DE102004046305A1

DE102004046305A1 - Rückhaltesystem mit Rückhaltegurt

Info

Publication number: DE102004046305A1
Application number: DE102004046305A
Authority: DE
Inventors: Jürgen DICKMANN; Thomas Hackbarth; Johannes Konle
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-09-24
Publication date: 2005-10-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rückhaltesystem mit einem Rückhaltegurt und mit einer Gurtschlosshalterung. In diese Gurtschlosshalterung ist ein Kraftsensor zur Messung der Spannung des Rückhaltegurtes und eine Auswerteschaltung integriert, welche geeignet ist, das durch den Kraftsensor erfasste Spannungssignal auf Herz- und/oder Atemaktivitäten auszuwerten. Das Spannungssignal des Rückhaltegurtes repräsentiert die Bewegung des Brustkorbes bzw. des Bauches des angegurteten Fahrzeuginsassen, welche wiederum die Herz- oder Atemaktivität repräsentieren. Aus diesem Spannungssignal wird über gezielte Filterung und Verstärkung und Auswertung in einer Auswerteschaltung die Herzfrequenz bzw. die Atemfrequenz bestimmt und im Fall eines Unfalls diese Informationen zur Herz- und/oder Atemfrequenz mit der Unfallmeldung an einen Notrufdienst übermittelt, so dass eine sichere und verlässliche Rettung ermöglicht ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rückhaltesystem mit einem Rückhaltegurt und mit einer Gurtschlosshalterung.

In Kraftfahrzeugen sind Rückhaltesysteme mit Rückhaltegurten seit vielen Jahren bekannt. Diese Rückhaltesysteme halten den angegurteten Fahrzeuginsassen im Fall eines Aufpralls auf ein Hindernis in dem Fahrzeugsitz zurück und reduzieren dadurch die Unfallschäden für diese Fahrzeuginsassen. Diese Rückhaltesysteme mit Rückhaltegurt und mit einer Gurtschlosshalterung, welche mit der Karosserie des Fahrzeugs fest verbunden ist, haben sich sehr bewährt.

Aus der US-Patentanmeldung US 2002/0104383 A1 ist ein Rückhaltesystem mit einem Kraftmesser zur Bestimmung der Spannung des Rückhaltegurtes bekannt. Dieses Sensorsignal wird zur Steuerung des Rückhaltesystems verwendet.

Aus der US-Patentanmeldung US 2003/0073886 A1 ist ein Sensor für Vitalfunktionen bekannt, der in einem Fahrzeug angeordnete ist und Vitalfunktionen des Fahrzeugführers erfassen kann. Dabei sind in dem Lenkrad Elektroden angeordnet, welche anhand der durch die Elektroden erfassten Spannungsverläufe ein EKG erfasst. Auch wird mittels optischer Sensoren in dem Lenkrad die Blutmenge erfasst oder mittels Mikrowellensensoren auf die Herzfrequenz geschlossen. Diese Vitalfunktionen werden dazu benutzt, dem Fahrer abhängig von seinem Vitalzustand unterschiedliche Informationsumfänge zur Verfügung zu stellen.

Weiterhin ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 203 05 450 U1 eine Uhr bekannt, welche an ihrer Unterseite Kontakte zur Erfassung des Herzschlages des Uhrenträgers zeigt, wobei diese Uhr die erfassten Spannungssignale auswertet und über Funk überträgt.

Aus der japanischen Patentanmeldung JP 2002-166744 A1 ist ein Sensor zur Erfassung des Zustands eines Fahrzeuginsassen bekannt, bei dem mit Hilfe eines in dem Rückhaltegurt angeordneten Volumenkörpers der Druck des Brustkorbes oder des Bauches auf diesen Volumenkörper erfasst wird und das Drucksignal zur Bestimmung von Vitalfunktionen insbesondere der Herzfrequenz oder der Atemfrequenz ausgewertet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rückhaltesystem mit Rückhaltegurt anzugeben, das es ermöglicht, auf einfache und sichere Weise Informationen über die Atemaktivität und/oder die Herzaktivität eines angegurteten Fahrzeuginsassen zu geben.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Rückhaltesystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Rückhaltesystem für ein Kraftfahrzeug zeigt einen Rückhaltegurt, der im geschlossenen Zustand mechanisch mit einer Gurtschlosshalterung verbunden ist und einen so genannten Dreipunkt- oder Vierpunktgurt bildet. In der Gurtschlosshalterung ist ein Kraftsensor angeordnet, der geeignet und so ausgebildet ist, die Spannung des Rückhaltegurtes zu messen. Das gemessene Spannungssignal wird einer elektrischen Auswerteeinheit bzw. einer Auswerteschaltung zugeführt, die geeignet ist, das elektrische Spannungssignal des Spannungssensors auf Herz bzw. auf Atemaktivitäten auszuwerten. Dabei kann entweder nur auf die Atemfrequenz oder auf die Herzschlagfrequenz oder auf beides gemeinsam eine Auswertung durch die Auswerteschaltung durchgeführt werden. Mittels der durch die Auswerteschaltung erhaltenen Informationen zu den genannten Vitalfunktionen lassen sich vielfältige Funktionen steuern oder diese Informationen zielgerichtet weitergeben.

Insbesondere hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, bei einem Unfall eine Unfallmeldung automatisch abzusetzen und dabei im Rahmen dieser Unfallmeldung die sensierten und ausgewerteten Informationen zu den Atem- und/oder Herzaktivitäten der Fahrzeuginsassen mit zu übertragen. Mit diesen Informationen ist es einer Rettungsleitzentrale möglich, einerseits auf den Zustand der Fahrzeuginsassen zu schließen, beispielsweise ob diese einen Herzstillstand oder einen Atemaussetzer erfahren haben aber auch auf die Anzahl der Fahrzeuginsassen zu schließen. Die Informationen erweisen sich als sehr hilfreich und ermöglichen eine zielgerichtete Rettung der in einen Unfall verwickelten Fahrzeuginsassen. Beispielsweise lässt sich anhand dieser übertragenen Vitalfunktionen ggf. darauf schließen, dass gerade keine spezielle Rettungsaktivität gestartet werden muss, wenn alle Fahrzeuginsassen sehr entspannt sind. Dieser entspannte Zustand der Fahrzeuginsassen wird als gegeben angenommen, wenn die Fahrzeuginsassen die gewöhnlichen Atem- und Herzfrequenzen zeigen oder die ggf. während dem Unfall aufgezeichneten und übertragenen Beschleunigungswerte der Herz- oder Atemfrequenz keine übermäßigen Maximalwerte aufzeigen. Andernfalls wird bei stark erhöhten Atem- oder Herzfrequenzen eine Rettungsaktivität gestartet werden. Im Rahmen des automatisierten Notrufs wird die Position des Fahrzeugs mit übertragen, so dass diese Rettungsaktion sehr effizient realisiert werden kann.

Darüber hinaus hat es sich bewährt, anhand der Herz- oder Atemaktivität das Verhalten des Fahrzeuges adaptiv an den aktuellen Zustand der Fahrzeuginsassen insbesondere des Fahrzeugführers anzupassen. Beispielsweise ist es denkbar, dass durch Eingriff in das Motormanagement ein aggressives Fahrverhalten verhindert wird oder aufregende, belastende Einflüsse durch das Fahrzeug zielgerichtet verhindert oder abgeschaltet werden, sobald anhand der detektierten, ausgewerteten Atem- oder Herzaktivitäten ein belasteter Zustand erfasst bzw. bestimmt wurde. In entsprechender Weise kann auf einen sehr entspannten Fahrzeugführer in umgekehrter Weise reagiert werden.

Darüber hinaus hat es sich besonders bewährt, den Kraftsensor in der Gurtschlosshalterung des Rückhaltesystems integriert anzuordnen. Hierdurch ist eine besonders sichere und verlässliche und wenig anfällige Anordnung des Kraftsensors geschaffen. Durch die Integration ist darüber hinaus gewährleistet, dass gerade an der Stelle die Spannung des Gurtes gemessen wird, die eine sehr verlässliche Aussage über den Spannungszustand und damit über die Bewegung der Bauchdecke bzw. des Brustkorbes aufgrund der Herz- oder Atemaktivität des Fahrzeugführers oder der anderen Fahrzeuginsassen gibt. Eine aufwendige mechanische, elektrische oder optische Übertragung der Spannung oder der Signale zu der Auswerteschaltung in der Gurthalterung ist mit dieser integrierten Anordnung nicht notwendig. Eine Verfälschung der gemessenen Signale aufgrund von Störungen auf dem Übertragungsweg kann hierdurch stark eingeschränkt werden. Darüber hinaus ist durch die Integration in der Gurtschlosshalterung und damit in dem Gehäuse der Gurtschlosshalterung eine mechanisch robuste Anordnung geschaffen, die eine Beschädigung des Kraftsensors von außen insbesondere im Fall eines Unfalls weitgehend ausschließt. Dadurch ist die Funktionsfähigkeit des erfindungsgemäßen Systems in besonderem Maße gewährleistet.

Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Auswerteschaltung mit einem Filter zu versehen, welcher das erfasste elektrische Spannungssignal filtert. Dabei ist der Filter so ausgebildet, dass er an die Atemaktivität oder Herzaktivität angepasst ist. Das gefilterte elektrische Spannungssignal wird anschließend durch die Auswerteschaltung auf Atem- und/oder Herzaktivitäten ausgewertet. Durch die Verwendung eines an die Herz- oder Atemaktivität angepassten Filters gelingt es, den Einfluss von Störsignalen deutlich zu reduzieren und dadurch eine verlässlichere Information über die Vitalfunktionen – Atemaktivität und/oder Herzaktivität – zu gewinnen. Vorzugsweise ist der angepasste Filter so ausgebildet, dass er die Signale im Bereich der Herzaktivitäten bzw. der Atemaktivitäten weitgehend ungestört lässt, wohingegen er Signale außerhalb dieser Bereiche von 0,7 bis 3 Hz (Herzaktivitäten) bzw. 0,1–1 Hz (Atemaktivitäten) sperrt. Als besonders bevorzugter Bereich für Atemaktivitäten hat sich auch ein Filter mit einem Sperrbereich außerhalb von 0,1 bis 0,7 Hz bewährt. Auch hat es sich als vorteilhaft erwiesen, zusätzlich oder ausschließlich zur Detektion der Herzfrequenz den Frequenzbereich etwa zwischen 10 und 20 Hz heranzuziehen. In diesem Bereich liegt die Resonanzfrequenz des Brustkorbes, der durch den Herzschlag zu Schwingungen angeregt wird. Aus diesen erfassten Schwingungen lässt sich eine Aussage über die Herztätigkeit ableiten. Durch die gemeinsame Betrachtung der direkt erfassten Herzaktivitäten und der indirekt über die Brustkorbresonanzfrequenz erfassten Herzaktivitäten lässt sich eine besonders verlässliche Information über die Herzaktivität ableiten. Durch die Ausbildung des oder der angepassten Filter lässt sich die Atemaktivität bzw. die Herzaktivität verlässlich erfassen, indem störende, nicht durch Atem- oder Herzaktivität bedingten Signale verlässlich unterdrückt werden. Dies führt zu sehr verlässlichen Informationen über die Herz- und/oder Atemaktivität auf Basis der durch den Kraftsensor erfassten Spannungssignale. Dabei kann die Herzaktivität und die Atemaktivität in getrennten, parallelen Auswertezweigen ausgewertet werden oder auch in einem gemeinsamen Auswertezweig, dem ein entsprechender Filter zugeordnet ist.

Es hat sich als sehr vorteilhaft erwiesen, die Gurtschlosshalterung mit einer Energiequelle für die Auswerteschaltung und/oder den Spannungssensor zu versehen. Dabei kann die Energiequelle sowohl als Energiespeicher als auch als energieerzeugende Einheit oder auch als Kombination beider realisiert sein. Vorzugsweise wird dabei eine Energiequelle als Energiespeicher in Form eines Ni-MH-Akkumulators oder eines Goldcaps realisiert, wobei die Energie zur Speicherung in dem Energiespeicher vorzugsweise über eine elektrische Zuleitung im Bereich des Verbindungselementes zwischen der Gurtschlosshalterung und der Karosserie angeordnet ist. An oder in diesem Verbindungselement ist vorzugsweise diese elektrische Zuleitung angeordnet. Über diese elektrische Zuleitung wird die Energie vom Bordnetz zu dem Energiespeicher für die Auswerteschaltung und/oder dem Spannungssensor zugeführt.

Hierdurch ist sichergestellt, dass auch bei einer Zerstörung des Bordnetzes oder einer Unterbrechung der Zuleitung beispielsweise aufgrund eines Unfalls ein sicherer Betrieb des Rückhaltesystems gewährleistet ist.

Als energieerzeugende Einheiten haben sich insbesondere thermoelektrische Elemente, Mikrogeneratoren und/oder Empfänger für elektromagnetische Energieübertragung bewährt. Durch diese energieerzeugenden Einheiten gelingt es, die Verkabelung der Auswerteschaltung und des oder den Spannungssensoren mit dem restlichen Fahrzeug bzw. dem restlichen Rückhaltesystem gering zu halten und dadurch ein weitgehend autarkes insbesondere energieautarkes System zu schaffen. Dadurch ist ein besonders zerstörungssicheres und verlässliches Rückhaltesystem geschaffen.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Auswerteschaltung und den Kraftsensor, der die Spannung des Gurtes misst, oder Teile desselben als eine Einheit zu realisieren. Insbesondere wird diese Einheit auf einer gemeinsamen Platine oder auf einer gemeinsamen Folie oder in einem integrierten Schaltkreis realisiert. Durch diese integrierte Ausbildung der Auswerteschaltung und des Kraftsensors bzw. Spannungssensors oder Teile desselben ist eine Verkabelung des Systems zur Erfassung der Atem- oder Herzaktivität erheblich reduziert und dadurch die Anfälligkeit des Systems deutlich eingeschränkt.

Durch eine flächige Ausbildung der integrierten Einheit insbesondere unter Verwendung einer gemeinsamen flexiblen Folie, auf welcher die Auswerteeinheit und des Kraftsensors insbesondere dessen elektronische Komponenten angeordnet sind, ist die Integration in die Gurtschlosshalterung besonders vorteilhaft möglich. Dies führt zu einem mechanisch wenig anfälligen erfindungsgemäßen Rückhaltesystem. Diese wird weiter verbessert, wenn die Auswerteschaltung und der Kraftsensor oder zumindest Teile davon in Form einer integrierten Schaltung realisiert und in der Gurtschlosshalterung angeordnet sind. Darüber hinaus hat es sich besonders bewährt, diese integrierte Anordnung in einem einheitlichen Fertigungsprozess zu realisieren, was die Qualität und damit die Verlässlichkeit der Funktionsfähigkeit deutlich erhöht.

Vorzugsweise ist das Rückhaltesystem so ausgebildet, dass abhängig von der erfassten und ausgewerteten Atem- oder Herzaktivität eine oder mehrere Komponenten des Rückhaltesystems und/oder des Fahrzeuges zielgerichtet steuerbar sind. Es hat sich beispielsweise bewährt, abhängig von der Atemfunktion und/oder der Herzfunktion nach einem Unfall ein Notrufsystem zu aktivieren oder nicht zu aktivieren. Ist die Herzfrequenz oder die Atemfrequenz in einem kritischen Zustand oder auf einem kritischen Niveau, so soll automatisiert das Notrufsystem auf Basis der ausgewerteten Sensorsignale aktiviert werden, wobei dieses Notrufsystem als Teil des Fahrzeuges mit dem Rückhaltesystem zumindest signaltechnisch verbunden ist. In entsprechender Weise kann zielgerichtet auf Basis der Atem- und/oder Herzaktivität das Airbagsystem und/oder das Gurtstraffersystem, welches Teil des Rückhaltesystems des Fahrzeugs ist, zielgerichtet aktiviert oder deaktiviert oder in seiner Ausprägung differenziert aktiviert werden.

Darüber hinaus kann die Notwendigkeit einer Aktivierung eines Airbagsystems oder eines Abschaltens durch das Vorhandensein oder nicht Vorhandensein einer angegurteten Person sicher detektiert werden und dementsprechend das Airbagsystem oder der Gurtstraffer aktiviert oder in der gewünschten Weise deaktiviert werden. Auch ist es möglich, abhängig von den Vitalfunktionen den Gurtstraffer oder das Airbagsystem früher oder später oder schneller oder langsamer zu aktivieren. Auch hat es sich bewährt, insbesondere dann, wenn anhand der Vitalfunktionen eine starke Belastung des Fahrzeugführers oder der anderen Fahrzeuginsassen detektiert wird, was durch erhöhte Herz- oder Atemfrequenzen oder durch starke Veränderungen dieser Frequenzen erkannt wird, die Belastung der Fahrzeuginsassen durch äußere oder fahrzeuginterne Einflüsse zu reduzieren. Beispielsweise kann die Lautstärke eines Kommunikationsgerätes beispielsweise eines CD-Players zielgerichtet aufgrund der ausgewerteten Sensorsignale reduziert werden oder auch die optischen Einflüsse, beispielsweise Kontrollleuchten auf die notwendigen reduziert werden. Dadurch lässt sich die Belastung der Fahrzeuginsassen reduzieren und dadurch die Aufmerksamkeit auf die notwendigen Informationen beschränken und diese sicher und verlässlich durch die Fahrzeuginsassen auswerten. Dagegen werden die nicht notwendigen Informationen oder Einflüsse auf Basis der sensierten Vitalfunktion in den Hintergrund treten. Bei einem besseren Zustand, der auf Basis der sensierten Vitalfunktionen bestimmt wird, können diese an sich störenden Einflüsse wieder reaktiviert oder verstärkt oder beibehalten werden.

Durch diese Art der Steuerung verschiedener Geräte des Fahrzeugs oder des Rückhaltesystems gelingt es, eine für den Fahrzeugführer und die anderen Fahrzeuginsassen sichere und verlässliche Fahrzeugumgebung zu schaffen, die es ermöglicht, sowohl im normalen Betriebszustand aber auch in einem extremen Notzustand die richtigen Aktivitäten auszulösen.

Darüber hinaus hat es sich als sehr vorteilhaft erwiesen, das mechanische Verbindungselement zwischen der Gurtschlosshalterung und der Karosserie des Fahrzeuges, welche zur Aufnahme der großen Zugkräfte im Fall eines Unfalls ausgebildet ist, mit elektrischen und/oder optischen Signalleitungen zur Zu- oder Ableitung von Signalen bzw. von Energie für die Auswerteschaltung und/oder den Kraftsensor zu versehen und über diese Leitungen Verbindung mit anderen Komponenten des Fahrzeuges oder des Rückhaltesystems zu schaffen. Insbesondere hat es sich bewährt, die für die Auswertung und/oder für den Kraftsensor notwendigen Energie über diese Leitungen von dem Bordnetz aus zuzuführen. Auch hat es sich bewährt, über die Leitungen Signale zu transferieren, beispielsweise von dem Kraftsensor direkt oder indirekt über die Auswerteschaltung zu anderen Fahrzeugkomponenten oder zu anderen Komponenten des Rückhaltesystems. Dabei sind diese Leitungen vorzugsweise im Innern des Verbindungselementes angeordnet, so dass diese Leitungen auch bei starker Belastung durch einen Unfall durch das Verbindungselement geschützt nicht beschädigt oder unterbrochen werden. Durch diese Ausbildung ist eine sehr dauerhafte und verlässliche Funktion des Rückhaltesystems gegeben.

Darüber hinaus hat es sich besonders bewährt, das Rückhaltesystem und insbesondere die Gurtschlosshalterung mit einem oder mehreren Antennenelementen zu versehen, die ggf. mit Schaltungsanordnungen zum Betrieb der Antennen beispielsweise Senderstufen versehen sind, um die sensierten Signale bzw. ausgewerteten Sensorsignale drahtlos zu übertragen. Diese drahtlose Übertragung kann einerseits an eine Komponente des Fahrzeugs oder eine andere Komponente des Rückhaltesystems, beispielsweise den Gurtstraffer, erfolgen aber auch direkt nach außen an einen nicht fahrzeuggebundenen Teilnehmer, beispielsweise eine Notrufzentrale oder ähnliches erfolgen. Durch diese drahtlose Übertragung und Anordnung der Antennenelemente gelingt es, eine sehr verlässliche, mechanisch wenig anfällige Ausbildung des erfindungsgemäßen Rückhaltesystems zu schaffen.

Eine besonders bevorzugte Ausbildung des erfindungsgemäßen Rückhaltesystems ist geeignet abnorme Werte der erfassten und ausgewerteten Herz- und/oder Atemaktivitäten festzustellen, indem die erfassten werde mit Referenzwerten verglichen werden. Wird eine abnorme Herz- und/oder Atemaktivität festgestellt, so wird durch die Auswerteschaltung gesteuert eine Warnung insbesondere an den Fahrer mit Hilfe der Bedieneinheit des Fahrzeuges welche über Ihre Steuerung mit der Auswerteschaltung verbunden ist. Diese Warnung erfolgt beispielsweise durch das Aufleuchten einer Warnleuchte oder durch ertönen eines Warnsignals sei es als einzelner Ton oder als situationsangepasste differenzierte Sprachinformation. Alternativ oder ergänzend werden auch andere Personen insbesondere Rettungsdienste beispielsweise über ein Notrufsystem informiert. Die übertragene Meldung enthält bevorzugt eine Information über den aktuellen Ort des Fahrzeuges und macht dabei deutlich, dass diese Meldung ggfs. keinen Unfall betrifft sondern unabhängig von einem Unfall erfolgt, die vorliegenden abnormen Herz- und/oder Atemaktivitäten vorliegen und der Fahrer bevorzugt zum Anhalten aufgefordert wurde. Vorzugsweise wird der Notruf erst abgesetzt wenn die Warnung und/oder Aufforderung zum Halten keinen Erfolg zeigt. Der Erfolg kann gegebenenfalls anhand eines Betätigens eines Bestätigungsschalters festgestellt werden. Ergänzend oder alternativ kann die Bedieneinheit des Fahrzeuges einen Hinweis zum Erreichen des nächsten Krankenhauses oder des nächsten Parkplatzes, zum Verbinden mit oder Erreichen des Hausarztes dem Fahrer beispielsweise als Sprachnachricht zuführen. Dabei kann eine bidirektionale Kommunikation des Fahrers oder Beifahrers mit der Bedieneinheit aufgebaut werden. Hierdurch ist eine sehr differenzierte und verlässliche Reaktion auf verschiedene Kritische Situationen geschaffen, die zu einer größeren Sicherheit im verkehr führen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer beispielhaften Ausbildung näher erläutert. Die Erfindung ist nicht auf diese Ausbildung beschränkt.
In 1 ist ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Rückhaltesystems dargestellt.
Das erfindungsgemäße Rückhaltesystem zeigt einen Kraftsensor 1, der in eine nicht dargestellte Gurtschlosshalterung integriert ist. Der Kraftsensor 1 nimmt den Spannungszustand des Rückhaltegurtes auf. Dessen Spannung ist ein Maß für die Bauchdeckenbewegung bzw. die Brustkorbbewegung des angegurteten Fahrers oder Fahrzeuginsassen. Diese Bewegungen werden als Maß für die Vitalfunktionen Atemaktivität und/oder Herzaktivität verwendet. Diese Bewegungen werden von dem Kraftsensor 1 in Form eines Spannungssignals interpretiert, in elektrische Signale umgewandelt und einem Verstärker 3 zugeführt.
Durch die besondere Anordnung des Kraftsensors 1 in der Gurthalterung, welche mechanisch fest mit der Karosserie des Fahrzeuges verbunden ist, ist sichergestellt, dass Bewegungen des Fahrzeuges, welche sowohl auf die Gurthalterung als auch auf den Fahrzeuginsassen und damit auf den Brustkorb bzw. die Bauchdecke des Fahrzeuginsassen einwirken, keine störenden Einflüsse auf das gemessene Spannungssignal haben. Nach der Verstärkung werden vorhandene Störeinflüsse, wie z.B. die Körperbewegung im Sitz, mittels zielgerichteter Filterung herausgefiltert. Dies erfolgt durch die Filter 4a und 4b, welche mit ihrer Filtercharakteristik an die Herz- bzw. Atemaktivitäten angepasst sind. Der Filter 4a ist dabei bevorzugt so ausgebildet, dass er eine Bandpasscharakteristik hat, welche so ausgebildet ist, dass sie im Bereich von 0,1–1 Hz durchgängig ist, wohingegen die anderen Frequenzen zielgerichtet unterdrückt werden. Diese Charakteristik entspricht einer Atemfrequenz von 6–60 Atemzügen pro Minute. Nach der Filterung durch den an die Atmung angepassten Filter 4a wird das Filtersignal mittels eines Digitalwandlers 5a digitalisiert. Die digitalen Signale werden anschließend durch eine Fouriertransformiereinheit 7a in Echtzeit transferiert, um das Frequenzspektrum der durch den Filter 4a gefilterten "Atemsignale" zu erfassen. Dieses Frequenzspektrum wird im Hinblick auf die Atemfrequenz zielgerichtet ausgewertet, in dem mittels des Maximalwertfinders 8a die Atemfrequenz bestimmt wird.
In einer zu der Signalauswertekette aus Filter 4a, AD-Wandler 5a, Fouriertransformiereinheit 7a, Maximalwertfinder 8a parallelen Signalauswertekette für den Herzschlag ist es möglich, nicht nur die Atemfrequenz, sondern auch die Herzfrequenz aus dem Spannungssignal des Kraftsensors zu gewinnen. Dabei wird ein Filter 4b verwandt, der eine Bandcharakteristik aufweist, die den relevanten Herzfrequenzen entspricht. Diese liegen typisch im Bereich von 0,7–3 Hz. Die durch den Filter 4b gefilterten Signale werden anschließend mittels des AD-Wandlers 5b digitalisiert. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, das erfasste digitalisierte Signal vor der Fourier-Transformation gleichzurichten. Dazu dient der als Absolutwertgenerator 6 ausgebildete Gleichrichter in 1, welcher negative Werte aus dem AD-Wandler 5b in gleichgroße positive Werte umformt. Die Ermittlung des Herzfrequenzspektrums erfolgt analog zur Bestimmung des Atemfrequenzspektrums mittels Fourier-Transformation in der Einheit 7b, der ein Maximalwertfinder 8b nachgeordnet ist.
Die Herzfrequenz bzw. die Atemfrequenz wird typisch durch die Bestimmung des Maximums des Frequenzspektrums in der Einheit 8a, 8b ermittelt, wobei bevorzugt nur der physiologisch sinnvolle Bereich berücksichtigt wird. Beispielsweise wird das Maximum des Herzsignalfrequenzspektrums im Bereich zwischen 1 und 3 Hz, d.h. zwischen 60 und 180 Herzschläge pro Minute ermittelt. In entsprechender Weise wird dies für die Atemfrequenz realisiert, wobei der physiologische sinnvolle Bereich im Bereich zwischen 0,1 und 1 Hz entsprechend 6 bis 60 Atemzüge gewählt wird. Höhere harmonische Frequenzen des Herzschlags oder der Atemfrequenz tauchen auf, bzw. sind aber in ihrer Amplitude kleiner oder liegen in der Regel außerhalb des sinnvollen Frequenzbereichs, so dass diese sich nicht störend bei dieser Art der Bestimmung der relevanten Herzfrequenz oder Atemfrequenz auswirken.
Mit Hilfe der in das erfindungsgemäße Rückhaltesystem integrierten Sensorik lassen sich die wichtigsten Vitalfunktionen (Herzschlag und/oder Atmung) von Fahrzeuginsassen messen. Dies erfolgt mittels eines Kraftsensors, der die Spannung des Gurtes misst und dies nicht invasiv und ohne direkten Körper- oder Hautkontakt, also berührungslos ermöglicht. Es ist nicht notwendig, spezielle Gerätschaften wie Uhr, Brustgurt oder Elektroden oder spezielle Bekleidung zu tragen. Die sensierten Vitalfunktionen werden bevorzugt dazu verwendet, zusammen mit einem Notruf, der nicht nur die geografische Fahrzeugposition insbesondere nach einem Unfall enthält, sondern typisch auch relevante persönliche Information insbesondere die besagten Vitalfunktionen enthält, übertragen zu werden. Anhand dieser Vitalfunktion lassen sich zielgerichtet die geeigneten Rettungsaktivitäten sicher und effizient steuern. Darüber hinaus ist es auch möglich, mit Hilfe dieses erfindungsgemäßen Rückhaltesystems eine Müdigkeitsüberwachung des Fahrers oder eine Gesundheitsüberwachung des Fahrers oder der anderen Insassen – gerade für Herzpatienten – zu realisieren und ein Warnsignal oder ein evtl, notwendiges Eingreifen in die Steuerung des Fahrzeuges in die Wege zu leiten. Dies wird ohne zusätzliche Belastung der Fahrzeuginsassen beispielsweise durch elektromagnetische Wellen erreicht.
Es hat sich besonders bewährt, die erfassten Sensorsignale im Hinblick auf Herzfrequenz oder Atemfrequenz zwischenzuspeichern und später ggf. einer eingehenden ärztlichen Betrachtung zur Verfügung zu stellen. Dadurch wird es auch möglich, Hinweise auf Apnoe, d.h. das Ausbleiben von Atemzügen aufgrund krankhafter Veränderung, oder Herz-Rhythmus-Störungen frühzeitig zu erkennen und dies automatisiert in Form eines Warnsignals oder einer Warninformation dem Fahrer oder dem Fahrzeuginsassen oder einem Dritten zur Verfügung zu stellen.

Claims

Rückhaltesystem für ein Kraftfahrzeug mit Rückhaltegurt und mit einer Gurtschlosshalterung, welche mit der Karosserie des Kraftfahrzeug fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gurtschlosshalterung ein Kraftsensor zur Messung der Spannung des Rückhaltegurtes und eine Auswerteschaltung aufweist, welche geeignet ist, das durch den Kraftsensor erfasste Spannungssignal auf Herz- und/oder Atemaktivitäten auszuwerten.
Rückhaltesystem mit Rückhaltegurt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftsensor in der Gurtschlosshalterung integriert ist.
Rückhaltesystem mit Rückhaltegurt nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung einen an die Herz- und/oder Atemaktivitäten angepassten Filter aufweist, welcher das erfasste Spannungssignal filtert, und anschließend das gefilterte Spannungssignal auf Herz- und/oder Atemaktivitäten ausgewertet wird.
Rückhaltesystem mit Rückhaltegurt nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der an die Atemaktivitäten angepasste Filter im Bereich außerhalb von 0,1 bis 1 Hz sperrt.
Rückhaltesystem mit Rückhaltegurt nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der an die Herzaktivitäten angepasste Filter Signale außerhalb eines Bereiches der Herzfrequenz insbesondere im Bereich außerhalb von 0,7 bis 3 Hz und/oder 10 bis 20 Hz sperrt.
Rückhaltesystem mit Rückhaltegurt nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gurtschlosshalterung eine Energiequelle für die Auswerteschaltung und/oder den Spannungssensor aufweist.
Rückhaltesystem mit Rückhaltegurt nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiequelle als Energiespeicher und/oder als energieerzeugende Einheit insbesondere als Thermoelektrisches Element, als Mikro-Generator und/oder als Empfänger für elektromagnetische Energieübertragung ausgebildet ist.
Rückhaltesystem mit Rückhaltegurt nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung und der Spannungssensor eine Einheit bilden und insbesondere auf einer gemeinsamen Platine oder einer gemeinsamen Folie angeordnet sind.
Rückhaltesystem mit Rückhaltegurt nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückhaltesystem einen Gurtstraffer enthält und/oder mit einem Airbagsystem, einem Notrufsystem und/oder einer Steuerung der Bedienungsfunktionen eines Fahrzeugs verbunden ist, wobei die Funktion der enthaltenen und/oder verbundenen Geräte abhängig der ausgewerteten Sensorsignale steuerbar ist.
Rückhaltesystem mit Rückhaltegurt nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gurtschlosshalterung über ein mechanisches Verbindungselement zur Aufnahme der Zugkräfte im Falle eines Unfalles mit der Karosserie verbunden ist und dass für die Auswerteschaltung und/oder den Kraftsensor das Verbindungselement Zu- und/oder Ableitungen und/oder die Gurtschlosshalterung ein oder mehrere Antennenelemente aufweist.
Rückhaltesystem mit Rückhaltegurt nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung geeignet ist, abnorme Herz- und/oder Atemaktivitäten festzustellen und abhängig davon ein mit dem Rückhaltesystem verbundenes Notrufsystem und/oder Steuerung der Bedienungsfunktionen eines Fahrzeugs zu steuern, um dabei insbesondere Informationen über abnorme Herz- und/oder Atemaktivitäten zu vermitteln.