DE102005046518B3 - Remote transmission method for detecting biomedical parameters using light reflex pupilography and a mobile communication apparatus such as a mobile telephone - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, biomedizinische Parameter mit Hilfe von Mobilfunk-Geräten zu erfassen und zu übertragen. Dazu wird ein Verfahren der Licht-Reflex-Pupillografie eingesetzt.The The invention relates to a method biomedical parameters with Help from mobile devices too capture and transfer. For this purpose, a method of light-reflex pupillography is used.
Zur Überwachung
und Feststellung biomedizinischer Effekte, wie die zentralnervöse Aktivierung und
darin resultierende medikamentöse
Effekte, die Ermittlung neurologischer Erkrankungen, Schädel-Hirn-Traumata,
Vergiftungserscheinungen und Umfeldbedingter Störungen, werden u.a. Verfahren der
Pupillographie eingesetzt. Während
in der Schlafforschung hierbei insbes. die Infrarot-Pupillographie benutzt
wird, erfolgt die Mehrzahl der Messungen klinischer Effekte mit
Hilfe der Reflexlicht-Pupillographie: hierbei wird die Kontraktion
und Dilatation der Pupille als Reaktion auf spezifische Lichteffekte,
vornehmlich Abfolgen von Lichtblitzen definierter Frequenz und Stärke, erfasst
und analysiert. Die zugehörigen
Verfahren und Geräte
sind bisher stationär und
auf Laboranwendungen beschränkt.
Es sind zwar Methoden und Anwendungen bekannt, die Pupillographie
zur Vigilanzüberwachung
z.B. für
Kraftfahrer einzusetzen. Hierfür
wurden Brillen und Kopfhalterungen, sog. HEDs (Headmounted Eyetracking Devices
[2]) sowie Kameras mit automatischer Nachführung und Fokussierung entwickelt.
Erstere erfordern jedoch erhebliche Einschränkungen im Tragekomfort, letztere
massiven Aufwand für
die Steuerung und sind nur in Anbringungen wie z.B. in Fahrzeug-Cockpits
einsetzbar. Zudem sind derartige Einrichtungen bislang nicht für die Anwendung
der Reflex-Pupillographie ausgelegt. Die Ausführung solcher Geräte erfolgte
bisher zudem als einzelne Entwicklung mit jeweils spezifischer Technologie
und dem entsprechend hohem Kostenaufwand. Zur Untersuchung am Krankenbett
wurde allerdings auch ein Hand-Pupillometer nach Alexandridis [1]
bekannt, das jedoch auf Grund seiner Handhabung nur von Fachärzten bedient
werden soll und in seinen Anzeigen unmittelbar interpretiert werden
muss. Ferner ist aus
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein System der mobilen Erfassung, Registrierung und Übertragung der Ergebnisse der Reflex-Pupillographie zu schaffen, das einfach handhabbar und durch Datenübertragung unabhängig von der Erfassung auswertbar ist, eine sichere Zuordnung der Ergebnisse zu einzelnen Probanden zu Auswertungs- und Nachweiszwecken erlaubt und sich auf durch weite Verbreitung und großindustrielle Herstellung kostengünstige und leicht zu übertragende Technologien bezieht.task The present invention is therefore a system of mobile Registration, registration and transfer the results of reflex pupillography to create that easily manageable and through data transfer independently evaluable by the capture, a secure assignment of the results to individual subjects for evaluation and proof purposes allowed and rely on through widespread and large-scale manufacturing cost-effective and easy to transfer technologies refers.
Dies wird erfindungsgemäß durch die Anwendung einer Technologie erzielt, die als Video-Mobiltelefonie und in sog. Fotohandys zunehmend verbreitet ist: Hierzu wird die in derartigen Handys integrierte, auf das Gesicht des Anwenders gerichtete zweite Videokamera und die in Fotohandys derzeit verbreiteten Blitz-Leuchtdioden, zusammen mit einer spezifischen Fokussiertechnik und die gängige Speicherung im Gerät oder zusätzlichen Speicherkarten, sowie Mobilfunk-Übertragung eingesetzt.This is inventively the application of a technology achieved as video mobile telephony and in so-called camera phones is increasingly common: This is the integrated into such phones, on the face of the user directed second video camera and the current in camera phones Lightning LEDs, together with a specific focusing technique and the common ones Storage in the device or additional Memory cards, as well as mobile radio transmission used.
Zur Fokussierung wird das Objektiv der im Handy integrierten Videokameras – ggf. umschaltbar – mit langer Brennweite und Makro-Voreinstellung ausgeführt. In einfacher Form ist dies durch den Einsatz von Vorsatzlinsen möglich. Die Fokussierung erfolgt, indem ein im Display eingearbeiteter Ring (in einfacher Form eine bedruckte Folienauflage für das Display) mit dem Außenkreis der anvisierten Augen-Iris zur Deckung gebracht wird. Dabei erfolgt die Ausrichtung, wie bei Video-Handys üblich, allein durch die entsprechende Bewegung bzw. Haltung des Geräts. Erfolgt die Fokussierung durch einen Helfer, ist hierfür der Einsatz von Geräten mit doppelten Display oder zwei Objektiven und Beleuchtungdsdioden – wie von einigen Mobilfunkgeräte-Herstellern bereits serienmäßig ausgeführt – vorteilhaft.to Focusing is the lens of the built-in mobile phone video cameras - if necessary, switchable - with a long Focal length and macro preset executed. In a simple form this is possible through the use of additional lenses. Focusing takes place by a ring incorporated in the display (in simple form a printed foil overlay for the display) with the outer circle the targeted eye iris is brought to coincidence. This takes place the orientation, as usual with video phones, only by the appropriate Movement or posture of the device. If the focus is on a helper, this is the mission of devices with dual display or two lenses and lighting diodes - as of some mobile phone manufacturers already executed as standard - advantageous.
Zur Messung wird eine Blitzdiode eingesetzt, wie sie neuere Foto-Handys aufweisen, oder die in Video-Handys integrierte Beleuchtungs-LED zur Emission geeigneter Lichtsignale umfunktioniert. Bei der üblichen Anordnung des Aufnahmeobjektivs für die Videotelefonie neben dem Handy-Display und einem daraus resultierenden Aufnahmeabstand in gewohnter Entfernung zum Ablesen des Displays (30 bis 40 cm), ergibt sich eine ausreichende Blitzwirkung bei normalem Umgebungslicht. Vorzugsweise sollte die Blitzhelligkeit jedoch dem Umgebungslicht entsprechend geregelt werden. Für Präzisionsmessungen ist das Aufsuchen entsprechend abgedunkelter Räume erforderlich, Sonnen- und Scheinwerfer- oder andere blitzende Einstrahlung sind jedoch in jedem Falle zu vermeiden. Um den Einfluss des Umgebungslichtes ferner zu extrapolieren, wird das Steuersignal für die Belichtungs-Steuerung der Kamera unmittelbar vor Emission eines Blitzes abgefragt und neben seiner Funktion der Steuerung der Blitz-Helligkeit als Korrekturfaktor für Umgebungshelligkeit in die Auswertung der Aufnahme (zur Bewertung von Umfang der Pupillen-Kontraktion bzw. -Dilatation) einbezogen.For measuring a lightning diode is used, as they have recent photo phones, or converted into video phones integrated illumination LED for emitting appropriate light signals. In the usual arrangement of the recording lens for video telephony next to the mobile phone display and a resulting recording distance in the usual distance for reading the display (30 to 40 cm), results in a sufficient flash effect in normal ambient light. Preferably, however, the flash brightness should be controlled according to the ambient light. For precision measurements, it is necessary to look for appropriately darkened rooms, but sunlight and headlamps or other sparkling radiation are always present to avoid the trap. In order to further extrapolate the influence of the ambient light, the control signal for the exposure control of the camera is interrogated immediately before the emission of a flash and in addition to its function of controlling the flash brightness as a correction factor for ambient brightness in the evaluation of the recording (to assess the extent of Pupil contraction or dilatation).
Für eine sofortige Auswertung ist die Übertragung der ausgelösten Video-Sequenz auf ein Mobilfunk-Empfangsgerät beim behandelnden Arzt, in der Klinik oder dem medizinische Notfalldienst, sowie im Falle von Medikamenten-Studien bei der CRO (Contract Research Organisation) möglich. Ebenso denkbar ist die Speicherung der Sequenz im Gerät oder auf einem der in Video-Mobilfunkgeräten mittlerweile üblichen Wechselmedien, wie CIRR, SD-Card, Memory-Stick, etc. und spätere Auswertung. Die im Bild mit übertragene Iris kann dabei als Identifikationsmerkmal herangezogen werden, so wie dies bei zahlreichen Iris-Scan-Sicherheitssystemen Anwendung findet. Bei einer automatisierten Sofort-Übertragung als MMS ist ferner der Zeitpunkt der Übertragung nachweisbar. Für den Fall der Speicherung im Gerät oder auf Wechselmedien ist es jedoch auch möglich, die Zeit aus der im Mobilfunkgerät integrierten Uhr mit zu speichern. Ferner ist es in Zusammenarbeit mit dem entsprechenden Mobilfunk-Betreiber möglich, den Standort der Aufnahme aus der Funkzellen-Ortung zu ermitteln. Genauer kann dies durch die Abfrage eines GPS-Moduls im Handy erfolgen, so wie es auch möglich ist, die Speicherung bzw. Übertragung weiterer, durch zusätzlich integrierte Sensoren erfassbare Parameter, wie Umgebengshelligkeit (aus den Kamera-Meßdaten), Temperatur, ggf. Hautfeuchte/Widerstand beim Haltes des Handys, etc. auszuführen.For an immediate Evaluation is the transfer the triggered Video sequence on a mobile radio receiving device at the attending physician, in the Clinic or emergency medical service, as well as in the case of drug trials at the CRO (Contract Research Organization). Also conceivable is the Saving the sequence in the device or on one of the now common in video mobile devices Removable media, such as CIRR, SD card, memory stick, etc. and later evaluation. The in the picture with transferred Iris can be used as an identification feature, as is the case with many iris scan security systems place. In an automated instant transmission as MMS is also the time of the transfer detectable. For the case of storage in the device or on removable media, it is also possible, the time from the im mobile device integrated clock with save. It is also in cooperation with the appropriate mobile operator possible, the location of the recording to determine from the radio cell location. More precisely, this can be done by the Query of a GPS module in the mobile phone, as it is also possible the storage or transmission further, by addition integrated sensors detectable parameters, such as ambient brightness (off the camera measurement data), Temperature, possibly skin moisture / resistance when holding the mobile phone, etc. execute.
Verfahren:Method:
In einer bevorzugten Ausführung erfolgt die Auswertung nach einer raschen Abfolge von Messungen eines Patienten oder Probanden Bei Frobanden medizinischer Studien wird eine Reihe von z.B. 10 Messungen zur Referenz im Vorfeld genommen. Hierauf folgt eine Mittelwertberechnung und die Bestimmung der Standardabweichung.In a preferred embodiment the evaluation is carried out after a rapid sequence of measurements of a Patient or Subject In Froband Medical Studies If a series of e.g. 10 measurements taken for reference in advance. hereupon follows a mean value calculation and the determination of the standard deviation.
Zu Kontrollzwecken wird die gleiche Messung unter Einfluss einer dosierten Menge Alkohols oder relevanter pharmakologischer Wirkstoffe bzw. Drogen wiederholt. Erfasst wird damit die typische Verlangsamung oder Überreaktion der Pupillenkontraktion und -Dilitation. In gleicher Weise können intra-individuelle Reaktionsprofile bei Müdigkeit und unter spezifischen Belastungssituationen gemessen werden.To For control purposes, the same measurement is influenced by a metered Amount of alcohol or relevant pharmacological agents or drugs repeated. This captures the typical slowdown or overreaction pupil contraction and dilation. In the same way, intra-individual Response profiles in case of tiredness and measured under specific stress situations.
Die Nutzung der so gewonnenen Profile kann sowohl zur persönlichen Kontrolle (etwa des Wachzustandes und der Reaktionsfähigkeit, z.B. im Strassenverkehr) genutzt werden. Da eine Mobilfunk-gesteuerte Fernübertragung vorgesehen ist, ist damit aber auch die Überwachung zur Vermeidung erhöhter Unfallgefahren, z.B. bei Fahrern und Piloten möglich, aber auch die Beweisführung bei Drogenkontrollen, Dokumentation bei Unfallopfern, etc.The Use of the profiles thus obtained can be both personal Control (such as wakefulness and responsiveness, e.g. in traffic). As a mobile-controlled remote transmission is provided, but so is the monitoring to avoid increased accident hazards, e.g. possible with drivers and pilots, but also the reasoning in drug tests, documentation of accident victims, etc.
Aus dem Datenpool der Probanden, die vorzugsweise nach Alter und Geschlecht geschichtet ausgewählt sein sollten, kann ein Toleranzprofil für gesunde und unverletzte Personen einer demographischen Einheit ermittelt werden. Aus der medizinischen und pharmazeutischen Literatur sind ferner charakteristische Anomalien der Pupillenreaktionen bekannt, die mit Hilfe der statischen Reflex-Pupillographie ermittelt wurden und auf die Ergebnisse dieses Verfahrens umrechenbar sind. Daraus ist es möglich, bei der Erstversorgung von Unfallopfern und in komatösem Zustand aufgefundenen Personen per Ferndiagnose eines Arztes evtl. lebensrettende Anweisungen zu geben, ohne dass der Helfer oder Sanitäter über entsprechende Erfahrungen oder ein Einschätzungsvermögen der Pupillenreaktion verfügen muss.Out the data pool of the subjects, preferably by age and gender layered selected should be a tolerance profile for healthy and uninjured persons a demographic unit. From the medical and pharmaceutical literature are also characteristic anomalies of the pupil reactions known by means of static reflex pupillography and convertible to the results of this procedure are. From this it is possible in the initial care of accident victims and in a comatose state found persons by remote diagnosis of a doctor possibly lifesaving To give instructions without the helper or paramedics having appropriate Experience or judgment of the Pupil reaction got to.
Die
Erfindung wird an Hand anliegender Zeichnung
Ein
für Video-Telefonie
und MMS geeignetes Mobiltelefon (
- [1] Alexandridis, E., Gräser, K.-H., Helmle, H.: Handpupillometer zur Prüfung der Pupillenlichtreflexe in der Praxis und am Krankenbett. Ophtalmologe 91: 191–193 (1994)
- [2] Zülch, Fischer, Paas, Stowasser: SMI. Teltow 1996, S.2
- [3] Kuhlmann, Jochen (Hrsg.): Pupillography – principles, methods and applications. München (u.a.) Zuckschwerdt, 1999. VII, S 66 ff.
- [4] Myers et al.: Level Dependant Signal Flow in the Light Pupil Reflex. In: Biological Cybernetics, 68/1993, S. 229–234.
- [5] Fairville Medical Options, Inc.: Pupilscan II, A Hand-Held, Cordless Pupillometer. Feb. 12, 1997.
- [6] AMTech GmbH: Introducing CIP: Compact Integrated Pupillograph and Nystagmograph, 2006.
A mobile phone suitable for video telephony and MMS (
- [1] Alexandridis, E., Grasses, K.-H., Helmle, H .: Handpupillometer for the examination of the pupillary light reflexes in the practice and at the sickbed. Ophthalmologist 91: 191-193 (1994)
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