生物信号而避免因驾驶员状态不佳而发生意外。如今，虽然市面上有很多检测人体各项指标的仪器，如：血糖仪、血压仪、心率仪等，但由于此类产品检测性能单一、操作复杂且不宜携带，常常被搁置在一边。同时，由于无法实时监测身体各项指标动态并做出相应反馈，以及无法对检测数据进行保存，不能达到对身体各项指标的长期监控以及及时警示的目的；另外，在长时间驾车的情况下，车内环境和身体状态都容易引起人体疲劳甚至于驾驶途中突然晕厥等身体异常，存在严重的交通安全隐患。

中国专利(公开号为CN2754931)公开了一种多模式生物感应方向盘，包括信号采集装置、数据处理装置和效应装置，所述采集装置包括生物传感器和惯性测量传感器，所述生物传感器为生物电传感器，所述惯性测量传感器与生物传感器集成为多自由度的传感器；所述方向盘包括方向盘本体，在所述方向盘本体上设置有模块连接部，所述多自由度的传感器构成生物体征芯片设置于方向盘上，所述生物体征芯片为可拆卸芯片，所述生物体征芯片与所述模块连接部配合安装；所述方向盘还设置有电源供给装置。该实用新型通过设置所述生物体征芯片为可拆卸式，满足了用户个性化需求，便于更换及升级换代节约生产成本；以及电源供给装置占用体积小，使用灵活，更加节能环保。但是，该使用新型并未解决实际的驾车过程中需对实时监测身体各项指标动态并做出相应反馈的问题，不能达到对身体各项指标的长期监控以及及时警示的目的；并且实际上常常是不需要同时采集多种数据，在将所有传感器同时开启的情况下，不仅会增加数据处理量，长期下去还会造成传感器和电池严重损耗的问题。

技术实现要素：

针对现有技术之不足，本实用新型提供了一种基于生物传感器的方向盘，至少包括呈环形闭合状的方向盘轮缘和与所述方向盘轮缘固接的方向盘骨架。所述方向盘还包括用于测量驾驶员生理信息且设于所述方向盘轮缘上的第一生物传感器，以及用于测量驾驶员眼部信息且设于所述方向盘骨架上的第二生物传感器。

所述方向盘还包括位于所述方向盘内部的主板，所述主板至少包括中央处理模块和与所述中央处理模块连接的存储模块、数据处理单元和通信模块。

所述第一生物传感器和所述第二生物传感器均经第一电子开关模块通信地连接至所述数据处理单元，所述存储模块用于预存储用户信息并将用户信息传输至所述中央处理模块，所述第一生物传感器和所述第二生物传感器将采集的数据经所述数据处理单元传输至所述中央处理模块，所述中央处理模块将接收的用户信息和采集的数据进行打包处理并经所述通信模块传输至第一终端设备进行存储处理。

根据一个优选实施方式，所述方向盘还包括用于采集驾驶员身份信息且设于所述方向盘轮缘的内壁上的身份识别模块，所述身份识别模块与所述中央处理模块电连接，其中，

所述身份识别模块包括指纹识别装置、虹膜识别装置或语音识别装置中的一种或多种。

根据一个优选实施方式，所述方向盘还包括设于所述方向盘内部且与所述中央处理模块连接的提示模块，所述中央处理模块将生成的提示信息传输至所述提示模块。

根据一个优选实施方式，所述提示模块包括语音提示器、蜂鸣器或闪光部件中的一种或多种。

根据一个优选实施方式，所述数据处理单元至少包括第一数据处理模块和第二数据处理模块，所述第一生物传感器和所述第二生物传感器分别经所述第一电子开关模块通信地连接至所述第一数据处理模块，所述第一数据处理模块用于将所述第一生物传感器和所述第二生物传感器分别采集到的数据进行整合。

根据一个优选实施方式，所述第二数据处理模块与所述身份识别模块电连接，所述第二数据处理模块用于对所述身份识别模块采集的身份信息进行整合并传输至所述中央处理模块，其中，所述中央处理模块将处理后的身份信息与所述存储模块中预存的用户信息进行比对。

根据一个优选实施方式，所述方向盘至少包括设于所述方向盘内部的所述第一电子开关模块和第二电子开关模块，所述第一生物传感器和所述第二生物传感器均通信地连接至所述第一电子开关模块，所述提示模块通信地连接至所述第二电子开关模块。

根据一个优选实施方式，所述第一电子开关模块和所述第二电子开关模块均包括晶闸管、场效应管、继电器或可控硅中的一种或多种，第二生物传感器5至少包括摄像镜头和与所述摄像镜头电连接的影像处理器。

根据一个优选实施方式，所述第一生物传感器为用于测量驾驶员生理信息且基于ISFET的化学传感器，所述基于ISFET的化学传感器至少包括ISFET和参比电极，并且所述ISFET和所述参比电极均位于所述方向盘轮缘的外表面。

根据一个优选实施方式，所述中央处理模块包括运算处理服务器、中央处理器或微处理器芯片中的一种或多种，所述通信模块包括通信天线、通信芯片或无线信号发送器中的一种或多种。

本实用新型提供的基于生物传感器的方向盘至少具有如下优势：

(1)本实用新型的方向盘能够根据不同驾驶员身份信息，通过至少两个生物传感器，对不同驾驶员的身体指标信息(体温、心率、血压、血糖、酒精含量等)等信息进行检测并分别储存，并且驾驶员能够根据实际需要选择性地启闭传感器，避免其处于长期开启状态而对传感器和电源造成损耗，同时能够对检测数据进行保存，以达到对身体各项指标的长期监控，以及在预存比对标准的基础上进行预警预报的功能，实现了在车内对汽车驾驶员身体生理指标的实时监测，对保证人体健康及行车安全具有重要意义。

(2)本实用新型中的方向盘能够将采集的数据通过通信模块传输至终端设备，终端设备按照不同用户信息进行分别存储分析，从而不仅能够减少中央处理模块的工作负荷，还能够加快数据的处理速度和准确性；同时，在终端设备分析得到其超出预设的正常生理范围时，能够通过语音提示和/或闪光提示的方式提醒驾驶员或者通过通信装置联系急救中心，避免长时间驾车存在的交通安全隐患。

(3)本实用新型在汽车的动力系统启动的情况下时开启身份识别模块，对驾驶员进行身份信息采集并将其与存储模块中预存的用户信息进行比对，实现对不同驾驶员的不同身体状况和病史情况分别记录和分析，达到了更好的实时监测分析的准确性。

附图说明

图1是本实用新型的方向盘的正视图的简化结构连接示意图；和

图2是本实用新型的优选的方向盘的简化模块连接示意图。

附图标记列表

1：主板 2：中央处理模块 3：数据处理单元

4：第一生物传感器 5：第二生物传感器 6：第一电子开关模块

7：身份识别模块 9：通信模块 10：提示模块

11：第一终端设备 12：第二终端设备 13：第一数据处理模块

14：第二数据处理模块 15：存储模块 16：按钮

17：方向盘轮缘 18：方向盘骨架 19：第二电子开关模块

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如本文所用的词语“模块”描述任一种硬件、软件或软硬件组合，其能够执行与“模块”相关联的功能。

如图1所示，基于生物传感器的方向盘17，至少包括呈环形闭合状的方向盘轮缘17和与方向盘轮缘17固接的方向盘骨架18。方向盘还包括设于方向盘轮缘17上的第一生物传感器4和用于测量驾驶员眼部信息且设于方向盘骨架18上的第二生物传感器5。其中，方向盘还包括位于方向盘内部的主板1，主板1至少包括中央处理模块2和与中央处理模块2连接的存储模块15、数据处理单元3和通信模块9。其中，第一生物传感器4和第二生物传感器5均经第一电子开关模块6通信地连接至数据处理单元3，存储模块15用于预存储用户信息并传输至中央处理模块2，第一生物传感器4和第二生物传感器5将采集的数据经数据处理单元3传输至中央处理模块2，中央处理模块2将接收的用户信息和采集的数据进行打包处理并经通信模块9传输至第一终端设备11进行存储处理。优选地，第一电子开关模块6用于控制第一生物传感器4和第二生物传感器5的开启和/或关闭，第一电子开关模块6与第一生物传感器4和第二生物传感器5之间通过导线有线连接。本实用新型的方向盘能够根据不同驾驶员身份信息，通过至少两个生物传感器对不同驾驶员的身体指标信息进行检测并分别储存，并且驾驶员能够根据实际需要选择性地启闭传感器，避免其处于长期开启状态而对传感器和电源造成损耗，同时也减少了数据的处理量，提高数据处理速度和准确性。并且本实用新型的方向盘能够将采集的数据通过通信模块传输至终端设备，终端设备按照不同用户信息进行分别存储分析，以达到对身体各项指标的长期监控，能够减少中央处理模块的工作负以及加快数据的处理速度和准确性。

根据一个优选实施方式，第一生物传感器4为用于测量驾驶员生理信息且基于ISFET的化学传感器，基于ISFET的化学传感器至少包括ISFET和参比电极，并且ISFET和参比电极均位于方向盘轮缘17的外表面。优选地，本实用新型的第一生物传感器4是指对生物信息进行检测的传感器，其包括用于检测生物信息的脉搏传感器、血压传感器、血糖传感器、温度传感器、与脉搏传感器电连接的脉搏仪、与血压传感器电连接的血压计、与血糖传感器电连接的血糖仪、与温度传感器电连接的体温仪等。其中，脉搏传感器用于测量人体脉搏，并将测量到的人体脉搏转换成输出信号发送给脉搏仪。血压传感器用于测试人体血压，并将测试到的人体血压转换成输出信号发送给血压计。血糖传感器用于测试人体血糖，并将测试到的人体血糖转换成输出信号发送血糖仪。温度传感器用于感受人体体温，并将感受到的人体体温转换成输出信号发送给体温仪。

根据一个优选实施方式，第二生物传感器5用于测量驾驶员眼部信息，其至少包括摄像镜头和与所述摄像镜头电连接的影像处理器。当驾驶员在行车状态下，摄像镜头可以摄入驾驶员的脸部影像，影像处理器将来自该摄像镜头的影像进行处理，以此能够准确分析用户的眼部信息。优选的，影像处理器还包含眼睛开度检测机构，该影像处理器通过脸部影像找出该驾驶员的脸部，并检测脸部中双眼的位置。眼睛开度检测机构用于判断该驾驶员的双眼是在张开还是闭合的状态，在闭合的时间超过预设闭合时间阈值，或是当车辆在行进状态而无法检测到驾驶员的眼部位置的条件下，能够通过数据传输较快地对当前驾驶员进行语音提示和/或闪光提示。

优选地，方向盘还设有用于用户选择检测参数且位于所述方向盘内部的至少一个按钮16，按钮16与第一电子开关模块6信号连接。例如，需要实时检测分析驾驶员是否在打瞌睡或处于极度疲倦状况，可以通过选择只开启第二生物传感器5；需要实时分析驾驶员是否处于身体血糖过低或脉搏过快等异常状态，可以通过选择只开启第一生物传感器4；需要同时对驾驶员的面部信息和身体状态信息进行监测时，可以通过选择同时开启第一生物传感器4和第二生物传感器5。

根据一个优选实施方式，基于ISFET的化学传感器至少包括ISFET和参比电极。优选地，ISFET和参比电极设置于方向盘上与手掌接触的部位。优选地，方向盘包括至少两个基于ISFET的化学传感器，并且按照沿方向盘的轴向方向呈镜面对称的方式分别设于方向盘轮缘17上。本实用新型通过将ISFET和参比电极设置于方向盘上与手掌接触的部位，能够准确方便地对驾驶员的生物信息进行采集。

根据一个优选实施方式，ISFET为离子选择场效应晶体管。离子选择场效应晶体管是一种微电子离子选择性敏感元件，兼有电化学和晶体管的双重特性，与传统离子选择电极相比，具有灵敏度高、响应快等优势。参比电极为Ag/AgCl塑料复合电极、Ag/AgCl凝胶电极、涂覆有可渗透膜的Ag/AgCl电极或聚吡咯电极。参比电极不限于此，还可以是涂覆有渗透膜并渗透有氯离子的Ag/AgCl电极、与介体混合的碳糊电极或贵金属参比电极。

根据一个优选实施方式，方向盘还包括用于采集驾驶员身份信息且设于方向盘轮缘17的内壁上的至少一个身份识别模块7，身份识别模块7与中央处理模块2电连接。优选地，在汽车发动机启动的条件下，方向盘接通至动力系统并为方向盘上包括身份识别模块7在内的模块和装置提供电源，根据方向盘的电源开启信号，身份识别模块7能够采集驾驶员的身份信息并将身份信息传输至数据处理单元3进行数据处理，继而传输至中央处理模块2，中央处理模块2将处理后的身份信息与存储模块15中预存的用户信息进行比对。

根据一个优选实施方式，身份识别模块7包括指纹识别装置、虹膜识别装置或语音识别装置中的一种或多种，能够用于采集驾驶员的面部、虹膜、指纹或语音信息中的一种或多种。

在身份信息与预存的用户信息比对失败的条件下，中央处理模块2将生成的提示信息传输至提示模块1，通过语音提示和/或闪光提示的方式告知驾驶员比对失败。在身份信息与预存的用户信息比对成功的条件下，中央处理模块2将接收到的身份信息和用户信息进行打包处理并经通信模块9传输至第一终端设备11。第一终端设备11和第二终端设备12均与通信模块9通过WiFi、蓝牙或ZigBee技术无线连接。第一终端设备11用于对接收到的打包数据进行分析比对。通过通信模块9，能够将第一生物传感器4和第二生物传感器5采集的数据发送至第一终端设备11进行处理，并且按照该用户信息进行分别存储比对，从而不仅能够减少中央处理模块2的工作负荷，还能够加快数据的处理速度和准确性。

根据一个优选实施方式，如图2所示，方向盘还包括设于方向盘内部且与中央处理模块2连接的提示模块1，中央处理模块2将生成的提示信息传输至提示模块1。

根据一个优选实施方式，提示模块1包括语音提示器、蜂鸣器或闪光部件中的一种或多种。在第一终端设备11分析得到其超出预设的正常生理范围时，第一终端设备11将生成的预警信息经通信模块9传输至中央处理模块2，中央处理模块2将生成的提示信息传输至提示模块1，通过语音提示和/或闪光提示的方式提醒驾驶员；在第一终端设备11分析得到其未超出预设的正常生理范围时，第一终端设备11对接收到的打包数据只进行存储。通过第一终端设备11对采集的数据进行分析比对后，能够有效地实时监测并记录驾驶员的身体状况，并且能够通过语音提示和/或闪光提示的方式提醒驾驶员调整。

优选地，提示模块1与第二电子开关模块19电连接，第二电子开关模块19与设于方向盘骨架18上的按钮16信号连接，驾驶员必须通过手动选择按钮16的方式关闭提示模块1。优选地，语音提示和/或闪光提示持续进行五分钟提示后自动停止，并且同时中央处理模块2将生成的警报信息经通信装置传输至第二终端设备12。

优选地，第一终端设备11为智能手机、平板电脑、智能手表、智能手环等具有数据处理功能的设备，第二终端设备12为智能手机、平板电脑、智能手表、智能手环等具有通信功能的设备，并且第一终端设备11用于预设和记录不同驾驶员的身份信息与身体指标信息，便于根据不同驾驶员的身体状况和病史情况设置有预设的正常生理范围，第二终端设备12用于提醒其他人或急救中心驾驶员的非正常生理状态，防止驾驶员在驾驶途中出现由于突发疾病而失去意识或活动受碍的情况。

根据一个优选实施方式，数据处理单元3至少包括第一数据处理模块13和第二数据处理模块14。第一生物传感器4和第二生物传感器5分别经第一电子开关模块6通信地连接至第一数据处理模块13，第一数据处理模块13用于对第一生物传感器4和第二生物传感器5分别采集到的数据进行整合。在通过第一电子开关模块6同时开启第一生物传感器4和第二生物传感器5的条件下，按照将第一生物传感器4和第二生物传感器5分别采集到的数据进行整合打包，并传输至中央处理模块2的方式，使得驾驶员的驾驶状态能够通过结合驾驶员的面部信息和身体状态信息进行检测分析得出，对保证人体健康及行车安全具有重要意义。

根据一个优选实施方式，第二数据处理模块14与身份识别模块7电连接，第二数据处理模块14用于对身份识别模块7采集的身份信息进行整合并传输至中央处理模块2。其中，中央处理模块2将处理后的身份信息与存储模块15中预存的用户信息进行比对。第二数据处理模块将至少一个身份识别模块7采集得到的至少一个身份信息进行整合处理，并输入中央处理模块2并调取存储模块中预设的用户信息进行比对，以此能够确定该驾驶员是否已预设过用户信息。在比对成功的条件下，中央处理模块2将接收的用户信息和采集的数据进行打包处理并经通信模块9传输至第一终端设备11进行存储处理。在对比失败的条件下，中央处理模块将生成的提示信息传输至提示模块1，通过语音提示和/或闪光提示的方式提醒该驾驶未预设过用户信息，同时将接收的用户信息和采集的数据进行打包处理并经通信模块9传输至第一终端设备11进行存储处理，并对第一终端设备的用户进行提醒，以便于用户选择是否对该驾驶员的用户信息进行预存储。

根据一个优选实施方式，方向盘至少包括设于方向盘骨架18上的第一电子开关模块6和第二电子开关模块19，第一生物传感器4和第二生物传感器5均通信地连接至第一电子开关模块6，提示模块1通信地连接至第二电子开关模块19。

根据一个优选实施方式，第一电子开关模块6和第二电子开关模块19均包括晶闸管、场效应管、继电器或可控硅中的一种或多种。

根据一个优选实施方式，中央处理模块2包括运算处理服务器、中央处理器或微处理器芯片中的一种或多种，通信模块9包括通信天线、通信芯片或无线信号发送器中的一种或多种。

根据一个优选实施方式，存储模块15、第一数据处理模块13和第二数据处理模块14均包括微处理器、单片机、专用集成电路、专用芯片和/或计算服务器中的一种或多种。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本实用新型公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本实用新型的公开范围并落入本实用新型的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本实用新型说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。