DE102021209759A1 - Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung der Vitalfunktionen eines Fahrzeuginsassen - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung der Vitalfunktionen eines Fahrzeuginsassen Download PDF

Info

Publication number
DE102021209759A1
DE102021209759A1 DE102021209759.6A DE102021209759A DE102021209759A1 DE 102021209759 A1 DE102021209759 A1 DE 102021209759A1 DE 102021209759 A DE102021209759 A DE 102021209759A DE 102021209759 A1 DE102021209759 A1 DE 102021209759A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
magnetic field
signals
sensor device
vehicle
evaluation unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102021209759.6A
Other languages
English (en)
Inventor
Tino Fuchs
Hans-Joachim Bieg
Robert Roelver
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102021209759.6A priority Critical patent/DE102021209759A1/de
Priority to CN202280059674.1A priority patent/CN117897095A/zh
Priority to PCT/EP2022/074353 priority patent/WO2023031339A1/de
Publication of DE102021209759A1 publication Critical patent/DE102021209759A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/242Detecting biomagnetic fields, e.g. magnetic fields produced by bioelectric currents
    • A61B5/243Detecting biomagnetic fields, e.g. magnetic fields produced by bioelectric currents specially adapted for magnetocardiographic [MCG] signals
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6887Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient mounted on external non-worn devices, e.g. non-medical devices
    • A61B5/6893Cars
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2503/00Evaluating a particular growth phase or type of persons or animals
    • A61B2503/20Workers
    • A61B2503/22Motor vehicles operators, e.g. drivers, pilots, captains

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)

Abstract

Um ein Verfahren zur Bestimmung der Vitalfunktionen eines Fahrzeuginsassen bereitzustellen, welches präzise Messungen ermöglicht, und ohne Beeinträchtigung des Fahrzeuginsassen einfach anzuwenden ist, wird ein Verfahren (100) zur Bestimmung der Vitalfunktionen eines Fahrzeuginsassen (10) vorgeschlagen, wobei von einer in einen Fahrzeugsitz (11) eines Kraftfahrzeugs integrierten Sensorvorrichtung (13) Messsignale eines Fahrzeuginsassen (10) ermittelt werden, wobei aus den Messsignalen Kardiogrammsignale ermittelt werden, wobei eine Auswerteeinheit (19) aus den Kardiogrammsignalen Vitalfunktionen des Fahrzeuginsassen (10) ermittelt, wobei ferner vorgesehen ist, dass die Sensorvorrichtung (13) eine Magnetfeldsensorvorrichtung (14) ist, und dass die Kardiogrammsignale Magnetkardiogrammsignale sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Bestimmung der Vitalfunktionen eines Fahrzeuginsassen, wobei von einer in einen Fahrzeugsitz eines Kraftfahrzeugs integrierten Sensorvorrichtung berührungslos Kardiogrammsignale eines Fahrzeuginsassen ermittelt werden, wobei die Kardiogrammsignale an eine Auswerteeinheit übermittelt werden, wobei die Auswerteeinheit aus den Kardiogrammsignalen Vitalfunktionen des Fahrzeuginsassen ermittelt.
  • Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug umfassend einen Fahrzeugsitz und eine Auswerteeinheit.
  • Stand der Technik
  • Im Bereich der Entwicklung von Mobilitätslösungen gewinnen die Bereiche autonomes Fahren, Gesundheit und Passagiersicherheit zunehmend an Bedeutung.
  • Die Erkennung des Verhaltens eines Fahrzeugführers sowie der weiteren Fahrzeuginsassen ist heute schon integraler Bestandteil von Kraftfahrzeugen. So sind beispielsweise die Erkennung der Sitzbelegung in Kombination mit dem Anschnallsensor oder eine Fahrermüdigkeitserkennung bekannt.
  • Ferner gibt es Bestrebungen, erweiterte Vitalparameter eines Fahrzeugführers zu erfassen. Dies ermöglicht es, den Fitness- oder Gesundheitszustand des Fahrzeugführers zu bestimmen. Informationen zum Gesundheitszustand können von Fahrerassistenzsystemen genutzt werden, um in Notsituationen einen Notstopp des Kraftfahrzeugs zu veranlassen. Dadurch werden sowohl der Fahrzeugführer und weitere Insassen als auch unbeteiligte potentielle Unfallopfer geschützt und schwere Unfälle vermieden.
  • Aus dem Stand der Technik sind kapazitive Verfahren zur Messung der Herzaktivität bekannt, die die Sitzbelegung über eine Kapazitätsänderung der Sitzheizungselektronik und eine durch den Herzschlag induzierte Bewegung des Brustkorbs auslesen können. Diese Verfahren sind jedoch sehr ungenau. Weiter bekannte, jedoch ebenfalls ungenaue Verfahren benutzen kamera-, UWB- oder radarbasierte Messungen.
  • Eine medizinische Notfallerkennung, zum Beispiel eines Herzinfarkts, ist derzeit nur über eine direkte Ableitung der Herzmuskelsignale möglich. Diese erfolgt in der Regel über Elektroden mit direktem Hautkontakt und ist daher für eine komfortable Integration in einem Kraftfahrzeug ungeeignet.
  • Aus der US 8,706,204 B2 ist ein System zur Beobachtung der Herzfrequenz eines Passagiers bekannt. Das System umfasst eine Vielzahl von verschiedenen Typen von Herzfrequenzsensoren, die auf einem Sitzkissen oder einer Sitzrückenlehne angeordnet sind. Die Herzfrequenzsensoren sind als Elektrokardiogrammsensoren ausgebildet.
  • Aus der US 10,210,409 B1 ist ein System für eine kontaktlose Erfassung eines elektrodermalen Potentials bekannt, das in ein Kraftfahrzeug integriert ist. Aus dem elektrodermalen Potential kann ein Wach- oder Schlafzustand eines Fahrzeuginsassen ermittelt werden.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung der Vitalfunktionen eines Fahrzeuginsassen bereitzustellen, welches präzise Messungen ermöglicht, und ohne Beeinträchtigung des Fahrzeuginsassen einfach anzuwenden ist.
  • Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird ein Verfahren zur Bestimmung der Vitalfunktionen eines Fahrzeuginsassen vorgeschlagen, wobei von einer in einen Fahrzeugsitz eines Kraftfahrzeugs integrierten Sensorvorrichtung berührungslos Messsignale eines Fahrzeuginsassen ermittelt werden, wobei aus den Messsignalen Kardiogrammsignale ermittelt werden, wobei eine Auswerteeinheit aus den Kardiogrammsignalen Vitalfunktionen des Fahrzeuginsassen ermittelt, wobei ferner vorgesehen ist, dass die Sensorvorrichtung eine Magnetfeldsensorvorrichtung ist, und dass die Kardiogrammsignale Magnetkardiogrammsignale sind.
  • Aus den Magnetkardiogrammsignalen kann die Auswerteeinheit Rückschlüsse auf den Fitness- und Gesundheitszustand des Fahrzeuginsassen ziehen. Insbesondere ermöglicht es die Auswertung der Magnetkardiogrammsignale, medizinisch relevante Notfälle am Herzen frühzeitig zu erkennen und einen sicheren Fahrzeugstopp herbeizuführen, bevor der Fahrzeuginsasse die Kontrolle über das Fahrzeug verliert und sich und andere gefährdet.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Magnetfeldsensorvorrichtung ein Gradiometer mit mindestens zwei an zueinander beabstandeten Positionen angeordneten Magnetfeldsensoren ist, wobei die mindestens zwei Magnetfeldsensoren ein Magnetfeld an den beabstandeten Positionen messen und das Messsignal erzeugen, wobei das Magnetkardiogrammsignal weiter bevorzugt als Differenzsignal der Messsignale der mindestens zwei Magnetfeldsensoren ermittelt wird.
  • Die Magnetfelder, welche durch den Herzmuskel generiert werden, weisen eine Stärke im Bereich von 100 pT auf. Diese Magnetfeldstärken liegen deutlich unterhalb von typischen Magnetfeldstärken der Umgebung. So beträgt die Erdmagnetfeldstärke ca. 50 µT und die Magnetfelder im Kraftfahrzeug liegen im Bereich von 1 bis 10 nT. Durch die Ausgestaltung der Magnetfeldsensorvorrichtung als ein Gradiometer mit zwei an zueinander beabstandeten Positionen angeordneten Magnetfeldsensoren können diese Störfelder aus der Umgebung eliminiert werden. Hierfür wird das Magnetfeld gleichzeitig mit zwei Magnetfeldsensoren gemessen. Die Störfelder aus der Umgebung, welche an den beiden Positionen der Magnetfeldsensoren die gleiche Feldstärke aufweisen, können durch die Differenzbildung der Messsignale der mindestens zwei Magnetfeldsensoren eliminiert werden. Im Differenzsignal bleibt nur das von dem Herzen erzeugte Magnetfeld in Form des Magnetkardiogrammsignals übrig, da das von dem Herzen erzeugte Magnetfeld einen hohen Gradienten zwischen den beiden Positionen der Magnetfeldsensoren aufweist.
  • Das Differenzsignal kann dabei direkt von der Magnetfeldsensorvorrichtung erzeugt werden. Es ist aber auch möglich, dass das Differenzsignal in der Auswerteeinheit erzeugt wird, wobei in diesem Fall die Messsignale der Magnetfeldsensoren an die Auswerteeinheit übermittelt werden.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass die mindestens zwei Magnetfeldsensoren einen Abstand zueinander von 0,5 cm bis 2 cm, weiter bevorzugt von 1 cm bis 1,5 cm, aufweisen.
  • Untersuchungen der Anmelderin haben gezeigt, dass bei einem Abstand zwischen 0,5 cm bis 2 cm die Biomagnetfelder, wie beispielsweise die von einem Herzen erzeugten Magnetfelder, ideal gemessen werden können.
  • Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass mehrere Magnetfeldsensorvorrichtungen vorgesehen sind, und/oder dass die Magnetfeldsensorvorrichtung im Fahrzeugsitz automatisch in der Nähe des Herzens des Fahrzeuginsassen positioniert wird.
  • Da es eine sehr große Streuung bzw. Varianz in der Größe möglicher Fahrzeuginsassen geben kann, ist es vorteilhaft, wenn mehrere Magnetfeldsensorvorrichtungen an verschiedenen Positionen in dem Fahrzeugsitz integriert sind. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Magnetfeldsensorvorrichtung aktiv im Fahrzeugsitz positioniert wird, sodass die Magnetfeldsensorvorrichtung unabhängig von der Größe des Fahrzeuginsassen immer in nächster Nähe zum Herzen positioniert wird. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass ein ausreichend starkes Magnetkardiogrammsignal ermittelt werden kann.
  • Weiter bevorzugt ist vorgesehen, dass die Magnetfeldsensorvorrichtung in einer Rückenlehne des Fahrzeugsitzes angeordnet ist.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Magnetfeldsensoren Stickstoff-Fehlstellensensoren sind, wobei jeder Stickstoff-Fehlstellensensor bevorzugt einen Diamanten, optische Filter und Fotodetektoren, und weiter bevorzugt einen Mikrowellenresonator und/oder eine Lichtquelle, insbesondere einen Laser, umfasst.
  • Der Mikrowellenresonator und/oder die Lichtquelle können jedoch auch beanstandet von der Magnetfeldsensorvorrichtung oder von den Magnetfeldsensoren angeordnet sein.
  • Grundsätzlich ist es möglich, dass zur Messung der Magnetfelder für die Ermittlung der Magnetkardiogrammsignale TMR, GMR oder Hall-Sensoren, SQUID-Sensoren oder Dampfzellen-Magnetometer verwendet werden. Derartige Sensoren haben aber in der Regel keine ausreichend hohe Empfindlichkeit. Hochempfindliche, supraleitende SQUID-Sensoren haben zwar die ausreichende Genauigkeit, benötigen jedoch eine aktive Kühlung mit flüssigem Stickstoff oder Helium und sind daher für den Einsatz in einem Fahrzeugsitz weniger geeignet. Dampfzellen-Magnetometer weisen zwar die benötigte Empfindlichkeit auf, haben jedoch nur einen begrenzten Dynamikbereich.
  • Bevorzugt ist daher vorgesehen, dass die Magnetfeldsensoren Stickstoff-Fehlstellensensoren sind. Stickstoff-Fehlstellensensoren beruhen auf der Messung eines Fluoreszenzspektrums von Stickstoffzentren in einem Diamanten. Das Spektrum eines Diamanten mit Stickstoff-Fehlstellen zeigt bei optischer Anregung eine Fluoreszenz im roten Wellenlängenbereich. Strahlt man neben der optischen Anregung Mikrowellenstrahlung ein, kommt es bei 2,88 GHz zu einem Einbruch der Fluoreszenz, da die Elektronen in diesem Fall vom ms = 0 Niveau des 3A-Zustandes auf das ms = +/-1 Niveau des 3E-Zustands gehoben werden und von dort nichtstrahlend rekombinieren. Bei einem externen Magnetfeld kommt es zur Aufspaltung der ms-Niveaus, das sogenannte Zeeman-Splitting, und es zeigen sich bei Auftragung der Fluoreszenz über die Frequenz der Mikrowellenanregung zwei Dips im Fluoreszenzspektrum, deren Frequenzabstand proportional zur magnetischen Feldstärke ist. Die Magnetfeldsensitivität wird dabei durch die minimal auflösbare Frequenzverschiebung definiert und kann bis 1 pT erreichen. Da das Stickstoff-Fehlstellenzentrum im einkristallinen Diamanten vier Möglichkeiten besitzt, sich im Kristallgitter anzuordnen, kommt es bei Anwesenheit eines gerichteten Magnetfeldes dazu, dass die im Kristall vorhandenen Stickstoff-Fehlstellenzentren je nach Lage im Kristall unterschiedlich stark auf das äußere Magnetfeld reagieren. Dadurch können im Maximalfall vier einander zugehörige Paare von Fluoreszenzminima im Spektrum auftauchen, aus deren Form und Lage zueinander Betrag und Richtung des Magnetfeldes eindeutig bestimmbar sind.
  • Der Aufbau und die Funktionsweise eines Stickstoff-Fehlstellensensors sind dem Fachmann darüber hinaus bekannt.
  • Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass die Magnetkardiogrammsignale von der Auswerteeinheit mit einem Hochpass und/oder Tiefpass gefiltert werden, und/oder dass die Auswerteeinheit eine Bias-Drift der Magnetfeldsensoren, insbesondere durch eine Mittelung der Magnetkardiogrammsignale über einen Zeitraum, welcher größer als die Herzrate ist, ermittelt.
  • Durch die Filterung mittels eines Tiefpasses werden Rauschanteile mit Frequenzen deutlich oberhalb der Herzfrequenz eliminiert. Die Bias-Drift kann ferner von dem hochpass- und/oder tiefpassgefilterten Signal abgezogen werden, sodass ein sauberes Magnetkardiogrammsignal vorliegt.
  • Ferner bevorzugt ist vorgesehen, dass die Auswerteeinheit aus den Magnetkardiogrammsignalen Vitalparameter, bevorzugt eine Herzrate, und/oder eine Herzratenvariabilität, und/oder eine Dauer und/oder Amplitude von EKGäquivalenten Signalveränderungen, bevorzugt P-Welle, QRS-Komplex, T-Welle und entsprechender Kombinationen, ermittelt.
  • Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass die Auswerteeinheit auf Basis der Vitalparameter die Vitalfunktionen des Fahrzeuginsassen bestimmt, wobei die Auswerteeinheit bevorzugt eine Beurteilung erstellt, ob der Fahrzeuginsasse müde oder wach ist, unter Stress steht oder entspannt ist, ob eine akute oder chronische Anomalie der Herzfunktion vorliegt oder bevorsteht, oder ob Grunderkrankungen mit Beeinträchtigung der Herzfunktion vorliegen.
  • Für die Bestimmung der Vitalfunktionen des Fahrzeuginsassen auf Basis der Vitalparameter können verschiedene Verfahren eingesetzt werden. So ist es möglich, ein Schwellwertverfahren auf Basis einer vorgegebenen Tabelle mit entsprechenden Normwerten einzusetzen, wobei die Normwerte einer klinischen Diagnostik entnommen werden können. Ferner ist eine datengetriebene Auswertung beziehungsweise Interpretation mit Hilfe eines statistischen Klassifikationsverfahrens möglich. Hierbei kann ein Entscheidungsbaum-Verfahren oder ein Random Forest-Verfahren Einsatz finden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, eine Auswertung unter Verwendung tiefer neuronaler Netze einzusetzen.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass auf Basis der Beurteilung weitere Maßnahmen getroffen werden, wobei die weiteren Maßnahmen einen Not-Stopp des Kraftfahrzeugs und/oder das Absetzen eines Notrufs und/oder die Übermittlung der Vitalfunktionen an medizinisches Personal umfassen.
  • Zusätzlich oder alternativ kann der Fahrer aktiv gewarnt werden, dass ein medizinisches Problem erkannt wurde. Wird von der Auswerteeinheit ein Notruf abgesetzt, so können gleichzeitig mit dem Absetzen des Notrufes die Vitalfunktionen, die Vitalparameter, die Magnetkardiogrammsignale oder die Beurteilung an das medizinische Personal mitgesendet werden, wodurch eine optimale Behandlung des Fahrzeuginsassen ohne weitere Verzögerung durch eine EKG-Messung vor Ort ermöglicht wird.
  • Ferner können für die Erstellung der Beurteilung weitere Informationen, wie beispielsweise das Alter oder das Gewicht des Fahrzeuginsassen herangezogen werden. Die weiteren Informationen können über Schnittstellen, wie beispielsweise über ein Multimedia- oder Infotainmentsystem oder über eine App, herangezogen werden.
  • Ferner kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Auswerteeinheit die Vitalfunktionen und/oder die Beurteilung an weitere Kraftfahrzeugeinrichtungen, insbesondere an ein Infotainmentsystem, an ein Fahrerassistenzsystem oder an ein Komfortsystem, sendet.
  • So können beispielsweise, wenn die Vitalfunktion und/oder die Beurteilung an ein Komfortsystem weitergeleitet werden, eine Massagefunktion, eine Beduftung des Fahrzeuginnenraums oder eine Ambientebeleuchtung aktiviert werden. Ferner können die Vitalfunktionen und die Beurteilung zur Verbesserung der Müdigkeitserkennung beitragen und somit die Genauigkeit einer Pausenempfehlung verbessern. Hierfür kann das Verfahren mit der Auswertung von Daten einer Innenraumkamera kombiniert werden.
  • Die Beurteilung kann mit einem Konfidenzwert versehen werden, der die statistische Sicherheit des Klassifikationsergebnisses bzw. der Beurteilung widerspiegelt.
  • Von Vorteil sind eine Einrichtung, eingerichtet zur Bestimmung der Vitalfunktionen eines Fahrzeuginsassen wie vorstehend beschrieben, umfassend eine Sensorvorrichtung, die zur Installation in einem Fahrzeugsitz eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs ausgebildet und dazu eingerichtet ist, Messsignale eines Fahrzeuginsassen zu ermitteln, wobei die Sensorvorrichtung als Magnetfeldsensorvorrichtung ausgeführt ist, und weiter umfassend eine mit der Magnetfeldsensorvorrichtung kommunikations-verbundene Auswerteeinheit, welche dazu ausgebildet ist, aus aus den Messsignalen erhaltenen Kardiogrammsignalen Vitalfunktionen eines Fahrzeuginsassen zu ermitteln, wobei die Kardiogrammsignale Magnetkardiogrammsignale sind.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung kann dabei vorgesehen sein, dass die Sensorvorrichtung oder auch die Sensorvorrichtung und die Auswerteeinheit im Fahrzeugsitz angeordnet sind.
  • In der Fertigung kann es ohne weiteres ersichtlich von Vorteil sein, die Sensorvorrichtung oder die Sensorvorrichtung Auswerteeinrichtung bereits im Rahmen der Herstellung des Fahrzeugsitzes in denselben zu integrieren.
  • Die Auswertevorrichtung kann in vorteilhafter Weise in Form eines Software-Bausteins in einem Steuergerät bzw. Computer implementiert werden. Somit ist es möglich, die Auswertevorrichtung auch in ein im Fahrzeug ohnehin vorhandenes Steuergerät oder einen Computer, beispielsweise in einen Infotainment-Computer oder einen Zentral-Computer zu integrieren, welcher mit der Sensorvorrichtung über diskrete Leitungen, einen drahtgebunenen Datenbus oder über eine Funkschnittstelle verbunden sein kann. Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe besteht in der Bereitstellung eines Kraftfahrzeuges umfassend einen Fahrzeugsitz und eine Auswerteeinheit ausgebildet zur Durchführung eines vorbeschriebenen Verfahrens.
  • Sämtliche im Zusammenhang mit dem vorbeschriebenen Verfahren erläuterten Funktionen, Merkmale und Ausgestaltungen können in entsprechender Art und Weise auch auf das Kraftfahrzeug übertragen werden.
  • Die Erfindung wird nachstehend näher anhand der beigefügten Figuren erläutert.
  • Es zeigen
    • 1 einen Fahrzeugsitz mit einer Magnetfeldsensorvorrichtung,
    • 2 eine Magnetfeldsensorvorrichtung, und
    • 3 ein Ablaufdiagramm des Verfahrens..
  • Ein Verfahren 100 zur Bestimmung der Vitalfunktionen eines Fahrzeuginsassen 10 wird nachstehend anhand der Figuren näher erläutert.
  • Verfahrensgemäß ist ein in 1 dargestellter Fahrzeugsitz 11 eines nicht näher gezeigten Kraftfahrzeugs vorgesehen. In dem Fahrzeugsitz 11, insbesondere in der Rückenlehne 12, ist eine Sensorvorrichtung 13 angeordnet. Die Sensorvorrichtung 13 ist dabei als Magnetfeldsensorvorrichtung 14 ausgebildet und ermittelt Messsignale eines Herzens 15 des Fahrzeuginsassen 10 (3, Schritt 110). Die Magnetfeldsensorvorrichtung 14 umfasst zwei an zueinander beabstandeten Positionen angeordnete Magnetfeldsensoren 16a, 16b. Dabei ist ein erster Magnetfeldsensor 16a näher am Herzen 15 des Fahrzeuginsassen 10 angeordnet als ein zweiter Magnetfeldsensor 16b. Die beiden Magnetfeldsensoren 16a, 16b messen somit das Magnetfeld an den beabstandeten Positionen und erzeugen jeweils die Messsignale. Die von den Magnetfeldsensoren 16a, 16b ermittelten Messsignale werden funk- oder kabelbasiert an eine Auswerteeinheit 19 übermittelt (3, Schritt 120). Durch Differenzbildung der Messsignale der beiden Magnetfeldsensoren 16a, 16b können Störfelder, wie beispielsweise das natürlich Erdmagnetfeld oder im Kraftfahrzeug auftretende Magnetfelder, eliminiert werden. Das Differenzsignal der Messsignale ist ein Magnetkardiogrammsignal. Die Auswerteeinheit 19 ermittelt aus den Magnetkardiogrammsignalen Vitalparameter (3, Schritt 130). Hierfür werden die Magnetkardiogrammsignale zunächst mit einem Tiefpass gefiltert. Ferner wird eine Bias-Drift der Magnetfeldsensoren 16a, 16b durch eine Mittelung der Magnetkardiogrammsignale über einen Zeitraum, welcher größer als die Herzrate ist, ermittelt. Die Bias-Drift der Magnetfeldsensoren 16a, 16b wird von den Magnetkardiogrammsignalen subtrahiert. Aus den Vitalparametern, welche beispielsweise eine Herzrate und/oder eine Herzratenvariabilität sein können, ermittelt die Auswerteeinheit 19 die Vitalfunktionen des Fahrzeuginsassen 10 und erstellt eine Beurteilung eines aktuellen Zustandes bzw. einer psychischen oder physischen Verfassung des Fahrzeuginsassen (Schritt 140). Dieser Zustand kann beispielsweise eine Beurteilung umfassen, ob der Fahrzeuginsasse 10 müde oder wach ist, unter Stress steht oder entspannt ist, ob eine akute oder chronische Anomalie der Herzfunktion vorliegt oder bevorsteht oder ob Grunderkrankungen mit Beeinträchtigung der Herzfunktion vorliegen. Stellt die Auswerteeinheit 19 fest, dass eine die Fahrtüchtigkeit des Fahrzeuginsassen 10 beeinträchtigende Vitalfunktion vorliegt, so sendet die Auswerteeinheit 19 die Vitalfunktionen und/oder die Beurteilung an weitere Kraftfahrzeugeinrichtungen, wie beispielsweise an ein Fahrerassistenzsystem (Schritt 150). Das Fahrerassistenzsystem ist vorzugsweise dazu ausgebildet, in Abhängigkeit der von der Auswerteeinheit erhaltenen Informationen über die Verfassung des Fahrzeuginsassen weitergehende Maßnahmen auszuführen, beispielsweise einen automatischen Notruf (e-Call) an eine Leitzentrale abzusetzen, das Fahrzeug kontrolliert zum Stillstand zu bringen oder andere je nach Zustand des Fahrzeuginsassen hilfreiche oder sinnvolle Maßnahmen einzuleiten (Schritt 160). Die beiden Magnetfeldsensoren 16a, 16b weisen einen Abstand von 0,5 cm bis 2 cm zueinander auf. Die Magnetfeldsensorvorrichtung 14 ist als ein Gradiometer ausgebildet und mittels eines Führungssystems 17 in der Rückenlehne 12 in der Höhe verstellbar, sodass die Magnetfeldsensorvorrichtung 14 stets in der Nähe des Herzens 15 des Fahrzeuginsassen 10 positioniert werden kann. Die beiden Magnetfeldsensoren 16a, 16b sind als Stickstoff-Fehlstellensensoren 18a, 18b ausgebildet und weisen nicht näher dargestellt einen Diamanten, optische Filter und Photodetektoren auf.
  • 2 zeigt eine Detailansicht der Magnetfeldsensorvorrichtung 14 der 1. Die Magnetfeldsensorvorrichtung 14 umfasst zwei Magnetfeldsensoren 16a, 16b, welche als Stickstoff-Fehlstellensensoren 18a, 18b ausgebildet sind. Die beiden Magnetfeldsensoren 16a, 16b sind in einem Abstand von 0,5 cm bis 2 cm zueinander angeordnet und umfassen jeweils einen stickstofffehlstellendotierten Diamanten, optische Filter und Photodetektoren. Die Magnetfeldsensorvorrichtung 14 umfasst ferner einen Laser 20 und einen Mikrowellenresonator 21. Die beiden Stickstoff-Fehlstellensensoren 18a, 18b werden von dem Laser 20 mit Licht beaufschlagt, wobei ein Fasersplitter 22 im Strahlengang vorgesehen ist. Ferner wird von dem Mikrowellenresonator 21 Mikrowellenstrahlung auf die Stickstoff-Fehlstellensensoren 18a, 18b eingestrahlt, wobei im Strahlengang ein Mikrowellensplitter 23 angeordnet ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 8706204 B2 [0008]
    • US 10210409 B1 [0009]

Claims (12)

  1. Verfahren (100) zur Bestimmung der Vitalfunktionen eines Fahrzeuginsassen (10), wobei von einer in einen Fahrzeugsitz (11) eines Kraftfahrzeugs integrierten Sensorvorrichtung (13) Messsignale eines Fahrzeuginsassen (10) ermittelt werden, wobei aus den Messsignalen Kardiogrammsignale ermittelt werden, wobei eine Auswerteeinheit (19) aus den Kardiogrammsignalen Vitalfunktionen des Fahrzeuginsassen (10) ermittelt, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (13) eine Magnetfeldsensorvorrichtung (14) ist, und dass die Kardiogrammsignale Magnetkardiogrammsignale sind.
  2. Verfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfeldsensorvorrichtung (14) ein Gradiometer mit mindestens zwei an zueinander beabstandeten Positionen angeordneten Magnetfeldsensoren (16a, 16b) ist, wobei die mindestens zwei Magnetfeldsensoren (16a, 16b) ein Magnetfeld an den beabstandeten Positionen messen und die Messsignale erzeugen, wobei das Kardiogrammsignal bevorzugt als Differenzsignal der Messsignale der mindestens zwei Magnetfeldsensoren (16a, 16b) ermittelt wird.
  3. Verfahren (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Magnetfeldsensorvorrichtungen (14) vorgesehen sind, und/oder dass die Magnetfeldsensorvorrichtung (14) im Fahrzeugsitz (11) automatisch in der Nähe des Herzens (15) des Fahrzeuginsassen (10) positioniert wird.
  4. Verfahren (100) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfeldsensoren (16a, 16b) Stickstoff-Fehlstellensensoren (18a, 18b) sind, wobei jeder Stickstoff-Fehlstellensensor (18a, 18b) bevorzugt einen Diamanten, optische Filter und Fotodetektoren, und weiter bevorzugt einen Mikrowellenresonator (21) und/oder eine Lichtquelle, insbesondere einen Laser (20), umfasst.
  5. Verfahren (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetkardiogrammsignale von der Auswerteeinheit (19) mit einem Hochpass und/oder Tiefpass gefiltert werden, und/oder dass die Auswerteeinheit (19) eine Bias-Drift der Magnetfeldsensoren (16a, 16b), insbesondere durch eine Mittelung der Magnetkardiogrammsignale über eine Zeitraum, welcher größer als die Herzrate ist, ermittelt.
  6. Verfahren (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (19) aus den Magnetkardiogrammsignalen Vitalparameter, bevorzugt eine Herzrate, und/oder eine Herzratenvariabilität, und/oder eine Dauer und/oder Amplitude von EKGäquivalenten Signalveränderungen, bevorzugt P-Welle, QRS-Komplex, T-Welle und entsprechender Kombinationen, ermittelt.
  7. Verfahren (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (19) auf Basis der Vitalparameter die Vitalfunktionen des Fahrzeuginsassen (10), bevorzugt mittels eines statistischen Klassifikationsverfahrens, bestimmt, wobei die Auswerteeinheit (19) weiter bevorzugt eine Beurteilung erstellt, ob der Fahrzeuginsasse (10) müde oder wach ist, unter Stress steht oder entspannt ist, ob eine akute oder chronische Anomalie der Herzfunktion vorliegt oder bevorsteht, oder ob Grunderkrankungen mit Beeinträchtigung der Herzfunktion vorliegen.
  8. Verfahren (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis der Beurteilung weitere Maßnahmen getroffen werden, wobei die weiteren Maßnahmen einen Not-Stopp des Kraftfahrzeugs und/oder das Absetzen eines Notrufs und/oder die Übermittlung der Vitalfunktionen an medizinisches Personal umfassen.
  9. Verfahren (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (19) die Vitalfunktionen und/oder die Beurteilung an weitere Kraftfahrzeugeinrichtungen, insbesondere an ein Infotainmentsystem, an ein Fahrerassistenzsystem oder an ein Komfortsystem, sendet.
  10. Einrichtung, eingerichtet zur Bestimmung der Vitalfunktionen eines Fahrzeuginsassen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend eine Sensorvorrichtung (13), die Installation in einem Fahrzeugsitz (11) eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs ausgebildet und dazu eingerichtet ist, Messsignale eines Fahrzeuginsassen (10) zu ermitteln, wobei die Sensorvorrichtung (13) als Magnetfeldsensorvorrichtung (14) ausgeführt ist, und weiter umfassend eine Auswerteeinheit (19), welche dazu ausgebildet ist, aus aus den Messsignalen erhaltenen Kardiogrammsignalen Vitalfunktionen eines Fahrzeuginsassen (10) zu ermitteln, wobei die Kardiogrammsignale Magnetkardiogrammsignale sind.
  11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (13) oder die Sensorvorrichtung (13) und die Auswerteeinheit (19) im Fahrzeugsitz angeordnet sind.
  12. Kraftfahrzeug umfassend einen Fahrzeugsitz (11) und eine Auswerteeinheit (19) ausgebildet zur Durchführung eines Verfahrens (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche.
DE102021209759.6A 2021-09-06 2021-09-06 Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung der Vitalfunktionen eines Fahrzeuginsassen Pending DE102021209759A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021209759.6A DE102021209759A1 (de) 2021-09-06 2021-09-06 Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung der Vitalfunktionen eines Fahrzeuginsassen
CN202280059674.1A CN117897095A (zh) 2021-09-06 2022-09-01 用于测定车辆乘员的生命机能的方法和设备
PCT/EP2022/074353 WO2023031339A1 (de) 2021-09-06 2022-09-01 Verfahren und einrichtung zur bestimmung der vitalfunktionen eines fahrzeuginsassen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021209759.6A DE102021209759A1 (de) 2021-09-06 2021-09-06 Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung der Vitalfunktionen eines Fahrzeuginsassen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021209759A1 true DE102021209759A1 (de) 2023-03-09

Family

ID=83360961

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021209759.6A Pending DE102021209759A1 (de) 2021-09-06 2021-09-06 Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung der Vitalfunktionen eines Fahrzeuginsassen

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN117897095A (de)
DE (1) DE102021209759A1 (de)
WO (1) WO2023031339A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022209446A1 (de) 2022-09-09 2024-03-14 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung von Kardiogrammsignalen einer oder mehrerer Personen

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8706204B2 (en) 2012-08-03 2014-04-22 Hyundai Motor Company System and method for observing heart rate of passenger
US10210409B1 (en) 2018-02-07 2019-02-19 Lear Corporation Seating system with occupant stimulation and sensing

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007121769A1 (en) * 2006-04-26 2007-11-01 Analisi Tecnologica Innovadora Per A Processos Industrials Competitius, S.L. System and method for detecting the heart beat rate of a person in a vehicle, and system and method for detecting fatigue

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8706204B2 (en) 2012-08-03 2014-04-22 Hyundai Motor Company System and method for observing heart rate of passenger
US10210409B1 (en) 2018-02-07 2019-02-19 Lear Corporation Seating system with occupant stimulation and sensing

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022209446A1 (de) 2022-09-09 2024-03-14 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung von Kardiogrammsignalen einer oder mehrerer Personen

Also Published As

Publication number Publication date
CN117897095A (zh) 2024-04-16
WO2023031339A1 (de) 2023-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1518495B1 (de) Verfahren und Gerät zur laufenden Überwachung der Konzentration eines Analyten
DE69727236T2 (de) Vorrichtung zum aufzeichnen von galvanischen hautreaktionen
DE19651690C2 (de) Meßverfahren zur Bestimmung der Blutsauerstoffsättigung
EP2316340B1 (de) Signalerfassungsvorrichtung zur Erfassung eines Differenzsignals für eine elektrische Messung eines Vitalparameters eines Lebewesens und Verfahren
EP3019080B1 (de) Verfahren zur automatischen auswertung eines absens-eeg, computerprogramm und auswertegerät dafür
DE102008003142A1 (de) Verarbeitung physiologischer Signaldaten bei der Patientenüberwachung
WO2014064095A1 (de) Verfahren und unterstützungssystem zum unterstützen eines fahrers eines kraftfahrzeuges sowie messverfahren und messsystem zum bestimmen eines mentalen zustandes eines fahrers eines kraftfahrzeuges
DE102011084447A1 (de) Vorrichtung zum Überwachen eines Zustandes eines lebenden Körpers
DE102008056250A1 (de) Vorrichtung zum Erfassen zumindest eines Vitalparameters einer Person in einem Kraftfahrzeug und Vorrichtung zum Überwachen zumindest eines Vitalparameters einer Person in einem Kraftfahrzeug
DE102018208055A1 (de) Sensorvorrichtung mit zumindest einem Sensor zum Erfassen eines Magnetfelds an einer Nervenbahn und Verfahren zum Messen eines Magnetfelds an einer Nervenbahn
WO2023031339A1 (de) Verfahren und einrichtung zur bestimmung der vitalfunktionen eines fahrzeuginsassen
DE60302527T2 (de) Messsystem für lebende Körper
DE2661005C2 (de)
DE102020127613A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Erzeugen eines Fahrer-Erfahrungs-Fahrmodells mittels Fehlerüberwachung
DE102009053407A1 (de) Verfahren zur fortlaufenden Überwachung des medizinischen Zustands eines Fahrzeuginsassen
DE19643593A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum frühzeitigen Erkennen und Verhindern unzulässiger Konzentrationsschwächen und des Einschlafens beim Autofahren und bei anderen Tätigkeiten, die hohe Konzentration erfordern
DE69122506T2 (de) Nichtinvasiver medizinischer sensor
DE102015223402A1 (de) Semi-kontakttyp-ekg-messsystem und messverfahren dafür
DE102014105463A1 (de) Verfahren zur Bestimmung des emotionalen Erregungsgrades einer Person
DE112015007085B4 (de) Verbesserter touchscreen-betrieb
DE102011117573A1 (de) Verfahren und Einrichtung zum nichtinvasiven Überwachen von Schmerzstärken und zur Ermittlung von Narkosetiefen während medizinischer Eingriffe
EP1192897B1 (de) Risikomonitoring
DE102022209449A1 (de) Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung von Bewegungsmustern einer Person
DE102020119215A1 (de) Verkehrsunfallanalysesytem, das Fehlerüberwachung verwendet
WO2020193125A1 (de) Sitzsystem und verfahren zum überwachen des gesundheitszustands eines insassen eines kraftfahrzeugs