WO2008128673A1 - Ecg monitoring module, ecg monitoring system and method for monitoring cardiac patients - Google Patents

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WO2008128673A1
WO2008128673A1 PCT/EP2008/002961 EP2008002961W WO2008128673A1 WO 2008128673 A1 WO2008128673 A1 WO 2008128673A1 EP 2008002961 W EP2008002961 W EP 2008002961W WO 2008128673 A1 WO2008128673 A1 WO 2008128673A1
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WO
WIPO (PCT)
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ecg monitoring
ecg
monitoring module
module
receivers
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/002961
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Bernd Falter
Joachim-Michael Knörig
Original Assignee
Brandenburgisch Technische Universität Cottbus
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Publication date
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    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0002Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network
    • A61B5/0004Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network characterised by the type of physiological signal transmitted
    • A61B5/0006ECG or EEG signals
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1113Local tracking of patients, e.g. in a hospital or private home
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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    • A61B5/68Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
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    • A61B5/6823Trunk, e.g., chest, back, abdomen, hip
    • GPHYSICS
    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16HHEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H40/00ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices
    • G16H40/60ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices for the operation of medical equipment or devices
    • G16H40/67ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices for the operation of medical equipment or devices for remote operation

Definitions

  • ECG monitoring module ECG monitoring system and method for monitoring cardiac patients
  • the present invention relates to an ECG monitoring module, an ECG monitoring system and methods for monitoring cardiac patients.
  • Vitaphone offers two devices for monitoring patients after cardiac surgery (Vitaphone 3100 BT loop recorder and Vitaphone 100 IR ECG monitoring card).
  • the Vitaphone 3100 BT loop recorder makes it possible to detect pathological ECG changes using a 1-channel ECG.
  • the device can be easily worn by the patient on the chest. If pathological ECG deviations occur, the recorder contacts a Bluetooth-enabled mobile phone via a Bluetooth interface and transmits the ECG to the Vitaphone Service Center.
  • a Bluetooth-enabled mobile phone must be in the immediate vicinity (10 m). Only in this case the functionality of the product is guaranteed. In addition, no positioning of the patient by the loop recorder Vitaphone 3100 BT is possible.
  • the company anandic offers a telemetry monitoring system with simultaneous localization of the patient in the hospital.
  • the system provides a wealth of information, such as 2- to 12-lead ECG,
  • the Fraunhofer Institute for Photonic Microsystems is developing a foil ECG as part of a telemetric system based on Bluetooth.
  • the ECG is transmitted to the doctor by telephone or mobile phone network and thus requires the active participation of the patient. It can be used both in the clinical area as well as in the domestic area. However, in the latter case, a considerable time interval arises between the occurrence of physiological changes of the biosignal and the analysis by the attending physician. In addition, no location of the patient is provided even in the clinical area.
  • the object of the present invention is therefore to provide an EKG monitoring module that is advantageous over this prior art, an EKG monitoring system that is advantageous over this prior art, and a method for monitoring cardiac patients which is advantageous over this prior art.
  • An ECG monitoring module comprises a number of electrodes, an evaluation unit connected to the electrodes and a transmitting unit.
  • the electrodes which are suitable for being attached to the body of a patient for the purpose of accepting electrical biosignals, are connected to the evaluation unit. This is designed in such a way that, on the basis of the removed electrical biosignals, it can make statements about the frequency, the amplitude and the rhythmicity of the heart activity and can generate the output signals representing the statements.
  • the Transmitting unit is connected to receive an output signal to the evaluation unit. It is designed such that it can forward the received output signal wirelessly to a receiver.
  • the evaluation unit on the basis of the removed electrical biosignals in particular between the following
  • Heart conditions a) normal heart rate, b) too high / too low heart rate, c) asystole (cardiac arrest), d) ventricular fibrillation.
  • the evaluation unit can create different output signals, which represent the respective heart condition.
  • the ECG monitoring module reduces the parameters to be sent only to a rough characterization of the patient's condition (eg normal heart rate, too high / too low heart rate, asystole, or ventricular fibrillation). Shifting much of the patient's diagnosis to the ECG monitoring modules eliminates the need to submit extensive raw data (such as a complete ECG). This reduces the radio load in the sensitive hospital area as well as the complexity of the software to be used by the staff. Due to the much smaller range of functions of the product according to the invention, in addition to the necessary hardware components of the ECG monitoring modules logically also their size and any effort for commissioning reduced. The concept of functionality limitation can increase the practicality considerably. In most medical emergencies, the trained personnel will re-diagnose onsite with more suitable equipment anyway. against this background, the increased functionality of existing telemetry systems seems doubtful.
  • a rough characterization of the patient's condition eg normal heart rate, too high / too low heart rate, asystole, or ventricular fibrillation.
  • An ECG monitoring system comprises an ECG monitoring module according to the invention, a number of spatially distributed receivers and a control station connected to the receivers.
  • the receivers are designed in such a way that they can receive the output signals transmitted wirelessly by the transmitting unit and transmit them to a control station.
  • the control station comprises a positioning module, which is configured such that it can determine the position of the transmitting ECG monitoring module from the data transmitted by the receivers.
  • the ECG monitoring system serves to monitor the cardiac activity of patients in the postoperative environment and at the same time localization possibility for the "indoor” and the "outdoor” area.
  • an ECG monitoring module also called ECG monitor module
  • ECG monitor module is available for each patient to be monitored.
  • This allows, for example, a simple arrhythmia analysis of the heart activity and contains a radio module which transmits the medical data to stationary receivers (LNA).
  • LNA stationary receivers
  • the receivers collect the data from all the ECG monitoring modules within reach and transmit them via the in-house intranet to a control station, for example a central computer.
  • a control station for example a central computer.
  • the attending physician can be promptly alerted. Examples include messages on computers in the network or wirelessly via a "beeper.”
  • the patient's whereabouts are also transferred so that the doctor receives all the information needed for rapid treatment which is configured to monitor temporally successive positions of the transmitting ECG monitoring module and detect unrealistic position changes, thereby optimizing the location of the transmitting ECG monitoring module.
  • the receivers of the ECG monitoring system can be designed as network switches with two cable network connections: They can then be designed as communication adapters which are switched between a PC and a PC connection to the intranet connecting the network. In this case, no separate network connection is required for the receiver.
  • the method according to the invention for monitoring cardiac patients with the aid of an ECG monitoring module that generates diagnostic data only the diagnostic data from the ECG monitoring module are sent wirelessly to at least one of a number of localized receivers. The data is then forwarded by the receiving receiver (s) to a control station, where the position of the transmitting ECG monitoring module is determined from the location (s) of the receiving receiver (s).
  • the position of the ECG monitoring module is displayed visually and / or acoustically together with the diagnostic data transmitted by it in the control station.
  • the inventive method can be excellently implemented in particular with the ECG monitoring system according to the invention.
  • the position of the transmitting ECG monitoring module can also be continuously monitored and unrealistic position changes can be eliminated with the aid of a tracking algorithm.
  • ECG monitor module only requires the transmission of the current patient status.
  • a time saving can be realized by parallel alerting of qualified specialists and thus a more efficient treatment.
  • a modular system structure is possible, which allows a deliberate increase / decrease of the positioning accuracy / radio load.
  • the technical challenge underlying the invention consists in the establishment of a cost-effective, simple, interference-insensitive and reliable system for patient monitoring and location.
  • the system according to the invention or the method according to the invention alerts, in the case of the occurrence of pathological ECG changes, promptly the medical staff. Shifting the biosignal analysis by the on-duty nurse to the ECG monitoring module adds extra time and simplifies results.
  • Telemetry is an integral part of the system according to the invention or of the method according to the invention. It therefore does not rely on services (e.g., GSM) of additional providers. It also allows symbolic location both inside and outside buildings.
  • GSM Global System for Mobile communications
  • the product according to the invention reduces the transmitted parameters only to a rough characterization of the patient's condition and the associated location.
  • the Transmission of extensive raw data eg complete ECG. This reduces the radio load in the sensitive hospital area as well as the complexity of the software to be used by the staff.
  • FIG. 1 shows a block diagram of the ECG monitoring system.
  • FIG. 2 shows an ECG monitoring module and its system components.
  • FIG. 3 shows the system components of a communication adapter of the ECG monitoring system.
  • FIG. 4 shows the connection of a communication adapter from FIG. 2.
  • FIG. 5 shows the possible representation of the events in the ECG monitoring system.
  • the ECG monitoring system serves to monitor the cardiac activity of patients in the postoperative environment and at the same time localization possibility for the "indoor” and the "outdoor” area.
  • the overall system is composed of different subsystems.
  • ECG monitoring module or ECG monitor module in the form of an ECG vest 1. It allows a simple arrhythmia analysis of cardiac activity and includes a radio module which transmits the medical data to stationary communication adapters 13 (LNA) as a receiver.
  • LNA stationary communication adapters 13
  • ECG monitor module ECG vest
  • the ECG monitor module 1 is shown in more detail in FIG. It represents the mobile subsystem for detecting relevant biosignals and is carried by the patient to be monitored.
  • Electrodes 3 When putting on the vest, electrodes 3 (max 3-4) are placed on the chest, which allow a decrease of the electrical bio-signal.
  • a downstream analogue electronics 5 receives and amplifies the biosignal in such a way that statements about the frequency, amplitude and rhythmicity of the cardiac activity are already possible by means of the following digital signal preprocessing 7. This information is summarized after appropriate coding in a state for the patient and a radio module 9 (transceiver) provided. Only a few possible situations are distinguished for the determination of the current patient condition.
  • the ECG monitor module 1 can detect system conditions (eg: loose electrodes, manual triggering, low battery voltage, etc.).
  • system conditions eg: loose electrodes, manual triggering, low battery voltage, etc.
  • the ECG monitor module 1 also has an independent power supply in the form of a rechargeable battery 11. Due to the low energy requirement and the low transmission power, a service life of a few months is assumed. A special criterion in addition to the running time is the size. Here, dimensions of approx. 85mm x 55 mm (base area of a commercially available chip card) with a height of not more than 25 mm can be realized.
  • the measurement data are transmitted wirelessly to communication adapter 13 (see FIG. 3), provided that a corresponding request has been made.
  • the communication adapter 13 forms the interface between the in-house intranet 15 (see Figure 1) and the wireless communication to the ECG monitor modules. They are installed at selected points in or on the building and form the basis for the "indoor” and "outdoor” location to be carried out in the control center.
  • the basic structure of such a stationary communication adapter is shown in FIG. 2.
  • the communication adapter 13 essentially comprises three components, namely a radio module 17, a network switch 31 and a central processing unit 33.
  • the radio module 17 is available for communication with the patient ECGs. It receives the medical data of all ECG monitor modules in range 1.
  • the parameters required for the location are logged by the communication adapters.
  • the actual symbolic location takes place later in the control station 19.
  • the accuracy of the location depends significantly on the number of installed stationary communication adapter 13. The higher the density of stationary communication adapter 13, the more data is available to the central computer or the control station 19 for the location.
  • this method makes it possible to consciously reduce the radio illumination of critical building areas (eg operating room) and thus possible interference with medical devices.
  • critical building areas eg operating room
  • the accuracy in less critical areas eg bed house
  • the module has two interfaces 25, 27 to the intranet 15. Since in principle must be assumed that the occupancy of the network ports 29 in the premises of the medical device, could only a technical device 21 (shown in the figures as a PC) are connected.
  • a technical device 21 shown in the figures as a PC
  • both the computer and the stationary communication adapter 13 can be operated at a network connection 29 in a room of the medical facility (see FIG. In this case, the stationary communication adapter 13 additionally assumes the function of a network switch 31.
  • the data traffic of the computer 21 in the intranet / Internet 15 is neither logged nor analyzed or suppressed, so that there is no impairment in the data flow.
  • the communication adapter 13 has a microcontroller. It controls the communication process both on the radio side and on the network side. This is the implementation of the respectively used protocols required (eg TCP / IP stack).
  • the block encrypts the raw data to be transmitted, making unauthorized data access more difficult.
  • the power required to operate the stationary adapters is provided by an external power supply 35 (e.g., AC adapter).
  • an external power supply 35 e.g., AC adapter
  • the application software runs on a standard PC (primarily in the control station 19) and takes over all administrative tasks.
  • the computer periodically polls all connected stationary communication adapters 13. These buffer the data of the ECG monitor modules 1 as well as their received signal strength and bit error rate.
  • the current position of the transmitting ECG monitor module 1 is symbolically determined from the determined data by statistical methods. In addition to triangulation algorithms for position estimation, these include tracking algorithms that check the plausibility of the position. For example, position jumps of several 100 meters within one second are to be recognized as unrealistic and thus as a mistake. For the location, therefore, preferably a detailed floor plan and a site plan should be deposited. In addition, the software should be aware of the location of all in-system stationary communication adapters 13.
  • a possible alerting of the hospital staff in the case of a patient emergency beyond the provided standard Information channels performed.
  • messages can be sent to computer 21 located in network 15, or the service personnel can be informed by the sister on duty.
  • the current location of the patient and his current medical condition are graphically displayed on the software to be developed. The results could look as shown schematically in FIG.
  • the radio network represents the connection between the ECG monitor modules 1 and the stationary communication adapters 13 and enables telemetry with localization.
  • the choice of the radio standard used is the required boundary conditions, as shown below, adapt.
  • the standard combines many of the above points and allows with a max.
  • Transmission power of 8 dBm (corresponds to 6.3 mW) omnidirectional ranges of 60 m for the "indoor” area and 900 m for the "outdoor” area Area. This eliminates the need for an additional location system for outdoor use (eg GSM with coupled GPS).
  • the presented invention leads to a reliable radio-based location system for the localization of patients, which allows the use of existing line-guided communication channels for transmitting information and to a suitable mobile ECG monitoring module. Its focus is on reducing its size and cost. In addition, the use of a radio standard for both the "indoor” and the “outdoor” area causes a significant simplification of the system.

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Abstract

The invention relates to an ECG monitoring system having an ECG monitoring module (1), having a number of spatially distributed receivers (13) designed to receive output signals forwarded wirelessly from the transmitting unit (9) and to transmit them to a control station (19), and having a control station (19) connected to the receivers (13), the station comprising a position determination module, which is designed to determine the position of the sending ECG monitoring module (1) from the data transmitted by the receivers (13). The ECG monitoring module (1) is equipped with a number of electrodes (3) that are suitable for being placed on the body of a patient for reading electrical biosignals, with an evaluation unit (7) connected to the electrodes (3) and designed such that it can provirde information about the frequency, amplitude, and rhythm of cardiac activity based on the read electrical biosignals and can generate output signals representing the information, and with a transmitting unit (9) connected to the evaluation unit (7) for receiving an output signal and designed such that it can wirelessly forward the received output signal to a receiver (13).

Description

EKG-Überwachungsmodul, EKG-Überwachungssystem und Verfahren zum Überwachen von Herzpatienten ECG monitoring module, ECG monitoring system and method for monitoring cardiac patients
Die vorliegende Erfindung betrifft ein EKG-Überwachungsmodul, ein EKG- Überwachungssystem und Verfahren zum Überwachen von Herzpatienten.The present invention relates to an ECG monitoring module, an ECG monitoring system and methods for monitoring cardiac patients.
Systeme zur Überwachung von Herzpatienten sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden von verschiedenen Firmen vertrieben. Die Firma Vitaphone bietet beispielsweise zwei Geräte zur Überwachung von Patienten nach Herzoperationen an (Loop Recorder Vitaphone 3100 BT und EKG-Monitoring-Card Vitaphone 100 IR). Durch den Loop Recorder Vitaphone 3100 BT wird mittels eines 1-Kanal-EKGs die Erkennung pathologischer EKG-Veränderungen möglich. Das Gerät kann dabei vom Patienten problemlos auf der Brust getragen werden. Bei Auftreten pathologischer EKG-Abweichungen nimmt der Recorder über eine Bluetooth- Schnittstelle Kontakt mit einem bluetoothfähigen Mobiltelefon auf und übermittelt das EKG an das Vitaphone Service Center. Für den sinnvollen Einsatz des Gerätes muss sich ein bluetoothfähiges Mobiltelefon in unmittelbarer Nähe (10 m) befinden. Nur in diesem Fall ist der Funktionsumfang des Produktes gewährleistet. Zudem ist keine Ortung des Patienten durch den Loop Recorder Vitaphone 3100 BT möglich.Systems for monitoring cardiac patients are known in the art and are distributed by various companies. For example, Vitaphone offers two devices for monitoring patients after cardiac surgery (Vitaphone 3100 BT loop recorder and Vitaphone 100 IR ECG monitoring card). The Vitaphone 3100 BT loop recorder makes it possible to detect pathological ECG changes using a 1-channel ECG. The device can be easily worn by the patient on the chest. If pathological ECG deviations occur, the recorder contacts a Bluetooth-enabled mobile phone via a Bluetooth interface and transmits the ECG to the Vitaphone Service Center. For the sensible use of the device, a Bluetooth-enabled mobile phone must be in the immediate vicinity (10 m). Only in this case the functionality of the product is guaranteed. In addition, no positioning of the patient by the loop recorder Vitaphone 3100 BT is possible.
Die Firma anandic bietet ein Telemetrieüberwachungssystem mit gleichzeitiger Lokalisierung des Patienten im Krankenhaus an. Das System bietet eine Fülle von Informationen, beispielsweise 2- bis 12-Kanal-EKG,The company anandic offers a telemetry monitoring system with simultaneous localization of the patient in the hospital. The system provides a wealth of information, such as 2- to 12-lead ECG,
Sauerstoffsättigungsmessungen und diverse andere. Zudem werden alle übertragenen Daten inklusive der aktuellen Position des Patienten in einer zentralen Workstation angezeigt, die eine Vielzahl von Darstellungsoptioneπ für die Rohdaten bietet. Durch die Vielzahl von Darstellungsoptionen der Rohdaten am PC erhöht sich der Handhabbarkeitsaufwand für das medizinische Personal jedoch erheblich. Zudem ist eine Ortung des Patienten nur innerhalb der Klinik möglich.Oxygen saturation measurements and various others. In addition, all transmitted data including the current position of the patient displayed in a central workstation, which offers a variety of representation options for the raw data. Due to the large number of display options of the raw data on the PC, however, the manageability effort for the medical personnel increases considerably. In addition, a location of the patient is only possible within the clinic.
Das Fraunhofer-Institut Photonische Mikrosysteme entwickelt ein Folien-EKG als Bestandteil eines telemetrischen Systems, welches auf Bluetooth basiert. Das EKG wird per Telefon oder Mobilfunknetz zum Arzt übertragen und erfordert damit die aktive Beteiligung des Patienten. Es kann sowohl im klinischen Bereich, als auch im heimischen Bereich genutzt werden. Jedoch entsteht im letzteren Fall eine erhebliche zeitliche Distanz zwischen dem Auftreten physiologischer Veränderungen des Biosignals und der Analyse durch den behandelnden Arzt. Zudem ist selbst im klinischen Bereich keine Ortung des Patienten vorgesehen.The Fraunhofer Institute for Photonic Microsystems is developing a foil ECG as part of a telemetric system based on Bluetooth. The ECG is transmitted to the doctor by telephone or mobile phone network and thus requires the active participation of the patient. It can be used both in the clinical area as well as in the domestic area. However, in the latter case, a considerable time interval arises between the occurrence of physiological changes of the biosignal and the analysis by the attending physician. In addition, no location of the patient is provided even in the clinical area.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein gegenüber diesem Stand der Technik vorteilhaftes EKG-Überwachungsmodul, ein gegenüber diesem Stand der Technik vorteilhaftes EKG-Überwachungssystem sowie ein gegenüber diesem Stand der Technik vorteilhaftes Verfahren zum Überwachen von Herzpatienten zur Verfügung zu stellen.The object of the present invention is therefore to provide an EKG monitoring module that is advantageous over this prior art, an EKG monitoring system that is advantageous over this prior art, and a method for monitoring cardiac patients which is advantageous over this prior art.
Diese Aufgabe wird durch ein EKG-Überwachungsmodul nach Anspruch 1, ein EKG-Überwachungssystem nach Anspruch 3 und Verfahren zum Überwachen von Herzpatienten nach Anspruch 6 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.This object is achieved by an ECG monitoring module according to claim 1, an ECG monitoring system according to claim 3 and a method for monitoring cardiac patients according to claim 6. The dependent claims contain advantageous embodiments of the invention.
Ein erfindungsgemäßes EKG-Überwachungsmodul umfasst eine Anzahl von Elektroden, eine mit den Elektroden verbundenen Auswerteeinheit und eine Sendeeinheit. Die Elektroden, die dazu geeignet sind, zur Abnahme elektrischer Biosignale am Körper eines Patienten angebracht zu werden, sind mit der Auswerteeinheit verbunden. Diese ist derart ausgestaltet, dass sie auf der Basis der abgenommenen elektrischen Biosignale Aussagen über die Frequenz, die Amplitude und die Rhythmik der Herztätigkeit treffen und die Aussagen repräsentierende Ausgabesignale erstellen kann. Die Sendeeinheit ist zum Empfang eines Ausgabesignals mit der Auswerteeinheit verbunden. Sie ist derart ausgestaltet, dass sie das empfangene Ausgabesignal drahtlos an einen Empfänger weiterleiten kann.An ECG monitoring module according to the invention comprises a number of electrodes, an evaluation unit connected to the electrodes and a transmitting unit. The electrodes, which are suitable for being attached to the body of a patient for the purpose of accepting electrical biosignals, are connected to the evaluation unit. This is designed in such a way that, on the basis of the removed electrical biosignals, it can make statements about the frequency, the amplitude and the rhythmicity of the heart activity and can generate the output signals representing the statements. The Transmitting unit is connected to receive an output signal to the evaluation unit. It is designed such that it can forward the received output signal wirelessly to a receiver.
Als Aussagen über die Frequenz, die Amplitude und die Rhythmik der Herztätigkeit kann die Auswerteeinheit auf der Basis der abgenommenen elektrischen Biosignale insbesondere zwischen den folgendenAs statements about the frequency, the amplitude and the rhythm of the heart activity, the evaluation unit on the basis of the removed electrical biosignals in particular between the following
Herzzuständen unterscheiden: a) normale Herzfrequenz, b) zu hohe / zu niedrige Herzfrequenz, c) Asystolie (Herzstillstand), d) Kammerflimmern. DieDistinguish heart conditions: a) normal heart rate, b) too high / too low heart rate, c) asystole (cardiac arrest), d) ventricular fibrillation. The
Auswerteeinheit kann in diesem Fall unterschiedliche Ausgabesignale erstellen, welche den jeweiligen Herzzustand repräsentieren.In this case, the evaluation unit can create different output signals, which represent the respective heart condition.
Das erfindungsgemäße EKG-Überwachungsmodul reduziert die zu sendenden Parameter lediglich auf eine Grobcharakterisierung des Patientenzustandes (bspw. normale Herzfrequenz, zu hohe / zu niedrige Herzfrequenz, Asystolie, oder Kammerflimmern). Durch die Verlagerung eines Großteils der Patientendiagnose in die EKG-Überwachungsmodule, entfällt die Übermittlung umfangreicher Rohdaten (z.B. vollständiges EKG). Dadurch verringern sich die Funkbelastung im sensiblen Krankenhausbereich sowie die Komplexität der zu bedienenden Software für das Personal. Aufgrund des weitaus geringeren Funktionsumfanges des erfindungsgemäßen Produktes reduzieren sich neben den notwendigen Hardwarekomponenten der EKG-Überwachungsmodule folgerichtig auch ihre Baugröße sowie ein etwaiger Aufwand für die Inbetriebnahme. Das Konzept der Funktionalitätsbegrenzung kann die Praxistauglichkeit beträchtlich erhöhen. In den meisten medizinischen Notfällen führt das Fachpersonal ohnehin eine erneute Diagnose vor Ort mit geeigneteren Geräten durch. Vor diesem Hintergrund erscheint der erhöhte Funktionsumfang bestehender Telemetriesysteme zweifelhaft.The ECG monitoring module according to the invention reduces the parameters to be sent only to a rough characterization of the patient's condition (eg normal heart rate, too high / too low heart rate, asystole, or ventricular fibrillation). Shifting much of the patient's diagnosis to the ECG monitoring modules eliminates the need to submit extensive raw data (such as a complete ECG). This reduces the radio load in the sensitive hospital area as well as the complexity of the software to be used by the staff. Due to the much smaller range of functions of the product according to the invention, in addition to the necessary hardware components of the ECG monitoring modules logically also their size and any effort for commissioning reduced. The concept of functionality limitation can increase the practicality considerably. In most medical emergencies, the trained personnel will re-diagnose onsite with more suitable equipment anyway. Against this background, the increased functionality of existing telemetry systems seems doubtful.
Ein erfindungsgemäßes EKG-Überwachungssystem umfasst ein erfindungsgemäßes EKG-Überwachungsmodul, eine Anzahl räumlich verteilter Empfänger sowie eine mit den Empfängern verbundene Leitstation. Die Empfänger sind derart ausgestaltet, dass sie die von der Sendeeinheit drahtlos weitergeleiteten Ausgabesignale empfangen und an eine Leitstation übermitteln können. Die Leitstation umfasst ein Positionsbestimmungsmodul, welches derart ausgestaltet ist, dass es aus den von den Empfängern übermittelten Daten die Position des sendenden EKG-Überwachungsmoduls bestimmen kann.An ECG monitoring system according to the invention comprises an ECG monitoring module according to the invention, a number of spatially distributed receivers and a control station connected to the receivers. The receivers are designed in such a way that they can receive the output signals transmitted wirelessly by the transmitting unit and transmit them to a control station. The control station comprises a positioning module, which is configured such that it can determine the position of the transmitting ECG monitoring module from the data transmitted by the receivers.
Das erfindungsgemäße EKG-Überwachungssystem dient der Überwachung der Herzaktivität von Patienten im postoperativen Umfeld und gleichzeitiger Ortungsmöglichkeit für den „indoor" und den „outdoor" Bereich. Für die ständige Analyse des elektrischen Biosignals steht für jeden zu überwachenden Patienten ein EKG-Überwachungsmodul, auch EKG- Wächtermodul genannt, zur Verfügung. Dieses erlaubt bspw. eine einfache Arrythmieanalyse der Herztätigkeit und enthält ein Funkmodul, welches die medizinischen Daten an stationäre Empfänger (LNA) überträgt. Die Empfänger sammeln die Daten von allen in Reichweite befindlichen EKG- Überwachungsmodulen und übermitteln diese über das hausinterne Intranet an eine Leitstation, bspw. einen Zentralrechner. Hier wird neben der geeigneten Darstellung der Patientendaten auch die eigentliche Ortung durchgeführt. Sollte die Auswertung einen kritischen Zustand ergeben (z.B. Herzstillstand), kann der behandelnde Arzt zeitnah alarmiert werden. Beispiele hierfür sind Meldungen auf im Netzwerk befindlichen Rechnern oder drahtlos über „Pieper". Neben den medizinischen Daten wird zudem der Aufenthaltsort des Patienten übertragen, sodass der Arzt alle notwendigen Informationen für eine schnelle Behandlung erhält. Das EKG- Überwachungssystem kann zur Ortung auch ein Trackingmodul umfassen, das dazu ausgestaltet ist, zeitlich aufeinander folgende Positionen des sendenden EKG-Überwachungsmoduls zu überwachen und unrealistische Positionsänderungen zu erkennen. Auf diese Weise lässt sich die Ortung des sendenden EKG-Überwachungsmoduls optimieren.The ECG monitoring system according to the invention serves to monitor the cardiac activity of patients in the postoperative environment and at the same time localization possibility for the "indoor" and the "outdoor" area. For the continuous analysis of the electrical biosignal, an ECG monitoring module, also called ECG monitor module, is available for each patient to be monitored. This allows, for example, a simple arrhythmia analysis of the heart activity and contains a radio module which transmits the medical data to stationary receivers (LNA). The receivers collect the data from all the ECG monitoring modules within reach and transmit them via the in-house intranet to a control station, for example a central computer. Here, in addition to the appropriate representation of the patient data and the actual location is performed. Should the evaluation result in a critical condition (e.g., cardiac arrest), the attending physician can be promptly alerted. Examples include messages on computers in the network or wirelessly via a "beeper." In addition to the medical data, the patient's whereabouts are also transferred so that the doctor receives all the information needed for rapid treatment which is configured to monitor temporally successive positions of the transmitting ECG monitoring module and detect unrealistic position changes, thereby optimizing the location of the transmitting ECG monitoring module.
Die Empfänger des EKG-Überwachungssystems können als Netzwerkswitches mit zwei Kabelnetzwerkanschlüssen ausgebildet sein: Sie können dann als Kommunikationsadapter ausgebildet sein, die zwischen einen PC und einen den PC mit dem Intranet verbindenden Netzwerkanschluss geschaltet werden. In diesem Fall ist kein eigener Netzwerkanschluss für den Empfänger notwendig. Im erfindungsgemäßen Verfahren zur Überwachung von Herzpatienten mit Hilfe eines Diagnosedaten erstellenden EKG-Überwachungsmoduls werden ausschließlich die Diagnosedaten vom EKG-Überwachungsmodul drahtlos an wenigstens einen einer Anzahl lokalisierter Empfänger gesendet. Von dem empfangenden Empfänger bzw. den empfangenden Empfängern werden die Daten dann an eine Leitstation weitergeleitet, wo die Position des sendenden EKG-Überwachungsmoduls aus dem Ort bzw. den Orten des empfangenden Empfängers bzw. der empfangenden Empfänger ermittelt wird. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die Position des EKG-Überwachungsmoduls zusammen mit den von ihm gesendeten Diagnosedaten in der Leitstation optisch und/oder akustisch dargestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere mit dem erfindungsgemäßen EKG-Überwachungssystem hervorragend umgesetzt werden.The receivers of the ECG monitoring system can be designed as network switches with two cable network connections: They can then be designed as communication adapters which are switched between a PC and a PC connection to the intranet connecting the network. In this case, no separate network connection is required for the receiver. In the method according to the invention for monitoring cardiac patients with the aid of an ECG monitoring module that generates diagnostic data, only the diagnostic data from the ECG monitoring module are sent wirelessly to at least one of a number of localized receivers. The data is then forwarded by the receiving receiver (s) to a control station, where the position of the transmitting ECG monitoring module is determined from the location (s) of the receiving receiver (s). In an advantageous embodiment of the method, the position of the ECG monitoring module is displayed visually and / or acoustically together with the diagnostic data transmitted by it in the control station. The inventive method can be excellently implemented in particular with the ECG monitoring system according to the invention.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Position des sendenden EKG-Überwachungsmoduls auch laufend überwacht und unrealistische Positionsänderungen mit Hilfe eines Trackingalgorithmus ausgesondert werden.In the context of the method according to the invention, the position of the transmitting ECG monitoring module can also be continuously monitored and unrealistic position changes can be eliminated with the aid of a tracking algorithm.
Das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße EKG- Überwachungssystem weisen insbesondere die folgenden Vorteile auf:The method according to the invention and the ECG monitoring system according to the invention have in particular the following advantages:
- Es ist keine „online"-Übermittlung sondern nur eine „online"-- It is not an "online" transmission but only an "online"
Überwachung des elektrischen Biosignals (EKG-Signals) nötig.Monitoring of the electrical biosignal (ECG signal) necessary.
Durch die Signalvorverarbeitung vor Ort (EKG-Wächtermodul) ist lediglich die Übermittlung des aktuellen Patientenzustandes nötig.Signal pre-processing on site (ECG monitor module) only requires the transmission of the current patient status.
Der Aufbau eines krankenhauskonformen Funknetzwerkes geringer Sendeleistung zur Überwachung von Herzpatienten und zur Vermeidung von Störeffekten innerhalb des 2.4 GHz ISM-Bandes wird möglich.The construction of a hospital-compatible radio network low transmission power for the monitoring of cardiac patients and to avoid disturbing effects within the 2.4 GHz ISM band is possible.
Es ist keine Nutzung zusätzlicher Funksysteme (GPS / GSM) zur Realisierung einer Ortung im näheren Umfeld des Krankenhauses nötig. - Es besteht eine Ortungsmöglichkeit des Patienten in der Klinik und ihrem näheren Umfeld. Außerdem kann die Ursache des Alarms durch die Angabe des Patientenzustands übermittelt werden.There is no need to use additional radio systems (GPS / GSM) to realize a location in the immediate vicinity of the hospital. - There is a location possibility of the patient in the clinic and its immediate environment. In addition, the cause of the alarm can be conveyed by specifying the patient's condition.
- Es lässt sich eine Zeitersparnis durch parallele Alarmierung qualifizierter Fachkräfte und damit eine effizientere Behandlung realisieren.- A time saving can be realized by parallel alerting of qualified specialists and thus a more efficient treatment.
- Gegenüber den Systemen nach Stand der Technik verringert sich der Installationsaufwand durch Nutzung bereits bestehender drahtgebundener Kommunikationssysteme (Intranet).Compared with the systems according to the prior art, the installation effort is reduced by using already existing wired communication systems (intranet).
- Ein modularer Systemaufbau ist möglich, der eine bewusste Erhöhung / Verringerung der Ortungsgenauigkeit / Funkbelastung zulässt.- A modular system structure is possible, which allows a deliberate increase / decrease of the positioning accuracy / radio load.
Die der Erfindung zu Grunde liegende technische Herausforderung besteht in der Etablierung eines kostengünstigen, einfachen, störunempfindlichen und zuverlässigen Systems zur Patientenüberwachung und Ortung. Das erfindungsgemäße System bzw. das erfindungsgemäße Verfahren alarmiert, im Falle des Auftretens pathologischer EKG-Veränderungen, zeitnah das medizinische Personal. Die Verlagerung der Analyse des Biosignals durch die diensthabende Schwester in das EKG-Überwachungsmodul sorgt für eine zusätzliche Zeitersparnis und eine vereinfachte Darstellung der Ergebnisse.The technical challenge underlying the invention consists in the establishment of a cost-effective, simple, interference-insensitive and reliable system for patient monitoring and location. The system according to the invention or the method according to the invention alerts, in the case of the occurrence of pathological ECG changes, promptly the medical staff. Shifting the biosignal analysis by the on-duty nurse to the ECG monitoring module adds extra time and simplifies results.
Das erfindungsgemäßen System bzw. das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich dabei von den Systemen und Verfahren nach Stand der Technik in mehreren Punkten.The system according to the invention or the method according to the invention differs from the systems and methods according to the prior art in several points.
Die Telemetrie ist integrierter Bestandteil des erfindungsgemäßen Systems bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens. Es ist daher nicht auf Dienste (z.B. GSM) zusätzlicher Anbieter angewiesen. Zudem ermöglicht es eine symbolische Ortung sowohl innerhalb, als auch außerhalb von Gebäuden.Telemetry is an integral part of the system according to the invention or of the method according to the invention. It therefore does not rely on services (e.g., GSM) of additional providers. It also allows symbolic location both inside and outside buildings.
Das erfindungsgemäße Produkt reduziert die übertragenen Parameter lediglich auf eine Grobcharakterisierung des Patientenzustandes sowie den zugehörigen Aufenthaltsort. Durch die Verlagerung eines Großteils der Patientendiagnose in die EKG-Überwachungsmodule, entfällt die Übermittlung umfangreicher Rohdaten (z.B. vollständiges EKG). Dadurch verringert sich die Funkbelastung im sensiblen Krankenhausbereich, sowie die Komplexität der zu bedienenden Software für das Personal.The product according to the invention reduces the transmitted parameters only to a rough characterization of the patient's condition and the associated location. By transferring much of the patient's diagnosis to the ECG monitoring modules, the Transmission of extensive raw data (eg complete ECG). This reduces the radio load in the sensitive hospital area as well as the complexity of the software to be used by the staff.
Auf Grund des im Vergleich zum Stand der Technik weitaus geringeren Funktionsumfanges des erfindungsgemäßen Produktes, reduzieren sich neben den notwendigen Hardwarekomponenten der EKG-Überwachungsmodule auch ihre Baugröße sowie ein etwaiger Aufwand für die Inbetriebnahme. Das Konzept der Funktionalitätsbegrenzung kann die Praxistauglichkeit beträchtlich erhöhen. In den meisten medizinischen Notfällen, führt das Fachpersonal ohnehin eine erneute Diagnose vor Ort mit geeigneteren Geräten durch. Vor diesem Hintergrund erscheint der erhöhte Funktionsumfang bestehender Telemetriesysteme zweifelhaft.Due to the much lower functionality of the product according to the invention compared to the prior art, in addition to the necessary hardware components of the ECG monitoring modules, their size as well as any costs for commissioning are reduced. The concept of functionality limitation can increase the practicality considerably. In most medical emergencies, healthcare professionals are re-diagnosing onsite with more suitable equipment anyway. Against this background, the increased functionality of existing telemetry systems seems doubtful.
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungs- beispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren.Further features, properties and advantages of the present invention will become apparent from the following description of an embodiment with reference to the accompanying figures.
Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild des EKG-Überwachungssystems.FIG. 1 shows a block diagram of the ECG monitoring system.
Figur 2 zeigt ein EKG-Überwachungsmodul und seine Systembestandteile.FIG. 2 shows an ECG monitoring module and its system components.
Figur 3 zeigt die Systembestandteile eines Kommunikationsadapters des EKG-Überwachungssystems.FIG. 3 shows the system components of a communication adapter of the ECG monitoring system.
Figur 4 zeigt den Anschluss eines Kommunikationsadapters aus Figur 2.FIG. 4 shows the connection of a communication adapter from FIG. 2.
Figur 5 zeigt die mögliche Darstellung der Ereignisse im EKG- Überwachungssystem.FIG. 5 shows the possible representation of the events in the ECG monitoring system.
Das erfindungsgemäße EKG-Überwachungssystem dient der Überwachung der Herzaktivität von Patienten im postoperativen Umfeld und gleichzeitiger Ortungsmöglichkeit für den „indoor" und den „outdoor" Bereich. Um diesen Funktionsumfang zu gewährleisten, setzt sich das Gesamtsystem, wie in Figur 1 dargestellt, aus verschiedenen Teilsystemen zusammen. Für die ständige Analyse des elektrischen Biosignals steht für jeden zu überwachenden Patienten ein EKG-Überwachungsmodul oder EKG- Wächtermodul in Form einer EKG-Weste 1 zur Verfügung. Es erlaubt eine einfache Arrythmieanalyse der Herztätigkeit und enthält ein Funkmodul, welches die medizinischen Daten an stationäre Kommunikationsadapter 13 (LNA) als Empfänger überträgt. Diese sammeln die Daten von allen in Reichweite befindlichen EKG-Modulen und übermitteln diese über das hausinterne Intranet 15 an einen Zentralrechner, der die Leitstation 19 des EKG-Überwachungssystems darstellt. Hier wird neben der geeigneten Darstellung der Patientendaten auch die eigentliche Ortung durchgeführt. Sollte die Auswertung einen kritischen Zustand ergeben (z.B. Herzstillstand), kann der behandelnde Arzt zeitnah alarmiert werden. Beispiele hierfür sind Meldungen auf im Netzwerk befindlichen Rechnern 21 oder drahtlos über „Pieper 23". Neben den medizinischen Daten wird zudem der Aufenthaltsort des Patienten übertragen, sodass der Arzt alle notwendigen Informationen für eine schnelle Behandlung erhält.The ECG monitoring system according to the invention serves to monitor the cardiac activity of patients in the postoperative environment and at the same time localization possibility for the "indoor" and the "outdoor" area. To ensure this range of functions, the overall system, as shown in FIG. 1, is composed of different subsystems. For the constant analysis of the electrical biosignal is for everyone an ECG monitoring module or ECG monitor module in the form of an ECG vest 1. It allows a simple arrhythmia analysis of cardiac activity and includes a radio module which transmits the medical data to stationary communication adapters 13 (LNA) as a receiver. These collect the data from all the ECG modules in range and transmit them via the in-house intranet 15 to a central computer, which represents the control station 19 of the ECG monitoring system. Here, in addition to the appropriate representation of the patient data and the actual location is performed. If the evaluation results in a critical condition (eg cardiac arrest), the attending physician can be alerted promptly. Examples of this are messages on computers 21 located in the network or wirelessly via "Pieper 23." In addition to the medical data, the patient's whereabouts are also transmitted so that the doctor receives all the information necessary for rapid treatment.
Beschreibung der einzelnen Systembestandteile:Description of the individual system components:
1. EKG-Wächtermodul (EKG-Weste)1. ECG monitor module (ECG vest)
Das EKG-Wächtermodul 1 ist in Figur 2 genauer dargestellt. Es stellt das mobile Teilsystem zur Erfassung relevanter Biosignale dar und wird von dem zu überwachenden Patienten getragen.The ECG monitor module 1 is shown in more detail in FIG. It represents the mobile subsystem for detecting relevant biosignals and is carried by the patient to be monitored.
Bei dem Anlegen der Weste werden auf dem Brustkorb Elektroden 3 (max. 3-4) platziert, die eine Abnahme des elektrischen Biosignals ermöglichen. Eine nachgeschaltete analoge Elektronik 5 empfängt und verstärkt das Biosignal derart, dass durch die folgende digitale Signalvorverarbeitung 7 bereits Aussagen über Frequenz, Amplitude und Rhythmik der Herztätigkeit möglich werden. Diese Informationen werden nach geeigneter Kodierung in einem für den Patienten treffenden Zustand zusammengefasst und einem Funkmodul 9 (Transceiver) zur Verfügung gestellt. Für die Bestimmung des momentanen Patientenzustandes werden dabei nur wenige mögliche Situationen unterschieden.When putting on the vest, electrodes 3 (max 3-4) are placed on the chest, which allow a decrease of the electrical bio-signal. A downstream analogue electronics 5 receives and amplifies the biosignal in such a way that statements about the frequency, amplitude and rhythmicity of the cardiac activity are already possible by means of the following digital signal preprocessing 7. This information is summarized after appropriate coding in a state for the patient and a radio module 9 (transceiver) provided. Only a few possible situations are distinguished for the determination of the current patient condition.
a) Feststellung normaler Herzfrequenz (Frequenz 50-100/min). b) Feststellung zu hoher / zu niedriger Herzfrequenz.a) Determination of normal heart rate (frequency 50-100 / min). b) Determination of high / low heart rate.
c) Feststellung Asystolie (Herzstillstand).c) finding asystole (cardiac arrest).
d) Kammerflimmern (unregelmäßige Kurve).d) Ventricular fibrillation (irregular curve).
Außerdem kann das EKG-Wächtermodul 1 Systemzustände (z.B.: lose Elektroden, manuelle Auslösung, geringe Akkumulatorspannung, etc.) erfassen.In addition, the ECG monitor module 1 can detect system conditions (eg: loose electrodes, manual triggering, low battery voltage, etc.).
Das EKG-Wächtermodul 1 besitzt ferner eine eigenständige Stromversorgung in Form eines Akkumulators 11. Aufgrund des geringen Energiebedarfs und der geringen Sendeleistung ist dabei von einer Standzeit von einigen Monaten auszugehen. Ein besonderes Kriterium ist neben der Laufzeit die Baugröße. Hier werden Dimensionen von ca. 85mm x 55 mm (Grundfläche einer handelsüblichen Chipkarte) bei einer Bauhöhe von nicht mehr als 25 mm realisiert werden können.The ECG monitor module 1 also has an independent power supply in the form of a rechargeable battery 11. Due to the low energy requirement and the low transmission power, a service life of a few months is assumed. A special criterion in addition to the running time is the size. Here, dimensions of approx. 85mm x 55 mm (base area of a commercially available chip card) with a height of not more than 25 mm can be realized.
Die Messdaten werden drahtlos an Kommunikationsadapter 13 (siehe Figur 3) übermittelt, sofern eine entsprechende Aufforderung vorliegt.The measurement data are transmitted wirelessly to communication adapter 13 (see FIG. 3), provided that a corresponding request has been made.
2. Kommunikationsadapter2. Communication adapter
Der Kommunikationsadapter 13 bildet die Schnittstelle zwischen dem hausinternen Intranet 15 (vgl. Figur 1) und der drahtlosen Kommunikation zu den EKG-Wächtermodulen. Sie werden an ausgewählten Punkten im bzw. am Gebäude installiert und bilden die Basis für die in der Leitstelle durchzuführende „indoor" und „outdoor" Ortung. Den prinzipiellen Aufbau eines solchen stationären Kommunikationsadapters zeigt Figur 2.The communication adapter 13 forms the interface between the in-house intranet 15 (see Figure 1) and the wireless communication to the ECG monitor modules. They are installed at selected points in or on the building and form the basis for the "indoor" and "outdoor" location to be carried out in the control center. The basic structure of such a stationary communication adapter is shown in FIG. 2.
Der Kommunikationsadapter 13 umfasst im Wesentlichen drei Komponenten, nämlich ein Funkmodul 17, einen Netzwerkswitch 31 und eine zentrale Verarbeitungseinheit 33. Für die Kommunikation mit den Patienten-EKGs steht das Funkmodul 17 zur Verfügung. Es empfängt die medizinischen Daten aller in Reichweite befindlichen EKG-Wächtermodule 1. Zusätzlich werden die für die Ortung erforderlichen Parameter (Empfangssignalstärke, Bitfehlerrate) von den Kommunikationsadaptern protokolliert. Aufgrund dieser Daten erfolgt später in der Leitstation 19 die eigentliche symbolische Ortung. Die Genauigkeit der Ortung hängt dabei maßgeblich von der Anzahl der installierten stationären Kommunikationsadapter 13 ab. Je höher die Dichte stationärer Kommunikationsadapter 13, desto mehr Daten stehen dem Zentralrechner bzw. der Leitstation 19 für die Ortung zur Verfügung. Durch dieses Verfahren wird es einerseits möglich, die Funkausleuchtung kritischer Gebäudebereiche (z.B. OP-Saal) und damit mögliche Störeinflüsse auf medizinische Geräte bewusst zu reduzieren. Andererseits kann im Umkehrfall die Genauigkeit in unkritischeren Bereichen (z.B. Bettenhaus) gesteigert werden.The communication adapter 13 essentially comprises three components, namely a radio module 17, a network switch 31 and a central processing unit 33. The radio module 17 is available for communication with the patient ECGs. It receives the medical data of all ECG monitor modules in range 1. In addition, the parameters required for the location (received signal strength, bit error rate) are logged by the communication adapters. On the basis of these data, the actual symbolic location takes place later in the control station 19. The accuracy of the location depends significantly on the number of installed stationary communication adapter 13. The higher the density of stationary communication adapter 13, the more data is available to the central computer or the control station 19 for the location. On the one hand, this method makes it possible to consciously reduce the radio illumination of critical building areas (eg operating room) and thus possible interference with medical devices. On the other hand, in the reverse case, the accuracy in less critical areas (eg bed house) can be increased.
Für die Kommunikation der stationären Kommunikationsadapter 13 mit dem Zentralrechner bzw. der Leitstation 19 besitzt das Modul zwei Schnittstellen 25, 27 zum Intranet 15. Da grundsätzlich von der Belegung der Netzwerkanschlüsse 29 in den Räumen der medizinischen Einrichtung ausgegangen werden muss, könnte lediglich ein technisches Gerät 21 (in den Figuren als PC dargestellt) angeschlossen werden. Durch Implementierung zweier Netzwerkanschlüsse 25, 27 im Kommunikationsadapter 13 kann sowohl der Rechner als auch der stationäre Kommunikationsadapter 13 an einem Netzwerkanschluss 29 in einem Raum der medizinischen Einrichtung betrieben werden (vgl. Figur 4). Dabei übernimmt der stationäre Kommunikationsadapter 13 zusätzlich die Funktion eines Netzwerkswitches 31. Der Datenverkehr des Rechners 21 im Intranet/Internet 15 wird dabei weder protokolliert noch analysiert oder unterdrückt, sodass das es zu keinen Beeinträchtigungen im Datenfluss kommt. Lediglich der für den Kommunikationsadapter 13 bestimmte Datenverkehr wird zur zentralen Verarbeitungseinheit 33 des stationären Kommunikationsadapter 13 umgelenkt. Für eine eindeutige Adressierung der Adapter im Intranet 15 benötigen deshalb alle stationären Kommunikationsadapter 13 neben einer eigenen MAC Adresse auch eine eigene IP Adresse, die aus dem Bereich der zur Verfügung stehenden IP Adressen des Subnetzes bereitgestellt werden muss.For the communication of the stationary communication adapter 13 with the central computer or the control station 19, the module has two interfaces 25, 27 to the intranet 15. Since in principle must be assumed that the occupancy of the network ports 29 in the premises of the medical device, could only a technical device 21 (shown in the figures as a PC) are connected. By implementing two network connections 25, 27 in the communication adapter 13, both the computer and the stationary communication adapter 13 can be operated at a network connection 29 in a room of the medical facility (see FIG. In this case, the stationary communication adapter 13 additionally assumes the function of a network switch 31. The data traffic of the computer 21 in the intranet / Internet 15 is neither logged nor analyzed or suppressed, so that there is no impairment in the data flow. Only the traffic intended for the communication adapter 13 is redirected to the central processing unit 33 of the stationary communication adapter 13. For a unique addressing of the adapter in the intranet 15, therefore, all stationary communication adapter 13 in addition to a separate MAC address also need their own IP address, which must be provided from the range of available IP addresses of the subnet.
Als zentrale Verarbeitungseinheit 33 besitzt der Kommunikationsadapter 13 einen Mikrocontroller. Er steuert den Kommunikationsablauf sowohl auf der Funkseite, als auch auf der Netzwerkseite. Dazu ist die Implementierung der jeweils verwendeten Protokolle erforderlich (z.B. TCP/IP-Stack). Zusätzlich verschlüsselt der Baustein die zu übertragenen Rohdaten, sodass ein unautorisierter Datenzugriff erschwert wird.As a central processing unit 33, the communication adapter 13 has a microcontroller. It controls the communication process both on the radio side and on the network side. This is the implementation of the respectively used protocols required (eg TCP / IP stack). In addition, the block encrypts the raw data to be transmitted, making unauthorized data access more difficult.
Die notwendige Energie zum Betrieb der stationären Adapter liefert eine externe Stromversorgung 35 (z.B. Steckernetzteil).The power required to operate the stationary adapters is provided by an external power supply 35 (e.g., AC adapter).
3. Leitstation3rd control station
Die Anwendungssoftware läuft auf einem Standard PC (vorrangig in der Leitstation 19) und übernimmt alle administrativen Aufgaben. Der Rechner fragt periodisch alle angeschlossenen stationären Kommunikationsadapter 13 ab. Diese puffern die Daten der EKG-Wächtermodule 1 sowie ihre Empfangssignalstärke und Bitfehlerrate. Aus den ermittelten Daten wird durch statistische Verfahren die aktuelle Position des sendenden EKG- Wächtermoduls 1 symbolisch bestimmt. Dazu gehören neben Triangulationsalgorithmen zur Positionsschätzung a.uch Trackingalgorithmen, welche die Plausibilität der Position überprüfen. So sollen beispielsweise Positionssprünge von mehreren 100 Metern innerhalb einer Sekunde als unrealistisch und damit als Fehler erkannt werden. Für die Ortung sollte daher vorzugsweise ein detaillierter Gebäudeplan und ein Geländeplan hinterlegt werden. Zudem sollten der Software die Position aller im System integrierten stationären Kommunikationsadapter 13 bekannt sein.The application software runs on a standard PC (primarily in the control station 19) and takes over all administrative tasks. The computer periodically polls all connected stationary communication adapters 13. These buffer the data of the ECG monitor modules 1 as well as their received signal strength and bit error rate. The current position of the transmitting ECG monitor module 1 is symbolically determined from the determined data by statistical methods. In addition to triangulation algorithms for position estimation, these include tracking algorithms that check the plausibility of the position. For example, position jumps of several 100 meters within one second are to be recognized as unrealistic and thus as a mistake. For the location, therefore, preferably a detailed floor plan and a site plan should be deposited. In addition, the software should be aware of the location of all in-system stationary communication adapters 13.
Bei der Einrichtung des Gesamtsystems sind die Feldverteilungen noch nicht bekannt. Hier kann eine einmal zu erstellende gebäudespezifische sowie statische Signalverteilungskarte hinterlegt werden. Allerdings wäre der Einrichtungsaufwand dieses Verfahrens relativ hoch und unflexibel, da es für größere bauliche Veränderung erneut durchgeführt werden müsste. Alternativ dazu werden derzeit die Möglichkeiten eines adaptiven, selbstlernenden Algorithmus zur symbolischen Ortung untersucht. Allein durch den anhaltenden Betrieb des Systems würde sich dabei die Genauigkeit der symbolischen Ortung sukzessive einem Optimum annähern.When setting up the entire system, the field distributions are not yet known. Here, a building-specific and static signal distribution card to be created can be stored. However, the setup cost of this method would be relatively high and inflexible, since it would have to be redone for major structural change. Alternatively, the possibilities of an adaptive, self-learning algorithm for symbolic location are currently being investigated. The continued operation of the system alone would successively bring the accuracy of the symbolic location closer to an optimum.
Eine eventuelle Alarmierung des Krankenhauspersonals wird bei einem Patientennotfall über die dafür vorgesehenen, standardmäßigen Informationskanäle durchgeführt. So können beispielsweise Meldungen auf im Netzwerk 15 befindliche Rechner 21 geschickt, oder durch die diensthabende Schwester telefonisch das Fachpersonal unterrichtet werden. Schlussendlich wird der momentane Standort des Patienten und sein aktueller medizinischer Zustand über die zu entwickelnde Software graphisch dargestellt. Die Ergebnisse könnten dabei so aussehen, wie es in Figur 5 schematisch dargestellt ist.A possible alerting of the hospital staff in the case of a patient emergency beyond the provided standard Information channels performed. For example, messages can be sent to computer 21 located in network 15, or the service personnel can be informed by the sister on duty. Finally, the current location of the patient and his current medical condition are graphically displayed on the software to be developed. The results could look as shown schematically in FIG.
4. Funknetz4. Radio network
Das Funknetz stellt die Verbindung zwischen den EKG-Wächtermodulen 1 und den stationären Kommunikationsadaptern 13 dar und ermöglicht die Telemetrie mit Ortung. Die Wahl des verwendeten Funkstandards ist dabei den geforderten Randbedingungen, wie sie nachfolgend dargestellt sind, anzupassen.The radio network represents the connection between the ECG monitor modules 1 and the stationary communication adapters 13 and enables telemetry with localization. The choice of the radio standard used is the required boundary conditions, as shown below, adapt.
hohe Reichweite,high range,
- geringe Sendeleistung,low transmission power,
Übermittlung / Ausgabe von zusätzlichen Parametern (Empfangssignalstärkeindikator, Bitfehlerrate),Transmission / output of additional parameters (received signal strength indicator, bit error rate),
geringer Energieverbrauch,Low energy consumption,
hohe Störunempfindlichkeit,high immunity to interference,
- geringe geometrische Abmaße und- low geometric dimensions and
geringe Datenratelow data rate
Obgleich viele Systeme (z.B. WLAN, BLUETOOTH) auf dem Markt erhältlich sind, erscheint der Funkstandard der Fa. nanoTRON als am ehesten geeignet. Die verwendete Funkfrequenz von 2,4 GHz liegt dabei ebenso wie WLAN und BLUETOOTH in einem lizenzfreien ISM-Band.Although many systems (e.g., WLAN, BLUETOOTH) are available on the market, the wireless standard of nanoTRON appears to be the most appropriate. The used radio frequency of 2.4 GHz is just like WLAN and BLUETOOTH in a license-free ISM band.
Der Standard vereinigt viele der oben genannten Punkte und ermöglicht mit einer max. Sendeleistung von 8 dBm (entspricht 6,3 mW) omnidirektionale Reichweiten von 60m für den „indoor"-Bereich und 900m für den „outdoor"- Bereich. Dadurch wird die Verwendung eines zusätzlichen Ortungssystems für den Außenbereich (z.B. GSM mit gekoppeltem GPS) überflüssig.The standard combines many of the above points and allows with a max. Transmission power of 8 dBm (corresponds to 6.3 mW) omnidirectional ranges of 60 m for the "indoor" area and 900 m for the "outdoor" area Area. This eliminates the need for an additional location system for outdoor use (eg GSM with coupled GPS).
Die vorgestellte Erfindung führt zu einem zuverlässigen funkbasierten Ortungssystems zur Lokalisation von Patienten, das die Nutzung bestehender leitungsgeführter Kommunikationskanäle zur Informationsübermittlung ermöglicht sowie zu einem geeigneten mobilen EKG- Überwachungsmodul. Dabei steht dessen Verringerung hinsichtlich Größe und Kosten im Vordergrund. Zudem bewirkt die Nutzung eines Funkstandards sowohl für den „indoor" als auch den „outdoor" Bereich zu einer deutlichen Systemvereinfachung. The presented invention leads to a reliable radio-based location system for the localization of patients, which allows the use of existing line-guided communication channels for transmitting information and to a suitable mobile ECG monitoring module. Its focus is on reducing its size and cost. In addition, the use of a radio standard for both the "indoor" and the "outdoor" area causes a significant simplification of the system.

Claims

Patentansprüche claims
1. EKG-Überwachungsmodul (1) mit einer Anzahl von Elektroden (3) , die geeignet sind, zur Abnahme elektrischer Biosignale am Körper eines Patienten angebracht zu werden, einer mit den Elektroden (3) verbundenen Auswerteeinheit (7), die derart ausgestaltet ist, dass sie auf der Basis der abgenommenen elektrischen Biosignale Aussagen über die Frequenz, die Amplitude und die1. ECG monitoring module (1) with a number of electrodes (3) which are suitable for being attached to the body of a patient for the purpose of accepting electrical biosignals, an evaluation unit (7) connected to the electrodes (3) and configured in this way in that on the basis of the removed electrical biosignals they state statements about the frequency, the amplitude and the
Rhythmik der Herztätigkeit treffen und die Aussagen repräsentierende Ausgabesignale erstellen kann, und einer Sendeeinheit (9), die zum Empfang eines Ausgabesignals mit der Auswerteeinheit (7) verbunden ist und derart ausgestaltet ist, dass sie das empfangene Ausgabesignal drahtlos an einen Empfänger (13) weiterleiten kann.Meeting rhythmic activity of the heart and the statements representing output signals can create, and a transmitting unit (9), which is connected to receive an output signal to the evaluation unit (7) and configured such that they forward the received output signal wirelessly to a receiver (13) can.
2. EKG-Überwachungsmodul (1 ) nach Anspruch 1 , in dem die Auswerteeinheit (1) derart ausgestaltet ist, dass sie auf der Basis der abgenommenen elektrischen Biosignale zwischen den folgenden Herzzuständen unterscheiden kann: a) normale Herzfrequenz, b) zu hohe / zu niedrige Herzfrequenz, c) Asystolie, d) Kammerflimmern und dass sie unterschiedliche Ausgabesignale erstellen kann, welche den jeweiligen Herzzustand repräsentieren.2. ECG monitoring module (1) according to claim 1, in which the evaluation unit (1) is designed such that it can distinguish on the basis of the removed electrical biosignals between the following cardiac conditions: a) normal heart rate, b) too high / too low heart rate, c) asystole, d) ventricular fibrillation and that they can produce different output signals representing the respective cardiac condition.
3. EKG-Überwachungssystem mit - einem EKG-Überwachungsmodul (1) nach Anspruch 1 oder 2, einer Anzahl räumlich verteilter Empfänger (13), die derart ausgestaltet sind, dass sie die von der Sendeeinheit (9) drahtlos weitergeleiteten Ausgabesignale empfangen und an eine Leitstation (19) übermitteln können, - und einer mit den Empfängern (13) verbundenen Leitstation (19), die ein Positionsbestimmungsmodul umfasst, welches derart ausgestaltet ist, dass es aus den von den Empfängern (13) übermittelten Daten die Position des sendenden EKG-Überwachungsmoduls (1) bestimmen kann. 3. ECG monitoring system with - an ECG monitoring module (1) according to claim 1 or 2, a number of spatially distributed receiver (13), which are configured such that they receive from the transmitting unit (9) wirelessly forwarded output signals and to a Control station (19), and a control station (19) connected to the receivers (13), which comprises a position determination module which is designed such that it determines the position of the transmitting ECG from the data transmitted by the receivers (13). Monitor module (1) can determine.
4. EKG-Überwachungssystem nach Anspruch 3, welches außerdem ein Trackingmodul umfasst, das dazu ausgestaltet ist, zeitlich aufeinander folgende Positionen des sendenden EKG-Überwachungsmoduls (1) zu überwachen und unrealistische Positionsänderungen zu erkennen.4. ECG monitoring system according to claim 3, which further comprises a tracking module which is configured to monitor temporally successive positions of the transmitting ECG monitoring module (1) and to detect unrealistic position changes.
5. EKG-Überwachungssystem nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, in dem die Empfänger (13) außerdem als Netzwerkswitches (31) mit zwei Kabelnetzwerkanschlüssen (25, 27) ausgebildet sind.5. ECG monitoring system according to claim 3 or claim 4, in which the receivers (13) are also designed as network switches (31) with two cable network connections (25, 27).
6. Verfahren zum Überwachen von Herzpatienten mit Hilfe eines Diagnosedaten erstellenden EKG-Überwachungsmoduls (1), in dem ausschließlich die Diagnosedaten vom EKG-Überwachungsmodul (1) drahtlos an wenigstens einen einer Anzahl lokalisierter Empfänger (13) gesendet werden, die Daten von dem empfangenden Empfänger bzw. den empfangenden Empfängern (13) an eine Leitstation (19) weitergeleitet werden und in der Leitstation die Position des sendenden EKG- Überwachungsmoduls (1) aus dem Ort bzw. den Orten des empfangenden Empfängers bzw. der empfangenden Empfänger (13) ermittelt wird.A method for monitoring cardiac patients using an ECG monitoring module (1) generating diagnostic data in which only the diagnostic data from the ECG monitoring module (1) is wirelessly sent to at least one of a plurality of isolated receivers (13) receiving data from the receiving ECG Receiver or the receiving receivers (13) are forwarded to a control station (19) and determined in the control station, the position of the transmitting ECG monitoring module (1) from the location or the locations of the receiving receiver or the receiving receiver (13) becomes.
7. Verfahren nach Anspruch 6, in dem die Position des sendenden EKG- Überwachungsmoduls (1) laufend überwacht wird und unrealistische Positionsänderungen mit Hilfe eines Trackingalgorithmus ausgesondert werden.7. The method of claim 6, in which the position of the transmitting ECG monitoring module (1) is monitored continuously and unrealistic position changes are eliminated using a tracking algorithm.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, in dem die Position des EKG-Überwachungsmoduls (1) zusammen mit den von ihm gesendeten Diagnosedaten in der Leitstation (19) optisch und/oder akustisch dargestellt wird. 8. The method according to claim 6 or claim 7, in which the position of the ECG monitoring module (1) together with the diagnostic data sent by him in the control station (19) is displayed visually and / or acoustically.
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