DE102017221456A1 - Apparatus and method for electrostimulation of muscles of an occupant of a vehicle - Google Patents

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Abstract

Bereitgestellt wird eine Vorrichtung zur Elektrostimulation von Muskeln eines Insassen eines Fahrzeugs, aufweisend Stimulationsmittel, die derart im Fahrzeuginneren und/oder an oder in Wirkungsnähe der Muskeln anzuordnen sind, dass sie dazu eingerichtet sind, vorgegebene Muskelpartien abhängig von einer erfassten Fahrsituation und erfassten aktuellen Haltung des Insassen in einer vorgegebenen Art und Weise gezielt derart zu stimulieren, dass der Insasse eine vorgegebene Referenzhaltung einnimmt.Provided is a device for electrostimulation of muscles of an occupant of a vehicle, comprising stimulation means, which are to be arranged in the vehicle interior and / or on or close to the action of the muscles that they are set to predetermined muscle parts depending on a detected driving situation and recorded current attitude of the To intentionally stimulate occupants in a predetermined manner in such a way that the occupant assumes a predetermined reference position.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Elektrostimulation von Muskeln eines Insassen eines Fahrzeugs.The invention relates to a device and a method for electrostimulation of muscles of an occupant of a vehicle.

In einem Fahrzeug sind heute für den Unfallschutz Airbags und Gurte zur Rückhaltung der im Fahrzeug befindlichen Personen für einen Kollisionsfall bzw. Crashfall, also einen Unfall mit Zusammenstoß mit einem anderen Objekt oder Gegenstand, vorgehalten. Die Gurte halten den menschlichen Körper im Falle eines Unfalls zurück, um nicht aus dem Fahrzeug geschleudert zu werden. Die Airbags stützen den Körper ab bzw. fangen ihn auf, um nicht mit Einrichtungen im Fahrzeug wie dem Lenkrad etc. zu kollidieren. Die Sicherheitssysteme Gurt und Airbag wirken von außen auf den menschlichen Körper ein, um diesen im Kollisionsfall zu schützen.In a vehicle are today for accident protection airbags and straps to retain the people in the vehicle for a collision or crash case, so an accident with collision with another object or object held. The straps hold the human body back in the event of an accident so as not to be thrown out of the vehicle. The airbags support the body or catch it so as not to collide with equipment in the vehicle such as the steering wheel, etc. The safety systems belt and airbag act on the human body from the outside in order to protect it in the event of a collision.

Allerdings wird bei solchen Verfahren nicht darauf geachtet, durch die Kollision erzeugte Schädigungen der Halswirbelsäule oder anderer Teile des Körpers zu verhindern oder abzuschwächen. Dies wird allerdings in dem deutschen Patent DE 60 207 304 T2 betrachtet. Die dort vorgeschlagene Vorrichtung sorgt für eine örtliche Kontraktion der Muskeln des Körperteils des Benutzers mittels eines elektrischen Impulses, der an bestimmte Stellen des Körpers angelegt wird. Auf diese Weise verhindert und/oder verringert sie Traumata des Körpers, z. B. ein Schleudertrauma, welche bei Stößen, Schlägen und/oder Belastungen bei hoher Beschleunigung auftreten. Allerdings ist die vorgeschlagene Vorrichtung für eine breite Palette von Transportmitteln inklusive Flugzeugen vorgesehen, so dass nicht auf spezifische Anforderungen für die Anwendung in Automobilen eingegangen wird. Auch ist die Vorrichtung lediglich dazu ausgelegt, Traumata aufgrund von Kollisionen oder anderen abnormen Zuständen des Transportmittels zu verhindern.However, care is not taken in such procedures to prevent or mitigate damage to the cervical spine or other parts of the body caused by the collision. This is however in the German patent DE 60 207 304 T2 considered. The device proposed therein provides for a local contraction of the muscles of the body part of the user by means of an electrical impulse applied to certain parts of the body. In this way, it prevents and / or reduces trauma to the body, eg. As a whiplash, which occur at shocks, blows and / or loads at high acceleration. However, the proposed device is intended for a wide range of means of transport, including aircraft, so that it does not address specific requirements for use in automobiles. Also, the device is only designed to prevent trauma due to collisions or other abnormal conditions of the means of transport.

Deshalb ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, eine Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren bereitzustellen, durch welche diese Nachteile überwunden werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Therefore, it is an object of this invention to provide an apparatus and a corresponding method by which these disadvantages are overcome. This object is achieved by the features of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur Elektrostimulation von Muskeln eines Insassen eines Fahrzeugs, aufweisend Stimulationsmittel, die derart im Fahrzeuginneren und/oder an oder in Wirkungsnähe der Muskeln anzuordnen sind, dass sie dazu eingerichtet sind, vorgegebene Partien der Muskeln (Muskelpartien) abhängig von einer erfassten Fahrsituation und erfassten aktuellen Haltung des Insassen in einer vorgegebenen Art und Weise gezielt derart zu stimulieren, dass der Insasse eine vorgegebene Referenzhaltung einnimmt. Die erfasste Fahrsituation ist ein Kollisionsfall oder eine Trainings- und/oder Unterstützungssituation oder eine Kombination daraus.A device is proposed for the electrical stimulation of muscles of an occupant of a vehicle, comprising stimulation means to be arranged in the vehicle interior and / or at or near the action of the muscles, that they are adapted to predetermined parts of the muscles (muscle parts) depending on a detected driving situation and selectively capture the current attitude of the occupant in a predetermined manner such that the occupant assumes a predetermined reference attitude. The detected driving situation is a collision case or a training and / or support situation or a combination thereof.

Im Gegensatz zur oben beschriebenen Stimulation erfolgt erfindungsgemäß eine gezielte Stimulation derart, dass nicht nur bestimmte Muskelpartien abhängig von der Situation ausschließlich zur Versteifung stimuliert werden. Vielmehr wird der Körper des Insassen gezielt in eine definierte Referenzhaltung gebracht, d.h. es werden nicht nur die Muskelpartien stimuliert, die unmittelbar von der Situation betroffen sind, sondern auch andere Partien, um die gesamte Haltung des Insassen zu beeinflussen.In contrast to the stimulation described above, according to the invention, targeted stimulation takes place in such a way that not only certain muscle groups are stimulated exclusively for stiffening, depending on the situation. Rather, the body of the occupant is deliberately brought into a defined reference attitude, i. It not only stimulates the muscles that are directly affected by the situation, but also other parts to influence the overall posture of the occupant.

In einer Ausführung ist die Fahrsituation als ein Kollisionsfall mit Frontaufprall erfasst, für welchen die Referenzhaltung als eine aufrechte und symmetrische Haltung des Oberkörpers, ein gerader Kopf, Beine hüftbreit, sowie Füße auf einem Pedal oder einer Fußablage vorgegeben ist, und wobei die Stimulation derart erfolgt, dass im Wesentlichen diese Position eingenommen wird.In one embodiment, the driving situation is detected as a collision case with frontal impact, for which the reference posture is given as an upright and symmetrical posture of the upper body, a straight head, legs hip-width, and feet on a pedal or footrest, and where the stimulation is done in that essentially this position is taken.

In einer Ausführung ist die Fahrsituation als ein Kollisionsfall mit Heckaufprall erfasst, für welchen die Referenzhaltung eine aufrechte und symmetrische Haltung des Oberkörpers ist, bei welcher der Kopf des Insassen an einer Kopfstütze aufliegt, und wobei die Stimulation derart erfolgt, dass im Wesentlichen diese Position eingenommen wird.In one embodiment, the driving situation is detected as a collision event with rear impact for which the reference attitude is an upright and symmetrical posture of the upper body in which the occupant's head rests against a headrest, and wherein the stimulation is made to substantially assume that position becomes.

In einer Ausführung ist die Fahrsituation als ein Kollisionsfall mit Seitenaufprall erfasst, für welchen die Referenzhaltung eine Haltung ist, bei welcher Kopf, Rippen und Becken des Insassen möglichst weit von einem Deformationsbereich des Fahrzeugs entfernt sind, und der Rücken des Insassen nahe an einer Rückenlehne ist oder daran anliegt, und wobei die Stimulation derart erfolgt, dass im Wesentlichen diese Position eingenommen wird.In one embodiment, the driving situation is detected as a collision case with side impact for which the reference attitude is a posture in which the head, ribs and pelvis of the occupant are as far as possible from a deformation area of the vehicle and the back of the occupant is close to a backrest or is applied thereto, and wherein the stimulation takes place in such a way that essentially assumes this position.

In einer Ausführung ist die erfasste Haltung des Insassen eine im Wesentlichen aufrecht sitzende oder in einem Winkel nach hinten geneigte, oder eine liegende Haltung, oder eine Haltung mit zu einer Seite gedrehtem Oberköper, und/oder mit zu einer Seite oder nach vorne geneigtem Kopf, wobei die Haltung eine in Fahrtrichtung oder entgegen der Fahrtrichtung schauende Haltung ist, und für unterschiedliche Kombinationen der erfassten Haltung eine voreingestellte Referenzhaltung an die Vorrichtung zur Elektrostimulation übermittelt wird oder dort gespeichert ist.In one embodiment, the detected posture of the occupant is a substantially upright or angled backward, or posture, or posture turned to one side, and / or head tilted to one side or forward, wherein the attitude is an attitude looking in the direction of travel or against the direction of travel, and for different combinations of the detected attitude a preset reference attitude is transmitted to the device for electro-stimulation or is stored there.

Die unterschiedlichen Referenzpositionen abhängig von der Haltung des Insassen sind vor allem im Falle eines hochautomatisiert bis hin zu autonom fahrendem Fahrzeug wichtig. Hier können/dürfen die Insassen dann nicht mehr nur die bisher erlaubten Positionen, nämlich im Wesentlichen nach vorne schauend und sitzend, einnehmen. Vor allem bei liegenden Positionen und Positionen, welche einen ungünstigen Winkel für den Insassen im Falle eines Aufpralls darstellen, ist es wichtig, den Insassen in eine Haltung bringen zu können, wodurch er möglichst wenig Schaden im Kollisionsfall erleidet. Deshalb sind verschiedene Referenzpositionen für unterschiedliche Haltungen des Insassen nötig, auch um die Referenzposition in einer angemessenen Zeit vor der tatsächlichen Kollision einnehmen zu können.The different reference positions depending on the attitude of the occupant are especially important in the case of a highly automated to autonomously moving vehicle. Here, the inmates can / may not only be the former allowed positions, namely essentially looking forward and sitting, occupy. Especially with lying positions and positions, which represent an unfavorable angle for the occupant in the event of an impact, it is important to be able to bring the occupant in an attitude, whereby he suffers as little damage in the event of a collision. Therefore, different reference positions are required for different postures of the occupant, also to be able to assume the reference position in an appropriate time before the actual collision.

In einer Ausführung ist die vorgegebene Fahrsituation eine Trainings- und/oder Unterstützungssituation, und wobei die Referenzhaltung eine für den Insassen spezifisch vorgegebene Referenzhaltung ist, und die Stimulation sowohl zeitweise als auch dauerhaft abhängig von für den Insassen vorgegebenen Parametern erfolgt.In one embodiment, the predetermined driving situation is a training and / or support situation, and wherein the reference attitude is a reference position specified specifically for the occupant, and the stimulation takes place both temporarily and permanently depending on parameters predetermined for the occupant.

Die Stimulation kann also nicht nur im Falle einer Kollision, also zum Schutz von Insassen, erfolgen, sondern auch zu Unterstützungszwecken, z.B. zu Trainingszwecken. Beispielsweise kann eine in ihrer Bewegungsfähigkeit eingeschränkte Person, also z.B. eine Person, die nicht ohne Hilfsmittel (dauerhaft) aufrecht sitzen kann, derart stimuliert werden, dass sie trotzdem bestimmte Fahrtstrecken mit dem Fahrzeug zurücklegen kann. Auch kann die Stimulation zur Verbesserung der Haltung angewendet werden, um z.B. die Rückenmuskeln beim Fahren zu stärken. Vor allem im Falle des hochautomatisierten bis hin zum autonomen Fahren kann somit die Fahrzeit für andere Tätigkeiten wie z.B. zum Training der Rückenmuskulatur, verwendet werden.Thus, the stimulation can not only take place in the event of a collision, ie for the protection of occupants, but also for support purposes, e.g. for training purposes. For example, a person limited in their ability to move, e.g. a person who can not sit up (permanently) without aids, be stimulated in such a way that they nevertheless can travel certain distances with the vehicle. Also, pacing may be used to improve posture, e.g. strengthen the back muscles while driving. Especially in the case of highly automated to autonomous driving thus the travel time for other activities such. used for training the back muscles.

Die vorgestellte Elektrostimulation kann also sowohl im Crashfall als auch zum Muskeltraining angewendet werden. Durch die Elektrostimulation kann eine isometrische Muskelkontraktion über die Elektrostimulation erzeugt werden. Dabei werden der Agonist und der Antagonist angespannt. Durch die Elektrostimulation erfolgt eine Muskelanspannung ohne Körper- oder Extremitätsbewegung und die Position wird fixiert. Dies hat den Vorteil, dass der Insasse im Crashfall in Position gehalten wird und dass die Muskeln ansonsten ohne Körperbewegung trainiert werden können. Ferner kann auch eine konzentrische Muskelkontraktion über Elektrostimulation erfolgen. Dabei werden der Agonist und der Antagonist ungleich angespannt, so dass ein Muskel stärker angespannt wird als der andere. Dabei kommt es zur Bewegung (Beugung) der Extremität. So kann der Insasse im Crashfall in Position gebracht werden. Durch die Elektrostimulation kann ferner auch eine exzentrische Muskelkontraktion erzeugt werden. Dabei werden der Agonist und der Antagonist ebenso ungleich angespannt, und ein Muskel wird weniger stark angespannt, so dass ein gezieltes Nachlassen einer Position (Streckung) erzeugt wird. So kann die Körperposition eines Insassen im Crashfall durch gesteuertes Nachlassen verändert und so ein Energieabbau im Körper erzielt werden.The presented electrostimulation can therefore be used both in the event of a crash and for muscle training. Electrostimulation can be used to generate isometric muscle contraction via electrical stimulation. The agonist and the antagonist are strained. Electrostimulation causes a muscle tension without body or limb movement and the position is fixed. This has the advantage that the occupant is held in position in the event of a crash and that the muscles can otherwise be trained without body movement. Furthermore, a concentric muscle contraction via electrical stimulation can be done. In doing so, the agonist and the antagonist are strained unequally, so that one muscle becomes more tense than the other. This causes movement (flexion) of the extremity. So the occupant can be positioned in the event of a crash. By electrostimulation also an eccentric muscle contraction can also be generated. The agonist and the antagonist are also unevenly tense, and a muscle is less tense, so that a targeted decrease in a position (extension) is generated. Thus, the body position of an occupant in the event of a crash can be changed by controlled release and thus a reduction in energy in the body can be achieved.

Vorgeschlagen wird ferner ein Fahrzeug, aufweisend Fahrsituation-Erfassungsmittel, die dazu eingerichtet sind, eine Fahrsituation des Fahrzeugs zu erfassen, Insassen-Erfassungsmittel, die dazu eingerichtet sind, eine Haltung eines Insassen zu erfassen, sowie die Vorrichtung zur Elektrostimulation.Further proposed is a vehicle comprising driving situation detecting means adapted to detect a driving situation of the vehicle, occupant detection means arranged to detect an attitude of an occupant, and the device for electrostimulation.

Vorgeschlagen wird ferner ein Verfahren zur Elektrostimulation von Muskeln eines Insassen eines Fahrzeugs, wobei eine Erfassung der Haltung des Insassen in vorgegebenen Abständen erfolgt, wobei mittels Stimulationsmittel, die im Fahrzeuginneren und/oder an oder in Wirkungsnähe der Muskeln derart anzuordnen sind, dass sie vorgegebene Muskelpartien abhängig von einer erfassten Fahrsituation und Haltung des Insassen in einer vorgegebenen Art und Weise gezielt stimulieren, der Insasse derart stimuliert wird, dass er eine vorgegebene Referenzhaltung einnimmt.Further proposed is a method for electrostimulation of muscles of an occupant of a vehicle, wherein a detection of the posture of the occupant takes place at predetermined intervals, by means of stimulation means, which are to be arranged in the vehicle interior and / or at or near the action of the muscles such that they predetermined muscle parts depending on a detected driving situation and attitude of the occupant specifically stimulate in a predetermined manner, the occupant is stimulated so that he assumes a predetermined reference position.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungsgemäße Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments of the invention, with reference to the figures of the drawing, the inventive details shows, and from the claims. The individual features can be realized individually for themselves or for several in any combination in a variant of the invention.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

  • 1 zeigt eine schematische Darstellung wichtiger Komponenten der Vorrichtung in einem Fahrzeug gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
  • 2 zeigt ein Ablaufdiagramm des Verfahrens gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Preferred embodiments of the invention are explained below with reference to the accompanying drawings.
  • 1 shows a schematic representation of important components of the device in a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • 2 FIG. 3 shows a flowchart of the method according to an embodiment of the present invention.

In den nachfolgenden Figurenbeschreibungen sind gleiche Elemente bzw. Funktionen mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the following description of the figures, the same elements or functions are provided with the same reference numerals.

Als Referenzhaltung wird eine gezielt für bestimmte Fahrsituationen vorgegebene Haltung eines Insassen bezeichnet. Dies ist eine deutliche Verbesserung zu der oben beschriebenen Stimulation von einzelnen Muskeln, welche lediglich darauf zielt, diese zu versteifen, aber der Insasse keine vorgegebene Haltung, also keine Referenzhaltung, durch die Stimulation einnimmt.As a reference attitude a predetermined predetermined for certain driving situations attitude of an occupant is called. This is a significant improvement on the above-described stimulation of individual muscles, which merely aims to stiffen them, but the occupant does not take a predetermined posture, that is, no reference posture, through the stimulation.

Grundsätzlich können Skelettmuskeln eines Körpers über Elektrostimulation, genauer EMS (Elektro Muskuläre Stimulation oder Elektromyostimulation) aktiviert werden, so dass es zur isometrischen Kontraktion der Muskulatur kommt. Dies hat eine Versteifung des Körpers zur Folge. Die EMS erfolgt entweder direkt über Elektroden zur Haut bzw. indirekt über Kontaktgels oder ein Spray, welche Kontaktflüssigkeiten lokal und bedarfsgerecht aufbringen. Basically, skeletal muscles of a body can be activated via electrostimulation, more precisely EMS (electro muscular stimulation or electromyostimulation), resulting in isometric contraction of the musculature. This results in a stiffening of the body. The EMS takes place either directly via electrodes to the skin or indirectly via contact gels or a spray, which apply contact liquids locally and as needed.

Durch die Kontraktion der Muskulatur kann der menschliche Körper in aktiven Phasen (Wachzustand) oder passiven Phasen (Schlafzustand) im Falle eines Unfalls partiell oder vollständig versteift werden, wie im oben genannten Stand der Technik beschrieben. Eine solche Positionierung in eine Referenzposition ist bisher nicht beschrieben.Due to the contraction of the musculature, the human body can be partially or completely stiffened in active phases (awake state) or passive phases (sleep state) in the case of an accident, as described in the aforementioned prior art. Such a positioning in a reference position has not been described.

Der Mensch kann dabei aber auch unabhängig von seiner Reaktionsfähigkeit, seinem Bewusstheitszustand vor bzw. während einer Kollisionssituation stabilisiert und in eine vorgegebene Referenzposition gebracht werden. Dadurch können Unfallschutzsysteme wie z.B. Gurt und Airbag effizienter wirken. Außerdem kann unabhängig davon eine Unterstützung der Körperhaltung durch die Stimulation, auch für Trainingszwecke, erfolgen. Dies kann auch implementiert werden, um eine zusätzliche Nutzung der Vorrichtung bereitzustellen.However, the human being can also be stabilized before and during a collision situation independently of his or her ability to react, his state of consciousness, and be brought into a predetermined reference position. As a result, accident protection systems such as e.g. Belt and airbag work more efficiently. In addition, regardless of a support posture by the stimulation, also for training purposes, take place. This may also be implemented to provide additional use of the device.

Das heißt, dass die vorgeschlagene Vorrichtung ebenso wie das vorgeschlagene Verfahren sowohl als Sicherheitssystem genutzt werden kann, als auch als unterstützendes System zu anderen Zwecken.That is, the proposed device as well as the proposed method can be used both as a security system and as a supporting system for other purposes.

1 zeigt eine schematische Darstellung wichtiger Komponenten der Vorrichtung zur Elektrostimulation 1 in einem Fahrzeug 100. Der Ablauf des Verfahrens ist schematisch in 2 dargestellt. 1 shows a schematic representation of important components of the device for electrical stimulation 1 in a vehicle 100 , The procedure of the procedure is schematically in 2 shown.

Das nachfolgend beschriebene Verfahren und System wird anhand einer Anwendung im Fahrzeug, also z.B. einem PKW oder einem LKW mit entsprechender Ausstattung beschrieben. Die Vorrichtung oder zumindest Teile davon können auch in anderen Transportmitteln eingesetzt werden, z.B. bei Bussen, Motorrädern, in Flugzeugen, Zügen etc. Hier sind möglicherweise entsprechende Modifikationen vom Fachmann vorzunehmen, um die Vorrichtung an die Gegebenheiten anzupassen. Allerdings liegt der Fokus der Erfindung auf dem Einsatz im Fahrzeug, also einem PKW, und ist besonders vorteilhaft, wenn es sich um ein wenigstens hochautomatisiertes Fahrzeug handelt, vor allem wenn die Fahrsituation eine Kollisionssituation ist.The method and system described below will be described in terms of an application in the vehicle, e.g. a car or a truck with appropriate equipment described. The device or at least parts thereof can also be used in other means of transport, e.g. on buses, motorcycles, in airplanes, trains, etc. Here, appropriate modifications may be made by a specialist in order to adapt the device to the circumstances. However, the focus of the invention is on the use in the vehicle, so a car, and is particularly advantageous if it is an at least highly automated vehicle, especially if the driving situation is a collision situation.

Das Grundkonzept der Erfindung ist, dass ein Insasse eines Fahrzeugs derart über eine Elektrostimulation stimuliert wird, dass er eine vorgegebene Referenzhaltung einnimmt. Die Vorgabe der Referenzhaltung ist abhängig von der vorliegenden Fahrsituation und der aktuellen Haltung des Insassen.The basic concept of the invention is that an occupant of a vehicle is stimulated via an electrical stimulation in such a way that he assumes a predetermined reference position. The specification of the reference attitude depends on the current driving situation and the current attitude of the occupant.

Wie in 1 schematisch gezeigt, ist es grundsätzlich vorteilhaft, wenn im Fahrzeug 100 zusätzlich zur Vorrichtung zur Elektrostimulation 1 mit den Stimulationsmitteln 11 entsprechende Fahrsituation-Erfassungsmittel 2 vorhanden sind, welche die Fahrsituation möglichst detailliert und vorausschauend erfassen können. Hierfür können Sensoren, Kameras etc. dienen. Ferner ist es vorteilhaft, wenn auch Insassen-Erfassungsmittel 3, welche die Haltung des Insassen, d.h. jedes einzelnen Insassen des Fahrzeugs, möglichst separat erfassen können. Hierzu können ebenfalls entsprechende Sensoren, Kameras etc. dienen. Im Fall, dass die Vorrichtung zur Elektrostimulation 1 für Zwecke der Unterstützung bzw. des Trainings verwendet wird, kann auch ein Profil durch jeden Insassen gewählt werden, in dem entsprechende Informationen hinterlegt sind, welche Art der Stimulation angewendet werden soll. Die Teile der Erfassungsmittel 2 und 3, welche zur Verarbeitung der erfassten Daten dienen, können auch in einer einzigen Steuervorrichtung 4 intergiert sein, um die Verarbeitung der erfassten Daten der Fahrsituation und der Haltung des oder der Insassen zu verarbeiten. Die Stimulationsmittel können im Fahrzeug, in Textilien oder auch dem Sitz für den Insassen angeordnet sein, so dass sie die entsprechenden Muskelpartien stimulieren können, die je nach Auslegung der Vorrichtung in Abhängigkeit von der Fahrsituation zu stimulieren sind. Hier wird nicht genauer auf die technische Umsetzung der Stimulation, also Art der verwendeten Stimulationsmittel 11 wie Elektroden bzw. Kontaktmittel etc., oder auf die Stromstärke oder auf die Verschaltung bzw. Verkabelung eingegangen, da dies für den Fachmann z.B. aus der oben genannten Druckschrift bekannt ist. Vielmehr wird auf das Erhalten der Referenzposition durch Stimulation in Abhängigkeit der Fahrsituation und der aktuellen Haltung des Insassen abgezielt.As in 1 shown schematically, it is basically advantageous when in the vehicle 100 in addition to the device for electrostimulation 1 with the stimulants 11 corresponding driving situation detection means 2 are present, which can capture the driving situation as detailed and anticipatory. This can be sensors, cameras, etc. serve. Furthermore, it is advantageous if also occupant detection means 3 which as far as possible can separately record the attitude of the occupant, ie each individual occupant of the vehicle. For this purpose, corresponding sensors, cameras, etc. can also be used. In the case that the device for electrostimulation 1 For purposes of support or training, a profile may also be chosen by each occupant, in which appropriate information is deposited as to which type of stimulation is to be used. The parts of the detection means 2 and 3 which are used to process the acquired data can also be used in a single control device 4 be integrated in order to process the processing of the collected data of the driving situation and the attitude of the occupant or passengers. The stimulation means can be arranged in the vehicle, in textiles or also in the seat for the occupant, so that they can stimulate the corresponding muscle parts, which are to be stimulated depending on the design of the device depending on the driving situation. This does not specify the technical implementation of the stimulation, ie the type of stimulation used 11 as electrodes or contact means, etc., or on the current strength or on the interconnection or wiring, since this is known to the skilled person, for example from the above-mentioned document. Rather, the aim is to obtain the reference position by stimulation as a function of the driving situation and the current position of the occupant.

Nachfolgend wird zuerst die Fahrsituation Kollision beschrieben. Vorteilhafterweise kann auch eine Unterscheidung in die Art der Kollision getroffen werden, also z.B. Frontaufprall, Heckaufprall, Seitenaufprall. Hierzu sind die Fahrsituation-Erfassungsmittel 2 entsprechend zu wählen bzw. am Fahrzeug vorzusehen. Auch kann eine Nachrüstung bei Fahrzeugen erfolgen, welche nicht über die entsprechenden Erfassungsmittel verfügen. Bei der Fahrsituation Kollision ist eine sehr schnelle Reaktion der Stimulationsmittel 11 nötig, um vor dem Aufprall die Referenzhaltung zu erreichen, so dass die Sensorik und Signalübertragung entsprechend ausgelegt sein sollte. Reaktionszeiten für Auslösezeiten von Sicherheitseinrichtungen wie Airbags liegen vorteilhafterweise unter einer Sekunde, wobei die Sicherheitseinrichtungen von einem sogenannten Pre-Crash-System vor dem Aufprall ausgelöst werden, wie dies beim aktiven Sicherheitsgurt der Fall ist. Entweder kann der Vorrichtung zur Elektrostimulation 1 die für die Art der Kollision vorgegebene Referenzposition für den Insassen nach Verarbeitung der erfassten Daten vorgegeben werden oder die Vorrichtung zur Elektrostimulation 1 kann die Referenzposition selbst bestimmen bzw. ermitteln. Es können auch abhängig von der erfassten Haltung des Insassen voreingestellte Referenzpositionen vorhanden sein, um die Reaktionszeit zu verkürzen.Subsequently, the driving situation collision will be described first. Advantageously, a distinction in the type of collision can be made, so for example, frontal impact, rear impact, side impact. For this purpose, the driving situation detection means 2 to choose accordingly or provide on the vehicle. Also, a retrofit can be done on vehicles that do not have the appropriate detection means. In the driving situation collision is a very fast reaction of the stimulant 11 necessary to reach the reference position before the impact, so that the sensor and signal transmission should be designed accordingly. Reaction times for tripping times of safety devices such as airbags are advantageously less than one second, the safety devices being of a so-called pre-crash system be triggered before the impact, as is the case with the active seat belt. Either the device can be used for electrostimulation 1 the reference position predetermined for the type of collision for the occupant after processing the acquired data or the device for electrostimulation 1 can determine or determine the reference position yourself. There may also be preset reference positions depending on the detected posture of the occupant to shorten the response time.

Referenzpositionen können für vorgegebene Grundhaltungen wie im Wesentlichen sitzend, liegend oder seitlich lehnend eingestellt sein. Zusätzlich kann bei Erfassung, dass der Blick in oder gegen die Fahrtrichtung gerichtet ist und/oder der Kopf gedreht und/oder geneigt ist, die Referenzposition entsprechend angepasst werden, oder für bestimmte Kombinationen eine Referenzposition vorgegeben sein.Reference positions can be set for predetermined basic postures, such as essentially sitting, lying or leaning to the side. In addition, upon detection that the gaze is directed in or against the direction of travel and / or the head is rotated and / or inclined, the reference position may be adjusted accordingly or a reference position may be predetermined for certain combinations.

Grundsätzlich sind folgende Referenzpositionen zum Schutz des Insassen in unterschiedlichen Aufprallsituationen vorteilhaft:

  • - Im Falle eines Frontalaufpralls: ein aufrechter und symmetrischer Oberkörperwinkel, der Kopf des Insassen ist gerade, die Beine hüftbreit, sowie Füße auf einem Pedal oder einer Ablage, z.B. einer Komfortschräge abgestützt
  • - Im Falle eines Heckaufpralls: Oberkörperwinkel aufrecht und symmetrisch, Kopf liegt an der Kopfstütze an
  • - Im Falle eines Seitenaufpralls: Kopf, Rippen und Becken möglichst weit weg vom Deformationsbereich, Rücken nahe an Rückenlehne, um eine gute Abdeckung mit den Thoraxbags im Sitz zu erreichen
In principle, the following reference positions are advantageous for protecting the occupant in different impact situations:
  • - In the case of a frontal collision: an upright and symmetrical upper body angle, the occupant's head is straight, the legs hip-width, and feet supported on a pedal or a tray, eg a comfort slope
  • - In the event of a rear impact: upper body angle upright and symmetrical, head resting against the headrest
  • - In the event of a side impact: head, ribs and pelvis as far away from the deformation area as possible, back near the backrest to ensure good coverage with the thorax bags in the seat

Nachfolgend werden einige Beispiele für Haltungen eines Insassen vorgestellt und die Muskelpartien genannt, welche erfindungsgemäß vorteilhaft im Falle einer Kollision stimuliert werden.In the following some examples of postures of an occupant are presented and called the muscle parts, which according to the invention are advantageously stimulated in the event of a collision.

In einem Beispiel befindet sich der Oberkörper in zurückgelehnter Position bzw. Liegeposition. Hier ist eine Stimulation an Bauch und Rückenmuskulatur vorgesehen, um ein Aufrichten im Falle eines Frontaufpralls zu erreichen. Bei verschränkten Beinen ist eine Stimulation der Oberschenkel- und Hüftmuskulatur vorgesehen, um eine Anlage der Füße z.B. an die Ablage bzw. Komfortschräge und eine symmetrische Belastung der Oberschenkel zu erreichen.In one example, the upper body is in a reclined position or lying position. Here, a stimulation of the abdominal and back muscles is provided to achieve a righting in the event of a frontal impact. In entangled legs, stimulation of the thigh and hip muscles is provided to prevent attachment of the feet, e.g. to reach the shelf or comfort slope and a symmetrical load on the thighs.

In einem weiteren Beispiel ist der Kopf innen an die Fahrzeugtür gelehnt, oder in einer anderen Art seitlich geneigt, z.B. zur Entspannung. Hier ist im Falle eines Erfassens eines Seitenaufpralls eine Stimulation von Bauch- und/oder Rückenmuskulatur an der stoßabgewandten Seite vorgesehen, um den Insassen von dem erwarteten Deformationsbereich wegzubewegen.In another example, the head is leaned on the inside of the vehicle door, or laterally inclined in some other way, e.g. for relaxation. Here, in case of detecting a side impact, stimulation of the abdominal and / or back muscles is provided on the butt-facing side to move the occupant away from the expected deformation area.

In einem weiteren Beispiel ist bei einer vorgebeugten Kopfposition, z.B. beim Lesen, eine Stimulation der Rücken- und Halsmuskulatur vorgesehen, um eine Anlage mit der Kopfstütze zu erreichen.In another example, at a prebent head position, e.g. while reading, a stimulation of the back and neck muscles provided to achieve an investment with the headrest.

Die beschriebenen Beispiele sind lediglich für einige wenige mögliche Haltungen eines Insassen zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Prinzips beschrieben. Je nach aktueller Haltung des Insassen kann eine andere Referenzposition gewählt werden, um der erfassten Kollisionssituation entgegenzutreten. Auch kann in Fällen, in denen erfasst wird, dass die ideale Referenzhaltung z.B. aus Zeitgründen nicht eingenommen werden kann, eine andere, schneller einzunehmende Referenzhaltung als Notreferenzhaltung gewählt werden, um dennoch möglichst geringen Schaden zu erhalten.The examples described are described only for a few possible positions of an occupant to illustrate the principle according to the invention. Depending on the current position of the occupant, a different reference position can be selected to counteract the detected collision situation. Also, in cases where it is detected that the ideal reference pose is e.g. can not be taken due to lack of time, another, faster to be adopted reference attitude as Notreferenzhaltung be selected to still obtain the least possible damage.

Der Ablauf des Verfahrens unabhängig von der Fahrsituation ist, dass eine Erfassung der Haltung des bzw. jedes Insassen möglichst regelmäßig in vorgegebenen Abständen erfolgt S1, so dass die Haltung möglichst zu jedem Zeitpunkt aktuell ist. Bei Erfassung einer Fahrsituation S2, in der eine Stimulation des Insassen erfolgen soll, wird der Insasse derart mit der Elektrostimulation stimuliert, dass er eine für die Fahrsituation vorgegebene Referenzhaltung einnimmt S3.The procedure of the method independent of the driving situation is that a detection of the attitude of the or each occupant as regularly as possible takes place at predetermined intervals S1 so that the attitude is up to date whenever possible. Upon detection of a driving situation S2 in which the occupant is to be stimulated, the occupant is stimulated with electrostimulation in such a way that he assumes a reference position prescribed for the driving situation S3 ,

Es ist nötig, die Haltung des Insassen zu erfassen, um die Referenzposition zu bestimmen. Dies gilt auch für den Fall, dass ein Profil durch jeden Insassen gewählt wurde, welches die Art der Stimulation vorgibt.It is necessary to grasp the posture of the occupant in order to determine the reference position. This is also true in the case of a profile chosen by each occupant specifying the type of stimulation.

Grundsätzlich kann das System, also die Vorrichtung zur Elektrostimulation, sowohl verwendet werden, um bei Unfällen mit einem Aufprall, also im Crashfall, die Insassen besser zu schützen, als auch, um ein Muskeltraining durchzuführen. Um eine optimale Stimulation im Ernstfall für den jeweiligen Insassen bereitzustellen, kann eine Kalibrierung des Systems erfolgen. Dies kann beispielsweise erfolgen, indem ein Insasse während der Fahrt stimuliert wird und Werte für Muskelkontraktion abhängig von der Stimulationsdauer und/oder der Stärke des Stimulationsimpluses gemessen werden und abhängig davon eine individuelle Stimulation für den Insassen für den Ernstfall berechnet wird.Basically, the system, so the device for electrical stimulation, both used to better protect the occupants in accidents with an impact, so in the event of a crash, as well as to perform a muscle training. To provide optimal stimulation in case of emergency for each occupant, a calibration of the system can be done. This can be done, for example, by stimulating an occupant while driving and measuring values of muscle contraction as a function of the stimulation duration and / or the strength of the stimulation implication and, depending on this, calculating an individual stimulation for the occupant in the event of an emergency.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 60207304 T2 [0003]DE 60207304 T2 [0003]

Claims (10)

Vorrichtung zur Elektrostimulation (1) von Muskeln eines Insassen eines Fahrzeugs (100), aufweisend Stimulationsmittel (11), die derart im Fahrzeuginneren und/oder an oder in Wirkungsnähe der Muskeln anzuordnen sind, dass sie dazu eingerichtet sind, vorgegebene Muskelpartien abhängig von einer erfassten Fahrsituation, welche ein Kollisionsfall oder eine Trainings- und/oder Unterstützungssituation oder eine Kombination daraus ist, und von einer erfassten aktuellen Haltung des Insassen in einer vorgegebenen Art und Weise gezielt derart zu stimulieren, dass der Insasse eine vorgegebene Referenzhaltung einnimmt.A device for electrostimulation (1) of muscles of an occupant of a vehicle (100), comprising stimulation means (11) to be arranged in the vehicle interior and / or at or near the action of the muscles, such that they are adapted to predetermine muscle parts depending on a sensed one Driving situation, which is a collision case or a training and / or support situation or a combination thereof, and of a detected current attitude of the occupant in a predetermined manner targeted to stimulate so that the occupant occupies a predetermined reference position. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Fahrsituation als ein Kollisionsfall mit Frontaufprall erfasst ist, für welchen die Referenzhaltung als eine aufrechte und symmetrische Haltung des Oberkörpers, ein gerader Kopf, Beine hüftbreit, sowie Füße auf einem Pedal oder einer Fußablage vorgegeben ist, und wobei die Stimulation derart erfolgt, dass im Wesentlichen diese Position eingenommen wird.Device (1) according to Claim 1 wherein the driving situation is detected as a collision case with front impact, for which the reference attitude is given as an upright and symmetrical posture of the upper body, a straight head, legs hip width, as well as feet on a pedal or a foot rest, and wherein the stimulation takes place, that essentially this position is taken. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Fahrsituation als ein Kollisionsfall mit Heckaufprall erfasst ist, für welchen die Referenzhaltung eine aufrechte und symmetrische Haltung des Oberkörpers ist, bei welcher der Kopf des Insassen an einer Kopfstütze aufliegt, und wobei die Stimulation derart erfolgt, dass im Wesentlichen diese Position eingenommen wird.Device (1) according to Claim 1 wherein the driving situation is detected as a collision case with rear impact for which the reference attitude is an upright and symmetrical posture of the upper body in which the occupant's head rests against a headrest, and wherein the stimulation is made to substantially assume that position , Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Fahrsituation als ein Kollisionsfall mit Seitenaufprall erfasst ist, für welchen die Referenzhaltung ist eine Haltung ist, bei welcher Kopf, Rippen und Becken des Insassen möglichst weit von einem Deformationsbereich des Fahrzeugs entfernt sind, und der Rücken des Insassen nahe an einer Rückenlehne ist oder daran anliegt, und wobei die Stimulation derart erfolgt, dass im Wesentlichen diese Position eingenommen wird.Device (1) according to Claim 1 wherein the driving situation is detected as a collision case with side impact, for which the reference attitude is a posture in which the head, ribs and pelvis of the occupant are as far as possible from a deformation area of the vehicle, and the back of the occupant is close to a backrest or is applied thereto, and wherein the stimulation takes place in such a way that essentially assumes this position. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die vorgegebene Fahrsituation eine Trainings- und/oder Unterstützungssituation ist, und wobei die Referenzhaltung eine für den Insassen spezifisch vorgegebene Referenzhaltung ist, und die Stimulation sowohl zeitweise als auch dauerhaft abhängig von für den Insassen vorgegebenen Parametern erfolgt.Device (1) according to any one of the preceding claims, wherein the predetermined driving situation is a training and / or support situation, and wherein the reference attitude is a reference position specified specifically for the occupant, and the stimulation both temporarily and permanently depending on the occupant predetermined Parameters takes place. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei, wenn zusätzlich ein Kollisionsfall erfasst ist, die vorgegebene Referenzhaltung die höchste Priorität bei der Ausführung der Stimulation hat.Device (1) according to Claim 5 in which, if additionally a collision case is detected, the predetermined reference attitude has the highest priority in the execution of the stimulation. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erfasste Haltung des Insassen eine im Wesentlichen aufrecht sitzende oder in einem Winkel nach hinten geneigte, oder eine liegende Haltung, oder eine Haltung mit zu einer Seite gedrehtem Oberköper, und/oder mit zu einer Seite oder nach vorne geneigtem Kopf ist, wobei die Haltung eine in Fahrtrichtung oder entgegen der Fahrtrichtung schauende Haltung ist, und für unterschiedliche Kombinationen der erfassten Haltung eine voreingestellte Referenzhaltung an die Vorrichtung zur Elektrostimulation übermittelt wird oder dort gespeichert ist.The device (1) according to any one of the preceding claims, wherein the detected posture of the occupant is a substantially upright or angled backward, or a horizontal posture, or posture turned to one side, and / or to one Side or forward tilted head is, wherein the attitude is looking in the direction of travel or against the direction of travel attitude, and for different combinations of the detected attitude a preset reference attitude is transmitted to the device for electrical stimulation or stored there. Fahrzeug (100), aufweisend Fahrsituation-Erfassungsmittel (2), die dazu eingerichtet sind, eine Fahrsituation des Fahrzeugs (100) zu erfassen, Insassen-Erfassungsmittel (3), die dazu eingerichtet sind, eine Haltung eines Insassen zu erfassen, sowie die Vorrichtung zur Elektrostimulation (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.A vehicle (100) comprising driving situation detecting means (2) adapted to detect a driving situation of the vehicle (100), occupant detection means (3) adapted to detect an attitude of an occupant, and the device for electrostimulation (1) according to one of the preceding claims. Verfahren zur Elektrostimulation von Muskeln eines Insassen eines Fahrzeugs (100), wobei eine Erfassung der Haltung des Insassen in vorgegebenen Abständen erfolgt (S1), wobei mittels Stimulationsmitteln (11), die in Wirkungsnähe der Muskeln anzuordnen sind, vorgegebene Muskelpartien abhängig von einer erfassten Fahrsituation und Haltung des Insassen (S2) derart gezielt stimuliert werden, dass der Insasse eine vorgegebene Referenzhaltung einnimmt (S3).A method for electrostimulation of muscles of an occupant of a vehicle (100), wherein a detection of the posture of the occupant at predetermined intervals takes place (S1), by means of stimulation means (11) to be arranged close to the action of the muscles, predetermined muscle parts depending on a detected driving situation and attitude of the occupant (S2) are stimulated so targeted that the occupant assumes a predetermined reference position (S3). Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Fahrsituation sowohl ein Kollisionsfall oder eine Trainings- und/oder Unterstützungssituation oder eine Kombination daraus ist, für welche spezifische Referenzhaltungen vorgegeben sind, wobei die Referenzhaltung für den Kollisionsfall die höchste Priorität aufweist.Method according to Claim 9 wherein the driving situation is both a collision case or a training and / or support situation or a combination thereof, for which specific reference postures are given, wherein the reference attitude has the highest priority for the collision case.
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