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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schutz von Personen gegen Verletzungen sowie eine Einrichtung zum Schutz von Personen gegen Verletzungen bei Stürzen, bei welchem in Abhängigkeit von Sensorsignalen die Auslösung eines am Körper der Person angebrachten Airbags bewirkt wird.
Knochenfrakturen treten insbesondere bei älteren Menschen vermehrt im Bereich Handgelenk, Schulter und Hüfte auf, wobei die Wahrscheinlichkeit einer Fraktur mit der abnehmenden Belastbarkeit der Knochen, beispielsweise aufgrund von pathologischen Veränderungen der Knochen oder Gelenke zunimmt. Ein prophylaktischer Schutz wurde insofern bereits vorgeschlagen, als insbesondere ältere sturzgefährdete Personen entsprechende gepolsterte Kleidungsstücke zur Verfügung gestellt bekommen, um die Erschütterungen bei einem Sturz entsprechend zu verringern. Alternativ besteht lediglich die Möglichkeit entsprechend höher belastbare Implantate einzusetzen, was jedoch naturgemäss einen chirurgischen Eingriff voraussetzt.
Ein Verfahren zum Verletzungsschutz von Personen, welches ohne die Unannehmlichkeiten eines unförmigen Kleidungsstückes mit entsprechenden Polsterungen auskommt, trägt daher zur Verbesserung der Lebensqualität derartig gefährdeter Personen bei.
Aus der WO 96/13181 A1 ist bereits eine tragbare Einrichtung der eingangs genannten Art bekanntgeworden, welche einen Schutz, insbesondere der Hüften, gewährleisten soll. Bei dieser Einrichtung handelt es sich um einen ausserhalb der Bekleidung getragenen Gürtel, weicher einen Airbag enthält und in nicht aufgeblasenem Zustand zusammengefaltet angelegt wird. Bei der Auslösung muss sich ein derartiger Gürtel zunächst entfalten, um eine hinreichende Fläche für einen gepolsterten Schutz auszubilden und kann durch eine Gaspatrone aufgeblasen werden. Die Auslösung erfolgt bei dieser bekannten Ausbildung durch einen Beschleunigungssensor, wobei bei Beschleunigungen, welche gleich oder grösser der Fallbeschleunigung sind, eine Auslösung erfolgt.
Durch eine entsprechende Anordnung sollen lediglich abwärts gerichtete Bewegungen erfasst werden.
Die bekannte Einrichtung ist zwar wesentlich kleiner als andere bereits vorgeschlagene Einrichtungen, hat jedoch den Nachteil, dass sie zusätzlich zu den Bekleidungsstücken angelegt werden muss. Aus Bequemlichkeit oder Unachtsamkeit kann daher häufig der Fall eintreten, dass der Gürtel dann, wenn er gebraucht würde, nicht angelegt wurde, sodass ein vollständiger Schutz nicht gegeben ist.
Wesentliche Voraussetzung für die Akzeptanz und die Sicherheit ist aber nun, dass das den Airbag tragende Kleidungsstück zwingend angelegt wird und sich in nicht aufgeblasenem Zustand kaum von üblichen Bekleidungsstücken unterscheidet, sodass der Tragekomfort in keiner Weise beeinträchtigt wird. Weiters ist für die Akzeptanz einer derartigen Einrichtung wesentlich, dass tatsächlich Fehlauslösungen mit Sicherheit vermieden werden und ein Aufblasvorgang des Airbags nur dann eintritt, wenn tatsächlich ein kritischer Zustand, welcher einem Fall entspricht, erreicht wird.
Die Erfindung zielt daher darauf ab, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchem in denjenigen Phasen der Fortbewegung einer Person, in weicher ein Sturz nicht zu befürchten ist, der Tragekomfort konventioneller Kleidungsstücke erhalten bleibt und auf unsansehnliche Polsterung verzichtet werden kann. Die Erfindung zielt weiters darauf ab, Fehlauslösungen zu vermeiden und eine Einrichtung bereitzustellen, bei welcher nach dem sicheren Aufblasen zur Abfederung eines Sturzes rasch der ursprüngliche Zustand wiederum erzielt wird, sodass ohne weiteres nach relativ kurzer Zeit neuerlich die Funktionssicherheit des Schutzes wiederum gewährleistet ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfindungsgemässe Verfahren im wesentlichen darin, dass die Beschleunigung wenigstens eines Körperpunktes der Person dreiachsig bestimmt und ausgewertet wird, und der jeweils nach Beginn einer Beschleunigung zurückgelegte Weg überwacht und die Bewegungsbahn ermittelt wird und dass die Auslösung eingeleitet wird, wenn die Bewegungsbahn von einer geraden Linie abweicht. Dadurch, dass die Beschleunigung wenigstens eines Körperpunktes der Person dreiachsig bestimmt und ausgewertet wird, wird die Möglichkeit geschaffen Fehlauslösungen, wie sie beispielsweise beim Abbremsen eines Kraftfahrzeuges aufgrund der gemessenen Verzögerung möglich wären, zu vermeiden, da in diesen Fällen eine lediglich einachsige Verzogerung bestimmt werden kann.
Dadurch, dass nun die Bewegungsbahn ermittelt wird und die Auslösung lediglich dann eingeleitet wird, wenn die Bewegungsbahn von einer geraden Linie abweicht, wird sichergestellt, dass beispielsweise dann, wenn sich eine Person lediglich in einen gepolsterten Sessel fallen lässt, eine Auslösung vermieden wird, da auch in diesen
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Fällen eine im wesentlichen geradlinige Bewegungsbahn zusätzlich zu einem einachsigen Beschleunigungsmesswert detektiert wird. Es kann somit eindeutig erkannt werden, wann ein Körper in den Zustand eines unkontrollierten freien Falles übergeht, da in diesem Fall die Beschleunigung im wesentlichen gleich der Erdbeschleunigung wird und weiters sich die Bewegungsbahn von einer geradlinigen Bahn unterscheidet.
Derartige Beschleunigungssensoren, bei welchen mehrachsige Beschleunigungen erfasst werden, können auch Erschütterungsmesswerte liefern, wobei naturgemäss im Falle eines Aufpralles, welcher zu derartigen Erschütterungen Anlass gibt, die Gefahr einer bereits erfolgten Verletzung nicht mehr mit Sicherheit ausgeschlossen werden kann. Immerhin haben aber Statistiken ergeben, dass ein Abfangen eines Sturzes nach einer erstmaligen Kollision mit einem harten Gegenstand immer noch die Verletzungsgefahr wesentlich herabsetzt, wenn das entsprechende Gelenk den ersten Aufprall noch ohne Schaden überstanden hat.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann noch dadurch weiter verbessert werden, dass die ermittelte Bewegungsbahn mit gespeicherten, bei Stürzen häufig auftretenden Bewegungsbahnen verglichen wird und dass die Auslösung des Airbags eingeleitet wird, wenn die ermittelte Bewegungsbahn einer der gespeicherten Bewegungsbahnen entlang eines Toleranzbereiches folgt. Um Fehlauslösungen eines Airbags zu verhindern, kann zusätzlich aus den Sensorsignalen der seit Beginn der Bewegung zurückgelegte Weg ermittelt werden. Wenn sich eine Person beispielsweise aus geringem Abstand in einen Sessel fallen lässt, wird der in diesem Zusammenhang zurückgelegte Weg wesentlich kleiner sein, als der für eine Verletzungsgefahr wesentlich kritischere Weg, welcher bis zu einem Sturz auf den Boden zurückgelegt wird.
Derartige kurze Wege, welche noch nicht notwendigerweise zu Verletzungen Anlass geben, können daher zur Blockade der Auslösung des Airbags herangezogen werden.
Von wesentlicher Bedeutung ist aber auch, ob eine Person beispielsweise im Falle einer raschen Abwärtsbewegung, wie sie für einen Sturz charakteristisch ist, Ausgleichsbewegungen ausführt, welche die Gefahr einer Verletzung verringern. Zu diesen Ausgleichsbewegungen zählt beispielsweise eine rasche Abwinkelung von Gelenken, welche in der Folge zu einem Abrollen führen kann. Ein derartiges Abrollen vermindert naturgemäss die Verletzungsgefahr und eine rasche Abwinkelung von einzelnen relevanten Gelenken, kann dann, wenn die entsprechenden Messwerte erfasst werden, dazu herangezogen werden, die vorzeitige oder nicht notwendige Auslösung eines Airbags zu verhindern.
Von wesentlicher Bedeutung für die Betriebssicherheit und die Verhinderung unerwünschter Auslösungen eines Airbags ist hiebei in erster Linie aber auch zusätzlich oder gesondert die Erfassung der Abwinkelungsgeschwindigkeit von Gelenken, wobei die kumulierte Auswertung einzelner oder aller dieser Messwerte eine hinreichende Genauigkeit für die Auslösung eines Airbags ergibt, sodass der Airbag tatsächlich nur dann zündet bzw. auslöst, wenn ein hohes Ausmass an Verletzungsgefahr registriert wird.
Eine derartige rasche Abwinkelung der Gelenke geht aber unmittelbar in die errechnete Bewegungsbahn ein, welche in solchen Fällen von einer geraden Linie abweicht, sodass gesonderte Sensoren für die Abwinkelung von Gelenken nicht erforderlich sind. Mit Vorteil wird daher das erfindungsgemässe Verfahren so durchgeführt, dass aus den Sensorsignalen der seit Beginn der Bewegung zurückgelegte Weg ermittelt wird und bei Unterschreiten eines Grenzwertes für diesen Weg die Auslösung des bzw. der Airbags verhindert wird, wobei vorzugsweise für die Auswertung der Bewegungsbahn eine Kurve ermittelt wird, deren Mittelpunkt im Bereich der Ferse oder Sohle der zu schützenden Person angenommen wird und dass im Falle einer ermittelten Kreisbahn die Auslösung der Airbags vorgenommen wird.
Die Berücksichtigung von Grenzwerten für den zurückgelegten Weg ist insbesondere bei Personen von Bedeutung, welche sich aus Bequemlichkeit gerne in einen Lehnstuhl oder Fauteuil fallenlassen, da in diesen Fällen der bei einem derartigen freien Fall zurückgelegte Weg unterhalb des Grenzwertes für die Auslösung liegt und daher Fehlauslösungen des Airbags verhindert. Die Definition eines Bahnmittelpunktes erfordert naturgemäss eine einmalige Justierung auf die Grösse der jeweiligen zu schützenden Person, da sich der Radius einer kritischen für einen freien Fall charakteristischen Bahn in Abhängigkeit von der Körpergrösse verändert.
Um nun sicherzustellen, dass der kurzfristig ausgelöste Airbag innerhalb einer gewissen Zeit wiederum in seine Ausgangsposition zurückkehrt, genügt es den im Airbag aufgebauten Druck über ein Drosselventil oder durch poröse Wandungen des Airbags wiederum abzubauen, sodass nach einer vorbestimmten Zeit neuerlich die volle Betriebsbereitschaft und Funktionsfähigkeit
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sichergestellt ist. Dabei ist es naturgemäss notwendig, dass die das Treibmedium für den Airbag in komprimierter Form speichernde Patrone ausgewechselt wird. Alternativ kann der Patrone auch ein gesteuertes Ventil nachgeschaltet werden, welche die Entleerung der Patrone unterbricht, sodass eine Patrone für mehrere Aufblaszyklen verwendet werden kann.
Die erfindungsgemässe Einrichtung zum Schutz von Personen gegen Verletzungen bei Stürzen mit einem in Abhängigkeit von Sensorsignalen auslösenden Airbag ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung wenigstens eine aufblasbare Airbagkammer, die in einem den Körper umschliessenden Unterbekleidungsstück, wie z.
B. einer Hose oder einem Shirt anordbar ist, und wenigstens einen Sensor umfasst, der zur dreiachsigen Ermittlung der Beschleunigung eines Körperpunktes der Person geeignet ist und dass eine Auswerteschaltung vorgesehen ist, in welcher aus den Sensorsignalen die Bahn einer beschleunigten Bewegung errechnet wird und mit einer geradlinigen oder einer gespeicherten Bewegungsbahn verglichen wird, um ein Signal zur Auslösung des Airbags zu generieren, wobei die rasche neuerliche Betriebsbereitschaft dadurch sichergestellt werden kann, dass der Airbag mit luftdurchlässigen Wänden oder wenigstens einem Drosselventil für den kontrollierten Druckabbau nach einer Auslösung ausgestattet ist.
Dadurch, dass die aufblasbare Airbagkammer unmittelbar in einem Shirt oder einer Unterhose angeordnet ist, wird sichergestellt, dass auf das Anlegen der Einrichtung zum Schutz nicht vergessen werden kann, wobei naturgemäss für die Akzeptanz eines derartigen Kleidungsstückes wesentlich ist, dass flächige Polster aus entsprechend flexiblem Material zum Einsatz gelangen, welche nach dem Anlegen und vor dem Auslösevorgang den gleichen Tragekomfort wie konventionelle Unterbekleidungsstücke bieten. Prinzipiell ist für einen effizienten Schutz ein relativ kleiner korrekt positionierter Polster ausreichend, dessen Querschnitthöhe in aufgeblasenem Zustand weniger als 1 cm betragen kann, um einen wirksamen Schutz bereits zu gewährleisten.
Mit Vorteil ist die Ausbildung erfindungsgemäss so getroffen, dass der Beschleunigungssensor ab einer Beschleunigung von 0,8 g ein Signal generiert, welches in Abhängigkeit von der gemessenen Winkelstellung und/oder des zurückgelegten Weges den Auslösemechanismus betätigt.
Beschleunigungen, deren Messwert hinreichend weit von der Erdbeschleunigung entfernt ist, sind für die Verletzungsgefahr insofern unkritisch, als es sich offensichtlich nicht um einen Sturz oder freien Fall handelt. Wenn zusätzlich gemeinsam mit einer derartigen Überschreitung der zulässigen Beschleunigung die Winkelstellung und/oder der zurückgelegte Weg erfasst wird, lässt sich der Auslösemechanismus exakt auf die jeweiligen Bedürfnisse anpassen, wobei Fehlauslösungen in hohem Masse verhindert werden können. Wesentlich ist in jedem Fall die Errechnung der Bewegungsbahn, da diese Auswertung die höchste Zuverlässigkeit gegen Fehlauslösungen gewährleistet.
Das Sicherheitsbekleidungsstück kann in einfacher Weise so ausgebildet sein, dass die Airbags im Bereich der Schulter und/oder des Gesässes angeordnet sind.
Eine weitere Verbesserung der Auslösecharakteristik und Verringerung der Gefahr von Fehlauslösungen lässt sich dadurch realisieren, dass wenigstens zwei mehrachsige Beschleunigungssensoren in unterschiedlichem Abstand vom unteren Ende des Kleidungsstückes angeordnet sind, deren Messwerte gesondert ausgewertet und miteinander verglichen werden. Mit einer derartigen Ausbildung können beispielsweise Erschütterungen, welche sich unterschiedlich auf Oberkörper und Unterkörper auswirken, wie dies beispielsweise bei Busfahrten oder Autofahrten der Fall ist, durch einen entsprechenden Algorithmus ausgefiltert werden, sodass Fehlzündungen bei derartigen unkritischen Zuständen vermieden werden.
Um nun zu verhindern, dass der Airbag bei seinem Auslösen selbst zu Verletzungen Anlass gibt, ist mit besonderem Vorteil die Ausbildung so getroffen, dass die Airbags die zu schützenden Gelenke, wie z. B. Hüfte, Schulter od.dgl., symmetrisch umgreifen. Eine derartige symmetrische Belastung von Problemzonen führt zu einer entsprechenden Stabilisierung und Verringerung der Verletzungsgefahr.
Eine weitere Verbesserung der Präzision der Auslösung lässt sich dadurch erzielen, dass zusätzlich wenigstens ein Drucksensor im Sohlenbereich eines Schuhes angeordnet ist. Auf diese Weise kann ein Verlust des Bodenkontaktes und damit die Gefahr eines Falles rasch erkannt werden und gleichzeitig ein zusätzlicher Anhaltspunkt für den Mittelpunkt der errechneten Bewegungsbahn gewonnen werden.
Mit Vorteil sind die Sensoren, die Auswertelogik und die Auslöseventile für das Aufblasen des
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oder der Airbags über Funkkontakt miteinander verbunden, sodass insgesamt eine Einrichtung zum Schutz von Personen geschaffen wird, deren Tragekomfort sich von konventionellen Kleidungsstücken in keiner Weise unterscheidet, wodurch die Akzeptanz und die tatsächliche Sicherheit wesentlich erhöht wird.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Verfahren zum Schutz von Personen gegen Verletzungen bei Stürzen, bei welchem in Ab- hängigkeit von Sensorsignalen die Auslösung eines am Körper der Person angebrachten
Airbags bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigung wenigstens eines
Körperpunktes der Person dreiachsig bestimmt und ausgewertet wird, und der jeweils nach Beginn einer Beschleunigung zurückgelegte Weg überwacht und die Bewegungs- bahn ermittelt wird und dass die Auslösung eingeleitet wird, wenn die Bewegungsbahn von einer geraden Linie abweicht.