CH698011B1 - System zur Rettung von Personen vor dem Ertrinken. - Google Patents

Abstract

Es wird ein neues System zur Rettung einer Person vor dem Ertrinken beschrieben, mit einem aufblasbaren Luftpolster, einem Aufblasmechanismus und einem Auslösemechanismus. Eine elektronische Steuerung vergleicht einen vorbestimmten Grenzwert eines Parameters mit einem von einem Sensor gemessenen Wert und steuert bei Überschreitung des Grenzwertes den Auslösemechanismus an, um das Luftpolster mittels des Aufblasmechanismus aufzublasen.

Description

  [0001] Die Erfindung betrifft ein System zur Rettung von Personen vor dem Ertrinken nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] Im Bereich des Wassersportes gibt es eine grössere Anzahl von Rettungsmitteln, um das Ertrinken zu verhindern. Bekannt sind die Schwimmflügel für Kleinkinder und Schwimmringe für Kinder, die jedoch beim Schwimmen behindern und daher ungern getragen werden. Ausserdem sind diese als Schwimmhilfen ausgelegt und dienen nicht der Rettung einer schwimmende Person. Als Beispiel für ausgereifteres Rettungssystem ist ein Airbag aus US-B-6 676 467 bekannt, welcher aus verschiedenen Kammern besteht und um den Hüften des Schwimmers getragen wird. Diesen Airbag kann der Schwimmer selbst aufblasen oder mittels einer elektrischen Luftpumpe oder mittels eines auf einer chemischen Reaktion beruhenden Gasgenerators aufgepumpt werden.

   Aus US-B-6 976 894 ist ferner eine Schwimmweste mit einem Luftpolster bekannt, das mittels eines CO2 gefüllten Behälters aufgeblasen werden kann. Mit einem Zugseil kann das Behälterventil ausgelöst und das Luftpolster in einer Notsituation aufgeblasen werden.

[0003] Bei allen bekannten Rettungssystemen muss der Airbag oder das Luftpolster selbst aufgeblasen oder das Aufblasen manuell ausgelöst werden.

   Solche Systeme sind jedoch für Kleinkinder oder für Personen, die am Ertrinken sind und somit das Bewusstsein drohen zu verlieren, ungeeignet.

[0004] Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein System zur Rettung von Personen vor dem Ertrinken anzugeben, das eine vollautomatische Rettung insbesondere von Kleinkindern ermöglicht.

[0005] Diese Aufgabe wird durch ein Rettungssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

[0006] Das erfindungsgemässe Rettungssystem hat den grossen Vorteil, dass eine Notsituation vom System erkannt wird und automatisch der Auslösemechanismus angesteuert und das Luftpolster aufgeblasen und somit die ertrinkende Person zur Wasseroberfläche gehoben wird.

[0007] Weitere Vorteile der Erfindung folgen aus den abhängigen Patentansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung,

   in welcher die Erfindung anhand eines in den schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert wird. Es zeigt:
<tb>Fig. 1<sep>ein Schema der elektronischen Signalverarbeitung

[0008] Das Rettungssystem besteht aus einem schlauchförmigen Halsband, welches im Normalzustand lose am Hals einer schwimmenden Person anliegt. Das Halsband ist auf seiner ganzen Länge mit einem Airbag gefüllt, der mittels einer elektronischen Steuerung und an dieser angeschlossenen Sensoren bei Überschreitung eines bestimmten Grenzwertes ausgelöst wird. Der Airbag wird durch einen pyrotechnischen Prozess innerhalb von 0,1 bis 5 Sekunden aufgeblasen und bleibt im aufgeblasenen Zustand (im Gegensatz zu den in Autos verwendeten Airbags).

   Das Treibgas wird dabei in einem langsam ablaufenden, pyrotechnischen Prozess in einem Gasgenerator erzeugt und elektronisch durch die Steuerung ausgelöst. Der Airbag ist so konstruiert, dass er ausschliesslich auf der körperabgewandten Seite sich vergrössert und somit eine Einengung im Halsberereich verhindert. Bei der Auslösung wird der Airbag mit etwa 3 bis 5 Liter Treibgas gefüllt und die äussere Hülle des wasserdichten Halsbandes gesprengt. Die Auslösung des Airbags kann nur ein Mal ausgeführt werden, so dass das Halsband nach einer Rettung entsorgt werden muss. Aufgrund der beschränkten Lebensdauer der Batterien für die elektronische Steuerung ist die Benutzung des Halsbandes auf etwa zwei Jahren beschränkt.

[0009] Damit der Airbag auch bei einer Tiefe von 5 Metern unter Wasser aufgeblasen werden kann, muss ein Druck von mindestens 1.6 bar erzeugt werden.

   Die Aussenhülle des Airbags muss genügend stark sein, um diesem Druck auch an der Wasseroberfläche standhalten zu können. Ein solcher Druck wird vor allem durch die thermische Ausdehnung des Treibgases erzeugt, welches sich nach etwa 20 bis 40 Sekunden bedeutend abkühlt, so dass der Druck ebenfalls abnimmt. In dieser Zeit wird die rettende Person jedoch die Wasseroberfläche erreicht haben, so dass nur noch ein Druck von etwa 1.1 bar benötigt wird, um die Person über Wasser zu halten. Dieser Druck muss während einiger Stunden aufrechterhalten bleiben können.

[0010] Der Airbag kann auf verschiedene Arten ausgeführt werden. Beispielsweise kann der Airbag auf die ganze Länge des Halsbandes zusammengefaltet sein und zu einer Halskrause aufgeblasen werden, ähnlich wie ein Schlafkissen für lange Flug- oder Autoreisen. Andererseits kann das Halsband in mehreren Segmenten, z.

   B. fünf, unterteilt sein, wobei jedes Segment einen eigenen Airbag aufweist. Ein solches System ist stabiler als mit einem einzigen Airbag.

[0011] Das Auftreten von Notsituationen ist typischerweise nicht geplant. Es ist daher äusserst wichtig, dass das Rettungssystem in solchen Situationen auch tatsächlich getragen wird. Die Ausgestaltung des Rettungssystems ist deshalb als übliches Tragobjekt wie beispielsweise das obige Halsband gestaltet, welches als Schmuckstück rund um die Uhr getragen werden kann. Eine modische Ausprägung ist denn auch bewusst gewählt. Um diesen Effekt zu verstärken, kann das Rettungssystem in verschiedenen Formen und Farben gestaltet sein, ähnlich wie die bekannten modischen Plastikuhren.

   Die Kollektion wird zu diesem Zweck regelmässig an die modischen Trends angepasst.

[0012] Andererseits kann das Rettungssystem auch in Kleidungsstücke integriert sein, zum Beispiel im Kragenteil von Segeljacken. Somit kann es mit anderen Geräten im Bereich "Wearable Computing" kombiniert werden, was den Wert des Kleidungsstücks steigert und die Akzeptanz, ein solches auch tatsächlich zu tragen. Somit werden die Chancen einer Rettung im Notfall wesentlich höher sein.

[0013] Die elektronische Steuerung für das Rettungssystem ist nun in Figur 1 dargestellt. Die im Kasten A dargestellten Sensoren sind ein Wasserdruck-Sensor 1, ein Zeitmesser 2 und ein Temperatursensor 3. Im Kasten A ¾ sind als zusätzliche Sensoren ein Bewegungssensor 4 und ein Schallsensor 5 gezeigt, die optional vorgesehen sein können.

   Im Kasten B ist die Signalverarbeitung gezeigt, die aus einem Rechnermodul 6 für die Risikoberechung auf der Basis von vorbestimmten Regeln und einem Rechnermodul 7 für die Berechung von biologischen Modellen (ähnlich wie ein Tauchcomputer). Optional kann ein Rechnermodul 8 im Kasten B ¾ vorgesehen sein, die für eine Risikoabschätzung auf der Basis von neuronalen Netzwerken dient. Die von den Rechnermodulen 6 bis 8 erzeugten Signale werden einem im Kasten C dargestellten Entscheidungsmodul 9 zugeführt, in welchem eine Priorisierung und Zusammenführen der Signale zu einem einzigen Auslösesignal erfolgt. Im Kasten D ist schematisch der Auslösemechanismus dargestellt. Das vom Entscheidungsmodul 8 erzeugte Auslösesignal wird einem akustischen Warnelement 11, wie beispielsweise ein Summer, und einem Verzögerungsmodul 10 zugeführt.

   Das verzögerte Signal wird sodann einem Schalter 12 zugeführt, mit welchem das Signal für den Auslöser 13 des Airbags gestoppt werden kann. Ferner ist im Kasten D ¾ optional eine Fernbedienung 14 vorgesehen, mit welcher der Auslöser 13 manuell angesteuert werden kann.

[0014] Das Rettungssystem beruht somit auf einer automatischen Auslösung des Gasgenerators für den Airbag, wobei die momentane Situation des Trägers oder der zu rettenden Person durch zwei bis fünf Sensoren ermittelt wird. Der Drucksensor 1 hat eine Auflösung von etwa 10 cm Wassertiefe. Der Bewegungssensor 4 ermittelt die Stärke der Bewegung der Person und beruht auf einer richtungsunabhängigen Beschleunigung.

   Die Auswertung der Sensorsignale erfolgt in den drei Rechnermodulen 6 bis 8, welche unabhängig voneinander und basierend auf verschiedenen mathematischen Modellen die Wahrscheinlichkeit einer Notsituation der Person errechnen. Die Resultate der drei Modulen 6 bis 8 werden sodann im Entscheidungsmodul 9 gewichtet und zusammengeführt. Das so erzeugte Signal dient dann nach einer Sicherheitsverzögerung im Modul 11 zur Auslösung des Airbags.

Risikoberechnunq

[0015] Das Rechnermodul 6 für die Risikoberechnung basiert auf der Einhaltung von einfachen und verständlichen Grenzwerten, welche je nach Träger unterschiedlich sein können. Zum Beispiel darf ein Kleinkind beim Tauchen nie eine gewisse Tiefe unterschreiten oder länger als eine gewisse Zeit unter Wasser bleiben.

   Die einzuhaltenden Grenzwerte werden im Labor für verschiedene typische Träger experimentell ermittelt und fest einprogrammiert. Das Verhalten des Rettungssystems durch das Rechnermodul 6 ist daher für den Träger klar nachvollziehbar und birgt keine Überraschungen für ihn.

Berechnung von biologischen Modellen

[0016] Das Rechnermodul 7 arbeitet ähnlich wie ein Tauchcomputer und berechnet den Sauerstoffgehalt des Blutes mittels eines vereinfachten Modells, wobei die nötigen Informationen vom Drucksensor 1, vom Zeitmesser 2 sowie vom Temperatursensor 3 bezogen werden. Die Arbeitsweise ist mathematisch verständlich, kann jedoch nicht mehr direkt vom Träger nachvollzogen werden.

Risikoabschätzung auf der Basis von neuronalen Netzwerken

[0017] Das Rettungssystem soll auch verletzte und bewusstlose Personen aus dem Wasser retten können.

   In solchen Fällen ist es wichtig, dass die zu rettende Person wenige Sekunden nach Eintreten des lebensgefährdenden Ereignisses aus dem Wasser auftaucht und nicht erst nach Unterschreitung eines minimalen Sauerstoffgehaltes im Blut. Die Erkennung einer solchen Notsituation kann durch das Rechnermodul 8 mittels eines neuronalen Netzwerkes erfolgen, das sich durch ein selbständiges Lernen des normalen Schwimm- und Tauchverhaltens auszeichnet und bei Abnormalitäten in Verbindung mit den vorher beschriebenen Modulen 6 und 7 frühzeitig den Airbag auslösen kann.

   Das Trainieren des neuronalen Netzwerkes erfolgt automatisch in den ersten Wochen der Benutzung durch den Träger, damit das neuronale Netzwerk die individuellen Bewegungsmuster erkennen kann.

[0018] Künstliche neuronale Netzwerke sind, motiviert durch das biologische Vorbild (die Nervensysteme / Gehirne von Tieren), ein Rechenmodell für Informationsverarbeitung. Sie basieren weitgehend auf der Von-Neumann-Architektur. Lernfähigkeit und Parallelität bei der Informationsverarbeitung zählen zu den wichtigsten Merkmalen neuronaler Netzwerke. Eine ausreichende Fehlertoleranz und Generalisierungsfähigkeit werden meistens erreicht, hängen allerdings von der Wahl des Netzwerkmodells, der Netzwerkgrösse und der Kodierung der zu verarbeitenden Informationen ab.

   Neuronale Netzwerke bestehen aus einer Menge von Neuronen oder Einheiten, welche über gewichtete Verbindungen vernetzt sind. Einige Netzwerke bestehen aus Schichten, andere sind vollvernetzt, manche gehören zu den vorwärtsgerichteten Netzwerken, andere sind wiederum rückgekoppelt. Es gibt eine Vielzahl von Lernverfahren zur Adaption der Gewichte während der Lernphase.

Claims (6)

1. System zur Rettung einer Person vor dem Ertrinken mit einem aufblasbaren Luftpolster, einem Aufblasmechanismus und einen Auslösemechanismus, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Steuerung vorgesehen ist, die einen vorbestimmten Grenzwert eines Parameters mit einem von einem Sensor gemessenen Wert des Parameters vergleicht und bei Überschreitung des Grenzwertes den Auslösemechanismus ansteuert, um das Luftpolster mittels des Aufblasmechanismus aufzublasen.

2. Rettungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufblasmechanismus eine elektrische Pumpe aufweist und der Auslösemechanismus eine elektrische Schaltung ist.

3. Rettungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufblasmechanismus einen Gasgenerator für ein Treibgas aufweist und der Auslösemechanismus eine mit dem Sensor verbundene elektronische Schaltung für den Gasgenerator ist.

4. Rettungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasgenerator ausgebildet ist, um das Gas durch eine chemische Reaktion zu erzeugen.

5. Rettungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sensoren für verschiedene physikalischen Parameter vorgesehen sind, und eine elektronische Signalverarbeitung vorgesehen ist, um die Sensorsignale anhand eines vorbestimmten Modells zu überprüfen und bei einer vorbestimmten Abweichung vom Modell ein Auslösesignal für den Auslösemechanismus abzugeben.

6. Rettungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Signalverarbeitung ein neuronales Netzwerk aufweist.