DE3617012A1

DE3617012A1 - Monitoring device, especially for sleeping infants

Info

Publication number: DE3617012A1
Application number: DE19863617012
Authority: DE
Inventors: Heinrich Prof. Dr-Ing. 4750 Unna Reents
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-05-23
Filing date: 1986-05-21
Publication date: 1986-11-27

Abstract

In order to permit monitoring, especially of sleeping infants, there is proposed a device which is characterised by a sensor (201) to be arranged at least over approximately the whole surface of the mattress of a cot or the like for recording of the breathing activity and/or the pulse rate of the child lying in it. <IMAGE>

Description

Vorrichtung zur Überwachung, insbe- Device for monitoring, in particular

sondere von Kleinkindern während des Schlafs Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung, insbesondere von Kleinkindern während des Schlafs. particularly of small children during sleep The invention relates to a device for monitoring, especially of small children during sleep.

Gegenstand der Erfindung ist eine Sicherheitseinrichtung zur Überwachung von Menschen und ggf.- auch Tieren. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Sicherheitseinri#chtung, die verhindern soll, daß Menschen, insbesondere Kleinkinder, in unbeobachteten Augenblicken im Bett sterben.The invention relates to a safety device for monitoring of humans and possibly also animals. In particular, the invention relates to a safety device which is to prevent people, especially small children, from unobserved moments die in bed.

Insbesondere bei Kleinkindern ist diese bisher medizinisch noch wenig erklärbare Möglichkeit als Krippentod bezeichnet.In particular in the case of small children, this has so far been medically little explainable possibility known as crib death.

Jährlich sterben in der Bundesrepublik Deutschland ca. 2000 Babys den Krippentod.Every year around 2000 babies die in the Federal Republic of Germany the crib death.

Bei einer Geburtsrate von ca. 600000 Kindern pro Jahr entspricht dies einem Todesrisiko von 0,33 %.This corresponds to a birth rate of around 600,000 children per year a risk of death of 0.33%.

Dieses Risiko ist außerordentlich hoch.This risk is extremely high.

Zum Vergleich beträgt das Todesrisiko im Straßenverkehr (12000 Tote bei ca. 25 Millionen Kraftfahrzeugen) ca. 0,5 m0~ Die Wahrscheinlichkeit des Krippentodes ist also bezogen auf den betreffenden Personenkreis um den Faktor 10 höher.In comparison, the risk of death in road traffic is (12,000 deaths in approx. 25 million vehicles) approx. 0.5 m0 ~ The probability of the crib death is related to the group of people concerned by the factor 10 higher.

Die Ursachen des Krippentodes sind bislang weitgehend unbekannt. Tatsache ist jedoch, daß bei einer rechtzeitigen Durchführung einer Wiederbelebung die Todesrate sehr stark gesenkt werden kann. Dies haben Untersuchen in den USA ergeben. Es kommt also wesentlich darauf an, rechtzeitig den Atemstillstand bezw. Herzstillstand zu erkennen, um die Wiederbelebung so frühzeitig wie möglich einleiten zu können.The causes of death in the crib are largely unknown. fact is, however, that if a resuscitation is carried out in a timely manner, the death rate can be reduced very much. This has been shown by studies in the USA. It is coming So it is essential that respiratory arrest resp. Cardiac arrest too recognize in order to be able to initiate the resuscitation as early as possible.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die bei kostengünstiger Herstellung einfach eingesetzt werden kann und frühzeitig den Ate#st'-.llstand bezw.Proceeding from this, the invention is based on the object of a device to create that can be easily used with inexpensive production and at an early stage the status or

den Herzstillstand oder auch den Krlppentod vor#ereitende Symptome erfassen und entsprechende Signale auslösen kann.Symptoms preparatory to cardiac arrest or cripple death capture and appropriate Can trigger signals.

Die Lösung dimer Aufgabe ist gekennzeichnet durch einen mindestens etwa ganzflächig auf der Matratze eines Kinderbettes oder dergleichen anzuordnenden Sensor zur Erfassung der Atmungstätigkeit und/oder des Pulsschlages des darauf zu legenden Kindes.The solution to the dimer problem is characterized by at least one to be arranged approximately over the entire area on the mattress of a cot or the like Sensor for detecting the breathing activity and / or the pulse rate of the approaching laying child.

Die Funktion dieser Vorrichtung ist wie folgt: Der zu überwachende Mensch, beispielsweise ein Kleinkind, wird auf diesen Sensor gelegt.The function of this device is as follows: The one to be monitored A person, for example a toddler, is placed on this sensor.

Bedingt durch das Atmen erweitert bezw.Due to breathing expanded resp.

verengt sich der Brustkorb. Diese Veränderung wird . auf den Sensor übertragen und von diesem erfaßt. Auf diese Weise kann bei Ausbleiben der erforderlicnen Signale der Sensor nachgeschaltete uberwachungsorgane aktivieren. Bevorzugt ist dabei da# der Sensor in eine flexible glatt integriert ist.the chest narrows. This change will. on the sensor transmitted and captured by this. In this way, if the required Activate the signals from the sensor downstream monitoring devices. Is preferred because the sensor is integrated into a flexible smooth.

Weiterhin kann vorteilhaft sein, daß die flexible Matte mehrteilig ausgebildet ist.It can also be advantageous that the flexible mat consists of several parts is trained.

Hierdurch können mehrere unabhängige flexible Matten mit entsprechenden Sensoren unterhalb oder neben dem zu überwachenden Menschen angebracht werden. Die flexiblen unabhängigen Elemente können auch in einer einzigen Matte zusammengefaßt sein. In Weiterbildung wird vorgeschlagen, daß parallel zur Mattenfläche zwei durch eine Isolierschicht voneinander getrennte Sensorbestandteile in Form von elektrisch leitenden Materialien angeordnet sind.This allows several independent flexible mats with corresponding Sensors are attached below or next to the person to be monitored. the flexible independent elements can also be combined in a single mat be. In a further development it is proposed that two through parallel to the mat surface an insulating layer separate sensor components in the form of electrical conductive materials are arranged.

Weiterhin ist vorteilhaft, wenn die Sensorbestandteile als Kondensatorplatten eines Kondensators ausgebildet sind.It is also advantageous if the sensor components are used as capacitor plates a capacitor are formed.

Vorteilhaft kann auch sein, wenn die Sensorbestandteile als Wicklungen einer Induktonsspule ausgebildet sind.It can also be advantageous if the sensor components are used as windings an inductor coil are formed.

Darüber hinaus ist vorteilhaft, daß die Sensorbestandteile von Kunststoffolien isoliert umhüllt sind und zwischen den beiden parallel zueinander angeordneten Sensorbestandteilen ein abstandhaltendes, flexibles die Kapazität bezw. Induktivität beeinflußendes Medium angeordnet ist.It is also advantageous that the sensor components are made of plastic films are insulated and encased between the two sensor components arranged parallel to one another a spacing, flexible capacity respectively. Affecting inductance Medium is arranged.

Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, daß der Sensor aus mehreren Strömungsmittelkammern besteht, wobei die Strömung als Parameter benutzt wird.Alternatively or additionally it can be provided that the sensor is off consists of several fluid chambers, using the flow as a parameter will.

Die durch die Atmung oder auch den Pulsschlag erzeugte Veränderung wird von den entsprechenden Sensoren erfaßt und führt dort zu einer Veränderung beispielsweise der Kapazität, da sich der Abstand zwischen den parallel zueinander angeordneten Sensorbestandteilen ändert oder aber der Induktivität der auf den Sensorbestandteilen aufgebrachten Windungen an Ober- und Unterseite ändert oder aber die Strömungsverhältnisse in der Matte ändern sich durch den Atemvorgang. In Weiterbildung wird vorgeschlagen, daß der Sensor elektrisch mit einem meßwertaufnehmenden Gerät und einem meßwertvergleichenden Gerät verbunden ist.The change caused by breathing or the pulse rate is detected by the corresponding sensors and leads to a change there for example the capacitance, since the distance between the parallel to each other arranged sensor components changes or the inductance of the sensor components applied turns on the top and bottom changes or else the flow conditions in the mat change as a result of the breathing process. In further training it is proposed that the sensor be electrically connected to a measuring device and a device comparing measured values is connected.

Weitere vorteilhafte Merkmale sind in den Ansprüchen 10 bis 14 bezeichnet. Im Falle, daß eine Veränderung der Kapazität, der Induktivität oder der Strömungsverhältnisse unterbleibt, gibt die Auswerteeinheit ein Signal. Die Auswerteeinheit kann selber mit eigener Intelligenz ausgestattet sein.Further advantageous features are specified in claims 10 to 14. In the event that there is a change in the capacitance, the inductance or the flow conditions If not, the evaluation unit gives a signal. The evaluation unit can itself be endowed with their own intelligence.

Durch Speicherung der Meßergebnisse über mehrere Zeitintervalle und Vergleich mit dem aktuellen Wert kann die Auswertelogik frühzeitig erkennen, in wie weit sich die Atmungstätigkeit verlangsamt (Rythmus und/ oder Frequenz), die Amplitude der Atmung sich verändert oder durch ein abruptes Fehlen des Signals zu erkennen ist, daß das Baby oder der Mensch aus dem Bett genommen wurde. Der Sensor ist in Verbindung mit der Speicher- und Auswertelogik derart sensibilisierbar, daß sogar neben der Überwachung der btmungstätigkeit eine Überwachung des Pulsschlages ermöglicht ist.By storing the measurement results over several time intervals and The evaluation logic can recognize the comparison with the current value at an early stage, in how far the breathing activity slows down (rhythm and / or frequency), the Breathing amplitude is changing or by an abrupt one Miss of the signal can be seen that the baby or the person has been taken out of bed became. In connection with the storage and evaluation logic, the sensor can be sensitized in such a way that that in addition to monitoring the breathing activity, monitoring the pulse rate is made possible.

Aufgrund eigener Intelligenz bedarf die Vorrichtung keiner Nachiustierung, sondern sie justiert sich selbst.Due to its own intelligence, the device does not require any readjustment, but it adjusts itself.

Der Vorteil dieser Lösung gegenüber bisher verfügbaren Systemen ist folgender: Bei der Überwachung des Pulsschlages mittels einer Sonde ist eine direkte Verbindung zwischen dem Menschen und dem Meßgerät unumgänglich. Dafür muß eine Sonde am Körper befestigt werden. Viele Eltern werden diesem Verfahren aus erklärlichen Gründen nicht zustimmen, da zum einen der Schlaf des Kindes behindert wird und zum anderen das Kind sich in den Meßschnüren verwickeln könnte. Die Verwendung eines mikrophon ist nicht bezw. nur bedingt geeignet. da zum einen die Entscheidungseinheit fehlt, zum anderen die Laute im Umfeld gleich zu einem gefährlichen Fehlalarta führen können. Der Geräuschpegel ist nämlich immer vorhanden und die Auswerteeinheit schließt daraus auf das Vorhandensein einer Atmung, auch wenn diese gar nicht mehr vorhanden ist.The advantage of this solution over previously available systems is the following: When monitoring the pulse rate by means of a probe, a direct Connection between the person and the measuring device is essential. A probe must be used for this attached to the body. Many parents will explain this procedure from Reasons not to agree, because on the one hand the sleep of the child is hindered and on the other hand others get the child entangled in the measuring cords could. the Use of a microphone is not resp. only suitable to a limited extent. on the one hand the Decision-making unit is missing, on the other hand the sounds in the environment turn into a dangerous one False Alarta can lead. The noise level is always there and the The evaluation unit concludes from this that breathing is present, even if it is no longer exists.

Die Verwendung eines Ultraschallgerätes könnte aufgrund der laufend vorhandenen Schallschwingungen zu einer Beeinträchtigung des Schlafverhaltens des Kindes führen.The use of an ultrasound machine could be due to ongoing existing sound vibrations to an impairment of the sleep behavior of the Child.

Die Verwendung eines Infrarotsensors könnte ggf. zu spät zu einem Alarm führen, da der Körper eine bestimmte Zeit zur Abkühlung benötigt, wenn die Herztätigkeit aufgehört hat. Die Anzeige würde also in jedem Fall zu spät erfolgen.Using an infrared sensor could possibly be too late for one Alarm, as the body needs a certain amount of time to cool down when the Cardiac activity has stopped. In any case, the notification would be too late.

Der Ereindung liegt ferner die-Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die überwiegend im Bereich Prophylaxe eingesetzt werden kann, also kostengünstig ist und eine einfache und solide Handhabung ermöglicht. Ebenso sollte das Gerät zum klinischen Einsatz brauchbar sein. Die technischen Anforderungen, die an die erfindungsgemäße Vorrichtung gestellt werden, sind folgende: Die Vorrichtung sollte Alarm geben, wenn innerhalb eines vorgegebenen, frei wählbaren Zeitintervalls keine Atmung erfolgt ist.The invention is also based on the task of a device to create that can mainly be used in the field of prophylaxis, so is inexpensive and enables simple and solid handling. Likewise should the device must be suitable for clinical use. The technical requirements which are placed on the device according to the invention are as follows: The device should give an alarm if within a specified, freely selectable time interval no breathing has occurred.

Anstelle des Begriffes Atmung ist auch eine andere Funktion, beispielsweise Pulsschlag, einzusetzen.Instead of the term breathing there is also another function, for example Pulse rate.

Die erforderlichen Messungen sollen berührungslos durchgerührt werden, in der Art, daß Sensoren auf keinen Fall unmittelbar am Körper des Menschen oder des Kindes befestigt werden müssen. Weiterhin soll die Vorrichtung so ausgeführt sein, daß sie der Unterkühlungsgefahr von Säuglingen entgegenwirkt. Ein Bettnässen eines Kindes oder dergleichen sollte die Funktion der Vorrichtung nicht beeinträchtigen. Die Vorrichtung muß in weiten Bereichen ohne zusätzliche Justage gewichtsunabhängig arbeiten, da insbesondere bei Kleinkindern und Säuglingen mit einer ständgen Gewichtszunahme zu rechnen ist. Eine "Verkabeaung" des Kindes mit der unbewußten hngsc der Verle#zbarkei= sollte ver:n-eden werden. Die Vorrichtung muß ei:l-ac: zu bedienen sein, in der einfachsten Form durch einen Ein- und Ausschalter. Die Vorrichtung sollte eingebaute Testfunktionen haben, das heißt, es soll Alarm gegeben werden, wenn die Verbindung zwischen Sensor und Auswerteeinheit unterbrochen ist. Es sollte auch Alarm gegeben werden, wenn eine Unterbrechung in der Verstärkereinheit, die der Auswerteeinheit vorgelagert ist, erfolgt. Der Alarm sollte optisch und akustisch angezeigt werden.The required measurements should be carried out without contact, in the way that sensors in no case directly on the human body or of the child must be attached. Furthermore, the device should be carried out in this way be that it counteracts the risk of hypothermia in infants. A bed-wetting a child or the like should not impair the function of the device. The device must be independent of weight over a wide range without additional adjustment work, especially in small children and infants with a constant weight gain is to be expected. A "wiring" of the child with the unconscious suspicion of vulnerability should be ver: n-eden. The device must be ei: l-ac: to use in the simplest form by an on / off switch. The device should have built-in test functions, i.e. an alarm should be given, if the connection between the sensor and the evaluation unit is interrupted. It should alarm will also be given if there is an interruption in the amplifier unit that the evaluation unit is upstream, takes place. The alarm should be visual and audible are displayed.

Die Atemtätigkeit der zu überwachenden Person sollte auch nachts durch eine nach Farbe und Helligkeit ansprechende Beleuchtung deutlich erkennbar sein. Im Falle eines Netzausfalles soll ein Notbetrieb möglich sein, beispielsweise durch den Einsatz wieder aufladbarer Akkumulatoren. Die Aufladung sollte dabei automatisch während des Netzbetriebes erfolgen. Im Falle des Notbetriebes/Batteriebetriebes sollte das Netz zur Minimierung des Stromverbrauches nur die Notanzeige ausführen, nämlich optische Anzeige der Atmung und optischer und akustischer Alarm. Der Benutzer sollte durch die veränderte Anzeige den veränderten Betrieb (Notbetrieb) deutlich erkennen können, und zwar durch Ausfall der Netzbetriebsleuchte sowie durch Ausfall der Leuchtdiode zur Anzeige der Atmung.The breathing activity of the person to be monitored should also continue at night lighting that is appealing in terms of color and brightness must be clearly recognizable. In the event of a power failure, emergency operation should be possible, for example through the use of rechargeable batteries. The charging should be automatic take place during network operation. In the case of emergency operation / battery operation the network should only run the emergency display to minimize power consumption, namely visual display of breathing and visual and acoustic Alarm. The changed display should indicate the changed operation (Emergency operation) can be clearly recognized by failure of the mains operation light as well as failure of the light-emitting diode to indicate breathing.

Der zusätzliche Betrieb der Vorrichtung über eine externe Batterie, beispielsweise eine 12 Volt-Autobatterie, sollte möglich sein. Die Vorrichtung sollte im Niedervoltbetrieb arbeiten (12 Volt).The additional operation of the device via an external battery, for example a 12 volt car battery should be possible. The device should work in low voltage mode (12 volts).

Bei einem Defekt des Netzteiles sollte die Verbindung zwischen Netzteil und Schaltung automatisch unterbrochen werden und das Gerät sollte automa-isc:a und erkennbar auf Notbetrieb umschalten. Die Vorrichtung sollte einen Geräuschübertragungsmelder beinhalten. Dieser Übertragungsmelder sollte in der Lage sein, die normalen Babygeräusche, den Alarm, ausgelöst durch Atemunregelmäßigkeiten,.auch in entfernte Räume der Wohnung zu melden. Der Geräuschübertragungsmelder sollte die Möglichkeit der Selektion besitzen, das heißt, falls von den Eltern gewünscht, sollte er fähig sein, nur den Alarm über Atemstillstand zu übertragen,wobei dieser Alarm über den Atemstillstand nicht unbeabsichtigt ausselektiert werden können darf. Die Vorrichtung sollte auch unabhängig vom Betrieb des Geräuschmelders betrieben werden können. Der Geräuschmelder muß auch in der Lage sein, unabhängig von der Überwachungseinrichtung zu arbeiten.If the power supply unit is defective, the connection between the power supply unit and circuit are automatically interrupted and the device should automa-isc: a and switch to emergency operation. The device should have a sound transmission detector include. This transmission alarm should be able to detect normal baby noises, the alarm, triggered by breathing irregularities, even in distant Report rooms of the apartment. The sound transmission detector should be able to possessing selection, that is, if desired by parents, he should be capable be to transmit only the respiratory failure alarm, this alarm being transmitted through the It must not be possible to unintentionally select respiratory arrest. The device should also be able to operate independently of the operation of the noise alarm. The noise alarm must also be able to operate independently of the monitoring device to work.

Das Lösungsprinzip ist in den Patentansprüchen dargestellt.The principle of the solution is presented in the claims.

Das Überwachungssystem im wesentlichen aus den drei Komponenten Matratze, Auswert- und Alarrneinheit sowie Alarmübertragungseinrichtung. Die .Alarmübertragungseinrichtung kann in einem gemeinsamen Gehäuse mit der Auswerte- und Alarmeinheit integriert sein.The monitoring system essentially consists of the three components mattress, Evaluation and alarm unit as well as alarm transmission device. The .alarm transmission device can be integrated in a common housing with the evaluation and alarm unit.

Im Bereich der Sensorik kommt ein kapazitiver Sensor zum Einsatz. Bedingt durch die Atmung des Kindes erweitert sich oder verengt sich der Brustkorb. Bei einem erweiterten Brustkorb wird der Druck pro Flächeneinheit geringer. Die Folge daraus ist eine Kapazitätsänderung. Durch die Atmungsvorgänge werden somit Spannungsänderungen verursacht. Die Spannungsänderungen sind außerordentlich klein, so daß sie einer extrem hohen Verstärkung bedürfen. Im realisierten Fall gemäß Ausführungsbeispiel erfolgt die Verstärkung etwa 1 Millionen-fach. Diese hohe Verstärkung läßt sich nur durch den Einsatz von Differenzverstärkern realisieren. Dabei sind die Einflüsse fremder Felder durch entsprechende Abschirmmaßnahmen sowie durch die Verwendung von geeigneten Hoch- und Tiefpässen zu minimieren. Bei der Alarmübertragungseinrichtung kann auf handelsübliche Geräte zurückgegriffen werden. Es bedarf hierzu lediglich der Ankopplungsmöglichkeit, um eine sichere Übertragung zu gewährleisten.A capacitive sensor is used in the area of sensor technology. The chest expands or narrows as a result of the child's breathing. With an enlarged chest, the pressure per unit area is lower. the The consequence of this is a change in capacity. The breathing processes are thus Causes voltage changes. The voltage changes are extremely small, so that they require an extremely high gain. In the realized case according to the exemplary embodiment the amplification takes place about 1 million times. This high gain can can only be realized through the use of differential amplifiers. Here are the influences external fields through appropriate shielding measures as well as through the use of suitable high and low passes. At the alarm transmission facility can commercially available devices can be used. All that is required is the Coupling option to ensure safe transmission.

Der Sensor ist in Form einer Matratze ausgebildet.The sensor is designed in the form of a mattress.

Um die hohe Empfindlichkeit realisieren zu können, ist die Matratze mehrlagig ausgeführt. Sie ist eingehüllt in eine dünne PVC-Folie, welche der Hygiene und der Isolation der Elektrik gegenüber dem Kind dient.In order to be able to realize the high sensitivity, the mattress executed in several layers. It is wrapped in a thin PVC film, which is hygienic and serves to isolate the electrical system from the child.

Das elektrische Feld baut sich zwischen der mittleren Alufolie 1 und den beiden äußeren Alufolien 3a und 3b einerseits sowie zwischen der Abschirmung 4 und den beiden äußeren Alufolien 3a und 3b andererseits auf.The electric field builds up between the middle aluminum foil 1 and the two outer aluminum foils 3a and 3b on the one hand and between the shield 4 and the two outer aluminum foils 3a and 3b on the other hand.

Durch die Parallelschaltung von vier Kondensatoren wird eine Erhöhung der Empfindlichkeit erreicht. Dies ist in Figur 1 schematisch gezeigt. Die Abschirmfolie ist innen isolierend und außen leitend. Sie ist ebenso wie die mittlere Folie 1 auf Massepotential gelegt. Die Abschirmfolie 4 erfüllt damit die Funktionen: es kann kein elektrisches Feld von innen nach außen und von außen nach innen dringen; sie gibt der Matratze ein gutes, homogenes Aussehen; durch die Erdung der Matte stellt sie die zweite Schutzstufe für das Kind gegenüber potentiellen Überspannungen dar; sie erfüllt Kondensatorfunktion gegenüber den Kondensatorplatten 3a und 3b; sie dient der Rückstrahlung der Körperwärme, was einen zusätzlichen Nutzen bei Neugeborenen darstellt, die leicht an Unterkühlungsgefahr leiden.By connecting four capacitors in parallel there is an increase the sensitivity achieved. This is shown schematically in FIG. The shielding film is insulating on the inside and conductive on the outside. She is the same as the middle slide 1 placed on ground potential. The shielding film 4 thus fulfills the Functions: there can be no electrical field from inside to outside and from outside to penetrate inside; it gives the mattress a good, homogeneous appearance; through the grounding the mat represents the second level of protection for the child against potential Overvoltages; it fulfills a capacitor function in relation to the capacitor plates 3a and 3b; it is used to reflect body heat, which is an additional benefit in newborns who are easily susceptible to hypothermia.

Die Kondensatorplatten 3a und 3b sind in Form einer beidseitig leitenden Folie aufgebaut. Alle Folien (beispielsweise Aluminiumfolien) sind gegen Verschieben durch doppelseitige Klebestreifen gesichert. Die Klebestreifen sind nur punktuell angebracht, um die Empfindlichkeit der Matte insgesamt nicht herabzusetzen. Der Abstand zwischen den Kondensatorplatten (Alufolie) 3a und 3b wird durch ein abstandhaltendes Medium hergestellt. Die Verbindung zum Gerät erfolgt über ein abgeschirmtes Koaxialkabel und Diodenstecker.The capacitor plates 3a and 3b are in the form of a double-sided conductive Slide built up. All foils (for example aluminum foils) are against moving secured by double-sided adhesive strips. The adhesive strips are only punctual attached so as not to reduce the overall sensitivity of the mat. Of the The distance between the capacitor plates (aluminum foil) 3a and 3b is determined by a spacer Medium produced. The connection to the device is made via a shielded coaxial cable and diode plugs.

Der Aufbau der Matratze ist in Figur 2 dargestellt.The structure of the mattress is shown in FIG.

Mit 1 ist die mittlere Aluminiumfolie bezeichnet, die beidseitig leitend ausgebildet ist. Mit 2 isL ein abstandhaltendes Medium bezeichnet. Mit 3a und 3b sind Aluminiumfolien bezeichnet, die beidseitig leitend ausgebildet sind. Mit 4 ist eine weitere Aluminiumfolie bezeichnet, die außen leitend und innen isolierend ausgebildet ist. Mit 5 sind doppelseitig klebende Streifen bezeichnet, die nur punktuell vorgesehen sind. Mit 6 ist eine PVC-Folienhaut bezeichnet, die der Hygiene und Isolierung dient.The middle aluminum foil is designated by 1, which is conductive on both sides is trained. A spacing medium is designated with 2 isL. With 3a and 3b are aluminum foils that are conductive on both sides. With 4 is another Aluminum foil denotes the outside conductive and is designed to be insulating inside. With 5 double-sided adhesive strips are designated, which are only provided selectively. With a PVC film skin is referred to, which serves hygiene and isolation.

Mit 7 ist ein Textilbezug angedeutet, der nicht funktionsbestimmend ist. Mit 8 ist ein abgeschirmtes toaxialkabel bezeichnet, welches endseitig mit einem fünfpoligen Diodenstecker 9 versehen ist.With 7 a textile cover is indicated, which does not determine the function is. With a shielded toaxial cable is referred to, which ends with a five-pole diode connector 9 is provided.

In Figur 3 ist schematisch das Gehäuse für das elektronische Überwachungsgerät dargestellt. Das Gehäuse kann aus Aluminium oder auch aus Kunststoff gefertigt sein. Prinzipiell erfüllt das Gehäuse Abschirmfunktion. Im Gehäuse ist ein Anzeigegerät 101 für den Atmungsimpuls angeordnet. Desweiteren ist eine grüne Leuchtdiode 102 in der Frontplatte des Gehäuses angeordnet, die synchron zum Atmung impuls aufleuchtet. Eine weitere rote Leuchtdiode 103 stellt die optische Alarmanzeige dar. Mit 104 ist ein Zeitintervallgeber (einstellbar) bezeichnet. Mit 105a und 105b sind Diodeneingangsbuchsen zum Anschluß der Sensormatte bezeichnet. Der Ein-Aus-Schalter des Gerätes ist mit 106 bezeichnet, während eine grüne Leuchtdiodenanzeige 107 die Stromversorgung über das Netz anzeigt. Bei Batteriebetrieb bzw. Notbetrieb werden die Leuchtdioden 102 und 107 automatisch ausgeschaltet. In der Gehäuserückseite ist der Netzausgang sowie ein 12 Volt-Batterieeingangsstecker vorgesehen. Die prinzipielle Schaltung der Vorrichtung ist in Figur 4 gezeigt.In Figure 3, the housing for the electronic monitoring device is schematically shown. The housing can be made of aluminum or plastic. In principle, the housing fulfills a shielding function. There is a display device in the housing 101 arranged for the respiratory pulse. There is also a green light-emitting diode 102 arranged in the front panel of the housing, which lights up synchronously with the breathing pulse. Another red light emitting diode 103 represents the visual alarm display . With 104 a time interval generator (adjustable) is designated. With 105a and 105b are the diode input sockets for connecting the sensor mat. The on-off switch of the device is denoted by 106, while a green LED display 107 the Power supply over the network indicates. With battery operation or emergency operation the light emitting diodes 102 and 107 automatically switched off. In the back of the case the mains output and a 12 volt battery input connector are provided. The principal The circuit of the device is shown in FIG.

Diese Schaltung weist im wesentlichen vier Romponenten auf, nämlich eine Verstärkereinheit, eine Auswerte- und Alarmeinheit, ein Netzteil sowie Notstromversorgung und Batteriebetrieb und einen Geräuschübertragungsmelde und -Emp fangseinheit.This circuit has essentially four components, viz an amplifier unit, an evaluation and alarm unit, a power supply unit and an emergency power supply and battery operation and a noise transmission reporting and receiving unit.

Die mittlere Mattenfolie 1 und die äußere Schutzfolie 4 sind über einen ~Anschlußkontakt 205 der Kontaktleiste mit der Schaltung verbunden und an die künstliche Masse/Erde E angelegt. Die obere Kondensatorfolie und die untere Kondensatorfolie werden jeweils über die Steckerpole 102 bzw. 106 mit der Schaltung verbunden. Die beiden Eingangsverstärker Al und A2 sind hochohmig ausgelegt. Das Signal wird anschließend einem Differenzverstärker A3 zugeführt. Es wird dort um den Faktor 10 verstärkt. Eine weitere Verstärkung auf dieser Stufe ist nicht sinnvoll, da die angelegten Offsetspannungen den Ausgang von A3 in die Begrenzung führen könnten. Aus dem Signal von A3 werden über einen Tiefpaß der Netzbrumm und die hohen Frequenzen heraus#efiltert (A4). Die obere Grenzfrequenz des Tiefpasses liegt ein wenig unter 50 Hz. Der anschließende passive Hochpaß befreit das Signal von Gleichspannungsanteilen, die den vorhergehenden Tiefpaß noch passieren konnten. Die Grenzfrequenz beträge ca. 1 Hz. In AS wird das Signal um den Faktor 1000 verstärkt. Durch die hohe Eingangsimpedanz von AS wird der Hochpaß nicht stark belastet. Durch die Verstärkerstufe AS kommen wieder Rausch- und Brummanteile in das Signal. Diese werden durch den Tiefpaß A6 wieder herausgefiltert, entsprechend A4. Durch den anschließenden passiven Hochpaß werden die Gleichspannungsanteile wieder herausgezogen, bevor das Signal mit Hilfe von A7 nochmals um den Faktor 200 verstärkt wird. Das Ausgangsswgnal B ist für eine eventuell vorgesehene Rechnerschnittstelle brauchbar.The middle mat sheet 1 and the outer protective sheet 4 are over a ~ connection contact 205 of the contact strip connected to the circuit and on the artificial mass / earth E is applied. The top capacitor film and the bottom one Capacitor foils are connected to the circuit via connector poles 102 and 106, respectively tied together. The two input amplifiers A1 and A2 are designed with high resistance. That The signal is then fed to a differential amplifier A3. It's going to be there reinforced by a factor of 10. Further reinforcement at this level does not make sense, because the applied offset voltages could limit the output of A3. The signal from A3 becomes the mains hum and the high frequencies via a low-pass filter filtered out (A4). The upper limit frequency of the low pass is a little below 50 Hz. The subsequent passive high-pass filter frees the signal from DC voltage components, which could still pass the previous low pass. The limit frequency amounts approx. 1 Hz. In AS becomes the signal is amplified by a factor of 1000. By the high input impedance of AS does not put a heavy load on the high-pass filter. Through the Amplifier AS again contains noise and hum components in the signal. These will filtered out again by the low-pass filter A6, corresponding to A4. Through the subsequent passive high-pass filter, the DC voltage components are extracted again before the Signal is amplified by a factor of 200 using A7. The initial signal B can be used for a computer interface that may be provided.

Das Signal der Atmung ist nun soweit verstärkt, daß es über einen Komparator mit einstellbaren Referenzwerten, beispielsweise über ein Potentiometer, ausgewertet werden kann. Dabei beträgt die Differenz zwischen der Ruhespannung der Matratze (Sensor) und der Referenzspannung 0,02 Volt. Da der Komparator bei einer Spannungsdifferenz von 150 ,uV noch einwandfrei schaltet, kann die Schaltung noch um einen Faktor 100 empfindlicher gemacht werden. Eine zu hohe Empf#ndlichkeit führt jedoch zu Eigenschwingungen, weswegen der Arbeitspunkt mit Hilfe eines Oszillokopes exakt eingestellt werden sollte. Während bei den Bausteinen Al bis A7 integrierte Operationsverstärker herangezogen wurden, bedarf der Komparator AS wegen der geforderten Empfindlichkeit eines anderen Bausteines, beispielsweise des handelsüblichen Bausteines LF 356. Das Ausgangssignal von AS ist entweder 0 Volt oder 12 Volt.The breathing signal is now amplified to such an extent that it has a Comparator with adjustable reference values, for example via a potentiometer, can be evaluated. The difference between the no-load voltage is the Mattress (sensor) and the reference voltage 0.02 volts. Since the comparator for a Voltage difference of 150 uV still switches properly, the circuit can still can be made more sensitive by a factor of 100. Too high a sensitivity leads However to natural vibrations, which is why the working point is exactly with the help of an oscillocope should be set. While the components A1 to A7 have integrated operational amplifiers were used, the comparator AS is required because of the required sensitivity Another module, for example the commercially available LF 356 module. The output signal from AS is either 0 volts or 12 volts.

Jedes Atmen führt damit am Ausgang von AS zu einem Spannungsimpuls, welcher Impuls auf dem Anzeigegerät angezeigt, einer grünen Leuchtdiode zugeführt und an ein folgendes Zeitglied weitergeleitet wird. Dieses Zeitglied besteht aus einem Kondensator, beispielsweise einer Kapazität von 10#F zum Negativpol und einem Drehpotentiometer. Dem Potentiometer ist ein Widerstand von beispielsweise 100 Kfl vorgeschaltet. Das Drehpotentiometer ermöglicht eine Zejtintervalleinstellung von 0 bis 35 Sekunden. Ein weiterer Kondensator, der am Pluspol hängt, hat folgende Funktion: Wenn das Gerät längere Zeit nicht eingeschaltet ist, liegt ohne diesen zweiten Kondensator das Spannungsniveau vom ersten Kondensator (am Minuspol) immer unterhalb der eingestellten Referenzspannung am Eingang von A10. Das würde dazu führen, daß das Alarm auslösende Relais Alarm gibt, da das Relais selbsthaltend ist. Der zweite Kondensator (ein Pluspol) hebt nun das Spannungsniveau am Eingang 2 über die Referenzspannung am Eingang 3 von AIO. Dadurch wird der Effekt, daß das Gerät direkt nach dem Einschalten Alarm gibt, unterdrückt. Die eingestellte Referenzspannung sollte im Bereich zwischen 0,5 und 1 Volt liegt. Jeder Spannungsimpuls von A8 führt somit zur Aufladung des am Minuspol angeschlossenen Kondensators. Dieser Kondensator entlädt sich über den 100 KR Widerstand und Drehpotentiometer an Frontplatte. Bleiben Spannungsimpulse aus, wird der Referenzwert am Eingang 3 von A10 unterschritten und A10 schaltet durch zum Relais. Das Relais ist selbsthaltend. Es verursacht das Einschalten der roten Leuchtdiode (Alarm) sowie des Alarmtones. Wahlweise kann bei intelligenteren Versionen der Baustein A8 und A10 durch ein Mikrorechnersystem ersetzt sein.Every breathing leads to a voltage pulse at the output of AS, which pulse is displayed on the display device is fed to a green light-emitting diode and is forwarded to a subsequent timer. This timing element consists of a capacitor, for example a capacitance of 10 # F to the negative pole and one Rotary potentiometer. The potentiometer has a resistance of 100 Kfl, for example upstream. The rotary potentiometer enables the time interval to be set from 0 to 35 seconds. Another capacitor that hangs on the positive pole has the following Function: If the device is not switched on for a long time, the voltage level of the first capacitor lies without this second capacitor (at the negative pole) always below the set reference voltage at the input of A10. This would result in the relay triggering the alarm giving the alarm as the relay is self-retaining. The second capacitor (a positive pole) now raises the voltage level at input 2 via the reference voltage at input 3 of AIO. This creates the effect that the device gives an alarm immediately after switching on, suppressed. The set Reference voltage should be in the range between 0.5 and 1 volt. Every voltage pulse from A8 thus leads to the charging of the capacitor connected to the negative pole. This Capacitor discharges through the 100 KR resistor and rotary potentiometer on the front panel. If there are no voltage pulses, the Reference value at the input 3 of A10 undershot and A10 switches through to the relay. The relay is latching. It causes the red light emitting diode (alarm) and the alarm tone to switch on. Optionally, in the case of more intelligent versions, the A8 and A10 building blocks can be controlled by a microcomputer system be replaced.

Die symmetrische Spannungsversorgung, die für den Betrieb des Operationsverstärkers von Al bis A7 unerläßlich ist, wird durch den Baustein All erzeugt. Das Gerät wird gespeist durch ein stabilisiertes Netzteil mit der Ausgangsspannung 12 Volt. Der Primärkreis des Netzteiles wird abgesichert durch eine 10 mA-Sicherung.The symmetrical power supply necessary for the operation of the operational amplifier from Al to A7 is indispensable, is generated by the building block All. The device will fed by a stabilized power supply unit with an output voltage of 12 volts. Of the The primary circuit of the power pack is protected by a 10 mA fuse.

Die Ausgangsspannung des Netzteiles liegt bei 209 und 210 an. Diese Kontakte können auch nach außen geführt werden zur externen Versorgung mit einem externen Netzteil oder einer externen 12 Volt-Batterie. Dies kann beispielsweise notwendig sein, wenn die Vorrichtung im Auto betrieben wird. Der Niedervoltbereich wird nochmals durch eine 100 mA-Sicherung abgesichert. Diese Sicherung ist mit zwei 20 Volt Zenerdioden a 2,5 Watt gekoppelt. Diese haben folgende Funktion: Würde der Netztrafo einen Schluß von der Primär- auf die Sekundärwicklung bekommen, würde, für den Fall, daß die Stromaufnahme des Netzgerät im Primärbereich unter 10 mA bleibt, eine Spannung von 220 Volt im Maximum an 209 und 210 anliegen. Da diese Spannung größer 20 Volt ist, würden die Zenerdioden sofort durchschalten und damit die Sicherung von 100 mA durchbrennen lassen. Jede der 20 Volt Zenerdioden ist dazu in der Lage.The output voltage of the power pack is at 209 and 210. These Contacts can also be led to the outside for external supply with a external power pack or an external 12 volt battery. This can for example may be necessary if the device is operated in a car. The low voltage range will again protected by a 100 mA fuse. This backup is coupled with two 20 volt Zener diodes a 2.5 watt. These have the following function: If the mains transformer would get a connection from the primary to the secondary winding, would, in the event that the power consumption of the power supply in the primary range is below 10 mA remains, a voltage of 220 volts is applied to a maximum of 209 and 210. There If this voltage is greater than 20 volts, the Zener diodes would switch through immediately and use it to blow the 100 mA fuse. Each of the 20 volt zener diodes is able to do this.

Somit verfügt das System zum Schutz des Kindes gegen Überspannungen über folgende Einrichtungen: im Gerät 1. eine 10 mA-Sicherung vor dem Setzgerät, 2. einen doppelpoligen Ein- und Ausschalter all und a12, 3. eine gaivanische Trennung 220 V und 12 V durch Primär- und Sekundärwicklung, 4. eine 100mA-Sicherung vor dem Zugang zum wieder voltteil, 5. zwei Zenerdioden, die unabhängig voneinander arbeiten,zum Auslösen der Sicherung im Niedervoltbereich, 6. Arbeiten des Sensoreingangsteils im #V-Bereich.Thus, the system is designed to protect the child against overvoltages via the following devices: in the device 1. a 10 mA fuse in front of the setting tool, 2. a double-pole on and off switch all and a12, 3. a gaivanic separation 220 V and 12 V through primary and secondary winding, 4. a 100mA fuse before access to the voltage part again, 5. two zener diodes that are independent of each other work, to trigger the fuse in the low voltage range, 6. work of the sensor input part in the # V area.

Zusätzlich in der Matratze: 1. PVC-Isolierfolie um die gesamte Matte, 2. Aluminiumfolie geerdet um den gesamten Kondensator.Additionally in the mattress: 1. PVC insulating film around the entire mat, 2. Aluminum foil grounded around the entire capacitor.

Da die Forderung besteht, daß bei Notbetrieb/Batteriebetrieb alle unnötigen Anzeige: ausgeschaltet werden sollten, und zwar zur Energieersparnis und somit zur Verlängerung der möglichen Notbetriebszeit, werden die Anzeigen für Netzspannung (15) und Atemfunktion (14) lediglich in den Stromkreis des Netzgerätes gebracht, das heißt, bei Ausfall des Netzgerätes kann der Strom aus diesen beiden Anzeigen nicht mehr an Masse abfließen, da eine Diode den Stromkreis sperrt. Die Minuspole des Drehspulinstrumentes (11) und des Batterieblocks (12) sowie der roten Leuchtdiode (Alarm)(15) sind davon nicht betroffen. Das Netzgerät mit einer Ausgangsspannung von 12 Volt-Gleichspannung speist gleichzeitig die Notbatterie, die an (8) - Pluspol und an Punkt (12) = Minuspol angeschlossen wird. Es ist ein zusätzlicher Widerstand vorgesehen, der die Funktion hat, die Strombegrenzen3 beim Dauerladen der Batterie zu bewirken.Since there is a requirement that in emergency operation / battery operation all unnecessary display: should be turned off, namely to save energy and thus to extend the possible emergency operating time the Displays for mains voltage (15) and breathing function (14) only in the circuit of the power supply unit, that is, if the power supply unit fails, the electricity from these two displays no longer flow off to ground, since a diode is the circuit locks. The negative poles of the moving coil instrument (11) and the battery block (12) as well as the red light emitting diode (alarm) (15) are not affected. The power supply with an output voltage of 12 volts DC voltage simultaneously feeds the emergency battery, which is connected to (8) - positive pole and to point (12) = negative pole. It is a additional resistor is provided, which has the function of reducing the current limits3 when To effect permanent charging of the battery.

Die Normalspannung der Batterie beträgt etwa 10,8 Volt, so daß immer ein ausreichendes Potentialgefälle zum Laden der Batterie vorhanden ist. Die Batterie besteht beispielsweise aus 9 Zellen a 1,2 Volt wiederaufladbarer Zellen. Durch den auf 100 Ohm ausgelegten Widerstand wird selbst bei total leerer Batterie der Ladestrom auf 120 mA begrenzt. Im Normalbetrieb wird der Ladestrom der Batterie ca. 20 mA beraoen.The normal voltage of the battery is about 10.8 volts, so that always there is a sufficient potential gradient to charge the battery. The battery consists for example of 9 cells of 1.2 volt rechargeable cells. Through the Resistance designed for 100 ohms is the charging current even when the battery is completely empty limited to 120 mA. In normal operation becomes the charging current of the battery beraoen approx. 20 mA.

Die angenommene Potentialdifferenz beträgt dabei 2 Volt. Dem 100 Ohm-Widerstand ist eine Diode nach geschaltet, die verhindert, daß die Batterie sich in nicht eingeschaltetem Zustand über die Sekundärwicklung des Transformators oder über die Leckströme der Zenerdiode entleeren kann.The assumed potential difference is 2 volts. The 100 ohm resistor a diode is connected downstream, which prevents the battery from being switched on State via the secondary winding of the transformer or via the leakage currents of the Zener diode can discharge.

Die Gerätekonzeption sieht vor, daß is Gehäuse ein Geräuschübertragungsmelder integriert ist. Das Alarmsignal kann für diesen Fall am Punkt 207 der Schaltung abgegriffen werden. Es ist sinnvoll, den Geräuschübertragungsmelder und das Gerät über ein zentrales stabilisiertes setzgerät zu versorgen.The device design provides that the housing is a noise transmission detector is integrated. The alarm signal can in this case at point 207 of the circuit be tapped. It makes sense to have the sound transmission detector and the device to be supplied via a central stabilized setting device.

Das Netzgerät würde dann am Punkt 209, 210 die Schaltung speisen. Der Garäuschübertragungsmelder sollte folgende Funktionen erfüllen: uebertragen des Alarms (immer); uebertragen der Geräusche im Kinderzimmer (Selektion sollte möglich sein durch Festlegen der Ansprechschwelle).The power supply would then feed the circuit at point 209, 210. The sound transmission detector should fulfill the following functions: transmit of the alarm (always); transferring the noises in the children's room (selection should be possible by setting the response threshold).

Durch die Integration des Senders in das Gehäuse wird der Gefahr vorgebeugt, daß Sender und Empfänger mit fast gleichen Design vertauscht werden. Gegebenenfalls mag es auch sinnvoll sein, daß der Geräuschmelder allein betrieben werden könnte, wenn das Kind nämlich aus dem Rislkoalter herausgewachsen ist und keiner Kontrolle der Atmung mehr bedarf.Integrating the transmitter into the housing prevents the risk of that sender and receiver with almost the same design are exchanged. Possibly it may also make sense that the noise alarm could be operated alone, when the child has outgrown the Rislko age and no control needs more breathing.

Nachstehend ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben.The invention is described below on the basis of exemplary embodiments.

Es zeigt: Fig. 5 bis Fig. 7 unterschiedliche Sensoren teilweise im Querschnitt, teilweise in Draufsicht; Fig. 8 eine Gesamtvorrichtung mit Sensor und Auswertelogik; Fig. 9 Frequenzdiagramme von Atmung, Puls und Muskelkontraktion (schematisiert); Fig. 10 Blockschaltbild eines Patientenüberwachungssystems.It shows: FIGS. 5 to 7 different sensors, partially in the Cross section, partly in plan view; 8 shows an overall device with a sensor and Evaluation logic; 9 shows frequency diagrams of respiration, pulse and muscle contraction (schematized); Fig. 10 is a block diagram of a patient monitoring system.

Die Vorrichtung zur Überwachung, insbesondere von Kleinkindern während des Schlafs zur Vermeidung des Krippentodes besteht im wesentlichen aus einem ganzflächig auf der Matratze eines Kinderbettes oder dergleichen anzuordnenden Sensor, der zur Erfassung der Atmungstätigkeit und/oder des Pulsschlages des darauf zu legenden in Kindes dient. Der Sensor ist ~eIne flexible Matte integriert und von einer SchutzfolIe 202 umhüllt. Die flexible Matte kann dabei einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. The device for monitoring, especially of small children during of sleep to avoid the death of the crib consists essentially of a whole area on the mattress of a cot or the like to be arranged sensor for Recording of the breathing activity and / or the pulse rate of the person to be placed on it serving in child. The sensor is integrated into a flexible mat and covered by a protective film 202 wrapped. The flexible mat can be made in one piece or in several pieces be.

Ge:näß Ausführungsbeispiel Fig. 5 und 6 sina parallel zur Mattenfläche zwei durch eine Isolierschicht 203 voneinander getrennte Sensorbestandteile 204,205 vorgesehen. Gemäß Fig. 1 sind die Sensorbestandteile 204, als Platten eines Kondensators ausgebildet, wobei es sich bei den Bestandteilen um metallisierte, elektrisch leitende Folien handeln kann. Die Isolierschicht 203 oesteht aus einem Dielektrikum, welches als Kapazität beeinflußendes, flexibles Medium, zum Beispiel eine hochflexible Schaummatte ausgebildet ist. Anstelle einer einzigen Folie 204 bezw. 205 kann auch auf jeder Seite der Isolierschicht 203 ein aus mehreren Folien oder anderen Bestandteilen zusammengesetzter Kondensator angeordnet sein. According to the embodiment of FIGS. 5 and 6 are parallel to the mat surface two through an insulating layer 203 separate sensor components 204,205 provided. According to FIG. 1, the sensor components 204 are, as plates, one Capacitor formed, the components being metallized, can act electrically conductive foils. The insulating layer 203 consists of one Dielectric, which is used as a capacitance-influencing, flexible medium, for example a highly flexible foam mat is formed. Instead of a single sheet 204 respectively 205 can also be one of several foils on each side of the insulating layer 203 or other components assembled capacitor.

Gemäß Ausführungsbeispiel Fig. 6 sind die Sensorbestandteile 204,205 als Wicklungen einer Induktionsspule ausgebildet. Zwischen diesen beiden Sensorbestandteilen 204,205 ist eine Isolierschicit 203 aus einem die Induktiv*ät beeinflußenden flexiblen Medium angeorune Gemäß Fig. 7 -ist der Sensor aus mehreren Strömungsmittelkammern bezw. Kanälen 206 gebildet. In die Strömungsmitielkanäle sind Strömungsmesser 207 integriert, die die Tatsache von Strömungen erfassen und nachgeordneten Auswertelogiken weiterleiten.According to the exemplary embodiment in FIG. 6, the sensor components are 204, 205 designed as windings of an induction coil. Between these two sensor components 204, 205 is an insulating layer 203 made of a flexible which influences the inductance Medium angeorune According to FIG. 7, the sensor is made up of a plurality of fluid chambers respectively Channels 206 formed. In the fluid channels are flow meters 207 integrated, which record the fact of flows and subordinate evaluation logics forward onto.

Dabei kann die flexible Matte 202 in mehrere Kammern aufgeteilt sein. Das Strömungsmedium kann flüssig oder gasförmig sein. The flexible mat 202 can be divided into several chambers. The flow medium can be liquid or gaseous.

In Fig. 8 ist das Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung dargestellt. Die vom Sensor 201 erfaßten Signale werden an einer Auswertelogik 208 weiterge3eben und dort in eine Meßeinheit 209 eingelesen. Die eingelesenen Werte werden einer Speichereinheit 210 zur Abspeicherung zugeführt. Darüber hinaus werden auch die aktuellen Heizwerte der Meßeinheit 209 an die Auswerteeinheit 211 weitergeleitet, welche Auswerteeinheit beispielsweise das Meßi:ltervall festlegt, einen Vergleich der Meßwerte durchführt, Trends von Meßwerten erfaßt und ermittelt, Zustände anzeigt und dokumentiert bzw. Entscheidungen in Extremsituationen ausführt. Die Auswerteeinheit wird also mit den Meßwerten der Speichereinheit, die zurückliegende Meßintervalle erfaßt und speichert, eingelesen, während gleichzeitig die aktuellen Meßwerte von der Meßeinheit 2()9in die Auswerteeinheit eingelesen werden. Eine Rückkopplung der Auswerteeinheit mit der Speichereinheit erfolgt ebenfalls. 8 is the block diagram of a monitoring device according to the invention shown. The signals detected by sensor 201 are sent to evaluation logic 208 passed on and read into a measuring unit 209 there. The read in values are fed to a storage unit 210 for storage. Beyond that the current calorific values of the measuring unit 209 are also forwarded to the evaluation unit 211, which evaluation unit defines the measurement interval, for example, a comparison the Carries out measured values, records and determines trends of measured values, displays states and documents or executes decisions in extreme situations. The evaluation unit the previous measurement intervals are therefore based on the measured values of the storage unit records and saves, reads in, while at the same time the current measured values of of the measuring unit 2 () 9 can be read into the evaluation unit. A feedback from the Evaluation unit with the storage unit also takes place.

Darüber hinaus ist diese Einheit fähig, identifizierende Merkmale auszusenden bzw. zu empfangen, drahtlos oder drahtgebunden. Dadurch besteht zum Beispiel in einer Klinik die Möglichkeit, bei Alarm sofort festzustellen, welches Kleinkind bzw. Mensch betroffen ist und die Auswerteergebnisse auf eine zentrale Überwachungseinheit direkt aufgeben zu lassen.In addition, this unit is capable of identifying features to send or receive, wireless or wired. As a result, there is For example, in a clinic, it is possible to determine which one in the event of an alarm Small child or person is affected and the evaluation results are sent to a central To abandon the monitoring unit directly.

Eine Kommunikation zwischen Gerät und Zentrale ist damit in beiden Richtungen möglich.Communication between the device and the control center is therefore possible in both Directions possible.

Ggf. kann der Sensor auch nur eine geringe Fläche der Matratze einnehmen, wobei Patienten in einem Krankenhaus automatisch überwacht werden und bei Unterschreitung von Meßwerten, die der Sensor weiterleitet, Alarm ausgelöst wird.If necessary, the sensor can only cover a small area the Taking a mattress with automatic patient monitoring in a hospital and if the measured values that the sensor forwards are not reached, an alarm is triggered will.

Wegen der Transpiraticn kann es vorteilhaft sein, wenn den Sensor enthaltende Folie oder dergl.Because of the perspiration it can be advantageous if the sensor containing film or the like.

perforiert ist.is perforated.

Der Auswerteeinheit nachgeschaltet ist eine Stelleinheit bzw, ein Stellglied 212 welches die entsprechenden Alarmfunktionen ausführt. Beispielsweise gehört hierzu die Auslösung eines optischen und/oder akustischen Alarms im Raum, wobei die Übertraguno drahtlos oder drahtgebunden erfolgen kann. Desweiteren kann die Stelleinheit auch selbsttätig Wiederbelebungsversuche unternehmen, indem beispielsweise ein in das entsprechende Bett integrierter Rüttelrnechanismus in Gang gesetzt wird oder andere sich als nützlich erweisende Vorr#chtungen in Betrieb gesetzt werden.Downstream of the evaluation unit is an actuating unit or a Actuator 212 which carries out the corresponding alarm functions. For example this includes the triggering of an optical and / or acoustic alarm in the room, the transmission can be wireless or wired. Furthermore can the actuating unit also automatically undertake resuscitation attempts by, for example a vibration mechanism integrated in the corresponding bed is set in motion or other devices which prove to be useful are put into operation.

Zusammenfassend ist noch einmal festzuhalten, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung quasi mit eigener Intelligenz ausgestattet ist.In summary, it should be noted once again that the inventive Device is equipped with its own intelligence.

Dies bedeutet, daß die Vorrichtung unabhängig vom Gewicht des Kindes oder Patienten arbeitet.This means that the device can be used regardless of the weight of the child or patient works.

Sie arbeitet auch unabhängig von der Größe des Sensors, wobei die gewählte Technologie und Beschaltung das Anbringen eines Sensors mit einer Fläche von 1 mm sowie auch von mehr als 2 m2 ohne Neujustierung ermöglicht.It also works regardless of the size of the sensor, the Selected technology and wiring the attachment of a sensor with a surface of 1 mm as well as more than 2 m2 without readjustment.

Die bisher zum Stand der Technik gehörigen Geräte können die entsprechenden Impulse nicht um den Einfluß der Muskelkontraktion bereinigen.The devices that have been state-of-the-art up to now can have the corresponding Impulse does not adjust for the influence of muscle contraction.

D.h., alle angezeigten Werte sind falsch im Falle einer atypischen Apnoe. Eine atypische Apnoe ist dadurch gekennzeichnet, daß beispielsweise das Baby anfängt zu zittern.That is, all values displayed are incorrect in the case of an atypical Apnea. An atypical apnea is characterized by, for example, the baby begins to tremble.

Eine Muskelkontraktion pro Sekunde kann somit zu völlig falschen Meßwerten führen.One muscle contraction per second can therefore lead to completely incorrect readings to lead.

Aus diesem Grunde arbeitet das erfindungsgemäße Kontrollsystem mit einer Bildmustererkennung Das eingegangene Signal wird also laufend mit dem Bildmuster der Atmung, des Pulses (EKG) verglichen.For this reason, the control system according to the invention cooperates an image pattern recognition The incoming signal is thus continuously with the image pattern the respiration, the pulse (EKG) compared.

Erst wenn das Bildmuster übereinstimmt, wird das Signal zur Auswertung herangezogen. Aufgrund dieser Erkenntnis ergeben sich nach der Erfindung zwei Lösungsalternativen.The signal is only used for evaluation when the image pattern matches used. Based on this knowledge, there are two alternative solutions according to the invention.

1. kann die Mustererkennung durch Aufnahme aller Meßwerte und Herausfilterung durch einen Prozeßrechner mit entsprechender Software geschehen. Dieses Verfahren setzt sehr schnelle Prozessoren voraus, wodurch diese Lösung relativ kostenintensiv ist.1. Can pattern recognition by recording all measured values and filtering them out done by a process computer with appropriate software. This method requires very fast processors, which makes this solution relatively cost-intensive is.

2. ist eine Mustererkennung durch Herausfilterung typischer Frequenzen mittels geeigneter Hardware möglich. Dies geschieht erfindungsgemäß mit der Verwendung nur eines Sensors (Sensormatte) oder aber auch mit der Verwendung von zwei Sensoren, zum Beispiel einer Sensormatte und einem Sensor am Handgelenk oder im Bereich der Brust Die erfindungsgemäß dargestellte Lösung kann zwischen Puls, Atmung und Muskelkontraktion unterscheiden und ist damit äußerst sicher.2. is a pattern recognition by filtering out typical frequencies possible using suitable hardware. According to the invention, this is done with the use only one sensor (sensor mat) or with the use of two sensors, for example a sensor mat and a sensor on the wrist or in the area of the chest The solution presented according to the invention can be between pulse, There is a distinction between breathing and muscle contraction and is therefore extremely safe.

Wie schon oben ausgeführt, können sämtliche Signale fern übertragen werden, also ohne Kabel und zum Beispiel an einem Leitstand, beispielsweise im Schwesternzimmer eines Krankenhauses gesammelt und ausgewertet werden.As stated above, all signals can be transmitted remotely without cables and, for example, at a control station, for example in the nurses' room of a hospital can be collected and evaluated.

Im übrigen ist analog dem Aufbau zur Messung der Atmung, wie sie oben im einzelnen beschrieben ist, die Schaltung zur exakten Messung des Pulses sowie die Schaltung zur Messung der Muskelkontraktion aufgebaut.Otherwise, the setup for measuring breathing is analogous to that described above is described in detail, the circuit for the exact measurement of the pulse as well set up the circuit for measuring muscle contraction.

Dabei sind die Bandbreiten der verwendeten aktiven und passiven Filter in einem höheren Frequenzbereich angesiedelt.Here are the bandwidths of the active and passive filters used settled in a higher frequency range.

Dem liegt der Gedanke zugrunde, daß die Kontraktion des Herzens auf der Kontraktion zahlreicher Muskeln beruht. Die Muskelkontraktion anderer Muskeln hat wiederum ein anderes Frequezspektrum.This is based on the idea that the contraction of the heart occurs the contraction of numerous muscles. The muscle contraction of other muscles again has a different frequency spectrum.

Die ausgesandten Druckquellen oder Stromlinien der Herzmuskeltätigkeit bewegen sich in einem anderen Frequenzspektrum, wobei die Gesamtperiodendauer einer Atmungsschwingung, beispielsweise bei Neugeborenen zwar ebenso lang sein mag, wie die einer Pulsschwingung, das Frequenzspektrum unterscheidet sich jedoch wesentlich.The emitted pressure sources or streamlines of the heart muscle activity move in a different frequency spectrum, with the total period being one Respiratory oscillation, for example in newborns, may be as long as that of a pulse oscillation, but the frequency spectrum differs significantly.

Dieser Effekt der Frequenzmessung wird zur exakten Unterscheidung der Signale verwendet.This effect of the frequency measurement becomes an exact differentiation the signals used.

Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal, welches durch die Schaltungsanordnung erfaßbar ist, ist die Amplitudenhöhe. Die Amplitudenhöhe der Muskelkontraktion ist um ein Vielfaches höher als die der Atmung und des Pulses.Another distinguishing feature, which by the circuit arrangement is detectable is the amplitude level. The amplitude level of the muscle contraction is many times higher than breathing and pulse.

Der grundsätzliche Frequenzverlauf ist in der Zeichnungsfigur 9 schematisch dargestellt.The basic frequency profile is shown schematically in FIG. 9 shown.

Oben ist dabei die Frequenz der Atmung, darunter die Frequenz des Pulses und darunter die Frequenz der Muskelkontraktion einschließlich des Amplitudenunterschiedes dargestellt.Above is the frequency of breathing, below the frequency of the Pulse and below that the frequency of the muscle contraction including the amplitude difference shown.

In Verbindung mit der erfindungsgemäßen Meßschaltung handelt es sich beim erfindungsgemäßen Sensor um einen aktiven Sensor, d.h., der Sensor gibt die aufgenommene Energie selbsttätig wieder frei. Das hat den Vorteil, daß der Sensor nicht spannungsführend ist.In connection with the measuring circuit according to the invention it is in the invention Sensor around an active sensor, i.e. the The sensor releases the absorbed energy again automatically. That has the advantage, that the sensor is not live.

Er ist somit selbst Energiequelle.It is therefore a source of energy itself.

In Figur 10 ist das Ablaufschema des Frequenzvergleiches anhand eines Blockschaltbildes für ein Patientenüberwachungsgerät dargestellt.In Figure 10 is the flow chart of the frequency comparison based on a Block diagram for a patient monitoring device shown.

Die beispielsweise ausschließlich von der Sensormatte aufgenommenen Signalen (Atmungsfrequenz, Pulsfrequenz, Muskelkontraktion) werden einer elektronischen Eingangsstufe zugeführt. Die dort aufgenommenen Signale werden Frequenzanalysatoren zugeführt, die gleichzeitig als Meßverstärker für die Muskelkontraktion, den Puls bzw. die Atmung ausgebildet sind. Die so aufgesplitteten und aufgearbeiteten Signale werden einer Auswerteeinheit, beispielsweise einem Prozeßrechner, zugeführt. Der Prozeßrechner vergleicht die Eingangssignale mit dem gespeicherten jeweiligen Frequenzmuster, so daß Abweichungen vom Frequenzmuster festgestellt und entsprechende Signale über eine Signalfernübertragung und/oder eine Schnittstelle zu einem übergeordneten Rechner und/oder einem nachgeschalteten Drucker oder Schreiber und/oder einer nachgeschalteten Alarmeinheit zugeführt werden.For example, those recorded exclusively by the sensor mat Signals (respiratory rate, pulse rate, muscle contraction) are electronic Input stage fed. The signals recorded there are used by frequency analyzers supplied, which at the same time as a measuring amplifier for the muscle contraction, the pulse or breathing are formed. The signals split up and processed in this way are fed to an evaluation unit, for example a process computer. Of the Process computer compares the input signals with the stored one Frequency pattern, so that deviations from the frequency pattern are detected and corresponding signals are transmitted remote signal transmission and / or an interface to a higher-level computer and / or a downstream printer or writer and / or a downstream Alarm unit are supplied.

Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel.The invention is not limited to the exemplary embodiments, but rather Many times variable within the framework of the disclosure.

Alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.All new items disclosed in the description and / or drawing and combination features are considered essential to the invention.

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Claims

Claims: 1. Device for monitoring people, in particular of small children during sleep or illness, characterized by one at least approximately over the entire surface of the mattress of a bed or the like to be arranged sensor (201) for detecting the breathing activity and / or the pulse rate and / or the muscle contraction of the person lying on it.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the sensor (201) is integrated into a flexible mat.

3.- Device according to claim 1 or 2, characterized in that the flexible mat is constructed in several parts.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that parallel to the mat surface two separated by an insulating layer (203) Sensor components (204, 205) arranged in the form of electrically conductive materials are.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the sensor components (204, 2Q5) are designed as capacitor plates of a capacitor (Fig. 1).

6. Apparatus according to claim 4, characterized in that the sensor components (204, 205) are designed as windings of an induction coil (Fig. 2).

7. Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that that the sensor components (204/205) encased by plastic films (202) insulated and between the two sensor components arranged parallel to one another (204,205) a spacing, flexible, the capacity respectively.

Inductance influencing medium (203) is arranged.

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the sensor (201) consists of a plurality of fluid chambers (206), the Flow is used as a parameter.

9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that that the sensor (201) is electrically connected to a measuring device (209) and a comparative values Device (211) is connected.

10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that that the measured value recording device (209) the change in certain time intervals of the sensor (2Q1) (capacitance, inductance, flow, flow velocity) and the device comparing the measured values (2L1) measures these measured values with the measured value of a compares previous time interval stored in a memory time (210).

11. Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that that the measuring devices are followed by an evaluation logic (211) by means of which the received input signals (measured values) and analyzed with regard to decisive Measures (e.g.

Signaling) control signals to downstream Actuators (212) can be granted.

12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the Actuators (212) can be controlled wirelessly.

13. Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that that an advertisement respectively. a printer is connected to record the measured values is.

14. Device according to one of claims 1 to 13, characterized in that that all system components are designed redundantly.

15. Apparatus according to claim 1 to 14, characterized in that the device sends or receives identifying erkaale, wirelessly or wired.

16. Device for monitoring people, especially young children during sleep, consisting of at least approximately the entire surface of the lying surface a bed or the like to be arranged sensor for detecting the breathing activity and / or further life-specific data of a person lying on it after a of claims 1 to 15, characterized in that the sensor is a capacitive sensor is designed has the following structure: a middle aluminum foil is arranged, which is electrically conductive on both sides; this film is on both sides of a spacer Layer, for example foam, covered; on the layer is bilateral each an aluminum foil that is electrically conductive on both sides is arranged; these are aluminum foils Enclosed on the outside by an aluminum foil, which is only attached to the other aluminum foils remote surface is electrically conductive; this mat thus formed is of one Plastic film wrapped; the middle aluminum foil and the outer one serving as a shield Aluminum foil are attached to ground; which are used as capacitor plates are aluminum foils connected in parallel.

17. Apparatus according to claim i6, characterized in that all Layers of the mat secured against displacement relative to one another by adhesive are.

18.Vorrichtung according to claim 16 or 17, characterized in that the ground line and the line from the capacitor plates to an electronic Monitoring device are connected, which an amplifier unit, an evaluation and Alarm unit, a power supply unit and, if necessary, an emergency power supply unit as well as a Noise transmission alarm and receiver comprises, wherein the ground line with a Ground line of the device is connected, and the opposite polarity lines of the Capacitor plates are each connected to an input of the device, which inputs a high-impedance input amplifier nac:. is connected, to which in turn a differential amplifier (Factor 10) is connected downstream; is the output signal of the differential amplifier fed to a further amplifier stage via a low-pass filter and a passive high-pass filter, their leisure gnal over a another low pass and another passive high-pass filter is fed to a further amplifier stage (factor 200), with whose output signal can be fed to a computer interface and alternatively or can be evaluated cumulatively using a comparator with adjustable reference values, its output signal at least one display device and possibly one or more Controls light emitting diodes, the output signal also controls a timing element, which preferably from a capacitor with about 10AF capacity and an adjustable 100 K f? Resistance exists, furthermore the output signal directly and indirectly is fed to a further comparator via the timing element, which switches a relay, provided that the set reference value of the comparator is not reached, whereby in particular, furthermore, the relay is designed to be self-retaining and a Sienalei: lrichtung controls.

19. Device according to one of claims 16 to 18, characterized in that that the circuit is partially or completely formed by microprocessors.

20. Device according to one of claims 16 to 19, characterized in that that the timer consists of a first capacitor led to the minus conductor, a to the positive conductor, a second capacitor, a control potentiometer and a this upstream resistor of, for example, 100 KR.

21. Device according to one of claims 16 to. 20, characterized in that that the symmetrical power supply of the monitoring device by a voltage-stabilized Power supply unit with, for example, 12 V DC voltage is fed in.

22. Device according to one of claims 16 to 21, characterized in that that instead of the aluminum foils, other electrically conductive foils are arranged.

23. Device according to one of claims 16 to 22, characterized in that that as a replacement for foils and spacer layer one or more piezo-sensitive Slides are arranged.

24. Device according to one of claims 16 to 23, characterized in that that a temperature sensor is built into the sensor mat or the mat as a temperature sensor element is trained.

25. Device according to one of claims 16 to 24, characterized in that that to the exact Differentiation of the pulse rate from breathing activity, in particular an autonomous transmitter on the child's body or the like is attached, by means of which the pulse rate can be transmitted wirelessly to the sensor mat is that the sensor mat has a corresponding receiving unit for these signals and that the signals are transferred to the evaluation unit together with the respiratory signals and separated there according to the frequency difference into pulse and breathing signals and processed.