WO1998025520A1 - Sicherheitsvorrichtung für lenker von fahrzeugen, insbesondere von kraftfahrzeugen - Google Patents

Sicherheitsvorrichtung für lenker von fahrzeugen, insbesondere von kraftfahrzeugen Download PDF

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hands
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Ludger Schweer
Günter LüTTICH
Hans Hundt
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Olympia Design Gmbh
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/16—Devices for psychotechnics; Testing reaction times ; Devices for evaluating the psychological state
    • A61B5/18—Devices for psychotechnics; Testing reaction times ; Devices for evaluating the psychological state for vehicle drivers or machine operators
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/02—Alarms for ensuring the safety of persons
    • G08B21/06—Alarms for ensuring the safety of persons indicating a condition of sleep, e.g. anti-dozing alarms

Definitions

  • the invention relates to a safety device for drivers of vehicles, in particular motor vehicles, of the type specified in the preamble of claim 1.
  • a reduction in the dangerous moments can be achieved by stopping the driver from pressing a button at certain intervals to trigger control pulses. If these control pulses fail to appear, the brakes are released.
  • the Deutsche Bundesbahn uses such devices in modern locomotives.
  • the decisive disadvantage of this solution is that the device places additional demands on the driver, which practically excludes use in road traffic.
  • direct brake application would be far too dangerous.
  • a driver warning device known from DE 25 46 345 for warning motor vehicle drivers against falling asleep, in particular during truck journeys during the night on highways is characterized in that the device senses the constantly necessary small steering movements of the steering wheel. This device is designed so that the driver is warned by a signal after no adjustable steering wheel movements after an adjustable time.
  • the advantage of this invention is that necessary movements of the driver are registered anyway, and the driver is not bothered by additional switching operations. It is disadvantageous, however, that the driver's loss of concentration is determined too late and that accidents due to the high driving speeds cannot be prevented with certainty.
  • a further proposal for avoiding dangerous moments in traffic by the driver feeling unwell or falling asleep is that the driver or his immediate surroundings are equipped with electrodes for measuring physiological parameters of the head or parts thereof and that the measured values serve to control an alarm device (DE 29 01 865).
  • the electrodes can be aligned for EKG or EEG measurement or for measuring the electrical conductivity of the skin.
  • the disadvantage here is the application and removal of electrodes before or after each trip.
  • Such a device for detecting the concentration of drivers to avoid accidents is too complicated and requires a certain skill to operate this device.
  • the invention has for its object to provide a safety device for drivers of vehicles, in particular motor vehicles, through the physiological changes in the bodies of the handlebars can be detected and displayed quickly and safely in the simplest way. This object is achieved by the features characterized in claim 1.
  • the physiological changes in the bodies of the drivers of vehicles which occur as a result of malaise, falling asleep or otherwise falling in alertness are monitored such that uncontrolled movements of the vehicles or other imminent dangers are reliably excluded.
  • FIG. 1 perspective view of a steering wheel with integrated safety device
  • FIG. 2 steering wheel covers with electrodes
  • FIG. 4 glove with electrodes on the inside
  • Figure 5 seat cushion with electrodes
  • Figure 6 seat cover with electrodes.
  • the safety device for people is described, for example, for drivers of vehicles such as motor vehicles, wherein the steering element can be a steering wheel, a joystick in aircraft or water vehicles or another steering element.
  • the safety device monitors the decrease in concentration, in particular the falling asleep of the drivers by measuring physiological parameters on the body parts, the measured values being evaluated in an electronic evaluation unit and used to control a display or signal device.
  • the steering element which according to FIG. 1 consists of a steering wheel 1, has sensor means by which the hands rotating the steering wheel 1 of the vehicle can be scanned in order to record the physiological and / or psychological parameters and the significant emotions.
  • the sensor means advantageously consist of electrodes (plus-minus electrodes) which can be brought into contact with the hands of the handlebars.
  • the electrodes 3 serve to measure parameters for the vital functions such as heart rate, change in heart rate and / or body temperature.
  • the heart rate changes accompany almost every change in physical and psychological requirements.
  • An increase in the pulse rate occurs through pain and anxiety stimuli.
  • a decrease in the pulse rate occurs during relaxation, orientation and attention processes.
  • This system has two processors serving as control elements, of which a slave processor is intended for the acquisition of the bioparameters with high resolution and for the transmission of the bioparameters to a master processor.
  • the master processor evaluates the measurement data and controls the signal and / or the display device for displaying various parameters. These parameters are laid down in the course of development planning.
  • the indicator and / or signaling device warns the driver of the vehicle in good time, and accidents caused by falling asleep while driving are reliably prevented. In this way, the driver is made aware that his concentration is weakening and that he should take a break.
  • the breaks can be avoided by an advantageous embodiment of the subject matter of the invention in that the emotion detector system has means by which selected frequencies can be emitted via the electrodes 3 contacting the hands of the handlebars, in such a way that disturbing emotions of the contacting handlebars are countered at an early stage .
  • Displays 5 with warning and / or information fields are advantageously located in or on the steering wheel 1.
  • the display 5 consists of a digital display or an LCD display. It can be seen from FIG. 1 that many plus-minus electrodes 3 are arranged in depressions in the outer circumference 7 of the steering wheel 1.
  • pulse measuring devices 9 can advantageously also be arranged on the surface 7 of the steering wheel 1.
  • the electrodes 3 can also be arranged in a steering wheel cover 11, as a result of which it is easy and safe to retrofit the subject matter of the invention even in vehicles that are already on the market.
  • the safety device can also have two or more retrofittable plug-on elements 13, 15 according to FIG. 3, which are also equipped with electrodes.
  • FIG. 4 shows a further possible embodiment for the safety device, which here consists of a glove 17.
  • This glove 17 contains the electrodes 3 serving as sensor means on the inside 19 and on the top 21 a display 23 for the parameters.
  • This display 23 can be part of a circuit board with the control device and a power supply.
  • Such a glove 17 can be used with any test person.
  • FIGS. 5 and 6 show further embodiments of safety devices, at least the seat of the driver of a vehicle identifying sensor means, for example electrodes, which are used to detect the physiological and / or serve psychological parameters and significant emotions.
  • the electrodes 3 including the control means can be arranged in a seat cushion 25 which is mounted on the driver's seat 27.
  • FIG. 6 shows a further variant, the sensor means being integrated in a seat cover 29.
  • safety devices It is essential in all of the above-mentioned embodiments of safety devices that they are easy to manufacture and assemble and thereby transmit a reliable display of the concentration of the handlebars, thereby reliably preventing the handlebars from falling asleep.
  • the handlebar receives a visual and acoustic display so that it can take a break early. This reliably prevents uncontrolled steering movements of vehicles and thus accidents.

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Abstract

Immer wieder werden Unfälle im Straßen-, Schienen-, Luft- und Wasserverkehr durch Nachlassen der Konzentration der Fahrzeuglenker verursacht. Diese werden erfindungsgemäß dadurch verhindert, daß das Lenkelement (1) Sensormittel aufweist, durch welche die das Lenkelement des Fahrzeuges drehenden Hände zur Erfassung der physiologischen und/oder psychischen Parameter und der signifikanten Emotionen abtastbar sind, und daß die Sensormittel mit einer Steuervorrichtung in Verbindung stehen.

Description

Sicherheitsvorrichtung für Lenker von Fahrzeugen, insbesondere von Kraftfahrzeugen
Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung für Lenker von Fahrzeugen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
Es treten immer wieder Unfälle im Straßen-, Schienen- Luftoder Wasserverkehr auf, die auf das Nachlassen der Konzentration der Fahrzeuglenker zurückzuführen sind. Ein wesentliches Gefahrensmoment ist, daß das Beförderungsmittel, nachdem der Lenker oder Fahrer unwohl geworden oder er in Schlaf gefallen ist, in unkontrollierter Bewegung weiterfährt.
Eine Reduzierung der Gefahrensmomente kann dadurch erreicht werden, indem der Fahrer angehalten wird, in bestimmten Abständen einen Knopf zur Auslösung von Steuerimpulsen zu drücken. Wenn diese Steuerimpulse ausbleiben, werden die Bremsen ausgelöst. Solche Geräte verwendet die Deutsche Bundesbahn in modernen Lokomotiven. Der entscheidende Nachteil dieser Lösung liegt darin, daß das Gerät den Fahrer zusätzlich beansprucht, was den Einsatz im Straßenverkehr praktisch ausschließt. Außerdem würde hier ein direktes Auslösen der Bremsen viel zu gefährlich sein. Ein durch die DE 25 46 345 bekanntes Fahrerwarngerät zur Warnung von Kraftfahrzeugfahrern vor Einschlafen, insbesondere bei LKW-Fahrten während der Nacht auf Autobahnen, zeichnet sich dadurch aus, daß das Gerät die ständig notwendigen kleinen Lenkbewegungen des Lenkrades abtastet. Dieses Gerät ist so ausgebildet, daß der Fahrer nach Ausbleiben der Lenkradbewegungen nach einer einstellbaren Zeit durch ein Signal gewarnt wird. Der Vorteil dieser Erfindung besteht darin, daß ohnehin notwendige Bewegungen des Fahrers registriert werden, und der Fahrer somit nicht durch zusätzliche Schaltvorgänge belästigt wird. Nachteilig ist aber, daß das Nachlassen der Konzentration des Fahrers zu spät festgestellt wird und daß Unfälle aufgrund der hohen Fahrgeschwindigkeiten nicht sicher verhindert werden können.
Ein weiterer Vorschlag zur Vermeidung von Gefahrensmomenten im Verkehr durch Unwohlsein oder Einschlafen des Fahrers besteht darin, daß der Fahrer oder seine nächste Umgebung mit Elektroden zum Messen von physiologischen Parametern des Kopfes oder Teilen desselben ausgerüstet wird und daß die Meßwerte zum Steuern einer Alarmvorrichtung dienen (DE 29 01 865) . Hierbei können die Elektroden zur EKG- oder EEG-Messung oder zum Messen der elektrischen Leitfähigkeit der Haut ausgerichtet sein. Nachteilig ist hierbei das An- und Ablegen von Elektroden vor jeder bzw. nach jeder Fahrt. Eine derartige Vorrichtung zum Erfassen der Konzentration der Fahrer zur Vermeidung von Unfällen ist zu kompliziert und erfordert eine bestimmte Geschicklichkeit für die Bedienung dieser Vorrichtung. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitsvorrichtung für Lenker von Fahrzeugen, insbeondere von Kraftfahrzeugen zu schaffen, durch die physiologische Änderungen in den Körpern der Lenker auf einfachste Weise schnell und sicher feststell- und anzeigbar sind. Diese Aufgabe wird durch die in dem Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Die durch Unwohlsein, Einschlafen oder durch sonstiges Absinken der Aufmerksamkeit auftretenden physiologischen Änderungen in den Körpern der Lenker von Fahrzeugen werden erfindungsgemäß derart überwacht, daß unkontollierte Bewegungen der Fahrzeuge oder sonstige bevorstehende Gefahren sicher ausgeschlossen werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung und den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 Perspektivdarstellung eines Lenkrades mit integrierter Sicherheitsvorrichtung,
Figur 2 Lenkradhüllen mit Elektroden,
Figur 3 Lenkradaufsatzelemente mit Elektroden an den
Innenseiten,
Figur 4 Handschuh mit Elektroden an den Innenseiten, Figur 5 Sitzkissen mit Elektroden und
Figur 6 Sitzbezug mit Elektroden.
Die Sicherheitsvorrichtung für Personen wird beispielweise für Lenker von Fahrzeugen wie Kraftfahrzeugen beschrieben, wobei das Lenkelement ein Lenkrad, ein Steuerknüppel in Flug- oder Wasserfahrzeugen oder ein sonstiges Lenkglied sein kann. Die Sicherheitsvorrichtung überwacht das Nachlassen von Konzentration, insbesondere das Einschlafen der Lenker durch Messen physiologischer Parameter an den Körperteilen, wobei die Meßwerte in einer Auswerteelektronik ausgewertet und zum Steuern einer Anzeige- oder Signalvorrichtung verwendet werden. Zu diesem Zweck weist das Lenkelement, welches gemäß Figur 1 aus einem Lenkrad 1 besteht, Sensormittel auf, durch welche die das Lenkrad 1 des Fahrzeuges drehenden Hände zur Erfassung der physiologischen und/oder psychischen Parameter und der signifikanten Emotionen abtastbar sind. Vorteilhaft bestehen die Sensormittel aus Elektroden (Plus-Minus-Elektroden) , welche mit den Händen der Lenker in Kontaktberührung bringbar sind. Die Elektroden 3 dienen zum Messen von Parametern für die Vitalfunktionen wie Herzfrequenz, Herzratenänderung und/oder Körpertemperatur. Die Herzfrequenzänderungen begleiten nahezu jeden Wechsel der physischen und der psychischen Anforderungen. Ein Anstieg der Pulsfrequenz erfolgt durch Schmerz- und Angstreize. Eine Abnahme der Pulsfrequenz tritt bei Entspannung, Orientierungs- und Aufmerksamkeitsprozessen auf. Daher sind diese Parameter sehr gut zur Erfassung der Konzentration der Lenker von Fahrzeugen geeignet, wobei insbesondere z.B. das Anzeigen und/oder Warnen des Einschlafens der Lenker frühzeitig auslösbar sind. Die Elektroden stehen zu diesem Zweck mit einer eine Auswerteelektronik enthaltende Steuervorrichtung in Verbindung. Im Rahmen der Erfindung können die Sensormittel auch aus einem Emotions-Detector-System bestehen. Dieses System weist zwei als Steuerglieder dienende Prozessoren auf, von denen ein Slave-Prozessor zur Erfassung der Bioparameter mit hoher Auflösung und zur Weitergabe der Bioparameter an einen Master-Prozessor bestimmt ist. Der Master-Prozessor wertet die Meßdaten aus und steuert die Signal- und/oder die Anzeigevorrichtung für die Anzeige diverser Parameter. Diese Parameter werden im Verlauf der Entwicklungsplanung festgeschrieben.
Durch die Anzeige- und/oder die Signalvorrichtung wird der Lenker des Fahrzeuges rechtzeitig gewarnt, und Unfälle, die durch das Einschlafen während der Fahrt verursacht werden, sicher verhindert. Hierdurch wird der Lenker darauf aufmerksam gemacht, daß seine Konzentration nachläßt und er eine Ruhepause einlegen sollte.
Die Ruhepausen lassen sich durch eine vorteilhafte Ausbildung des Erfindungsgegenstandes dadurch vermeiden, daß das Emotions-Detector-System Mittel aufweist, durch die ausgewählte Frequenzen über die die Hände der Lenker kontaktierenden Elektroden 3 aussendbar sind, derart, daß störenden Emotionen der kontaktierende Lenker frühzeitig entgegnet wird.
Vorteilhaft befinden sich Anzeigen 5 mit Warn- und/oder Informationsfeldern in oder an dem Lenkrad 1. Insbesondere besteht die Anzeige 5 aus einer Digitalanzeige oder einer LCD-Anzeige. Aus der Figur 1 ist zu entnehmen, daß viele Plus-Minus-Elektroden 3 in Vertiefungen des Außenumfanges 7 des Lenkrades 1 angeordnet sind.
Außerdem können vorteilhaft auch Pulsmeßgeräte 9 an der Oberfläche 7 des Lenkrades 1 angeordnet sein.
Gemäß Figur 2 können die Elektroden 3 auch in einer Lenkradhülle 11 angeordnet sein, wodurch ein Nachrüsten des Erfindungsgegenstandes auch bei bereits auf dem Markt befindlich- lichen Fahrzeugen leicht und sicher möglich ist.
Durch eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann die Sicherheitsvorrichtung auch zwei oder mehr nachrüstbare AufSteckelemente 13, 15 gemäß Figur 3 aufweisen, welche ebenfalls mit Elektroden bestückt sind.
Die Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsmöglichkeit für die Sicherheitsvorrichtung, welche hierbei aus einem Handschuh 17 besteht. Dieser Handschuh 17 enthält die als Sensormittel dienenden Elektroden 3 auf der Innenseite 19 und auf der Oberseite 21 eine Anzeige 23 für die Parameter. Diese Anzeige 23 kann Bestandteil einer Leiterplatte mit der Steuervorrichtung und einer Energieversorgung sein. Ein derartiger Handschuh 17 kann bei beliebigen Testpersonen eingesetzt werden.
Die Figuren 5 und 6 zeigen weitere Ausfuhrungsformen von Sicherheitsvorrichtungen, wobei mindestens der Sitz des Lenkers eines Fahrzeuges Sensormittel, z.B. Elektroden ausweist, welche zur Erfassung der physiologischen und/oder psychischen Parameter und der signifikanten Emotionen dienen. Die Elektroden 3 einschließlich der Steuermittel können gemäß Figur 5 in einem Sitzkissen 25 angeordnet sein, welches auf dem Fahrersitz 27 lagert. Die Figur 6 zeigt eine weitere Variante, wobei die Sensormittel in einem Sitzbezug 29 integriert sind.
Wesentlich ist bei allen oben angeführten Ausführungsformen von Sicherheitsvorrichtungen, daß diese einfach herstell- und montierbar sind und dabei eine sichere Anzeige der Konzentration der Lenker übermitteln, wodurch ein Einschlafen der Lenker sicher vermieden wird. Der Lenker erhält eine optische und akustische Anzeige, so daß er frühzeitig eine Pause einlegen kann. Hierdurch werden unkontrollierte Lenkbewegungen von Fahrzeugen und damit Unfälle sicher vermieden.

Claims

Ansprüche:
Sicherheitsvorrichtung für Personen, insbesondere für Lenker von Fahrzeugen, wie Kraftfahrzeugen, wobei das Nachlassen der Konzentration, insbesondere das Einschlafen der Personen durch Messen physiologischer Parameter an ihren Körperteilen überwacht wird und die Meßwerte zum Steuern einer Anzeige- oder SignalVorrichtung verwendet werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Lenkelement Sensorraittel aufweist, durch welche die das Lenkelement des Fahrzeuges drehenden Hände zur Erfassung der physiologischen und/oder psychischen Parameter und der signifikanten Emotionen abtastbar sind, und daß die Sensormittel mit einer Steuervorrichtung in Verbindung stehen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensormittel aus Elektroden (3) bestehen, welche mit den Händen der Lenker in Kontaktberührung bringbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (3) zum Messen von Parametern für die Vitalfunktionen wie Herzfrequenz, Herzratenänderung und/oder Körpertemperatur dienen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die Sensormittel aus einem Emotions-Detector-System bestehen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das System zwei als Steuerglieder dienende Prozessoren aufweist, von denen ein Slave-Prozessor zur Erfassung der Bioparameter mit hoher Auflösung und zur Weitergabe der Bioparameter an einen Master-Prozessor bestimmt ist, und daß der Master-Prozessor die Meßdaten auswertet und die SignalVorrichtung und/oder eine Anzeigevorrichtung für die Anzeige diverser Parameter steuert.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das System Mittel aufweist, durch die ausgewählte Frequenzen über die die Hände der Lenker kontaktierenden Elektroden (3) aussendbar sind, derart, daß störenden Emotionen der Lenker frühzeitig entgegnet wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lenkglied aus einem Lenkrad (1) besteht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeige mit Warn- und Informationsfeldern in oder an dem Lenkrad (1) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige (5) aus einer Digitalanzeige besteht.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige eine LCD-Anzeige ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß viele Plus-Minus-Elektroden in Vertiefungen des Außenumfanges (8) des Lenkrades (1) angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Pulsmeßgeräte (9) an der Oberfläche (7) des Lenkrades (1) verteilt angeordnet sind, die mit den Fingern oder den Händen der Lenker in Kontaktberührung bringbar sind.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung, die Anzeige (5) und/oder ein Sprachmodul in einem Elektronikgehäuse integriert angeordnet sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektronikgehäuse aus einem nachrüstbaren Bausatz besteht, welcher an dem Lenkkranz des Lenkrades (1) befestigbar ist.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Loslassen der Hände der Lenker von dem Lenkrad (1) und/oder ein Nichtkontaktie- ren der Hände mit den Elektroden (3) an dem Lenkrad (1) anzeigbar und/oder durch einen Warnton signalisierbar ist.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden in einer elastischen Lenkradummantellung integriert sind, die nachrüstbar ist.
17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Handschuh (17) vorgesehen ist, in dem die Elektroden (3), die Anzeige (23) (akustisch, visuell) und eine Energieversorgung integriert angeordnet sind, und daß der Träger, insbesondere der Autofahrer über den Handschuh kontrollier- bzw. warnbar ist.
18. Sicherheitsvorrichtung für Personen, insbesondere für Lenker von Fahrzeugen, wobei das Nachlassen der Konzentration der Personen durch Messen physiologischer Parameter an ihren Körperteilen überwacht wird und die Meßwerte zum Steuern einer Anzeige- oder Signalvorrichtung verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der Sitz des Lenkers Sensormittel aufweist, welche zur Erfassung der physiologischen und/oder psychischen Parameter und der signifikanten Emotionen dienen und daß die Sensormittel mit einer Steuervorrichtung in Verbindung stehen.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensormittel in einem Schonbezug für den Lenkersitz angeordnet sind.
20. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensormittel in einem auf dem Lenkersitz angeordneten Sitzkissen (25) angeordnet sind.
21. Vorrichtung nach Anspruch 18, 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensormittel aus Elektroden bestehen.
22. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (3) in an dem Lenkrad (1) befestigbaren AufSteckelementen (13, 15) bestehen.
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