Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Substanz in einer Ausatem lüft einer Person.

Aus WO 2017/217936 A1 ist ein elektrischer Roller mit einem an dem Roller angeordneten Alkoholtest bekannt.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine sicherere Teilnahme der Person, insbesondere eines Fahrers eines Fahrzeugs, am Straßenverkehr zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche, durch ein Verfahren nach einem nebengeordneten Anspruch und einem Computerprogrammprodukt nach einem weiteren nebengeordneten Anspruch. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung, insbesondere der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.

Vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Substanz aus einer Ausatemluft einer Person, wobei die Vorrichtung einen Luftkanal, ein Kommunikationselement und einen Sensor umfasst. Der Luftkanal umfasst mindestens eine Eintrittsöffnung und mindestens eine Austrittsöffnung. Beispielsweise wird die Eintrittsöffnung mit einem Abdeckelement verschlossen. Der Sensor ist im Luftkanal angeordnet. Das Kommunikationsmodul ist mit dem Sensor und dem Abdeckelement verbunden. Das Kommunikationselement ist dazu ausgelegt eine drahtlose Verbindung zu einem mobilen Endgerät herzustellen. Die Vorrichtung ist derart ausgebildet, dass sie berührungslos funktioniert.

Bei der Person handelt es sich insbesondere um einen Fahrer eines Fahrzeugs. Bei- spielsweist ist das Fahrzeug ein E-Scooter, E-Bike, Pedelec, Kraftfahrzeug, Motorrad, Arbeitsmaschine, Stapler, Hubwagen, etc. Die Person kann auch eine Bedienperson eines der vorgenannten Fahrzeuge sein.

Bei der Substanz handelt es sich beispielsweise um einen Alkoholgehalt, bestimmt aus der Ausatem lüft der Person, oder um Drogen, z.B. Marihuana, oder andere Mittel, welche in der Ausatem lüft nachweisbar sind. Der Luftkanal ist dazu ausgelegt, dass die Person, insbesondere der Fahrer, in den Luftkanal hineinblasen kann. Insbesondere ist das Abdeckelement mit einem Aktor versehen. Der Aktor ist beispielsweise als ein Elektromotor ausgebildet. Der Sensor arbeitet beispielsweise nach dem Prinzip der Laserspektroskopie, beispielsweise Infrarot-Laserspektroskopie. Der Sensor oder die Sensoreinheit kann in einer Messkammer mit einer polygon-, ellipsenöder kreisförmigen Querschnittsfläche integriert sein, wobei in der Messkammer auf den Innenseiten reflektierend ausgebildete Wände vorhanden sind. Ein Laser strahlt dabei Laserstrahlen in die Messkammer zu dem Sensor ein. Durch die reflektierend ausgebildeten Innenseiten der Wände der Messkammer werden die Laserstrahlen innerhalb der Messkammer mehrfach an den Reflexionsflächen reflektiert. Damit wird eine Weglänge in der Messkammer zurücklegt, die größer als ein Durchmesser der Messkammer ist. Damit wird eine miniaturisierte, in oder an einen Fahrzeug anordenbare Messkammer mit kompakter Baugröße für die Ausatemgas-Analyse in einem Fahrzeug realisiert. Damit wird eine Messkammer bereitgestellt, die trotz geringer Baugröße eine hohe Sensibilität aufweist und daher zur Messung von Substanzen in Ausatem lüft angeordnet an oder in einem Fahrzeug geeignet ist. Ebenso kann der Sensor nach einem anderen Funktionsprinzip arbeiten, welches es erlaubt die Substanz in der Ausatem lüft festzustellen und zu quantifizieren, beispielsweise wie ein Ausatem luftanalysegerät oder ein Alkoholtest. Die Vorrichtung kann dazu ausgelegt sein, mit einem Fahrzeugsteuergerät des Fahrzeugs zusammenzuarbeiten, wobei Informationen über einen Betriebszustand ausgetauscht werden. Das Kommunikationsmodul ist beispielsweise dazu ausgebildet eine Verbindung zu einem Netzwerk, z.B. dem Internet auszuführen. Hierzu umfasst das Kommunikationsmodul eine Sende-/Empfangseinheit welche geeignet ist, elektromagnetische Signale zu senden und zu empfangen. Das Kommunikationsmodul kann als V2X ausgebildet sein. Beispielsweise ist das Kommunikationsmodul dazu ausgelegt, Signale mit Bluetooth, WiFi, ZigBee, LTE, NFC, oder andere Signal- und Datenübertragungsstandards für V2X zu übermitteln. Das Kommunikationsmodul kann eine Verbindung zu einem mobilen Endgerät, z.B. einem Smartphone des Fahrers, aufbauen. Das Kommunikationsmodul kann eine Verbindung zu einem Datennetzwerk, z.B. einer Cloud, einem Speicher oder Programm im Internet oder einem Server aufbauen. Ist die Verbindung aufgebaut, können zwischen Vorrichtung mit Kommunikationsmodul und Datennetzwerk Daten und/oder Informationen ausgetauscht werden. Das Kommunikationsmodul kann beispielsweise mit einem mobilen Endgerät des Fahrers und/oder des Nutzers Zusammenarbeiten.

Vorzugsweise umfasst der Luftkanal zwei Abdeckelemente, wobei der Luftkanal an jedem seiner Enden durch ein Abdeckelement verschlossen wird. Beispielsweise wird der Luftkanal durch die Abdeckelemente witterungsbeständig, insbesondere wasser- und/oder staubdicht abgeschlossen.

In einer Ausführungsvariante ist der Luftkanal winklig ausgeführt. Beispielsweise kann der Winkel ungefähr 90° betragen. In einer weiteren Ausführungsform weist der Luftkanal eine Biegung auf. Beispielsweise kann der Luftkanal zwei oder mehr Biegungen oder Winkel aufweisen. Insbesondere sind die Biegungen oder Winkel mit einem gleichen oder ähnlichen Winkel oder Radius ausgeführt. Beispielsweise sind die Winkel oder Biegungen derart angeordnet, dass ein Eingang und ein Ausgang des Luftkanals gegenüberliegend angeordnet sind. Bevorzugterweise ist der Sensor derart in dem Luftkanal angeordnet, dass der rechtwinklig zur Eingangsöffnung ausgerichtet ist, um ein Verschmutzen zu vermeiden.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist im Luftkanal ein Filter angeordnet. Es können auch mehrere Filter im Luftkanal angeordnet sein. Beispielsweise ein Filter um größere Verschmutzungen, z.B. Partikel, Steinchen, usw. abzufangen und ein weiterer Filter, welcher kleine Partikel, z.B. Tröpfchen oder Staub abfängt.

Weiter kann im Luftkanal ein Ventilator angeordnet sein. Insbesondere um eine Luftströmung durch den Luftkanal zu erzeugen oder eine vorhandene Luftbewegung zu messen. Bei der vorhandenen Luftbewegung kann es sich beispielsweise um die Ausatem lüft des Fahrers handeln, welcher in den Luftkanal hinein pustet.

Weiter kann benachbart zu dem Abdeckelement des Luftkanals ein Leuchtelement angeordnet sein. Beispielsweise ist das Leuchtelement als eine LED ausgeführt, beispielsweise besteht das Leuchtelement aus einem oder mehreren LED-Element. Insbesondere sind die Leuchtelemente kreisförmig um die Öffnung des Luftkanals herum oder streifen- oder bandförmig neben der Öffnung des Luftkanals angeordnet. Beispielsweise kann dem Fahrer durch das Leuchtelement ein Zustand angezeigt werden, z.B. ob die Vorrichtung betriebsbereit ist und/oder eine Verbindung zwischen Kommunikationsmodul und mobilem Endgerät hergestellt wurde. Es können auch mehrere Leuchtelement vorhanden sein, welche ggf. auch Symbole anzeigen können. Zusätzlich zu den Leuchtelementen, oder stattdessen, kann ein Display vorhanden sein, welches Informationen anzeigt.

Beispielsweise ist die Vorrichtung dazu ausgebildet, dass sich auf die Befehlseingabe des Fahrers auf seinem mobilen Endgerät das Abdeckelement in eine zweite Position bewegt. Insbesondere kann der Fahrer das Abdeckelement des Luftkanals über die Befehlseingabe auf seinem mobilen Endgerät öffnen.

Die Vorrichtung kann an einem Lenker oder im Bereich einer Eingabeoberfläche, z.B. neben dem Lenkrad, angeordnet sein. Beispielsweise ist die Vorrichtung an dem Lenker des Elektrorollers angebracht oder in den Lenkervorbau des Rollers integriert. Ebenso kann die Vorrichtung unter einer Sitzbank oder im Bereich eines Gepäckträgers angeordnet sein.

Die Vorrichtung kann beispielsweise an einem Fahrzeug angeordnet sein, welches der Fahrer mieten möchte. Es sollen auch sonstige Gebrauchsüberlassungen durch diese Anmeldung abgedeckt sein.

Weiter kann die Vorrichtung über das Kommunikationsmodul mit einem Eigentümer des Fahrzeugs eine Verbindung herstellen. Bei dem Eigentümer des Fahrzeugs handelt es sich beispielsweise um einen Vermieter von z.B. Elektrorollern, oder um einen Vermieter von sonstigen Fahrzeugen, z.B. Baumaschinen. Insbesondere ist der Eigentümer des Fahrzeugs gleichzeitig der Vermieter des Fahrzeugs.

Weiter umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung der Substanz in der Ausatemluft der Person. Die Person nimmt eine Eingabe auf einem mobilen Endgerät vor. Dann wird das Abdeckelement der Vorrichtung verschoben und so ein Luftkanal der Vorrichtung geöffnet. Die Person pustet in den Luftkanal hinein, es wird ein erster Hinweis auf dem mobilen Endgerät angezeigt. Mittels des Sensors in dem Luftkanal wird die Substanz bestimmt. Dann wird ein zweiter Hinweis auf dem mobilen Endgerät der Person angezeigt.

Weiter können eine Bestimmung und Auswertung der Substanz in der Ausatemluft des Fahrers mittels des Sensors und eines Steuergeräts durchgeführt werden. Alternativ kann die Bestimmung und Auswertung der Substanz in der Ausatemluft des Fahrers durch eine Übertragung der Sensordaten über das Kommunikationsmodul an die Datenbank, beispielsweise an ein Rechenzentrum, gesendet werden. Weiterhin können über das Kommunikationsmodul Daten und/oder Informationen vom Rechenzentrum empfangen werden.

Vorteilhafterweise wird vor dem Hineinpusten der Person in den Luftkanal eine Neutralisierung und Konditionierung des Sensors durchgeführt. Hierzu kann mittels des Ventilators Luft aus der Umgebung des Luftkanals durch diesen hindurch gesaugt und/oder geblasen werden, bis ein vollständiger Luftaustausch stattgefunden hat. Die Neutralisierung der Vorrichtung kann beispielsweise folgenden Ablauf umfassen: Öffnen der Abdeckelemente des Luftkanals, Luft von der Ausgangsöffnung ansaugen und durch die Eingangsöffnung ausblasen. Beispielsweise erfolgt das Ansaugen und Ausblasen durch den Ventilator, welcher im Luftkanal angeordnet sein kann.

Wird bei der Auswertung festgestellt, dass die Substanz in der Ausatemluft einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, wird dies dem Fahrer mitgeteilt. Insbesondere enthält der zweite Hinweis an den Fahrer eine Angabe darüber, ob er zum Führen des Fahrzeugs auf Grund der erfolgten Auswertung berechtigt ist oder nicht. Bei dem vorbestimmten Grenzwert kann es sich beispielsweise um einen gesetzlich festgelegten Wert handeln, bis zu welchem ein Fahrer auch unter Einfluss von Alkohol am Straßenverkehr teilnehmen darf. Die Mitteilung, dass der Grenzwert überschritten ist, kann durch die LEDs an der Vorrichtung erfolgen, und/oder durch die Übermittlung eines Signals auf das mobile Endgerät des Fahrers, auf welchem dann der Hinweis angezeigt wird.

Weiter kann vorgesehen sein, dass wenn der Grenzwert überschritten ist, das Fahrzeug für eine Benutzung durch den Fahrer gesperrt wird. Diesem Fahrer ist es dann nicht mehr möglich einen Mietvorgang des Fahrzeugs weiter fortzusetzen und das Fahrzeug zu starten.

Beispielsweise wird dem Fahrer während des Pustens auf seinem mobilen Endgerät der Zustand oder ein Ablauf angezeigt, insbesondere ob der Fahrer ausreichend lange und/oder kräftig genug gepustet hat und somit ausreichend Ausatemluft für eine Bestimmung der Substanz an den Sensor gelangt ist. Alternativ oder zusätzlich kann das Leuchtelement leuchten und/oder blinken und so anzeigen, ob der Fahrer ausreichend stark pustet und ausreichend lange.

Vorzugsweise wird das Verfahren vor einer Inbetriebnahme des Fahrzeugs oder als einer der ersten Schritte der Inbetriebnahme des Fahrzeugs ausgeführt.

In einer möglichen Ausführung wird eine Identität des Fahrers durch einen Abgleich von z.B. Bilddaten zwischen einem aktuell durch z. B. eine Kamera des mobilen Endgeräts aufgenommenen Bilds und in einer Datenbank des Eigentümers oder Vermieters hinterlegten Bilds erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann mittels eines Nahfeldradars überprüft werden, ob eine Person, insbesondere der Fahrer in den Luftkanal pustet.

Beispielsweise kann die Auswertung der Messung und/oder die Identitätsprüfung in der Cloud oder auf einem Server außerhalb des Fahrzeugs stattfinden. Mittels des Kommunikationsmoduls können beliebige Daten, insbesondere auf Rohdaten des Sensors gesendet werden und empfangen werden. Insbesondere kann die Auswertung und/oder die Identitätsprüfung durch ein maschinenlern-Programm unterstütz ausgeführt werden. Vorzugweise erfolgt die Auswertung und/oder Identitätsprüfung Kl-basiert.

Weiter umfasst die Erfindung ein Computerprogrammprodukt zur Bestimmung der Substanz in der Ausatem lüft der Person. Das Computerprogrammprodukt umfasst Befehle, welche bewirken, dass ein Computer die oben aufgeführten Verfahrensschritte ausführt, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer oder einem Steuergerät oder ähnlichen ausgeführt wird. Weiter ist das Computerprogrammprodukt derart ausgestaltet, dass es mit der oben genannten Vorrichtung, in jeder beliebigen Ausführungsform arbeitet.

Eine Variante umfasst, dass das Computerprogramm zwei geteilt ist, wobei ein erster Teil des Computerprogrammprodukts auf dem mobilen Endgerät ausgeführt wird und ein zweiter Teil des Computerprogrammprodukts in der Vorrichtung.

In einer weiteren Ausführungsform des Computerprogrammprodukts ist eine Eingabe von einer Person erforderlich ist, wobei die Eingabe auf einem mobilen Endgerät der Person erfolgt, wobei daraufhin ein Abdeckelement einer Vorrichtung geöffnet wird, wobei ein Sensor der Vorrichtung aktiviert wird.

Die Eingabe in das Computerprogrammprodukt kann als Einlesen eines Codes, z.B. eines 2-D-Data Matrix Codes erfolgen.

Die Auswertung der Sensordaten zur Bestimmung der Substanz in der Ausatemluft des Fahrers kann über ein maschinenlern-Verfahren erfolgen, z.B. über ein trainiertes neuronales Netz.

In den Figuren sind ein Ausführungsbeispiels und ein beispielhafter Verfahrensablauf dargestellt.

Die Figuren zeigen im Einzelnen:

Figur 1 : eine erfindungsgemäße Vorrichtung,

Figur 2: einen erfindungsgemäßen Verfahrensablauf.

In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 gezeigt. Die Vorrichtung 1 umfasst einen Luftkanal 2, ein Kommunikationselement 3 und einen Sensor 4. Der Luftkanal 2 weist eine Eintrittsöffnung 5 und eine Austrittsöffnung 6 auf. Die Eintrittsöffnung 5 wird mit einem Abdeckelement 7 verschlossen. Das Abdeckelement 7 ist in einer Offenstellung, so dass die Eintrittsöffnung 5 geöffnet ist. Im Luftkanal 2 ist ein Grobfilter 8 und eine Feinfilter 9 angeordnet, welche Partikel aus der Ausatemluft des Fahrers aufhalten. Im Luftkanal 2 ist ein Ventilator 10 angeordnet, welcher eine Luftströmung durch den Luftkanal 2 erzeugen kann. Der Ventilator 10 misst den Luftstrom der Ausatemluft des Fahrers oder saugt Umgebungsluft an, um den Luftkanal 2 zu reinigen. Im Luftkanal 2 ist der Sensor 4 angebracht, welcher eine Substanz in der Ausatemluft des Fahrers detektiert. Der Sensor 4 ist mit dem Kommunikationselement 3 verbunden. Das Kommunikationselement 3 stellt eine Verbindung zu einem Steuergerät 11 her. Über das Steuergerät 11 können Daten, welche der Sensor ermittelt hat zur weiteren Verarbeitung in die Cloud 12 gesendete werden. Ebenso werden Daten aus der Cloud 12 empfangen. Das Steuergerät 11 stellt eine weitere Datenverbindung zu einem mobilen Endgerät 13 des Fahrers bereit. Verbindungen zur Datenübertragung zwischen Steuergerät 11 und Cloud 12 und zwischen Steuergerät 11 und mobilem Endgerät 13 sind durch Pfeile dargestellt. Die Datenverbindung zwischen Kommunikationselement 3 und Steuergerät 11 ist ebenfalls durch Pfeile verdeutlicht. In einer ersten Biegung des Luftkanals 2 ist ein Auffangbehälter 14 angebracht, in welchem sich Partikel, welche bei geöffnetem Abdeckelement 7 in den Luftkanal 2 gelangen können, sammeln. Eine Verbindung zwischen dem Abdeckelement 7 und dem Steuergerät 11 , über welches dem Abdeckelement 7 ein Positionswechsel mitgeteilt wird, ist gestrichelt dargestellt.

In Figur 2 ist ein erfindungsgemäßer Verfahrensablauf dargestellt. In Verfahrensschritt 1 nimmt eine Person, insbesondere ein Fahrer eine Eingabe auf einem mobilen Endgerät vor. In Verfahrensschritt 2 öffnet sich das Abdeckelement des Luftkanals. In Verfahrensschritt 3 wird der Luftkanal mit Luft aus der Umgebung gereinigt und der Sensor wird neutralisiert. Im nächsten Schritt, Verfahrensschritt 4 puste der Fahrer in den Luftkanal hinein. Hat der Fahrer ausreichen Ausatem lüft in den Luftkanal hineingepustet, erscheint in Verfahrensschritt 5 ein Hinweis auf dem mobilen Endgerät.

Bezugszeichen

1 Vorrichtung

2 Luftkanal

3 Kommunikationsmodul

4 Sensor

5 Eintrittsöffnung

6 Austrittsöffnung

7 Abdeckelement

8 Grobfilter

9 Feinfilter

10 Ventilator

11 Steuergerät

12 Cloud

13 mobiles Endgerät

14 Auffangbehälter

V1 Verfahrensschritt 1

V2 Verfahrensschritt 2

V3 Verfahrensschritt 3

V4 Verfahrensschritt 4

V5 Verfahrensschritt 5