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QUERVERWEIS ZU BEZOGENER ANMELDUNG
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2012-0085070 , eingereicht am 3. August 2012, deren gesamter Inhalt via Bezugnahme hierin mit aufgenommen ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zum Überwachen der Herzfrequenz eines Fahrgastes, welche die Herzfrequenz eines Fahrgastes exakt messen und eine der gemessenen Herzfrequenz entsprechende Gesundheitsdienstleistung bereitstellen kann.
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Beschreibung bezogener Technik
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Forschung im Bereich der Technologie zum Bereitstellen von Gesundheits-, Sicherheits- und Komfortdienstleistungen auf der Grundlage von biometrischen Signalen in einem Fahrzeug wird aktiv verfolgt. Der Bedarf an Messtechnik, welche verschiedene biometrische Signale, insbesondere die Herzfrequenz, misst, ist gestiegen. Der Grund dafür ist, dass die Herzfrequenz eines Fahrgastes sowohl den körperlichen, als auch den geistigen Zustand des Fahrgastes wiederspiegelt, so dass die Herzfrequenz eine Grundlage für die Bereitstellung neuer Dienstleistungen sein kann.
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Verschiedene Herzfrequenz-Erfassungsverfahren in einer Fahrzeugumgebung wurden evaluiert. Repräsentative Erfassungsverfahren weisen ein Elektrokardiogramm (EKG), ein Ballistokardiogramm (BKG), ein Phonokardiogramm (PKG), ein Photoplethysmogramm (PPG) usw. auf. Diese Verfahren erfassen die Herzfrequenz durch Ausnutzung verschiedener Prinzipien. Bei einer Reihe von Vorgängen, bei welchen ein Herzschlag durch die Stimulation einer Herzmuskelzelle beginnt und Veränderungen in einem Blutfluss verursacht, werden elektrische, mechanische und optische Signale erzeugt, so dass die Herzfrequenz durch Verwenden verschiedener Verfahren erfasst werden kann.
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Jedoch wurde bislang keines der obigen Verfahren bei realen Fahrzeugen angewendet. Die Schwierigkeit ist, dass ein relativ schwaches Herzfrequenzsignal durch Rauschquellen, wie beispielsweise Vibrationsrauschen oder die Bewegung eines Fahrgastes, wegen des Einflusses von verschiedenen Umgebungsgrößen, welche in der Fahrzeugumgebung vorliegen, leicht verunreinigt bzw. gestört wird. Demzufolge ist die Periode eines vorhandenen Herzfrequenzsignals verkürzt, so dass die Form des Signals diskontinuierlich bzw. mit Unterbrechungen erscheint, was zu einem Absinken des Betrags an entnehmbarer Information führt.
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Beispielsweise präsentiert die
JP 2011-024902 A eine Technologie zum Auswählen eines einzigen Messergebnisses aus einer Mehrzahl von Messergebnissen und Aufnehmen von EPG Messungen, doch sie ist lediglich so eingerichtet, dass sie einen einfachen Vergleich auf Grundlage der Amplitude oder des Signal-zu-Rauschen-Verhältnisses (S/N-Verhältnis, basierend auf dem englischen Begriff „Signal to Noise”) durchführt und irgendein Signal auswählt. Dementsprechend ist diese Technologie tatsächlich unzureichend für eine Anwendung auf eine Technologie zum stabilen Messen, Bewerten und Auswählen von verschiedenen Arten von Signalen, welche die Herzfrequenz betreffen.
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Darüber hinaus präsentiert die
KR 0736721 B auch eine Technologie für ein Einbauen von Sensoren an Positionen, welche den Schultern und den Hüften entsprechen, ein Filtern von Rauschen und ein Verstärken der gefilterten Signale. Diese Technologie ist jedoch dadurch problematisch, dass der Vorgang des Filterns von Rauschen eine lange Zeitdauer benötigt, und die Genauigkeit von Messungen ist auch verschlechtert.
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Die Information, die in diesem Hintergrundabschnitt bereitgestellt wird, dient nur dem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrunds dieser Erfindung und sollte nicht so interpretiert werden, als würde hiermit anerkannt oder vorgeschlagen, dass diese Information den dem Fachmann bekannten Stand der Technik darstellt.
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KURZE ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNG
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Erfindungsgemäß wird eine Einrichtung zum Überwachen der Herzfrequenz eines Fahrgastes gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Überwachen der Herzfrequenz eines Fahrgastes ist Gegenstand des Anspruchs 20. Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben.
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Gemäß einem Beispiel kann das obige Problem gelöst werden, indem ein Verfahren angewandt wird, welches eine Kombination von verschiedenen Sensoren verwendet, die gegenüber bestimmten Umgebungsgrößen immun sind, die Sensoren an verschiedenen Positionen nebeneinander anordnet und dann die Signale wieder kombiniert. Dieses Beispiel der vorliegenden Erfindung soll ein solches Verfahren darstellen. Dieses beispielhafte Verfahren ermöglicht ein robusteres Erfassen der Herzfrequenz in einem Fahrzeug, verglichen mit einer Messung, die auf einem einzigen Sensor beruht, so dass der Zustand des Fahrgastes leicht analysiert werden kann. Außerdem kann mittels Vergleichens der Synchronisationsinformation zwischen einzelnen Signalen eine größere Informationsmenge über den Zustand des Fahrgastes entnommen werden. Feedback, welches dem Zustand jeder einzelnen Person angemessen ist, wird auf der Grundlage der entnommenen Zustandsinformation bereitgestellt, so dass durch das beispielhafte Verfahren die Sicherheit und der Komfort des Fahrgastes mit höherer Leistung gefördert werden.
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Dementsprechend wurde die vorliegende Erfindung unter Beachtung der obigen beim Stand der Technik auftretenden Probleme gemacht. Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung stellen eine Einrichtung und ein Verfahren zum Überwachen der Herzfrequenz eines Fahrgastes bereit, welche periodisch evaluieren und das am besten geeignete Signal aus einer Mehrzahl von Signalen für eine Mehrzahl von verschiedenen Arten von Sensoren und sogar für dieselbe Art von Sensor auswählen, so dass stabil eine relativ genaue Herzfrequenz erhalten wird.
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Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung stellen eine Einrichtung zum Überwachen einer Herzfrequenz eines Fahrgastes bereit, welches eine Mehrzahl von verschiedenen Arten von Herzfrequenzsensoren aufweist, welche an einem Sitzpolster oder einer Sitzrückenlehne bereitgestellt sind; sowie eine Steuerungseinheit zum Sammeln von Wellenformen der Herzfrequenzsensoren für die jeweiligen Sensorarten, Berechnen von Genauigkeiten der Wellenformen für die jeweiligen Sensorarten zu jeder Zeiteinheit, Auswählen einer Wellenform, welche eine höchste Genauigkeit aufweist, zu jeder Zeiteinheit, und dann Berechnen einer Herzfrequenz.
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Die Herzfrequenzsensoren können Elektrokardiogrammsensoren EKG-Sensoren) aufweisen.
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Die EKG-Sensoren können so ausgestaltet sein, dass die jeweiligen Paare von EKG-Sensoren an der Sitzrückenlehne und dem Sitzpolster bereitgestellt sind.
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Die Steuerungseinheit kann eine Mehrzahl von EKG-Messkreisanschlüssen konfigurieren, indem die Mehrzahl von EKG-Sensoren kombiniert wird, so dass eine Mehrzahl von dem EKG zugehörigen Wellenformen abgeleitet wird.
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Die Steuerungseinheit kann Größen einer R-Zacke und einer P-Zacke jeder dem EKG zugehörigen Wellenform messen und eine Wellenform als eine repräsentative EKG-Wellenform auswählen, bei welcher eine Größe einer R-Zacke fünfmal so groß wie die einer P-Zacke oder größer ist.
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Die Steuerungseinheit kann Größen einer R-Zacke und einer T-Zacke jeder dem EKG zugehörigen Wellenform messen und eine Wellenform als eine repräsentative EKG-Wellenform auswählen, bei welcher eine Größe einer R-Zacke dreimal so groß wie die einer T-Zacke oder größer ist.
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Die Herzfrequenzsensoren können Ballistokardiogrammsensoren (BKG-Sensoren) aufweisen.
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Die BKG-Sensoren können einzeln an der Sitzrückenlehne und an dem Sitzpolster bereitgestellt sein.
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Die BKG-Sensoren können so ausgestaltet sein, dass eine Mehrzahl von BKG-Sensoren bereitgestellt ist, und die Steuerungseinheit kann eine Mehrzahl von dem BKG zugeordneten Wellenformen für die jeweiligen BKG-Sensoren ableiten, eine Größe eines I-J-Signals mit einer Größe eines Rauschsignals für jede Wellenform vergleichen und eine Wellenform als eine repräsentative BKG-Wellenform auswählen, bei welcher eine Größe eines I-J-Signals siebenmal so groß wie die eines Rauschsignals oder größer ist.
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Die Herzfrequenzsensoren können Phonokardiogrammsensoren (PKG-Sensoren) aufweisen.
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Die PKG-Sensoren können an der Sitzrückenlehne bereitgestellt sein.
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Die PKG-Sensoren können so ausgestaltet sein, dass eine Mehrzahl von PKG-Sensoren in einer Reihe an der Sitzrückenlehne in einer vertikalen Richtung bereitgestellt ist.
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Die PKG-Sensoren können so ausgestaltet sein, dass eine Mehrzahl von PKG-Sensoren bereitgestellt ist, und die Steuerungseinheit kann eine Mehrzahl von dem PKG zugeordneten Wellenformen für die jeweiligen PKG-Sensoren ableiten, eine maximale Amplitude eines ersten Herzgeräuschs mit einer Größe eines Rauschsignals für jede Wellenform vergleichen und eine Wellenform als eine repräsentative PKG-Wellenform auswählen, bei welcher eine maximale Amplitude eines ersten Herzgeräuschs fünfmal so groß wie die des Rauschsignals oder größer ist.
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Die PKG-Sensoren können so ausgestaltet sein, dass eine Mehrzahl von PKG-Sensoren bereitgestellt ist, und die Steuerungseinheit kann eine Mehrzahl von dem PKG zugeordneten Wellenformen für die jeweiligen PKG-Sensoren ableiten, eine maximale Amplitude eines zweiten Herzgeräuschs mit einer Größe eines Rauschsignals für jede Wellenform vergleichen und eine Wellenform als eine repräsentative PKG-Wellenform auswählen, bei welcher eine maximale Amplitude eines zweiten Herzgeräuschs dreimal so groß wie die des Rauschsignals oder größer ist.
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Die Herzfrequenzsensoren können Photoplethysmogrammsensoren (PPG-Sensoren) aufweisen.
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Die PPG-Sensoren können in einem Abschnitt des Sitzpolsters bereitgestellt sein, der mit Oberschenkeln des Fahrgastes in Kontakt kommt.
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Die PPG-Sensoren können so ausgestaltet sein, dass eine Mehrzahl von PPG-Sensoren bereitgestellt ist, und die Steuerungseinheit kann eine Mehrzahl von dem PPG zugeordneten Wellenformen für die jeweiligen PPG-Sensoren ableiten und unter der Mehrzahl von Wellenformen eine Wellenform, die eine größte Anzahl von Frequenzkomponenten im Bereich von 0,5 Hz bis 2 Hz aufweist, als eine repräsentative PPG-Wellenform auswählen.
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Jede der verschiedenen Arten von Herzfrequenzsensoren kann unter Verwendung eines mechanischen, elektrischen oder optischen Verfahrens Signale messen, welche die Herzfrequenz betreffen.
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Die Herzfrequenzsensoren können so bereitgestellt sein, dass eine Mehrzahl von Herzfrequenzsensoren für die jeweiligen Sensorarten bereitgestellt ist, und die Steuerungseinheit kann repräsentative Wellenformen für die jeweiligen Arten von Herzfrequenzsensoren auswählen, Genauigkeiten der ausgewählten Wellenformen zu jeder Zeiteinheit berechnen, zu jeder Zeiteinheit eine Wellenform auswählen, welche eine größte Genauigkeit aufweist, und dann eine Herzfrequenz berechnen.
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Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Überwachen einer Herzfrequenz eines Fahrgastes bereit, aufweisend Sammeln von Wellenformen von einer Mehrzahl von verschiedenen Arten von Sensoren, welche an einem Sitzpolster oder an einer Sitzrückenlehne bereitgestellt sind, für jeweilige Sensorarten; Berechnen von Genauigkeiten der Wellenformen für die jeweiligen Sensorarten zu jeder Zeiteinheit; Auswählen einer Wellenform, welche eine größte Genauigkeit aufweist, zu jeder Zeiteinheit; und Berechnen einer Herzfrequenz auf der Grundlage der ausgewählten Wellenform.
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Gemäß der Einrichtung und dem Verfahren zum Überwachen der Herzfrequenz eines Fahrgastes, welche die obige Ausgestaltung aufweist, liegt ein Vorteil darin, dass für eine Mehrzahl von verschiedenen Arten von Sensoren, und sogar für dieselbe Art von Sensor, das optimale Signal aus einer Mehrzahl von Signalen periodisch evaluiert und ausgewählt wird, so dass zuverlässig eine relativ genaue Herzfrequenz erhalten wird.
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Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Eigenschaften und Vorzüge, welche anhand der beigefügten Zeichnungen ersichtlich sind, bzw. genauer erläutert werden. Zusammen mit der detaillierten Beschreibung dienen sie der Erläuterung bestimmter Prinzipien der vorliegenden Erfindung.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Diagramm, welches die Anordnung von Sensoren einer beispielhaften Einrichtung zum Überwachen der Herzfrequenz eines Fahrgastes gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
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2 ist ein Diagramm, welches ein Verfahren zum Evaluieren und Auswählen von Herzfrequenzen bei der in 1 gezeigten Einrichtung zum Überwachen der Herzfrequenz eines Fahrgastes darstellt.
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3 ist ein Flussdiagramm, welches ein beispielhaftes Verfahren zum Überwachen der Herzfrequenz eines Fahrgastes gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
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4 ist ein Diagramm, welches die Wellenform eines theoretischen EKGs darstellt.
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5 ist ein Diagramm, welches die Wellenform eines theoretischen BKGs darstellt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Es wird nun detailliert Bezug genommen auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Beispiele werden durch die beigefügten Zeichnungen und den Text unten erläutert. Auch wenn die Erfindung im Zusammenhang mit beispielhaften Ausführungen erläutert wird, wird damit in keiner Weise die Erfindung auf die Ausführungsbeispiele eingeschränkt. Sondern die Erfindung soll abgesehen von den als Beispiel angeführten Ausführungsformen auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Entsprechungen und andere Ausführungsformen abdecken, insofern innerhalb des von den Ansprüchen definierten Schutzumfangs liegend.
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1 ist ein Diagramm, welches die Anordnung von Sensoren einer Einrichtung zum Überwachen der Herzfrequenz eines Fahrgastes gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt, und 3 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Überwachen der Herzfrequenz eines Fahrgastes gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Die Einrichtung zum Überwachen der Herzfrequenz eines Fahrgastes gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Mehrzahl von verschiedenen Arten von Herzfrequenzsensoren 500 auf, welcher an einem Sitzpolster 300 oder einer Sitz Rückenlehne 100 bereitgestellt sind; und eine Steuerungseinheit zum Sammeln von Wellenformen der Herzfrequenzsensoren 500 für die jeweiligen Sensorarten berechnet die Genauigkeiten der Wellenformen für die jeweiligen Sensorarten zu jeder Zeiteinheit, wählt zu jeder Zeiteinheit eine Wellenform, welche die größte Genauigkeit aufweist, und berechnet dann eine Herzfrequenz auf der Grundlage der ausgewählten Wellenform.
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Die Herzfrequenzsensoren sind als eine Kombination einer Mehrzahl von Sensoren ausgeführt, die in der Lage sind, die Herzfrequenz unter Verwendung verschiedener Verfahren zu messen, so dass die Herzfrequenzsensoren wahlweise an optimalen Positionen an der Sitzrückenlehne oder dem Sitzpolster eines Sitzes angebracht sein können.
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Solche verschiedenen Arten von Herzfrequenzsensoren 500 können individuell unter Verwendung mechanischer, elektrischer oder optischer Verfahren Signale messen, die die Herzfrequenz betreffen.
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Repräsentative Ausführungsformen der Verfahren können das Elektrokardiogramm (EKG), Ballistokardiogramm (BKG), Phonokardiogramm (PKG) und Photoplethysmogramm (PPG) aufweisen.
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Als ein Verfahren zum Erhalten eines elektrischen Signals gibt es ein EKG, was ein Verfahren zum Messen der Spannung, die erzeugt wird, wenn der Herzmuskel aktiviert wird, an zwei außerhalb des Körpers liegenden Punkten ist.
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Darüber hinaus gibt es, als ein Verfahren zum Erhalten eines optischen Signals, ein PPG, was ein Verfahren zum Messen von Veränderungen der Blutmenge in einem Endorgan unter Ausnutzung von Veränderungen bei der empfangenen Lichtmenge ist.
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Darüber hinaus gibt es, als ein Verfahren zum Erhalten eines mechanischen Signals, ein BPG, was ein Verfahren zum Messen der Reaktion auf den Blutausstoß, wenn das Herz das Blut ausstößt, und ein PCG, welches ein Verfahren zum Messen von Geräuschen, welche durch Vibrationen verursacht werden, wenn sich die Herzklappen öffnen und schließen, an Positionen außerhalb des Körpers ist.
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Alle von den verschiedenen medizinischen Verfahren sind für die Ableitung der Herzfrequenz geeignet, und Messtechnik für die Verfahren wurde bereits entwickelt.
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Indes sind solche Signale miteinander gemäß einem spezifischen Zeitunterschied synchronisiert. Der Grad des Zeitunterschieds ist durch verschiedene physiologische Größen beeinflusst, beispielsweise die Elastizität eines Blutgefäßes oder einen Blutdruck.
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Im Einzelnen kann das EKG auf eine nicht einschränkende Messweise gemessen werden, indem ein Schaltkreis verwendet wird, der in der Lage ist, die Potenzialdifferenz zwischen zwei Positionen des Körpers und im Sitz eingebetteten kapazitiven Elektroden zu messen. Das BKG kann gemessen werden, indem Sensoren angeordnet werden, welche in der Lage sind, Druck oder Gewicht zwischen einem Menschen und einem Sitzgestell zu messen. Das PKG kann gemessen werden, indem ein Stethoskop in engen Kontakt mit der Fläche bzw. der Oberfläche der Haut in der Nähe des Herzens gebracht wird und indem Geräusche unter Verwendung des Stethoskops aufgezeichnet werden. Das PPG kann auf eine solche Weise gemessen werden, dass Licht zu einem Blutgefäß in der Nähe der Haut unter Verwendung eines Sensors, der als ein Paar aus einer lichtemittierenden Einheit und einer lichtempfangenden Einheit ausgeführt ist, abgestrahlt wird und die Lichtmenge, die von dem Blutgefäß reflektiert (oder durchgelassen) wird, gemessen wird.
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Allerdings können Verzerrungen bei den Signalen auftreten, wenn der Zustand eines Kontakts zwischen einem Fahrer und den Sensoren nicht stabil ist, oder wenn externes Rauschen vorliegt, und deshalb wird ein neues Verfahren zum gleichmäßigen Erhalten von Signalen benötigt.
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Das heißt, dass es verschiedene Umgebungsgrößen gibt, welche eine Verbindung bzw. Kupplung zwischen dem Sensor und dem menschlichen Körper verschlechtern. Es gibt auch Situationen, in welchen die Ausgabe der Sensoren unter manchen bestimmten Umgebungsbedingungen minderwertig wird.
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Darum ist es ein Plan zum Überwinden solcher Nachteile, eine Kombination von verschiedenen Arten von Herzfrequenzsensoren zu nutzen. Der Grund dafür ist, dass ihre Empfindlichkeit auf jeweilige Umgebungsgrößen sich abhängig von der Art des Sensors unterscheiden.
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Die folgenden Tabellen zeigen ein Beispiel von Unterschieden zwischen en Empfindlichkeiten der Sensoren und ein Beispiel, bei welchem verschiedene Arten von Sensoren in Kombination verwendet werden. Tabelle 1
| | Feuchtigkeit | Dicke der Kleidung | Sitzhaltung |
| EKG | Sehr empfindlich | Leicht empfindlich | Unempfindlich |
| PKG | Unempfindlich | Sehr empfindlich | Leicht empfindlich |
| BKG | Unempfindlich | Unempfindlich | Empfindlich |
| PPG | Unempfindlich | Leicht empfindlich | Unempfindlich |
Tabelle 2
| | Sitzpolster | Sitzrückenlehne |
| EKG | Kontaktfläche mit linkem und rechtem Oberschenkel | Kontaktfläche mit linkem und rechtem Lendenwirbel |
| PKG | Nicht anwendbar | Mittlere Abschnitte des Thorakalbogens |
| BKG | Kontaktfläche mit Hüfte | Linke und rechte Bereiche des Rückens |
| PPG | Kontaktfläche mit Oberschenkeln | Nicht anwendbar |
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1 stellt die Positionen dar, an welchen einzelne Sensoren eingebaut sind, welche für die jeweiligen Sensoren detailliert beschrieben werden.
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Indes sammelt die Steuerungseinheit die Wellenformen der Herzfrequenzsensoren 500 für die jeweiligen Sensorarten, berechnet die Genauigkeiten der Wellenformen für die jeweiligen Sensorarten zu jeder Zeiteinheit, wählt unter den Wellenformen zu jeder Zeiteinheit eine Wellenform, welche die höchste Genauigkeit aufweist, und berechnet dann die Herzfrequenz auf der Grundlage der ausgewählten Wellenform. Für diesen Vorgang sind die Herzfrequenzsensoren 500 als eine Mehrzahl von Sensoren für jede Art ausgeführt. Die Steuerungseinheit kann repräsentative Wellenformen für die jeweiligen Arten von Herzfrequenzsensoren auswählen, die Genauigkeiten der ausgewählten Wellenformen zu jeder Zeiteinheit berechnen, zu jeder Zeiteinheit eine Wellenform auswählen, welche die höchste Genauigkeit aufweist, und eine Herzfrequenz auf der Grundlage der ausgewählten Wellenform berechnen.
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Das heißt, dass, wie in 2 dargestellt, die Steuerungseinheit Wellenformen für jede Art von Sensor evaluiert. Kriterien für die Evaluierung können solche Elemente aufweisen wie beispielsweise ob jedes Signal saturiert wurde, ob eine Basislinie wandert, der Grad der Verzerrung von Wellenformen, der Vergleich von Energie in einem Frequenzbereich, und Energie des Signals in einem Zeitbereich.
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Wie in dem Beispiel in der Zeichnung dargestellt, wird eine Evaluierung zu jeder Zeiteinheit, beispielsweise t1, t2 und t3, durchgeführt. Wenn beispielsweise bei t1 bestimmt bzw. ermittelt (kurz: bestimmt) wird, dass die Wellenform eines PPG die höchste Genauigkeit aufweist, bei t2 bestimmt wird, dass die Wellenform eines BKG die höchste Genauigkeit aufweist, bei t3 bestimmt wird, dass die Wellenform eines EKG die höchste Genauigkeit aufweist, und bei t4 bestimmt wird, dass die Wellenform eines PPG die höchste Genauigkeit aufweist, werden die Herzfrequenzen jeweils berechnet, indem die verschiedenen Wellenformen zu den jeweiligen Zeiteinheiten verwendet werden. Weil darüber hinaus dieses Berechnungsverfahren die Ergebnisse von Berechnungen verwendet, während es Wellenformen verschiebt, können genauere Ergebnisse erzielt werden, wenn Zeitunterschiede, welche in dem Moment auftreten können, in welchem jede Wellenlänge sich verschiebt (ein Verschiebungszeitpunkt), korrigiert werden.
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Indes ist es auch möglich, als solche Sensoren eine Mehrzahl von Sensoren für jede Sensorart bereitzustellen, und eine Wellenform als die repräsentative Wellenform der entsprechenden Art von Sensor zu nutzen, die durch einen optimalen Sensor unter bzw. aus den Sensoren abgeleitet wurde.
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Die Herzfrequenzsensoren 500 können beispielsweise EKG-Sensoren 510 aufweisen. Die EKG-Sensoren 510 können so bereitgestellt sein, dass jeweils Paare 510 und 520 von EKG-Sensoren an der Sitzrückenlehne 100 und dem Sitzpolster 300 bereitgestellt sind, und die Steuerungseinheit eine Mehrzahl von EKG-Messkreisanschlüssen konfiguriert, indem sie die Mehrzahl von EKG-Sensoren 510 kombiniert, so dass eine Mehrzahl von dem EKG zugehörigen Wellenformen abgeleitet wird.
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Darüber hinaus kann die Steuerungseinheit die Größen der R-Zacke und der P-Zacke jeder dem EKG zugehörigen Wellenform messen und eine Wellenform als die repräsentative Wellenform auswählen, bei welcher die Größe einer R-Zacke fünfmal so groß wie die einer P-Zacke oder größer ist. Alternativ kann die Steuerungseinheit die R-Zacke und die T-Zacke jeder dem EKG zugehörigen Wellenform messen und eine Wellenform als die repräsentative EKG-Wellenform auswählen, bei welcher eine Größe einer R-Zacke dreimal so groß wie die einer T-Zacke oder größer ist.
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4 ist ein Diagramm, welches die Wellenform eines theoretischen EKGs darstellt. Das heißt, dass die EKG-Sensoren mindestens als ein Paar (zwei Sensoren) ausgeführt sein müssen, um ein einzelnes Signal zu messen, und mindestens zwei Paare von Sensoren sind in einem Rücken-Kontaktabschnitt bzw. einem Hüften-Kontaktabschnitt des Sitzes angeordnet. Dementsprechend können, wenn die Kontaktposition sich wegen einer Veränderung der Haltung des Fahrgastes geändert hat, Kombinationen von verschiedenen Sensoren gewählt werden.
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In Abhängigkeit der Kombination, wie zwei Sensoren aus n Sensoren ausgewählt werden, sind „n über 2” Kombinationen bzw. „Auswahl von 2 aus n ohne Berücksichtigung der Reihenfolge und ohne Zurücklegen” Kombinationen bzw. n!/(2!·(n – 2)!) Kombinationen möglich, und es ist möglich, einzelne Anschlüsse des EKGs zu konfigurieren. Da die Stärke des Kontakts zwischen den in einzelnen Abschnitten des Sitzes angeordneten Sensoren und der Körperfläche bzw. Körperoberfläche sich in Abhängigkeit von der Haltung eines Untersuchten (Fahrgastes) ändert, wird der Zustand des Kontakts des einzelnen Sensors in Echtzeit bestimmt, und Anschlüsse, von welchen erwartet wird, dass erwünschte Signale ausgegeben werden, werden ausgewählt.
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Um die grundlegenden Signalqualitäten bzw. Signaleigenschaften der ausgewählten Anschlüsse zu evaluieren, werden die Größen der R-Zacke, der P-Zacke und der T-Zacke jedes Signals gemessen. Die Verhältnisse der Größen der Zacken werden berechnet, und Signale, welche in geeigneter Weise die Verhältnisse von R-Zacke zu P-Zacke von 5:1 oder mehr und die Verhältnisse von R-Zacke zu T-Zacke von 3:1 oder mehr erfüllen, werden ausgewählt und als Signale hoher Qualität definiert, und das optimale EKG-Signal wird unter den definierten EKG-Signalen ausgewählt.
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Für eine Bezugnahme ist ein Elektrokardiogramm, also das EKG, ein Diagramm eines Wirkstroms, der erhalten wird, indem an zwei außerhalb des Körpers liegenden Punkten die Spannung gemessen wird, die fließt, wenn ein Herzmuskel aktiviert wird. Das EKG findet in den Bereichen der Diagnose von verschiedenen Arten von Arrhythmie oder elektrolytischen Störungen oder der Untersuchung und Bestätigung des Bestehens einer Abnormalität des Herzens während des Durchführens einer Operation breite Anwendung, sowie auch bei Herzkrankheiten wie der Herzstenose oder dem Herzinfarkt, und ist für die Diagnose von Herzkrankheiten sehr wichtig.
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Eine Herzfrequenzvariabilität (HRV, abgeleitet vom entsprechenden englischen Begriff „Heart Rate Variability”) ist ein Index, welcher benötigt wird, um die Zeitintervalle zwischen den R-Zacken des EKGs zu messen und physiologische Zustände zu prüfen. Für eine normale Person tritt eine Variation in dem R-R-Zacken-Intervall auf, weil das autonome Nervensystem den Teil reizt, der den Herzrhythmus erzeugt. Wenn die Variation in dem R-R-Zacken-Intervall analysiert wird, kann also die Aktivität des sympathischen/parasympathischen Nervensystems, welches das autonome Nervensystem bildet, erfasst werden. Es ist gut bekannt, dass die Aktivität des sympathischen/parasympathischen Nervensystems eine der empfindlichen Größen ist, welche den Stresszustand des Körpers wie gewünscht widerspiegeln.
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Indes ist 5 ein Diagramm, welches die Wellenform eines theoretischen BKGs darstellt. Die Herzfrequenzsensoren können BKG-Sensoren 550 aufweisen.
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Die BKG-Sensoren 550 können einzeln an der Rückenlehne 100 und an dem Sitzpolster 300 bereitgestellt sein, wie durch Bezugszeichen 550 und 560 kenntlich gemacht. Eine Mehrzahl von BKG-Sensoren 550 ist bereitgestellt, und die Steuerungseinheit kann eine Mehrzahl von dem BKG zugehörigen Wellenformen für die jeweiligen BKG-Sensoren 550 ableiten, die Größe eines I-J-Signals mit der Größe eines Rauschsignals für jede Wellenform vergleichen und eine Wellenform als die repräsentative BKG-Wellenform auswählen, bei welcher die Größe eines I-J-Signals siebenmal so groß wie die eines Rauschsignals oder größer ist.
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Als die BKG-Sensoren sind als piezoelektrische Elemente ausgeführte Sensoren in einem Hüften-Kontaktabschnitt angeordnet, weil dem Prinzip des BKG die Rückstoßkraft zugrunde liegt, durch welche der Blutfluss aus dem Herz ausgestoßen wird. Die ausgegebene Wellenform des BKG kann in Abhängigkeit von dem Zustand des Kontakts zwischen dem Untersuchten und den Flächen bzw. Oberflächen der Sensoren variieren, weil sich die Winkel zwischen einem Blutgefäß und den BKG-Sensoren in Abhängigkeit von der Haltung eines Benutzers (des Untersuchten) ändern. Vier (2·2-Anordnung) oder mehr BKG-Sensoren sind in dem Hüften-Kontaktabschnitt angeordnet, so dass Signale in Übereinstimmung mit Veränderungen in der Haltung des Untersuchten, Unterschieden in der Position des Kontakts, der dem Schwerpunkt des Körpers des Untersuchten zugeordnet werden kann, usw., erhalten werden können. In dem Fall jedes BKG-Signals wird die Größe eines I-J-Signals mit einem Rauschniveau verglichen, so dass BKG-Signale, bei welchen die Größe eines I-J-Signals siebenmal so groß ist wie ein Rauschniveau oder größer als Signale hoher Qualität definiert werden, und ein optimales BKG-Signal unter den Signalen hoher Qualität ausgewählt wird.
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Für eine Bezugnahme bezieht sich das BKG auf ein Ballistokardiogramm, welches ein Verfahren darstellt, welches, wenn das Herz Blut ausstößt, eine Reaktion auf den Ausstoß misst und dann den Zustand des Herzens beurteilt. Dieses BKG wird erhalten, indem direkt eine feine Veränderung einer Beschleunigung oder eine Veränderung beim Gewicht des Körpers gemessen wird, die durch die Reaktion auf den Ausstoß eines Blutflusses verursacht wird, und es soll die Größen, Zeitintervalle oder Gradienten der Signals bestimmen. Von diesen Elementen wird die Größe des I-J-Signals als das Hauptziel der Analyse verwendet.
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Bei dem auf der Grundlage der R-Zacke der EKG-Wellenform angezeigten BKG-Signal in Abhängigkeit der Zeit bezeichnet I eine Signalausgabe, wenn das Herz Blut durch die Hauptarterie ausstößt, und J bezeichnet eine Signalausgabe, wenn Blut sich durch den unteren Teil des Körpers nach unten bewegt, wobei die Zusammenziehungskraft der linken Herzkammer anhand der Größe des I-J-Signals abgeschätzt werden kann.
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Indes können die Herzfrequenzsensoren 500 PKG-Sensoren 530 aufweisen. Die PKG-Sensoren 530 sind an der Sitzrückenlehne 100 bereitgestellt. Insbesondere kann eine Mehrzahl von PKG-Sensoren 530 in einer Reihe an der Sitzrückenlehne 100 in einer vertikalen Richtung bereitgestellt sein.
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Die Mehrzahl von PKG-Sensoren 530 ist bereitgestellt, und die Steuerungseinheit kann eine Mehrzahl von dem PKG zugehörigen Wellenformen für die jeweiligen PKG-Sensoren 530 ableiten, die maximale Amplitude eines ersten Herzgeräusches mit der Größe eines Rauschsignals für jede Wellenform vergleichen und eine Wellenform als die repräsentative PKG-Wellenform auswählen, bei welcher die maximale Amplitude eines ersten Herzgeräusches fünfmal so groß ist wie das Rauschsignal oder größer.
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Alternativ ist eine Mehrzahl von PKG-Sensoren 530 bereitgestellt, und die Steuerungseinheit kann eine Mehrzahl von dem PKG zugehörigen Wellenformen für die jeweiligen PKG-Sensoren 530 ableiten, die maximale Amplitude eines zweiten Herzgeräusches mit der Größe eines Rauschsignals für jede Wellenform vergleichen und eine Wellenform als die repräsentative PKG-Wellenform auswählen, bei welcher die maximale Amplitude eines zweiten Herzgeräusches dreimal so groß ist wie das Rauschsignal oder größer.
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Die PKG-Sensoren sind an der Rückenlehne des Sitzes angeordnet, so dass sie die Geräusche aufzeichnen, die auftreten, wenn die Herzklappen öffnen und schließen, und setzt sich aus einem hochempfindlichen Mikrofon und einer schallsammelnden Struktur zusammen. Da die Körperform jeder Person unterschiedlich ist, unterscheidet sich auch ein Abschnitt, in welchem die Sitzrückenlehne und das Herz sich decken bzw. einander entsprechen, so dass die PKG-Sensoren an der Sitzrückenlehne in der vertikalen Richtung angeordnet sind. Wenn PKG-Signale Bedingungen erfüllen, bei welchen die maximale Amplitude eines ersten Herzgeräuschs und die maximale Amplitude eines zweiten Herzgeräuschs einem Fünffachen oder mehr bzw. einem Dreifachen oder mehr des Rauschniveaus entsprechen, werden die PKG-Signale als Signale hoher Qualität definiert, und ein optimales PKG-Signal wird unter bzw. aus den Signalen hoher Qualität gewählt.
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Für eine Bezugnahme bezeichnet das PKG ein Phonokardiogramm, welches genutzt wird, um die Periode der Herzfrequenz zu erfassen oder Herzkrankheiten zu analysieren, indem Geräusche außerhalb des Körpers gemessen werden, welche durch Vibrationen verursacht werden, welche auftreten, wenn die Herzklappen öffnen und schließen. Während das Herz sich zusammenzieht bzw. drückt und Blut durch den gesamten Körper pumpt, wenn die Mitralklappe schließt und die Aortenklappe öffnet, wird ein erstes Herzgeräusch erzeugt. Während neues Blut in die linke Herzkammer eintritt, wenn das arterielle Blut aus dem Herzen austritt und dann die Mitralklappe öffnet und die Aortenklappe schließt, wird ein zweites Herzklappengeräusch erzeugt.
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Indes können die Herzfrequenzsensoren 500 PPG-Sensoren 540 aufweisen. Die PPG-Sensoren 540 können an Positionen des Sitzposters 300 angeordnet sein, welche mit den Oberschenkeln des Fahrgastes in Berührung kommen.
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Eine Mehrzahl von PPG-Sensoren 540 kann bereitgestellt sein, und die Steuerungseinheit kann eine Mehrzahl von dem PPG zugehörigen Wellenformen für die jeweiligen PPG-Sensoren 540 ableiten und aus der Mehrzahl von Wellenformen eine Wellenform als die repräsentative PPG-Wellenform auswählen, bei welcher eine größte Zahl von Frequenzkomponenten in einem Bereich von 0,5 Hz bis 2 Hz vorliegt.
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Die PPG-Sensoren sind so ausgeführt, dass sie hocheffiziente lichtemittierende Dioden (LEDs) verwenden, welche nahinfrarote Strahlen und rote Wellenlängenbereiche aufweisen, um die PPG-Messungen vorzunehmen, während sie den Sitz und die Kleidung des Fahrgastes durchdringen, und sie sind vertikal eingerichtet, so dass sie in Kontakt mit den Rückseiten der Oberschenkel der Fahrgäste kommen, wo es relativ dicke Blutgefäße gibt. Die PPG-Signale werden einer schnellen Fourier-Transformation (FFT, abgeleitet vom entsprechenden englischen Begriff „Fast Fourier Transform”) unterzogen, so dass Kanäle, welche eine höhere Zahl von Frequenzkomponenten mit einer Periode von 0,5 Hz bis 2 Hz aufweisen, als Kandidaten für Signale hoher Qualität definiert werden, und dann ein optimales Signal, nachdem ein Abgleichen mit einer Vorlage unter Verwendung einer grundlegenden PPG-Wellenform durchgeführt wurde, ausgewählt wird.
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Für eine Bezugnahme ist das PPG ein Verfahren, die Wellenform von Blut unter Verwendung von Licht zu messen, denn wenn das Blut periodisch durch das Herz ausgepumpt wird, fließt das But in der Form einer gleichmäßigen Welle durch Blutgefäße. Wenn in diesem Fall die Wellenform gemessen wird, indem zwei Wellenlängenbänder verwendet werden und Messwerte verglichen werden, kann eine Sauerstoffsättigung im Blut gemessen werden.
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3 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Überwachen der Herzfrequenz eines Fahrgastes gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt. Das Verfahren zum Überwachen der Herzfrequenz eines Fahrgastes gemäß der vorliegenden Erfindung weist den Sammelschritt S100 des Sammelns von Wellenformen von einer Mehrzahl von verschiedenen Arten von Herzfrequenzsensoren, die an einem Sitzpolster oder einer Sitzrückenlehne bereitgestellt sind, für die jeweiligen Sensorarten auf; den Berechnungsschritt S200 des Berechnens von Genauigkeiten der Wellenformen für jeweilige Sensorarten zu jeder Zeiteinheit; den Auswahlschritt S300 des Auswählens einer Wellenform, welche die höchste Genauigkeit aufweist, zu jeder Zeiteinheit; und den Berechnungsschritt S400 des Berechnens einer Herzfrequenz auf der Grundlage der ausgewählten Wellenform.
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Außerdem kann das Verfahren darüber hinaus den Schritt S500 des Bestimmens des körperlichen Zustands oder ähnliches des Fahrgastes unter Verwendung der berechneten Herzfrequenz aufweisen, und den Schritt S600, nach Schritt S500, des Bereitstellens einer Dienstleistung wie beispielsweise einer Warnung unter Verwendung einer Stimme, einer Bewegung oder einer Berührung, oder eines Anrufes bei einem Krankenhaus, oder einer einfachen Diagnose.
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Wie oben beschrieben sind das System und das Verfahren zum Überwachen der Herzfrequenz eines Fahrgastes, welche die obige Ausgestaltung aufweisen, dahingehend vorteilhaft, dass für eine Mehrzahl von verschiedenen Arten von Sensoren, und sogar für dieselbe Art von Sensor, das optimale Signal unter einer Mehrzahl von Signalen periodisch evaluiert und ausgewählt wird, so dass zuverlässig eine relativ genaue Herzfrequenz erhalten wird.
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Um die Erklärung zu vereinfachen und eine genaue Definition in den beigefügten Ansprüchen zu ermöglichen, werden die Begriffe „niedriger” etc. verwendet, um Elemente der beispielhaften Ausführung zu bezeichnen mit Bezug auf die Positionierung dieser Elemente wie in den Zeichnungen dargestellt.
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Die vorangehenden Beschreibungen bestimmter beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindungen wurden zum Zweck der Veranschaulichung und Beschreibung aufgezeigt. Es ist nicht beabsichtigt, dass sie vollständig sein sollen, oder die Erfindung auf die genau offenbarten Formen beschränken sollen, und offenbar sind viele Änderungen und Variationen im Licht der obigen Lehre möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden gewählt und beschrieben, um bestimmte Prinzipien der Erfindung und ihre praktische Anwendung zu beschreiben, so dass Fachmänner in die Lage versetzt werden, sowohl verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, als auch verschiedenen Alternativen und Abwandlungen davon herzustellen und zu verwenden. Es ist vorgesehen, dass der Schutzumfang der Erfindung durch die angehängten Ansprüche und ihre Entsprechungen definiert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2012-0085070 [0001]
- JP 2011-024902 A [0006]
- KR 0736721 B [0007]
