EP4351415A1 - Verfahren zur diagnostizierung einer krankheit, vorzugsweise einer atemwegserkrankung - Google Patents

Verfahren zur diagnostizierung einer krankheit, vorzugsweise einer atemwegserkrankung

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Publication number
EP4351415A1
EP4351415A1 EP22730071.2A EP22730071A EP4351415A1 EP 4351415 A1 EP4351415 A1 EP 4351415A1 EP 22730071 A EP22730071 A EP 22730071A EP 4351415 A1 EP4351415 A1 EP 4351415A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
audio signal
comparison
signal
time
motor vehicle
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
EP22730071.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Oliver Cassebaum
Steffen Mölle
Hans-Georg Nitzke
Andreas Udo Sass
Dirk Pohnert
Jan Piewek
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.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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 Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Publication of EP4351415A1 publication Critical patent/EP4351415A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B7/00—Instruments for auscultation
    • A61B7/003—Detecting lung or respiration noise

Definitions

  • the present invention relates to a method and a system for diagnosing a disease, preferably a respiratory disease, for use in a motor vehicle. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle with a generic system.
  • the present method for diagnosing a disease can be used in vehicles powered by internal combustion engines as well as in electric or hybrid vehicles.
  • a disease preferably a respiratory disease
  • the method in question can also be used in commercial vehicles.
  • the present method is used in particular in autonomously controllable or autonomously controlled vehicles.
  • the method according to the invention for diagnosing a disease comprises the steps of recording an audio signal from a driver of the motor vehicle over time, selecting a characteristic time sequence of the audio signal to carry out a time-resolved analysis of the audio signal and comparing of the audio signal within the selected characteristic time sequence with a comparison signal to determine differences between the audio signal and the comparison signal.
  • the method according to the invention includes the step of creating a diagnosis based on the comparison between the audio signal and the comparison signal, with the invention providing that the comparison between the audio signal and the comparison signal takes place using a time-resolved frequency analysis.
  • a diagnosis of a respiratory disease can preferably include the detection or diagnosis of a disease in the respiratory tract, such as asthma, bronchitis, sinusitis, influenza, laryngitis, tonsillitis, in particular respiratory diseases caused by infections with viruses such as RSV , SARS-CoV, Covid-19 or the like are to be understood.
  • recording an audio signal can in particular be understood to mean the reception and storage of an audio signal or an electrical signal in the perceptible frequency range of the human ear.
  • an audio signal can include, for example, the change in frequency and/or sound power or sound pressure level over time.
  • the recording of an audio signal provided according to the invention can preferably be “triggered” by certain words, such as by saying a name, similar to “Alexa” or “Siri” or the like.
  • the recording of the audio signal can be started, for example, two seconds before the trigger word (“pretrigger”) and extend to the end of the spoken word, or to an arbitrarily definable time after the end of the word. It is understood that under a driver according to the invention as well a passenger or a passenger of a motor vehicle can be understood.
  • the present method can also be used to diagnose illnesses in passengers, for example in buses, trains or taxis or the like.
  • a characteristic time sequence of the audio signal can be understood to mean in particular a time segment or a certain discrete point in time, which can be particularly characteristic or informative for diagnosing a disease.
  • the comparison signal according to the invention can preferably be in the form of a comparison library, in particular based on historical data, and can be used to identify drifts or breaks.
  • the stored signal or the comparison library can advantageously come from the same person on whom the diagnosis is to be carried out and have been recorded under the same conditions that exist when the method is carried out. For example, the same background or side noise may be present.
  • the comparison signal can be recorded over the same period of time and, for example, can include the same words or word sequences of a driver.
  • a time-resolved analysis can be understood in particular as an analysis that relates to a specific, preferably selected period of time or point in time.
  • a time-resolved frequency analysis can accordingly be understood as an analysis of the frequency profile within a specific, preferably selected period of time or point in time.
  • the recorded frequencies can be integrated accordingly over the time period.
  • the comparison between the audio signal and the comparison signal can preferably include a conversion of the recorded audio signal by means of a Fourier transformation, in particular by means of a fast Fourier transformation (FFT).
  • FFT fast Fourier transformation
  • the audio signal reproduces the change in frequency and sound pressure level over time, and the comparison of the audio signal with the comparison signal determines differences in the course of the sound pressure level with varying frequency within the selected characteristic temporal sequence.
  • the characteristic temporal sequence of the audio signal corresponds to at least part of a word and/or a word sequence of the driver of the motor vehicle, the word and/or the word sequence preferably being in the form of a Input command of the driver is formed.
  • a word or a word sequence in particular in the form of an input command from a driver, offers the additional advantage that recurring environmental conditions, such as known constant acoustics with constant background noise, can be used and the audio signals can also include known, frequently used voice commands.
  • the same words, word sequences, in particular in the form of voice commands are also used for the comparison signals.
  • the comparison signals can be in the form of recorded voice commands or voice command sequences of the person to be examined.
  • the characteristic time sequence of the audio signal corresponds to a specific discrete point in time.
  • the use of a specific, discrete point in time as a characteristic time sequence is particularly appropriate for audio signals in which a characteristic time sequence or the characteristic point in time is exactly determined can, e.g. in a voice command with a characteristic frequency or sound pressure level course.
  • the audio signal is compared with the comparison signal in a specific frequency segment, preferably at a specific frequency takes place, in particular the sound pressure level of the audio signal and the comparison signal being compared.
  • the values of the audio signal and/or the comparison signal are processed before the comparison of the audio signal with the comparison signal, with the processing preferably including a normalization of the Includes values of the audio signal and/or the comparison signal.
  • protective measures to be initiated as a function of the diagnosis made, with the protective measures informing the driver of the motor vehicle and/or activating a supportive driving mode, in particular one autonomous driving cycle and/or initiating an emergency stop and/or making an emergency call and/or changing a vehicle interior climate and/or disinfecting the vehicle.
  • a person is identified, with the person being identified preferably being determined on the basis of the recorded audio signal.
  • individual, several or all obligatory and/or optional steps of the method according to the invention can in particular be repeated, for example cyclically repeated. It is also understood that individual, several or all of the mandatory and optional steps of the method according to the invention can also be implemented by a computer.
  • the invention also relates to a system for diagnosing a disease in a motor vehicle, in particular for carrying out a method described above.
  • the system according to the invention comprises an audio signal recording unit for recording an audio signal from a driver of the motor vehicle over time, a processing unit for selecting a characteristic time sequence of the audio signal and for comparing the audio signal within the selected characteristic time sequence with a comparison signal, an evaluation unit for creating a diagnosis based on the comparison, the processing unit being designed in such a way that the comparison of the audio signal and the comparison signal can be carried out by the processing unit in the form of a time-resolved frequency analysis.
  • the system according to the invention thus has the same advantages as have already been described in detail in relation to the method according to the invention.
  • the invention also relates to a motor vehicle comprising a system as described above.
  • the invention also relates to a computer program, in particular a computer program product, comprising instructions which, when the computer program is executed by a processing device, in particular the processing unit and/or the evaluation unit of the motor vehicle in question, cause the latter to carry out the steps of the method according to the invention.
  • a computer program in particular a computer program product, comprising instructions which, when the computer program is executed by a processing device, in particular the processing unit and/or the evaluation unit of the motor vehicle in question, cause the latter to carry out the steps of the method according to the invention.
  • Fig. 1 is a schematic representation of the individual steps of an inventive
  • Method for diagnosing a disease for use inside a motor vehicle 2 shows a schematic representation of the essential components of a system according to the invention for diagnosing a disease within a motor vehicle
  • FIG. 3 shows a schematic representation of various audio signals from a driver
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a comparison of the audio signals from FIG. 3 within a selected characteristic time sequence in an unprocessed state (left) and in a processed state (right).
  • Fig. 1 shows a schematic representation of the individual steps of a method according to the invention for diagnosing a disease for use inside a motor vehicle 80.
  • an audio signal AS of a driver of the motor vehicle 80 is first recorded 100 over a period of time T and a characteristic temporal sequence S of the audio signal AS is selected 120 to carry out a time-resolved analysis of the audio signal AS.
  • the audio signal AS is then compared 140 within the selected characteristic time sequence S with a comparison signal VS to determine differences between the audio signal AS and the comparison signal VS.
  • the values of the audio signal AS and/or the comparison signal VS can still be processed in the present case, with the processing preferably involving a normalization of the values of the audio signal AS and/or the comparison signal Signal VS may include.
  • the comparison 140 of the audio signal AS with the comparison signal VS can take place in a specific frequency segment FA, preferably at a specific frequency Fs, with the sound pressure level SPL of the audio signal AS and the comparison signal VS being able to be compared in particular.
  • the comparison 140 between the Audio signal AS and the comparison signal VS can preferably be done by means of a time-resolved frequency analysis.
  • protective measures are initiated 180, the protective measures informing the driver of motor vehicle 80 and/or activating a supportive driving mode, in particular an autonomous driving cycle and/or initiating an emergency stop and/or stopping an emergency call and/or changing a vehicle interior climate and/or disinfecting the vehicle.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the essential components of a system 2 according to the invention for diagnosing a disease in a motor vehicle 80.
  • the system 2 can be permanently installed in the motor vehicle 80 or used as an independent component in different vehicles 80.
  • the system 2 comprises an audio signal recording unit 4 for recording 100 an audio signal AS of a driver of the motor vehicle 80 over a period of time T, a processing unit 6 for selecting 120 a characteristic temporal sequence S of the audio signal AS and for comparing 140 the audio signal AS within the selected characteristic temporal sequence Sequence S with a comparison signal VS, an evaluation unit 8 for creating 160 a diagnosis based on the comparison 140.
  • the processing unit 6 is designed in such a way that the comparison 140 of the audio signal AS and the comparison signal VS by means of the processing unit 6 in the form a time-resolved frequency analysis can be carried out.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of different audio signals AS1 to AS4 of a driver of a motor vehicle 80 over a period of time T (fft vs. time).
  • the audio signals AS1 to AS4 reproduce the change in the frequency F and the sound pressure level SPL over time T.
  • the respectively selected characteristic time sequence S of the audio signals AS1 to AS4 corresponds to a word sequence of an input command from the driver, such as the command “radio on”.
  • the characteristic time sequence S can also correspond to a specific discrete point in time T D .
  • the audio signal AS1 is to be regarded as a comparison signal VS.
  • the comparison signal VS is preferably recorded under the same conditions as the audio signals AS2 to AS4, which each reproduce audio signals in which, for example, there is pressure on the larynx (AS2) or the nose is closed (AS3, AS4) due to an illness.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a comparison of the audio signals from FIG. 3 within the selected characteristic temporal sequence S in an unprocessed state (left) and a processed state (right), the audio signals AS1 to AS4 from FIG. 3 being shown in a time-resolved manner and the change in the sound pressure level SPL for the audio signals AS1 to AS4 with the change in the frequency F within the selected characteristic time sequences S are shown. It is understood that the values of the sound pressure level SPL and the frequency F can be integrated over the time period when selecting a time period as opposed to a discrete point in time TD.
  • the audio signals AS1 to AS4 shown on the right-hand side are shown in normalized form.
  • the audio signals AS2 to AS4 in which an illness is present can be easily and reliably distinguished from the comparison signal (AS1) after appropriate processing in a time-resolved representation in a selected characteristic temporal sequence.

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Abstract

Verfahren zur Diagnostizierung einer Krankheit, vorzugsweise einer Atemwegserkrankung zur Anwendung innerhalb eines Kraftfahrzeugs (80), umfassend die Schritte eines Aufzeichnens (100) eines Audiosignals (AS) eines Fahrers des Kraftfahrzeugs (80) über eine Zeit (T), eines Auswählens (120) einer charakteristischen zeitlichen Sequenz (S) des Audiosignals (AS) zur Durchführung einer zeitaufgelösten Analyse des Audiosignals (AS), eines Vergleichens (140) des Audiosignals (AS) innerhalb der ausgewählten charakteristischen zeitlichen Sequenz (S) mit einem Vergleichs-Signal (VS) zur Ermittlung von Unterschieden zwischen dem Audiosignal (AS) und dem Vergleichs-Signal (VS) sowie eines Erstellens (160) einer Diagnose auf Basis des Vergleiches (140) zwischen dem Audiosignal (AS) und dem Vergleichs-Signal (VS), wobei der Vergleich (140) zwischen dem Audiosignal (AS) und dem Vergleichs-Signal (VS) mittels einer zeitaufgelösten Frequenzanalyse erfolgt.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Diagnostizierung einer Krankheit, vorzugsweise einer Atemwegserkrankung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein System zur Diagnostizierung einer Krankheit, vorzugsweise einer Atemwegserkrankung zur Anwendung bzw. zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem gattungsgemäßen System.
Verfahren und Systeme zur Diagnostizierung von Krankheiten sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die bekannten Lösungen sind jedoch im Wesentlichen lediglich stationär im Labor durchführbar und damit an vorherige Terminabsprachen gebunden. Die Umständlichkeit einer vorherigen Terminabsprache sowie der Aufwand zur Durchführung der Methoden, Labore aufsuchen zu müssen, hält viele Patienten davon ab, sich bzgl. etwaiger Krankheiten untersuchen zu lassen.
Zwar sind aus der WO 2020/188623 A1 und der CA 3024698 A1 Verfahren zur Erfassung einer aktuellen körperlichen Verfassung bekannt, die u.a. auch Herzinfarkte oder Schlaganfälle mobil innerhalb eines Kraftfahrzeugs diagnostizieren sollen, jedoch sind die bekannten Verfahren vornehmlich zur Detektion einer Fahruntüchtigkeit und damit zur Gewährleistung einer Fahrsicherheit vorgesehen und nicht zur Diagnose von Krankheiten. Zur exakten Diagnose von Krankheiten, insbesondere Atemwegserkrankungen, sind die bekannten Verfahren mangels empfindlicher Messtechnik und Datenanalyse dagegen nicht geeignet.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile von Verfahren bzw. Systemen zur Diagnostizierung von Krankheiten, vorzugsweise Atemwegserkrankungen zumindest teilweise zu beheben, insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie ein System zur Diagnostizierung von Krankheiten zur Verfügung zu stellen, welche auf einfache, schnelle und komfortable Weise eine zuverlässige Diagnostizierung von Krankheiten, vorzugsweise Atemwegserkrankungen garantiert.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein System gemäß Anspruch 9. Weitere Merkmale und Details ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Technische Merkmale, die zu dem erfindungsgemäßen Verfahren offenbart werden, gelten dabei auch in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen System und umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen ausgeführt.
Das gegenständliche Verfahren zur Diagnostizierung einer Krankheit, vorzugsweise einer Atemwegserkrankung kann in verbrennungsmotorbetriebenen Fahrzeugen ebenso wie in elektrischen oder Hybridfahrzeugen eingesetzt werden. Neben einem Einsatz in Kraftfahrzeugen, wie Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, kann das gegenständliche Verfahren hierbei auch in Nutzfahrzeugen zum Einsatz kommen. Zudem ist es denkbar, dass das gegenständliche Verfahren insbesondere in autonom steuerbaren bzw. autonom gesteuerten Fahrzeugen zum Einsatz kommt. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Diagnostizierung einer Krankheit, vorzugsweise einer Atemwegserkrankung zur Anwendung innerhalb eines Kraftfahrzeugs umfasst hierbei die Schritte eines Aufzeichnens eines Audiosignals eines Fahrers des Kraftfahrzeugs über eine Zeit, eines Auswählens einer charakteristischen zeitlichen Sequenz des Audiosignals zur Durchführung einer zeitaufgelösten Analyse des Audiosignals sowie eines Vergleichens des Audiosignals innerhalb der ausgewählten charakteristischen zeitlichen Sequenz mit einem Vergleichs-Signal zur Ermittlung von Unterschieden zwischen dem Audiosignal und dem Vergleichs-Signal. Zudem umfasst das erfindungsgemäße Verfahren den Schritt eines Erstellens einer Diagnose auf Basis des Vergleiches zwischen dem Audiosignal und dem Vergleichs-Signal, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass der Vergleich zwischen dem Audiosignal und dem Vergleichs-Signal mittels einer zeitaufgelösten Frequenzanalyse erfolgt.
Unter einer Diagnostizierung einer Atemwegserkrankung kann im Rahmen der Erfindung vorzugsweise die Erkennung bzw. der Befund einer Krankheit im Bereich der Atemwege, wie bspw. Asthma, Bronchitis, Sinusitis, Influenza, Laryngitis, Tonsillitis, insbesondere Atemwegserkrankungen, die durch Infektionen mit Viren, wie RSV, SARS-CoV, Covid-19 oder dergleichen verursacht werden, verstanden werden. Unter einem Aufzeichnen eines Audiosignals kann erfindungsgemäß insbesondere das Empfangen und Speichern eines Tonsignals bzw. eines elektrischen Signals im wahrnehmbaren Frequenzbereich des menschlichen Gehörs verstanden werden. Hierbei kann ein Audiosignal bspw. die Änderung der Frequenz und/oder der Schallleistung bzw. dem Schalldruckpegel mit der Zeit umfassen. Das erfindungsgemäß vorgesehene Aufzeichnen eines Audiosignals kann vorzugsweise über bestimmte Worte „getriggert“ gestartet werden, wie bspw. über das Aussprechen eines Namens, ähnlich wie „Alexa“ oder „Siri“ oder dergleichen. Hierbei kann die Aufnahme des Audiosignals bspw. zwei Sekunden vor dem Triggerwort („Pretrigger“) gestartet werden und bis zum Ende des gesprochenen Wortes reichen, bzw. bis zu einer beliebig definierbaren Zeit nach Ende des Wortes reichen. Es versteht sich, dass unter einem Fahrer erfindungsgemäß ebenso ein Beifahrer oder ein Mitfahrer eines Kraftfahrzeugs verstanden werden kann. So kann das gegenständliche Verfahren auch zur Diagnostizierung von Krankheiten von Fahrgästen, bspw. in Bussen, Bahnen oder Taxen oder dergleichen angewendet werden. Unter einer charakteristischen zeitlichen Sequenz des Audiosignals kann im Rahmen der Erfindung insbesondere ein Zeitabschnitt oder ein bestimmter diskreter Zeitpunkt verstanden werden, der besonders charakteristisch bzw. aussagekräftig zur Diagnostizierung einer Krankheit sein kann. Das erfindungsgemäße Vergleichs-Signal kann im Rahmen der Erfindung vorzugsweise in Form einer Vergleichsbibliothek, insbesondere auf Basis von Historiendaten ausgebildet sein und dazu dienen Drifts oder Breaks zu erkennen. Das gespeicherte Signal bzw. die Vergleichsbibliothek kann hierbei vorteilhafterweise von derselben Person stammen, bei der die Diagnostizierung durchgeführt werden soll und unter denselben Bedingungen aufgezeichnet worden sein, die bei der Durchführung des Verfahrens vorliegen. So können bspw. dieselben Hintergrund- oder Nebengeräusche vorliegen. Insbesondere kann das Vergleichssignal über dieselbe Zeitspanne aufgezeichnet werden und bspw. dieselben Worte oder Wortfolgen eines Fahrers umfassen. Unter einer zeitaufgelösten Analyse kann im Rahmen der Erfindung insbesondere eine Analyse verstanden werden, die einen bestimmten, vorzugsweise ausgewählten Zeitraum, bzw. Zeitpunkt betrifft. Unter einer zeitaufgelösten Frequenzanalyse kann entsprechend eine Analyse des Frequenzverlaufes innerhalb eines bestimmten, vorzugsweise ausgewählten Zeitraumes, bzw. Zeitpunktes verstanden werden. Bei der Verwendung eines Zeitraumes kann hinsichtlich der aufgezeichneten Frequenzen entsprechend über den Zeitraum integriert werden. Der Vergleich zwischen dem Audiosignal und dem Vergleichs-Signal kann hierbei vorzugsweise eine Umwandlung des aufgezeichneten Audiosignals mittels einer Fourier-Transformation, insbesondere mittels einer Fast-Fourier- Transformation (FFT) umfassen.
Im Rahmen der Erfindung ist erkannt worden, dass eine Diagnostizierung von Krankheiten auf einfache, schnelle und zuverlässige Weise über eine Analyse eines Audiosignals erfolgen kann. Ebenso ist im Rahmen der Erfindung erkannt worden, dass sich die Umgebung eines Kraftfahrzeugs besonders gut zur Detektion von Krankheiten mittels einer Analyse von Audiosignalen eignet. Die Durchführung eines gegenständlichen Verfahrens innerhalb eines Kraftfahrzeugs bietet hierbei nicht nur den Vorteil, dass wiederkehrende Umgebungsbedingungen, wie eine bekannte konstante Akustik mit konstanten Nebengeräuschen genutzt werden kann, sondern die Audiosignale auch bekannte, häufig verwendete Sprachbefehle umfassen können. Im Rahmen einer möglichst zuverlässigen Vorhersage können im Rahmen einer Auswahl einer charakteristischen zeitlichen Sequenz eines Audiosignals dann insbesondere solche häufig verwendeten Sprachbefehle gezielt ausgewählt werden. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Audiosignal die Änderung der Frequenz und/oder des Schalldruckpegels über die Zeit wiedergibt. Hinsichtlich einer zuverlässigen Diagnostizierung einer Krankheit über einen Vergleich zwischen einer charakteristischen zeitlichen Sequenz eines Audiosignals und einem Vergleichssignal hat es sich hierbei als effektiv herausgestellt, innerhalb des Audiosignals den Verlauf der Frequenz und/oder den Verlauf des Schalldruckpegels gegen die Zeit aufzuzeichnen. Sowohl die Frequenz, als auch der Schalldruckpegel haben sich hierbei als effektive Größen für eine Diagnostizierung einer Krankheit herausgestellt.
Im Rahmen einer besonders zuverlässigen und exakten Diagnostizierung einer Krankheit kann erfindungsgemäß vorteilhafterweise insbesondere vorgesehen sein, dass das Audiosignal die Änderung der Frequenz und des Schalldruckpegels über die Zeit wiedergibt und das Vergleichen des Audiosignals mit dem Vergleichs-Signal die Ermittlung von Unterschieden bezüglich des Verlaufes des Schalldruckpegels mit variierender Frequenz innerhalb der ausgewählten charakteristischen zeitlichen Sequenz umfasst.
Ebenso kann im Rahmen einer besonders zuverlässigen und exakten Diagnostizierung einer Krankheit vorgesehen sein, dass die charakteristische zeitliche Sequenz des Audiosignals zumindest einem Teil eines Wortes und/oder einer Wortfolge des Fahrers des Kraftfahrzeugs entspricht, wobei das Wort und/oder die Wortfolge vorzugsweise in Form eines Eingabebefehls des Fahrers ausgebildet ist. Die Verwendung eines Wortes bzw. einer Wortfolge, insbesondere in Form eines Eingabebefehls eines Fahrers bietet hierbei zusätzlich den Vorteil, dass wiederkehrende Umgebungsbedingungen, wie eine bekannte konstante Akustik mit konstanten Nebengeräuschen genutzt werden kann und die Audiosignale ebenso auch bekannte, häufig verwendete Sprachbefehle umfassen können. Hierbei bietet es sich verständlicher Weise an, dass vorzugsweise dieselben Worte, Wortfolgen, insbesondere in Form von Sprachbefehlen auch für die Vergleichs-Signale verwendet werden. Vorteilhafterweise können die Vergleichs- Signale in Form von aufgezeichneten Sprachbefehlen, bzw. Sprachbefehlssequenzen der zu untersuchenden Person ausgebildet sein.
Im Rahmen einer einfachen und schnellen Möglichkeit einer Diagnostizierung einer Krankheit über einen Vergleich zwischen einer charakteristischen zeitlichen Sequenz eines Audiosignals und einem Vergleichssignal kann gegenständlich ferner vorgesehen sein, dass die charakteristische zeitliche Sequenz des Audiosignals einem spezifischen diskreten Zeitpunkt entspricht. Die Verwendung eines spezifischen diskreten Zeitpunktes als charakteristische zeitliche Sequenz bietet sich hierbei insbesondere für Audiosignale an, in denen eine charakteristische zeitliche Sequenz bzw. der charakteristische Zeitpunkt exakt bestimmt werden kann, bspw. in einem Sprachbefehl mit charakteristischem Frequenz- bzw. Schalldruckpegel- Verlauf.
Im Rahmen einer einfachen und schnellen Möglichkeit einer Diagnostizierung einer Krankheit über einen Vergleich zwischen einer charakteristischen zeitlichen Sequenz eines Audiosignals und einem Vergleichssignal kann zudem ebenso vorgesehen sein, dass das Vergleichen des Audiosignals mit dem Vergleichs-Signal in einem spezifischen Frequenzabschnitt, vorzugsweise bei einer spezifischen Frequenz erfolgt, wobei insbesondere der Schalldruckpegel des Audiosignals und des Vergleichs-Signals verglichen wird.
Um auf einfache und schnelle Weise eine zuverlässige Diagnostizierung zu ermöglichen, ist es ferner vorteilhaft, wenn vor dem Vergleichen des Audiosignals mit dem Vergleichs-Signal ein Bearbeiten der Werte des Audiosignals und/oder des Vergleichs-Signals erfolgt, wobei das Bearbeiten vorzugsweise eine Normierung der Werte des Audiosignals und/oder des Vergleichs-Signals umfasst.
Im Hinblick auf ein möglichst vorausschauendes Eingreifen bei einer Diagnostizierung einer Krankheit ist es ferner denkbar, dass in Abhängigkeit von der erstellten Diagnose ein Einleiten von Schutzmaßnahmen erfolgt, wobei die Schutzmaßnahmen ein Informieren des Fahrers des Kraftfahrzeugs und/oder ein Aktivieren eines unterstützenden Fahrmodus, insbesondere eines autonomen Fahrzyklus und/oder ein Einleiten eines Nothaltes und/oder ein Absetzen eines Notrufes und/oder ein Ändern eines Fahrzeugraumklimas und/oder ein Desinfizieren des Fahrzeugs umfassen.
Im Rahmen einer zuverlässigen Ausführung des gegenständlichen Verfahrens ist es ferner denkbar, dass eine Personenerkennung vorgesehen ist, wobei die Personenerkennung vorzugsweise auf Basis des aufgezeichneten Audiosignals ermittelt wird.
Es versteht sich vorliegend, dass einzelne, mehrere oder alle obligatorischen und/oder optionalen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens in der vorgeschlagenen Reihenfolge, aber auch abweichend von der vorgeschlagenen Reihenfolge ausgeführt werden können.
Hierbei können einzelne, mehrere oder alle obligatorischen und/oder optionalen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens insbesondere wiederholt, bspw. zyklisch wiederholt ausgeführt werden. Es versteht sich ferner, dass einzelne, mehrere oder alle der obligatorischen und optionalen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenständlich auch durch einen Computer implementiert werden können. Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist zudem ein System zur Diagnostizierung einer Krankheit innerhalb eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Durchführung eines voranstehend beschriebenen Verfahrens. Hierbei umfasst das erfindungsgemäße System eine Audiosignalaufnahmeeinheit zum Aufzeichnen eines Audiosignals eines Fahrers des Kraftfahrzeugs über eine Zeit, eine Verarbeitungseinheit zum Auswählen einer charakteristischen zeitlichen Sequenz des Audiosignals und zum Vergleichen des Audiosignals innerhalb der ausgewählten charakteristischen zeitlichen Sequenz mit einem Vergleichs-Signal, einer Auswerteeinheit zum Erstellen einer Diagnose auf Basis des Vergleiches, wobei die Verarbeitungseinheit derart ausgebildet ist, dass der Vergleich des Audiosignals und des Vergleichs-Signals mittels der Verarbeitungseinheit in Form einer zeitaufgelösten Frequenzanalyse durchführbar ist. Damit weist das erfindungsgemäße System die gleichen Vorteile auf, wie sie bereits ausführlich in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben worden sind.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist zudem ein Kraftfahrzeug, umfassend ein voranstehend beschriebenes System.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist zudem ein Computerprogramm, insbesondere Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch eine Verarbeitungsvorrichtung, insbesondere die Verarbeitungseinheit und/oder die Auswerteeinheit des gegenständlichen Kraftfahrzeuges diese veranlassen, die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen. Damit bringt das erfindungsgemäße Computerprogramm die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren bzw. das erfindungsgemäße System beschrieben worden sind.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der einzelnen Schritte eines erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Diagnostizierung einer Krankheit zur Anwendung innerhalb eines Kraftfahrzeugs, Fig. 2 eine schematische Darstellung der wesentlichen Komponenten eines erfindungsgemäßen Systems zur Diagnostizierung einer Krankheit innerhalb eines Kraftfahrzeugs,
Fig. 3 eine schematische Darstellung verschiedener Audiosignale eines Fahrers eines
Kraftfahrzeugs über eine Zeit,
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Vergleiches der Audiosignale aus Fig. 3 innerhalb einer ausgewählten charakteristischen zeitlichen Sequenz in einem unbearbeiteten Zustand (links) und einem bearbeitetem Zustand (rechts).
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der einzelnen Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Diagnostizierung einer Krankheit zur Anwendung innerhalb eines Kraftfahrzeugs 80.
Hierbei erfolgt gemäß dem gegenständlichen Verfahren zunächst ein Aufzeichnen 100 eines Audiosignals AS eines Fahrers des Kraftfahrzeugs 80 über eine Zeit T sowie ein Auswählen 120 einer charakteristischen zeitlichen Sequenz S des Audiosignals AS zur Durchführung einer zeitaufgelösten Analyse des Audiosignals AS.
Anschließend erfolgt vorliegend ein Vergleichen 140 des Audiosignals AS innerhalb der ausgewählten charakteristischen zeitlichen Sequenz S mit einem Vergleichs-Signal VS zur Ermittlung von Unterschieden zwischen dem Audiosignal AS und dem Vergleichs-Signal VS.
Vor dem Vergleichen 140 des Audiosignals AS mit dem Vergleichs-Signal VS kann vorliegend noch ein Bearbeiten der Werte des Audiosignals AS und/oder des Vergleichs-Signals VS erfolgen, wobei das Bearbeiten vorzugsweise eine Normierung der Werte des Audiosignals AS und/oder des Vergleichs-Signals VS umfassen kann.
Das Vergleichen 140 des Audiosignals AS mit dem Vergleichs-Signal VS kann hierbei in einem spezifischen Frequenzabschnitt FA, vorzugsweise bei einer spezifischen Frequenz Fs erfolgen, wobei insbesondere der Schalldruckpegel SPL des Audiosignals AS und des Vergleichs- Signals VS verglichen werden kann.
Nach einem Vergleichen 140 des Audiosignals AS mit dem Vergleichs-Signal VS erfolgt vorliegend ein Erstellen 160 einer Diagnose auf Basis des Vergleiches 140 zwischen dem Audiosignal AS und dem Vergleichs-Signal VS, wobei der Vergleich 140 zwischen dem Audiosignal AS und dem Vergleichs-Signal VS vorzugsweise mittels einer zeitaufgelösten Frequenzanalyse erfolgen kann.
Anschließend erfolgt schließlich in Abhängigkeit von der erstellten Diagnose ein Einleiten 180 von Schutzmaßnahmen, wobei die Schutzmaßnahmen ein Informieren des Fahrers des Kraftfahrzeugs 80 und/oder ein Aktivieren eines unterstützenden Fahrmodus, insbesondere eines autonomen Fahrzyklus und/oder ein Einleiten eines Nothaltes und/oder ein Absetzen eines Notrufes und/oder ein Ändern eines Fahrzeugraumklimas und/oder ein Desinfizieren des Fahrzeugs umfassen können.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der wesentlichen Komponenten eines erfindungsgemäßen Systems 2 zur Diagnostizierung einer Krankheit innerhalb eines Kraftfahrzeugs 80. Das System 2 kann hierbei fest in dem Kraftfahrzeug 80 installiert sein oder auch als eigenständige Komponente in unterschiedlichen Fahrzeugen 80 eingesetzt werden.
Hierbei umfasst das System 2 eine Audiosignalaufnahmeeinheit 4 zum Aufzeichnen 100 eines Audiosignals AS eines Fahrers des Kraftfahrzeugs 80 über eine Zeit T, eine Verarbeitungseinheit 6 zum Auswählen 120 einer charakteristischen zeitlichen Sequenz S des Audiosignals AS und zum Vergleichen 140 des Audiosignals AS innerhalb der ausgewählten charakteristischen zeitlichen Sequenz S mit einem Vergleichs-Signal VS, eine Auswerteeinheit 8 zum Erstellen 160 einer Diagnose auf Basis des Vergleiches 140. Die Verarbeitungseinheit 6 ist hierbei derart ausgebildet, dass der Vergleich 140 des Audiosignals AS und des Vergleichs-Signals VS mittels der Verarbeitungseinheit 6 in Form einer zeitaufgelösten Frequenzanalyse durchführbar ist.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung verschiedener Audiosignale AS1 bis AS4 eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs 80 über eine Zeit T (fft vs. time).
Die Audiosignale AS1 bis AS4 geben vorliegend die Änderung der Frequenz F und des Schalldruckpegels SPL über die Zeit T wieder. Die jeweils ausgewählte charakteristische zeitliche Sequenz S der Audiosignale AS1 bis AS4 entspricht vorliegend einer Wortfolge eines Eingabebefehls des Fahrers, wie bspw. dem Befehl „Radio ein“. Alternativ zu einer charakteristischen zeitlichen Sequenz S des Audiosignals AS in Form eines Zeitraums kann die charakteristische zeitliche Sequenz S auch einem spezifischen diskreten Zeitpunkt TD entsprechen. Das Audiosignal AS1 ist dabei vorliegend als Vergleichs-Signal VS anzusehen. Es kann bspw. in Form einer gespeicherten Aufnahme eines Audiosignals ausgebildet sein, vorzugsweise von derselben Person (Fahrer, Beifahrer, Mitfahrer) bei dem die Diagnostizierung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden soll. Das Vergleichs-Signal VS ist entsprechend vorzugsweise unter denselben Bedingungen aufgenommen worden, wie die Audiosignale AS2 bis AS4, die jeweils Audiosignale wiedergeben, bei denen aufgrund einer Krankheit bspw. ein Druck auf dem Kehlkopf anliegt (AS2) oder die Nase geschlossen ist (AS3, AS4).
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Vergleiches der Audiosignale aus Fig. 3 innerhalb der ausgewählten charakteristischen zeitlichen Sequenz S in einem unbearbeiteten Zustand (links) und einem bearbeitetem Zustand (rechts), wobei die Audiosignale AS1 bis AS4 aus Fig. 3 vorliegend zeitaufgelöst dargestellt sind und die Änderung des Schalldruckpegels SPL für die Audiosignale AS1 bis AS4 mit der Änderung der Frequenz F innerhalb der ausgewählten charakteristischen zeitlichen Sequenzen S dargestellt sind. Es versteht sich, dass die Werte des Schalldruckpegels SPL und der Frequenz F bei der Auswahl eines Zeitraums im Gegensatz zu einem diskreten Zeitpunkt TD über den Zeitraum integriert werden können. Im Gegensatz zur unbearbeiteten Darstellung der zeitaufgelösten Audiosignale AS1 bis AS4 auf der linken Seite sind die auf der rechten Seite dargestellten Audiosignale AS1 bis AS4 in normierter Form dargestellt. Wie anhand der Darstellung gezeigt werden kann, können die Audiosignale AS2 bis AS4, in denen eine Krankheit vorliegt, nach entsprechender Bearbeitung in zeitaufgelöster Darstellung in einer ausgewählten charakteristischen zeitlichen Sequenz auf einfache und zuverlässige Weise von dem Vergleichs-Signal (AS1) unterschieden werden.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie des erfindungsgemäßen Systems 2 zur Diagnostizierung einer Krankheit ist es somit mittels einer zeitaufgelösten Analyse eines Audiosignals innerhalb eines Kraftfahrzeugs möglich, auf einfache, schnelle und komfortable Weise eine zuverlässige Diagnostizierung einer Krankheit zu ermöglichen.
Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Bezugszeichenliste
2 System zur Diagnostizierung einer Krankheit
4 Audiosignalaufnahmeeinheit
6 Verarbeitungseinheit
8 Auswerteeinheit
80 Kraftfahrzeug
100 Aufzeichnen eines Audiosignals
120 Auswählen einer charakteristischen zeitlichen Sequenz des Audiosignals 140 Vergleichen/Vergleich des Audiosignals und des Vergleichs-Signals 160 Erstellen einer Diagnose auf Basis des Vergleiches zwischen dem Audiosignal und dem Vergleichs-Signal
180 Einleiten von Schutzmaßnahmen
AS Audiosignal
T Zeit
T D spezifischer diskreter Zeitpunkt
5 charakteristische zeitliche Sequenz
VS Vergleichs-Signal
F Frequenz
FA spezifischer Frequenzabschnitt
Fs spezifische Frequenz
SPL Schalldruckpegel

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Diagnostizierung einer Krankheit, vorzugsweise einer Atemwegserkrankung zur Anwendung innerhalb eines Kraftfahrzeugs (80), umfassend die Schritte:
Aufzeichnen (100) eines Audiosignals (AS) eines Fahrers des Kraftfahrzeugs (80) über eine Zeit (T),
Auswählen (120) einer charakteristischen zeitlichen Sequenz (S) des Audiosignals (AS) zur Durchführung einer zeitaufgelösten Analyse des Audiosignals (AS), Vergleichen (140) des Audiosignals (AS) innerhalb der ausgewählten charakteristischen zeitlichen Sequenz (S) mit einem Vergleichs-Signal (VS) zur Ermittlung von Unterschieden zwischen dem Audiosignal (AS) und dem Vergleichs-Signal (VS),
Erstellen (160) einer Diagnose auf Basis des Vergleiches (140) zwischen dem Audiosignal (AS) und dem Vergleichs-Signal (VS), dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich (140) zwischen dem Audiosignal (AS) und dem Vergleichs-Signal (VS) mittels einer zeitaufgelösten Frequenzanalyse erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Audiosignal (AS) die Änderung der Frequenz (F) und/oder des Schalldruckpegels (SPL) über die Zeit (T) wiedergibt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Audiosignal (AS) die Änderung der Frequenz (F) und des Schalldruckpegels (SPL) über die Zeit (T) wiedergibt und das Vergleichen (140) des Audiosignals (AS) mit dem Vergleichs-Signal (VS) die Ermittlung von Unterschieden bezüglich des Verlaufes des Schalldruckpegels (SPL) mit variierender Frequenz (F) innerhalb der ausgewählten charakteristischen zeitlichen Sequenz (S) umfasst.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die charakteristische zeitliche Sequenz (S) des Audiosignals (AS) zumindest einem Teil eines Wortes und/oder einer Wortfolge des Fahrers des Kraftfahrzeugs (80) entspricht, wobei das Wort und/oder die Wortfolge vorzugsweise in Form eines Eingabebefehls des Fahrers ausgebildet ist.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die charakteristische zeitliche Sequenz (S) des Audiosignals (AS) einem spezifischen diskreten Zeitpunkt (TD) entspricht.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergleichen (140) des Audiosignals (AS) mit dem Vergleichs-Signal (VS) in einem spezifischen Frequenzabschnitt (FA), vorzugsweise bei einer spezifischen Frequenz (Fs) erfolgt, wobei insbesondere der Schalldruckpegel (SPL) des Audiosignals (AS) und des Vergleichs-Signals (VS) verglichen wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Vergleichen (140) des Audiosignals (AS) mit dem Vergleichs-Signal (VS) ein Bearbeiten der Werte des Audiosignals (AS) und/oder des Vergleichs-Signals (VS) erfolgt, wobei das Bearbeiten vorzugsweise eine Normierung der Werte des Audiosignals (AS) und/oder des Vergleichs-Signals (VS) umfasst.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der erstellten Diagnose ein Einleiten (180) von Schutzmaßnahmen erfolgt, wobei die Schutzmaßnahmen ein Informieren des Fahrers des Kraftfahrzeugs (80) und/oder ein Aktivieren eines unterstützenden Fahrmodus, insbesondere eines autonomen Fahrzyklus und/oder ein Einleiten eines Nothaltes und/oder ein Absetzen eines Notrufes und/oder ein Ändern eines Fahrzeugraumklimas und/oder ein Desinfizieren des Fahrzeugs umfassen.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Personenerkennung vorgesehen ist, wobei die Personenerkennung vorzugsweise auf Basis des aufgezeichneten Audiosignals (AS) ermittelt wird.
10. System (2) zur Diagnostizierung einer Krankheit, vorzugsweise einer
Atemwegserkrankung innerhalb eines Kraftfahrzeugs (80), insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend: eine Audiosignalaufnahmeeinheit (4) zum Aufzeichnen (100) eines Audiosignals (AS) eines Fahrers des Kraftfahrzeugs (80) über eine Zeit (T), eine Verarbeitungseinheit (6) zum Auswählen (120) einer charakteristischen zeitlichen Sequenz (S) des Audiosignals (AS) und zum Vergleichen (140) des Audiosignals (AS) innerhalb der ausgewählten charakteristischen zeitlichen Sequenz (S) mit einem Vergleichs-Signal (VS), eine Auswerteeinheit (8) zum Erstellen (160) einer Diagnose auf Basis des Vergleiches (140), dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (6) derart ausgebildet ist, dass der Vergleich (140) des Audiosignals (AS) und des Vergleichs-Signals (VS) mittels der Verarbeitungseinheit (6) in Form einer zeitaufgelösten Frequenzanalyse durchführbar ist.
11. Kraftfahrzeug, umfassend ein System nach Anspruch 10.
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