DE102012202649B4

DE102012202649B4 - Vorrichtung zur Erfassung der Fahrtüchtigkeit des Fahrzeugführers eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102012202649B4
Application number: DE102012202649.5A
Authority: DE
Inventors: Marcus T. Kandler
Original assignee: Joyson Safety Systems Germany GmbH
Current assignee: Joyson Safety Systems Germany GmbH
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2012-02-21
Publication date: 2024-02-08
Anticipated expiration: 2032-02-22
Also published as: DE102012202649A1

Abstract

Vorrichtung zur Erfassung einer Fahrtüchtigkeit eines Fahrzeugführers eines Kraftfahrzeugs, die aufweist:- mindestens eine in das Kraftfahrzeug integrierte Analysevorrichtung (5, 3, 220), die dazu ausgebildet und vorgesehen ist, mindestens eine Analyt-Substanz, die der menschliche Körper des Fahrzeugführers im Falle einer Krankheit und/oder unter Einwirkung einer psychoaktiven Substanz abgibt, zu detektieren,- eine Auswerteinheit (6, 7, 230), die in Abhängigkeit davon, ob und/oder in welchem Maße die Analysevorrichtung (5, 3) mindestens eine Analyt-Substanz detektiert, Informationen zur Fahrtüchtigkeit des Fahrzeugführers erstellt, und- Mittel (8) zur Bereitstellung der Informationen zur Fahrtüchtigkeit oder aus diesen abgeleiteter Informationen an den Fahrzeugführer und/oder ein Fahrerassistenzsystem,- wobei die Analysevorrichtung (5, 3) aufweist:- ein Sensormaterial (5), das auf mindestens einer Fahrzeugkomponente (1) im Innenraum des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, wobei das Sensormaterial (5) in Form flächiger Reaktivbereiche auf der mindestens einen Fahrzeugkomponente angeordnet ist, und wobei das Sensormaterial (5) derart ausgebildet ist, dass es bei chemischer Reaktion mit mindestens einer Analyt-Substanz, die der menschliche Körper des Fahrzeugführers im Falle einer Krankheit und/oder unter Einwirkung einer psychoaktiven Substanz abgibt, mindestens eine optische Eigenschaft ändert oder erzeugt, und- eine im Kraftfahrzeug angeordnete Erfassungsvorrichtung (3, 110, 130), die geeignet ist, eine Änderung oder Erzeugung der optischen Eigenschaft des Sensormaterials (5) zu erfassen, und wobei- die Erfassungsvorrichtung (3) als Kamera ausgebildet ist, die den Innenraum des Kraftfahrzeugs oder einen Bereich des Innenraums des Kraftfahrzeugs überwacht und Licht im sichtbaren und/oder im infraroten und/oder im ultravioletten Spektralbereich erfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung der Fahrtüchtigkeit des Fahrzeugführers eines Kraftfahrzeugs.
Hauptunfallursache für zahlreiche Verkehrsunfälle ist die Beeinträchtigung des Fahrzeugführers durch psychoaktive Substanzen wie z.B. Alkohol, Drogen und bestimmte Medikamente. Auch akute Zuspitzungen von Erkrankungen des Fahrzeugführers, wie beispielsweise das Erleiden eines Herzinfarktes oder eines epileptischen Anfalles während der Fahrt, können zu Verkehrsunfällen führen.
Zur Reduzierung von Verkehrsunfällen, die durch psychoaktive Substanzen herbeigeführt sind, ist es bekannt, Alkoholtestgeräte fest in ein Kraftfahrzeug einzubauen. Vor Fahrtantritt muss der Fahrzeugführer nachweisen, dass er keinen Alkohol im Blut hat, ansonsten startet das Kraftfahrzeug nicht. Auch ist es bekannt, Untersuchungen zum Alkoholgehalt des Blutes durch optische Systeme vorzunehmen, wobei beispielsweise ein Laser Parameter des Blutes in einem auf eine Testfläche gelegten Daumen ermittelt und auf der Grundlage der gemessenen Blutparameter die Fahrtüchtigkeit bestimmt wird.
Die bekannten Systeme zur Erfassung der Fahrtüchtigkeit eines Fahrzeugführers benötigen jedoch die aktive Mitwirkung des Fahrzeugführers. Dies kann zu Fehlbedienungen führen und mit einem Lästigkeitseffekt verbunden sein, der den Fahrzeugführer dazu veranlassen kann, das Überprüfungssystem zu übergehen oder insgesamt zu deaktivieren.
Die WO 2008 / 090 464 A2 beschreibt eine Vorrichtung zur Erfassung der Fahrtüchtigkeit eines Fahrzeugführers eines Kraftfahrzeugs, die eine in das Kraftfahrzeug integrierte Analysevorrichtung in Form eines Alkoholdetektors und eine Auswerteeinheit in Form einer ECU aufweist. Bei mangelnder Fahrtüchtigkeit des Fahrzeugführers verweigert die ECU einen Motorstart.
In der US 2005 / 0 087 382 A1 ist ein transdermaler, galvanischer Sensor beschrieben, der über die Haut abgeschiedenen Alkohol einer Person erfasst.
In der US 5 944 661 A1 ein Sensor zum Messen transdermalen Alkohols beschrieben, der einen Sensorsteuerschaltkreis umfasst, der ein Potential einer Sensorelektrode konstant gegenüber dem Potential einer Gegenelektrode hält.
Die US 2008 / 0 146 892 A1 beschreibt Systeme und Verfahren zur Überwachung verschiedener physiologischer und umweltbezogener Faktoren.
Die EP 2 100 763 A1 beschreibt die Verwendung einer Wärmebildkamera zur Verifizierung der Identität einer Person, die sich zum Beispiel auf einem Fahrersitz befindet.
Bei dem in der US 2008 / 0 069 403 A1 beschriebenen System dient eine Infrarotquelle einer Gesichtserkennung eines Fahrzeugführers.
Bei dem in der US 2003 / 0 120 139 A1 beschriebenen System erfolgt mittels Sensoren eine Messung einer Konzentration von Alkohol in der Luft.
Der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erfassung der Fahrtüchtigkeit des Fahrzeugführers eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, die es ohne die aktive Mitwirkung des Fahrzeugführers ermöglicht, das Vorhandensein von Substanzen im Körper des Fahrzeugführers festzustellen, die die Fahrzeugführung beeinträchtigen. Des weiteren sollen Fahrzeugkomponenten bereitgestellt werden, die in einer solchen Vorrichtung einsetzbar sind.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Fahrzeugkomponente mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Danach stellt die Erfindung eine Vorrichtung zur Erfassung der Fahrtüchtigkeit des Fahrzeugführers eines Kraftfahrzeugs zur Verfügung, die mindestens eine in das Kraftfahrzeug integrierte Analysevorrichtung aufweist, die dazu ausgebildet und vorgesehen ist, mindestens eine Analyt-Substanz, die der menschliche Körper des Fahrzeugführers im Falle einer Krankheit und/oder unter Einwirkung einer psychoaktiven Substanz abgibt, zu detektieren. Des Weiteren ist eine Auswerteinheit vorgesehen, die in Abhängigkeit davon, ob und/oder in welchem Maße die Analysevorrichtung mindestens eine Analyt-Substanz detektiert, Informationen zur Fahrtüchtigkeit des Fahrzeugführers erstellt. Es sind des Weiteren Mittel zur Bereitstellung der Informationen zur Fahrtüchtigkeit oder aus diesen abgeleiteter Informationen an den Fahrzeugführer und/oder ein Fahrerassistenzsystem vorgesehen, so dass für den Fall, dass der Fahrzeugführers unter dem Einfluss einer Krankheit und/oder einer psychoaktiven Substanz steht, er entsprechend informiert und/oder die Fahrt automatisch verhindert oder abgebrochen werden kann.
Die erfindungsgemäße Lösung beruht somit auf dem Gedanken, eine Analyt-Substanz, die der menschliche Körper im Falle einer Krankheit und/oder unter Einwirkung einer psychoaktiven Substanz abgibt, wie z. B. Alkohole, Amine, Zucker oder Metall-Ionen, im Fahrzeug zu detektieren. Bei Detektion einer solchen Substanz werden der Fahrzeugführer und/oder ein Fahrerassistenzsystem automatisch entsprechend informiert. Ein entsprechend informiertes Fahrerassistenzsystem kann beispielsweise einen Motorstart unterbinden oder derart in eine bereits bestehende Fahrt eingreifen, dass das Fahrzeug zum Stehen kommt.
Die Erfindung ermöglicht in effizienter Weise das Erkennen der Fahruntüchtigkeit eines Fahrzeugführers, ohne dabei eine direkte Bedienung einzufordern, und hilft dadurch, die Benutzung psychoaktiver Substanzen im Straßenverkehr zu bekämpfen. Des Weiteren ermöglicht die Erfindung, Krankheitszustände des Fahrzeugsführers zu erkennen, die akut zu einer Beeinträchtigung des Straßenverkehrs führen können.
Dabei ist vorgesehen, dass die Analysevorrichtung mindestens ein Sensormaterial aufweist, das auf mindestens einer Fahrzeugkomponente im Innenraum des Fahrzeugs angeordnet ist. Das Sensormaterial ist derart ausgebildet, dass es bei chemischer Reaktion mit mindestens einer Analyt-Substanz, die der menschliche Körper des Fahrzeugführers im Falle einer Krankheit und/oder unter Einwirkung einer psychoaktiven Substanz abgibt, mindestens eine optische Eigenschaft ändert oder erzeugt. Des Weiteren weist die Vorrichtung eine im Kraftfahrzeug angeordnete Erfassungsvorrichtung auf, die dazu vorgesehen ist, eine Änderung oder Erzeugung einer optischen Eigenschaft des Sensormaterials zu erfassen. Von der Auswerteinheit werden dann in Abhängigkeit von den erfassten Informationen über eine Änderung oder Erzeugung einer Eigenschaft des Sensormaterials Informationen zur Fahrtüchtigkeit bereitgestellt bzw. wird eine Bewertung der Fahrtüchtigkeit des Fahrzeugführers vorgenommen.
Dieser Erfindungsaspekt beruht somit auf dem Gedanken, ein Sensormaterial im Inneren des Kraftfahrzeugs auf mindestens einer Fahrzeugkomponente wie beispielsweise einem Lenkrad, einem Schalthebel, einer Kopfstütze oder einer Bedientaste anzuordnen. Das Sensormaterial reagiert chemisch mit mindestens einer Analyt-Substanz, die der menschliche Körper abgibt, wobei diese chemische Reaktion zu der Änderung oder Erzeugung mindestens einer optischen Eigenschaft des Sensormaterials führt. Diese geänderte oder erzeugte optische Eigenschaft wird erfasst und auf ihrer Grundlage eine Bewertung der Fahrtüchtigkeit des Fahrzeugführers vorgenommen.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Sensormaterial derart ausgebildet, dass es bei Verbindung mit einer Analyt-Substanz, die der menschliche Körper des Fahrzeugführers im Falle einer Krankheit und/oder unter Einwirkung einer psychoaktiven Substanz abgibt, eine Farbänderung erfährt. Dementsprechend ist die Erfassungsvorrichtung dazu ausgebildet, eine solche Farbänderung zu erfassen. Die Änderung der optischen Eigenschaft bei chemischer Reaktion des Sensormaterials mit einer Analyt-Substanz äußert sich gemäß dieser Ausführungsvariante somit in einer Farbänderung.
Diese Farbänderung kann sowohl in sichtbarem Bereich als auch im nicht-sichtbaren Bereich des optischen Spektrums liegen, insbesondere im Infrarot- und Ultraviolettbereich. Von Vorteil kann dabei sein, wenn die Farbänderung im für das menschliche Auge nicht sichtbaren Bereich erfolgt, so dass der Fahrzeugführer keine aktiven Hinweise darauf findet, dass seine Fahrtüchtigkeit überprüft wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das Sensormaterial derart ausgebildet, dass es bei Verbindung mit einer Analyt-Substanz elektromagnetische Strahlung abstrahlt. Dementsprechend ist die Erfassungsvorrichtung dazu ausgebildet, die abgestrahlte elektromagnetische Strahlung zu erfassen. Hierzu kann es insbesondere vorgesehen sein, dass das Sensormaterial bei Reaktion mit einer Analyt-Substanz Lumineszenz aufweist. Die dabei emittierte elektromagnetische Strahlung wird durch die Erfassungsvorrichtung erfasst.
Lumineszenz bedeutet allgemein das Aussenden optischer Strahlung durch ein System, wobei das Aussenden der Strahlung durch unterschiedliche Vorgänge angeregt sein kann. Im Kontext der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Sensormaterial durch eine chemische Reaktion mit der Analyt-Substanz angeregt wird, wobei beim Übergang von dem angeregten Zustand zum Grundzustand optische Strahlung abgestrahlt und durch die Erfassungsvorrichtung erfasst wird. Die Lumineszenz äußert sich beispielsweise durch Fluoreszenz, d. h. die kurzzeitige, spontane Emission von Licht vom Übergang eines durch die chemische Reaktion angeregten Zustands in einen Zustand niedrigerer Energie. Alternativ kann auch eine Phosphoreszenz des Sensormaterials vorliegen.
Bei dieser Ausführungsvariante ändert sich somit eine optische Eigenschaft des Sensormaterials bzw. wird eine optische Eigenschaft dadurch erzeugt, dass das Sensormaterial durch die chemische Reaktion mit der Analyt-Substanz elektromagnetische Strahlung abgibt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist in einer Ausführungsvariante vorgesehen, dass die abgestrahlte elektromagnetische Strahlung Licht im für das menschliche Auge nicht sichtbaren Spektrum aufweist, so dass die Erfassung der Fahrtüchtigkeit des Fahrzeugführers für diesen unbemerkt und ohne diesen zu stören erfolgen kann.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann die Vorrichtung des Weiteren eine im Kraftfahrzeug angeordnete Sendevorrichtung umfassen, die elektromagnetische Strahlung aussendet, die vom Sensormaterial reflektiert oder transmittiert wird oder dieses zu Lumineszenz anreget. Die reflektierte, transmittierte oder durch Lumineszenz abgestrahlte Strahlung wird durch die Erfassungseinrichtung erfasst und durch die Auswerteinheit ausgewertet. Dabei ist vorgesehen, dass die optischen Eigenschaften der reflektierten, transmittierten und/oder durch Lumineszenz abgestrahlten Strahlung davon abhängen, ob das Sensormaterial eine Verbindung mit mindestens einer Analyt-Substanz eingegangen ist oder nicht.
Dieser Erfindungsaspekt sieht somit ein aktives Bestrahlen des Sensormaterials mit Licht einer bestimmten Wellenlänge oder eines bestimmten Spektrums von Wellenlängen vor. Das empfangene Licht wird beispielsweise in Abhängigkeit davon, ob das Sensormaterial eine Verbindung mit mindestens einer Analyt-Substanz eingegangen ist, mit unterschiedlichen Charakteristika reflektiert oder transmittiert. Beispielsweise wird eine bestimmte Wellenlänge bei Verbindung des Sensormaterials mit einer Analyt-Substanz in verstärktem oder reduziertem Maße absorbiert bzw. transmittiert und/oder reflektiert. Auch kann vorgesehen sein, dass erst durch das bestrahlte Licht das Sensormaterial zu einer Lumineszenz angeregt wird (Photolumineszenz), wobei das Auftreten von Lumineszenz oder die Wellenlänge des durch Lumineszenz abgestrahlten Lichtes davon abhängen, ob das Sensormaterial eine Verbindung mit mindestens einer Analyt-Substanz eingegangen ist.
Durch das aktive Einstrahlen von Licht auf das Sensormaterial werden somit zusätzliche Möglichkeiten bereitgestellt, die Änderung oder Erzeugung einer optischen Eigenschaft bei chemischer Reaktion des Sensormaterials mit der Analyt-Substanz auszulösen und festzustellen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass dem Sensormaterial ein Referenzmaterial zugeordnet ist, welches konstante optische Eigenschaften besitzt, die durch die Erfassungsvorrichtung erfassbar sind. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Referenzmaterial die gleichen oder ähnliche optische Eigenschaften aufweist wie diejenigen, die das Sensormaterial bei Reaktion mit einer Analyt-Substanz annimmt. Die Bereitstellung eines Referenzmaterials erleichtert die Auswertung der Änderung oder Erzeugung einer optischen Eigenschaft des Sensormaterials insofern, als über Kontrast- bzw. Intensitätsunterschiede im erfassten Bild leichter eine Aussage darüber getroffen werden kann, ob und in welchem Maße eine Änderung oder Erzeugung einer optischen Eigenschaft des Sensormaterials erfolgte.
Das Sensormaterial ist in einer Ausgestaltung auf der Oberfläche des Fahrzeuglenkrads und/oder eines Bedienteils, z. B. eines Schalthebels oder Tastelements des Fahrzeugs angeordnet. Das Sensormaterial ist dabei bevorzugt derart ausgebildet, dass es eine Verbindung mit einer Analyt-Substanz eingeht, die der menschliche Körper im Falle einer Krankheit und/oder unter Einwirkung einer psychoaktiven Substanz über die menschliche Haut abgibt. Über die Haut abgegebene Analyt-Substanz bewirkt somit eine Änderung oder Erzeugung einer optischen Eigenschaft des Sensormaterials auf der Oberfläche desjenigen Fahrzeugteils, das der Fahrzeugführer mit seinen Händen anfasst. Grundsätzlich kann jedoch ebenfalls vorgesehen sein, dass das Sensormaterial in Bereichen des Fahrzeugs angeordnet ist, die der Fahrzeugführer nicht berührt. Das Sensormaterial ist für diesen Fall derart ausgebildet, dass es mit Analyt-Substanzen reagiert, die über die Atemluft und/oder Ausdünstungen des menschlichen Körpers abgegeben werden.
Die Integration des Sensormaterials kann in verschiedene Materialien erfolgen, wie z.B. in Nanopartikel, Polymere, Folien und/oder Textilien.
Das Sensormaterial ist in Form flächiger Reaktivbereiche auf einer Fahrzeugkomponente angeordnet. Diese Reaktivbereiche können beispielsweise kreisförmig oder rechteckförmig ausgebildet sein. Sie sind beispielsweise in Kleber oder Folien integriert oder auf Folien aufgedruckt, die auf dem betrachteten Fahrzeugteil aufgeklebt sind. Auch kann vorgesehen sein, dass die Reaktivbereiche unter Verwendung von Nano-Technologie bereitgestellt werden. Für diesen Fall werden sie auch als „Nanospots“ bezeichnet. Die Verwendung von Nano-Technologie kann u.a. mit dem Vorteil einer hohen chemischen Beständigkeit des Sensormaterials verbunden sein.
Dabei kann vorgesehen sein, dass ein Reaktivbereich einen oder mehrere Teilbereiche umfasst, die als Reaktivfläche ausgebildet sind, d. h. Sensormaterial enthalten und dazu vorgesehen sind, mit einer Analyt-Substanz zu reagieren. Des Weiteren können ein oder mehrere Referenzflächen mit stabilen optischen Eigenschaften im Reaktivbereich vorgesehen sein. Eine Reaktivfläche, deren optische Eigenschaften sich bei chemischer Reaktion mit einer Analyt-Substanz ändern, und eine Referenzfläche sind für diesen in einen einzelnen „Spot“ integriert.
Auch kann vorgesehen sein, dass in einen Reaktivbereich mehrere Reaktivflächen ausgebildet sind, die jeweils dazu vorgesehen sind, mit einer anderen Analyt-Substanz zu reagieren. Allgemein liegt es im Rahmen der Erfindung, dass im Fahrzeuginnenraum unterschiedliche Sensormaterialien verwendet werden, die jeweils mit einer bestimmten Analyt-Substanz reagieren und dabei eine optische Eigenschaft verändern oder erzeugen.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das sowohl das Sensormaterial als auch eine Änderung dessen optischer Eigenschaften für das menschliche Auge nicht sichtbar sind. Die Überprüfung der Fahrtüchtigkeit des Fahrzeugführers erfolgt somit vollständig transparent für den Fahrzeugführer.
Die Erfassungseinrichtung, die die Änderung oder Erzeugung einer optischen Eigenschaft des Sensormaterials erfasst, ist als Kamera ausgebildet, die Licht im sichtbaren und/oder im infraroten und/oder im ultravioletten Spektralbereich erfasst. Bei einer solchen Kamera handelt es sich beispielsweise um eine CCD-Kamera bzw. einen CCD-Sensor.
Das Sensormaterial ist beispielsweise auf der Oberfläche des Fahrzeuglenkrads und/oder eines Bedienungsteils des Fahrzeugs angeordnet. Auch kann vorgesehen sein, dass es auf oder in der Kopfstütze angeordnet ist, wobei insbesondere Ausdünstungen des Kopfes gut erfasst werden können. Auch kann das Sensormaterial in einem Luftfilter angeordnet sein, beispielsweise auf der Oberfläche einer in den Luftfilter integrierten Analysevorrichtung zur Analyse der Raumluft.
Die Erfassungseinrichtung ist in einer Ausgestaltung der Erfindung derart positioniert, dass die zu bedienenden Fahrzeugteile erfasst werden. Sofern die Sensormaterialien am Fahrzeuglenkrad, am Schalthebel oder an einem Tastelement angeordnet sind, ist beispielsweise vorgesehen, die Erfassungseinrichtung im Rückspiegel und/oder in einer Innenbeleuchtung des Kraftfahrzeugs anzuordnen, so dass die genannten Teile sicher erfasst werden können.
Wie bereits erwähnt, führt die Auswerteinheit automatisch eine Bewertung der Fahrtüchtigkeit des Fahrzeugführers durch. Hierzu werden beispielsweise die erfassten optischen oder anderen Parameter des Sensormaterials in Bezug auf vordefinierte Grenzwerte oder unter Vergleich mit den optischen Eigenschaften eines ebenfalls erfassten Referenzmaterials ausgewertet. Wenn die Auswertung das Vorhandensein einer Analyt-Substanz ergibt, die der menschliche Körper im Falle einer Krankheit und/oder bei Einwirkung einer psychoaktiven Substanz abgibt, werden beispielsweise Informationen zur Fahrtauglichkeit generiert, die dem Fahrzeugführer optisch und/oder akustisch angezeigt werden. Beispielsweise könnte dem Fahrzeugführer mitgeteilt werden, dass das Vorhandensein einer psychoaktiven Substanz festgestellt wurde und er daher aufgefordert werde, von einer Fahrt mit dem Kraftfahrzeug abzusehen.
Auch ist es denkbar, dass für den Fall, dass das Vorhandensein einer krankheitsbedingten oder psychoaktiven Substanz im Körper des Fahrzeugführers erfasst wurde, automatisch ein Start des Fahrzeugs durch ein Fahrerassistenzsystem verhindert wird, indem beispielsweise ein entsprechendes Signal an den Startmechanismus des Fahrzeugs generiert wird.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind zumindest das Sensormaterial und die Erfassungseinrichtung in ein Bauteil integriert. Weitere Elemente wie die Auswerteinheit und/oder eine optischen und/oder akustische Anzeige können ebenfalls in das Bauteil integriert sein. Die Komponenten des Bauteils können von einem Gehäuse umgeben sein. Ein solches Bauteil kann auch noch nachträglich in ein Kraftfahrzeug integriert werden.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Fahrzeugkomponente, beispielsweise ein Fahrzeuglenkrad, die mindestens ein Sensormaterial aufweist, das derart ausgebildet ist, dass es bei chemischer Reaktion mit mindestens einer Analyt-Substanz, die ein menschlicher Körper im Falle einer Krankheit und/oder unter Einwirkung einer psychoaktiven Substanz abgibt, mindestens eine optische Eigenschaft ändert oder erzeugt.
Ein Verfahren zur Erfassung der Fahrtüchtigkeit des Fahrzeugführers eines Kraftfahrzeugs kann die folgenden Schritte aufweisen:

- Anordnen mindestens eines Sensormaterials auf mindestens einer Fahrzeugkomponente im Innenraum des Fahrzeugs, wobei das Sensormaterial derart ausgebildet ist, dass es bei chemischer Reaktion mit mindestens einer Analyt-Substanz, die der menschliche Körper des Fahrzeugführers im Falle einer Krankheit und/oder unter Einwirkung einer psychoaktiven Substanz abgibt, mindestens eine Eigenschaft ändert oder erzeugt,
- Erfassen einer Änderung oder Erzeugung einer Eigenschaft des Sensormaterials für den Fall, dass der menschliche Körper eines Fahrzeugführers eine Analyt-Substanz abgibt, und
- Vornahme einer automatischen Bewertung der Fahrtüchtigkeit des Fahrzeugführers in Abhängigkeit von den erfassten Informationen über eine Änderung oder Erzeugung einer Eigenschaft des Sensormaterials.

Bei Verbindung des Sensormaterials mit einer Analyt-Substanz werden optische Signale erzeugt, die erfasst und ausgewertet werden. Die Erzeugung solcher optischer Signale erfolgt beispielsweise über eine Lumineszenz, die das Sensormaterial bei chemischer Reaktion mit der Analyt-Substanz ausbildet. Ebenso kann eine Farbänderung des Sensormaterials erfasst und ausgewertet werden, die das Sensormaterial bei Verbindung mit einer Analyt-Substanz erfährt.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung wird bei Verbindung des Sensormaterials mit einer Analyt-Substanz eine elektrische oder elektochemische Eigenschaft des Sensormaterials geändert, wobei die Änderung erfasst und ausgewertet wird.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung der einzelnen Komponenten eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Erfassung der Fahrtüchtigkeit des Fahrzeugführers eines Kraftfahrzeugs;
2A ein Ausführungsbeispiel eines Reaktivbereichs, der eine Reaktivfläche mit einem Sensormaterial und eine Referenzfläche mit einem Referenzmaterial mit stabilen optischen Eigenschaften aufweist;
2B den Reaktivbereich der 2A, wobei die Reaktivfläche nach chemischer Reaktion des Sensormaterials mit einer Analyt-Substanz die optischen Eigenschaften geändert hat;
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Reaktivbereichs, wobei der Reaktivbereich mehrere kreisförmige Reaktivflächen und mehrere kreisförmige Referenzflächen umfasst;
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Reaktivbereichs, wobei der Reaktivbereich eine Mehrzahl in Sektoren angeordneter Reaktivflächen und Referenzflächen umfasst;
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Reaktivbereichs, wobei der Reaktivbereich rechteckig ausgebildet ist und eine Mehrzahl rechteckiger Reaktivflächen und Referenzflächen umfasst;
6A schematisch ein Ausführungsbeispiel einer integrierten Analysevorrichtung, die eine optische Einheit und eine Analyseeinheit umfasst;
6B das Ausführungsbeispiel der 6A, wobei die Analyseeinheit eine aktive Reaktionszone ausbildet;
7A schematisch ein Ausführungsbeispiel einer integrierten Analysevorrichtung, die zwei optische Einheiten und eine Analyseeinheit umfasst;
7B das Ausführungsbeispiel der 7A, wobei die Analyseeinheit eine aktive Reaktionszone ausbildet;
8A schematisch ein Ausführungsbeispiel einer in einen Schalthebel integrierten Analysevorrichtung, die zwei optische Einheiten und eine Analyseeinheit umfasst;
8B das Ausführungsbeispiel der 8A, wobei die Analyseeinheit eine aktive Reaktionszone ausbildet;
9 ein erstes Beispiel einer Vorrichtung zur Erfassung der Fahrtüchtigkeit des Fahrzeugführers eines Kraftfahrzeugs, die dazu ausgebildet ist, Analyt-Substanzen in der Raumluft des Fahrzeuginnenraums zu erfassen; und
10 ein zweites Beispiel einer Vorrichtung zur Erfassung der Fahrtüchtigkeit des Fahrzeugführers eines Kraftfahrzeugs, die dazu ausgebildet ist, Analyt-Substanzen in der Raumluft des Fahrzeuginnenraums zu erfassen.

Die 1 stellt einen Teilbereich des Innenraums eines Kraftfahrzeugs dar, der ein Lenkrad 1, einen Rückspiegel 2 und eine Windschutzscheibe 4 umfasst. In den Rückspiegel 2 ist eine Kamera 3 integriert. Auf dem Lenkrad 1 befindet sich eine Mehrzahl von Reaktivbereichen 5, die jeweils ein Sensormaterial enthalten.
Die 2A, 2B zeigen ein Ausführungsbeispiel eines solchen Reaktivbereichs 5. Danach umfasst der Bereich 5 eine Reaktivfläche (RF) 51 mit einem Sensormaterial und eine Referenzfläche (SRF) 52 mit einem Referenzmaterial mit stabilen optischen Eigenschaften. Im dargestellten Ausführungsbeispiel, jedoch nicht notwendigerweise, ist der Bereich 5 kreisförmig ausgebildet, wobei die Referenzfläche 52 ebenfalls kreisförmig ausgebildet ist und sich innerhalb der Reaktivfläche 51 befindet.
Auf der Reaktivfläche 51 befindet sich ein Sensormaterial, das derart ausgebildet ist, dass es bei chemischer Reaktion mit mindestens einer Analyt-Substanz, die der menschliche Körper im Falle einer Krankheit und/oder unter Einwirkung einer psychoaktiven Substanz abgibt, mindestens eine Eigenschaft ändert. So erfährt die Reaktivfläche 51 bei einer chemischen Reaktion des darauf angeordneten Sensormaterials mit einer Analyt-Substanz beispielsweise eine Farbänderung oder wird zu einer Fluoreszenz-Strahlung angeregt.
Die 2A zeigt eine Situation, in der das Sensormaterial der Reaktivfläche 51 nicht mit einer Analyt-Substanz chemisch reagiert. Es ist „optisch passiv“ in dem Sinne, dass es keine Fluoreszenz aufweist und/oder eine bestimmte Ausgangsfarbe besitzt. Die Referenzfläche 52 ist dagegen „optisch aktiv“ in dem Sinne, als sie durch Fluoreszenz optische Signale einer bestimmten Wellenlänge oder eines bestimmten Wellenlängenspektrums aussendet oder eine andere Farbe als die Reaktivfläche 51 besitzt.
2B zeigt die Situation, nachdem das Sensormaterial der Reaktivfläche 51 eine chemische Reaktion mit einer Analyt-Substanz eingegangen ist, die der menschliche Körper im Falle einer Krankheit und/oder unter Einwirkung einer psychoaktiven Substanz abgibt. Eine solche Abgabe kann beispielsweise über die Haut und/oder über den menschlichen Atem erfolgen. Aufgrund der chemischen Reaktion des Sensormaterials mit der Analyt-Substanz ist nun auch die Reaktivfläche 51 „optisch aktiv“ in dem Sinne, dass sie nun Fluoreszenz aufweist und dementsprechend optische Strahlung abstrahlt und/oder eine Farbänderung von der Ausgangsfarbe zu einer anderen Farbe erfahren hat. Dies ist dadurch angedeutet, dass die Reaktivfläche 51 in der 2B schraffiert dargestellt ist.
Über den Kontrast, d. h. die Farbunterschiede und/oder die Unterschiede im emittierten Licht, zwischen der Reaktivfläche 51 und der Referenzfläche 52 kann darauf geschlossen, ob und in welchem Grade das Sensormaterial eine chemische Reaktion mit einer Analyt-Substanz, beispielsweise einem Alkohol oder einem Zucker, eingegangen ist.
Es wird darauf hingewiesen, dass Reaktivflächen 51 mit einem Sensormaterial und Referenzflächen 52 mit einem Referenzmaterial mit konstanten optischen Eigenschaften auch in getrennten Bereichen, beispielsweise in getrennt ausgebildeten flächigen Bereichen ausgebildet sein können.
Bevor auf weitere Ausführungsbeispiele zur Ausgestaltung der Reaktivbereiche 5 eingegangen wird, wird zunächst anhand der 1 der grundlegende Aufbau der Vorrichtung weiter erläutert. Wie ausgeführt, befinden sich am Lenkrad 1 eine Mehrzahl von Reaktivbereichen 5 mit Sensormaterial, die entsprechend den 2A, 2B oder in anderer Weise ausgebildet sein können. Die Reaktivbereiche 5 sind im betrachteten Ausführungsbeispiel als kleinflächige „Spots“ ausgebildet, die beispielsweise einen Fläche von 1 mm² bis einige cm² aufweisen, jedoch auch wesentlich großflächiger ausgebildet sein können. Auch wird darauf hingewiesen, dass die Anordnung der Reaktivbereiche 5 an einem Lenkrad 1 nur beispielhaft zu verstehen ist. Die Reaktivbereich 5 können auch an anderen Fahrzeugteilen wie beispielsweise einem Schalthebel oder einem Tastelement angeordnet oder in ein textiles Flächengebilde wie den Sitzbezug integriert sein.
Die Kamera 3 überwacht den betrachteten Innenraum des Kraftfahrzeugs und erfasst optische Signale von Bereichen, die mit einem Sensormaterial versehen sind und bei chemischer Reaktion mit einer Analyt-Substanz eine optische Eigenschaft ändern oder erzeugen. Sie erfasst des Weiteren optische Signale von einer oder mehrerer Referenzflächen, die mit einem Referenzmaterial versehen sind, das konstante optische Eigenschaften aufweist. Die Kamera 3 ist beispielsweise als CCD-Kamera ausgebildet.
Eine der Kamera 3 zugeordnete Auswerteinheit 6 erfasst und vergleicht die Signale und optischen Eigenschaften der Reaktivflächen 51 und Referenzflächen 52. Die Verwendung von Referenzflächen 52 mit konstanten optischen Eigenschaften vereinfacht es dabei, eine Änderung der optischen Eigenschaft einer Reaktivfläche 51 zu bestimmen. Je stärker das Signal bzw. die optische Eigenschaft der Reaktivfläche 51 dabei dem Signal bzw. der optischen Eigenschaft der Referenzfläche 52 entspricht, desto stärker ist die chemische Reaktion, die das Sendematerial mit einer Analyt-Substanz eingeht. Durch den Vergleich der optischen Eigenschaften der Referenzflächen 52 und der Reaktivflächen 51 kann daher auch eine graduelle Aussage darüber getroffen werden, ob der menschliche Körper des Fahrzeugführers psychoaktive Substanzen oder durch eine Krankheit erzeugte Substanzen enthält und abgibt.
Gleichzeitig wird darauf hingewiesen, dass die Auswertung der optischen Eigenschaften des Sensormaterials durch Vergleich mit den optischen Eigenschaften eines Referenzmaterials lediglich beispielhaft und nicht notwendig für die Realisierung der vorliegenden Erfindung ist. Alternativ könnten in der Auswerteinheit 6 auch Absolutwerte für optische Eigenschaften gespeichert sein, mit denen dann das erfasste Signal der Reaktivflächen 51 verglichen wird. In diesem Fall wäre die Bereitstellung von Referenzflächen und Referenzmaterialien nicht erforderlich.
Aufgrund der Auswertung in der Auswerteeinheit 6 nimmt eine Entscheidungseinheit 7 eine Entscheidung darüber vor, ob die Fahrtüchtigkeit des Fahrzeugführers eingeschränkt ist oder nicht. Die Entscheidungseinheit 7 kann dabei Teil der Auswerteinheit 6 sein. Diese Entscheidung wird durch einen Algorithmus automatisiert herbeigeführt. Dieser Algorithmus berücksichtigt, ob und/oder in welchem Ausmaße Analyt-Substanzen durch Änderung oder Erzeugung einer optischen Eigenschaft eines Sensormaterials ermittelt wurden.
Eine Ausgabeeinheit 8, die mit der Entscheidungseinheit 7 gekoppelt ist, kann daraufhin bestimmte Maßnahmen veranlassen, die auf die Beschränkung der Fahrtüchtigkeit des Fahrzeugführers hinweisen. Hierbei kann es sich beispielsweise um akustisch und/oder optisch wiedergegebene Warninformationen handeln, dass der Fahrzeugführer sich im fahruntüchtigen Zustand befindet. Ebenso kann vorgesehen sein, dass eine automatische Fahrtunterbindung erfolgt.
Gemäß der 1 können in einem Innenraum auch mehrere Kameras 3 angeordnet sein, die jeweils einen bestimmten Teilbereich des Innenraums überwachen und in diesem Innenraum angeordnete Bedienelemente mit reaktiven Bereichen 5 überwachen und erfassen. Auch können mehrere Kameras 3 denselben Teilbereich des Innenraums überwachen.
Mittels der Vorrichtung wird folgendes Verfahren ausgeführt. Vor Fahrtbeginn oder auch während der Fahrt muss der Fahrzeugführer an signifikanten Fahrzeugteilen, z. B. dem Lenkrad, eine Bedienung durchführen. Hierbei wird ein Kontakt der Haut des Fahrzeugführers mit dem Sensormaterial herbeigeführt. Eine direkte Berührung zwischen der Haut des Fahrzeugführers und dem Sensormaterial ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Alternativ kann das Sensormaterial auch dazu ausgebildet sein, über den Atem und/oder Körperausdünstungen abgegebene Analyt-Substanzen zu erfassen und mit diesen zu reagieren.
Ist der Fahrzeugführer unter Einfluss einer die Fahrtüchtigkeit beeinflussenden Substanz (die gleich der Analyt-Substanz ist oder aus der die Analyt-Substanz durch Abbauprozesse hervorgeht), so erfolgt eine chemische Reaktion des Sensormaterials mit dieser Analyt-Substanz. Diese chemische Reaktion führt zur Änderung oder Erzeugung mindestens einer Eigenschaft des Sensormaterials. Die Änderung der optischen Eigenschaft wird von dem Kamerasystem erfasst und ausgewertet. Daraufhin kann der Fahrzeugführer darüber informiert werden, dass er unter Einfluss einer die Fahrtüchtigkeit beeinflussende Substanz steht, und können ggf. weitere Maßnahmen bis zur Fahrtantrittsverweigerung erfolgen.
Falls statt einer optischen Eigenschaft eine andere Eigenschaft des Sensormaterials ausgewertet wird, ist statt einer Kamera eine andere Erfassungsvorrichtung vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, diese andere Eigenschaft (z.B. einen Widerstandswert) zu erfassen.
Es kann dabei vorgesehen sein, dass im Fahrzeuginnenraum unterschiedliche Sensormaterialien vorhanden sind, die in gleichen oder unterschiedlichen Reaktivbereichen angeordnet sind. Diese können beispielsweise auf unterschiedliche Indikationen wie Alkohol, bestimmte Drogen und bestimmte Krankheitsstoffe reagieren. Hierdurch ist es möglich, eine Vielzahl eine Fahrtüchtigkeit beeinflussender Substanzen zu erkennen und darauf zu reagieren.
Die Reaktion des Sensormaterials ist in einer Ausgestaltung reversibel, d. h. das Sensormaterial nimmt nach einer gewissen Zeit wieder seine ursprünglichen optischen Eigenschaften an und ist dazu bereit, erneut mit einer Analyt-Substanz zu reagieren und dabei erneut seine optischen Eigenschaften zu ändern. Sofern die Reaktion des Sensormaterials nicht reversibel ist, so kann vorgesehen sein, in den Reaktivflächen ausreichend Reaktivmaterial bereitzuhalten, so dass bei einer erneuten Exposition mit Analyt-Substanz andere Moleküle der Reaktivflächen mit der Analyt-Substanz reagieren können.
Im Folgenden wird wiederum das Ausführungsbeispiel der 2A, 2B betrachtet, wobei Beispiele für Sensormaterialien, die auf der Reaktivfläche 51 ausgebildet sind und für Referenzmaterialien, die auf der Referenzfläche 52 ausgebildet sind, angegeben werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird als Sensormaterial ein Material verwendet, dessen Farbe sich abhängig vom pH-Wert ändert. Beim Abbau von Alkohol entstehen Säuren, beispielsweise Essigsäure. Wenn das Sensormaterial mit solchen Säuren reagiert, ändert sich sein pH-Wert, was zu einer Farbänderung führt, die dann von der Kamera 3 erfasst wird. Die Referenzfläche 52 weist dabei beispielsweise eine Farbe auf, die einem hohen pH-Wert entspricht.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel werden als Sensormaterialien fluoreszierende Farbstoffe verwendet. Fluoreszierende Farbstoff sind bekannt. Beispiele dafür sind die Folgenden Verbindungen:
Die Farbstoffe werden derart als Sensormaterialien ausgebildet, dass bei chemischer Reaktion mit einer Analyt-Substanz eine Anregung zur Fluoreszenz erfolgt. Die entsprechende Strahlung wird detektiert.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird als Sensormaterial ein Material verwendet, das aus sogenannten Immunassays bekannt ist. In Immunassays erfolgt ein Nachweis einer Analyt-Substanz durch die Bindung eines Antigens an einen Antikörper. Dies kann eine Markierung mit Fluoreszenz-Farbstoffen umfassen. Die Farbintensität bei chromogenen Substraten oder die Lichtintensität bei lumineszenten und fluoreszenten Substraten wird gemessen und ausgewertet. Auch kann vorgesehen werden, den Antikörper mit einem radioaktiven Isotop zu koppeln, das Fluoreszenz hervorruft, die gemessen und ausgewertet wird.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird als Sensormaterial ein Material verwendet, das statt einer optischen Eigenschaft eine andere physikalische oder eine chemische oder biologische Eigenschaft ändert, beispielsweise eine elektrische oder elektrochemische Eigenschaft, beispielsweise den elektrischen Widerstand. Die Auswerteinheit ist für diesen Fall beispielsweise eine elektrische Vorrichtung, die einen Strom oder eine Spannung an das Sensormaterial anlegt und eine Änderung des Widerstands über eine Stromänderung oder eine Spannungsänderung erfasst.
Die 3 bis 5 zeigen weitere mögliche Ausgestaltungen der Reaktivbereiche. Gemäß der 3 ist ein Reaktivbereich 5' vorgesehen, der eine Multiindikation von Reaktiv-Substanzen ermöglicht. Hierzu sind vier unterschiedliche Reaktivflächen (RF1 - RF4) 51' vorgesehen, die auf unterschiedliche Reaktiv-Substanzen bzw. Indikatoren reagieren. Jeder Reaktivfläche 51' ist eine Referenzfläche (SRF1 - SRF4) 52' zugeordnet. Die Form der Reaktivflächen 51' und Referenzflächen 52' ist jeweils kreisförmig, wobei die Referenzflächen 52' symmetrisch und mittig im Reaktivbereich 5' angeordnet sind.
Die 4 zeigt einen Reaktivbereich 5", der ebenfalls vier Reaktivflächen (RF1 - RF4) 51' und vier Referenzflächen (SRF1 - SRF4) 52" aufweist. Die Reaktivflächen 51" und die Referenzflächen 52" sind jeweils in einem Sektor des kreisförmig ausgebildeten Referenzbereichs 5" ausgebildet, wobei die Referenzflächen 52" einen mittleren kreisförmigen Bereich und die Reaktivflächen 51" einen darum liegenden Ringbereich bilden. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass mittels der Kamera 3 leichter flächenförmige Strukturen sowie Kontrast- bzw. Farbunterschiede zwischen den unterschiedlichen flächigen Strukturen erkannt werden können.
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei der ein Reaktivbereich 5''' rechteckförmig ausgebildet ist und rechteckförmige Reaktivflächen (RF1 - RF6) 51''' und rechteckförmige Referenzflächen (SRF1 - SRF 4) 52''' aufweist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Flächen quadratisch. Dies ist aber nicht notwendigerweise der Fall. Vier der Referenzflächen 52''' sind dabei mittig und vier weitere Referenzflächen 52''' an den Eckpunkten des Rechtecks angeordnet, so dass wiederum eine typische Flächenform sowohl der Referenzflächen 52''' als auch der Reaktivflächen 51''' vorliegt, die über die Kamera 3 gut erfassbar ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist in den Rückspiegel 2 (vgl. 1) oder an anderer Stelle im Innenraum des Fahrzeugs des Weiteren eine Sendevorrichtung (nicht dargestellt) integriert, die Licht beispielsweise im infraroten oder ultravioletten Spektralbereich aussendet. Die Lichtaussendung kann kontinuierlich oder intermittierend erfolgen. Dieses Licht wird vom Sensormaterial reflektiert und/oder regt dieses zu einer Lumineszenz an. Dabei ist vorgesehen, dass die optischen Eigenschaften der reflektierten oder durch Lumineszenz abgestrahlten Strahlung davon abhängen, ob das Sensormaterial eine Verbindung mit mindestens einer Analyt-Substanz eingegangen ist oder nicht. Durch das aktive Einstrahlen von Licht auf das Sensormaterial werden zusätzliche Möglichkeiten bereitgestellt, die Änderung oder Erzeugung einer optischen Eigenschaft bei chemischer Reaktion des Sensormaterials mit der Analyt-Substanz auszulösen und festzustellen.
Die 6A, 6B, 7A, 7B und 8A, 8B zeigen jeweils Ausführungsbeispiele, bei denen ein Sensormaterial und eine Erfassungsvorrichtung einer Analysevorrichtung in eine Vorrichtung integriert sind, die eine bauliche Einheit bildet. Die bauliche Einheit kann dabei von einem Gehäuse umgeben sein.
Gemäß der 6A umfasst die integriert ausgebildete Vorrichtung eine optische Einheit 100, die optische Signale abstrahlt, wie durch die Pfeile schematisch angedeutet ist. Die optische Einheit 110 ist zusätzlich als Empfänger ausgebildet, der reflektiertes Licht detektieren kann. Die Vorrichtung umfasst des Weiteren eine Analyseeinheit 120, die mit einem Sensormaterial versehen ist und insofern eine Reaktionszone darstellt. Das Sensormaterial ist derart ausgebildet, dass es bei chemischer Reaktion mit einer Analyt-Substanz seine optischen Eigenschaften ändert, nämlich seine Transparenz für das durch die optische Einheit 110 ausgestrahlte Licht verliert oder ändert.
Die angeregte Situation ist in der 6B dargestellt. Gemäß 6B ist das Sensormaterial der Analyseeinheit 120 eine chemische Reaktion mit einer Analyt-Substanz eingegangen. Daraufhin hat es seine optischen Eigenschaften derart geändert, dass das von der optischen Einheit 110 emittierte Licht nicht mehr oder nur noch in reduziertem Maße durchgelassen wird. Es wird nun ein verstärkter Teil des durch die optische Einheit 110 ausgestrahlten Lichtes reflektiert und die optische Einheit 110 detektiert diesen erhöhten reflektierten Anteil. Sie stellt insofern auch eine Erfassungsvorrichtung dar, die geeignet ist, eine Änderung der optischen Eigenschaften des Sensormaterials zu erfassen.
Die Vorrichtung ist an eine nicht dargestellte Auswerteinheit gekoppelt, die in Abhängigkeit von den erfassten Informationen eine Bewertung der Fahrtüchtigkeit des Fahrzeugführers vornimmt. Diese Auswerteinheit kann dabei in die integrierte Vorrichtung ebenfalls integriert sein und gegebenenfalls Anzeigemittel aufweisen, über die die Bewertung der Fahrtüchtigkeit des Fahrzeugführers wahrgenommen werden kann. Es kann jedoch ebenso vorgesehen sein, dass die Auswerteeinheit Teil einer anderen Komponente ist, beispielsweise in eine Bordelektronik integriert ist.
Die 7A, 7B zeigen eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels der 6A, 6B, bei dem eine weitere optische Einheit 130 vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, das von der optischen Einheit 110 ausgestrahlte Licht zu detektieren. Sie stellt insofern eine Erfassungsvorrichtung dar. Im Reaktionsfall der 7B, wenn das in der Analyseeinheit 120 enthaltene Sensormaterial eine chemische Reaktion mit einer Analyt-Substanz eingeht und dabei seine optischen Eigenschaften ändert, empfängt die zweite optische Einheit 130 das von der optischen Einheit 110 ausgesandte Licht nicht oder nur in reduziertem Maße. Diese Information kann wiederum ausgewertet werden.
Die 8A, 8B zeigen ein Ausführungsbeispiel einer konkreten Implementierung in der in den 7A, 7B schematisch dargestellten Vorrichtung. Danach sind eine erste optische Einheit 110, eine Analyseeinheit 120 und eine zweite optische Einheit 130 in einen Schalthebel integriert, wobei die Analyseeinheit 120 mit dem Sensormaterial an der Oberfläche des Schalthebels angeordnet ist. Die Analyseeinheit 120 umfasst dabei ein Substrat, auf dem das Sensormaterial angeordnet ist. Zur Übertragung von Licht zwischen den genannten Komponenten sind zwei Lichtwellenleiter 115, 125 vorgesehen.
Bei Betätigen des Schalthebels erfolgt ein unmittelbarer Kontakt der Haut des Fahrzeugführers mit der Analyseeinheit 120. Sofern die Analyseeinheit 120 eine chemische Reaktion mit einer Analyt-Substanz eingeht, die der menschliche Körper des Fahrzeugführers über seine Haut abgibt und die mit dem Vorliegen einer Krankheit oder der Einwirkung einer psychoaktiven Substanz korrespondiert, so ändern sich die optischen Eigenschaften der Analyseeinheit 120 und diese wird für das von der optischen Einheit 110 ausgesandte Licht intransparent oder weist einen anderen Transmissionsgrad auf, der von der optischen Einheit 130 erfasst wird.
Über eine nicht dargestellte, an die optische Einheit 130 angeschlossene Auswerteeinheit kann eine Bewertung der Fahrtüchtigkeit des Fahrzeugführers vorgenommen werden. Die Auswerteeinheit kann dabei ebenfalls in den Schalthebel oder an anderer Stelle im Fahrzeug realisiert sein. Im letzteren Fall ist die optische Einheit 130 beispielsweise über nicht dargestellte elektrische Leitungen mit der Auswerteeinheit verbunden.
Es wird darauf hingewiesen, dass in den 6A, 6B, 7A, 7B, 8A, 8B eine Änderung einer optischen Eigenschaft des Sensormaterials der Analyseeinheit 120 lediglich beispielhaft zu verstehen ist. Beispielsweise kann alternativ vorgesehen sein, dass das Sensormaterial bei chemischer Reaktion mit einer Analyt-Substanz eine elektrische oder elektrochemische Eigenschaft ändert. Eine solche Eigenschaftsänderung könnte über eine Erfassungsvorrichtung erfasst werden, die beispielsweise den Widerstand des Sensormaterials bzw. dessen Änderung erfasst und die Information über die Widerstandsänderung an eine Auswerteeinheit weitergibt.
Die 9 und 10 zeigen Ausführungsbeispiele, die in besonderem Maße geeignet sind, in der Atemluft und/oder in Körperausdünstungen des Fahrzeugführers enthaltene Analyt-Substanzen zu erfassen und im Hinblick auf die Fahrtüchtigkeit des Fahrzeugführers auszuwerten. Die in den 9 und 10 beschriebenen Ausführungsbeispiele unterscheiden sich dabei von den bisher erläuterten Ausführungsbeispielen unter anderem dadurch, dass die Analyseeinheit nicht mit einem Sensormaterial arbeitet, das bei chemischer Reaktion mit einer Analyt-Substanz eine optische, elektrische, elektrochemische oder sonstige Eigenschaft ändert, sondern die Analyt-Substanz unmittelbar nachgewiesen wird.
Gemäß dem Beispiel der 9 ist ein Klimasystem in den Fahrzeuginnenraum integriert, das eine Analysevorrichtung 220 aufweist. Das Klimasystem umfasst an sich bekannte Komponenten eines Klimasystems wie z.B. eine Ansaugeeinheit 210. Der Analysevorrichtung 220 kann eine lonisierungsvorrichtung 215 zugeordnet sein. Die Messung erfolgt bevorzugt im Umluftbetrieb, da für diesen Fall die Konzentration von Analyt-Substanzen, die über die Atemluft und/oder Ausdünstungen des menschlichen Körpers des Fahrzeugführers bereitgestellt werden, größer sind.
Bei der Analysevorrichtung handelt es sich beispielsweise um ein Massenspektrometer, das einzelne Moleküle unmittelbar erkennen kann. Es kann jedoch auch eine beliebige andere Analysevorrichtung eingesetzt werden, die geeignet ist, eine Analyt-Substanz, die der menschliche Körper des Fahrzeugführers im Falle einer Krankheit und/oder unter Einwirkung einer psychoaktiven Substanz abgibt, zu detektieren. Auch ist es denkbar, Analyseeinheiten zu verwenden, die ebenso wie bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen mit einem Sensormaterial versehen sind, das die Existenz einer Analyt-Substanz anzeigt, was dann wiederum ausgewertet wird.
Der Analyseeinheit 220 ist eine Auswerteeinheit 230 zugeordnet, die in Abhängigkeit davon, ob die Existenz einer bestimmten Analyt-Substanz in der Analyseeinheit 220 ermittelt wurde oder nicht, eine Bewertung der Fahrtüchtigkeit des Fahrzeugführers vornimmt und diese Informationen weiterleitet.
Die 10 zeigt ein Beispiel, das im Wesentlichen dem Beispiel der 9 entspricht, wobei jedoch das Klimasystem als echtes Klimasystem mit klimatechnischen Einrichtungen 235 und einem Auslass 240 ausgebildet ist. Beispielsweise handelt es sich bei dem Klimasystem der 10 um eine Klimaanlage, in die zusätzlich eine Ionisierungseinheit 215, eine Analyseeinheit 220 und eine Auswerteeinheit 230 integriert sind.
Neben der Messung der Atemluft im Fahrzeuginnenraum können mit den Vorrichtungen der 9 und 10 auch spezifische Messungen ggf. unter Mitwirkung des Fahrzeugführers durchgeführt werden, wobei der Fahrzeugführer beispielsweise einen Finger mittels Speichel anfeuchtet und an die Ansaugeeinheit 210 hält. Eine weitere Ausgestaltung sieht eine Partikelansaugung vor, bei der eine Ansaugeeinheit in eine Kopfstütze integriert ist, wobei Ausdünstungen des Kopfes in effektiver Weise erfasst und ausgewertet werden können.

Claims

Vorrichtung zur Erfassung einer Fahrtüchtigkeit eines Fahrzeugführers eines Kraftfahrzeugs, die aufweist: - mindestens eine in das Kraftfahrzeug integrierte Analysevorrichtung (5, 3, 220), die dazu ausgebildet und vorgesehen ist, mindestens eine Analyt-Substanz, die der menschliche Körper des Fahrzeugführers im Falle einer Krankheit und/oder unter Einwirkung einer psychoaktiven Substanz abgibt, zu detektieren, - eine Auswerteinheit (6, 7, 230), die in Abhängigkeit davon, ob und/oder in welchem Maße die Analysevorrichtung (5, 3) mindestens eine Analyt-Substanz detektiert, Informationen zur Fahrtüchtigkeit des Fahrzeugführers erstellt, und - Mittel (8) zur Bereitstellung der Informationen zur Fahrtüchtigkeit oder aus diesen abgeleiteter Informationen an den Fahrzeugführer und/oder ein Fahrerassistenzsystem, - wobei die Analysevorrichtung (5, 3) aufweist: - ein Sensormaterial (5), das auf mindestens einer Fahrzeugkomponente (1) im Innenraum des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, wobei das Sensormaterial (5) in Form flächiger Reaktivbereiche auf der mindestens einen Fahrzeugkomponente angeordnet ist, und wobei das Sensormaterial (5) derart ausgebildet ist, dass es bei chemischer Reaktion mit mindestens einer Analyt-Substanz, die der menschliche Körper des Fahrzeugführers im Falle einer Krankheit und/oder unter Einwirkung einer psychoaktiven Substanz abgibt, mindestens eine optische Eigenschaft ändert oder erzeugt, und - eine im Kraftfahrzeug angeordnete Erfassungsvorrichtung (3, 110, 130), die geeignet ist, eine Änderung oder Erzeugung der optischen Eigenschaft des Sensormaterials (5) zu erfassen, und wobei - die Erfassungsvorrichtung (3) als Kamera ausgebildet ist, die den Innenraum des Kraftfahrzeugs oder einen Bereich des Innenraums des Kraftfahrzeugs überwacht und Licht im sichtbaren und/oder im infraroten und/oder im ultravioletten Spektralbereich erfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormaterial (5) derart ausgebildet ist, dass es bei Verbindung mit einer Analyt-Substanz, die der menschliche Körper des Fahrzeugführers im Falle einer Krankheit und/oder unter Einwirkung einer psychoaktiven Substanz abgibt, eine Farbänderung erfährt, wobei die Erfassungsvorrichtung (3) dazu ausgebildet ist, die Farbänderung zu erfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormaterial (5) derart ausgebildet ist, dass es bei Verbindung mit einer Analyt-Substanz, die der menschliche Körper des Fahrzeugführers im Falle einer Krankheit und/oder unter Einwirkung einer psychoaktiven Substanz abgibt, elektromagnetische Strahlung abstrahlt, wobei die Erfassungsvorrichtung (3) dazu ausgebildet ist, die abgestrahlte elektromagnetische Strahlung zu erfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormaterial (5) bei Reaktion mit einer Analyt-Substanz Lumineszenz aufweist, wobei die emittierte Strahlung durch die Erfassungsvorrichtung (3) erfasst wird.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine im Kraftfahrzeug angeordnete Sendevorrichtung (110), die elektromagnetische Strahlung aussendet, die vom Sensormaterial reflektiert und/oder abgeschwächt wird und/oder dieses zu Lumineszenz anregt, wobei die reflektierte, transmittierte oder durch Lumineszenz abgestrahlte Strahlung durch die Erfassungsvorrichtung (110, 130) erfasst wird, und wobei die optischen Eigenschaften der reflektierten, transmittierten oder durch Lumineszenz abgestrahlten Strahlung davon abhängen, ob das Sensormaterial eine Verbindung mit mindestens einer Analyt-Substanz eingegangen ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsvorrichtung (3) in einem Rückspiegel (2) und/oder in einer Innenbeleuchtung des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormaterial (5) auf der Oberfläche des Fahrzeuglenkrads (1) und/oder eines Bedienungsteils des Kraftfahrzeugs und/oder auf oder in der Kopfstütze und/oder in einem Luftfilter angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reaktivbereich (5) mindestens eine Reaktivfläche (51), die dazu ausgebildet ist, mit einer Analyt-Substanz zu reagieren, und mindestens eine Referenzfläche (52) mit stabilen Eigenschaften aufweist.
Fahrzeugkomponente (1) mit mindestens einem Sensormaterial (5), das derart ausgebildet ist, dass es bei chemischer Reaktion mit mindestens einer Analyt-Substanz, die ein menschlicher Körper im Falle einer Krankheit und/oder unter Einwirkung einer psychoaktiven Substanz abgibt, mindestens eine optische Eigenschaft ändert oder erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormaterial (5) in Form flächiger Reaktivbereiche auf der Fahrzeugkomponente angeordnet ist, wobei ein Reaktivbereich (5) aufweist: mindestens eine Reaktivfläche (51), die dazu ausgebildet ist, mit einer Analyt-Substanz zu reagieren, und mindestens eine Referenzfläche (52) mit stabilen Eigenschaften.
Fahrzeugkomponente (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugkomponente (1) ein Fahrzeuglenkrad, ein Bedienungsteil des Fahrzeugs oder eine Kopfstütze ist.