CN112466089B

CN112466089B - 用于监控位置稳定性的系统和方法

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Publication number: CN112466089B
Application number: CN202010939984.5A
Authority: CN
Inventors: F·弗兰茨; S·施利希廷; J·迪塞尔
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 2019-09-09
Filing date: 2020-09-09
Publication date: 2022-09-16
Anticipated expiration: 2040-09-09
Also published as: CN112466089A; JP7026740B2; JP2021041153A; US11172848B2; DE102019006326A1; US20210068710A1

Abstract

本发明涉及用于监控位置稳定性的系统和方法。本发明涉及用于在医学环境中的监控区域之内对处于患者支承设备上的人的位置稳定性进行监控的系统，该系统具有传感器单元和处理器单元。具有多个光学传感器的传感器单元构造为，确定且实时地输出传感器信号，其中传感器信号包括指示监控区域在监控持续时间期间的三维表示的序列的传感器数据。处理器单元构造为，接收传感器信号，和依据所指示的三维表示确定至少一个人员质心和至少一个几何参照量，以及确定在人员质心与几何参照量之间的几何间距。此外，处理器单元构造为，在监控持续时间的过程中实时地自动监控确定的几何间距，并且由此计算当前的位置稳定性值和输出相对应的位置稳定性信号。

Description

用于监控位置稳定性的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种用于在医学环境中的监控区域之内对处于床上的人的位置稳定性（Lagesicherheit）进行监控的系统和方法。此外，本发明涉及一种程序，该程序具有用于执行根据本发明的方法的程序代码。

背景技术

在医学环境中已知的问题是，尤其是当患者糊涂时，这些患者通过如下方式危及他们自己的治疗：这些患者使自己从他们的床上掉下来，或者使自己在他们的床上置身于一位置，在该位置中存在他们从床上跌下来的迫在眉睫的危险。为了为患者自身利益及时阻止患者的这样的活动，已知的是，在医院之内设置基于摄像机的用于监控床位的监控系统。

文献US 2014/0267625 A1描述了一种患者监控系统，在所述患者监控系统中，根据床的位置限定了至少一个平面。如果探测到的患者经过该平面，则输出警报，所述警报表明患者在床上的危险的当前位置。

发明内容

本发明的任务是，能够实现以改进的方式在医学环境中对处于患者支承设备（Patientenlagerungsvorrichtung）上的人的位置稳定性自动化地进行监控，尤其是能够实现以改进的方式避免了误警报的输出，并且尤其是能够实现早期识别出针对位置稳定性的相关的危险。

根据本发明，为了解决该任务而建议了一种用于在医学环境中的监控区域之内对处于患者支承设备（尤其是床）上的人的位置稳定性进行监控的系统，该系统具有传感器单元和处理器单元。

具有多个光学传感器的传感器单元构造为，确定传感器信号，并且实时地输出所述传感器信号。在此，多个光学传感器此外还可布置在医学环境中并且构造为使得：传感器信号包括如下传感器数据：所述传感器数据指示监控区域在监控持续时间期间的三维表示的序列。

处理器单元构造为，接收传感器信号，并且依据所指示的三维表示来确定至少一个人员质心（Personen-Massenschwerpunkt），所述至少一个人员质心包括关于在监控区域之内处于患者支承设备上的人的信息。此外，处理器单元构造为，依据所指示的三维表示来确定至少一个几何参照量，所述至少一个几何参照量包括关于处于监控区域之内的患者支承设备的信息。此外，处理器单元构造为，确定在人员质心与几何参照量之间的几何间距。最后，处理器单元此外还构造为，在监控持续时间的过程中实时地自动监控确定的几何间距，并且根据当前所确定的几何间距和根据在过去的时间评估间隔之内所确定的几何间距，计算当前的位置稳定性值并且输出相对应的位置稳定性信号。

在本发明的范围内已认识到，如果除了当前所确定的值（如在本发明为当前所确定的几何间距）之外也在计算当前的位置稳定性值时考虑过去的几何间距，则可以特别保险地避免误警报。这样，可以考虑人员质心和/或几何参照量的运动，这导致特别可靠的当前的位置稳定性值。

根据本发明的系统有利地能够实现自动化地监控处于患者支承设备上的人的位置稳定性。通过实时地监控几何间距，可以快速地对人在患者支承设备上的位置的变化作出反应，例如通过输出警报信号和/或通过向其他人（例如医务人员）报警来作出反应。尤其是，与达到可能的阈值无关地来输出位置稳定性信号，使得在位置稳定性不期望地减小时已经可以触发对在监控区域中的情形的更精确的检查。

通过监控至少一个人员质心，可以特别有利地确定人在患者支承设备上的当前存在的静态（Statik）。

患者支承设备优选地是床或者椅子或者诸如此类的。

至少一个人员质心在此是空间中的几何点，该几何点指示关于处于患者支承设备上的质量、尤其是关于处于患者支承设备上的人的质量分布的信息。在这种情况下，除了人的质量之外，也可以考虑处于患者支承设备上的毯子或者另外的处于患者支承设备上的对象的质量。尤其是，依据传感器信号，可以估计整个处于患者支承设备上的质量以及其位置，并且依据该估计可以确定人员质心。

处于患者支承设备上的人典型地是在医院之内的病床上的患者。但是，人也可以是在护理装置或者诸如此类的之内的需要护理的人。

检测人员质心和几何参照量有利地允许进一步处理非常少的数据，使得由此特别有利地可能进行实时监控。

位置稳定性信号指示所计算的当前的位置稳定性值。在这种情况下，位置稳定性信号可以直接经由输出单元来输出，或者经由其他单元被进一步处理，以便得到位置稳定性值的当前的和/或在以前的时间点期间累积的输出（尤其是图形输出）。

自动化监控典型地以时间步长（Zeitschritten）进行，其中针对每个时间步长确定至少一个人员质心和至少一个几何参照量，以及确定它们的几何间距。监控在如下意义下是自动化的：在监控的具体的时间步长内，不必通过该系统的用户进行手动输入。

“监控实时地进行”尤其是意味着，在监控时间步长之内计算或者至少尽可能地计算当前的位置稳定性值。监控时间步长在此例如是为至少0.1秒的时间步长、尤其是为至少0.5秒的时间步长、如比方说为1.0秒的时间步长。

传感器数据根据本发明可以是指示二维布置的数据，所述数据允许确定监控区域的三维表示。三维表示的根据本发明的序列从对于实时输出的传感器信号的各个传感器数据的时间序列中得到。三维表示根据本发明也可以是三维点云。相较于传输完整图像，所述三维点云允许极大地减小的存储和传输开销。尤其是，三维点云可以通过自动化的预置滤波（Vorfilterung）被减小到监控区域的相关部分，例如基于所检测到的亮度对比度被减小到监控区域的相关部分，使得从所测定的传感器数据中可以去除大的单色面（如例如地板）。

根据本发明的传感器单元的详细结构是已知的，所述传感器单元具有用于提供三维表示的序列的多个光学传感器，并且这样的传感器单元已经是在商业上可得到的，使得在下文省去对传感器单元的作用方式的详细阐述。

随后描述了根据本发明的系统的优选的实施形式。

计算位置稳定性值优选地包括：计算针对当前的几何间距的函数值，和利用当前所计算的函数值来结算（尤其是加和（Aufsummieren））以前的在时间评估间隔之内记录的函数值。例如，在此随着时间，在时间评估间隔上求平均值的函数值可以被确定为位置稳定性值。这样的计算规则可以特别简单地和快速地迭代执行。

在有利的实施形式中，该系统此外还具有报警单元，该报警单元构造为，接收位置稳定性信号，并且如果当前所计算的位置稳定性达到预先确定的阈值，则输出报警信号。在该实施形式中，有利地确保，在处于患者支承设备上的人可能会从患者支承设备跌下来这一非常高的风险的情况下，那就是说在存在非常低的位置稳定性的情况下，输出相对应的通过报警信号表明的警报。报警信号在此可以触发视觉的和/或声学的警报。在替选的实施形式中，根据本发明的系统构造为，通过位置稳定性信号触发外部报警单元的报警信号。在该实施形式的不同的变型方案中，“达到预先确定的阈值”可以意味着，所计算的当前的位置稳定性降低直至预先确定的阈值，或者所计算的当前的位置稳定性值上升直至预先确定的阈值。

优选地，通过所输出的报警信号向医务人员通知存在低的位置稳定性。在其他进行补充的或者替选的实施形式中，报警单元布置为使得：以光学方式或者以声学方式给处于患者支承设备上的人输出警报，所述警报向该人通知不稳定的位置的风险。由此，如下可能性有利地被给予该人：自己改变他的位置，使得对于他的位置稳定性不再存在风险。

在特别有利的实施形式中，至少部分地基于预先确定的身体质量模型（Koerpermassenmodell），并且基于从所指示的三维表示中所测定的人员特定的人员数据，确定人员质心。优选地，所测定的人员特定的人员数据包括处于患者支承设备上的人的肢体的可能的位置。在该实施例的变型方案中，预先确定的身体质量模型包括如下估计：依据该人的身高和/或其他几何身体尺寸、尤其是依据所测量的臀围、所测量的腿长和/或所测量的臂长，估计人的重量分布。

在其他特别有利的实施形式中，至少部分地基于对通过三维表示的时间序列所指示的在患者支承设备上的运动的区域的探测，确定人员质心。在患者支承设备上的运动的区域典型地属于处于患者支承设备上的人，或者如例如在毯子的情况下，紧邻该人地布置，并且因而由于人的运动而运动。因而，在该实施形式中可以有利地通过特别简单的图像处理方法来确定人员质心，所述人员质心大致对应于处于患者支承设备上的人的实际重心。用于识别在三维表示的序列中的活动的点的算法是已知的，并且因而在下文未作详细阐述。

在其他有利的实施形式中，处理器单元此外还构造为，依据所指示的三维表示，确定多个人员质心，并且由此确定处于患者支承设备上的人的位置模式（Lagemuster）。优选地，确定的多个人员质心指示人的肢体和/或躯干在患者支承设备上的布置。在该实施形式的特别优选的变型方案中，确定多个人员质心基于预先确定的身体质量模型和/或基于从所指示的三维表示中所测定的人员特定的人员数据。在该实施形式的其他变型方案中，给来自多个人员质心的每个人员质心都分配有相应的加权因子。在该变型方案中，优选地依据相对应经过加权的人员质心形成总质心，该总质心指示该人的实际重心。相应的加权因子典型地与预先确定的身体质量模型和/或所测定的人员特定的人员数据有关。

在其他特别优选的实施形式中，确定的几何参照量包括至少一个表征患者支承设备的平面。优选地，表征患者支承设备的平面是垂直于患者支承设备的支承面的平面，所述患者支承设备包括棱边、尤其是床沿。在该实施形式的优选的变型方案中，确定至少三个几何参照量、尤其是四个几何参照量，其中这些几何参照量中的每个都是表征患者支承设备的平面，而且其中这些平面中的每个平面都包括患者支承设备的相应的棱边、尤其是床的相应的床沿，并且这些平面中的每个平面都垂直于患者支承设备的支承面地来取向。在该实施形式中，有利地可以确定在人员质心与表征性的平面之间的间距，以便依据该间距在过去的时间评估间隔的过程中的发展来计算位置稳定性值。在具有多个表征性的平面的变型方案的有利的实例中，仅依据为最小的那个几何间距来确定位置稳定性值。由此，在计算位置稳定性值的情况下，仅仅考虑对于位置稳定性最关键的几何参照量。在该实施形式的其他变型方案中，表征患者支承设备的平面是床面，而患者支承设备是床。在该变型方案中，针对位置稳定性值的计算有利地可以考虑人员质心距床面的间距，由此例如将人站立在床上识别为该人的不安全的位置。

时间评估间隔为至少1秒、优选地至少5秒、尤其是至少10秒。在该实施形式中，评估间隔有利地预先确定为使得：可以可靠地评估人员质心相对于几何参照量的运动的发展。尤其是避免了使得：尽管人员质心朝安全的位置的方向的运动已经开始，当前的位置稳定性值仍表明危险。

在优选的实施形式中，在监控持续时间之内减少的几何间距表明处于患者支承设备上的人的位置稳定性的减少。在优选的实施形式中，根据本发明的系统在任何情况下都输出如下位置稳定性信号：如果几何间距为零或者近似为零，则所述位置稳定性信号指示报警。

在其他实施形式中，所计算的位置稳定性值此外还与通过处理器单元确定的活动指数有关，其中活动指数基于对当前处于患者支承设备上的人的过去的三维表示的评估。不活动的人（那就是说具有低活动指数的人）可能不会危及他的位置稳定性，而对于特别活跃的人存在原则上较高的如下风险：该人被引入危险的位置中。因而，在该实施形式中，以利用活动指数来加权的方式，可以特别可靠地评估人员质心相对于几何参照量随着时间的发展。在该实施形式的变型方案中，活动指数指示患者的身体（如比方说头部或者臂）的活动性，其中该身体部分的活动性表示针对患者的整个身体的活动性程度（Aktivitaetsmass）。

在其他实施形式中，所计算的位置稳定性值此外还与通过处理器单元确定的位置稳定指数（Lagesicherungsindex）有关，其中位置稳定指数基于从预先确定的位置稳定对象组中对三维表示中的至少一个位置稳定对象的探测。在该实施形式的特别有利的变型方案中，患者支承设备是床，并且预先确定的位置稳定对象组包括床栏杆。存在放在上部的或者放在下部的（hochgestellten oder tiefgestellten）床栏杆对如下风险起极大作用：患者从床掉下来。在该实施形式中，因此特别有利地避免了，虽然在床上存在床栏杆，但是分辨出针对位置稳定性的高风险，所述床栏杆抵抗对位置稳定性的危害。因此，特别有利地避免输出误警报，而且支持位置稳定性信号的可靠性。

在其他实施形式中，所计算的位置稳定性值此外还与通过处理器单元确定的间距变化速度有关，其中间距变化速度基于确定的几何间距的变化。在该实施形式中有利地考虑，人员质心相对于几何参照量是快速地还是缓慢地运动。原则上，针对人的较大危险起因于快速运动，而缓慢运动典型地只可缓慢地导致危及位置稳定性。此外，在该实施形式中可以有利地探测到定向运动，所述定向运动可能特别快速地导致危及该人在患者支承设备上的当前位置。优选地，在该实施形式中，除了间距变化速度之外，也检测间距变化方向。在其他变型方案中，通过所估计的质量和确定的间距变化速度，确定在患者支承设备上运动的质心和/或处于患者支承设备上的人的动能。在其他变型方案中，除了间距变化速度之外，也探测到方向改变，并且由此推断出处于患者支承设备上的人的转动。

在其他实施形式中，所计算的位置稳定性值此外还基于通过处理器单元对人的肢体的探测，并且基于肢体相对于人员质心和/或几何参照量的当前位置。在该实施形式的变型方案中，通过该系统识别出，人是拉患者支承设备的部分还是压在患者支承设备的部分上，并且由此是否可能形成针对该人的位置稳定性的风险。

在其他实施形式中，所计算的位置稳定性值此外还基于通过处理器单元从预先确定的危害事件组中对三维表示中的至少一个危害事件的探测。在该实施形式中，预先确定的危害事件组优选地包括预先确定的如下运动模式：所述运动模式在过去已导致危及该人或者另外的人的位置稳定性。例如，在该实施形式的变型方案中，危害事件是该人的开始的滚动运动。在其他变型方案中，危害事件是该人的头部弯曲超过构造为床的患者支承设备的床栏杆。

在根据本发明的实施形式中，通过经由用户接口（如例如触摸显示器（Touchdisplay）、键盘、调节按钮或者操纵杆（Joystick））的手动用户输入来激活和/或禁用该系统。在进行补充的或者替选的实施形式中，由系统自动地通过如下方式来激活监控过程：通过处理器单元，依据所指示的三维表示，识别出构造为床的患者支承设备的床栏杆放在上部。在该实施形式的进行补充的变型方案中，通过由处理器单元相对应地识别出床栏杆的下降和/或去除，禁用监控过程。

根据本发明的其他方面，为了解决上面所提到的任务，建议了一种用于在医学环境中的监控区域之内对处于患者支承设备（尤其是床）上的人的位置稳定性进行监控的方法。根据本发明的方法具有在下文说明的步骤：

- 确定并且实时地输出传感器信号，其中所述传感器信号包括如下传感器数据：所述传感器数据指示监控区域在监控持续时间期间的三维表示的序列，

- 接收传感器信号，

- 依据所指示的三维表示来确定至少一个人员质心，其中所述至少一个人员质心包括关于在监控区域之内处于患者支承设备上的人的信息，

- 依据所指示的三维表示来确定几何参照量，其中所述几何参照量包括关于处于监控区域之内的患者支承设备的信息，

- 确定在人员质心与几何参照量之间的几何间距，

- 在监控持续时间的过程中，实时地自动监控确定的几何间距，

- 根据当前所确定的几何间距并且根据在过去的时间评估间隔之内所确定的几何间距，计算当前的位置稳定性值，和

- 输出相对应的位置稳定性信号。

根据本发明的方法特别有利地允许：通过考虑过去的几何间距，可靠地估算（Einschaetzung）当前的位置稳定性。由此，评估人员质心相对于几何参照量的发展，以评价当前的位置稳定性。由此，可以避免误警报和计算特别可靠的位置稳定性值。

此外，根据本发明的方法能够实现通过少量要实施的计算步骤特别快速地计算当前的位置稳定性值。

在附图描述的范围中，描述了对于计算位置稳定性值的不同变型方案的详细阐述。

原则上，不同的方法步骤以所示出的顺序来实施，其中确定至少一个人员质心和确定至少一个几何参照量也可以以相反的顺序进行。此外，第一方法步骤已经可以针对新的监控时间点来实施，而最终的方法步骤还针对先前的监控时间点实施。

前两个涉及传感器信号的方法步骤典型地实时地（那就是说以紧随的（kurzaufeinanderfolgenden）时间步长）重复实施。紧随的时间步长在此例如是为至少0.1秒的时间步长、尤其是为至少0.5秒的时间步长、如比方说为1.0秒的时间步长。

在根据本发明的方法的实施形式中，如果由处理器单元在监控区域之内探测到医务人员，则停止该方法。这种探测例如可以通过读出由医务人员随身携带的标识号码进行。优选地，一旦医务人员已又离开了监控区域，就与到目前为止所测定的位置稳定性值一起继续根据该实施形式的方法。在替选的实施形式中，只有当通过处理器单元在监控区域之内探测到医务人员并且附加地该人和/或患者支承设备处于医务人员的探测到的视野中时，才停止该方法。

此外，为了解决上面所提到的任务，建议了一种程序，该程序具有程序代码，当在计算机、处理器或者可编程的硬件部件上实施所述程序代码时，所述程序代码用于执行根据本发明的方法。

所述程序在此也可以仅仅实施根据本发明的数据处理的部分。优选地，至少处理器单元的功能通过程序和/或程序的彼此协调的部分来控制。尤其是，将传感器数据处理成传感器信号在该程序的根据本发明的实施例中通过该程序的在传感器单元的处理器之内的单独的部分来控制。优选地，根据本发明的程序由根据本发明的系统的处理器来实施。替选地，所述程序至少通过处理器单元的第一处理器并且通过传感器单元的第二处理器来实施。

附图说明

现在要依据在图中示意性表示的有利的实施例更详细地阐述本发明。在这些图中详细地：

图1示出了根据本发明的系统的第一实施例的示意图；

图2示出了根据本发明的系统的第二实施例的示意图；

图3、4示出了根据本发明的系统的第三实施例的示意图，其中在计算当前的位置稳定性值时，分别考虑与位置稳定对象的交互（图3）和人员质心朝向几何参照量的移动（图4），

图5、6示出了按照根据本发明的系统的实施例的针对当前的位置稳定性值的计算的图表，其中考虑在两个点之间的几何间距（图5）和在平面的点之间的几何间距（图6），

图7示出了根据本发明的其他方面的方法的第一实施例的流程图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的系统100的第一实施例的示意图。

用于在医学环境中的监控区域108之内对处于患者支承设备104（在本发明为床104）上的人105的位置稳定性进行监控的系统100包括传感器单元110和处理器单元120。

传感器单元110具有多个光学传感器112，并且构造为确定而且实时地输出传感器信号114。在此，多个光学传感器112此外还可布置在医学环境中并且构造为使得传感器信号114包括如下传感器数据：所述传感器数据指示监控区域108在监控持续时间期间的三维表示的序列。在所示出的实施例中，在壳体之内建造有多个光学传感器112，其中通过光学传感器112的不同位置由传感器数据来指示监控区域108的三维表示。

向处理器单元120输出传感器信号114在所示出的实施例中无线地经由无线电连接（例如经由WLAN、蓝牙、BLE或者ZigBee）进行。在未示出的实施例中，传感器信号的输出基于线缆进行，例如在总线系统（尤其是以太网系统）的范围内基于线缆进行。

处理器单元120构造为，接收传感器信号114。此外，处理器单元120构造为，依据所指示的三维表示，在第一处理步骤122中确定至少一个人员质心121，所述人员质心121包括关于在监控区域108之内处于床104上的人105的信息。在所示出的实施例中，人员质心121由于人的弯曲姿势而处于人105的身体之外。在本发明，人员质心是人105的如下真实重心：所述真实重心至少部分地基于预先确定的身体质量模型并且基于从所指示的三维表示中所测定的人员特定的人员数据来估计。所有处于床上的对象在所示出的实施例中被考虑用于确定人员质心121。由于在本发明在人105上没有毯子，所以人员质心大约对应于人105的实际重心。

此外，处理器单元120构造为，依据所指示的三维表示，在第二处理步骤124中确定至少一个几何参照量123，所述几何参照量123包括关于处于监控区域108之内的床104的信息。在所示出的实施例中，几何参照量123是床104的床垫106的实际重心。该实际重心在本实施例中在预先确定的位置处，所述位置根据它相对于床104的床架的取向而寄存在处理器单元中。优选地，为此在处理器单元120之内设置有存储模块125。在未示出的实施例中，依据预先确定的垫子重量模型，通过处理器单元估计床垫的重心。

此外，处理器单元120构造为，依据至少一个几何参照量123和至少一个人员质心121，在其他处理步骤126中确定在至少一个人员质心121与至少一个几何参照量123之间的几何间距D。几何间距D在本发明是在来自传感器信号114的至少一个三维表示之内的两个点之间的实际直接间距。

最后，处理器单元120此外还构造为，在监控持续时间的过程中，实时地自动监控确定的几何间距D，并且根据当前所确定的几何间距D和根据在过去的时间评估间隔之内所确定的几何间距，计算当前的位置稳定性值127，而且输出相对应的位置稳定性信号129。在所示出的实施例中，当前所确定的几何间距D被存储在存储模块125中，使得在将来的时间步长中可以追溯到以前所测量的几何间距，以计算当前的位置稳定性值127。在未示出的实施例中，所存储的数据被寄存在外部网络中，通过处理器单元可以访问所述外部网络。

在下面，在图3和图4的描述的范围中要找到对计算位置稳定性值127的详细描述。

根据本发明，实时地输出位置稳定性信号129。由此，根据本发明的系统的用户可以在任何时候都识别出减小位置稳定性的风险。通过输出具体的位置稳定性值127，可以特别快速地估计具体的人105的位置稳定性，使得已经可以通过少量人员进行对大的人群的监控。对图像数据的监控含有如下危险：为了估计人105的当前运动，必须查看一定的时间间隔，而所输出的位置稳定性信号129已经包括用于估计具体的人105的位置稳定性的所有相关信息。

位置稳定性信号129优选地可以指示，当前所计算的位置稳定性值127已达到预先确定的阈值，使得位置稳定性信号附加地包括报警信息。

在所示出的实施例中，位置稳定性信号129的输出以基于线缆的方式进行。在未示出的实施例中，该输出通过无线连接进行，如该无线连接在通信技术领域中在不同的变型方案中已知的那样。

在本发明，在此向外部监控设备（未示出）输出位置稳定性信号129，所述外部监控设备不属于本发明。

在所示出的实施例中，根据本发明的系统100的所有单元具有单独的壳体，因为彼此间隔开地布置所有单元。由此，例如可能的是，在医学环境中的中心地点处设置处理器单元，并且利用共同的处理器单元来运行多个根据本发明的具有相对应数目的不同传感器单元的系统。

在未示出的实施例中，患者支承设备是椅子、卧榻、凳子或者诸如此类的。

图2示出了根据本发明的系统200的第二实施例的示意图。

该系统200与在图1中所示出的系统100的不同之处此外在于：传感器单元210包括两个单独的摄像机，所述摄像机具有相对应的数目的光学传感器212、212’和两个子监控区域109、109’。相对应检测到的传感器数据的组合式处理通过如下方式是可能的：子监控区域109、109’具有作为交集的共同的要监控的监控区域108。由此，指示所述共同的要监控的监控区域108的三维表示的唯一序列。

此外，系统200与来自图1的系统100的不同之处在于，处理器单元120具有用户接口230，作为系统200的附加组成部分。用户接口230布置在处理器单元120的壳体240中，并且构造为接收用户输入232。在本发明，用户接口230为此具有触摸显示器234。在未示出的替选的和/或进行补充的实施例中，用户接口具有键盘、调节按钮和/或操纵杆。在本发明，用户输入232例如指示处理器单元120的接通或者关断。此外，在本发明经由用户接口230可以手动地输入人员特定的人员数据，以便至少部分地基于此确定至少一个人员质心121。

在所示出的实施例中，至少一个人员质心121是总共五个人员质心121、121’、121”，示出了其中三个，并且所述人员质心指示处于床104上的人105的位置模式。多个人员质心121、121’、121”在此指示处于床上的人的肢体和躯干的重心。处理器单元120在本发明构造为，依据多个人员质心121、121’、121”确定距几何参照量223的相对应的几何间距D、D’、D”。在未示出的实施例中，处理器单元构造为，依据多个人员质心确定处于床上的人的实际重心，并且依据该重心确定距几何参照量的几何间距。在图3和图4的描述的范围中阐述了位置稳定性值的相对应的示例性计算。

在本发明，几何参照量223是至少一个表征床104的平面。在这种情况下，仅仅示出了人105的脚侧的平面。表征床104的平面垂直于床垫106地构造，并且包括床104的至少一个床沿。如果一平面垂直于在床104之下的地板，则该平面在此也垂直于床垫106，因为（例如用于设定人的坐位的）垫子取向的变化典型地不改变几何参照量。

此外，所示出的系统200还包括报警单元250，该报警单元250构造为，接收位置稳定性信号129，并且如果当前所计算的位置稳定性值127达到预先确定的阈值，则输出报警信号252。报警信号252在本发明是光学报警信号，所述光学报警信号经由发光装置254输出。优选地，只要未曾达到预先确定的阈值，发光装置254就不发光，并且如果达到预先确定的阈值，则以表征性的色调（如例如红色色调）发光。在未示出的实施例中，报警信号是声学报警信号。在所示出的实施例中，报警单元250是相对于处理器单元120具有单独的壳体的单元。由此，报警单元250有利地可以布置在对于报警特别合适的地点处，如比方说布置在医务人员停留的地点处。

图3和图4示出了根据本发明的系统的第三实施例的示意图，其中在计算当前的位置稳定性值时，分别考虑与位置稳定对象的交互（图3）和人员质心朝向几何参照量的移动（图4）。在这两幅图的范围中，仅仅示出了人105在床104上的位置，以便在该背景下依据来自图5和图6的图表阐述对位置稳定性值的计算。

图3示出了在人105用手抓住位置稳定对象360（即安置在床105处的床栏杆）期间在毯子107之下的人105。

人员质心121在本发明是在监控区域之内的点，所述点通过估计处于床104上的质量的分布而已由处理器单元来确定。为此，可以给所探测到的三维点集的每个点分配质量，以便依据由此形成的质量分布来确定人员质心121。

至少一个几何参照量223、223’、223”在本发明是三个平面，所述平面垂直于床104的躺卧面地构造并且包括床104的床沿。在此，涉及三个平面，这三个平面通过两个对于人105侧向地并且朝向人105的脚构造的床沿来形成。相对应地，在所示出的实施例中存在三个不同的几何间距D、D’、D”。“垂直于躺卧面”优选地也意味着垂直于在床104之下的地板。

对位置稳定性值的计算原则上进行来使得：在当前时间点t_a计算针对当前所确定的几何间距的与几何间距D有关的函数f(D(t_a))，并且与以前的时间点t_a-n的函数值加和成当前的位置稳定性值

。

在这种情况下，T描述对于计算位置稳定性值要评估的评估间隔，其中在该评估间隔之内在不同的时间步长上进行合计。指前因子（Vorfaktor）负责对所计算的函数值求平均值，并且并不使用在另外的实施例中。

在所示出的实施例中，在先前的段落中所示出的用于确定位置稳定性值的规则如下地被适配：由于有三个不同的参照量223、223’、223”，所以存在三个不同的要评估的几何间距D、D’、D”，这些要评估的几何间距例如可以如下地被结算成位置稳定性值L（t_a，T）：

。

多个人员质心会导致相对应更多个要考虑的几何间距。然而，来自先前的段落的原则性的计算规则也可以被用于这样的实施例。在考虑多个人员质心的情况下，附加地可以使用加权因子，以便在计算位置稳定性值时考虑不同的分配给人员质心的质量。在所示出的实施例中，例如人105的左臂的质量可能会被探测为危险地靠近作为几何参照量的侧向平面，而加权因子确保，面对距几何参照量在安全距离中的主要的质量份额，识别出原则上安全的位置。

在所示出的实施例中，优选地在计算位置稳定性值时，考虑存在放在上部的床栏杆作为位置稳定对象360。针对位置稳定对象360曾活动的每个时间点t_x，这例如可以通过向函数f(D(t_x)) 总加和恒定的值R(t_x)进行：

。

函数R(t_x)例如可以是阶梯函数，如果存在位置稳定对象360，则所述阶梯函数取值1，并且所述阶梯函数在所有另外的情况下取值0。在未示出的实施例中，该函数与位置稳定对象是否紧邻至少一个确定的人员质心有关。

在所示出的实施例中，位置稳定性值优选地与人105是否抓住位置稳定对象360（那就是说床栏杆）有关。在探测到抓住的情况下，函数R(t_x)被减小了恒定的值、如例如0.5。由此，在计算位置稳定性值时可以考虑，存在如下一定的风险：人105从床104中被拉出。在该实施例中，通过处理器单元探测到至少人105的手。在其他实施例中，通过处理器单元探测到人的所有肢体。

在图4中所示出的情形与图3所示出的情形的不同之处如下：没有设置位置稳定对象，并且人105附加地直地朝向几何参照量223、223’、223”（即侧向床栏杆）来定位。附加地，毯子107部分地从床104朝人105的定位的方向向下滑去。

确定至少一个人员质心与先前的实例的不同之处如下：该确定至少部分地基于对在床104上的运动的区域的探测。尤其是，针对确定人员质心，只考虑在床104之上的运动的区域的所估计的质量。在这种情况下，已识别出毯子107和人105的运动，使得人员质心121距侧向的几何参照量223”具有非常小的几何间距D”。

在未示出的实施例中，作为几何间距，根据不同的几何参照量结算不同间距中的为最小的那个间距。以这种方式，对于当前的位置稳定性特别重要的几何参照量可以被用于计算位置稳定性值。

优选地，在所示出的实施例中，由于探测到的运动，在相应的时间步长内确定如下活动指数A（t_x）：该活动指数A（t_x）在人105的活动性增加时导致位置稳定性值的变小。在其他实施例中，活动指数仅仅基于对人的活动性的估计，然而不是如在本实施例中那样附加地基于处于床上的对象（如例如毯子107）的活动性。在示例性的在上面描绘的计算规则的范围内，例如可以如下地考虑活动指数A(t_x)：

。

在这种情况下，∂是如下加权因子：该加权因子确定了活动指数对位置稳定性值的影响，并且活动指数是在0到1之间的数。

在未示出的实施例中，处理器单元此外还构造为，根据间距变化速度来确定位置稳定性值。在此，通过确定的几何间距的发展，由处理器单元来测定间距变化速度。通过考虑间距变化速度，例如可以有利地探测到定向运动。在多个时间步长期间进行的定向运动指示位置稳定性变小的风险，例如因为人在床上均匀地朝向床沿运动。有利地，除了间距变化速度之外，也可以确定间距变化方向，并且基于此来计算位置稳定性值。

在其他未示出的实施例中，所计算的位置稳定性值与对危害事件的探测有关。这样，从预先确定的危害事件组中，通过处理器单元可以识别出本危害事件，如例如人从床向下转动。然而，对危害事件的探测根据本发明仅仅是在计算位置稳定性值时的补充因素。

图5和图6示出了按照根据本发明的系统的实施例的用于计算当前的位置稳定性值的图表500、600，其中考虑在两个点之间的几何间距（图5）和在平面的点之间的几何间距（图6）。

这两个图表500、600阐明用于计算位置稳定性值的示例性函数f(D(t_x))。

在两个图表500、600中，横坐标轴510、610示出了几何间距D，其中在图表600中，负的几何间距D意味着，人员质心已经经过充当几何参照量的平面。

此外，这两个图表500、600在纵坐标轴520、620上示出如下函数值f(D)：所述函数值在有利的实施例中被用于根据示例性的在上面描绘的计算规则计算位置稳定性值。

图表500的函数值的变化曲线530清楚地示出，如果至少一个人员质心和至少一个几何参照量彼此间有小距离，那么要预期有高的位置稳定性值。然而，只有当几何参照量不是布置在患者支承设备的边缘区域中时，那么这才适用。大的几何间距在该情况下意味着，表征人的人员质心处于患者支承设备的边缘区域中，那就是说例如处于床躺卧面的边缘区域中，并且因此存在如下风险：人从床支承设备跌下来。因而，变化曲线530示出了朝向变得更大的几何间距D的明显降低。变化曲线530在此示例性地不是线性的。

图表600的函数值的变化曲线630清楚地示出了，如果人员质心与几何参照量（那就是说在本情况下为平面）之间的间距大，那么要预期有高的位置稳定性。至少当给多个床沿分配有相对应的平面时（如这在图3中所示出的那样），那么这适用。在这样的情况中，在参照量与人员质心之间的大的间距意味着人在床的中心的安全位置。然而，如果仅设置有一个参考平面，则示例性的变化曲线可能会不同，使得特别大的间距又可能会导致小的位置稳定性，那就是说导致曲线形状在最大值之后下降，因为这样的间距与负的间距完全一样意味着，人或者至少人员质心处于床沿附近。因而，变化曲线630在所示出的实施例中针对负得厉害的值得到近似零的函数值，因为人看来不再处于患者支承设备上（那就是说例如不再处于床上）。

如从先前的描述中看到的那样，这两个所示出的图表500、600仅为示例性的。这样，根据图表500的函数在系统100的第一实施例的变型方案中得到应用，所述系统100的第一实施例在图1中示出。此外，根据图表600的函数在第三实施例的变型方案中得到应用，该第三实施例在图3和图4中示出。

根据本发明，用于评估几何间距的函数始终导致如下位置稳定性值：如果人无危险地处于患者支承设备的中心中，则该位置稳定性值表明高的位置稳定性；而如果人处于患者支承设备的边缘区域中和/或在非常高的活动性的状态中，则该位置稳定性值表明低的位置稳定性。

在所示出的实施例中，高的位置稳定性值也意味着高程度的位置稳定性，并且因此意味着如下低风险：处于患者支承设备上的人从患者支承设备掉下来。在未示出的实施例中，小的位置稳定性值意味着高程度的位置稳定性，并且相对应的大的值示出针对如下内容的大风险：处于患者支承设备上的人从患者支承设备掉下来。

图7示出了根据本发明的其他方面的方法700的第一实施例的流程图。

根据本发明的方法700是一种用于在医学环境中的监控区域之内对处于患者支承设备上的人的位置稳定性进行监控的方法。该方法具有在下文示出的步骤。

第一步骤710包括：确定并且实时地输出传感器信号，其中所述传感器信号包括如下传感器数据：所述传感器数据指示监控区域在监控持续时间期间的三维表示的序列。

接着的步骤720包括：接收传感器信号。

接下来的步骤730包括：依据所指示的三维表示，确定至少一个人员质心，其中所述至少一个人员质心包括关于在监控区域之内处于患者支承设备上的人的信息。

可在步骤730之前或者之后或者与之并行地实施的其他步骤740包括：依据所指示的三维表示，确定几何参照量，其中所述几何参照量包括关于处于监控区域之内的患者支承设备的信息。

接着的步骤750包括：确定在人员质心和几何参照量之间的几何间距。

接下来的步骤760包括：在监控持续时间的过程中，实时地自动监控确定的几何间距。

其他步骤770包括：根据当前所确定的几何间距并且根据在过去的时间评估间隔之内所确定的几何间距，计算当前的位置稳定性值。

最终的步骤780包括：输出相对应的位置稳定性信号。

步骤710和720典型地实时地实施（那就是说以紧随的时间步长）重复地实施。紧随的时间步长在此例如是为至少0.1秒的时间步长，尤其是为至少0.5秒的时间步长，如比方说为1秒的时间步长。

步骤730和740可以彼此并行地实施，或者以任意顺序相继地实施。

步骤750至780描述了真正的监控过程，并且以接连的时间步长重复地实施，使得相应的当前的位置稳定性值始终利用与在监控区域中的当前情形适配的几何间距来确定。

在优选的实施例中，根据本发明的方法在最终的步骤中包括：如果当前所计算的位置稳定性值达到预先确定的阈值，则输出报警信号。报警信号优选地导致向其他人、尤其是医务人员报警。

优选地，根据本发明的方法在其他步骤中包括：如果处理器单元通过传感器信号检测到在监控区域之内存在医务人员，则禁用方法700。在该变型方案的优选的实例中，如果所检测到的医务人员已离开监控区域，则利用在医务人员禁用之前所检测到的数据来继续该方法700。在该实施形式的变型方案中，通过自动检测由医务人员随身携带的标识号码，识别出在另外的人员之间的医务人员。例如通过随身携带的密钥卡或者随身携带的RFID芯片（在该RFID芯片上寄存有标识号码），和/或通过将标识信息相对应地布置在医务人员的服装上，这是可能的。在替选的或者进行补充的实例中，手动地通过医务人员来提供标识信息。

附图标记列表

100、200 系统

104 人

105 患者支承设备，在本发明为床

106 床垫

107 毯子

108 监控区域

109、109’ 子监控区域

110、210 传感器单元

112、212、212’ 多个光学传感器

114 传感器信号

120 处理器单元

121、121’、121” 人员质心

122 第一处理步骤

123、223、223’、223” 几何参照量

124 第二处理步骤

125 存储模块

126 其他处理步骤

127 位置稳定性值

129 位置稳定性信号

230 用户接口

232 用户输入

234 触摸显示器

240 壳体

250 报警单元

252 报警信号

254 发光装置

360 位置稳定对象

500、600 图表

510、610 横坐标轴

520、620 纵坐标轴

530、630 变化曲线

700 方法

710、720、730、740、750、760、770、780 方法步骤

D、D’、D” 几何间距

Claims

1.一种用于在医学环境中的监控区域（108）之内对处于患者支承设备（104）上的人（105）的位置稳定性进行监控的系统（100），所述系统具有：

- 具有多个光学传感器（112）的传感器单元（110），所述传感器单元（110）构造为，确定传感器信号（114）并且实时地输出所述传感器信号（114），其中所述多个光学传感器（112）此外能布置在所述医学环境中并且构造为使得：所述传感器信号（114）包括如下传感器数据：所述传感器数据指示所述监控区域（108）在监控持续时间期间的三维表示的序列，

- 处理器单元（120），所述处理器单元（120）构造为，接收所述传感器信号（114），和

- 依据所指示的三维表示，确定至少一个人员质心（121），所述至少一个人员质心（121）包括关于在所述监控区域（108）之内处于所述患者支承设备（104）上的人（105）的信息，

- 依据所述所指示的三维表示，确定至少一个几何参照量（123），所述至少一个几何参照量（123）包括关于处于所述监控区域（108）之内的患者支承设备（104）的信息，

- 确定在所述至少一个人员质心（121）与所述至少一个几何参照量（123）之间的几何间距（D），

- 在监控持续时间的过程中，实时地自动监控确定的几何间距（D），并且根据当前所确定的几何间距（D）和根据在过去的时间评估间隔之内所确定的几何间距，计算当前的位置稳定性值（127），而且输出相对应的位置稳定性信号（129）。

2.根据权利要求1所述的系统（200），此外具有报警单元（250），所述报警单元（250）构造为，接收所述位置稳定性信号（129），并且如果当前所计算的位置稳定性值（127）达到预先确定的阈值，则输出报警信号（252）。

3.根据权利要求1或者2所述的系统（100），其中，至少部分地基于预先确定的身体质量模型，并且基于从所述所指示的三维表示中所测定的人员特定的人员数据，确定所述人员质心（121）。

4.根据权利要求1或者2所述的系统（100），其中，至少部分地基于对通过三维表示的时间序列所指示的在所述患者支承设备（104）上的运动的区域的探测，确定所述人员质心（121）。

5.根据权利要求1或者2所述的系统（100），其中，所述处理器单元（120）此外还构造为，依据所述所指示的三维表示，确定多个人员质心（121，121’，121”），并且由此确定处于所述患者支承设备上的人（105）的位置模式。

6.根据权利要求1或者2所述的系统（200），其中，确定的几何参照量（123）包括至少一个表征所述患者支承设备（104）的平面（223）。

7.根据权利要求2所述的系统（100），其中，所述所计算的位置稳定性值（127）此外还与通过所述处理器单元（120）确定的活动指数有关，其中所述活动指数基于对针对当前处于所述患者支承设备（104）上的人（105）的过去的三维表示的评估。

8.根据权利要求2中的至少一项所述的系统（100），其中，所述所计算的位置稳定性值（127）此外还与通过所述处理器单元（120）确定的位置稳定指数有关，其中所述位置稳定指数基于从预先确定的位置稳定对象组中对所述三维表示中的至少一个位置稳定对象（360）的探测。

9.根据权利要求2中的至少一项所述的系统（100），其中，所述所计算的位置稳定性值（127）此外还与通过所述处理器单元（120）确定的间距变化速度有关，其中所述间距变化速度基于所述确定的几何间距（D）的变化。

10.根据权利要求2中的至少一项所述的系统（100），其中，所述所计算的位置稳定性值（127）此外还基于通过所述处理器单元（120）对所述人（105）的肢体的探测，并且基于所述肢体相对于所述人员质心（121）和/或所述几何参照量（123）的当前位置。

11.根据权利要求2中的至少一项所述的系统（100），其中，所述所计算的位置稳定性值（127）此外还基于通过所述处理器单元（120）从预先确定的危害事件组中对所述三维表示中的至少一个危害事件的探测。

12.一种用于在医学环境中的监控区域（108）之内对处于患者支承设备（104）上的人（105）的位置稳定性进行监控的方法（700），所述方法（700）具有如下步骤：

- 确定并且实时地输出传感器信号（114），其中所述传感器信号（114）包括如下传感器数据：所述传感器数据指示所述监控区域（108）在监控持续时间期间的三维表示的序列，

- 接收所述传感器信号（114），

- 依据所指示的三维表示，确定至少一个人员质心（121），其中所述至少一个人员质心（121）包括关于在所述监控区域（108）之内处于所述患者支承设备（104）上的人（105）的信息，

- 依据所指示的三维表示，确定至少一个几何参照量（123），其中所述至少一个几何参照量（123）包括关于处于所述监控区域（108）之内的患者支承设备（104）的信息，

- 在监控持续时间的过程中，实时地自动监控确定的几何间距（D），

- 根据当前所确定的几何间距（D）并且根据在过去的时间评估间隔之内所确定的几何间距，计算当前的位置稳定性值（127），和

- 输出相对应的位置稳定性信号（129）。

13.一种计算机可读的存储介质，其上存储有程序，所述程序具有程序代码，当在计算机、处理器或者可编程硬件部件上实施所述程序代码时，所述程序代码用于执行根据权利要求12所述的方法（700）。