DE102012002037A1 - Device for analyzing state e.g. health of driver, has processing module to analyze time-and-frequency-domain HRV parameters in digital signal to display stress state and activity of nervous system of driver on traffic light system - Google Patents

Device for analyzing state e.g. health of driver, has processing module to analyze time-and-frequency-domain HRV parameters in digital signal to display stress state and activity of nervous system of driver on traffic light system Download PDF

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Abstract

The device has sensors (1) that are distributed in or on backrest (14,16) of vehicle seat (11) to capacitive-measure vital signs, and are electrically connected to signal processing module to amplify and filter ECG signals. An analog-to-digital conversion unit is arranged to convert the analog ECG signals into digital signals. The signal processing module analyzes the time-domain and frequency-domain HRV parameters in digital signal to display the stress state and activity of sympathetic and parasympathetic nervous system of driver on traffic light system.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung von Fahrerzustandsanalysen für Führer von Fahrzeugen zu Lande, zu Wasser und zur Luft vor Antritt der Fahrt, die über den Stress- und Gesundheitszustand über den gesamtem Fahrzeitraum, auch über längere Zeiträume, aussagefähig ist und bei der der Gesundheitszustand des Fahrer über ein Ampelsystem dargestellt wird.The invention relates to a device for carrying out driver status analyzes for drivers of land, water and air vehicles before starting the journey, which is informative of the state of stress and health over the entire driving period, even over extended periods of time, and of the state of health the driver is represented by a traffic light system.

In der US 5.990.795 A wird ein Meldesystem beschrieben, das Mittel zum Aufwecken eines schlafenden oder bewusstlosen Fahrzeugbedieners bereitstellt, wobei das Meldesystem aus einem Überwachungsmittel mit einem Kondensatorelement in einem Schultergurt eines Befestigungssystems eines Fahrzeugsitzes besteht. Das Kondensatorelement überwacht einen Kapazitätswert, der sich bei Veränderung der Kopfhaltung beim Einschlafen, insbesondere beim Herabsinken des Kopfes auf die Brust, verändert. Mit der Veränderung des Kapazitätswertes wird dann ein akustischer Alarm mit einer aufzeichnenden Mitteilung in der Fahrgastzelle des Fahrzeuges bereitgestellt.In the US 5,990,795 A there is described a reporting system providing means for waking a sleeping or unconscious vehicle operator, the reporting system consisting of a monitoring means having a capacitor element in a shoulder strap of a vehicle seat attachment system. The capacitor element monitors a capacitance value which changes as the head posture changes during falling asleep, especially as the head descends onto the chest. With the change of the capacity value, an audible alarm is then provided with a recording message in the passenger compartment of the vehicle.

Das WO 00/13582 A1 beschreibt ein Verfahren zur Überwachung eines Subjektes in einem Fahrzeugsitz, wobei über einen im oder am Sitz angeordneten piezoelektrischen Wandler eine Zielsignal des Subjektes erfasst, dieses Zielsignal in eine Herz- und/oder Atmungssignal extrahiert und über geeignete Mittel dieses Herz- und/oder Atmungssignal im Fahrzeug ausgegeben und dargestellt wird.The WO 00/13582 A1 describes a method for monitoring a subject in a vehicle seat, wherein a target signal of the subject is detected via a piezoelectric transducer arranged in or on the seat, extracts this target signal into a cardiac and / or respiratory signal and, via suitable means, this cardiac and / or respiratory signal Vehicle is spent and displayed.

Die GB 2375645 A beschreibt ein Gerät zum Erkennen der Benommenheit eines Benutzers, wobei über ein Detektor am Handgelenk der Momentanwert einer Stoffwechselfunktion, insbesondere Herzfrequenz oder Körpertemperatur, erfasst und dieser Momentanwert mit einem Vergleichswert des Benutzers, der den Wert im Schlafzustand darstellt, verglichen wird. Wenn der Momentanwert unter einen Schwellenwert, der die Nähe des Schlafzustandes charakterisiert wird über Alarmmeldemittel ein Ausgangssignal erzeugt.The GB 2375645 A describes a device for detecting the drowsiness of a user, with a detector on the wrist, the instantaneous value of a metabolic function, in particular heart rate or body temperature, detected and this instantaneous value with a comparison value of the user, which represents the value in the sleep state is compared. If the instantaneous value below a threshold, which is characterized by the proximity of the sleep state, generates an output signal via alarm notification means.

Die Erfindung gemäß DE 60 2004 012 994 T2 bezieht sich auf ein Notfallmeldesystem und auf ein Verfahren zur Meldung einer Notlage für einen sitzenden Fahrzeuginsassen, wobei das Notfallsystem verschiedene Arten von Notlagen, die von einem Angstzustand bis zu einem medizinischen Notfall reichen können, erkennt. Eine Notlage geht mit einer Veränderung von mindestens einem Vitalzeichen einer betreffenden Person einher. Indem ein geeignetes Vitalzeichen überwacht und in geeigneter Weise analysiert wird, erhält man ein zuverlässiges und vielseitiges Notfallmeldesystem. Vorzugsweise sind die Überwachungsmittel in einer direkten Nähe eines Fahrzeugsitzes angeordnet oder in den Sitz und/oder ein Gurtbefestigungssystem integriert. Die Überwachungsmittel in dem erfindungsgemäßen System umfassen einen Sensor, der dafür ausgelegt ist, durch die Messung eines geeigneten Signals ein Vitalzeichen zu überwachen.The invention according to DE 60 2004 012 994 T2 relates to an emergency reporting system and method for reporting distress to a seated vehicle occupant, the emergency system detecting various types of distress that can range from a state of anxiety to a medical emergency. An emergency is accompanied by a change of at least one vital sign of a person. By monitoring and appropriately analyzing a suitable vital sign, one obtains a reliable and versatile emergency reporting system. Preferably, the monitoring means are arranged in the immediate vicinity of a vehicle seat or integrated into the seat and / or a belt fastening system. The monitoring means in the system according to the invention comprise a sensor which is designed to monitor a vital sign by measuring an appropriate signal.

Vorzugsweise werden eine Herzaktivität durch Messen eines EKG-Signals und/oder eine Atemfrequenz durch Erfassen eines Plethysmogramms überwacht. Der Sensor ist weiterhin dafür ausgelegt, das gemessene Signal den Datenverarbeitungsmitteln zur Verfügung zu stellen, die dafür ausgelegt sind, das gemessene Signal zu verarbeiten, um den Zustand des Insassen darstellende Daten zu liefern. Falls die Herzaktivität des Insassen überwacht wird, analysieren die Datenverarbeitungsmittel ein Ausgangssignal vom Sensor und leiten entsprechende EKG-Spektren ab. Die resultierenden EKG-Spektren werden dann durch die Datenverarbeitungsmittel an die Datenanalysemittel weitergeleitet, die für die Analyse der Spektren vorgesehen sind, um einen zustandsbezogenen Parameter zu liefern. Beispiele eines geeigneten zustandsbezogenen Parameters sind eine Herzfrequenz, ein Amplitudenwert eines ausgewählten Peaks im EKG-Spektrum, oder jegliches andere geeignete vom EKG-Spektrum abgeleitete Merkmal.Preferably, cardiac activity is monitored by measuring an ECG signal and / or respiratory rate by detecting a plethysmogram. The sensor is further configured to provide the measured signal to the data processing means configured to process the measured signal to provide data representing the state of the occupant. If the heart activity of the occupant is monitored, the data processing means analyze an output signal from the sensor and derive corresponding ECG spectra. The resulting ECG spectra are then forwarded by the data processing means to the data analysis means provided for analysis of the spectra to provide a conditional parameter. Examples of a suitable condition-related parameter are a heart rate, an amplitude value of a selected peak in the ECG spectrum, or any other suitable ECG spectrum-derived feature.

Der Sensor umfasst Magnetmittel, die als Schwingkreise ausgelegt sind, wobei die genannten Magnetmittel so konzipiert sind, dass ein oszillierendes Magnetfeld in ein Körpervolumen des Insassen induziert wird. Die Magnetmittel sind mit einem Energieversorgungsmittel verbunden, wobei die Datenverarbeitungsmittel das Ausmaß eines Energieverlustes des Schwingkreises beim Anlegen des Magnetfeldes an das Körpervolumen bestimmen.The sensor comprises magnetic means designed as resonant circuits, said magnetic means being designed to induce an oscillating magnetic field in a body volume of the occupant. The magnetic means are connected to a power supply means, the data processing means determining the extent of energy loss of the resonant circuit upon application of the magnetic field to the body volume.

Die Analysemittel sind weiterhin dafür ausgelegt, den zustandsbezogenen Parameter mit einem vorgegebenen gültigen Parameter zu vergleichen. Ein Beispiel für einen geeigneten vorgegebenen gültigen Parameter ist ein Schwellenwert einer Herzfrequenz. Falls der gelieferte zustandsbezogene Parameter den vorgegebenen Parameter überschreitet, wird ein die Meldemittel betätigendes Auslösesignal erzeugt.The analysis means are further adapted to compare the state related parameter with a given valid parameter. An example of a suitable given valid parameter is a heart rate threshold. If the supplied condition-related parameter exceeds the predetermined parameter, a trigger signal actuating the reporting means is generated.

Die WO 98/25524 A1 beschreibt eine Sicherheitsvorrichtung zur Erkennung, Warnung und Verhinderung der Schläfrigkeit und des Nachlassens der Konzentration eines Fahrzeuglenkers, wobei mittels Elektroden am Lenkrad physikalische Messgrößen, wie Herzrate, Herzratenvariabilität, Körpertemperatur und Puls abgetastet und die Messwerte zum Steuern einer Anzeige- und Signalvorrichtung verwendet werden.The WO 98/25524 A1 describes a safety device for detecting, warning and preventing the drowsiness and the decay of the concentration of a driver, wherein by means of electrodes on the steering wheel physical measurements, such as heart rate, heart rate variability, body temperature and pulse sampled and the measured values are used to control a display and signaling device.

Die Erfindung gemäß der WO 02/096694 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Einrichtung zu dessen Durchführung, um den Zustand des Fahrers eines Kraftfahrzeuges zu charakterisieren. Ein Fahrerzustandsmonitor ermittelt physiologische Zustandsgrößen des Fahrers. In Abhängigkeit vom ermittelten Ergebnis wird auf Steuerungseinheiten des Kraftfahrzeugs sowie den Fahrer eingewirkt, um geeignete Maßnahmen zur Einhaltung eines sicheren Zustands des Fahrers bzw. des Kraftfahrzeugs durchzuführen. Als physiologische Zustandsgrößen werden insbesondere Gehirnströme mittels Elektroenzephalogramms, Herzzustand mittels Elektrokardiogramm, Blutdruck, Herzfrequenz oder Puls, Herzbewegung, Hauttemperatur und Leitfähigkeit der Haut ermittelt und ggf. gespeichert. Als weitere Schlüsselparameter können die Augenlidfrequenz, die Griffkraft des Fahrers am Lenkrad und seine Bewegungen auf dem Sitz erfasst und in relevanter Weise ausgewertet und mit den anderen Ergebnissen zur Einleitung geeigneter Maßnahmen zur Beeinflussung von Fahrzeug und Fahrer zusammengeführt werden. In der DE 60124971 T2 wird ein Gesundheitsüberwachungssystem für die Überwachung von Personen in einem Fahrzeug beschrieben, wobei als Messgrößen Herzschlagdaten, aufgenommen von Blechelektroden am Lenkrad und Schweißsekretion, aufgenommen von Schweißsensoren am Lenkrad verwendet werden. Eine Videokamera überwacht den Gesichtsausdruck. Alle erfassten Daten werden über eine Signalverarbeitungseinrichtung verarbeitet und über einen Mikrocomputer mit Kommunikationstechnik, wie Mobiltelefon verbunden. The invention according to the WO 02/096694 A1 describes a method and apparatus for carrying it out to characterize the condition of the driver of a motor vehicle. A driver condition monitor determines physiological state variables of the driver. Depending on the determined result, control units of the motor vehicle and the driver are acted upon in order to carry out suitable measures for maintaining a safe condition of the driver or of the motor vehicle. In particular, brain waves are detected by means of an electroencephalogram, heart condition by means of an electrocardiogram, blood pressure, heart rate or pulse, heart movement, skin temperature and conductivity of the skin as physiological state variables and stored, if necessary. Other key parameters include the eyelid frequency, the grip of the driver on the steering wheel and his movements on the seat, which can be evaluated in a relevant way and combined with the other results to initiate appropriate actions to influence the vehicle and driver. In the DE 60124971 T2 describes a health monitoring system for the monitoring of persons in a vehicle, using as measured variables heartbeat data taken from steering wheel electrodes and sweat secretion picked up by sweat sensors on the steering wheel. A video camera monitors the facial expression. All acquired data is processed via a signal processing device and connected via a microcomputer with communication technology, such as mobile phone.

Die DE 60 2004 003 166 T2 beschreibt ein Detektiergerät biologischer Informationen eines Fahrers, wobei je eine Erfassungselektrode zum Erfassen eines elektrischen Potentials einer linken Hand und der rechten Hand an einem Steuerrad eines Fahrzeuges vorgesehen sind. Dieses elektrische Signal, das einer Potentialdifferenz zwischen der linken und rechten Hand entspricht wird verstärkt und zu einem Bandpassfilter geleitet. Der Bandpassfilter extrahiert ein Myokard-Pulssignal (Elektrokardiogrammsignal), das einer Bewegung eines Herzmuskels des Fahrers entspricht, aus dem elektrischen Signal und leitet das Myokard-Signal an eine Herzfrequenz-Datenerfassungsschaltung und eine Fehlstellen-Erfassungsschaltung weiter. Die Herzfrequenz-Datenerfassungsschaltung misst die Herzfrequenz pro Zeiteinheit auf der Basis des Myokard-Pulssignals. Ferner kann die Herzfrequenz-Datenerfassungsschaltung eine 0,15 bis 0,4 Hz-Komponente der Pulsintervallvariation des Myokard-Pulssignals als einen RSA(Atmungssinusarrhythmie)-Wert erfassen, der die Fluktuation des Pulssignals hinsichtlich der Atemvariation repräsentiert. Die Herzfrequenz-Datenerfassungsschaltung erfasst die Herzfrequenzdaten, welche die gemessene Herzfrequenzrate und den RSA-Wert repräsentieren und leitet diese nacheinander in einer vorbestimmten Wiederholungsperiode an eine Auswahlvorrichtung weiter. Bei Abweichungen von Vergleichsdaten führen zu Abgabe von Warnsignalen aus einer Warneinrichtung.The DE 60 2004 003 166 T2 discloses a driver biological information detecting apparatus each having a detection electrode for detecting an electric potential of a left hand and a right hand on a steering wheel of a vehicle. This electrical signal corresponding to a potential difference between the left and right hands is amplified and passed to a bandpass filter. The bandpass filter extracts a myocardial pulse signal (electrocardiogram signal) corresponding to movement of a driver's heart muscle from the electrical signal and forwards the myocardial signal to a heart rate data acquisition circuit and a defect detection circuit. The heart rate data acquisition circuit measures the heart rate per unit time based on the myocardial pulse signal. Further, the heart rate data acquisition circuit may detect a 0.15 to 0.4 Hz component of the pulse interval variation of the myocardial pulse signal as an RSA (respiratory sinus arrhythmia) value representing the fluctuation of the pulse signal with respect to the respiratory variation. The heart rate data acquisition circuit detects the heart rate data representing the measured heart rate rate and the RSA value and forwards them sequentially in a predetermined repetition period to a selection device. Deviations from comparative data lead to emission of warning signals from a warning device.

Die Erfindung gemäß der DE 10 2005 007 963 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Einrichtung zur Quantifizierung von vegetativen Stressniveau, wobei das vegetative Stressniveau auch unter Automobilbedingungen mittels Herzschlagratenüberwachung bestimmt wird. Die Aufnahme der Herzschlagrate erfolgt über Sensoren oder Sensorfelder in Bedieneinrichtungen, wie Lenkrad und Schaltknüppel. Die Erfindung gemäß DE 10 2009 050 755 A1 bezieht sich auf eine Signalerfassungsvorrichtung zur Erfassung eines Differenzsignals für eine elektrische Messung eines Vitalparameters eines Lebewesens, beispielsweise eine EKG-Messung, eine Elektrodenanordnung, welche beispielsweise in einem Kfz angeordnet sein kann, und ein Verfahren. Zur Erfassung des EKG werden über Elektroden auf der Körperoberfläche die elektrischen Potentiale hochohmigen Verstärkern zugeführt. Die aufzunehmenden Potentiale haben eine Amplitude von 50 [mu]V–5 mV und weisen Frequenzkomponenten im Bereich von 0,1 bis 150 Hz auf. Standardmäßig wird das EKG über Elektroden am Brustkorb bzw. den Armen abgenommen. Je nach Anzahl der aufzuzeichnenden Kanäle schwankt die Zahl der Elektroden typischerweise zwischen drei und zehn. Die Erfindung schafft eine Signalerfassungsvorrichtung mit einer Mehrzahl von Elektroden und einer Elektrodenauswahlvorrichtung, die ausgebildet ist um ein Paar von Elektroden aus der Mehrzahl von Elektroden auszuwählen, so dass ein geeignetes Differenzsignal zur Messung eines Vitalparameters eines Lebewesens ableitbar ist.The invention according to the DE 10 2005 007 963 A1 describes a method and apparatus for quantifying vegetative stress levels, wherein the autonomic stress level is also determined under automotive conditions by means of heart rate monitoring. The heart rate is recorded via sensors or sensor fields in operating devices, such as steering wheel and gear stick. The invention according to DE 10 2009 050 755 A1 relates to a signal detection device for detecting a difference signal for an electrical measurement of a vital parameter of a living being, for example an ECG measurement, an electrode arrangement, which may be arranged, for example, in a motor vehicle, and a method. To record the ECG, the electrical potentials are supplied to high-impedance amplifiers via electrodes on the body surface. The potentials to be recorded have an amplitude of 50 [mu] V-5 mV and have frequency components in the range of 0.1 to 150 Hz. By default, the ECG is collected via electrodes on the chest or arms. Depending on the number of channels to be recorded, the number of electrodes typically varies between three and ten. The invention provides a signal detection device having a plurality of electrodes and an electrode selection device, which is designed to select a pair of electrodes from the plurality of electrodes, so that a suitable difference signal for measuring a vital parameter of a living being can be derived.

Die DE 10 2009 044 662 (A1) beschreibt ein Lenkrad eines Fahrzeugs, insbesondere ein biometrisches Lenkrad, mittels dessen Biosignale eines Fahrers gemessen werden können. Durch Erfassen von Biosignalen von den Händen des Fahrers mittels eines Lenkrads und Analysieren der Biosignale ist es möglich, Dienste zur Verfügung zu stellen, welche den aktuellen Gesundheitszustand des Fahrers betreffen. Das biometrisches Lenkrad weist Sensorelemente auf, welche entlang der Umfangsrichtung des Lenkrads angeordnet sind und an einer Umfangsfläche des Lenkrads in mindestens zwei Abschnitten des Lenkrads nach außen freiliegen, wobei die Sensorelemente elektrisch leitfähig sind. Die Sensorelemente können entlang des Innenumfangs oder bevorzugt des Außenumfangs des Lenkrads angeordnet sein. Die Sensorelemente können zwei oder mehr parallel nebeneinander entlang der Umfangsrichtung des Lenkrads angeordnete Sensorelemente in jedem der mindestens zwei Abschnitte aufweisen, wobei ein Paar von Sensorelementen in einem Abschnitt angeordnet ist, welcher sich auf der in Fahrtrichtung des Fahrzeugs linken Seite des Lenkrads befindet, und ein Paar von Sensorelementen in einem Abschnitt angeordnet ist, welcher sich auf der in Fahrtrichtung des Fahrzeugs rechten Seite des Lenkrads befindet.The DE 10 2009 044 662 (A1) describes a steering wheel of a vehicle, in particular a biometric steering wheel, by means of which biosignals of a driver can be measured. By detecting biosignals from the driver's hands by means of a steering wheel and analyzing the biosignals, it is possible to provide services relating to the current state of health of the driver. The biometric steering wheel has sensor elements which are arranged along the circumferential direction of the steering wheel and exposed to a peripheral surface of the steering wheel in at least two portions of the steering wheel to the outside, wherein the sensor elements are electrically conductive. The sensor elements may be arranged along the inner circumference or preferably the outer circumference of the steering wheel. The sensor elements may comprise two or more sensor elements arranged parallel to one another along the circumferential direction of the steering wheel in each of the at least two sections, a pair of sensor elements being arranged in a section which extends in the direction of travel of the vehicle Vehicle left side of the steering wheel is located, and a pair of sensor elements is disposed in a portion which is located on the right in the direction of travel of the vehicle side of the steering wheel.

Die Erfindung gemäß DE 10 2007 046 037 B3 besteht im Wesentlichen darin, dass durch ein Fahrergesundheits-Berechnungsmodul das aus Signalen von Gesundheitsdaten-Sensoren beispielsweise eine jeweilige vorrangige Interventionssituation berechnet, ein Interventionsmodul das die jeweilige Interventionssituation in entsprechende Reaktionen und Maßnahmen umsetzt, und ein Fahrzeugsteuermodul das Fahrzeugdaten an das Interventionsmodul meldet und auf Anforderung des Interventionsmoduls Befehle an einzelne Fahrzeug-Subsysteme abgibt beispielsweise bei einer plötzlichen Verschlechterung des Gesundheitszustandes eines Fahrers automatisch Maßnahmen zur Minimierung der Gefahren beziehungsweise notwendigen Rettungsmaßnahmen einleitet. Einige der hier notwendigen Gesundheitsdaten-Sensoren HDS sind bereits erprobt und im Einsatz, andere sind noch in der Erprobungsphase. Der Einsatz dieser Sensoren ist aber auf anderen Gebieten und nicht im Fahrzeug. So sind beispielsweise ein im Lenkrad und im Sicherheitsgurt integrierter Pulssensor, ein im Lenkrad eingebauter Drucksensor, ein im Sicherheitsgurt befindlicher Herzfrequenz- und Herzrhythmussensor vorgesehen. Darüber hinaus sind, ein im Autositz vorhandener Gewichtssensor und, wie eingangs bereits erwähnt, ein in Kopfhöhe auf der Fahrerseite angebrachter an sich bereits bekannter Alkoholsensor vorgesehen. Die von den Sensoren HDS gelieferten Daten werden in dem Modul verschlüsselt gespeichert und sind nur nach erfolgreicher Authentifizierung und Autorisierung abrufbar. Dies ist notwendig um zu verhindern, dass unberechtigte Dritte an Personen bezogene Daten gelangen.The invention according to DE 10 2007 046 037 B3 consists essentially in that calculated by a driver health calculation module from signals from health data sensors, for example, a respective priority intervention situation, an intervention module that implements the respective intervention situation in corresponding reactions and measures, and a vehicle control module reports the vehicle data to the intervention module and on request For example, commands from the intervention module to individual vehicle subsystems automatically emits measures to minimize the dangers or necessary rescue measures in the event of a sudden deterioration in the health of a driver. Some of the necessary HDS health data sensors are already tested and in use, others are still in the test phase. The use of these sensors is in other areas and not in the vehicle. Thus, for example, a pulse sensor integrated in the steering wheel and in the safety belt, a pressure sensor built into the steering wheel, a heart rate and heart rhythm sensor located in the safety belt are provided. In addition, an existing in the car seat weight sensor and, as already mentioned, an attached at head height on the driver's side already known per se alcohol sensor provided. The data supplied by the HDS sensors is stored encrypted in the module and can only be retrieved after successful authentication and authorization. This is necessary to prevent unauthorized third parties from obtaining personal data.

In der medizinischen Diagnostik werden zur Diagnose von Herzklappenfehlern auch Untersuchungen im Rückenbereich der Patienten vorgenommen, wobei bei diesen Untersuchungen die Herzklappenfehler über das Stethoskop zu hören sind.In medical diagnostics, for the diagnosis of heart valve defects, examinations are also made in the back region of the patients, in which case the heart valve defects can be heard via the stethoscope.

In der DE 10 2006 023 287 A1 wird ein Greifkraftsensor für das Lenkrad eines Kraftfahrzeugs mit einem piezoelektrischen Drucksensor beschrieben, wobei das Lenkrad einen ebene Flächen ausbildenden Grundkörper und eine den Grundkörper umfassende Kranzhülle aufweist und zwischen dem Grundkörper und der Kranzhülle mindestens eine Sensorfolie angeordnet ist, die mindestens einen piezoelektrischen Sensor trägt. Die Anwendung dieses Greifkraftsensors besteht darin, den physischen oder psychischen Zustand des Fahrers im Hinblick auf seine Fahrtüchtigkeit zu überwachen. Ausgenutzt wird dabei die Tatsache, dass ein stressbelasteter oder übermüdeter Fahrzeugführer besondere Reaktionsweisen zeigt, wie beispielsweise ein verstärktes Anklammern am Lenkrad. Daher ist es durch eine Überwachung der Zugriffskraft am Lenkrad möglich, einen derartigen Fahrerzustand zu erkennen. Die sich daraus ergebende Information kann insbesondere dazu verwendet werden, um Sicherheitsfunktionen des Fahrzeugs zu aktivieren oder besonders sensibel zu schalten.In the DE 10 2006 023 287 A1 a gripping force sensor for the steering wheel of a motor vehicle is described with a piezoelectric pressure sensor, wherein the steering wheel has a flat surfaces forming base body and a body surrounding the main shell and between the body and the ring cover at least one sensor sheet is arranged, which carries at least one piezoelectric sensor. The application of this gripping force sensor is to monitor the physical or mental condition of the driver with regard to his driving ability. Exploited is the fact that a stress-laden or overtired driver shows particular reaction, such as a reinforced clinging to the steering wheel. Therefore, by monitoring the access force on the steering wheel, it is possible to detect such a driver condition. The resulting information can be used in particular to activate safety functions of the vehicle or to switch particularly sensitively.

Die DE 10 2006 005 664 (A1) beschreibt die Überwachung eines Gesundheitszustandes eines Fahrzeugführers, wobei für einen Fahrzeugführer oder anderen Maschinenführer ein Gesundheits-Zustands-Vektor gebildet und der mit einem zulässigen Vektor nach Klassifizierungsmethoden verglichen wird. Die Daten für den Gesundheits-Zustands-Vektor werden über in das Lenkrad oder ein anderes Bedienelement integrierte bioelektrische, elektrochemische und/oder optoelektronische Sensoren durch Berühren während des Lenk- oder Bedienvorganges gewonnen. Die Sensoren sind so in das Lenkrad oder Bedienelement integriert, dass deren Berühren während des normalen Bedienvorganges zu einer die Gesundheit betreffende Information führt. Die Integration kann in der Form erfolgen, dass ausgewählte Bereiche des Lenkrades mit leitenden Elektroden, optional aus unterschiedlichen Materialien, belegt sind, die bei Berührung mit der Hand bioelektrische Signale aufnehmen oder diese Signale elektrochemisch erzeugen. Weitere in das Lenkrad integrierte Sensoren sind optische, taktile, temperaturmessende oder ähnliche andere.The DE 10 2006 005 664 (A1) describes the monitoring of a health condition of a driver, wherein for a driver or other operator a health state vector is formed and compared with an allowable vector according to classification methods. The data for the health status vector are obtained by means of bioelectrical, electrochemical and / or optoelectronic sensors integrated in the steering wheel or another operating element by touching during the steering or operating process. The sensors are integrated into the steering wheel or control element such that touching them during normal operation leads to health-related information. The integration may be in the form that selected areas of the steering wheel with conductive electrodes, optionally made of different materials, are occupied, which receive in contact with the hand bioelectrical signals or generate these signals electrochemically. Other sensors integrated into the steering wheel are optical, tactile, temperature-measuring or similar others.

Diese Sensorsignale werden zu einer aus den Einzelinformationen bestehenden höheren Aussage zum Gesundheitszustand zusammengefasst. Diese Aussage wird für ein Individuum erstellt, indem in einer Anlernphase ein Gesundheits-Zustands-Vektor aus den Sensordaten gebildet wird. Diese Sensordaten können mittels einer Simulationsanlage z. B. bei einem Arzt gewonnen werden. Für solch einen Gesundheits-Zustands-Vektor stellt ein Arzt oder eine medizinische Einrichtung den Gesundheitszustand fest und ordnet diesen einem Zustands-Vektor zu, der sich im zulässigen Bereich für die Führung eines Kraftfahrzeuges oder die Bedienung einer Maschine befinden muss. Damit ist der Bezug zur Feststellung einer Gesundheitsabweichung oder -gefährdung gegeben, indem die Signale von den Sensoren, wie sie bei einer Berührung während des Lenkvorgangs entstehen, mit diesem über ein statistisches Klassifizierungsverfahren im Sinne eines Objekterkennungsverfahrens und/oder über mathematische Testtheorien mit dem zulässigen ”Gesund”-Zustands-Vektor verglichen werden. Zwei elektrische Elektroden werden dabei auch zur Messung der bioelektrische Spannungen bei Handberührung eingesetzt und können damit Aussagen über den Herz-Kreislauf-Zustand und/oder Stresssituationen liefern [ A. I. Grigorjew, R. M. Baevsky: Gesundheit und Kosmos, Inst. Med.-Biolog. Probleme, russ. I, Moskau 2001 ].These sensor signals are combined to form a higher statement of the state of health from the individual information. This statement is made for an individual by forming a health state vector from the sensor data in a learning phase. These sensor data can be generated by means of a simulation system z. B. be obtained from a doctor. For such a health status vector, a doctor or a medical device determines the state of health and assigns it to a state vector, which must be within the permissible range for the guidance of a motor vehicle or the operation of a machine. This refers to the establishment of a health deviation or risk by the signals from the sensors, such as those arising during a touch during the steering operation, with the latter via a statistical classification method in the sense of an object recognition method and / or via mathematical test theories with the permissible " Healthy "state vector to be compared. Two electrical electrodes are also used to measure the bioelectrical voltages during manual contact and can thus provide information about the cardiovascular condition and / or stress situations [ AI Grigoriev, RM Baevsky: Health and Cosmos, Inst. Med. Biolog. Problems, russ. I, Moscow 2001 ].

In der DE 19801009 und in der GB 2333338 A wird Verfahren zum Abbremsen eines Fahrzeugs beschrieben, wobei durch Körperreaktionen erfassende, vorzugsweise an den Handgelenken des Fahrers oder am Lenkradkranz angeordnete Sensoren auf Not- oder Stresssituationen hinweisende Änderungen der Körperreaktionen erfasst werden und abhängig hiervon ein automatischer Bremsvorgang eingeleitet wird. Die Körperreaktionen erfassenden Sensoren erfassen dabei eine Änderung des Blutdrucks und/oder eine Änderung des Pulses und/oder eine Änderung der Pupille und/oder eine Änderung des Gesichtsausdrucks und/oder eine Änderung des Lidreflexes und/oder eine Muskelkontraktion, vorzugsweise der Hand, und/oder eine Änderung des Hautwiderstands und/oder eine Änderung der Schweißsekretion.In the DE 19801009 and in the GB 2333338 A A method for braking a vehicle is described, wherein detected by body reactions, preferably arranged on the wrists of the driver or on the steering wheel rim sensors are detected in emergency or stress situations indicative changes in the body reactions and depending on an automatic braking process is initiated. The sensors detecting the body reactions detect a change of the blood pressure and / or a change of the pulse and / or a change of the pupil and / or a change of the facial expression and / or a change of the eyelid reflex and / or a muscle contraction, preferably the hand, and / or a change in skin resistance and / or a change in sweat secretion.

Die DE 10 2004 048 566 A1 beschreibt ein Herzrhythmusmessgerät zur Messung eines Herzrhythmus eines Fahrers während der Fahrt. Aus Anspannung können eine Überforderung, eine schleichend fortschreitende Ermüdung, eine manifeste Ermüdung und der sogenannte Sekundenschlaf entstehen. Ein solcher Prozess zeigt eine nahezu exponentielle Kurve zunehmender Unkonzentriertheit und Erschlaffung und daraus resultierenden mangelnden Fahrvermögens auf.The DE 10 2004 048 566 A1 describes a cardiac rhythm measuring device for measuring a heart rhythm of a driver while driving. Tension can cause overstraining, creeping progressing fatigue, overt fatigue and so-called microsleep. Such a process shows an almost exponential curve of increasing lack of concentration and relaxation and the resulting lack of driving ability.

Mit dieser Messvorrichtung werden die Daten entsprechende organisch-medizinische Parameter frühzeitig registriert, interpretiert und dann entsprechende Hinweise (optisch-visuell, akustisch, durch Vibration usw.) an den Fahrer usw. gegeben. Damit wird er mittels objektivierbarer Daten in die Lage versetzt, früh genug entsprechende Maßnahmen zu ergreifen, z. B. die Fahrt zu unterbrechen. Die gewonnenen Daten können auch für eine bestimmte Zeit gespeichert werden und somit z. B. bei Unfällen zur Ursachenerforschung herangezogen werden. Es werden mehrere medizinisch-organische Parameter verwendet, deren Daten zusammen ein annähernd realistisches Bild des Zustands eines Organismus ergeben und die sich gegenseitig kontrollieren können. Es sind dies als Leitparameter die elektrischen Muskelströme und der Pulsschlag. Ihnen können als weitere Parameter noch Hautwiderstand, Schweißbildung, der Sauerstoffgehalt im Blut und die Stärke des Drucks der Hand um das Lenkrad hinzugefügt werden. Zur Messung der Muskelströme werden EMG's (Elektromyographie) verwendet. Dazu werden kleine Scheibenelektroden so angeordnet, dass sie beim Umschließen des Lenkrads mit einem oder mehreren der folgenden Handmuskel in Kontakt kommen. Als Messorte kommen z. B. Teile einer Vorrichtung bei den o. g. Fahrzeugen in Frage, die von dem Fahrer ohne Unterbrechung in der Hand zu halten ist, wie das Steuerrad, das Lenkrad, der Lenker, die Pinne, der Steuerknüppel usw. Auch der Schaltknüppel ist ein geeigneter Messort. Die Berührungsflächen zwischen Hand und z. B. dem Lenkrad in einem Auto, Lkw oder der Lenkstange eines Motorrads lassen sich relativ genau definieren Die Daten werden zu einer Auswertungseinheit weitergeleitet und dort in einem Parameterabgleich ausgewertet. Bei Über- bzw. Unterschreitung definierter Parameter und individueller Sollwerte werden akustische, optisch visuelle und körperlich wahrnehmbare Signale wie z. B. Vibrationen am Lenkrad, am Sitz, an der Kopfstütze oder an anderer Stelle ausgelöst. Die erhobenen Daten können gespeichert werden, so dass z. B. nach einem möglichen Unfall oder bei einer Fahrzeugkontrolle (z. B. Bus) eine Analyse des Fahrerverhaltens vorgenommen werden kann.With this measuring device, the data corresponding organic-medical parameters are registered early, interpreted and then given appropriate information (visual-visual, audible, by vibration, etc.) to the driver, etc. He is thus enabled by objectifiable data to take appropriate action early enough, eg. B. to interrupt the journey. The data obtained can also be stored for a certain time and thus z. B. be used in accidents for root causes. Several medical-organic parameters are used whose data together give a nearly realistic picture of the state of an organism and which can control each other. These are the guiding parameters of the electrical muscle currents and the pulse rate. You can also add skin resistance, perspiration, oxygen levels in the blood and the amount of pressure on the hand around the steering wheel. EMGs (electromyography) are used to measure the muscle currents. For this purpose, small disc electrodes are arranged so that they come into contact with one or more of the following hand muscle when enclosing the steering wheel. As measuring locations come z. B. Parts of a device in the o. G. Vehicles in question, which is to be held by the driver without interruption in the hand, such as the steering wheel, the steering wheel, the handlebar, the tiller, the joystick, etc. Also, the gear lever is a suitable location. The contact surfaces between hand and z. As the steering wheel in a car, truck or the handlebar of a motorcycle can be defined relatively accurately The data are forwarded to an evaluation unit and evaluated there in a parameter adjustment. When exceeding or falling below defined parameters and individual target values, acoustic, visually visual and physically perceptible signals such B. vibrations on the steering wheel, the seat, the headrest or elsewhere triggered. The collected data can be stored, so that z. B. after a possible accident or in a vehicle inspection (eg bus) an analysis of the driver behavior can be made.

Die Erfindung gemäß DE 69520403 T2 betrifft eine Herzrhythmus-Messvorrichtung, und genauer eine Herzrhythmus-Messvorrichtung zum Messen eines Herzrhythmus eines Fahrers während des Fahrens eines Fahrzeuges.The invention according to DE 69520403 T2 relates to a cardiac rhythm measuring device, and more particularly to a cardiac rhythm measuring device for measuring a heart rhythm of a driver while driving a vehicle.

Die Herzrhythmus-Messvorrichtung besteht aus einer Sensoreinrichtungen und einer Herzrhythmus-Erfassungseinrichtung zum Erzeugen eines Herzrhythmussignals, wobei die Sensoreinrichtungen eine Vielzahl von Hautvibrations-Erfassungseinrichtungen zum Erfassen von Hautvibrationen eines Körpers aufweisen, um Hautvibrationssignale zu erzeugen. Weiterhin besteht die Messvorrichtung aus einer Einrichtung zum Befestigen der Vorrichtung an einem Sicherheitsgurt eines Fahrzeugs, wobei eine erste der Hautvibrations-Erfassungseinrichtungen an einer ersten Position des Sicherheitsgurts befestigt ist, an welcher der Körper eines Fahrers die erste Vibrationserfassungs-einrichtung kontaktiert, und eine zweite der Hautvibrations-Erfassungseinrichtungen an einer zweiten Position des Sicherheitsgurts des Autos befestigt ist, an welcher der Körper des Fahrers die zweite Vibrationserfassungseinrichtung nicht kontaktiert, und die Herzrhythmus-Erfassungseinrichtung ein Hautvibrationssignal, das von der zweiten Hautvibrations-Erfassungseinrichtung, die an der zweiten Position befestigt ist, von einem Hautvibrationssignal subtrahiert, das von der ersten Hautvibrations-Erfassungseinrichtung erzeugt wird, die an der ersten Position befestigt ist, um ein Differenzsignal zu erzeugen, und die Spitzenpegelwerte des Differenzsignals hält, um ein Hüllkurven-Wellenformsignal als das Herzrhythmussignal zu erzeugen, und das Hüllkurven-Wellenformsignal verarbeitet, um das Herzrhythmussignal zu erzeugen.The cardiac rhythm measuring device comprises sensor means and cardiac rhythm detecting means for generating a cardiac rhythm signal, the sensor means having a plurality of skin vibration detecting means for detecting skin vibrations of a body to generate skin vibration signals. Furthermore, the measuring device consists of a device for fastening the device to a seat belt of a vehicle, wherein a first of the skin vibration detection devices is attached to a first position of the seat belt, where the body of a driver contacts the first vibration detection device, and a second of Skin vibration detecting means is attached to a second position of the seat belt of the car at which the driver's body does not contact the second vibration detecting means, and the heart rhythm detecting means includes a skin vibration signal detected by the second skin vibration detecting means fixed to the second position; is subtracted from a skin vibration signal generated by the first skin vibration detecting means fixed at the first position to produce a difference signal, and holds the peak level values of the difference signal to be H to produce llkurven waveform signal as the heart rhythm signal, and processes the envelope waveform signal to generate the cardiac rhythm signal.

In der DE 10327753 A1 wird eine Sensoranordnung zur Anbringung an einem Gurt, insbesondere an einem Sicherheitsgurt (1) eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Um die Funktion des Sicherheitsgurts sowohl hinsichtlich seiner mechanischen Festigkeit als auch hinsichtlich seiner Gleit- und Rolleigenschaften wird möglichst wenig bzw. nicht zu beeinträchtigen, wird vorgeschlagen, die Sensoren der Sensoranordnung an der dem Körper des Kraftfahrzeuginsassen abgewandten Oberseite des Sicherheitsgurts anzubringen, wobei die dem Körper des Kraftfahrzeuginsassen zugewandte Unterseite des Sicherheitsgurts frei und unverändert bleibt.In the DE 10327753 A1 a sensor arrangement for attachment to a belt, in particular on a safety belt ( 1 ) of a motor vehicle. To the function of the seat belt both in terms of its mechanical Strength and in terms of its sliding and rolling properties is as little or not to be affected, it is proposed to attach the sensors of the sensor assembly to the body of the motor vehicle occupant remote top of the seat belt, wherein the body of the motor vehicle occupant facing underside of the safety belt free and unchanged remains.

Die vorliegende Erfindung gemäß DE 10018669 B4 betrifft eine Fahrer-Zustandsüberwachungsvorrichtung über Erfassung eines Pulssignales von der Handfläche oder den Fingern der linken oder der rechten Hand oder beide Hände eines Fahrers durch einen Pulssensor an einem Steuerrad einer Transporteinrichtung, wie z. B. einem Flugzeug, Schiff, Fahrzeug, zweirädrigen Fahrzeug oder schwerem Gerät. Bei einem normalen Gesundheitszustand des Fahrers werden die erfassten Ergebnisse als Referenzdaten in einer Datenspeichereinheit gespeichert. Während der Fahrt wird ein Pulssignal von der Handfläche oder von Fingern der linken oder der rechten Hand oder beider Hände des Fahrers durch den Pulssensor am Steuerrad der Transporteinrichtung während der Fahrt erfasst, wobei Veränderungen des sensierten Signals, die sich aus einer Überarbeitung, Müdigkeit, Aufregung, dem Überholen eines Fahrzeugs, überhöhter Geschwindigkeit etc. des Fahrers ergeben, gemessen werden. Das gemessene Ergebnis wird mit den Referenzdaten, die in der Datenspeicherungseinheit gespeichert sind, verglichen. Ergibt sich aus diesem Vergleich eine Differenz zwischen den beiden Pulssignalen oberhalb oder unterhalb eines Schwellwerts, wird die Aufmerksamkeit des Fahrers durch Signaleinrichtungen auf den momentanen Zustand gelenkt oder gewarnt, wodurch der Fahrer angehalten wird, in adäquater Weise mit dem momentanen Zustand umzugehen, um Unfälle während der Fahrt zu vermeidenThe present invention according to DE 10018669 B4 relates to a driver state monitoring device via detection of a pulse signal from the palm or the fingers of the left or right hand or both hands of a driver by a pulse sensor on a steering wheel of a transport device, such. As an aircraft, ship, vehicle, two-wheeled vehicle or heavy equipment. In a normal health condition of the driver, the acquired results are stored as reference data in a data storage unit. During travel, a pulse signal from the palm of the hand or fingers of the left or right hand or both hands of the driver is detected by the pulse sensor on the steering wheel of the transport device while driving, with changes in the sensed signal resulting from overwork, fatigue, agitation , the overtaking of a vehicle, excessive speed, etc. of the driver, are measured. The measured result is compared with the reference data stored in the data storage unit. If, on the basis of this comparison, a difference between the two pulse signals is above or below a threshold value, the driver's attention is directed or alerted to the current condition by signaling devices, thereby stopping the driver to adequately deal with the current condition in order to avoid accidents during to avoid the ride

In der US 5574641 A wird eine Vorrichtung zum Warnen vor dem Einschlafen beim Fahren mit verbesserter Sicherheit vorgeschlagen, die schrittweise eine vorsorgliche Warnung vor dem Einschlafen beim Fahren in Abhängigkeit von einer Abnahme der Wachheit ausgeben kann, wobei Herzschlag-Verarbeitungsmittel eine Referenz-Herzschlagfrequenz des Fahrers in Abhängigkeit von einer durch Herzschlag-Verarbeitungsmittel berechneten Herzschlagfrequenz des Fahrers festgelegen, wobei Mittel zur Bestimmung der Wachheit in Abhängigkeit vom Herzschlag die Referenz-Herzschlagfrequenz mit der von den Herzschlag-Verarbeitungsmittel berechneten Herzschlagfrequenz vergleichen, um den Wachheitsgrad des Fahrers zu bestimmen.In the US 5574641 A For example, there is provided a device for warning against falling asleep in driving with improved safety, which can stepwise output a precautionary warning of falling asleep when driving in response to a decrease in wakefulness, wherein heartbeat processing means sets a reference heartbeat frequency of the driver in response to a decrease Heartbeat processing means calculates the driver's heartbeat frequency, wherein heartbeat-determining means compares the reference heartbeat rate to the heartbeat rate calculated by the heartbeat processing means to determine the driver's wakefulness.

In der DE 10 2010 023 369 A1 beschreibt ein Fahrzeug mit einem Sitz und/oder einer Liege für einen Insassen des Fahrzeugs. Der Sitz befindet sich typischerweise in der Fahrgastzelle des Fahrzeugs, die Liege beispielsweise im Ruhebereich eines Nutzfahrzeugs. Zur Überwachung z. B. des Herzrhythmus des Fahrers ist in den Sitz und/oder die Liege mindestens eine Elektrode integriert. Es wird demnach ein Fahrzeug mit einem Sitz und/oder einer Liege sowie mit mindestens einer Elektrode zur kapazitiven Messung biologischer Signale eines Insassen, die in den Sitz und/oder die Liege installiert ist, dargestellt. Die Elektrode ist aus mindestens einem Gewebe gebildet und in mehreren unmittelbar übereinanderliegenden Schichten aufgebaut. Mit einer derartigen Elektrode bzw. Elektrodenvorrichtung lassen sich also Signale des Fahrers oder Insassen messen und an eine entsprechende Auswerteeinrichtung weiterleiten. Die ausgewerteten Daten können die Steuergeräte eines Fahrzeugs zur Fahrzeugführung heranziehen. Beispielsweise lässt sich so in einem Kraftfahrzeug kontaktlos von dem Fahrer oder Insassen ein Elektrokardiogramm aufzeichnen. Gegebenenfalls werden dann Informationen aus dem Elektrokardiogramm für die Fahrzeugsteuerung verwendet, oder die Informationen werden drahtlos zu einer externen Station übertragen. Da die Elektrodenvorrichtung in den Sitz und/oder die Liege integriert ist, genügt es, dass sich der Fahrer beispielsweise auf einen Sitz des Kraftfahrzeugs, oder ein Bett eines LKW begibt, um biologische Signale des Fahrers zu ermitteln. Da die Elektrode für kapazitive Messungen der biologischen Signale ausgebildet ist, ist die Erfassung der biologischen Signale kontaktlos möglich. Die Elektrode ist ferner aus mindestens einem Gewebe gebildet. Gewebe sind in der Regel sehr flexibel und lassen sich ohne Komfortverlust in Sitze integrieren bzw. einweben. Darüber hinaus ist die Elektrode in mehreren unmittelbar übereinanderliegenden Schichten aufgebaut. Diese Schichtelektrode wird dann in Sitze, Rotten und dergleichen integriert. Von S. Leonardt et. al. wird ein Messgerät vorgestellt, mit welchem ein Elektrokardiogramm (EKG) über kapazitiv angekoppelte Elektroden abgeleitet werden kann. Das Messsystem wurde in einen handelsüblichen Bürostuhl integriert (sog. „Aachen SmartChair”). Im Gegensatz zu den gängigen EKG-Ableitungen nach Einthoven, bei denen konduktiv gekoppelte Elektroden direkt auf die Haut geklebt werden, kann das EKG mit diesem „SmartChair” kontaktfrei durch die Kleidung hindurch aufgezeichnet werden. Mit Hilfe einer ZigBeeTM-Funkstrecke können die gemessenen EKG-Daten drahtlos übertragen und auf einem Labor-PC oder einem Patientenmonitor dargestellt werden. Neben der Validierung des Messsystems mittels zeitsynchroner Aufzeichnung eines EKGs mit konduktiven Elektroden werden systemspezifische Störeinflüsse diskutiert sowie Messergebnisse mit unterschiedlichen Bekleidungsschichtdicken und -materialien dargestellt ( Biomedizinische Technik. Band 52, Heft 2, Seiten 185–192 ).In the DE 10 2010 023 369 A1 describes a vehicle with a seat and / or a couch for an occupant of the vehicle. The seat is typically located in the passenger compartment of the vehicle, the couch, for example, in the rest area of a commercial vehicle. For monitoring z. B. the heart rhythm of the driver is integrated into the seat and / or the couch at least one electrode. It is therefore a vehicle with a seat and / or a couch and at least one electrode for the capacitive measurement of biological signals of an occupant, which is installed in the seat and / or the couch, is shown. The electrode is formed from at least one tissue and constructed in several directly superimposed layers. With such an electrode or electrode device can thus be measured signals of the driver or occupant and forward it to a corresponding evaluation. The evaluated data can use the control units of a vehicle for vehicle guidance. For example, an electrocardiogram can be recorded in a motor vehicle without contact by the driver or occupant. If appropriate, information from the electrocardiogram is then used for the vehicle control, or the information is transmitted wirelessly to an external station. Since the electrode device is integrated in the seat and / or the couch, it is sufficient that the driver, for example, goes to a seat of the motor vehicle, or a bed of a truck to detect biological signals of the driver. Since the electrode is designed for capacitive measurements of the biological signals, the detection of the biological signals is possible without contact. The electrode is further formed of at least one tissue. Tissues are usually very flexible and can be integrated into seats without loss of comfort. In addition, the electrode is constructed in several directly superimposed layers. This layer electrode is then integrated into seats, rugs and the like. From S. Leonardt et. al. A measuring device with which an electrocardiogram (ECG) can be derived via capacitively coupled electrodes is presented. The measuring system was integrated into a commercially available office chair (so-called "Aachen SmartChair"). In contrast to the common Einthoven ECG leads, in which conductively coupled electrodes are glued directly to the skin, the ECG can be recorded without contact through the clothing with this "SmartChair". With the help of a ZigBee TM radio link, the measured ECG data can be transmitted wirelessly and displayed on a laboratory PC or a patient monitor. In addition to the validation of the measurement system by means of time-synchronous recording of an ECG with conductive electrodes, system-specific disturbances are discussed and measurement results with different clothing layer thicknesses and materials are presented ( Biomedical technology. Volume 52, No. 2, pages 185-192 ).

In dieser Lösung sind die kapazitiven Sensoren zur Erfassung der Vitaldaten punktuell in die Rückenlehne des Bürostuhles eingebaut. Um verlässliche Ergebnisse zu erreichen, muss ein längerer zeitlicher Kontakt mit diesen punktuellen Sensoren und damit keine Veränderung der Körperhaltung auf dem Sitz gewährleistet sein. Im praktischen Fahrbetrieb ist dies aber nicht möglich.In this solution, the capacitive sensors for recording the vital data are punctual in the Backrest of the office chair installed. In order to achieve reliable results, a longer temporal contact with these punctual sensors and thus no change in the posture on the seat must be guaranteed. In practical driving this is not possible.

U. Möhring beschreibt einen textilen kapazitiven EMG Sensor zur berührungslosen Erfassung von EMG-Daten mittels textilbasierter Sensoren zur Erfassung der Vitaldaten (Smarte Textilien für Automobil-Innenraum 3. ACOD Kongress 2010, Leipzig, wobei die DE 10 2006 012 549 A1 (Erfinder U. Möhring et. al), beschreibt ein textiles energieumformendes Gebilde, das durch einen in das textile Gebilde L. Hinrichs beschreibt einen Autositz, der automatisch den Herzschlag überwacht und die Daten an ein Krankenhaus funkt. Sechs sogenannte adaptive Elektroden an der Rückenlehne des Fahrersitzes messen den Herzschlag des Fahrers. Die so gewonnenen Daten werden in elektrische Signale umgewandelt und könnten, so der Plan, anschließend zur Analyse in ein Krankenhaus gesendet werden, das den Fahrer dann wiederum über eine etwaige Herzrhythmus-Störung oder einen drohenden Herzinfarkt informieren könnte. Oder, auch das ist denkbar, das Konzept könnte im Fall der Fälle sofort Sicherheitsfunktionen im Pkw aktivieren – etwa einen Nothalte-Assistenten, wie ihn BMW bereits vor Jahren präsentiert hat, der beispielsweise die Warnblinklicht einschaltet und den Wagen automatisch am Fahrbahnrand zum Stehen bringt (www.spiegel.de > Aktuell > Ford).U. Möhring describes a textile capacitive EMG sensor for non-contact detection of EMG data by means of textile-based sensors for recording the vital data (smart textiles for automotive interiors 3rd ACOD Congress 2010, Leipzig, where the DE 10 2006 012 549 A1 (Inventor U. Möhring et al.) Describes a textile energy-transforming structure that by a in the textile structure L. Hinrichs describes a car seat that automatically monitors the heartbeat and sparks the data to a hospital. Six so-called adaptive electrodes on the backrest of the driver's seat measure the heartbeat of the driver. The data thus obtained is converted into electrical signals and, according to the plan, could then be sent to a hospital for analysis, which in turn could inform the driver of any cardiac arrhythmia or impending heart attack. Or, even that is conceivable, the concept could in case of emergency activate safety functions in the car immediately - such as an emergency assistant, as BMW already presented years ago, for example, the hazard warning lights and automatically brings the car to the edge of the road to a halt ( www.spiegel.de>News> Ford).

R. M. Bajeweski et. al. beschreiben ein Verfahren zur Auswertung der Herzvariabilitätsanalyse mittels Pulsdiagnostik zur Erkennung kleiner Schwankungen im Rhythmus des Herzens, wobei die Auswertung über eine statische Zeitbereichsanalyse (Abstände zwischen den R-Zacken eines EKGs) und einer Frequenzbereichsanalyse aus einem EKG über eine Fourieranalyse erfolgt. Bei der Auswertung über die Zeitbereichsanalyse wird die sympatische und die parasympatische Dominanz des vegetativen Nervensystems und deren Gleichgewichtszustand ermittelt, während bei der Frequenzbereichsanalyse der Puls in die darin enthaltenen Frequenzen erlegt und deren relative Anteile berechnet werden. Der Zustand des Gesamtorganismus als Ergebnis der Tätigkeit der Funktionssysteme wird durch die Optimalität der steuernden Einwirkungen bestimmt, durch die Fähigkeit der Steuerungs-mechanismen, den Organismus in ein Gleichgewicht mit der Umwelt zu bringen, ihn an die Bedingungen der Umweit anzupassen. Die Adaptations- bzw. Anpassungstätigkeit des Organismus erfordert einen Aufwand an Energie und Information, in welchem Zusammenhang man vom „Preis der Adaptation” sprechen kann, der durch den Grad der Anspannung der Regulationsmechanismen und die Höhe der verausgabten Funktionsreserven bestimmt wird. Die im Verlauf der Adaptation vor sich gehende Veränderung des funktionalen Niveaus des Systems oder seiner Elemente führt nicht immer zu einer Störung der Homöostase, nämlich dann nicht, wenn es zu keiner Überanspannung der Regulationsmechanismen kommt und die Funktionsreserven nicht erschöpft werden. Folglich ist die Erhaltung einer ausreichenden Adaptations- bzw. Anpassungsreserve des Organismus, d. h. die Sicherung der Gesundheit direkt abhängig von den Funktionsreserven des Organismus, von seiner Fähigkeit, diese Reserven für die Unterstützung und Erhaltung eines stabilen Gleichgewichts zu mobilisieren. Die Überbeanspruchung und Erschöpfung der Reserven des Regulationsmechanismus führt zu einer Verhinderung der Anpassung, zur Entwicklung von Krankheit. Der Übergang von der Gesundheit zur Krankheit vollzieht sich über die Überanspannung, die Erschöpfung und schließlich den Ausfall der Adaptationsmechanismen, und je früher wir so einen Ausgang vorhersehen können, desto mehr Chancen bestehen, die Gesundheit zu erhalten. Somit läuft das Problem darauf hinaus, dass man den Anspannungsgrad der Regulationssysteme seines Organismus bestimmen (messen) und somit seine Gesundheit steuern kann. Die pränosologische Kontrolle ist ein praktischer Schritt, um dynamisch den Zustand der Regulationssysteme bewerten zu können, die allerersten Äußerungen von Überanspannung sowohl im gesamten Organismus als auch in einzelnen Organen und Systemen ans Licht zu bringen. Dabei werden vier präsonale Zustände beschrieben, wobei ein Ampelsystem Aussagen über die Bewertung des Gesundheitszustandes trifft. Die HRV Analyse ist dabei eine integrale Bewertungsmethode der physiologischen Funktionen im Organismus von Mensch und Tier, insbesondere der allgemeinen Aktivität der Mechanismen, der neurohumoralen Regulierung des Herzens und der Beziehungen zwischen den sympathischen und parasympathischen Bereichen des vegetativen Nervensystems. Die laufende Aktivität der sympathischen und parasympathischen Bereiche ist das Ergebnis einer auf zahlreichen Regelkreisen und Ebenen verlaufenden Reaktion des Blutkreislauf-Regulationssystems, welches in der Zeit ihre Parameter für die Erreichung einer optimalen Anpassungsantwort verändert, welche wiederum die Adaptationsreaktion des gesamten Organismus spiegeln Die Methode gründet sich auf die Identifikation und Messung der Zeitintervalle zwischen den R-Zacken des EKG (R-R-Intervalle), auf den Aufbau dynamischer Reihen der Kardiointervalle (Kardiointervallogramme) und der folgenden Analyse der erhaltenen Zahlenreihen mit verschiedenen mathematischen Methoden. Die Herzrhythmusvariabilität spiegelt das komplexe Bild der unterschiedlichen steuernden Einflüsse auf das System des Blutkreislaufs mit einer Interferenz periodischer Komponenten unterschiedlicher Frequenz und Amplitude: mit dem nichtlinearen Charakter der Wechselwirkung verschiedener Steuerungsebenen. RM Bajeweski et. al. describe a method for evaluating the cardiac variability analysis by means of pulse diagnostics for detecting small fluctuations in the rhythm of the heart, wherein the evaluation via a static time domain analysis (distances between the R-waves of an ECG) and a frequency domain analysis from an ECG via a Fourier analysis. In the evaluation over the time domain analysis, the sympathetic and the parasympathetic dominance of the autonomic nervous system and their equilibrium state is determined, while in the frequency domain analysis, the pulse is taken into the frequencies contained therein and their relative shares are calculated. The state of the whole organism as a result of the activity of the functional systems is determined by the optimality of the controlling influences, by the ability of the control mechanisms to bring the organism into equilibrium with the environment, to adapt it to the conditions of the environment. The adaptation or adaptation activity of the organism requires an expenditure of energy and information, in which connection one can speak of the "price of the adaptation", which is determined by the degree of tension of the regulation mechanisms and the amount of the spent function reserves. The change in the functional level of the system or its elements during the course of the adaptation does not always lead to a disturbance of homeostasis, namely not when there is no overstressing of the regulatory mechanisms and the functional reserves are not exhausted. Consequently, the maintenance of sufficient adaptation or adaptation reserves of the organism, ie the protection of health directly dependent on the functional reserves of the organism, of its ability to mobilize these reserves for the support and maintenance of a stable balance. The overuse and exhaustion of the reserves of the regulatory mechanism leads to a prevention of adaptation, to the development of disease. The transition from health to illness is through over-tension, exhaustion, and eventually failure of the adaptation mechanisms, and the sooner we can foresee such an outcome, the more chances there are to maintain good health. Thus, the problem is that one can determine (measure) the degree of tension of the regulatory systems of his organism and thus control his health. The prenosological control is a practical step to be able to dynamically assess the state of the regulatory systems that bring to light the very first manifestations of over-tension both in the whole organism as well as in individual organs and systems. Four presonal states are described, whereby a traffic light system makes statements about the evaluation of the state of health. The HRV analysis is an integral evaluation method of the physiological functions in the human and animal organism, in particular the general activity of the mechanisms, the neurohumoral regulation of the heart and the relations between the sympathetic and parasympathetic areas of the autonomic nervous system. The ongoing activity of the sympathetic and parasympathetic areas is the result of a numerous regulatory circuits and levels of reaction of the circulatory regulation system, which in time their parameters for the achievement of an optimal adaptation response changes, which in turn reflect the adaptation response of the entire organism The method is based on the identification and measurement of the time intervals between the R waves of the ECG (RR intervals), on the construction of dynamic series of cardiointervals (cardiointervallograms) and the following analysis of the obtained series of numbers with different mathematical methods. Cardiac rhythm variability reflects the complex picture of different controlling influences on the circulatory system with interference of periodic components of different frequency and amplitude: with the nonlinear nature of the interaction of different levels of control.

Dabei werden sieben HRV-Parameter ermittelt, die eine ziemlich solide Beurteilung des Zustand der einzelnen Bereiche der vegetativen Regulation und insgesamt über die Aktivität des Regulationsmechanismus erlauben. Aus diesen HRV-Parametern werden dann sechs Gruppen von funktionalen Zuständen nach dem Anspannungsniveau der Regulationssysteme entsprechend der Klassifikation von Zuständen, wie sie in der pränosologischen Diagnostik verwendet werden, abgeleitet, die dann das oben genannte Ampelsystem begründen ( R. M. Bajewsky, A. P. Bersevena, Einführung in die präsonologische Diagnostik, Moskau Verlag „Slovo” 2011 ). In doing so, seven HRV parameters are determined, which allow a rather solid assessment of the state of the individual areas of the vegetative regulation and, overall, about the activity of the regulatory mechanism. From these HRV parameters, six groups of functional states are then derived according to the stress level of the regulatory systems according to the classification of states as used in prenosological diagnostics, which then justify the above-mentioned traffic light system ( RM Bajewsky, AP Bersevena, Introduction to Presonological Diagnostics, Moscow Publisher "Slovo" 2011 ).

Dieses Verfahren zur Bestimmung des Gesundheitszustandes, auch des Stresszustandes eines Menschen wird nur in der diagnostischen Medizin und in der Raumfahrt eingesetzt und bedingt die Aufnahme eines EKGs mittels herkömmlicher Methoden. In der Raumfahrt werden die Untersuchungen vor Antritt der Fahrt und nicht während der Fahrt durchgeführt. Auch wird dieses Verfahren nicht zur Ermittlung eines Gesundheitszustandes eines Fahrers eines land- und luftgestützten Fahrzeuges, wie PKW oder LKW oder Flugzeug eingesetzt Die meisten bekannten Systeme zur Fahrerüberwachung mittels Vitalsensorik (beispielsweise Pulsmessungen oder EKG) sind zu allgemein beschrieben und missachten solch wichtige Aspekte wie: Signalqualität, Abdeckung des Fahrgastraums mit Sensoren, Wahrscheinlichkeit und Häufigkeit der Berührung der Sensoren durch den Fahrer, Ablenkung des Fahrers durch die Interaktion mit dem Messsystem und eventuell resultierende Beeinträchtigung der Fahrsicherheit, und Einschwingdauer der Sensoren, d. h. wie schnell nach der Berührung können die Sensoren valide Daten liefern.This method for determining the state of health and also the state of stress of a person is used only in diagnostic medicine and in space travel and requires the recording of an ECG by conventional methods. In space, the examinations are carried out before the start of the journey and not during the journey. Also, this method is not used to determine a health condition of a driver of a land and airborne vehicle, such as cars or trucks or aircraft Most known systems for driver monitoring by means of vital sensors (for example, pulse measurements or ECG) are too general and disregard such important aspects as: Signal quality, coverage of the passenger compartment with sensors, the probability and frequency of the driver touching the sensors, distraction of the driver due to interaction with the measurement system and possibly resulting impairment of driving safety, and transient time of the sensors, d. H. how quickly after the touch, the sensors can provide valid data.

Alle aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen zur Fahrerzustandsanalyse, auch die, die über die Herzfrequenzvariabilitäts-Analyse den Zustand des Fahrers untersuchen, betreffen den Momentanzustand des Fahrers. Die Sensoren zur Messung der Vitalparameters, die am Lenkrad oder anderen Arbeitselementen des Fahrzeuges wie Schaltknüppel, Blinkhebel oder andere Schaltelemente angeordnet sind, haben den Nachteil, dass der Fahrer diese Elemente nie über einen längeren Zeitraum berührt und so auch diese Vitalparameter über keinen längeren Zeitraum gemessen werden können. Auch die Sensoren im und am Lenkrad können keine verlässlichen Vitaldaten des Fahrers bieten, da die Hände des Fahrers während der Fahrt immer nur für eine begrenzte Zeit in den unterschiedlichsten Stellungen am Lenkrad liegen und dabei in Bereiche des Lenkrades fasst, wo kein Sensoren angeordnet sind oder die Sensoren eine zu kurze Zeit mit den Händen in Kontakt treten. Auch die Sensoren, die im Sitzbereich des Fahrzeuges angeordnet sind, können keine verlässlichen Daten über einen längeren Zeitraum bieten, da durch das starke Muskelgewebe des Fahrers im Sitzbereich die Daten verfälscht sein können.All known from the prior art solutions for driver status analysis, including those that examine the condition of the driver via the heart rate variability analysis, concern the instantaneous state of the driver. The sensors for measuring the vital parameters, which are arranged on the steering wheel or other working elements of the vehicle such as gear stick, flasher or other switching elements, have the disadvantage that the driver never touches these elements for a long period of time and so measured these vital parameters over a longer period can be. The sensors in and on the steering wheel can not provide reliable vital data of the driver, as the hands of the driver while driving are only for a limited time in a variety of positions on the steering wheel and sums in areas of the steering wheel, where no sensors are arranged or The sensors come in contact with the hands for too short a time. Also, the sensors located in the seating area of the vehicle can not provide reliable data over a longer period of time because the data may be corrupted by the strong muscle tissue of the driver in the seating area.

Auch die aus dem Stand der Technik bekannte Anordnung der Sensoren in der Rückenlehne eines Sitzes bieten keine verlässlichen Daten, da die Sensoren in Bereichen angeordnet sind, die während der Fahrt oft nicht mit dem Rücken des Fahrers in Berührung kommen.Even the known from the prior art arrangement of the sensors in the backrest of a seat do not provide reliable data, since the sensors are arranged in areas that often do not come into contact with the back of the driver while driving.

Weiterhin haben alle bekannten Systeme zur Fahrerzustandsanalyse den Nachteil, dass sie zwar die Vitalsignale empfangen, auswerten, bedrohliche Situationen für den Fahrer erkennen, den Fahrer über Informationssysteme über seinen Zustand in Kenntnis setzen und letztendlich das Führen von Fahrzeugen verhindern oder entsprechende Maßnahmen zum Anhalten des Fahrzeuges veranlassen bzw. über eine Notrufsystem externe Stationen informieren. Alle diese Systeme erkennen erst bei Eintritt einer Gefahrensituation über Veränderungen in den Vitaldaten die eigentliche Gefahrensituation. Kein aus dem Stand der Technik bekanntes System zur Analyse des Fahrerzustandes gibt bereits bei Antritt der Fahrt Informationen über den Stresszustand und den tatsächlichen Gesundheitszustand des Fahrers, auch über den gesamten Zeitraum der Fahrt mit eindeutigen und für den Fahrer erkennbaren Signalen an.Furthermore, all known systems for driver status analysis have the disadvantage that they receive the vital signals, evaluate them, recognize threatening situations for the driver, inform the driver of his condition via information systems and ultimately prevent the driving of vehicles or appropriate measures to stop the vehicle or inform an external station via an emergency call system. All of these systems only recognize the actual dangerous situation when there is a danger situation about changes in the vital data. No known from the prior art system for analyzing the condition of the driver indicates at the start of the journey information about the stress state and the actual health of the driver, even over the entire period of the journey with unique and recognizable to the driver signals.

Aufgabe der Erfindung ist es eine Vorrichtung zur Ermittlung von Aussagen über den Stress-, Gesundheits- und Müdigkeitszustand eines Fahrers von Fahrzeugen bereits vor oder bei Antritt der Fahrt zu entwickeln, wobei diese Aussagen den gesamten Fahrtzeitraum abdecken.The object of the invention is to develop a device for determining statements about the stress, health and fatigue state of a driver of vehicles before or at the start of the journey, these statements covering the entire journey period.

Dabei ist eine Vorrichtung zur Ermittlung Gesundheitszustandes auch für einen längeren vorausschauenden Zeitraum mittels Herzfrequenzvariablitiäts-Analyse über das Ampelsystems so zu schaffen, dass es, ohne hohe Kosten zu verursachen, in ein Fahrzeug eingebaut werden kann, über entsprechenden Sensoren den Fahrer eines Fahrzeuges mit aussagefähigen Vitaldaten versorgt wird und über ein Informationssystem dem Fahrer des Fahrzeuges eindeutige Aussagen über seinen Stress- Gesundheits- und Müdigkeitszustand liefert.In this case, a device for determining health status is also to be provided for a longer, predictive period by means of heart rate variability analysis via the traffic light system in such a way that it can be installed in a vehicle without causing high costs, via appropriate sensors the driver of a vehicle with meaningful vital data is supplied and an information system to the driver of the vehicle provides clear information about his stress-health and fatigue state.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe der Erfindung durch die Kombination des Verfahrens der Analyse und Auswertung der Herzfrequenzvariabilität über die Zeitbereichsanalyse und Frequenzanalyse über die Fouriertransformation mit der berührungslosen Erfassung der Vitaldaten, insbesondere der EKG-Signal-Daten über textile kapazitive EMG-Sensoren in oder an Ruheelementen des Fahrers, insbesondere in der Rückenlehne des Sitzes gelöst, wobei eine Ampelanzeige über die Farben Grün 1, Grün 2, Gelb 1, Gelb 2, Rot 1 und Rot 2 den zu erwartenden Stress-, Gesundheits- und Müdigkeitszustand anzeigt, wobei Grün 1 bester Gesundheitszustand und Rot 2 absolute Fahruntauglichkeit bedeuten.According to the invention, the object of the invention by the combination of the method of analysis and evaluation of heart rate variability on the time domain analysis and frequency analysis on the Fourier transform with the contactless detection of vital signs, in particular the ECG signal data via textile capacitive EMG sensors in or on rest elements of the Driver, especially in the backrest of the seat solved, with a traffic light display on the colors green 1, green 2, yellow 1, yellow 2, red 1 and red 2 the expected stress, health and fitness Indicates tiredness condition, where green means 1 best health condition and red 2 absolute unfit driving.

Die kapazitive Sensoren, insbesondere textile kapazitive EMG-Sensoren sind in den Ruheelementen der Fahrzeuge, insbesondere in oder an der Rückenlehne des Sitzes vom Fahrzeug zur kapazitiven Erfassung von Vitalparameter, insbesondere von Parametern der Herzfrequenz, Herzfrequenzvariabilität und des Puls des Fahrers angeordnet. Diese Vitalparameter werden über die Identifikation und Messung der Zeitintervalle zwischen den R-Zacken des EKG (R-R-Intervalle), über den Aufbau dynamischer Reihen der Kardiointervalle (Kardiointervallogramme) und über die Analyse der allgemeinen Variabilität, wie Zeitbereichsanalyse, der periodischen Komponenten der HRV, wie Frequenzanalyse über die Fouriertransformation und der inneren Organisation der dynamischen Reihe der Kardiointervalle, wie Autokorrelationsanalyse, Korrelationsrhythmographie und Methoden der nichtlinearen Dynamik ausgewertet und der momentane und zukünftige, während der Fahrt auftretende funktionale Gesundheitszustandes, der Stresszustand und die Aktivität der Regulations- und Anpassungssysteme, insbesondere des vegetativen Nervensystems mit sympathischen und parasympathischen Anteil und damit auch den Müdigkeitszustand des Fahrers über ein Ampelsystem angezeigt, wobei in oder an der Rücklehne des Sitzes des Fahrers über die gesamte Höhe des Sitzes verteilt, zwei voneinander, mit einem der Breite der Wirbelsäule des Fahrers entsprechenden Abstand, getrennte Reihen von Sensoren, insbesondere textile kapazitive EMG-Sensoren zur kapazitiven Messungen der Vitalparameter angeordnet sind. Je Reihe sind die Sensoren mit einer Fläche von 16 bis 36 cm2 in gleichen Abständen von 1 bis 5 cm, vorzugsweise 2,5 cm zueinander angeordnet. In einer weiteren Auslegung der Erfindung können anstelle der zwei voneinander getrennten Reihen mit über die gesamte Höhe der Sitze in einem Abstand von 1–5 cm verteilten Sensoren, zwei voneinander mit einem der Wirbelsäule entsprechenden Abstand getrennte Foliensensoren mit einer Breite von 4 bis 10 cm über die gesamte Sitzhöhe angeordnet sein.The capacitive sensors, in particular textile capacitive EMG sensors are arranged in the rest elements of the vehicles, in particular in or on the backrest of the seat of the vehicle for the capacitive detection of vital parameters, in particular parameters of the heart rate, heart rate variability and the pulse of the driver. These vital signs are determined by the identification and measurement of the time intervals between the R-waves of the ECG (RR intervals), the establishment of dynamic series of cardiac intervals (cardiointervallograms) and the analysis of general variability, such as time domain analysis, the periodic components of HRV, such as frequency analysis on the Fourier transform and the internal organization of the dynamic series of cardiac intervals, such as autocorrelation analysis, correlation rhythmics and nonlinear dynamics methods, and the current and future functional health condition occurring during the journey, the stress state and the activity of the regulatory and adaptation systems, in particular the vegetative nervous system with sympathetic and parasympathischen share and thus also the tiredness condition of the driver over a traffic light system indicated, whereby in or at the back seat of the driver over the entire height of the seat distributed, two of each other, with a width corresponding to the width of the spine of the driver, separate rows of sensors, in particular textile capacitive EMG sensors for capacitive measurements of the vital parameters are arranged. For each row the sensors are arranged with an area of 16 to 36 cm 2 at equal intervals of 1 to 5 cm, preferably 2.5 cm to each other. In a further embodiment of the invention, instead of the two separate rows with distributed over the entire height of the seats at a distance of 1-5 cm sensors, two spaced apart from each other with one of the spine distance separated film sensors with a width of 4 to 10 cm be arranged the entire seat height.

Die Sensoren sind elektrisch mit einem Signalverarbeitungsmodul zur Verstärkung und zum Filtern der EKG-Signale verbunden. Das Signalverarbeitungsmodul überträgt die EKG-Signale an eine Analog-zu-Digital-Umwandlungseinheit. Die Analog-zu-Digital-Umwandlungseinheit wandelt die analogen EKG-Signale in digitale Signale um und überträgt diese digitalen Signale an ein digitales Signalverarbeitungsmodul in Form eines Computers, um die sich aus den EKG-Signalen ergebende Herzfrequenzvariabilität (HRV) zu analysieren. Dieses digitale Signalverarbeitungsmodul in Form des Computers arbeitet mit einem HRV-Analysierprogramm und analysiert die Zeitbereichs- und Frequenzbereichs-HRV-Parameter über mathematische Algorithmen. Die Ergebnisse der Analyse der HRV-Parameter werden in der Speichereinheit des Computers gespeichert und mittels der Ampel in den Farbbereichen Grün-1, Grün-2, Gelb-1, Gelb-2, Rot-1, Rot-2 simultan angezeigt, wobei das Signalverarbeitungsmodul, die Analog-zu-Digital-Umwandlungseinheit und das digitale Signalverarbeitungsmodul in Form des Computers mit entsprechenden Speichern als ein Steuergerät ausgebildet und die Ampel in entsprechenden Anzeigeeinrichtungen im Fahrzeug etabliert ist.The sensors are electrically connected to a signal processing module for amplifying and filtering the ECG signals. The signal processing module transmits the ECG signals to an analog-to-digital conversion unit. The analog-to-digital conversion unit converts the analog ECG signals into digital signals and transmits these digital signals to a digital signal processing module in the form of a computer to analyze the heart rate variability (HRV) resulting from the ECG signals. This computer-based digital signal processing module uses an HRV analyzer and analyzes the time domain and frequency domain HRV parameters through mathematical algorithms. The results of the analysis of the HRV parameters are stored in the memory unit of the computer and displayed simultaneously by means of the traffic light in the color areas green-1, green-2, yellow-1, yellow-2, red-1, red-2 Signal processing module, the analog-to-digital conversion unit and the digital signal processing module in the form of the computer with corresponding memories formed as a controller and the traffic light is established in corresponding display devices in the vehicle.

Die einheitliche Effekt der Kombination ist in der Ermittlung der Erfassung der Aktivität des Regulations- und Anpassungssystems eines Fahrers von Fahrzeugen mit einer eindeutigen und genau erfassbaren Aussage zur Fahrtüchtigkeit nicht nur zum gegenwärtigen Zeitpunkt sondern auch über die gesamte bis Fahrzeit.The combined effect of the combination is to identify the activity of the driver's regulatory and adaptation system of vehicles with an unambiguous and easily identifiable fitness to drive not only at the present time but also throughout the whole journey time.

Die Erfindung wird nun näher an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, wobeiThe invention will now be described in detail closer to an embodiment, wherein

1 den Fahrersitz mit voneinander getrennten Sensoren 1 the driver's seat with separate sensors

2 den Fahrersitz mit Foliensensoren und 2 the driver's seat with foil sensors and

3 eine schematische Darstellung der Vorrichtung darstellt und 3 a schematic representation of the device represents and

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
geteilte Sensorenshared sensors
22
Foliensensorenfoil sensors
66
Fahrzeugbodenvehicle floor
1111
Fahrzeugsitzvehicle seat
1212
Sitzaufnahmeseat adapter
14 und 1614 and 16
Rückenlehnebackrest
1818
Seitenwangen der RückenlehneSide bolsters of the backrest
bedeuten.mean.

Im s-förmigen, anatomisch geformten Rückenkissen eines Fahrersitzes sind in einem Abstand von 2,5 cm rechts und links der gedachten Mittellinie dieses Rückenkissen zwei Reihen mit 7 Stück textilen kapazitiven Sensoren des Textilforschungsinstitutes Thüringen-Vogtland e. V., 07973 Greiz mit einer Kantenlänge von jeweils 10 cm eingebaut. Über diese textilen kapazitiven Sensoren wird über einen Zeitraum von 5 min. das EKG-Signal des Fahrers aufgenommen und über das Signalverarbeitungsmodul zur Verstärkung und Filtern der Signale, die Analog-zu-Digital-Umwandlungseinheit an das Signalanalysemodul in Form eines Computers zu Analyse der Zeitbereichs- und Frequenzbereichs-HRV-Parameter über mathematische Algorithmen geleitet. Im Ergebnis der Analyse wird über das Ampelsystem im Kombinationsinstrument des Fahrzeuges erhält der Fahrer eine Information über seinen Stress- und Gesundheitszustand und über die Aktivität seiner Regulations- und Anpassungssysteme des vegetativen Nervensystem auch über seinen Müdigkeitszustand über die jeweilige Farbe. Grün 1 und 2 vermittelt eine gute Aktivität des Regulation- und Anpassungssystem, während Rot 1 einen schlechten Gesundheitszustand und Rot 2 eine Fahruntüchtigkeit signalisiert, wobei der Fahrer davon ausgehen kann, dass die Aussage über seinen Stress- und Gesundheitszustand für den gesamten Fahrtzeitraum auch bis zum Ende der Fahrt gilt.In the s-shaped, anatomically shaped back cushion of a driver's seat are at a distance of 2.5 cm right and left of the imaginary center line of this back cushion two rows of 7 textile capacitive sensors of the Textile Research Institute Thuringia-Vogtland e. V., 07973 Greiz with an edge length of 10 cm each. About these textile capacitive sensors is over a period of 5 min. received the driver's ECG signal and passed through the signal processing module for amplifying and filtering the signals, the analog-to-digital conversion unit to the signal analysis module in the form of a computer to analyze the time domain and frequency domain HRV parameters via mathematical algorithms. As a result of the analysis is obtained via the traffic light system in the combination instrument of the vehicle Driver information about his state of stress and health and the activity of his regulation and adjustment systems of the autonomic nervous system and his state of tiredness on the respective color. Green 1 and 2 give a good activity of the regulation and adaptation system, while red 1 indicates poor health and red 2 a carelessness, whereby the driver can assume that the statement about his state of stress and health for the entire journey period can also be up to End of the ride is valid.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (4)

Vorrichtung zur Durchführung von Fahrerzustandsanalysen bestehend aus einer Kombination der berührungslosen kapazitiven Erfassung, Analyse und Auswertung der Parameter der Herzfrequenzvariabilität, der Herzfrequenz und des Pulses eines Fahrers über die Zeitbereichsanalyse und Frequenzanalyse mit der berührungslosen Erfassung der Vitaldaten, insbesondere der EKG-Signal-Daten über textile kapazitive EMG-Sensoren in oder an Ruheelementen des Fahrers, insbesondere in oder an der Rückenlehne des Sitzes, wobei diese Vitalparameter über die Identifikation und Messung der Zeitintervalle zwischen den R-Zacken des EKG (R-R-Intervalle), über den Aufbau dynamischer Reihen der Kardiointervalle (Kardiointervallogramme) und über die Analyse der allgemeinen Variabilität, wie Zeitbereichsanalyse, der periodischen Komponenten der HRV, wie Frequenzanalyse über die Fouriertransformation und der inneren Organisation der dynamischen Reihe der Kardiointervalle, wie Autokorrelationsanalyse, Korrelationsrhythmographie und Methoden der nichtlinearen Dynamik ausgewertet und der funktionale Gesundheitszustandes, der Stresszustand und die Aktivität der Regulations- und Anpassungssysteme, insbesondere des vegetativen Nervensystems mit sympathischen und parasympathischen Anteil des Fahrers über ein Ampelsystem angezeigt werden, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an der Rücklehne des Sitzes des Fahrers über die gesamte Höhe des Sitzes verteilt, zwei voneinander, mit einem der Breite der Wirbelsäule des Fahrers entsprechenden Abstand, getrennte Reihen von Sensoren, insbesondere textile kapazitive EMG-Sensoren zur kapazitiven Messungen der Vitalparameter angeordnet sind, wobei die Sensoren elektrisch mit einem Signalverarbeitungsmodul zur Verstärkung und zum Filtern der EKG-Signale verbunden sind, die EKG-Signale an eine Analog-zu-Digital-Umwandlungseinheit übertragen, die analogen EKG-Signale in digitale Signale umgewandelt, die digitalen Signale an ein mit einem, die Zeitbereichs- und Frequenzbereichs-HRV-Parameter über mathematische Algorithmen analysierendes HRV-Analysierprogramm arbeitendes Signalverarbeitungsmodul übertragen und analysiert und der Stress- und Gesundheitszustand, sowie die Aktivitäten der Regulations- und Anpassungssysteme des vegetativen Nervensystems mit sympathischen und parasympathischen Anteil des Fahrers über eine Ampel in den Farbbereichen Grün-1, Grün-2, Gelb-1, Gelb-2, Rot-1, Rot-2 angezeigt werden.Device for carrying out driver status analyzes consisting of a combination of the contactless capacitive detection, analysis and evaluation of the parameters of the heart rate variability, the heart rate and the pulse of a driver on the time domain analysis and frequency analysis with the contactless recording of the vital data, in particular the ECG signal data via textile Capacitive EMG sensors in or on rest elements of the driver, in particular in or on the back of the seat, these vital parameters on the identification and measurement of time intervals between the R-waves of the ECG (RR intervals), on the construction of dynamic series of Kardiointervalle (Cardiointervallograms) and the analysis of general variability, such as time domain analysis, the periodic components of HRV, such as frequency analysis on the Fourier transform and the internal organization of the dynamic series of cardiointervals, such as autocorrelation analysis, Korrela evaluated functional rhythm and methods of nonlinear dynamics and the functional state of health, the stress state and the activity of the regulation and adaptation systems, in particular the autonomic nervous system with sympathetic and parasympathetic portion of the driver are displayed on a traffic light system, characterized in that in or at the back of the Seat of the driver distributed over the entire height of the seat, two spaced apart, with a width of the spine of the driver corresponding distance, separate rows of sensors, in particular textile capacitive EMG sensors for capacitive measurements of the vital parameters are arranged, the sensors electrically with a Signal processing module for amplifying and filtering the ECG signals are connected, the ECG signals transmitted to an analog-to-digital conversion unit, the analog ECG signals converted to digital signals, the digital signals to a with one, the Zeitbere Is- and frequency domain HRV parameters are transmitted and analyzed via mathematical algorithms analyzing HRV analyzing program processing module and the stress and health status, as well as the activities of the regulatory and adaptation systems of the autonomic nervous system with sympathetic and parasympathetic portion of the driver via a traffic light in the Color ranges Green-1, Green-2, Yellow-1, Yellow-2, Red-1, Red-2 are displayed. Vorrichtung zur Durchführung von Fahrerzustandsanalysen Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass je Reihe die Sensoren mit einer Fläche von 16 bis 36 cm2 in gleichen Abständen von 1 bis 5 cm, vorzugsweise 2,5 cm zueinander angeordnet sind.Device for carrying out driver condition analyzes Claim 1, characterized in that each row of the sensors are arranged with an area of 16 to 36 cm 2 at equal intervals of 1 to 5 cm, preferably 2.5 cm to each other. Vorrichtung zur Durchführung von Fahrerzustandsanalysen Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei voneinander mit einem der Wirbelsäule des Fahrers entsprechenden Abstand getrennte Foliensensoren mit einer Breite von 4 bis 10 cm über die gesamte Sitzhöhe angeordnet sein.Device for carrying out driver status analyzes according to claims 1 and 2, characterized in that two spaced from each other with one of the spine of the driver distance separate film sensors are arranged with a width of 4 to 10 cm over the entire seat height. Vorrichtung zur Durchführung von Fahrerzustandsanalysen Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das digitale Signalverarbeitungsmodul mit entsprechenden Speichern als eine Box ausgebildet und die Ampel in entsprechenden Anzeigeeinrichtungen, wie Kombinationsinstrumente im Fahrzeug etabliert ist.Device for carrying out driver condition analyzes Claims 1 to 3, characterized in that the digital signal processing module is formed with corresponding memories as a box and the traffic light is established in corresponding display devices, such as combination instruments in the vehicle.
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