AT10035U1 - System zur mobilen erfassung und verarbeitung von vitalwerten an menschen und/oder tieren - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Mess- und Verarbeitungssystem zur mobilen Erfassung und Verarbeitung von Vitalwerten an Menschen und/oder Tieren, wobei die erfassten Vitalwerte die Pulsfrequenz, den Hautleitwert, die Hauttemperatur, die Muskelspannung etc. umfassen.

Es sind so genannte „Pulsuhren“ bekannt, das sind am Handgelenk getragene Uhren, auf deren Display man die eigene Pulsfrequenz ablesen kann. Daneben bieten diese Uhren in der Regel auch eine normale Zeitmessfunktion (Uhrzeit, Stoppuhr) und sonstige brauchbare Funktionen (z.B. Alarmfunktion). Die genannten Uhren finden in erster Linie im Sport Verwendung, wo sie ein pulsgesteuertes Training erlauben. Allerdings haben die beiden derzeit am Markt erhältlichen, sehr zweckmäßig nach Art einer Armbanduhr am Handgelenk getragenen Arten von Pulsmessern folgende Nachteile: a) Bei den die Pulsfrequenz kontinuierlich anzeigenden Pulsuhren ist ein Brustgurt erforderlich, der einen Pulssensor und einen Sender aufweist, der die vom Pulssensor generierten Signale drahtlos zu einem, in der am Handgelenk getragenen Uhr eingebauten Empfänger überträgt, um am Display der Uhr die Pulsfrequenz anzuzeigen. Der Brustgurt wird bei sportlicher Betätigung vielfach als störend empfunden. b) Bei der anderen Art von Pulsmessern ist zwar kein Brustgurt erforderlich, jedoch ist hier eine kontinuierliche Anzeige der Pulsfrequenz nicht möglich. Um eine Anzeige der Pulsfrequenz zu erhalten, muss die den Pulsmesser an einem Handgelenk tragende Person Finger der anderen Hand für kurze Zeit auf bestimmte Kontakte des Pulsmessers legen, was in der Regel die Unterbrechung einer sportlichen Betätigung notwendig macht oder zumindest sehr umständlich und daher störend ist.

Beide bekannten Arten von Pulsuhren messen nach dem EKG Prinzip die elektrischen Potentialänderungen des Herzmuskels, die im Rahmen der Herzaktion pro Herzschlag auftreten.

Aus der US 5,807,267 ist ein Pulsmesser bekannt, der in seiner Form jener der oben erläuterten am Handgelenk getragenen Pulsuhren entspricht. Die Signalaufnahme zur Ermittlung der Herzfrequenz erfolgt jedoch nicht nach dem EKG Prinzip, sondern durch eine Detektionseinheit für die Registrierung der Pulsschläge, die im Prinzip aus 3 Elementen besteht: a) einer Leuchtdiode, b) einer Photodiode und c) einer elektronischen Schaltung zur Auswertung der Ausgangssignale der Photodiode. Die Leuchtdiode und die Photodiode sind an der Innenseite des Armbandes des Pulsmessers an einer bestimmten Stelle nahe aneinander angebracht. Über Reflexion des von der Leuchtdiode ausgesendeten Lichtimpulses wird die Pulswelle erkannt und deren Frequenz von der elektronischen Schaltung gemessen und an einer Anzeige des Pulsmessers angezeigt.

Obwohl sich dieser Pulsmesser im Prinzip bewährt hat, so weist er doch insofern einen Nachteil auf, als die Zuverlässigkeit der Messungen sehr stark von einer bestimmten Anordnung und Ausrichtung des Armbandes des Pulsmesser abhängig ist. Geringfügige Verschiebungen des Armbandes können bereits dazu führen, dass die Detektionseinheit an einer Stelle des Arms zu liegen kommt, an der keine oder zumindest keine verlässliche Pulsmessung möglich ist.

Es besteht daher nach wie vor ein Bedürfnis nach einem Messsystem zur mobilen Erfassung von Vitalwerten an Menschen und/oder Tieren, das so gestaltet ist, dass es ohne Hilfe von Fachleuten von jedermann und überall benützt werden kann. Ein solches Messsystem sollte insbesondere dazu geeignet sein, mithilfe von aus Medizin und Biofeedback bekannten Verfahren Krankheiten und Störungen zu behandeln, die Konzentration zu steigern, Entspannung herbeizuführen bzw. zu trainieren usw..

Die vorliegende Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch Bereitstellen eines Messsystem zur mobilen Erfassung von Vitalwerten an Menschen gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1; vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen darge- 3 AT010 035U1 legt.

Durch das erfindungsgemäße Mess- und Verarbeitungssystem ist es dem Benutzer auf einfache Weise möglich, ohne aus dem Stand der Technik bekannte Hilfsmittel, wie z.B. Kontakt-Gel, die Vitalwerte zu messen und zu verarbeiten, wobei sie entweder am Mess- und Verarbeitungssystem dargestellt werden oder drahtlos zu einem Computer oder Mobiltelefon übertragen werden und dort dargestellt werden können bzw. weiter übertragen oder mithilfe von Biofeedbackmethoden in Übungsprogrammen oder Spielen verarbeitet werden können.

Das erfindungsgemäße Mess- und Verarbeitungssystem zur mobilen Erfassung von Vitalwerten an Menschen und/oder Tieren umfasst einen Pulsmesser, der zumindest zwei Puls-Detektionseinheiten für die Erfassung von Pulsschlägen und einen Prozessor zum Ermitteln der Pulsfrequenz und optional der Herzratenvariabilität aus für die Pulsfrequenz repräsentativen Ausgangssignalen der Puls-Detektionseinheiten aufweist. Jede Puls-Detektionseinheit umfasst einen optoelektronischen Sender zum Ausstrahlen von Lichtstrahlen auf eine geeignete, strahlungsreflektierende Körperstelle, die sich durch den Pulsschlag mit der Pulsfrequenz bewegt, und einen optoelektronischen Empfänger zum Empfangen der vom Sender ausgestrahlten und von der Körperstelle reflektierten Lichtstrahlen. Die Puls-Detektionseinheiten sind voneinander beabstandet nebeneinander angeordnet, und der Prozessor bewertet die Ausgangssignale der Puls-Detektionseinheiten unabhängig voneinander, wobei er das am stärksten ausgeprägte Ausgangssignal, z.B. bewertet nach der Amplitude, auswählt und als Pulssignal heranzieht. Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, auch ohne genaue Positionierung der Puls-Detektionseinheiten zuverlässig Pulsmessungen durchzuführen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens ein mit dem Prozessor kommunizierender Leitfähigkeitssensor vorgesehen. In ähnlicher Weise ist auch mindestens ein mit dem Prozessor kommunizierender Temperatursensor vorgesehen. Durch diese Sensoren werden die erfassten Vitalwerte um die elektrische Leitfähigkeit der Haut bzw. die Hauttemperatur ergänzt. Die gemessene elektrische Leitfähigkeit der Haut und die Hauttemperatur werden in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zu einer Plausibilitätskontrolle der erfassten Messwerte des Pulsschlages verwendet, indem der Prozessor mit Vergleichsmitteln zum Vergleich der erfassten Vitalwerte mit vordefinierten Wertebereichen ausgestattet ist, wobei, wenn die erfassten Vitalwerte außerhalb der vordefinierten Wertebereiche liegen, der Prozessor eine Meldung abgibt.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Messsystems sind die Puls-Detektionseinheiten und gegebenenfalls der Leitfähigkeitssensor und/oder der Temperatursensor auf einem Träger angeordnet, der auf einfache Weise mit der Körperstelle in Kontakt gebracht werden kann, an der die Messungen durchgeführt werden sollen. Gemäß der Erfindung ist der Träger beispielsweise als Armband bzw. Manschette ausgebildet oder weist eine Auflagefläche zum Auflegen eines Körperteils auf. Die Auflagefläche kann beispielsweise die Oberfläche einer Kugel sein, auf die der Benutzer eine Hand zur Messung auflegt.

In einer weiteren Ausführungsform besitzt das erfindungsgemäße Mess- und Verarbeitungssystem einen mit dem Prozessor kommunizierenden Beschleunigungssensor zur Erfassung von Bewegungen eines Körperteils, während an diesem Körperteil eine Messung zur Erfassung von Vitalwerten durchgeführt wird. Bei Überschreiten eines vorgegebenen Beschleunigungsschwellwertes in X, Y oder Z-Richtung schließt der Prozessor die erfassten Messwerte für eine vordefinierte Zeitperiode von der Verarbeitung aus, wodurch allfällige, durch die Bewegung verursachte Fehlmessungen nicht in das Ergebnis eingehen. Es ist weiters vorgesehen, dass der Prozessor bei einem neuerlichen Überschreiten des Beschleunigungsschwellwertes während der vordefinierten Zeitperiode die Vitalwerterfassung abbricht, um Fehlmessungen verlässlich auszuschließen.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Messsystem einen 4 AT010 035U1

Funksignalsender bzw. Funksignaltransceiver, über den der Prozessor die erfassten Vitalwerte und gegebenenfalls Meldungen an ein Mobiltelefon oder einen Computer oder ein Datenübertragungsnetzwerk sendet, wo sie angezeigt bzw. weiter verarbeitet werden.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung errechnet der Prozessor aus der erfassten Pulsfrequenz die Herzratenvariabilität und sendet bei Unterschreiten eines definierten Schwellwertes der Herzratenvariabilität ein Warnsignal, vorzugsweise zusammen mit historischen Messdaten. Das Warnsignal und/oder die historischen Messdaten werden vorzugsweise an eine Notfallzentrale 14 übertragen, da eine zu geringe Herzratenvariabilität ein Anzeichen für einen bevorstehenden Herzinfarkt sein kann.

Die Erfindung wird nun anhand eines nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die einzige Zeichnung, die ein schematisches Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Messsystems darstellt, näher erläutert.

Das erfindungsgemäße Mess- und Verarbeitungssystem 1 zur mobilen Erfassung und Verarbeitung von Vitalwerten an Menschen und/oder Tieren umfasst einen Pulsmesser, der eine Vielzahl an, zumindest aber zwei Puls-Detektionseinheiten 2A, 2B für die Erfassung von Pulsschlägen aufweist, die für die Pulsfrequenz repräsentative Ausgangssignale P1, P2 liefern. Jede Puls-Detektionseinheit 2A, 2B hat einen optoelektronischen Sender 3A, 3B, z.B. eine Leuchtdiode, zum Ausstrahlen von Lichtstrahlen auf eine geeignete, strahlungsreflektierende Körperstelle, deren Reflexionsgrad sich mit der Pulsfrequenz bewegt, und einen optoelektronischen Empfänger 4A, 4B, z.B. eine Fotodiode oder einen Fototransistor, zum Empfangen der vom Sender 3A, 3B ausgestrahlten und von der Körperstelle reflektierten Lichtstrahlen. Die Puls-Detektionseinheiten 2A, 2B sind voneinander beabstandet nebeneinander in einem geeigneten Muster angeordnet.

Die Ausgangssignale P1, P2 der Puls-Detektionseinheiten 2A, 2B werden zu einem Prozessor 8 geführt, der daraus die Pulsfrequenz ermittelt, indem der Prozessor 8 die Ausgangssignale P1, P2 unabhängig voneinander bewertet und das am stärksten ausgeprägte Ausgangssignal, z.B. bewertet nach der Amplitude, auswählt und als Pulssignal heranzieht.

Weiters sind mit dem Prozessor 8 mindestens ein Leitfähigkeitssensor 5 zur Erfassung von Leitfähigkeitssignalen S der elektrischen Leitfähigkeit der Haut und mindestens ein Temperatursensor 6 zur Erfassung von Temperatursignalen T der Hauttemperatur des Benutzers verbunden.

Ein dreidimensional wirkender Beschleunigungssensor 7 übermittelt Beschleunigungssignale A an den Prozessor 8, womit Bewegungen des Körperteils, an dem die Messungen vorgenommen werden, während der Erfassung der Vitalwerte detektiert werden. Überschreiten die Beschleunigungssignale A einen vorgegebenen Beschleunigungsschwellwert, so berücksichtigt der Prozessor 8 für eine vordefinierte Zeitperiode keine gemessenen Vitalwerte bei der Verarbeitung. Sollten innerhalb der vordefinierten Zeitperiode weitere Überschreitungen des Beschleunigungsschwellwertes auftreten, so bricht der Prozessor 8 die Vitalwerterfassung ab.

Die Puls-Detektionseinheiten 2A, 2B, der Leitfähigkeitssensor 5, der Temperatursensor 6 und der Beschleunigungssensor 7 und optional der Prozessor 8 sind auf einem Träger 10 angeordnet, der z.B. als Armband bzw. Manschette ausgebildet ist oder der eine Auflagefläche zum Auflegen eines Körperteils aufweist und z.B. als Kugeloberfläche ausgebildet ist.

Um Fehlmessungen oder Manipulationen zu erkennen weist der Prozessor 8 Vergleichsmittel 8A auf, die die erfassten Vitalwerte (Pulsfrequenz, Hautleitwert, Hauttemperatur) mit vordefinierten Wertebereichen vergleichen. Wenn die erfassten Vitalwerte außerhalb der vordefinierten Werteberelche liegen, so gibt der Prozessor 8 eine Meldung ab. Diese Meldung wird ebenso wie im übrigen auch allgemein die ermittelten Vitalwerte über einen Funksignalsender 9 bzw.

Claims (11)

1. 5 AT010 035U1 Funksignaltransceiver an ein Empfangsgerät 11, das über einen Funksignalempfänger 12 verfügt, zur weiteren Verarbeitung bzw. zur visuellen Darstellung übertragen. Das Empfangsgerät 11 ist z.B. ein Mobiltelefon, ein Computer oder ein Datenübertragungsnetzwerk 13, auf das autorisierte Datenverarbeitungsgeräte zugreifen können. Im Prozessor und im Empfangsgerät 11 werden die empfangenen Vitalwerte V z.B. mittels Programmen weiterverarbeitet, die durch graphische Aufbereitung der Vitalwerte etc. dazu beitragen, mithilfe von aus Medizin und Biofeedback bekannten Verfahren Krankheiten und Störungen zu behandeln, die Konzentration zu steigern, Entspannung herbeizuführen bzw. zu trainieren usw.. Mithilfe des erfindungsgemäßen Mess- und Verarbeitungssystems 1 kann auch die für Risikopatienten kritische Herzratenvariabilität überwacht werden. Diese wird vom Prozessor 8 aus der erfassten Pulsfrequenz errechnet. Bei Unterschreiten eines definierten Schwellwertes der Herzratenvariabilität sendet der Prozessor ein Warnsignal W, vorzugsweise zusammen mit historischen Messdaten H der Vitalwerte V, insbesondere der historischen Pulsdaten, über den Funksignalsender 9 und das Empfangsgerät 11 an eine Notrufzentrale. Unter dem Begriff „Vitalwerte“ sind den körperlichen Zustand eines Menschen oder Tieres beschreibende Messwerte, wie z.B. die Pulsfrequenz, der Hautleitwert, die Hauttemperatur, die Muskelspannung, etc. zu verstehen. Ansprüche: 1. Mess- und Verarbeitungssystem (1) zur mobilen Erfassung und Verarbeitung von Vitalwerten (V) an Menschen und/oder Tieren, mit einem Pulsmesser, gekennzeichnet durch zumindest zwei Puls-Detektionseinheiten (2A, 2B) für die Erfassung von Pulsschlägen und einen Prozessor (8) zum Ermitteln der Pulsfrequenz aus für die Pulsfrequenz repräsentativen Ausgangssignalen (P1, P2) der Puls-Detektionseinheiten, wobei jede Puls-Detektionseinheit (2A, 2B) einen optoelektronischen Sender (3A, 3B) zum Ausstrahlen von Lichtstrahlen auf eine geeignete, strahlungsreflektierende Körperstelle, die sich mit der Pulsfrequenz bewegt, und einen optoelektronischen Empfänger (4A, 4B) zum Empfangen der vom Sender ausgestrahlten und von der Körperstelle reflektierten Lichtstrahlen aufweist, wobei die Puls-Detektionseinheiten (2A, 2B) voneinander beabstandet angeordnet sind und der Prozessor (8) die Ausgangssignale (P1, P2) der Puls-Detektionseinheiten unabhängig voneinander bewertet und das am stärksten ausgeprägte Ausgangssignal, z.B. bewertet nach der Amplitude, auswählt und als Pulssignal heranzieht.
2. 2. Mess- und Verarbeitungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens einen mit dem Prozessor kommunizierenden Leitfähigkeitssensor (5) zur Erfassung der elektrischen Leitfähigkeit (S) der Haut.
3. 3. Mess- und Verarbeitungssystem nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mindestens einen mit dem Prozessor kommunizierenden Temperatursensor (6) zur Erfassung der Hauttemperatur (T).
4. 4. Mess- und Verarbeitungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen mit dem Prozessor kommunizierenden Beschleunigungssensor (7) zur Erfassung von Bewegungen (A) eines Körperteils, während an diesem Körperteil eine Messung zur Erfassung von Vitalwerten durchgeführt wird.
5. 5. Mess- und Verarbeitungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (8) bei Überschreiten eines vorgegebenen Beschleunigungsschwellwertes erfasste Messwerte für eine vordefinierte Zeitperiode nicht in die Verarbeitung einbezieht, 6 AT010 035U1 und vorzugsweise bei einem neuerlichen Überschreiten des Beschleunigungsschwellwertes innerhalb der vordefinierten Zeitperiode die Vitalwerterfassung abbricht.
6. 6. Mess- und Verarbeitungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 5 gekennzeichnet, dass der Prozessor (8) Vergleichsmittel (8A) zum Vergleich der erfassten Vitalwerte mit vordefinierten Wertebereichen aufweist, wobei, wenn die erfassten Vitalwerte außerhalb der vordefinierten Wertebereiche liegen, der Prozessor eine Meldung abgibt.
7. 7. Mess- und Verarbeitungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekenn- io zeichnet durch einen Funksignalsender (9) bzw. Funksignaltransceiver, über den der Pro zessor (8) die erfassten Vitalwerte (V) und gegebenenfalls Meldungen (W) an ein Empfangsgerät (11), wie ein Mobiltelefon oder einen Computer, oder ein Datenübertragungsnetzwerk (13) sendet.
8. 8. Mess- und Verarbeitungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Puls-Detektionseinheiten (2A, 2B) und gegebenenfalls der Leitfähigkeitssensor (5) und/oder der Temperatursensor (6) und optional der Prozessor (8) auf einem Träger (10) angeordnet sind.
9. 9. Mess- und Verarbeitungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (10) als Armband bzw. Manschette ausgebildet ist.
10. 10. Mess- und Verarbeitungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (10) eine Auflagefläche zum Auflegen eines Körperteils aufweist. 25
11. 11. Mess- und Verarbeitungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (8) aus der erfassten Pulsfrequenz die Herzratenvariabilität errechnet und bei Unterschreiten eines definierten Schwellwertes der Herzratenvariabilität ein Warnsignal (W), vorzugsweise zusammen mit historischen Messdaten (H) 30 sendet. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 35 40 45 50 55