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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Unterstützen der Atmung eines Fahrzeugführers sowie ein Fahrzeug mit einer derartigen Vorrichtung.
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Um ein Fahrzeug sicher führen zu können ist es notwendig, dass ein Fahrzeugführer eine ausreichende physische Leistungsfähigkeit aufweist. Diese kann beispielsweise dauerhaft durch eine chronische Erkrankung oder temporär durch Müdigkeit herabgesetzt sein. In solchen Situationen besteht der Fahrzeugführer oftmals vor der Herausforderung, zu entscheiden, ob er fahrtüchtig ist oder nicht. Derartige Entscheidungen sind insbesondere dann kritisch bzw. schwierig zu treffen, wenn sich der physische Zustand des Fahrzeugführers während der Fahrt verschlechtert. Um den Fahrzeugführer in solchen Situationen zu unterstützen wurde beispielsweise in der
US 2008/0228046 A1 vorgeschlagen, im Fahrzeug aktuelle physische Daten zu dem Fahrzeugführer zu erfassen, auf deren Basis eine Beurteilung seines Gesundheitszustands vorzunehmen und gegebenenfalls entsprechende Ratschläge für ein Verhalten des Fahrzeugführers auszugeben. In der
US 2010/022687 A1 wurde ebenfalls vorgeschlagen, Daten zu Vitalparametern eines Fahrzeugführers während der Fahrt zu erfassen, auf Basis dieser Daten eine Beurteilung des Gesundheitszustands des Fahrzeugführers vorzunehmen und daraus geeignete Maßnahmen abzuleiten wie beispielsweise einen Betrieb des Fahrzeugs zu unterbinden oder Entspannungsübungen mittels Biofeedback auszuführen.
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Die Inhalte der oben genannten Veröffentlichungen werden hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Beschreibung aufgenommen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Beitrag zur Sicherheit im Fahrzeugverkehr zu leisten.
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Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Patentansprüchen angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß erfolgt eine Unterstützung der Atmung eines Fahrzeugführers. Dabei wird ein Zustandsparameter des Fahrzeugführers mittels eines Sensors erfasst. In Abhängigkeit von dem erfassten Zustandsparameter wird mindestens ein Signal ausgegeben, das zur unmittelbaren oder mittelbaren Beeinflussung der Atmung des Fahrzeugführers geeignet ist. Der Zustandsparameter kann insbesondere ein Parameter sein, der direkt oder indirekt mit der Atmung des Fahrzeugführers zusammenhängt. Der Zustandsparameter kann ein Vitalparameter sein wie beispielsweise der Sauerstoffgehalt im Blut, die Atemfrequenz oder ein Atemzugvolumen. Er kann auch ein Parameter sein, durch den typischerweise das Atemverhalten einer Person beeinflusst wird wie beispielsweise ein Stress- oder Ermüdungsgrad.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die physische, psychische und kognitive Leistungsfähigkeit eines Menschen von seiner aktuellen Atmung abhängen. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass durch gezieltes Beeinflussen der Atmung eines Fahrzeugführers seine Fahrtüchtigkeit positiv beeinflusst werden kann. Weiterhin wurde erkannt, dass ein Fahrzeugführer beispielsweise bei Müdigkeit, bei kritischen und insbesondere bei ihn überfordernden Fahrsituationen häufig automatisch in ein ungünstiges Atemverhalten verfällt und beispielsweise nur noch flach atmet. Er denkt in solchen Situationen typischerweise nicht daran, ruhige tiefe Atemzüge zu machen. Dabei kann es auch vorkommen, dass die Atmung des Fahrzeugführers zu langsam wird und dem Körper dadurch zu wenig Sauerstoff zugeführt wird. In anderen Fällen beschleunigt der Fahrzeugführer manchmal unnötig seine Atemzüge und erhöht dadurch unnötig seine Nervosität. Solchen ungünstigen Situationen kann mit einer erfindungsgemäßen Unterstützung der Atmung entgegengewirkt werden. Insbesondere kann bei Erkennung, dass sich das Atemverhalten in einem unnormalen bzw. ungünstigen Bereich befindet, eine entsprechende Maßnahme ergriffen werden um die Atmung des Fahrzeugführers unmittelbar oder mittelbar so zu beeinflussen, dass sie wieder in einen normalen Bereich gelangt. Damit kann die Sicherheit im Fahrzeugverkehr erhöht werden. Auch eine positive Auswirkung auf die Gesundheit des Fahrzeugführers kann dabei erreicht werden.
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Im Rahmen der Erfindung erfolgt mittels des ausgegebenen Signals insbesondere eine unmittelbare oder mittelbare Beeinflussung der Atmung des Fahrzeugführers.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Beeinflussung mittelbar erfolgt, wird mittels des ausgegebenen Signals ein Hinweis für den Fahrzeugführer ausgegeben, dass er seine Atmung verändern soll. Der Hinweis kann beispielsweise optisch, grafisch, akustisch und/oder haptisch erfolgen. Er kann durch das Fahrzeug zum Beispiel über eine Benutzerschnittstelle, ein Instrument wie ein Kombi-Instrument oder über eine Anzeigeeinrichtung wie zum Beispiel ein Infotainment-System oder eine so genannte Head-Unit ausgegeben werden, die jeweils auch andere fahrrelevante Informationen ausgeben. Die Beeinflussung der Atmung erfolgt dann mittelbar über das entsprechende Fahrzeug-System und über die Wahrnehmung des Fahrzeugführers, der dann seinerseits seine Atmung bewusst verändern kann. Mittels des ausgegebenen Signals kann die entsprechende Benutzerschnittstelle derart angesteuert werden, dass der Fahrzeugführer zur Anpassung seiner Atmung angeleitet wird. Die Anleitung kann dann beispielsweise in Textform über Lautsprecher oder grafisch mittels eines Bildschirms des Infotainment-Systems, insbesondere auch in Form eines Videofilms, erfolgen. Der Fahrzeugführer kann dabei zu einer Atemübung angeleitet werden. Eine haptische Ausgabe des Hinweises kann beispielsweise über das Lenkrad oder über den Fahrersitz erfolgen.
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In einem weiteren, vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung wird mittels des Signals eine Fahrzeugkomponente angesteuert, mit der die Atmung des Fahrzeugführers mittelbar oder unmittelbar beeinflussbar ist. Die Fahrzeugkomponente kann beispielsweise der Fahrersitz sein, wobei dieser beispielsweise so angesteuert werden kann, dass seine Längsposition oder die Neigung der Rückenlehne atmungsfördernd verändert wird. Es kann auch eine Lordosenstütze verändert werden und/oder die Breite des Sitzes, wobei hier insbesondere eine Veränderung der Sitzbreite im Bereich einer Randpolsterung atmungsfördernd wirken kann. Dies kann beispielsweise durch im jeweiligen Sitzpolster vorhandende, veränderbare Luftpolster erfolgen. Diese Sitzpolster können insbesondere in einem Teilbereich des Sitzes vorgesehen sein, beispielsweise im Höhenbereich des Brustkorbs des Fahrzeugführers. Dadurch kann eine unmittelbare Veränderung der Atmung bewirkt werden.
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Die Beeinflussung der Atmung des Fahrzeugführers kann auch mittelbar oder unmittelbar durch Veränderung der Luftverhältnisse im Fahrgastraum des Fahrzeugs erfolgen. Dazu kann beispielsweise die Strömung im Innenraum-Lüfter des Fahrzeugs verändert werden, die Lufttemperatur im Fahrzeug, insbesondere mittels einer Temperatureinstellung einer Klimaanlage, eine Umluft-Einstellung, die Position einer höhenverstellbaren Scheibe, und/oder die Position eines Schiebedachs oder eines Verdecks.
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In einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt eine Anleitung des Fahrzeugführers, seine Atmung anzupassen, wobei die Anleitung aus einer vorgegebenen Menge von Anleitungsanweisungen spezifisch für den Fahrzeugführer, in Abhängigkeit von dem Zustandsparameter und/oder in Abhängigkeit von einer aktuellen Fahrsituation wie beispielsweise einem Stau, Autobahnfahrt, Stadtverkehr usw. ausgewählt wird. Die Anleitung des Fahrzeugführers kann insbesondere eine Anweisung zum Einrichten seiner Sitzposition auf dem Fahrersitz und/oder einen oder mehrere Atemzyklen zum Ein- und Ausatmen umfassen.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind der Sensor, zumindest eine Regel zur Bestimmung des Zustandsparameters, der Hinweis an den Fahrzeugführer, die Anleitung des Fahrzeugführers, die Benutzerschnittstelle und/oder die Steuersignale für Fahrzeugkomponenten durch den Fahrzeugführer auswählbar und/oder einstellbar. Die Einstellung kann beispielsweise hinsichtlich einer Empfindlichkeit, Stärke, Kombination, Signalverarbeitungs- und/oder Ansteuercharakteristik usw. erfolgen.
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Ein Fahrzeug im Sinne der Erfindung kann beispielsweise ein Straßenfahrzeug, ein Schienenfahrzeug, ein Wasserfahrzeug oder auch ein Flugzeug sein. Das Fahrzeug kann insbesondere motorisch angetrieben sein, beispielsweise durch einen Verbrennungsmotor und/oder einen Elektromotor. Unter Straßenfahrzeugen sind insbesondere Kraftfahrzeuge wie zum Beispiel Personenkraftwagen, Busse, Lastkraftwagen, Traktoren und Motorräder zu verstehen.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass wenn mittels des Sensors ein kritischer Gesundheitszustand des Fahrzeugführers erkannt wird, eine Warnmeldung erzeugt wird. Die Warnmeldung kann über eine Benutzerschnittstelle im Fahrzeug ganz oder teilweise manuell oder automatisch ausgegeben werden und/oder vom Fahrzeug an eine zentrale Einrichtung wie zum Beispiel an eine Rettungsleitstelle ausgegeben werden. Sie kann beispielsweise eine Empfehlung beinhalten, dass der Fahrzeugführer einen Arzt aufsuchen soll. Sie kann auch erfasste Messwerte und/oder Auswertungsergebnisse zu dem Zustandsparameter umfassen. Die Warnmeldung kann beispielsweise über eine Mobilfunk-Datenverbindung übertragen werden. Sie kann im Fahrzeug und/oder in der Rettungsleitstelle gespeichert werden.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Unterstützen der Atmung eines Fahrzeugführers umfasst eine Sensor-Einrichtung, mittels der mindestens ein Zustandsparameter des Fahrzeugführers erfassbar ist und eine Ausgabeeinrichtung, mit der in Abhängigkeit von dem erfassten Zustandsparameter mindestens ein Signal zur unmittelbaren oder mittelbaren Beeinflussung der Atmung des Fahrzeugführers ausgebbar ist. Die Sensoreinrichtung kann zumindest einen Sensor umfassen. Sie kann auch eine Auswerteeinrichtung für die Sensorsignale umfassen.
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Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Figur näher erläutert.
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Die Figur zeigt ein Kraftfahrzeug mit einem Infotainment-System.
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In dem in der Figur dargestellten Kraftfahrzeug 1, das von einem nicht dargestellten Kraftfahrzeugführer gesteuert wird, ist ein Infotainment-System 2 vorgesehen. Dieses weist unter anderem einen Datenspeicher 4, ein Lautsprecher-System 5, ein Bildschirm-System 6 und eine Eingabeeinheit 10 auf.
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Das Infotainment-System
2 ist steuerungstechnisch mit einer Fahrzeug-Steuerung
11 verbunden, die wiederum mit einer Vielzahl von Sensoren und Aktoren des Kraftfahrzeugs
1 verbunden ist. Weiterhin ist das Infotainment-System
2 mit einer Atmungs-Erkennungseinrichtung
8 verbunden, die einen Atmungssensor
3 und eine Auswerteschaltung
12 umfasst, die von dem Atmungssensor
3 abgegebene Signale auswertet. Der Atmungssensor
3 kann beispielsweise eine Videokamera sein, die im Fahrzeug so angeordnet ist, dass sie in frontaler Richtung auf den Kraftfahrzeugführer gerichtet ist und dessen Brustbewegung aufnimmt. Mit der Auswerteschaltung
12 können anhand der mit der Videokamera
3 erzeugten Bildsignale Atmungsdaten wie z.B. die Atemfrequenz und/oder die Atmungstiefe bzw. das Atemzugvolumen des Kraftfahrzeugführers erfasst bzw. zumindest abgeschätzt werden. Dazu umfasst die Auswerteschaltung
12 eine entsprechende analoge oder digitale Bildverarbeitungs-Komponente, beispielsweise ein entsprechendes Softwareprogramm, einen digitalen Speicher, ein so genanntes Field Programmable Gate Array (FPGA) und/oder einen Mikroprozessor. Mit der Auswerteschaltung
12 können auch Sensorsignale verarbeitet werden, die von einem oder mehreren weiteren Sensoren erzeugt werden, die Messwerte von durch die Atmung beeinflussten Körperregionen und/oder Körperteilen des Kraftfahrzeugführers erfassen, beispielsweise zur Mimik und Farbe seines Gesichts oder zum Sauerstoffgehalt in seinem Blut. Weiterhin können in der Auswerteschaltung geeignete Auswerte-Komponenten enthalten sein, mit denen anhand der ermittelten Atmungsdaten beurteilt werden kann, ob sich der Kraftfahrzeugführer bezüglich der Atmung in einem kritischen gesundheitlichen Zustand befindet. Dabei können beispielsweise Sensoren, Auswertemethoden und sonstige Maßnahmen angewandt werden wie sie beispielsweise in den bereits eingangs genannten Dokumenten
US 2008/0228046 A1 und
US 2010/222687 A1 beschrieben sind. Auf den Inhalt dieser Dokumente wird deshalb an dieser Stelle nochmals vollinhaltlich Bezug genommen.
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Das Infotainment-System 2 ist weiterhin mit einer Mobilfunkeinheit 9 verbunden, mit der eine Mobilfunkverbindung zu einer fahrzeugexternen Infrastruktur herstellbar ist, beispielsweise zum allgemeinen Telefonnetz, zum Internet und insbesondere zu einer Rettungsleitstelle. Über die Mobilfunkverbindung können jeweiligen Daten wie Sensorwerte, Warnmeldungen usw. aus dem Fahrzeug an die Infrastruktur übertragen und beispielsweise Anleitungen für den Kraftfahrzeugführer aus der Infrastruktur empfangen werden. Auch eine Sprachverbindung kann dabei hergestellt werden.
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Mit der Fahrzeug-Steuerung 11 ist unter anderem mindestens ein elektrischer Antrieb für den Fahrersitz 4 verbunden, durch den der Sitz hinsichtlich seiner Längsposition, Höhenposition und Rückenlehnen-Neigung einstellbar ist. Insbesondere kann auch elektrisch die Breite des Fahrersitzes 4 eingestellt werden, beispielsweise bei einem verstellbaren, relativ körpernah anliegenden Sportsitz in Brusthöhe des Kraftfahrzeugführers. Die Verstellung kann zum Beispiel durch in ihrer Größe verstellbare seitliche Sitzpolster erfolgen, die auf- und abblasbare Luftpolster aufweisen.
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In einer beispielhaften Fahrsituation werden mittels des auf den Kraftfahrzeugführer von vorne gerichteten Kamera-Sensors 3 die Bewegung des Brustkorbs des Kraftfahrzeugführers erfasst. Die Sensorsignale werden in der Auswerteschaltung 12 verarbeitet, wobei aus den Bewegungsdaten die Frequenz der Atmung berechnet und das bei einem Atemzyklus erzielte Atemzugvolumen abgeschätzt wird. Für die Berechnung bzw. Abschätzung können in der Auswerteeinheit 8 Kraftfahrzeugführerspezifische Daten gespeichert sein. Wenn im Zuge der Auswertung erkannt wird, dass die Atemzüge des Kraftfahrzeugführers innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums einen vorgegebenen Schwellwert unterschreiten, d.h. die Atemfrequenz zu niedrig ist, wenn die Atemzüge für einen vorgegebenen Schwellen-Zeitraum aussetzen und/oder wenn das abgeschätzte Atemzugvolumen einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet, d.h. die Atmung zu flach wird, dann wird von der Auswerteeinheit 8 ein Warnsignal an das Infotainment-System 2 ausgegeben. Dieses wiederum gibt eine entsprechende Warnung über das Lautsprecher-System 5 und/oder über das Bildschirm-System 6 aus um den Kraftfahrzeugführer über seine schlechte Atmung zu warnen. Im Infotainment-System 2 kann voreingestellt werden, ob gleichzeitig zur Ausgabe der Warnmeldung die Fahrzeug-Steuerung 11 angesteuert wird um fahrzeugseitige Maßnahmen zur Verbesserung der Atmung des Kraftfahrzeugführers zu ergreifen. Dabei kann auch vorgesehen gestellt werden, welche Maßnahmen ergriffen werden, ob beispielsweise der Fahrersitz 7 verbreitert wird um eine etwaige Einengung des Brustkorbs zu reduzieren und/oder die Seitenscheiben des Kraftfahrzeugs 1 zu öffnen um kurzfristig die Luftzufuhr im Fahrzeug zu erhöhen. Im Infotainment-System 2 kann auch voreingestellt werden, ob aus dem Datenspeicher 4 Ton- und/oder Bilddaten abgerufen werden und auf dem Lautsprecher-System 5 und dem Bildschirm-System 6 wiedergegeben werden um den Kraftfahrzeugführer zu Atemübungen anzuleiten. Im Datenspeicher 4 können mehrere Anleitungen gespeichert sein, deren Auswahl personalisiert für den Kraftfahrzeugführer erfolgt und/oder in Abhängigkeit von Auswertungsdaten, die die Auswertungsschaltung 12 für den aktuellen Atmungszustand des Kraftfahrzeugführers ermittelt hat. Die entsprechende Speicherung, Auswahl und Steuerung des Infotainment-Systems 2 und/oder der Auswerteschaltung 8 kann vom Kraftfahrzeugführer auch manuell über eine Eingabeeinheit 10 des Infotainment-Systems eingestellt werden. Die Einstellungen können beispielsweise Empfindlichkeit, Kontrast usw. der Sensoranordnung 3 und Bewertungsparameter der Auswerteschaltung 12 betreffen. Sie können auch Ausgabeparameter von Meldungen, Steuerungsparameter und Daten zu Übungsanleitungen betreffen. Der Kraftfahrzeugführer kann insbesondere Atemübungen und deren Ausgabeparameter konfigurieren.
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Es wurden verschiedene Ausführungsbeispiele für die Erfindung beschrieben. Dabei ist klar, dass der Fachmann ohne weiteres zu den jeweils dazu beschriebenen Vorrichtungs-Komponenten und/oder Verfahrensweisen bzw. Methoden Alternativen angeben kann. Beispielsweise kann für den Atmungssensor statt einer Videokamera ein geeigneter und insbesondere an sich bekannter anderer Sensor verwendet werden, beispielsweise ein am Sicherheitsgurt oder in der Rückenlehne des Fahrersitzes angebrachter Bewegungs- und/oder Drucksensor. Es kann auch eine Kombination verschiedener Sensoren, insbesondere Atmungssensoren, zum Erfassen des Zustandsparameters des Fahrzeugführers verwendet werden.
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Die beschriebenen Geräte und Systemkomponenten werden insbesondere mit Computerprogrammen gesteuert und können dazu weitere, an sich bekannte Elemente von Computern und digitalen Steuerungseinrichtungen wie einen Mikroprozessor, flüchtige und nicht flüchtige Speicher, Schnittstellen usw. aufweisen. Die Erfindung kann deshalb auch ganz oder teilweise in Form eines Computerprogrammprodukts realisiert werden, das beim Laden und Ausführen auf einem Computer einen erfindungsgemäßen Ablauf ganz oder teilweise bewirkt. Es kann beispielsweise in Form eines Datenträgers wie einer CD/DVD bereit gestellt werden oder auch in Form einer oder mehrerer Dateien auf einem Server, von dem das Computerprogramm herunter ladbar ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2008/0228046 A1 [0002, 0020]
- US 2010/022687 A1 [0002]
- US 2010/222687 A1 [0020]
