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Die
Erfindung betrifft einen Schutzhelm mit drahtloser Datenübertragung
und ein Verfahren zur Übertragung
von Daten von einem Schutzhelm an eine stationäre oder mobile Datenempfangseinheit.
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Die
Erfindung bezieht sich auf Schutzhelme allgemeiner Art, insbesondere
Schutzhelme, die für den
Sport verwendet werden, jedoch auch für Schutzhelme für Polizei-
oder Feuerwehreinsätze oder
sonstige Einsätze,
bei Minenarbeitern, Bauarbeitern und dergleichen mehr.
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Es
besteht das Bedürfnis,
die humanen Werte, wie z. B. Temperatur, Puls, Feuchtigkeit und
andere Werte, die im Kopfbereich abgenommen werden können, drahtlos
an eine stationäre
oder mobile Empfangseinheit zu übertragen,
um die körperliche Konstitution
des Trägers
zu überwachen.
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Beispielsweise
wurde bei der American-Football-Liga festgestellt, dass im Jahre
2006 insgesamt 160 Spieler am Hitzeschock während des Spiels gestorben
sind.
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Ebenso
ist es bei Feuerwehreinsätzen
erforderlich, die körperliche
Konstitution des Feuerwehrmanns drahtlos zu überwachen, um zu vermeiden, dass
dieser im Feuer oder in anderen Gefahrenbereichen sein Bewusstsein
verliert und handlungsunfähig wird.
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Bisher
ist es lediglich bekannt, sogenannte Kommunikationshelme zu verwenden,
bei denen im Helm eine Empfangseinrichtung für eine drahtlose Sprechfunkverbindung
eingebaut ist, so dass der Spieler während des Spiels Befehle von
seinem außerhalb
des Spielfeldes stehenden Trainer empfangen kann.
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Die
genannten Helme sind jedoch nicht geeignet, eine Überwachung
der körperlichen
Konstitution des Helmträgers
zu gewährleisten.
Insbesondere sind die bekannten Helme nicht geeignet, eine drahtlose
und relativ lückenlose Überwachung
der körperlichen
Konstitution zu gewährleisten.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Helm und
ein entsprechendes Übertragungsverfahren
für die
am Helm und im Helm erfassten Daten so auszubilden, dass eine drahtlose und
praktisch lückenlose
Erfassung aller im Helm erfassten Daten an eine stationäre oder
mobile Empfangseinheit im Funkbereich des Helmes stattfindet.
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Zur
Lösung
der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre
des Anspruches 1 gekennzeichnet.
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Wesentliches
Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, dass jeder Helm mit einem
Transponder ausgerüstet
ist, der seinerseits mit einer Anzahl von Messsensoren in Datenverbindung
steht, die im und am Helm angeordnet sind und dass ferner der Transponder
mit einer in der oberen Helmhälfte
angeordneten Antenne verbunden ist, welche in der Lage ist, die
vom Transponder in einem bestimmten Frequenzbereich ausgesendete
Sendefrequenz als Funkwelle an eine außerhalb des Spielfeldes angeordnete
mobile oder stationäre
Sende- und Empfangseinheit zu übertragen.
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Mit
der gegebenen technischen Lehre ergibt sich der wesentliche Vorteil,
dass nun eine drahtlose Datenverbindung zwischen eines in der oberen Helmhälfte eines
Schutzhelmes angeordneten Transponders in Richtung zu einer außerhalb
des Einsatzgebietes angeordneten Abfrageeinheit erfolgt.
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Damit
ergibt sich nun erstmals die Möglichkeit,
dass in und am Helm eine Reihe von humanen Messwerten erfasst werden
können,
die dann über die
drahtlose Datenverbindung an die Abfrageeinheit übertragen werden.
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Darüber hinaus
ist vorgesehen, dass die Sendefrequenz nicht als omnidirektionale
Welle (ringsum strahlende Kugelwelle) ausgesendet wird, sondern
als Richtstrahl, welcher beispielsweise über einen Winkel von 120 Grad
nach vorne oder hinten sendet.
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Die
Aussendung als Kugelwelle, wobei die Antenne im oberen Bereich des
Helmes – also
bevorzugt im Scheitelbereich – angeordnet
ist, hat den Vorteil, dass unabhängig
von der Neigung des Helmes und dessen Ausrichtung zur Empfangseinheit
stets ein gleichbleibender Empfang in der Empfangseinheit sicher
gestellt ist. Die vom oberen Teil des Helmes ausgesendeten Funkwellen
werden nicht abgeschattet oder durch Hindernisse auf dem Spielfeld gestört. Sie
werden deshalb immer mit gleichbleibender Feldstärke an das im Funkbereich angeordnete Empfangsgerät gesendet.
Jeder Träger
eines Helmes ist sozusagen sein eigener „Funkturm" von dem aus eine in alle Richtungen
wirkende Kugelwelle ausgesendet wird.
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Statt
der Aussendung einer Kugelwelle können in einer alternativen
Ausführung
auch Antennen mit einer Richtstrahl-Charakteristik verwendet werden.
Damit kann festgestellt werden, wohin sich der Träger bewegt.
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Solche
Helme werden beispielsweise auf Ölbohrplattformen
verwendet, weil sich die dortigen Helmträger nur in Gängen bewegen
und daher nur eine bestimmte Richtung in einem Gang entweder vorwärts oder
rückwärts erfassbar
ist. Gleiches gilt für
unterirdische Bergbauminen, wo ebenfalls enge Gänge vorhanden sind, bei denen
festgestellt werden muss, in welche Richtung sich der Träger bewegt.
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Bei
solchen engen Gängen
ist es nicht erforderlich, eine omnidirektionale Welle zu erzeugen. Wenn
man nun eine Welle mit Richtwirkung erzeugt, besteht der wesentliche
Vorteil, dass man eine sehr kleine und kompakte Antenne in den Helm
einbauen kann, die wiederum entweder an der Außenseite des Helmes angebracht
ist, auf dem Helm selbst, z. B. durch Aufdampfen einer leitfähigen Schicht,
befestigt ist oder im Innenraum des Helmes angeordnet ist, sofern
dieser durchlässig
für elektromagnetische
Wellen ist.
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Eine
solche Richtstrahl-Antenne sendet beispielsweise in einem Funksektor
von 60 Grad nach vorne und 60 Grad nach hinten. Ebenso ist bei Verwendung
einer anderen Richtstrahl-Charakteristik eine Aussendung von 60
Grad nach vorne und 120 Grad nach hinten möglich.
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Damit
besteht also der Vorteil, dass man die Größe der angebrachten Antenne
noch weiter minimieren kann, wenn man auf eine omnidirektional sendende
Sendeantenne im Helm oder am Helm oder auf dem Helm verzichtet.
Der Begriff „omidirektional" meint hierbei eine
im Winkel von 360 Grad abstrahlende Funkwelle.
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Insbesondere
wird es hierbei bevorzugt, wenn der Transponder als RFID-Einheit
ausgebildet ist und eine Reichweite von bis zu 500 m aufweist. Er sendet
bevorzugt in unterschiedlichen Frequenzbändern, nämlich z. B. im UHF-Frequenzband oder
im Mikrowellenband, z. B. bei einer Frequenz von 2,4 GHz.
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Bei
dieser Sendefrequenz ist es von besonderer Bedeutung, dass der Helm
von allen Helmstellungen und bei allen Situationen eine omnidirektionale
Ausbreitungswelle erzeugt, die nicht von der Kontur des Helmes selbst
beeinträchtigt
wird. Insbesondere soll der Helm selbst nicht – bedingt durch seine Form – die Ausbreitung
stören.
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Daher
ist es in einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung
bevorzugt, wenn die Antenne in der oberen Hälfte angeordnet ist, weil von der
oberen Helmhälfte
aus die (omnidirektionale oder gerichtete) Sendewelle schattenfrei
und ungestört von
der oberen Hälfte
des Helmes ausgehend zu der entfernt angeordneten Abfrageeinheit
gesendet werden kann.
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Der
einfacheren Beschreibung wegen wird in der folgenden Beschreibung
davon ausgegangen, dass ein solcher Helm als Sporthelm ausgebildet
ist und dass eine Vielzahl von Spielern, die auf einem Spielfeld
ein Spiel ausüben,
mit derartigen Helmen ausgerüstet
sind.
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Hierauf
ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt, denn die Erfindung bezieht
sich ebenso – wie
eingangs ausgeführt – auf Feuerwehrschutzhelme,
Arbeits-Schutzhelme
und dergleichen mehr, so dass das nachfolgende Anwendungsbeispiel
nur beispielhaft zu verstehen ist.
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Bezogen
auf eine Spielsituation ist es also wichtig, dass es bei sehr körperbetonten
Spielen sichergestellt sein muss, dass der jeweilige Spieler so mit
seinen humanen Werten überwacht
wird, dass er nicht während
des Spiels einen Zusammenbruch erleidet, bewusstlos wird oder gar
einen Herzstillstand erleidet.
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Ferner
ist ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung darin zu
sehen, dass die Erfassung der humanen Werte im und am Helm und deren drahtlose Übertragung
an eine Abfrageeinheit auch im Training geschehen kann, so dass
die Spieler während
des Trainings lückenlos
bezüglich
ihrer physiologischen Daten überwacht
werden können
und hierbei ein Trainingsprofil oder ein Profil für den jeweiligen
Spieler vorgesehen werden kann.
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In
dem später
zu beschreibenden Ausführungsbeispiel
wird lediglich der Einfachheit halber dargestellt, wie mit einem
Temperatursensor die Hauttemperatur des Helmträgers gemessen wird. Hierbei
wird es bevorzugt, wenn der Temperatursensor als Thermistor ausgebildet
ist, dessen Messfenster gegen die Stirn des Helmbenutzers gerichtet
ist. Neben einer die Haut berührenden Temperaturmessung
wird auch eine lediglich die Wärmestrahlung
der Haut erfassende Messung als erfindungswesentlich beansprucht.
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Es
wird daher nur die Hauttemperatur an der Stirn gemessen, die möglicherweise
gewissen Fehlereinflüssen
unterliegt. Einmal kühlt
die Stirn wegen der Verdunstungskälte sehr stark ab und gibt
deshalb keine genaue Temperatur des Körpers wieder. Zum Anderen ist
die Temperatur an der Stirn nicht repräsentativ für den physiologischen Zustand
des Trägers.
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Deshalb
wird es in einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung
bevorzugt, wenn die Kerntemperatur des Helmträgers gemessen wird. Hierbei
gibt es verschiedene Möglichkeiten.
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In
einer ersten Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass mit einer Infrarotdiode
in der Nähe
des Gehörganges
am menschlichen Ohr gemessen wird und hierbei möglichst die Infrarotdiode in
den menschlichen Gehörgang
hineinzielt, um dort die Temperatur des Innenohres zu erfassen.
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In
einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass
ein solcher Temperatursensor in den Bereich des Nasenflügels angeordnet
ist und möglichst
in den Innenraum der Nase hineinreicht, um dort die Naseninnentemperatur
zu messen, die ebenfalls mit der Kerntemperatur des Menschen korreliert.
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In
einer dritten Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass an anderen Stellen
des menschlichen Körpers,
z. B. im Bereich der Kopfhaut oder in anderen Bereichen die Temperatur
erfasst wird. Es ist ebenso möglich,
mehrere Temperatursensoren anzuordnen, deren verschiedene Werte
miteinander kombiniert werden und als kombinierter Messwert drahtlos
an die Abfrageeinheit übertragen
werden.
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Neben
der Erfassung der Kerntemperatur des Helmträgers gibt es noch eine Reihe
weiterer Messanordnungen, die ebenfalls von der vorliegenden Erfindung
umfasst sein sollen. Hierbei ist es z. B. vorgesehen, dass die Hautfeuchte
gemessen wird. Die Hautfeuchte wird bevorzugt über eine Widerstandsmessung an
der Kopfhaut oder einer anderen Stelle der Haut im Helmbereich erfasst,
so dass damit das Schwitzen des Trägers erfasst wird.
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In
einer vierten Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass eine Pulsmessung
stattfindet, wobei insbesondere eine Ultraschall-Pulsmessung vorgesehen ist.
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Mit
einem entsprechenden Ultraschallsensor kann beispielsweise die Schläfenaorta
abgefragt werden, so dass eine Pulsmessung in diesem Bereich sehr
gut möglich
ist.
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Ebenso
kann die Hauttemperatur im Bereich dieser Aorta erfasst werden,
was dann auf die Temperatur des dort fließenden Aortenblutes zurückschließen lässt.
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In
einer weiteren Ausgestaltung kann es vorgesehen werden, dass ein
Schocksensor mit dem menschlichen Kopf gekoppelt wird, um entsprechende
Schockeinwirkungen auf den Kopf zu erfassen. Solche Schockeinwirkungen – wie bei
Boxern bekannt – können lebensgefährlich sein,
und derartige Schockeinwirkungen können sehr gut im Helm dadurch
erfasst werden, dass ein zugeordneter Schocksensor mit dem Kopf
gekoppelt ist, um solche Einwirkungen auf den Kopf zu erfassen.
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Als
weiterer Anwendungsbereich für
solche Schocksensoren gilt, dass solche Schockmessungen auch für außenstehende
interessant sind, nämlich um
akustisch oder optisch darzustellen, welche Schockeinwirkungen der
Spieler während
des Spiels zu ertragen hat.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung können sogar
intervenierende Messmethoden angewendet werden, wie z. B. eine Blutgasanalyse,
wobei dann im Kopfbereich eine entsprechende Vene eröffnet werden
muss, oder es kann auch eine chemische Analyse des austretenden
Schweißes
erfolgen, was eine Reihe von humanen Parametern einer Auswertung
zugänglich
macht.
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Wichtig
bei allen Messanordnungen ist, dass die Übertragung mit Hilfe der RFID-Übertragungstechnik stattfindet,
was bedeutet, dass im Helm, und zwar im oberen Bereich des Helmes
eine relativ stab- oder bandförmige
Antenne von z. B. 60 mm Länge angeordnet
ist, wenn diese Antenne in einem Frequenzbereich von 900 MHz sendet.
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Diese
Antenne ist mit dem Transponder gekoppelt, der bevorzugt im oberen
und vorderen Stirnbereich des Helmes angeordnet ist.
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Als
bevorzugter Einbauort wird hierbei der Zwischenraum zwischen der
Helmaußenschale
und der Polsterung bevorzugt, weil der Transponder dort relativ
geschützt
eingebaut werden kann. Er wird von einer knopfzellenartigen Batterie
versorgt und hat beispielsweise eine Länge von 50 mm und eine Breite
von 25 mm.
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Er
hat ein oder mehrere Anschlüsse
für die Messgeber,
wobei im nachfolgenden Ausführungsbeispiel
lediglich ein Anschluss für
einen Temperaturgeber dargestellt wird. Hierauf ist – wie vorhin
dargestellt – die
Erfindung jedoch nicht beschränkt.
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Durch
die Anordnung der Sendeantenne in der oberen Helmhälfte wird – wie eingangs
ausgeführt – sichergestellt,
dass die sich ausbreitende Sendewelle schattenlos und ohne Beeinträchtigung durch
den Helm selbst an die außerhalb
des Helmes und im Funkfeld des Helmes angeordnete Abfrageeinheit
geschickt wird.
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Die
Sendeantenne kann hierbei entweder im Helm-Innenraum oder außen am Helm
angeordnet sein.
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In
einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann es jedoch auch
vorgesehen sein, dass diese Antenne nicht nur sendet, sondern auch
empfängt.
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Einen
solchen Empfang benötigt
man beispielsweise zur Übertragung
von Datenbefehlen von der außerhalb
angeordneten Abfrageeinheit an den Transponder. Beispielweise kann
die außerhalb
angeordnete Abfrageeinheit einen Datenbefehl an den Helm schicken,
der besagt, dass der im Helm angeordnete Transponder und der dort
angeordnete Datenspeicher nun seine gespeicherten Daten übermitteln
soll.
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Ebenso
kann der Datenbefehl bedeuten, dass nur ein einziger Helm seine
Daten aussenden soll, während
alle anderen angefunkten Helme schweigen. Solche Datenbefehle können auch
akustische Informationen für
den Träger
beinhalten, die dieser hört.
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Der
Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht
nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination
der einzelnen Patentansprüche
untereinander.
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Alle
in den Unterlagen, einschließlich
der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere
die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden
als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in
Kombination gegenüber
dem Stand der Technik neu sind.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von mehrere Ausführungswege
darstellenden Zeichnungen näher
erläutert.
Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere
erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
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Es
zeigen:
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1:
schematisiert eine Draufsicht auf ein Spielfeld mit einer Anzahl
von sich dort bewegenden Spielern, die mit Helmen ausgerüstet sind
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2:
ein Zeitdiagramm über
die Sendefolge verschiedener Transponder
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3:
die Draufsicht auf einen Transponder
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4:
Schnitt durch einen Helm nach der Erfindung
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5:
Schnitt durch das Gehäuse
für den Temperatursensor
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6:
Blockschaltbild eines Transponders
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7:
die Frontalansicht eines Helmes nach der Erfindung
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8:
die Draufsicht in Richtung des Pfeiles VIII in 7
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In 1 ist
allgemein ein Spielfeld 14 dargestellt, auf dem sich eine
Reihe von Spielern bewegen, wobei diese Spieler sich in den eingezeichneten Pfeilrichtungen
willkürlich über das
Spielfeld 14 bewegen. Das Spielfeld erstreckt sich über die
Länge der
Zeichnung nach 1 hinweg, so dass insgesamt
eine Spielfeldlänge
von z. B. 100 bis 150 m bei einer Breite von 50 m gegeben sein könnte.
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Jeder
Spieler trägt
einen entsprechenden Helm 7–11, wobei die Helme 7–11 identisch
ausgebildet sind, so dass es genügt,
einen einzigen Helm 7 später näher zu beschreiben.
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Jeder
Helm hat einen Transponder 1 in seinem vorderen Bereich
eingebaut und die mit dem Transponder 1 in Verbindung stehende
Antenne 17 ist bevorzugt in der oberen Helmhälfte 26 angeordnet.
Auf diese Weise kann jeder Helm in den eingezeichneten Pfeilrichtungen
aus dem Spielfeld 14 heraussenden, wobei hierbei eine omnidirektionale
Ausbreitung (siehe Ausbreitungsrichtung 40) erzeugt wird.
Am Rand des Spielfeldes ist hier beispielsweise eine Trainerbank 13 angeordnet,
auf der eine Reihe von Personen sitzen, wobei die eine Person beispielsweise
ein Handlesegerät 15 und
die andere ein GSM-Endgerät 16 haben
kann.
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Die
Funkwellen des Transponders 1 werden von einer Abfrageeinheit 2 empfangen,
und zwar von deren Antenne 6, die in einem anderen Ausführungsbeispiel
nicht nur als Empfangsantenne, sondern auch als Sende- und Empfangsantenne
ausgebildet sein kann.
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Die
Abfrageeinheit 2 kann mit einem Modul verbunden werden,
welches beispielsweise als GSM-Modul 3 ausgebildet ist,
um die Daten der Abfrageeinheit 2 auf das GSM-Netz zu senden
und von dort aus auf das GSM-Endgerät 16.
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Ebenso
kann das GSM-Modul 3 zusätzlich eine Internet-Schnittstelle 12 aufweisen,
so dass die von der Abfrageeinheit 2 erfassten Daten über das Internet
und die dortige Internetschnittstelle 12 unmittelbar auf
ein Handlesegerät 15 übertragen
werden.
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Ein
solches Handlesegerät 15 ist
beispielsweise PDA.
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Ebenso
können
diese Daten auf das GSM-Endgerät 16 gegeben
werden.
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Das
GSM-Modul 3 sendet hierbei mittels einer Sende- und Empfangsantenne 5 in
das GSM-Funknetz hinein.
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Die 2 zeigt,
dass die unterschiedlichen Transponder 1 in unterschiedlichen
Zeitschlitzen senden. Beispielsweise sind auf der Ordinate zwei Transponder 1 aufgezeichnet,
wobei der eine mit Transponder T1 und der andere Transponder T2
bezeichnet ist. Es ist erkennbar, dass jeder Transponder in einem
Abstand von etwa 15 s ± 0,5
s sein Datenpaket an die Abfrageeinheit 2 aussendet. Ebenso ist
erkennbar, dass die Aussendung des Transponders 1 zeitversetzt
zu der Aussendung des Transponders 2 erfolgt und hierbei
jedes Datenpaket beispielsweise eine Breite von 2,5 ms aufweist.
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Auf
diese Weise ist es möglich,
dass eine Vielzahl von Transpondern 1, die in den Helmen 7–11 angeordnet
sind, Datenpakete zeitversetzt zueinander senden, wobei selbstverständlich vorausgesetzt wird,
dass jedes Datenpaket mit einer ID-Nummer versehen ist, um an der
Abfrageeinheit 2 jedem Helm die von ihm gesendeten Daten
zuordnen zu können.
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Die
Datenpakete werden als frequenzmodulierte Signale übertragen,
was bedeutet, dass die Übertragung
wesentlich störunanfälliger ist
als vergleichsweise eine AM-modulierte Übertragung.
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Wichtig
hierbei ist, dass auf einen bestimmten Sendebefehl, den die Abfrageeinheit 2 aussendet,
auch ein Speicher in dem zugeordneten Helm 7–11 aktiviert
werden kann, der daraufhin die dort gespeicherten Daten ausliest
und über
die Funkschnittstelle an die Abfrageeinheit 2 überträgt.
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In 3 ist
der beispielhafte Aufbau eines Transponders 1 dargestellt,
wo erkennbar ist, dass in einem Gehäuse von z. B. 50 mm Länge und
25 mm Breite sowie einer Dicke von 4 mm eine Batterie 19 angeordnet
ist und eine Reihe von Bauteilen 20 im Gehäuse angeordnet
sind. An der Seite ist eine Schnittstelle 21 für den Anschluss
eines Temperatursensors 44 vorgesehen. Wichtig ist, dass
die Antenne 17 eine Länge
von beispielsweise 60 mm aufweist und als Band ausgebildet ist,
so dass ein solches Band als flexibles Element leicht auf der Innenseite des
Helmes 7 verlegt werden kann. Die Antenne 17 sendet
deshalb eine omnidirektionale Wellenausbreitung 18, die
sich nach allen Richtungen kugelförmig erstreckt.
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Dies
ist ein wesentlicher Vorteil, wie sich insbesondere aus 4 ergibt.
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Ist
nämlich
diese Antenne 17 in der oberen Helmhälfte 26 angeordnet,
ergibt sich in der oberen Helmhälfte
eine etwa horizontal sich ausbreitende Kugelwelle mit der Wellenausbreitung 28,
so dass der Helm selbst – unabhängig von
seiner Neigung und von seinem Winkel zum Erdboden – keine
Störung
der Wellenausbreitung 18 darstellt.
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In 4 ist
dargestellt, dass der Temperatursensor 44 als Termistor
ausgebildet ist, der bevorzugt in Pfeilrichtung 41 (Messrichtung)
gegen die Stirn des Helmträgers
gerichtet ist. Auf diese Weise kann dort leicht die Hauttemperatur
an der Stirn erfasst werden. Über
ein Verbindungskabel 25 steht der Temperatursensor 44 in
Verbindung mit dem Transponder 1 und wichtig ist, dass
die gesamte Transpondereinheit 1 nun im Zwischenraum zwischen
der Außenschale 24 und
der Polsterung 23 sowie der Innenschale 22 angeordnet
ist. Auf diese Weise ist die gesamte Messanordnung relativ gegen
Schläge
und andere Beschädigungen
geschützt
und kann auch leicht wieder ausgebaut werden.
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Es
ist in der Darstellung nicht gezeigt, dass im Bereich der Ohröffnung ein
Termistor oder eine IR-Diode angeordnet sein kann, die in Richtung
auf den Gehörgang
des Helmträgers
gerichtet ist, um mit wesentlich besserer Genauigkeit die Kerntemperatur des
Trägers
zu erfassen als vergleichsweise der Temperatursensor 44,
der in Messrichtung 41 gegen die Stirn des Helmträgers gerichtet
ist.
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Ebenso
ist in 4 nicht dargestellt, dass im Bereich der oberen
Helmhälfte 26 noch
eine Hauttemperaturmessung aufgrund einer Widerstandsmessung zwischen
zwei Messpads erfolgen kann, die elektrisch leitfähig mit
der Haut des Trägers
verbunden sind. Über
die Hautwiderstandsmessung kann somit auf die Hautfeuchte geschlossen
werden.
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Ebenso
ist nicht dargestellt, dass im seitlichen Schläfenbereich des Helmes eine
Pulsmessung angeordnet ist, welche im Wesentlichen aus einem Ultraschallsensor
besteht, der das Pochen der Stirnschlagader erfasst und als Pulsmesswert
in dem Transponder 1 umsetzt und auch zur Aussendung bereitstellt.
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Die 5 zeigt
eine Einzelheit des Temperatursensors 44, wo erkennbar
ist, dass dieser in einem Kunststoffgehäuse 27 angeordnet
ist, dessen Vorderseite von einer Sensor-Membran 28 überspannt ist
und an deren Rückseite
eine Kapselung 29 angeordnet ist, die aus einem thermisch
leitfähigen
Material besteht, in welcher der Temperatursensor 44, welcher
als Thermistor-Kapsel ausgebildet ist, eingebettet ist. Auf diese
Weise befindet sich der Temperatursensor 44 in wärme-leitfähiger Verbindung
mit der Kapselung 29, die ihrerseits in wärme-leitfähiger Verbindung
mit der Sensormembran 28 steht.
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Die 6 zeigt
ein Blockschaltbild eines Transponders 1 nach der Erfindung,
wo erkennbar ist, dass in einer Steuereinheit 34, die als
Gehäuse des
Transponders 1 ausgebildet ist, eine CPU 31 angeordnet
ist, die zur Messwertaufbereitung und Erfassung geeignet ist. Im
gleichen Gehäuse
des Transponders 1 ist hierbei ein Taktgeber 33 angeordnet
und ein Speicher 32 zur eventuellen Speicherung der erfassten
Messwerte. Der gesamte Takt wird durch einen Oszillator 30 erzeugt,
und es ist schematisiert dargestellt, dass der Temperatursensor 44 als veränderbarer
elektrischer Widerstand ausgebildet ist.
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Über die
Leitung 35 werden die von der CPU 31 erfassten
aufbereiteten Werte einer Hochfrequenzendstufe zugeführt, die
im gezeigten Ausführungsbeispiel
aus einer Sende-Empfangsstufe 36 besteht, die ihrerseits
wiederum von einem Taktgeber 37 angesteuert wird.
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Die
Leitung 35 ist nur symbolisch dargestellt, in Wirklichkeit
befindet sich die HF-Sende-Empfangsstufe 36 auf
der gleichen Platine wie beispielsweise die CPU 31, der
Taktgeber und der Speicher 32.
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Am
Ausgang der Sende-Empfangsstufe 36 ist die Antenne 17 angeordnet,
die gemäß der vorstehenden
Beschreibung entweder nur als Sendeantenne ausgebildet sein kann
oder als Sende- und Empfangsantenne.
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Die 7 und 8 zeigen
schematisiert die Anordnungen und Einbauorte des Transponders 1,
wo aus 7 erkennbar ist, dass der Helm in seinem Frontalbereich
einen Gesichtsausschnitt 38 für das Gesicht des Trägers hat
und dass im oberen Stirnbereich der bevorzugt als Scheibe ausgebildete Temperatursensor 44 angeordnet
ist, der in Messrichtung 41 gegen die Stirn des Helmträgers gerichtet ist.
Ebenso ist erkennbar, dass sich mindestens die Antenne 17 im
oberen Helmbereich 26 (siehe die nach oben gerichteten
Pfeile bei 26) befindet, so dass sich beispielsweise im Scheitelbereich
(d. h. also in der oberen Helmhälfte)
die Wellenausbreitung 40 ergibt. Dies ist auch in 8 dargestellt,
welche eine Draufsicht auf den Helm in Pfeilrichtung VIII nach 7 zeigt.
Dort ist erkennbar, dass die Antenne 17 als flexibles Band
sich bis in den Scheitelbereich des Helms erstreckt und dass deshalb
die omnidirektionale Ausbreitung in den Pfeilrichtungen 39 von
dem gesamten oberen Helmpol aus erfolgt, so dass auch unabhängig von
der Neigung des Helms und von der Größe des Trägers stets eine ungestörte Wellenausbreitung über das
gesamte Spielfeld in Richtung auf die Abfrageeinheit 2 gegeben
ist.
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Anstelle
eines flexiblen Bandes kann ebenfalls eine Keramikantenne verwendet
werden.
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- 1
- Transponder
(Datenträger)
- 2
- Abfrageeinheit
- 3
- GSM-Modul
- 4
- nicht
belegt
- 5
- Sendeantenne
(GSM)
- 6
- Antenne
(Abfrageeinheit 2)
- 7
- Helm
- 8
- Helm
- 9
- Helm
- 10
- Helm
- 11
- Helm
- 12
- Internet-Schnittstelle
- 13
- Trainerbank
- 14
- Spielfeld
- 15
- Handlesegerät
- 16
- GSM-Endgerät
- 17
- Antenne
(Helm)
- 18
- Wellenausbreitung
- 19
- Batterie
- 20
- Bauteile
- 21
- Schnittstelle
- 22
- Innenschale
- 23
- Polsterung
- 24
- Außenschale
- 25
- Verbindungskabel
- 26
- obere
Helmhälfte
- 27
- Gehäuse
- 28
- Sensor-Membran
- 28
- Kapselung
- 30
- Oszillator
- 31
- CPU
- 32
- Speicher
- 33
- Taktgeber
- 34
- Steuereinheit
- 35
- Leitung
- 36
- Sende-Empfangsstufe
- 37
- Taktgeber
- 38
- Gesichtsausschnitt
- 39
- Pfeilrichtung
- 40
- Ausbreitungsrichtung
- 41
- Messrichtung
- 42
- Pfeilrichtungen
- 43
- Ohröffnung
- 44
- Temperatursensor