DE202007006819U1

DE202007006819U1 - System for rescuing people from drowning

Info

Publication number: DE202007006819U1
Application number: DE200720006819
Authority: DE
Original assignee: Machler Philip
Current assignee: Machler Philip
Priority date: 2006-05-26
Filing date: 2007-05-11
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2017-05-12
Also published as: CH698011B1

Abstract

System zur Rettung einer Person vor dem Ertrinken mit einem aufblasbaren Gaspolster, einem Aufblasmechanismus und ein Auslösemechanismus, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Steuerung vorgesehen ist, die einen vorbestimmten Grenzwert eines Parameters mit einem von einem Sensor gemessenen Wert des Parameters vergleicht und bei Überschreitung des Grenzwertes den Auslösemechanismus ansteuert, um das Gaspolster mittels des Ausblasmechanismus aufzublasen.system to rescue a person from drowning with an inflatable Gas cushion, an inflation mechanism and a trigger mechanism, characterized in that an electronic control provided is that a predetermined limit of a parameter with a compares the value of the parameter measured by a sensor and if the value exceeds Limit the triggering mechanism controls to inflate the gas cushion by means of the blow-out mechanism.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Rettung von Personen vor dem Ertrinken nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a system for rescuing persons from drowning according to the preamble of claim 1.

Im Bereich des Wassersportes gibt es eine grössere Anzahl von Rettungsmitteln, um das Ertrinken zu verhindern. Bekannt sind die Schwimmflügel für Kleinkinder und Schwimmringe für Kinder, die jedoch beim Schwimmen behindern und daher ungern getragen werden. Ausserdem sind diese als Schwimmhilfen ausgelegt und dienen nicht der Rettung einer schwimmenden Person. Als Beispiel für ein ausgereifteres Rettungssystem ist ein Airbag aus US-B-6,676,467 bekannt, welcher aus verschiedenen Kammern besteht und um den Hüften des Schwimmers getragen wird. Dieser Airbag kann der Schwimmer selbst aufblasen oder mittels einer elektrischen Luftpumpe oder mittels eines auf einer chemischen Reaktion beruhenden Gasgenerators aufgepumpt werden. Aus US-B-6,976,894 ist ferner eine Schwimmweste mit einem Luftpolster bekannt, das mittels eines CO₂ gefüllten Behälter aufgeblasen werden kann. Mit einem Zugseil kann das Behälterventil ausgelöst und das Luftpolster in einer Notsituation aufgeblasen werden.In the field of water sports, there are a larger number of life-saving devices to prevent drowning. Known are the water wings for toddlers and swimming rings for children, but hinder the swimming and therefore reluctant to be worn. In addition, these are designed as swimming aids and are not for the rescue of a floating person. As an example of a more sophisticated rescue system, an airbag is known from US-B-6,676,467, which consists of various chambers and is worn around the hips of the swimmer. This airbag can inflate the float itself or be inflated by means of an electric air pump or by means of a gas generator based on a chemical reaction. From US-B-6,976,894 a life jacket with an air cushion is also known, which can be inflated by means of a CO ₂ filled container. With a pull rope, the container valve can be triggered and the air cushion inflated in an emergency situation.

Bei allen bekannten Rettungssystemen muss der Airbag oder das Luftpolster selbst aufgeblasen oder das Aufblasen manuell ausgelöst werden. Solche Systeme sind jedoch für Kleinkinder oder für Personen, die am Ertrinken sind und somit das Bewusstsein drohen zu verlieren, ungeeignet.at All known rescue systems must have the airbag or the air cushion itself inflated or the inflation be triggered manually. Such However, systems are for Infants or for individuals, who are drowning and thus threatening to lose consciousness, not suitable.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein System zur Rettung von Personen vor dem Ertrinken anzugeben, das eine vollautomatische Rettung insbesondere von Kleinkindern ermöglicht.Of the The present invention is based on the object, a system to indicate the rescue of persons from drowning, which is a fully automatic Rescue especially of small children allows.

Diese Aufgabe wird durch ein Rettungssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.These Task is by a rescue system with the features of the claim 1 solved.

Das erfindungsgemässe Rettungssystem hat den grossen Vorteil, dass eine Notsituation vom System erkannt wird, und automatisch der Auslösemechanismus angesteuert und das Luftpolster aufgeblasen und somit die ertrinkende Person zur Wasseroberfläche gehoben wird.The invention Rescue system has the great advantage that an emergency situation of the system is detected, and automatically the trigger mechanism is activated and inflated the air cushion and thus the drowning person to water surface is lifted.

Weitere Vorteile der Erfindung folgen aus den abhängigen Patentansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in welcher die Erfindung anhand eines in den schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert wird. Es zeigt:Further Advantages of the invention follow from the dependent claims and from the description below, in which the invention is based on an embodiment shown in the schematic drawings is explained in more detail. It shows:

1 ein Schema der elektronischen Signalverarbeitung 1 a scheme of electronic signal processing

Das Rettungssystem besteht aus einem schlauchförmigen Halsband, welches im Normalzustand lose am Hals einer schwimmenden Person anliegt. Das Halsband ist auf seiner ganzen Länge mit einem Airbag gefüllt, der mittels einer elektronischen Steuerung und an dieser angeschlossenen Sensoren bei Überschreitung eines bestimmten Grenzwertes ausgelöst wird. Der Airbag wird durch einen pyrotechnischen Prozess innerhalb von 0,1 bis 5 Sekunden aufgeblasen und bleibt im aufgeblasenen Zustand (im Gegensatz zu den in Autos verwendeten Airbags). Das Treibgas wird dabei in einem langsam ablaufenden, pyrotechnischen Prozess in einem Gasgenerator erzeugt und elektronisch durch die Steuerung ausgelöst. Der Airbag ist so konstruiert, dass er ausschliesslich auf der körperabgewandten Seite sich vergrössert und somit eine Einengung im Halsberereich verhindert. Bei der Auslösung wird der Airbag mit etwa 3 bis 5 Liter Treibgas gefüllt und die äussere Hülle des wasserdichten Halsbandes gesprengt. Die Auslösung des Airbags kann nur ein Mal ausgeführt werden, so dass das Halsband nach einer Rettung entsorgt werden muss. Aufgrund der beschränkten Lebensdauer der Batterien für die elektronische Steuerung ist die Benutzung des Halsbandes auf etwa zwei Jahren beschränkt.The Rescue system consists of a tubular collar, which in the Normal condition loosely on the neck of a floating person. The Collar is on its entire length filled with an airbag, the by means of an electronic control and connected to this Sensors when exceeded a certain limit value is triggered. The airbag is going through inflated a pyrotechnic process within 0.1 to 5 seconds and stays in the inflated state (unlike those in cars used airbags). The propellant is in a slow-running, Pyrotechnic process generated in a gas generator and electronic triggered by the controller. The airbag is designed to be worn only on the side away from the body increases in size and thus prevents a narrowing in Halsberereich. When the trigger is the airbag filled with about 3 to 5 liters of propellant gas and the outer shell of the broken waterproof collar. The triggering of the airbag can only one Time executed so that the collar can be disposed of after a rescue got to. Due to the limited Battery life for the electronic control is the use of the collar on limited to about two years.

Damit der Airbag auch bei einer Tiefe von 5 Metern unter Wasser aufgeblasen werden kann, muss ein Druck von mindestens 1.6 bar erzeugt werden. Die Aussenhülle des Airbags muss genügend stark sein, um diesen Druck auch an der Wasseroberfläche standhalten zu können. Ein solcher Druck wird vor allem durch die thermische Ausdehnung des Treibgases erzeugt, welches sich nach etwa 20 bis 40 Sekunden bedeutend abkühlt, so dass der Druck ebenfalls abnimmt. In dieser Zeit wird die rettende Person jedoch die Wasseroberfläche erreicht haben, so dass nur noch einen Druck von etwa 1.1 bar benötigt wird, um die Person über Wasser zu halten. Dieser Druck muss während einiger Stunden aufrecht erhalten bleiben können.In order to the airbag inflated under water even at a depth of 5 meters must be a pressure of at least 1.6 bar must be generated. The outer shell the airbag must be strong enough be able to withstand this pressure on the water surface. One Such pressure is mainly due to the thermal expansion of the propellant gas produced, which cools significantly after about 20 to 40 seconds, so that the pressure also decreases. At this time the rescuing person becomes however, the water surface reached, so that only a pressure of about 1.1 bar is needed, about the person over To hold water. This pressure must be maintained for a few hours can be preserved.

Der Airbag kann auf verschiedene Arten ausgeführt werden. Beispielsweise kann der Airbag auf die ganze Länge des Halsbandes zusammengefaltet sein, und zu einer Halskrause aufgeblasen werden, ähnlich wie ein Schlafkissen für lange Flug- oder Autoreisen. Andererseits kann das Halsband in mehreren Segmenten, z. B. fünf, unterteilt sein, wobei jedes Segment einen eigenen Airbag aufweist. Ein solches System ist stabiler als mit einem einzigen Airbag.Of the Airbag can be done in different ways. For example can the airbag to the full length collapsed the collar, and inflated to a ruff be similar like a sleeping pillow for long air or road trips. On the other hand, the collar in several Segments, e.g. Five, be divided, each segment has its own airbag. Such a system is more stable than with a single airbag.

Das Auftreten von Notsituationen ist typischerweise nicht geplant. Es ist daher äusserst wichtig, dass das Rettungssystem in solchen Situationen auch tatsächlich getragen wird. Die Ausgestaltung des Rettungssystems ist deshalb als übliches Tragobjekt wie beispielsweise das obige Halsband gestaltet, welches als Schmuckstück rund um die Uhr getragen werden kann. Ein modische Ausprägung ist denn auch bewusst gewählt. Um diesen Effekt zu verstärken, kann das Rettungssystem in verschiedenen Formen und Farben gestaltet sein, ähnlich wie die bekannten, modischen Plastikuhren. Die Kollektion wird zu diesem Zweck regelmässig an den modischen Trends angepasst.The emergence of emergency situations is typically not planned. It is therefore extremely important that the rescue system is actually worn in such situations. The design of the rescue system is therefore as usual support designed object such as the above collar, which can be worn as a piece of jewelry around the clock. A fashionable expression is deliberately chosen. To amplify this effect, the rescue system can be designed in various shapes and colors, similar to the well-known, fashionable plastic watches. The collection is regularly adapted to the fashion trends for this purpose.

Andererseits kann das Rettungssystem auch in Kleidungsstücke integriert sein, zum Beispiel im Kragenteil von Segeljacken. Somit kann es mit anderen Geräten im Bereich "Wearable Computing" kombiniert werden, was den Wert des Kleidungsstück steigert und die Akzeptanz, ein solches auch tatsächlich zu tragen. Somit werden die Chancen einer Rettung im Notfall wesentlich höher sein.on the other hand The rescue system can also be integrated into garments, for example in the collar part of sailing jackets. Thus, it can be combined with other wearable computing devices, which increases the value of the garment and the acceptance to actually wear one. Thus be the chances of rescue in an emergency will be much higher.

Die elektronische Steuerung für das Rettungssystem ist nun in 1 dargestellt. Die im Kasten A dargestellten Sensoren sind ein Wasserdruck-Sensor 1, ein Zeitmesser 2 und ein Temperatursensor 3. Im Kasten A' sind als zusätzliche Sensoren ein Bewegungssensor 4 und ein Schallsensor 5 gezeigt, die optional vorgesehen sein können. Im Kasten B ist die Signalverarbeitung gezeigt, die aus einem Rechnermodul 6 für die Risikoberechung auf der Basis von vorbestimmten Regeln und einem Rechnermodul 7 für die Berechung von biologischen Modellen (ähnlich wie ein Tauchcomputer). Optional kann ein Rechnermodul 8 im Kasten B' vorgesehen sein, die für eine Risikoabschätzung auf der Basis von neuronalen Netzwerken dient. Die von den Rechnermodulen 6 bis 8 erzeugten Signale werden einem im Kasten C dargestellten Entscheidungsmodul 9 zugeführt, in welchem eine Priorisierung und Zusammenführen der Signale zu einem einzigen Auslösesignal erfolgt. Im Kasten D ist schematisch der Auslösemechanismus dargestellt. Das vom Entscheidungsmodul 8 erzeugte Auslösesignal wird einem akustischen Warnelement 11, wie beispielsweise ein Summer, und einer Verzögerungsmodul 10 zugeführt. Das verzögerte Signal wird sodann einem Schalter 12 zugeführt, mit welchem das Signal für den Auslöser 13 des Airbags gestoppt werden kann. Ferner ist im Kasten D' optional eine Fernbedienung 14 vorgesehen, mit welcher der Auslöser 13 manuell angesteuert werden kann.The electronic control for the rescue system is now in 1 shown. The sensors shown in box A are a water pressure sensor 1 , a timepiece 2 and a temperature sensor 3 , In box A 'are as additional sensors, a motion sensor 4 and a sound sensor 5 shown, which can be optionally provided. In box B, the signal processing is shown, which consists of a computer module 6 for risk calculation on the basis of predetermined rules and a computer module 7 for the calculation of biological models (similar to a dive computer). Optionally, a computer module 8th in box B ', which is used for risk assessment on the basis of neural networks. The of the computer modules 6 to 8th generated signals are a decision module shown in box C. 9 in which a prioritization and merging of the signals into a single trigger signal is performed. In box D, the triggering mechanism is shown schematically. The decision module 8th generated trigger signal is an acoustic warning element 11 such as a buzzer, and a delay module 10 fed. The delayed signal then becomes a switch 12 supplied with which the signal for the trigger 13 of the airbag can be stopped. Further, in box D 'is optionally a remote control 14 provided with which the trigger 13 can be controlled manually.

Das Rettungssystem beruht somit auf einer automatischen Auslösung des Gasgenerators für den Airbag, wobei die momentane Situation des Trägers oder der zu rettenden Person durch zwei bis fünf Sensoren ermittelt wird. Der Drucksensor 1 hat eine Auflösung von etwa 10 cm Wassertiefe. Der Bewegungssensor 4 ermittelt die Stärke der Bewegung der Person und beruht auf einer richtungsunabhängige Beschleunigung. Die Auswertung der Sensorsignale erfolgt in den drei Rechnermodulen 6 bis 8, welche unabhängig voneinander und basierend auf verschiedenen mathematischen Modellen die Wahrscheinlichkeit einer Notsituation der Person errechnen. Die Resultate der drei Modulen 6 bis 8 werden sodann im Entscheidungsmodul 9 gewichtet und zusammengeführt. Das so erzeugte Signal dient dann nach einer Sicherheitsverzögerung im Modul 11 zur Auslösung des Airbags.The rescue system is thus based on an automatic triggering of the gas generator for the airbag, wherein the current situation of the wearer or the person to be rescued is determined by two to five sensors. The pressure sensor 1 has a resolution of about 10 cm water depth. The motion sensor 4 determines the strength of the person's movement and is based on a direction-independent acceleration. The evaluation of the sensor signals takes place in the three computer modules 6 to 8th which calculate independently of each other and based on different mathematical models the probability of an emergency situation of the person. The results of the three modules 6 to 8th will then be in the decision module 9 weighted and merged. The signal thus generated is then used after a safety delay in the module 11 for triggering the airbag.

Risikoberechnungrisk calculation

Das Rechnermodul 6 für die Risikoberechnung basiert auf der Einhaltung von einfachen und verständlichen Grenzwerten, welche je nach Träger unterschiedlich sein können. Zum Beispiel darf ein Kleinkind beim Tauchen nie eine gewisse Tiefe unterschreiten oder länger als eine gewisse Zeit unter Wasser bleiben. Die einzuhaltenden Grenzwerte werden im Labor für verschiedene typische Träger experimentell ermittelt und fest einprogrammiert. Das Verhalten des Rettungssystems durch das Rechnermoduls 6 ist daher für den Träger klar nachvollziehbar und birgt keine Überraschungen für ihn.The computer module 6 for risk calculation is based on compliance with simple and understandable limits, which may vary depending on the carrier. For example, an infant should never go below a certain depth while diving or stay underwater for longer than a certain amount of time. The limits to be observed are determined experimentally in the laboratory for various typical carriers and programmed firmly. The behavior of the rescue system by the computer module 6 is therefore clearly understandable for the wearer and holds no surprises for him.

Berechnung von biologischen ModellenCalculation of biological models

Das Rechnermodul 7 arbeitet ähnlich wie ein Tauchcomputer und berechnet den Sauerstoffgehalt des Blutes mittels eines vereinfachten Modells, wobei die nötigen Informationen vom Drucksensor 1, vom Zeitmesser 2 sowie vom Temperatursensor 3 bezogen werden. Die Arbeitsweise ist mathematisch verständlich, kann jedoch nicht mehr direkt vom Träger nachvollzogen werden.The computer module 7 works similar to a dive computer and calculates the oxygen content of the blood using a simplified model, with the necessary information from the pressure sensor 1 , from the timer 2 as well as the temperature sensor 3 be obtained. The method of operation is mathematically understandable, but can not be understood directly by the carrier.

Risikoabschätzung auf der Basis von neuronalen NetzwerkenRisk assessment the basis of neural networks

Das Rettungssystem soll auch verletzte und bewusstlose Personen aus dem Wasser retten können. In solchen Fällen ist es wichtig, dass die zu rettende Person wenige Sekunden nach Eintreten des lebensgefährdenden Ereignisses aus dem Wasser auftaucht und nicht erst nach Unterschreitung eines minimalen Sauerstoffgehaltes im Blut. Die Erkennung einer solchen Notsituation kann durch das Rechenmodul 8 mittels eines neuronalen Netzwerkes erfolgen, das sich durch ein selbständiges Lernen des normalen Schwimm- und Tauchverhalten auszeichnet und bei Abnormalitäten in Verbindung mit den vorher beschriebenen Modulen 6 und 7 frühzeitig den Airbag auslösen kann. Das Trainieren des neuronalen Netzwerkes erfolgt automatisch in den ersten Wochen der Benutzung durch den Träger, damit das neuronale Netzwerk die individuellen Bewegungsmuster erkennen kann.The rescue system should also be able to rescue injured and unconscious persons from the water. In such cases, it is important that the person to be rescued emerge from the water a few seconds after the occurrence of the life-threatening event, and not only after a minimum oxygen content in the blood has fallen below. The detection of such an emergency situation can be done by the calculation module 8th by means of a neural network characterized by self-learning of normal swimming and diving behavior and abnormalities in connection with the previously described modules 6 and 7 early can trigger the airbag. The training of the neural network occurs automatically in the first weeks of use by the wearer, so that the neural network can recognize the individual movement patterns.

Künstliche neuronale Netzwerke sind, motiviert durch das biologische Vorbild (die Nervensysteme/Gehirne von Tieren), ein Rechenmodell für Informationsverarbeitung. Sie basieren weitgehend auf der Von-Neumann-Architektur. Lernfähigkeit und Parallelität bei der Informationsverarbeitung zählen zu den wichtigsten Merkmale neuronaler Netzwerke. Eine ausreichende Fehlertoleranz und Generalisierungsfähigkeit werden meistens erreicht, hängen allerdings von der Wahl des Netzwerkmodells, der Netzwerkgrösse und der Kodierung der zu verarbeitenden Informationen ab. Neuronale Netzwerke bestehen aus einer Menge von Neuronen oder Einheiten, welche über gewichtete Verbindungen vernetzt sind. Einige Netzwerke bestehen aus Schichten, andere sind vollvernetzt, manche gehören zu den vorwärtsgerichteten Netzwerke, andere sind wiederum rückgekoppelt. Es gibt eine Vielzahl von Lernverfahren zur Adaption der Gewichte während der Lernphase.Artificial neural networks are, motivated by the biological model (the nervous systems / brains of animals), a computational model for Infor mationsverarbeitung. They are based largely on the von Neumann architecture. Learning ability and parallelism in information processing are among the most important features of neural networks. Sufficient fault tolerance and generalizability are mostly achieved, but depend on the choice of network model, the size of the network and the coding of the information to be processed. Neural networks consist of a set of neurons or units that are crosslinked via weighted compounds. Some networks consist of layers, others are fully networked, some belong to the forward-looking networks, others are in turn fed back. There are a variety of learning methods for adapting the weights during the learning phase.

Claims

System for rescuing a person from drowning with an inflatable gas cushion, an inflating mechanism and a triggering mechanism, characterized in that an electronic control is provided which compares a predetermined limit of a parameter with a measured value of a parameter of the parameter and when exceeding the limit value activates the triggering mechanism to inflate the gas cushion by means of the blow-out mechanism.

Rescue system according to claim 1, characterized that the inflation mechanism comprises an electric pump and the trigger mechanism an electrical circuit is.

Rescue system according to claim 1, characterized that the inflation mechanism comprises a gas generator for a propellant gas, and the trigger mechanism is an electronic circuit connected to the sensor for the gas generator.

Rescue system according to claim 3, characterized that the gas generator is adapted to supply the gas by a chemical To generate reaction.

Rescue system according to one of claims 1 to 4, characterized in that a plurality of sensors for different physical parameters are provided, and an electronic Signal processing is provided to the sensor signals based on a to verify the predetermined model and at a predetermined deviation from the model, a trigger signal for the Release mechanism.

Rescue system according to claim 5, characterized in that that electronic signal processing is a neural network having.