用于测定车辆乘员的生命机能的方法和设备与流程

本发明涉及用于测定车辆乘员的生命机能的方法和设备，其中，由集成到机动车的车辆座椅中的传感器装置无接触地求出车辆乘员的心电图信号，其中，将心电图信号传达给评估单元，其中，评估单元从心电图信号中求出车辆乘员的生命机能。本发明还涉及一种机动车，其包括车辆座椅和评估单元。

背景技术：

1、在机动性解决方案的研发的领域中，自动驾驶、健康和乘员安全之类的领域变得越来越重要。

2、对车辆驾驶员以及其它车辆乘员的行为的识别在当前已经是机动车的构成整体的组成部分。因此例如已知的是与安全带系紧传感器结合的座椅占用的识别或驾驶员疲劳识别。

3、此外还力求采集车辆驾驶员的扩展的生命体征参数。这使得能测定车辆驾驶员的身体状态或健康状态。驾驶员辅助系统可以利用有关健康状态的信息以便在紧急状况下促使机动车紧急停车。由此既?；ち顺盗炯菔辉焙推渌嗽?，也?；ち宋床斡氲那痹诘氖鹿适芎φ?，并且避免了严重事故。

4、由现有技术已知用于测量心脏活动的电容式方法，所述方法能通过座椅加热电子器件的电容变化和通过心跳感应到的胸腔的运动读出座椅占用。但这些方法极为不准确。进一步已知的、但同样不准确的方法利用了基于相机的、基于uwb的或基于雷达的测量。

5、当前仅能通过心肌信号的直接推导实现例如心肌梗塞的医疗紧急状况识别。这通常通过带有直接皮肤接触的电极完成并且因此不适合舒适地集成在机动车中。

6、由us?8,706,204?b2已知一种用于观察乘客的心率的系统。所述系统包括大量不同类型的心率传感器，心率传感器布置在座垫或座椅靠背上。心率传感器构造成心电图传感器。

7、由us10,210,409b1已知一种用于无接触地检测皮肤电位的系统，所述系统集成到机动车中。由皮肤电位可以求出车辆乘员的清醒状态或睡眠状态。

技术实现思路

1、本发明的任务是，提供一种用于测定车辆乘员的生命机能的方法，该方法实现了精准的测量，并且能在不妨害车辆乘员的情况下简单地使用。

2、为了解决依据本发明的任务，建议了一种用于测定车辆乘员的生命机能的方法，其中，由集成到机动车的车辆座椅中的传感器装置无接触地求出车辆乘员的测量信号，其中，由测量信号求出心电图信号，其中，评估单元从心电图信号中求出了车辆乘员的生命机能，其中，还规定，传感器装置是磁场传感器装置，并且心电图信号是心脏磁图信号。

3、评估单元可以由心脏磁图信号推断出车辆乘员的身体状态和健康状态。对心脏磁图信号的评估尤其使得能及时识别在心脏处的医学相关紧急状况并且在车辆乘员失去对车辆的控制并危及自己和他人之前安全地停车。

4、优选规定，磁场传感器装置是带有至少两个布置在彼此间隔开的位置处的磁场传感器的梯度仪，其中，至少两个磁场传感器测量在间隔开的位置处的磁场并且产生测量信号，其中，心脏磁图信号进一步优选作为至少两个磁场传感器的测量信号的差分信号被求出。

5、由心肌产生的磁场具有在100pt范围内的强度。这些磁场强度明显低于周围环境的典型的磁场强度。因此地球磁场强度约为50μt并且在机动车中的磁场处在1至10nt的范围内。通过将磁场传感器装置设计成带有两个布置在彼此间隔开的位置处的磁场传感器的梯度仪，可以消除来自周围环境的这些干扰场。为此，同时用两个磁场传感器测量磁场。在磁场传感器的两个位置处具有相同的场强的来自周围环境的干扰场可以通过至少两个磁场传感器的测量信号的差的形成消除。在差分信号中仅留有形式为心脏磁图信号的由心脏产生的磁场，因为由心脏产生的磁场具有在磁场传感器的两个位置之间的高梯度。

6、差分信号在此可以直接由磁场传感器装置产生。但也可以在评估单元中产生差分信号，其中，在这种情况下将磁场传感器的测量信号传达给评估单元。

7、优选规定，至少两个磁场传感器彼此间具有0.5cm至2cm、进一步优选1cm至1.5cm的间距。

8、本技术人的研究表明，当间距在0.5cm至2cm之间时，可以理想地测量生物磁场，例如由心脏产生的磁场。

9、可以进一步有利地规定，设置多个磁场传感器装置，和/或磁场传感器装置在车辆座椅中自动地定位在车辆乘员的心脏附近。

10、因为在可能的车辆乘员的身高上可能存在极大的变动或差异，所以有利的是，将多个磁场传感器装置在不同的位置处集成在车辆座椅中。备选或附加地可以规定，将磁场传感器装置有源地定位在车辆座椅中，使得磁场传感器装置与车辆乘员的身高无关地始终定位得最为接近心脏。由此可以保证，可以求出足够强的心脏磁图信号。

11、进一步优选规定，将磁场传感器装置布置在车辆座椅的靠背中。

12、优选规定，磁场传感器是氮空位传感器，其中，每个氮空位传感器优选包括金刚石、光学滤波器和光电探测器，并且进一步优选包括微波谐振器和/或光源、特别是激光器。

13、但微波谐振器和/或光源也可以与磁场传感器装置或者与磁场传感器间隔开地布置。

14、原则上可能的是，使用tmr、gmr或霍尔传感器、squid传感器或蒸汽电池磁力计来测量磁场用于求出心脏磁图信号。但这种传感器通常不具有足够高的灵敏度。高灵敏度的、超导的squid传感器虽然具有足够的精度，但需要用液氮或液氦的主动冷却并且因此不那么适合使用在车辆座椅中。蒸汽电池磁力计虽然具有所需的灵敏度，但仅具有有限的动态范围。

15、因此优选规定，磁场传感器是氮空位传感器。氮空位传感器基于在金刚石中的氮中心的荧光光谱的测量。带有氮空位的金刚石的光谱在光学激发时显示了在红色波长范围内的荧光。如果除了光学激发之外还照射微波辐射，那么在2.88ghz时出现了荧光渗透，因为电子在这种情况下从3a状态的ms＝0的水平提升到3e状态的ms＝±1的水平并且从那里起非放射性地重组。在外部的磁场中，出现了ms水平的分裂，即所谓的塞曼分裂，并且在通过微波激发的频率施加荧光时在荧光光谱中显现出两个下降，其频率间距与磁场强度成比例。磁场敏感度在此通过最小能分辨的频移定义并且可达1pt。因为单晶体金刚石中的氮空位中心具有排列在晶格中的四种可能性，所以在出现定向磁场时，导致了在晶体中存在的氮空位中心视在晶体中的位置而定不一样强烈地对外部磁场作出反应。由此可以在最大情况下在光谱中出现四对彼此关联的荧光最小值，从它们的形状和彼此间的位置能明确地测定磁场的量值和方向。

16、此外，本领域技术人员还已知氮空位传感器的结构和工作方式。

17、可以进一步有利地规定，心脏磁图信号被评估单元用高通滤波器和/或低通滤波器滤波，和/或评估单元特别是通过在大于心率的一个时间段内对心脏磁图信号求平均来求出磁场传感器的偏置漂移。

18、通过借助低通滤波器的滤波消除了具有明显高于心率的频率的噪声部分。偏置漂移还可以从经高通滤波器滤波和/或低通滤波器滤波的信号减去，使得存在更为干净的心脏磁图信号。

19、还优选规定，评估单元从心脏磁图信号求出了生命体征参数、优选心率，和/或心率变化和/或ekg等效的信号变化、优选p波、qrs复合波、t波和相应的组合的持续时间和/或幅度。

20、可以进一步有利地规定，评估单元基于生命体征参数测定了车辆乘员的生命机能，其中，评估单元优选判断，车辆乘员10是疲劳的还是清醒的、是处在压力下还是放松的，心脏功能的急性的或慢性的异常是否存在或即将来临，或者是否存在会损伤心脏功能的基础疾病。

21、可以使用不同的方法用于基于生命体征参数测定车辆乘员的生命机能。因此可能的是，基于带有对应的标准值的预定的表格来使用阈值方法，其中，标准值可以取自临床诊断。此外，还能借助统计学分类方法实现数据驱动的评估或解释。在此可以使用决策树方法或随机森林方法。另一种可能性在于，在使用深度神经网络的情况下使用评估。

22、优选规定，基于所述判断采取进一步的措施，其中，进一步的措施包括机动车的紧急停车和/或发出紧急呼叫和/或将生命机能传达给医务人员。

23、可以附加或备选地主动警示驾驶员，已经识别到医疗问题。如果由评估单元发出紧急呼叫，那么可以在发出紧急呼叫的同时将生命机能、生命体征参数、心脏磁图信号或所述判断一起发送给医务人员，由此能通过现场的ekg测量在没有进一步延误的情况下实现对车辆乘员的最佳治疗。

24、此外，还可以使用进一步的信息，如车辆乘员的年龄或体重来完成所述判断?？梢酝ü涌?、例如通过多媒体系统或信息娱乐系统或者通过app使用进一步的信息。

25、此外，优选还可以规定，评估单元将生命机能和/或所述判断发送给另外的机动车装置、特别是发送给信息娱乐信息、驾驶员辅助系统或舒适系统。

26、因此可以例如在生命机能和/或所述判断被传达给舒适系统时，激活消息功能、车辆内部空间的通风散味或氛围照明。此外，生命机能和所述判断还可能有助于改进疲劳识别并且因此改进休息建议的准确性。为此可以将所述方法与内部空间相机的数据的评估相结合。

27、所述判断可以配设有置信值，置信值反映了分类结果或所述判断的统计学的可靠性。

28、有利的是一种设备，其设置用于如前所述测定车辆乘员的生命机能，该设备包括传感器装置，传感器装置构造用于安装在车辆的、特别是机动车的车辆座椅中并且设置用于求出车辆乘员的测量信号，其中，传感器装置设计成磁场传感器装置，并且该设备还进一步包括与磁场传感器装置通信连接的评估单元，评估单元构造用于，由从测量信号获得的心电图信号中求出车辆乘员的生命机能，其中，心电图信号是心脏磁图信号。

29、在此，在有利的设计方案中可以规定，将传感器装置或者将传感器装置和评估单元也布置在车辆座椅中。

30、在生产中可能立即明显有利的是，传感器装置或者传感器装置和评估装置已经在制造车辆座椅的范畴内集成到同一车辆座椅中。

31、评估装置可以有利地以控制器中或计算机中的软件组件的形式实现。因此可能的是，也将评估装置集成到在车辆中本来存在的控制器或计算机中，例如信息娱乐计算机或中央计算机中，其可以通过分散的线路、有线的数据总线或者通过无线电接口与传感器装置连接。依据本发明的另一种解决方案的任务在于，提供一种机动车，该机动车包括车辆座椅和构造用于执行前述方法的评估单元。

32、所有结合前述方法阐释的功能、特征和设计方案能以相应的方式也转用于机动车。