DE102018219799A1

DE102018219799A1 - Vorrichtung zur Erfassung mindestens einer vitalen Körperfunktion eines menschlichen Körpers

Info

Publication number: DE102018219799A1
Application number: DE102018219799.7A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Krempels; Christoph Terwelp
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2018-11-19
Filing date: 2018-11-19
Publication date: 2020-05-20

Abstract

Bei der Vorrichtung zur Erfassung mindestens einer vitalen Körperfunktion eines menschlichen Körpers ist mindestens ein eine vitale Körperfunktion eines menschlichen Körpers erfassender Sensor (2, 3) an einem Kopf des jeweiligen Menschen im Bereich mindestens einer Schläfe, an einer Wange, der Halsschlagader und/oder im Bereich der Stirn so angeordnet ist, dass damit die jeweilige vitale Körperfunktion erfasst wird. Der Sensor (2, 3) ist mit einem elektrische Energie speichernden Element (6) und/oder mit einem Solar- oder kinetische Energie in elektrische Energie wandelnden Element (7) sowie mit einer elektronischen Auswerteeinheit (4) verbunden. Die elektronische Auswerteeinheit (4) ist ausgebildet ein Warnsignal zu generieren und an eine Notfahrzentrale drahtlos zu übermitteln und/oder ein Regelsignal zu generieren, mit dem ein Eingriff in den Antrieb eines Fahrzeugs erfolgt, wenn mindestens eine vitale Körperfunktion und/oder die mit einem zusätzlich vorhandenen Beschleunigungssensor erfasste Beschleunigung oder Geschwindigkeit des jeweiligen Fahrzeugs mindestens einen vorgegebenen Schwellwert über- und/oder unterschreitet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung mindestens einer vitalen Körperfunktion eines menschlichen Körpers. Der jeweilige Mensch ist dabei bevorzugt der Führer eines besonders bevorzugt elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, wie beispielsweise einem elektrisch angetriebenen Scooter, Pedelec oder S-Pedellec.
Bisher werden vitale Körperfunktionen von Sensoren, die an einem Brustgurt, oder einem Armband angeordnet sind, erfasst und mittels Funkübertragung können die Messsignale an elektronische Auswerteeinheiten übertragen und mit diesen ausgewertet werden. Die Auswerteeinheiten können in einem geeigneten mobilen Kommunikationsgerät (z.B. einem Mobiltelefon oder einer Smart Watch) integriert oder mit einem mobilen Kommunikationsgerät an eine zentrale elektronische Auswerteeinheit mit geeigneten Servern zur Auswertung übermittelt werden.
Dabei werden in der Regel die Herzschlagfrequenz, die Beschleunigung und/oder die Geschwindigkeit berücksichtigt.
Für die Bestimmung der Körpertemperatur werden Infrarot- oder Quecksilberthermometer eingesetzt, die aufwändig mitgeführt werden müssen und die für eine elektronische Auswertung nicht oder nur ungenügend geeignet sind.
Weitere vitale Körperfunktionen werden im mobilen Einsatz nicht überwacht und ausgewertet.
Außerdem ist es unüblich vitale Körperfunktionen für eine Regelung an Fahrzeugen oder die Generierung von Notsignalen zu nutzen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten für eine verbesserte Nutzung von momentan erfassten Körperfunktionen anzugeben, mit denen die Sicherheit des jeweiligen Menschen und Umgebung, insbesondere dann, wenn er Führer eines Fahrzeugs ist, erhöht werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erfassung mindestens einer vitalen Körperfunktion eines menschlichen Körpers ist mindestens ein eine vitale Körperfunktion eines menschlichen Körpers erfassender Sensor an einem Kopf des jeweiligen Menschen im Bereich mindestens einer Schläfe, im Bereich mindestens einer Wange, der Halsschlagader und/oder im Bereich der Stirn so angeordnet, dass damit die jeweilige vitale Körperfunktion erfasst wird.
Selbstverständlich können auch mehrere Sensoren, die bevorzugt unterschiedliche vitale Körperfunktionen überwachen an der Vorrichtung vorhanden sein und genutzt werden.
Der mindestens eine Sensor ist mit einem elektrische Energie speichernden Element und/oder mit einem Solar- oder kinetische Energie in elektrische Energie wandelnden Element sowie mit einer elektronischen Auswerteeinheit verbunden.
Die elektronische Auswerteeinheit ist dabei so ausgebildet, dass ein Warnsignal generiert und an eine Notfahrzentrale drahtlos übermittelt wird.
Allein oder zusätzlich dazu kann die elektronische Auswerteeinheit ein Regelsignal generieren, mit dem ein Eingriff in den Antrieb eines Fahrzeugs erfolgt, bei dem bevorzugt der jeweilige Mensch der Fahrzeugführer ist.
Dies soll immer dann erfolgen, wenn mindestens eine erfasste vitale Körperfunktion und/oder die mit einem zusätzlich vorhandenen Beschleunigungssensor erfasste Beschleunigung oder Geschwindigkeit des jeweiligen Fahrzeugs mindestens einen vorgegebenen Schwellwert über- und/oder unterschreitet.
Der mindestens eine Sensor kann dabei zur momentanen Erfassung der Körpertemperatur, der Atemfrequenz, der Herzschlagfrequenz und/oder der Zusammensetzung von Schweiß und/oder Blut des jeweiligen Menschen ausgebildet sein.
So kann ein Warn- oder Regelsignal generiert werden, wenn ein mit einem Sensor oder einem der Sensoren ein Messwert erfasst worden ist, der einen Schwellwert unterschreitet. Dies kann beispielsweise eine Mindestkörpertemperatur, eine minimale Atemfrequenz oder eine minimale Herzschlagfrequenz sein.
Ein Warn- und/oder Regelsignal kann aber auch generiert werden, wenn ein Schwellwert überschritten wird. Dies kann für die zwei vorab genannten Körperfunktionen und/oder beispielsweise auch den Gehalt an NaCI im Schweiß zutreffend sein.
Bei einer gemessenen Beschleunigung und ggf. einer Geschwindigkeit können solche Schwellwertüber- oder -unterschreitungen ebenfalls ein Regel- und/oder Warnsignal generieren.
Dabei sollten die Messsignale so ausgewertet und berücksichtigt werden, dass sie über ein vorgebbares Zeitintervall einen Schwellwert über- oder unterschreiten, so dass Fehlinterpretationen oder kurzzeitige Messfehler vermieden werden können.
Ein Warnsignal kann beispielsweise dann generiert werden, wenn zwei Ereignisse gleichzeitig oder zeitlich kurz nacheinander erfasst worden sind. Dies kann beispielsweise die Erfassung einer großen negativen Beschleunigung, wie sie bei einem Unfall oder Sturz eines Fahrzeugs auftreten kann und dann mindestens eine erfasste vitale Körperfunktion Messsigale aufweist, die über oder unter einem Schwellwert liegen. Dies kann beispielsweise eine zu kleine oder gar keine Herzschlagfrequenz sein.
Vorteilhaft sollte die Vorrichtung, insbesondere der mindestens eine Sensor, ein elektrische Energie speicherndes Element und/oder ein Solar- oder kinetische Energie in elektrische Energie wandelndes Element an einem Schutzhelm vorhanden oder in einem Schutzhelm integriert sein. Dabei sollte der Leichtbaueffekt berücksichtigt werden, um den Tragekomfort zu verbessern und die negative Beeinträchtigung des jeweiligen Menschen so klein wie möglich zu halten.
So kann mindestens ein Solarenergie in elektrische Energie wandelndes Element an der äußeren Oberfläche eines Schutzhelms angeordnet sein. Bevorzugt kann es mittels eines Gelenks verschwenkbar angebracht sein, so dass eine Ausrichtung in Bezug zur Sonne möglich ist. Es können aber auch mehrere solcher Elemente über den Umfang verteilt an der nach außen weisenden Oberfläche angeordnet sein, so dass Sonnenstrahlung zumindest auf einen Teil der Elemente auftreffen kann.
Am Schutzhelm kann auch ein RFID-Chip oder BLE-Chip (BLE - Bluetooth Low Energy) mit mindestens einer Antenne und einem Mikrochip vorhanden sein. Damit kann eine Übertragung und ggf. bereits eine vollständige oder teilweise Auswertung von Messsignalen erreicht werden.
Eine elektronische Auswerteeinheit kann auch einen elektronischen Speicher enthalten, mit dem zumindest eine Zwischenspeicherung von Messsignalen möglich ist. Im elektronischen Speicher können auch die Schwellwerte gespeichert sein.
Die Messsignale oder teilweise ausgewerteten Messsignale können dann an eine Datenübertragungseinheit oder eine elektronische Auswerteeinheit drahtlos übertragen werden. Eine Datenübertragungseinheit oder eine elektronische Auswerteeinheit können beispielsweise am jeweiligen Fahrzeug vorhanden oder in eine mobile Datenübertragungseinheit, von der ausgewertete Messsignale als Regelgröße für den Fahrzeugantrieb oder als Warnsignal weiter an einen geeigneten Empfänger übertragen werden.
Eine drahtlose Datenübertragung kann beispielsweise mittels elektromagnetischer Wellen auf optischem Weg oder mittels Funkwellen erfolgen. Es können an sich bekannte Systeme, wie z.B. auch Bluetooth eingesetzt werden.
Die elektronische Auswerteeinheit kann also eine Einheit zur drahtlosen Datenübertragung aufweisen oder mit einer Einheit zur drahtlosen Datenübertragung verbunden sein.
Ein generiertes Warnsignal kann an eine Notrufzentrale mittels einer am jeweiligen Fahrzeug vorhandenen oder mit einer vom jeweiligen Menschen mitgeführten Kommunikationseinrichtung übermittelt werden, wenn mit mindestens einem der Sensoren eine einen Schwellwert über- oder unterschreitende vitale Körperfunktion und/oder eine zu große oder zu kleine Beschleunigung oder Geschwindigkeit des jeweiligen Fahrzeuges detektiert worden ist.
Ein generiertes Warnsignal sollte die jeweiligen geografischen Positionskoordinaten, Informationen über den momentanen Zustand und/oder Patienteninformationen des jeweiligen Menschen beinhalten.
Der mindestens eine Sensor kann an einem Stirnband, einem Netz oder eines Helmkorbes, das/der am Kopf des jeweiligen Menschen befestigbar ist, angeordnet oder darin integriert sein. Diese genannten Elemente können auch an einem Schutzhelm so befestigt sein, dass sie leicht gehandhabt und nicht verloren gehen können. Trotzdem sollten sie austauschbar befestigt sein.
In Abhängigkeit der mindestens einen vitalen Körperfunktion kann die jeweilige Leistung, mit der der Antrieb des jeweiligen Fahrzeugs betrieben wird, in Abhängigkeit der mindestens einen momentan erfassten vitalen Körperfunktion, der gemessenen Beschleunigung oder der bestimmten Geschwindigkeit mit der/denen das Fahrzeug bewegt wird, mittels der mit der elektronischen Auswerteeinheit ausgewerteten Messsignale des mindestens einen Sensors geregelt werden. Dazu kann beispielsweise der Antriebsmotor entsprechend oder ein Getriebe bzw. eine Schaltung beeinflusst werden.
Dies kann soweit geführt werden, dass kein Vortrieb am Fahrzeug mehr auftreten kann, wenn eine Gefahrensituation mit mindestens einem Sensor erfasst und bei der Auswertung erkannt worden ist. Es kann aber auch eine definierte Reduzierung der Fahrgeschwindigkeit des jeweiligen Fahrzeugs initiiert werden, in dem die Antriebsleistung reduziert oder mindestens ein kleinerer Gang eines Getriebes als bis zu diesem Zeitpunkt eingeschaltet oder die Drehzahl bei einem stufenlosen Getriebe reduziert wird. Ein Getriebe kann beispielsweise auch eine elektromechanische Schaltung sein.
Bei der Regelung des Antriebs kann beispielsweise eine zu hohe Herzschlagfrequenz (oder Atemfrequenz) zu einer Leistungssteigerung für den Antrieb führen, die den jeweiligen Menschen entlasten kann. Dabei kann die dem Antriebsmotor zugeführte elektrische Energie in Bezug zu einer elektrischen Energie, die bei kleinerer Herzschlagfrequenz eigentlich gewählt werden würde, bei der Regelung erhöht werden. Ist die Herzschlagfrequenz (oder Atemfrequenz) kleiner als ein Schwellwert kann die Antriebsleistung bei der Regelung reduziert werden. Liegt die Herzschlagfrequenz (oder Atemfrequenz) zwischen diesen Schwellwerten kann bei der Regelung nicht zusätzlich eingegriffen werden.
Mit der Möglichkeit der Überwachung mindestens einer, bevorzugt jedoch mehrerer vitaler Körperfunktionen kann die Sicherheit für den jeweiligen Menschen und sein Umfeld erheblich verbessert werden. Dabei kann auch der momentane Gesundheitszustand berücksichtigt werden.
Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.
Dabei zeigen:

1 in schematischer Form ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
2 eine mögliche Anordnung an einem Helmkorb eines Schutzhelms;
3 eine mögliche Anordnung von Solarenergie in elektrische Energie wandelnden Elementen an einem Schutzhelm und
4 eine mögliche Anordnung eines Beispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung an einem Schutzhelm.

In 1 sind mögliche Bestandteile einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Sie besteht dabei aus den Sensoren 2 und 3, die an eine elektronische Auswerteeinheit 4 sowie an ein Elektroenergie speicherndes Element 6 angeschlossen sind.
Für die Übertragung von Messsignalen, ausgewerteten Messsignalen oder Regel- oder Warnsignalen ist eine Einheit 5 zur drahtlosen Datenübertragung vorhanden.
Dabei ist der Sensor 3 zur Bestimmung der Körpertemperatur und der Sensor 2 ist zur Bestimmung der Herzschlagfrequenz eines Menschen ausgebildet. Die Sensoren 2 und 3, die elektronische Auswerteeinheit 4 und die Einheit 5 zur Datenübertragung sind an das Elektroenergie speichernde Element 6 angeschlossen. Das Elektroenergie speichernde Element 6 ist bei diesem Beispiel mit einem Solarenergie in elektrische Energie wandelnden Element 7 verbunden, so dass dauerhaft elektrische Energie für den Betrieb der Vorrichtung zur Verfügung gestellt werden kann.
In 2 ist eine mögliche Anordnung der Elemente an einem Kopf eines Menschen sowie deren Anordnung in Bezug zueinander gezeigt.
3 zeigt einen Schutzhelm 8, der ein Fahrrad- oder Motorradschutzhelm sein kann. An seiner nach außen weisenden Oberfläche sind mehrere Solarenergie in elektrische Energie wandelnde Elemente 7 angebracht, so dass Sonnenstrahlung aus mehreren Richtungen auf diese Elemente 7 auftreffen kann.
Mit 4 soll verdeutlicht werden, wie eine Anordnung gemäß 2 mit den entsprechenden elektrisch leitenden Verbindungen der einzelnen Elemente 2, 3, 4, 5 und 6 zueinander in einen Schutzhelm 8 integriert oder daran angeordnet werden können.

Claims

Vorrichtung zur Erfassung mindestens einer vitalen Körperfunktion eines menschlichen Körpers, bei der mindestens ein eine vitale Körperfunktion eines menschlichen Körpers erfassender Sensor (2, 3) an einem Kopf des jeweiligen Menschen im Bereich mindestens einer Schläfe, an einer Wange, der Halsschlagader und/oder im Bereich der Stirn so angeordnet ist, dass damit die jeweilige vitale Körperfunktion erfasst wird, und der mindestens eine Sensor (2, 3) mit einem elektrische Energie speichernden Element (6) und/oder mit einem Solar- oder kinetische Energie in elektrische Energie wandelnden Element (7) sowie mit einer elektronischen Auswerteeinheit (4) verbunden ist, wobei die elektronische Auswerteeinheit (4) so ausgebildet ist, ein Warnsignal zu generieren und an eine Notfahrzentrale drahtlos zu übermitteln und/oder ein Regelsignal zu generieren, mit dem ein Eingriff in den Antrieb eines Fahrzeugs erfolgt, bei dem der jeweilige Mensch der Fahrzeugführer ist; wenn mindestens eine erfasste vitale Körperfunktion und/oder die mit einem zusätzlich vorhandenen Beschleunigungssensor erfasste Beschleunigung oder Geschwindigkeit des jeweiligen Fahrzeugs mindestens einen vorgegebenen Schwellwert über- und/oder unterschreitet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (2, 3) zur momentanen Erfassung der Körpertemperatur, der Atemfrequenz, der Herzschlagfrequenz und/oder der Zusammensetzung von Schweiß und/oder Blut des jeweiligen Menschen ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung, insbesondere der mindestens eine Sensor (2, 3), ein elektrische Energie speicherndes Element (6) und/oder ein Solar- oder kinetische Energie in elektrische Energie wandelndes Element (7) an einem Schutzhelm (8) vorhanden oder in einem Schutzhelm (8) integriert ist/sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einheit (5) zur Datenübertragung vorhanden und bevorzugt mit der elektronischen Auswerteeinheit (4) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Auswerteeinheit (4) eine Einheit (5) zur drahtlosen Datenübertragung aufweist oder mit einer Einheit (5) zur drahtlosen Datenübertragung verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (2, 3) an einem Stirnband, einem Netz oder eines Helmkorbes, das/der am Kopf des jeweiligen Menschen befestigbar ist, angeordnet oder darin integriert ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Leistung, mit der der Antrieb des jeweiligen Fahrzeugs betrieben wird, in Abhängigkeit der mindestens einen momentan erfassten vitalen Körperfunktion, der gemessenen Beschleunigung oder der bestimmten Geschwindigkeit mit der/denen das Fahrzeug bewegt wird, mittels der mit der elektronischen Auswerteeinheit (4) ausgewerteten Messsignale des mindestens einen Sensors (2, 3) regelbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein generiertes Warnsignal an eine Notrufzentrale mittels einer am jeweiligen Fahrzeug vorhandenen oder mit einer vom jeweiligen Menschen mitgeführten Kommunikationseinrichtung übermittelbar ist.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein generiertes Warnsignal die jeweiligen geografischen Positionskoordinaten, Informationen über den momentanen Zustand und/oder Patienteninformationen des jeweiligen Menschen beinhalten.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Fahrzeug elektrisch angetrieben ist.